WO2005027598A1

WO2005027598A1 - Flexible schaltungsträgeranordnung

Info

Publication number: WO2005027598A1
Application number: PCT/DE2004/001782
Authority: WO
Inventors: Rolf Wagemann; Markus Brachtendorf
Original assignee: Intedis Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2004-08-09
Publication date: 2005-03-24
Also published as: DE10341884B4; DE10341884A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsträgeranordnung mit einem Trag element (1) und einem am Tragelement (1) zur Anlage bringbaren Schaltungsträger (3). Der Schaltungsträger (3) weist zumindest einen Fortsatz (4) und zumindest ein auf dem Fortsatz (4) angeordnetes elektronisches Bauelement (5) auf. Die Verbindung zwischen Schaltungsträger (3) und Fortsatz (4) umfasst einen flexiblen Verbindungsbereich (6), und der Schaltungsträgerfortsatz (4) ist an einer Positionierfläche (7) des Tragelements (1) zur Anlage bringbar. Erfindungsgemäß zeichnet sich die Schaltungsträgeranordnung dadurch aus, dass der flexible Verbindungsbereich (6) bei am Tragelement (1) zur Anlage gebrachtem Schaltungsträger (3) einen Vorratsbogen (6) bildet. Dank der erfindungsgemäßen Schaltungsträgeranordnung können elektronische Bauelemente, beispielsweise eine Leuchtdiodenmatrix, mit großen räumlichen Freiheitsgraden angeordnet werden, wobei gleichzeitig sichergestellt werden kann, dass die elektronischen Bauelemente, unabhängig von etwaigen Toleranzketten oder thermischen Längenände rungen, stets die exakte vorgesehene Position und Ausrichtung, beispielsweise relativ zu einem Reflektor beibehalten.

Description

Flexible Schaltungsträgeranordnung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsträgeranordnung zur Anordnung elektronischer Bauelemente, wie beispielsweise Leuchtdioden, auf einem Tragelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus elektronischen Bauelementen bestehende Schaltungen werden in den allermeisten Fällen auf flächigen Schaltungsträgern, wie beispielsweise Platinen für gedruckte Schaltungen, angeordnet. Herkömmliche gedruckte Schaltungsplatinen werden dabei zumeist mittels konventioneller SMD-Bestückungsverfahren mit den elektronischen Bauelementen bestückt, wobei die elektronischen Bauelemente mit den zugeordneten Kontaktstellen der Platine verlötet werden.

Die erforderliche Genauigkeit der Bestückung bzw. die Genauigkeit der Positionierung der elektronischen Bauelemente auf der Platine wird bei normalen elektronischen Bauelementen wie Widerständen, Kondensatoren, Dioden oder integrierten Schaltkreisen dabei im Wesentlichen von Parametern wie Packungsdichte der elektronischen Bauelemente bzw. Größe der elektronischen Bauelemente bestimmt. Höhere Anforderungen bezüglich der Genauigkeit der Positionierung der elektronischen Bauteile relativ zu anderen funktionellen Bauteilen treten jedoch beispielsweise dann auf, wenn elektronische Bauteile verwendet werden, die eine definierte Fernwirkung besitzen. Hierzu gehören bei- spielsweise, j edoch keineswegs ausschließlich, elektronische Bauteile wie Lichtwandler, z.B. Leuchtdioden oder Fototransistoren, sowie Ultraschallwandler, beispielsweise Ultraschallsender oder Ultraschallempfänger, oder ganz allgemein alle Arten von Sensoren.

Derartige elektronische Wandlerbausteine müssen häufig, abgesehen von der korrekten Positionierung auf der Platine, besonders exakt in Relation zu weiteren funktionellen Bauteilen ausgerichtet werden. Zu solchen weiteren funktionellen Bauteilen zählen beispielsweise Linsenbaugruppen und Ultraschall- bzw. Lichtreflektoren. Im Fall von Linsen oder Reflektoren, die j eweils elektronischen Wandlerbausteinen wie z.B. Leuchtdioden zugeordnet sind, ist die exakte Ausrichtung des jeweiligen Wandlerbausteins relativ zum zugeordneten Reflektor entscheidend für die korrekte Funktion der Baugruppe.

So ist beispielsweise die exakte Ausrichtung einer Leuchtdiode relativ zu dem der Leuchtdiode zugeordneten Reflektor entscheidend für die konstruktiv vorgesehene Bündelung des von der Leuchtdiode emittierten Lichts und für die gleichmäßig verteilte Abstrahlung des Lichtbündels in die vorgesehene Richtung.

Es ist j edoch oftmals diffizil, Wandlerbausteine wie beispielsweise Leuchtdioden einerseits korrekt auf der Platine zu positionieren und zu verlöten, und andererseits gleichzeitig dafür Sorge zu tragen, dass die Leuchtdiode sich in der exakt richtigen Position relativ zum zugehörigen Reflektor befindet. Zudem werden die heute erhältlichen, sogenannten superhellen Leuchtdioden zunehmend nicht mehr nur für Signalzwecke, beispielsweise an elektronischen Geräten oder Displays, eingesetzt, sondern dienen vielmehr immer häufiger auch Beleuchtungszwecken bzw. kommen für großflächige und auch bei Tageslicht sichtbare Signalzwecke zum Einsatz.

Insbesondere bei Beleuchtungs- und Signalanwendungen mit besonders hohem Sicherheits- und Qualitätsanspruch, wie er beispielsweise im Automobilsektor anzutreffen ist, kommt aus Gründen der erforderlichen Helligkeit sowie aus Sicherheits- und designerischen Gründen oftmals eine Anordnung aus einer Mehrzahl oder Vielzahl von Leuchtdioden innerhalb einer einzigen Leuchte zum Einsatz. So ist es beispielsweise bekannt, die in Blinkern, Brems- oder Rückleuchten von Kraftfahrzeugen früher verwendeten einzelnen Glühlampen jeweils durch eine Vielzahl von Leuchtdioden zu ersetzen, die entsprechend der Form und Abstrahlfläche der jeweiligen Leuchte oft flächig auf einem dreidimensional geformten Träger angeordnet sind.

Einer solchen Leuchtdiodenanordnung wird sodann ein Reflektor zuge- ordnet, der aus einer Vielzahl von Einzelreflektoren besteht, wobei jeder Leuchtdiode ein Einzelreflektor zugeordnet ist. Dabei tritt jedoch das Problem auf, dass jede einzelne Leuchtdiode sowohl mit einer zugehörigen elektronischen Ansteuerungsschaltung zu verbinden ist als auch mechanisch exakt im Brennpunkt des ihr zugeordneten Einzelreflektors positioniert werden muss. Diese Positionierung sämtlicher Leuchtdioden einer Leuchte im Brennpunkt der j eweils zugeordneten Einzelreflektoren muss zudem unter allen Betriebsbedingungen und Betriebstemperaturen erhalten bleiben.

Aus dem Gesagten geht ohne weiteres hervor, dass die genannten Anfor- derungen kaum dadurch erfüllt werden können, dass eine Vielzahl beispielsweise von Leuchtdioden mit einem Schaltungsträger verlötet wird und dem dergestalt mit Leuchtdioden bestückten Schaltungsträger sodann der jeweilige Multireflektor zugeordnet wird.

Denn selbst wenn die Leuchtdioden, was in der Praxis nicht der Fall ist, so exakt mit dem Schaltungsträger verlötet werden könnten, dass ihre Position und ihre Abstände exakt den Positionen und Abständen der jeweiligen Einzelreflektoren des Multireflektors entsprächen, so würde dies lediglich für ganz bestimmte klimatische Bedingungen bzw. für ganz bestimmte Temperaturen gelten. Jede Änderung dieser Bedingungen bzw. Temperaturen würde dazu führen, dass insbesondere aufgrund von

Wärmeausdehnungen, die bei den hier verwendeten Kunststoffen erheblich sind, die Positionierung der Leuchtdioden relativ zu den Einzelre- flektoren des Multireflektors nicht mehr gewährleistet wäre.

Dies gilt aber auch dann, wenn, wie dies aus dem Stand der Technik bekannt ist, flexible bzw. biegsame Schaltungsträger oder Schaltungsträger mit flexiblen Fortsätzen verwendet werden, auf denen die Leuchtdioden angeordnet sind. Solche flexiblen Schaltungsträger können zwar den gekrümmten Konturen eines Leuchtenträgers angepasst werden, unterliegen j edoch denselben Toleranzproblemen bezüglich der Genauigkeit der Bestückung sowie bezüglich der Maßveränderung in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur. Außerdem erfolgt auch mit den bekannten flexiblen Schaltungsträgern kein Toleranzausgleich, dergestalt, dass etwa bei der Montage des Multireflektors Positionen und Abstände der Leuchtdioden an die Positionen und Abstände der Einzelreflektoren des Multireflektors angepasst werden könnten.

Mit diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsträgeranordnung für elektronische Bauelemente zu schaffen, die die beschriebenen Nachteile des Standes der Technik überwindet. Insbesondere soll mit der Schaltungsträgeranordnung ermög- licht werden, elektronische Bauelemente mit den normalen Bestückungstoleranzen auf die Schaltungsträgeranordnung aufzubringen und dennoch eine unter allen Betriebsbedingungen exakte Positionierung der elektronischen Bauelemente relativ zu weiteren funktionellen Bauteilen, beispielsweise Reflektoren, zu erreichen.

Diese Aufgabe wird durch eine Schaltungsträgeranordnung nach der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Schaltungsträgeranordnung umfasst in an sich zunächst bekannter Weise einen Schaltungsträger, beispielsweise die Platine einer gedruckten Schaltung, sowie ein Tragelement zur Abstüt- zung des Schaltungsträgers, wobei der Schaltungsträger am Tragelement zur Anlage bringbar ist. Der Schaltungsträger weist in an sich ebenfalls bekannter Weise einen Fortsatz auf, der über einen flexiblen Verbindungsbereich mit dem Schaltungsträger verbunden ist, wobei auf dem Fortsatz ein elektronisches Bauelement angeordnet ist, und wobei der Fortsatz an einer am Tragelement angeordneten Positionierfläche zur Anlage bringbar ist.

In an sich ebenfalls bekannter Weise kann die Positionierfläche des Tragelements beispielsweise relativ zur Oberfläche des Tragelements abgewinkelt sein. Wenn sodann der Schaltungsträger am Tragelement zur Anlage gebracht wird, so erhält der Schaltungsträgerfortsatz aufgrund der winkligen Stellung der Positionierfläche des Tragelements ebenfalls eine abgewinkelte Stellung. Die elektrische Verbindung zwischen dem auf dem Schaltungsträgerfortsatz angeordneten elektronischen Bauele- ment und dem Schaltungsträger verläuft dabei über den flexiblen Verbindungsbereich zwischen Schaltungsträger und Schaltungsträgerfortsatz.

Erfindungsgemäß zeichnet sich die Schaltungsträgeranordnung jedoch dadurch aus, dass der flexible Verbindungsbereich zwischen Schaltungs- träger und Schaltungsträgerfortsatz einen Vorratsbogen bildet, und zwar dann, wenn Schaltungsträger bzw. Schaltungsträgerfortsatz am Tragelement bzw. an der Positionierfläche zur Anlage gebracht sind.

Der Vorratsbogen dient dazu, die Position des Schaltungsträgerfortsatzes sowie des darauf angeordneten elektronischen Bauelements relativ zur Positionierfläche des Tragelements unabhängig von der Position des Schaltungsträgers relativ zum Tragelement auch dann noch nachträglich verändern zu können, wenn der Schaltungsträger beispielsweise bereits fest mit den Tragelement verbunden ist. Dies bedeutet, dass die Auswirkungen einer Vielzahl von Maßtoleranzen einer aus Schaltungsträger, Tragelement, Schaltungsträgerfortsatz und Positionierfläche sowie elektronischem Bauelement bestehenden Anordnung auch dann noch korrigiert werden können, wenn sowohl das Bauelement bereits mit dem Schaltungsträger verlötet, der Schaltungsträger am Tragelement angeordnet und mit den Tragelement verbunden ist sowie der Schaltungsträger- fortsatz mit dem elektronischen Bauelement an der Positionierfläche des Tragelements zur Anlage gebracht ist.

Dies ist insbesondere dann von entscheidender Bedeutung, wenn der Schaltungsträger mehr als einen Fortsatz und damit auch mehr als ein elektronisches Bauelement aufweist. So ist es beispielsweise bei Kraft- fahrzeugleuchten bekannt, Schaltungsträger zu verwenden, die eine

Vielzahl von Fortsätzen aufweisen, auf denen jeweils ein elektronisches Bauelement, vorliegend eine Leuchtdiode, angeordnet ist. Wenn ein solcher Schaltungsträger mit dem zugehörigen Tragelement verbunden wird, so kommen die flexibel bzw. biegsam am Schaltungsträger ange- bundenen Schaltungsträgerfortsätze mit den darauf angeordneten Leuchtdioden j eweils an den zugeordneten Positionierflächen zur Anlage.

Auf die Anordnung aus Schaltungsträger mit Leuchtdioden und Tragelement wird schließlich ein Multireflektor montiert, der eine Vielzahl von Einzelreflektoren aufweist, wobei jeder Einzelreflektor einer Leuchtdio- de zugeordnet ist. Für die ordnungsgemäße Funktion der Leuchte ist es dabei j edoch notwendig, dass j ede einzelne Leuchtdiode exakt relativ zu dem ihr zugeordneten Einzelreflektor ausgerichtet ist. Diese separate Ausrichtung jeder einzelnen Leuchtdiode wird bei diesem Beispiel erfindungsgemäß dadurch ermöglicht, dass j eder Leuchtdiode bzw. j edem eine Leuchtdiode tragenden Schaltungsträgerfortsatz ein Vorratsbogen zugeordnet ist, der die nachträgliche Ausrichtung j eder einzelnen Leuchtdiode in alle Raumrichtungen unabhängig von den anderen Leuchtdioden, unabhängig vom Schaltungsträger sowie unabhängig von Toleranzen bzw. Wärmeausdehnungen von Schaltungsträger bzw. Tragelement erlaubt.

Für die Erfindung ist es dabei unerheblich, auf weiche Weise die Ausrichtung der einzelnen Leuchtdioden bzw. elektronischen Bauteile, beispielsweise relativ zu den jeweiligen Einzelreflektoren eines Multireflektors, schlussendlich erfolgt. Es ist zu diesem Zweck gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung j edoch an der Positionier- fläche des Tragelements ein Positioniervorsprung angeordnet, der mit einer am Schaltungsträgerfortsatz angeordneten Positionierausnehmung in formschlüssigen Eingriff bringbar ist.

Ein solcher Positioniervorsprung, der beispielsweise in Form eines sich über die Ebene des Tragelements erhebenden Stifts vorliegen kann, kann beim Zusammenbau von Schaltungsträger und Tragelement in die zugehörige Positionierausnehmung des Schaltungsträgerfortsatzes eingreifen und so die Relativposition von Schaltungsträgerfortsatz und elektronischem Bauelement relativ zur Positionierfläche des Tragelements gewährleisten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schaltungsträgeranordnung ein am Tragelement zur Anlage bringbares Justierelement auf. Dabei ist am Justierelement ein Justiervorsprung angeordnet, der mit einer am Schaltungsträgerfortsatz angeordneten Justierausnehmung in formschlüssigen Eingriff bringbar ist. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, insofern, als die korrekte Ausrichtung der auf den Schaltungsträgerfortsätzen angeordneten elektronischen Bauelemente auf diese Weise durch das zusätzliche Justierelement gewährleistet wird, wodurch sich die Toleranzen nicht nur des Schaltungsträgers und der Lötverbindung zwischen Schaltungsträger und den elektronischen Bauelementen, sondern auch des Tragelements selbst ausgleichen und korrigieren lassen. Dies erweist sich dann als besonders vorteilhaft, wenn, wie dies gemäß weiterer Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen ist, das elektronische Bauelement ein Lichtwandler oder Ultraschallwandler ist, bzw. wenn das Justierelement eine Reflektoranordnung, beispielsweise ein Multireflektor einer Kraftfahrzeug-Rückleuchte, ist. Denn dann kann beispielsweise zunächst der Schaltungsträger mit den Leuchtdioden am zugehörigen Tragelement angeordnet werden, wobei die Leuchtdioden zunächst nur eine provisorische, ungefähre Ausrichtung und Positionierung erfahren.

Die endgültige, exakte Ausrichtung und Positionierung der Leuchtdioden erfolgt dann einfach durch die Montage des Multireflektors, der gleichzeitig die Aufgabe des Justierelements erfüllt. Die exakte Ausrichtung und Positionierung der Leuchtdioden erfolgt dabei dadurch, dass die an jedem Einzelreflektor des Multireflektors angeordneten Justiervorsprün- ge in die j eweils am Schaltungsträgerfortsatz angeordneten Justieraus- nehmungen eingreifen und somit die Relativposition j edes einzelnen Schaltungsträgerfortsatzes bzw. j eder einzelnen Leuchtdiode relativ zu dem ihr zugeordneten Einzelreflektor herstellen bzw. sicherstellen.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist am Justierele- ment eine Justierausnehmung angeordnet, die mit einer am elektronischen Bauelement angeordneten Justierkontur in formschlüssigen Eingriff bringbar ist. So kann beispielsweise die Außenkontur eines elektronischen Bauteils selbst, beispielsweise die Außenkontur einer Leuchtdiode, dazu genutzt werden, die exakte Ausrichtung und Positionierung des elektronischen Bauteils relativ zum Justierelement zu gewährleisten.

Dies ist insbesondere dadurch vorteilhaft, als auf diese Weise auch noch die Bestückungs- bzw. Löttoleranzen ausgeglichen werden können. Denn die endgültige Positionierung des elektronischen Bauteils erfolgt dann nicht mehr über den Umweg des Schaltungsträgerfortsatzes, sondern unmittelbar zwischen elektronischem Bauteil und Justierelement, beispielsweise also unmittelbar zwischen Leuchtdiode und Multireflektor. Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung weist die Schaltungsträgeranordnung sowohl Paarungen aus Positioniervorsprüngen und Positionierausnehmungen als auch Paarungen aus Justiervorsprüngen und Justierausnehmungen bzw. als auch Paarungen aus Justier- ausnehmungen und Justierkonturen auf. Dabei bilden j eweils ein Positioniervorsprung und eine Positionierausnehmung eine lose Passung, während j eweils ein Justiervorsprung und eine Justierausnehmung, bzw. j eweils eine Justierausnehmung und eine Justierkontur, eine spielfreie Passung bilden.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass beim Zusammenbau der Schaltungsträgeranordnung zunächst eine provisorische, ungefähre Ausrichtung der elektronischen Bauelemente aufgrund der losen Passung zwischen den Positioniervorsprüngen des Tragelements und den Positionierausnehmungen der Schaltungsträgerfortsätze erfolgt. Anschließend erfolgt bei der Montage des Justierelements die endgültige, exakte Ausrichtung der elektronischen Bauelemente infolge der spielfreien Passung zwischen den Justiervorsprüngen des Justierelements und den Justierausnehmungen der Schaltungsträgerfortsätze bzw. zwischen den Justierausnehmungen des Justierelements und den Justierkonturen der elektronischen Bauelemente.

Gemäß einer weiteren, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der an der Positionierfläche des Tragelements angeordnete Positioniervorsprung einen Hinterschnitt auf, der den Öffnungsquerschnitt der Positionierausnehmung des Schaltungsträgerfortsatzes hintergreifend mit der Positionierausnehmung in Eingriff bringbar ist. Dies ist insbesondere dadurch vorteilhaft, als auf diese Weise bei der Montage des Schaltungsträgers auf dem Tragelement ein provisorisches Einrasten der Schaltungsträgerfortsätze an den Positionierflächen des Tragelements erfolgen kann, was den Zusammenbau von Tragelement, Schaltungsträger und Justierelement bzw. Multireflektor entscheidend vereinfacht. Der Hinterschnitt des Positioniervorsprungs kann ebenso gut auch nachträglich, d.h. nachdem der Schaltungsträger am Tragelement zur Anlage gebracht worden ist, hergestellt werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die erhabene Stirnseite des zunächst zylindri- sehen Positioniervorsprungs beispielsweise durch einen erwärmten Stempel oder mittels Ultraschallumformung so verformt wird, dass ein Kopf am Positioniervorsprung ausgebildet und damit der befestigende Hinterschnitt am Positioniervorsprung hergestellt wird.

Die Erfindung lässt sich verwirklichen unabhängig von Art, Material und Aufbau des Schaltungsträgers, solange die elektronischen Bauelemente auf Schaltungsträgerfortsätzen angeordnet sind, die mittels eines flexiblen bzw. biegsamen Verbindungsbereichs mit dem Schaltungsträger verbunden sind. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jedoch Schaltungsträger, Schaltungsträgerfortsatz und flexibler Verbindungsbereich aus einem einstückigen Zuschnitt einer flexiblen Schaltungsträgerfolie oder eines biegsamen Schaltungsträgers gebildet. Dies führt zu einer besonders einfach herstellbaren, robusten, wenig störungsanfälligen und damit im Ergebnis kostengünstigen Schaltungsträgeranordnung mit den erfindungsgemäßen Merkmalen.

Im Normalfall kann der Vorratsbogen seine Funktion beispielsweise dadurch erfüllen, dass der flexible Verbindungsbereich zwischen Schaltungsträger und Schaltungsträgerfortsatz entsprechend dem auszugleichenden Maß vom Tragelement abhebt. Durch das Abheben des Verbindungsbereichs vom Tragelement ist ein Längenausgleich jedoch nur in eine Richtung möglich. Gemäß einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist das Tragelement deshalb in demjenigen Bereich, in dem bei auf dem Tragelement montiertem Schaltungsträger der Vorratsbogen des Schaltungsträgers zu liegen kommt, eine Ausnehmung auf, die den Vorratsbogen aufnehmen kann. Die Ausnehmung ist dabei vorzugsweise so geformt und ihre Tiefe so gewählt, dass sie den Vorratsbogen auch dann aufnehmen kann, wenn dieser seine maximale aufgrund Maßtoleranzen und Wärmeausdehnungen zu erwartende Größe erreicht. Dies dient einer möglichst kräftefreien Lagerung der Schaltungsträgerfortsätze und damit der elektronischen Bauelemente auf den Positionierflächen des Tragelements, was im Ergebnis die Montage der Schaltungsträgeranordnung erleichtert und die Genauigkeit der Positionierung der elektronischen Bauelemente weiter erhöht.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand lediglich Ausführungsbeispiele darstellender Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer seitlicher Schnittdarstellung einen Ausschnittsbereich einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsträgeranordnung;

Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung eine weitere Ausführungsform einer Schaltungsträgeranordnung mit einem Multireflektor;

Fig. 3 in schematischer perspektivischer Darstellung den Schaltungsträger der Schaltungsträgeranordnung gemäß Fig. 2; und Fig. 4 in einer Fig. 3 entsprechenden Darstellung die Schaltungsträgeranordnung gemäß Fig. 2 bei abgenommenem Multireflektor.

Fig. 1 zeigt in schematischer Schnittdarstellung einen Ausschnitt einer Ausführungsform der Schaltungsträgeranordnung gemäß der vorliegen- den Erfindung. Man erkennt zunächst ein Tragelement 1 und ein Justierelement 2. Zwischen Tragelement 1 und Justierelement 2 ist auf dem Tragelement 1 ein Schaltungsträger 3 angeordnet. Der Schaltungsträger 3 besitzt einen Schaltungsträgerfortsatz 4, auf dem ein elektronisches Bauelement 5, vorliegend eine Leuchtdiode 5, angeordnet ist. Der Schaltungsträgerfortsatz 4 mit der Leuchtdiode 5 ist mittels eines flexiblen Verbindungsbereichs 6 mit dem Schaltungsträger 3 verbunden.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ist der gesamte Schal- tungsträger 3 einschließlich flexiblem Verbindungsbereich 6 und Schaltungsträgerfortsatz 4 durch einen einstückigen Zuschnitt aus einem flexiblen bzw. biegefähigen Schaltungsträgermaterial gebildet. Das Tragelement 1 besitzt eine Positionierfläche 7, auf der der Schaltungsträgerfortsatz 4 mit der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 zur Anlage kommt. Die Justierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 mit der Leuchtdiode 5 auf der Positionierfläche 7 erfolgt durch den das Justierelement 2 bildenden Reflektor 2, der zur Bündelung des von der Leuchtdiode 5 abgestrahlten Lichts in der gewünschten Richtung dient.

Die Positionierfläche 7 des Tragelements 1 weist einen zylindrischen Positioniervorsprung 8 auf, der mit einer zum Positioniervorsprung 8 formkorrespondierenden Positionierausnehmung 9 des Schaltungsträgerfortsatzes 4 in Eingriff kommt, wenn der Schaltungsträgerfortsatz 4 auf der Positionierfläche 7 zur Anlage gebracht wird. Dabei sind j edoch die Durchmesser der Positionierausnehmung 9 des Schaltungsträgerfortsat- zes 4 bzw. des Positioniervorsprungs 8 der Positionierfläche 7 so gewählt, dass Positionierausnehmung 9 und Positioniervorsprung 8 eine lose Passung mit einem gewissen radialen Spiel bilden.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass die Passung zwischen Positionierausnehmung 9 und Positioniervorsprung 8 für eine erste, ungefähre Justierung und Positionierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 und damit der Leuchtdiode 5 relativ zur Positionierfläche 7 des Tragelements 1 sorgt, sobald der Schaltungsträger 3 mit dem die Leuchtdiode 5 tragenden Schaltungsträgerfortsatz 4 am Tragelement 1 zur Anlage gebracht wird. Die endgültige, exakte Justierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 bzw. der Leuchtdiode 5 erfolgt bei der Montage des Reflektors 2, und zwar dadurch, dass der am Reflektor 2 schaltungsträgerseitig angeordne- te Justiervorsprung 10 mit einer weiteren am Schaltungsträgerfortsatz 4 angeordneten Ausnehmung, der Justierausnehmung 1 1 , in Eingriff kommt.

Dabei sind die Durchmesser des konischen Justiervorsprungs 10 des Reflektors 2 bzw. der Justierausnehmung 1 1 des Schaltungsträgerfortsatzes 4 so gewählt, dass sich beim Eingriff des Justiervorsprungs 10 in die Justierausnehmung 1 1 eine spielfreie Passung und somit eine exakte Ausrichtung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 relativ zum Reflektor 2 ergibt. Dies bedeutet mit anderen Worten, dass bei der Montage des Reflektors 2 eine selbsttätige exakte Ausrichtung der am Schaltungsträgerfortsatz 4 befestigten Leuchtdiode 5 relativ zum Reflektor 2 erfolgt.

Eine exakte Ausrichtung der Leuchtdiode 5 relativ zum Reflektor 2 ist entscheidend für die Lichtausbeute und Leuchtdichtenverteilung einer hochwertigen Reflektorleuchte. Die selbsttätige Ausrichtung des Schal- tungsträgerfortsatzes 4 und der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 bei der Montage des Reflektors 2 wird auch dadurch unterstützt, dass der Justiervorsprung 10 des Reflektors 2 kegelstumpfförmig ist, so dass anfängliche Fehlstellungen des Schaltungsträgerfortsatzes 4 relativ zum Reflektor 2 durch Gleiten der Kante der Justierausnehmung 1 1 des Schaltungsträgerfortsatzes 4 an der schrägen Oberfläche des kegel- stumpfförmigen Justiervorsprungs 10 selbsttätig ausgeglichen werden können.

Der am Reflektor 2 angeordnete Justiervorsprung 10 kommt bei der Montage des Reflektors 2 am Tragelement in einer Ausnehmung 12 des Tragelements 1 , die die Positionierfläche 7 des Tragelements 1 durchdringt, zu liegen. Der Durchmesser dieser Ausnehmung 12 des Tragelements 1 ist dabei wiederum größer als der Durchmesser des Justiervorsprungs 10 des Reflektors 2, so dass auch bei montiertem Reflektor 2 Relativbewegungen zwischen Reflektor 2 und Tragelement 1 möglich sind. Treten solche Relativbewegungen zwischen Reflektor 2 und Tragelement 1 auf, wie dies beispielsweise bei unterschiedlicher Erwärmung von Reflektor 2 und Tragelement 1 der Fall sein kann, so folgt der Schaltungsträgerfortsatz 4 mit der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 nicht der Position des Tragelements 1 , sondern der Position des Reflektors 2.

Somit ist die exakte Ausrichtung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 bzw. der Leuchtdiode 5 relativ zum Reflektor 2, unabhängig sowohl von der anfänglichen als auch von einer hiervon etwa abweichenden späteren Position des Tragelements 1 , stets gewährleistet.

Um die Toleranzen der Bestandteile der Schaltungsträgeranordnung, insbesondere Toleranzen des Schaltungsträgers 3, des Tragelements 1 und der Reflektorbefestigung sowohl beim Zusammenbau der Schaltungsträgeranordnung als auch im späteren Betrieb der Schaltungsträgeranordnung stets mit Sicherheit aufnehmen zu können, bildet die flexible Verbindung 6 zwischen Schaltungsträger 3 und Schaltungsträgerfort- satz 4 einen Vorratsbogen 6. Zur Aufnahme des Vorratsbogens 6 weist das Tragelement 1 am Grund der Positionierfläche 7 eine Ausnehmung 13 auf, die den Vorratsbogen 6 aufnehmen kann.

Dies bedeutet mit anderen Worten, dass beispielsweise die im Betrieb der Schaltungsträgeranordnung unvermeidlichen Wärmeausdehnungen von Tragelement 1 , Reflektor 2 oder Schaltungsträger 3 durch entsprechende Streckung oder Beugung des Vorratsbogens 6 ausgeglichen werden können. Auf diese Weise bleibt die exakte Positionierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 und der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 relativ zum Reflektor 2 auch bei Relativbewegungen zwischen den Baugruppen der Schaltungsträgeranordnung stets erhalten, und es entstehen dennoch keine schädlichen Materialspannungen, insbesondere nicht im Bereich von Schaltungsträgerfortsatz 4 und Leuchtdiode 5.

Dieser Toleranzausgleich ist dabei nicht auf solche Bewegungen beschränkt, die sich innerhalb der Zeichnungsebene der Fig. 1 abspielen. Vielmehr können dank des Vorratsbogens 6 auch Relativbewegungen zwischen Schaltungsträgerfortsatz 4 mit Leuchtdiode 5 und Schaltungsträger 3 bzw. Tragelement 1 ausgeglichen werden, die senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 verlaufen. Zum Ausgleich solcher Relativbewegungen senkrecht zur Zeichnungsebene der Fig. 1 wird der Vorrats- bogen 6 bei gleich bleibender Krümmung geringfügig tordiert.

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Schaltungsträgeranordnung. Man erkennt zunächst ein Tragelement 1 mit fünf im Schnitt dargestellten, erhabenen Positionierflächen 7. Von der Schnittebene der Fig. 2 umfasst sind ferner fünf Leuchtdioden 5 sowie fünf Reflektoren 2, die zu einem Multireflektor einer Kraftfahrzeugleuchte gehören. Anhand der Darstellung der Fig. 2 wird deutlich, welche Bedeutung die erfindungsgemäße Schaltungsträgeranordnung beispielsweise für die Ausführung qualitativ hochwertiger Kraftfahrzeugleuchten besitzt. Denn bereits bei einer Kraftfahrzeugleuchte, die, wie in Fig. 2 dargestellt, beispiels- weise fünf in einer Linie angeordnete Leuchtdioden 5 aufweist, die mit demselben Schaltungsträger 3, 4 verbunden bzw. auf demselben Schaltungsträger 3 , 4 angeordnet sind, können sich die in Herstellung bzw. insbesondere im Betrieb auftretenden Toleranzen bis in eine Größenordnung von mehreren Millimetern addieren.

Solche Toleranzen bzw. Verschiebungen treten insbesondere dann auf, wenn verschiedene Bestandteile beispielsweise einer Fahrzeugrückleuchte im Betrieb unterschiedliche Temperaturen aufweisen. Das ist, lediglich beispielsweise, regelmäßig dann der Fall, wenn ein verhältnismäßig kaltes Fahrzeug starker Sonneneinstrahlung ausgesetzt wird, wodurch sich die Fahrzeugoberfläche und damit auch die Oberfläche der Rückleuchte mit dem Multireflektor 2 stark erwärmt und damit ausdehnt, während das tiefer im Fahrzeug liegende Tragelement 1 mit dem darauf angeordneten Schaltungsträger 3 eine niedrigere Temperatur aufweist. Selbstverständlich kann aber auch die von den elektronischen Bauele- menten des Schaltungsträgers selbst erzeugte Wärme entsprechende

Längenänderungen des Schaltungsträgers oder anderer Baugruppen einer Schaltungsträgeranordnung verursachen, die jedoch durch die erfindungsgemäße Schaltungsträgeranordnung vollständig ausgeglichen werden können.

Ferner in Fig. 2 erkennbar sind im Bereich 14 angeordnete weitere elektronische Bauelemente. Diese elektronischen Bauelemente 14 dienen der Ansteuerung der auf den Positionierflächen 7 des Tragelements 1 angeordneten Leuchtdioden 5 und befinden sich ebenfalls auf dem einstückigen Schaltungsträger 3, auf dem im Bereich der Schaltungsträgerfortsätze 4 die Leuchtdioden 5 angeordnet sind. Die weiteren elektro- nischen Bauelemente 14 kommen beim Zusammenbau von Schaltungsträger 3 , 4 und Tragelement 1 auf der Rückseite des Tragelements 1 zu liegen, indem der Schaltungsträger 3 im Bereich 15 zeichnungsbezogen hinter der dortigen Positionierfläche 7 um eine dort angeordnete, in Fig. 2 verdeckte und damit nicht sichtbare abgerundete Kante des Trag- elements 1 herumgeführt bzw. herumgebogen wird.

Fig. 3 zeigt den Schaltungsträger 3 der Schaltungsträgeranordnung gemäß Fig. 2 im flachen, noch nicht gebogenen Zustand vor dem Biegen bzw. vor der Montage auf dem Tragelement 1 . Man erkennt insbesondere die Schaltungsträgerfortsätze 4, die mit j eweils einer Leuchtdiode 5 bestückt sind. Jeder Schaltungsträgerfortsatz 4 weist erkennbar jeweils eine Positionierungsausnehmung 9 und eine Justierausnehmung 1 1 auf. Dabei dient die Positionierungsausnehmung 9 wie oben beschrieben dem provisorisch fixierenden Eingriff des Positioniervorsprungs 8 der Positionierfläche 7 am Tragelement 1. Die Justierausnehmung 1 1 hingegen dient mittels Eingriff des am Reflektor 2 gemäß Fig. 1 angeordneten

Justiervorsprungs 10 der endgültigen exakten Justierung und Positionierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 bzw. der Leuchtdiode 5 relativ zum zugehörigen Reflektor 2.

Aus Fig. 3 geht ferner hervor, dass der Schaltungsträger 3 neben den in Fig. 2 erkennbaren fünf Schaltungsträgerfortsätzen 4 mit den darauf angeordneten fünf Leuchtdioden 5 weitere vier Gruppen von Schaltungs- trägerfortsätzen 4 mit den j eweils zugehörigen Leuchtdioden 5 umfasst, wobei die fünf Gruppen durch fünf fingerartige Streifen des Schaltungsträgers 3 gebildet werden. Auf diese Weise sind auf dem in Fig. 3 abgebildeten Schaltungsträger 3 insgesamt 25 Leuchtdioden angeordnet. Die weiteren elektronischen Bauteile 14, die auf dem Schaltungsträger im zeichnungsbezogen linken Flächenbereich 14 angeordnet sind, gehören zur Ansteuerelektronik für die Leuchtdioden. Bei 16 befindet sich der Stecker zum Anschluss des Versorgungs- bzw. Ansteuerungskabels für den Schaltungsträger 3 bzw. für die Kraftfahrzeugleuchte.

Fig. 4 schließlich zeigt die Schaltungsträgeranordnung gemäß Fig. 2 in perspektivischer Darstellung, wobei in der Darstellung der Fig. 4 zur besseren Erkennbarkeit des Aufbaus der Schaltungsträgeranordnung die Reflektoren 2 der Leuchtdioden 5 bzw. der Multireflektor weggelassen wurde.

Man erkennt zunächst das Tragelement 1 , das insgesamt 25 winklig angestellte Positionierflächen 7 aufweist, wobei j eder Positionierfläche 7 ein Schaltungsträgerfortsatz 4 mit der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 zugeordnet ist. Die gekrümmte Kontur des Tragelements 1 entspricht dabei beispielsweise dem gekrümmten Verlauf des Karosserie- hecks eines Kraftfahrzeugs, während die winklige Anordnung der Positionierflächen 7 auf dem Tragelement 1 dafür sorgt, dass jede der 25 Leuchtdioden 5 in die vorgesehene Leuchtrichtung abstrahlt.

Auf dem Tragelement 1 der Fig. 4 ist der flexible bzw. entsprechend gebogene Schaltungsträger 3 gemäß Fig. 3 angeordnet. Dabei kommt auf j eder Positionierfläche 7 des Tragelements 1 ein Fortsatz 4 des Schaltungsträgers 3 mit der darauf angeordneten Leuchtdiode 5 zur Anlage. Man erkennt die beidseitig j eder Leuchtdiode 5 angeordneten Paare aus jeweils einer Positionierausnehmung 9 und einer Justierausnehmung 1 1. In die Positionierausnehmung 9 greift bereits j eweils der zugeordnete Positioniervorsprung 8 der j eweiligen Positionierfläche 7 ein und hält so den j eweiligen Schaltungsträgerfortsatz 4 mit der j eweiligen Leuchtdiode 5 provisorisch in der Nähe der vorgesehenen Endstellung.

Die endgültige und exakte Justierung der Schaltungsträgerfortsätze 4 mit den darauf angeordneten Leuchtdioden 5 erfolgt bei der Montage des in Fig. 4 nicht dargestellten Multireflektors 2, der zeichnungsbezogen von der linken Seite her an Tragelement 1 und Schaltungsträger 3, 4 zur Anlage gebracht wird. Dabei greift für jede der 25 Leuchtdioden 5 der Justiervorsprung 10 des jeweiligen Einzelreflektors 2 spielfrei in die Justierausnehmung 1 1 des jeweiligen Schaltungsträgerfortsatzes 4 ein und sorgt so für eine exakte Ausrichtung und Justierung des Schaltungsträgerfortsatzes 4 und der Leuchtdiode 3 relativ zum zugeordneten Einzelreflektor 2.

Aus Fig. 4 geht außerdem anschaulich hervor, auf weiche Weise der flexible Schaltungsträger 3, 4 gemäß Fig. 3 einen großen Teil der Ober- fläche des Tragelements 1 bedeckend bzw. umschmiegend auf den gewölbten bzw. gekrümmten Oberflächenbereichen des Tragelements 1 zur Anlage gebracht ist. Bei 15 umschmiegt j eweils einer der fingerartigen Streifen des Schaltungsträgers 3 gemäß Fig. 3 die dort befindliche abgerundete Kante 15 des Tragelements 1 , wodurch die Verbindung zwischen den fünf Leuchtdiodengruppen mit dem sich auf der Rückseite des Tragelements 1 befindlichen Flächenbereich 14 des Schaltungsträgers 3 hergestellt wird. Dort befinden sich, wie auch bereits in den Fig. 2 und 3 dargestellt, die Bauteile der Ansteuerelektronik 14 für die Leuchtdioden 5 des Schaltungsträgers 3. Außerdem ist in diesem Bereich auch der ebenfalls in Fig. 3 zu sehende Anschlussstecker 16 der Schaltungsträgeranordnung bzw. der Kraftfahrzeugleuchte 1 , 2, 3 angeordnet.

Die Befestigung des Schaltungsträgers 3 auf der gekrümmten Oberfläche des Tragelements 1 kann beispielsweise durch Kleben oder durch eine Mehrzahl in Fig. 4 nicht dargestellter Rastelemente erfolgen, die in eine ebenso große Anzahl von in Fig. 4 ebenfalls nicht dargestellten Rastaus- nehmungen des Schaltungsträgers 3 eingreifen. Im Ergebnis wird somit deutlich, dass es dank der erfindungsgemäßen Schaltungsträgeranordnung nun möglich ist, elektronische Bauelemente, insbesondere Leuchtdioden, mit großen räumlichen Freiheitsgraden anzuordnen, wobei auf einem einzigen gemeinsamen Schaltungsträger sowohl eine Vielzahl an Leuchtdioden als auch die gesamte Ansteuerelektronik untergebracht werden kann.

Dabei wird dank der Erfindung gleichzeitig sichergestellt, dass die elektronischen Bauelemente, beispielsweise Leuchtdioden, unabhängig von etwaigen Toleranzketten oder thermischen Längenänderungen von Bestandteilen der Schaltungsträgeranordnung stets die exakte vorgesehene Position und Ausrichtung, beispielsweise relativ zu einem Einzel- reflektor eines Multireflektors, beibehalten.

Auf diese Weise lassen sich unter anderem äußerst hochwertige Kraftfahrzeugleuchten realisieren, die bei hoher Betriebssicherheit dank hoher Funktionsintegration zudem kostengünstig zu fertigen sind und darüber hinaus große konstruktive und gestalterische Freiheitsgrade erlauben.

Claims

Patentansprüche

1. Schaltungsträgeranordnung mit einem Tragelement (1) und einem am Tragelement (1) zur Anlage bringbaren Schaltungsträger (3), der Schaltungsträger (3) aufweisend zumindest einen mit dem Schaltungsträger (3) verbundenen Fortsatz (4) und zumindest ein auf dem Schaltungsträgerfortsatz (4) angeordnetes elektronisches Bauelement (5), die Verbindung zwischen Schaltungsträger (3) und Fortsatz (4) umfassend einen flexiblen Verbindungsbereich (6), wobei der Schaltungsträ- gerfortsatz (4) an einer Positionierfläche (7) des Tragelements (1) zur Anlage bringbar ist, dadurch g ek ennz e i chn e t, dass der flexible Verbindungsbereich (6) zwischen Schaltungsträger (3) und Schaltungsträgerfortsatz (4) bei am Tragelement (1) zur Anlage gebrachtem Schaltungsträger (3) einen Vorratsbogen (6) bildet.

2. Schaltungsträgeranordnung nach Anspruch 1, dadurch g ek ennz e i c hn e t, dass an der Positionierfläche (7) des Tragelements (1) ein Positioniervorsprung (8) angeordnet ist, der mit einer am Schaltungsträgerfortsatz (4) angeordneten Positionierausnehmung (9) in formschlüssigen Eingriff bringbar ist.

3. Schaltungsträgeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, g e kenn z e i c hn e t durch ein am Tragelement (1) zur Anlage bringbares Justierelement (2), wo- bei am Justierelement (2) ein Justiervorsprung (10) angeordnet ist, der mit einer am Schaltungsträgerfortsatz (4) angeordneten Justierausnehmung (11) in formschlüssigen Eingriff bringbar ist.

4. Schaltungsträgeranordnung nach Anspruch 1 oder 2, g e k e nnz e i c hn e t durch ein am Tragelement (1) zur Anlage bringbares Justierelement (2), wobei am Justierelement (2) eine Justierausnehmung vorgesehen ist, die mit einer am elektronischen Bauelement (5) angeordneten Justierkontur in formschlüssigen Eingriff bringbar ist.

5. Schaltungsträgeranordnung nach Anspruch 2 und 3, dadurch g ek e nnz e i chn et, dass Positioniervorsprung (8) und Positionierausnehmung (9) eine lose Passung bilden, während Justiervorsprung (10) und Justierausnehmung (11) eine spielfreie Passung bilden.

6. Schaltungsträgeranordnung nach Anspruch 2 und 4, dadurch g e k e nnz e i c hn et, dass Positioniervorsprung (8) und Positionierausnehmung (9) eine lose Passung bilden, während Justierausnehmung und Justierkontur eine spielfreie Passung bilden.

7. Schaltungsträgeranordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch g e k ennz e i chnet, dass der Positioniervorsprung (8) einen Hinterschnitt aufweist, der den Öffnungsquerschnitt der Positionierausnehmung (9) hintergreifend mit der Positionierausnehmung (9) in Eingriff bringbar ist.

8. Schaltungsträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k ennz e i chnet, dass das elektronische Bauelement (5) ein Lichtwandler, Ultraschall- wandler oder Sensor, insbesondere ein optischer Sensor, thermischer Sensor oder kapazitiver Sensor, ist.

9. Schaltungsträgeranordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch g ekennz e i c hn e t, dass das Justierelement (2) eine Reflektoranordnung, ein Gehäuseteil, ein Prismenteil oder Teil eines Lichtleiterelements ist.

10. Schaltungsträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g ek ennz e i c hn e t, dass Schaltungsträger (3), Schaltungsträgerfortsatz (4) und flexibler Verbindungsbereich (6) durch einen einstückigen Zuschnitt aus einem biegefähigen Schaltungsträger oder aus einer flexiblen Schaltungsträ- gerfolie gebildet sind.

11. Schaltungsträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch g ek ennz e i c hn e t, dass das Tragelement (1) im Bereich des Vorratsbogens (6) des flexiblen Verbindungsbereichs (6) zwischen Schaltungsträger (3) und Schal- tungsträgerfortsatz (4) eine Ausnehmung (13) zur Aufnahme des Vorratsbogens (6) aufweist.

12. Schaltungsträgeranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g ek ennz e i chn e t, dass die Abmessungen der Ausnehmung (13) der aufgrund Maßtoleran- zen, Wärmeausdehnungen und dgl. von Tragelement (1), Schaltungsträger (3) und Reflektoranordnung (2) maximal zu erwartenden Größe des Vorratsbogens entsprechen.