DE102007029293B4

DE102007029293B4 - Leuchtmodul für eine Halbleiterlichtquellen-Leuchte und Halbleiterlichtquellen-Leuchte

Info

Publication number: DE102007029293B4
Application number: DE102007029293A
Authority: DE
Inventors: Norbert Lesser; Karl-Otto Dobler; Andres Fähnle; Thomas Wezel
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2007-06-19
Filing date: 2007-06-19
Publication date: 2010-09-30
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: FR2917814B1; DE102007029293A1; FR2917814A1

Abstract

Leuchtmodul (10, 40) mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens einen Kühlkörper (20, 42) und wenigstens eine direkt am Kühlkörper (20, 42) befestigtet Vorsatzoptik (18), wobei zwischen dem Kühlkörper (20, 42) und der Vorsatzoptik (18) eine wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (22) tragende Leiterplatte (24) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (24) als eine flexible, Kontaktierungsbahnen der Halbleiterlichtquelle aufweisende und die Halbleiterlichtquelle als solche tragende Leiterplatte (24) derart ausgebildet ist, dass im Betrieb des Leuchtmoduls (10, 40) die von der Halbleiterlichtquelle (22) erzeugte Wärme in den Kühlkörper (20, 42) abgeleitet wird, und dass auf der Leiterplatte (24) mehrere Halbleiterlichtquellen (22) für mehrere Vorsatzoptiken (18) zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei mehrere getrennt voneinander ausgebildete Kühlkörper (20) vorgesehen sind, über die sich die Leiterplatte (24) wenigstens abschnittsweise erstreckt, und wobei die Kühlkörper (20) an einem gemeinsamen Grundteil (12) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul für eine Halbleiterlichtquellen-Leuchte, insbesondere eine Fahrzeugleuchte mit wenigstens einem Kühlkörper und mit wenigstens einer am Kühlkörper befestigten Vorsatzoptik, wobei zwischen dem Kühlkörper und der Vorsatzoptik eine wenigstens eine Halbleiterlichtquelle tragende Leiterplatte vorgesehen ist.
Aus der DE 10 2004 001 124 B3 ist eine Warnleuchte bekannt, die eine Leuchtdiode und ein Gehäuse aufweist, das mit einem Kühlkörper in wärmeleitendem Kontakt steht. Dabei ist insbesondere eine flexible Leiterplatte zur Kontaktierung der Leuchtdiode vorgesehen.
Derartige Leuchtmodule sind beispielsweise auch aus der DE 10 2005 033 709 A1 vorbekannt. Wie aus der 1 der genannten Druckschrift zu entnehmen ist, sind hierbei auf einem Träger, bei dem sich um eine Leiterplatte mit Leiterbahnen handelt, Leuchtdiodenchips aufgebracht. Selbst dann, wenn die starre Leiterplatte, wie sie in dem genannten Dokument offenbart ist, aus einem gut wärmeleitenden Material ist, hat sich die Wärmeabfuhr aufgrund der im Betrieb des Leuchtmoduls entstehende Wärme der Halbleiterlichtquellen als problematisch herausgestellt. Zudem ist insbesondere aufgrund des Vorsehens der starren Leiterbahn die flexible Verwendung des Leuchtmoduls, insbesondere bei beengten Platzverhältnissen, sehr eingeschränkt.
Aus der DE 101 10 835 B4 ist bekannt geworden, Halbleiterlichtquellen (LEDs) auf Trägern mit zwei Schenkeln aufzubringen, wobei ein Schenkel des Trägers auf einem Kühlkörper aufliegt. Durch eine derartige Ausbildung wird insbesondere in horizontaler Richtung, also in Richtung der Hauptabstrahlrichtung der LEDs, Bauraum aufgrund des Vorsehens des schenkelartigen Trägerteils benötigt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes Leuchtmodul derart weiterzubilden, dass es sehr flexibel handhabbar ist und dass zudem eine effektive Wärmeabfuhr der im Betrieb des Leuchtmoduls auftretenden Wärme gewährleistet wird.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Leuchtmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Das erfindungsgemäße Leuchtmodul sieht folglich vor, dass die Leiterplatte flexibel ist, Kontaktierungsbahnen der Halbleiterlichtquelle aufweist und die Halbleiterlichtquelle als solche tragend derart ausgebildet ist, dass im Betrieb des Leuchtmoduls die von der Halbleiterlichtquelle erzeugte Wärme in den Kühlkörper abgeleitet wird. Durch das Vorsehen einer flexiblen Leiterplatte, die insbesondere als Basismaterial eine Polyimid-Folie aufweisen kann, wird zum einen aufgrund der sehr dünnen Leiterplatte Bauraum in Axialrichtung eingespart und zum anderen ist das Leuchtmodul sehr vielfältig aufgrund der Flexibilität der Leiterbahn einsetzbar. Dadurch, dass die Vorsatzoptik nicht an der Leiterplatte, sondern am Kühlkörper befestigt wird, kann dennoch eine exakte Ausrichtung zwischen der auf der flexiblen Leiterplatte angeordneten Halbleiterlichtquelle und der Vorsatzoptik erreicht werden. Die flexible Leiterplatte ist vorzugsweise einschichtig mit einer konstanten Dicke ausgebildet. Die Leiterplatte liegt vorzugsweise unmittelbar am Kühlkörper an. Auf der Leiterplatte sind mehrere Halbleiterlichtquellen für mehrere Vorsatzoptiken zueinander beabstandet angeordnet, wobei mehrere getrennt voneinander ausgebildete Kühlkörper vorgesehen sind, über die sich die Leiterplatte wenigstens abschnittsweise erstreckt. Die Kühlkörper sind dabei an einem gemeinsamen Grundteil angeordnet. Insbesondere kann für jede Vorsatzoptik ein eigener Kühlkörper vorgesehen sein. Die einzelnen Kühlkörper samt deren Vorsatzoptiken werden durch das gemeinsame Grundteil exakt zueinander ausgerichtet. Das Grundteil als solches kann dabei insbesondere aus Kunststoff sein und/oder auch aus einem wärmeleitfähigen Material.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Leiterplatte im Bereich der Halbleiterlichtquelle eine geschlossene Oberfläche auf, wobei die Wärme durch die Leiterplatte hindurch übertragen wird. Aufgrund der vergleichsweise geringen Dicke der Leiterplatte kann selbst bei einem Material, das keine besonders gut wärmeleitfähigen Eigenschaften aufweist, ausreichend Wärme in den Kühlkörper abgeleitet werden.
Vorteilhaft ist allerdings, wenn in dem Bereich, in dem die Halbleiterlichtquelle angeordnet ist und/oder Wärme übertragen werden soll, ein vom restlichen Material der Leiterplatte unterschiedlich ausgebildeter, besonders gut wärmeleitender Teilabschnitt vorgesehen ist. Dieser Teilabschnitt kann insbesondere als metallischer Einsatz und/oder metallische Beschichtung der Leiterplatte ausgebildet sein.
Ferner ist denkbar, dass in der Leiterplatte in dem Bereich, in dem die Halbleiterlichtquelle angeordnet ist und/oder Wärme übertragen werden soll, eine Aussparung derart vorgesehen ist, dass die Halbleiterlichtquelle direkt am Kühlkörper anliegt. Hierdurch kann folglich gewährleistet werden, dass die von der Halbleiterlichtquelle erzeugte Wärme direkt in den Kühlkörper übertragen wird.
Besonders vorteilhaft ist, wenn mehrere Vorsatzoptiken auf einem gemeinsamen Kühlkörper angeordnet sind und sich die Leiterplatte wenigstens abschnittsweise über den Kühlkörper erstreckt. Durch diese Anordnung kann folglich ein Leuchtmodul bereitgestellt werden, das eine Vielzahl von Halbleiterlichtquellen samt zugehörigen Vorsatzoptiken vorsehen kann. Aufgrund des Vorsehens der flexiblen Leiterplatte können die einzelnen Vorsatzoptiken mehr oder weniger frei am Kühlkörper vorgesehen sein. Durch Vorsehen eines gemeinsamen Kühlkörpers werden zudem die einzelnen Vorsatzoptiken definiert zueinander ausgerichtet. Das Vorsehen eines gemeinsamen Kühlkörpers hat zudem den Vorteil, dass die von den Halbleiterlichtquellen erzeugte Wärme gleichmäßig in den Kühlkörper abgeleitet werden kann.
Der Kühlkörper kann dabei zueinander stufenartig versetzte Ebenen vorsehen, über die sich die Leiterplatte erstreckt und auf denen die jeweiligen Vorsatzoptiken angeordnet sind. Die Ebenen können dabei vorzugsweise wenigstens weitgehend parallel zueinander angeordnet sein. Durch Vorsehen von versetzten Ebenen können relativ viele Halbleiterlichtquellen mit zugehörigen Vorsatzoptiken Verwendung finden, ohne dass die Bauform des Leuchtmoduls, beziehungsweise eine das Leuchtmodul aufnehmende Halbleiterlichtquellen-Leuchte, eingeschränkt wird. Aufgrund der flexiblen Leiterplatte kann sich diese über die einzelnen Ebenen und die die Ebenen miteinander verbindenden Abschnitte des Kühlkörpers erstrecken. Aufgrund der versetzten Anordnung der Vorsatzoptiken können die einzelnen Vorsatzoptiken in Richtung ihrer Hauptabstrahlrichtung nahe beisammen angeordnet werden.
Vorteilhafterweise kann der Grundkörper mehrere zueinander stufenartig versetzte Ebenen vorsehen, an denen die die Vorsatzoptiken tragenden Kühlkörper angeordnet sind und über die sich die Leiterplatte erstreckt. Die einzelnen Ebenen können dabei insbesondere weitgehend parallel zueinander ausgebildet sein. Zwischen den Ebenen können Wangenabschnitte verlaufen. Die flexible Leiterbahn erstreckt sich dann vorzugsweise über die einzelnen Ebenen sowie über die zugehörigen Wangenabschnitte.
Das Grundteil kann Aufnahmeabschnitte und die Kühlkörper Halteabschnitte derart aufweisen, dass die Halteabschnitte der einzelnen Kühlkörper samt Vorsatzoptiken axial in die Aufnahmeabschnitte einführbar sind. Hierdurch kann ein axiales Aufsetzen der Kühlkörper samt Vorsatzoptiken und gemeinsamer flexibler Leiterplatte erreicht werden.
Die Aufnahmeabschnitte können dabei schwalbenschwanzartig und die Halteabschnitte komplementär hierzu ausgebildet sein. Insbesondere der grundteilseitige Aufnahmeabschnitt kann als schwalbenschwanzartige Aussparung ausgebildet sein und der kühlkörperseitige Halteabschnitt als schwalbenschwanzartiger Steg.
Ferner ist vorteilhaft, wenn an der Vorsatzoptik und/oder dem Kühlkörper Befestigungsmittel zur Befestigung der Vorsatzoptiken am Kühlkörper vorgesehen sind. Derartige Befestigungsmittel können insbesondere form- und/oder stoffschlüssige Befestigungsmittel sein.
Die eingangs genannte Aufgabe wird auch durch eine Halbleiterlichtquellen-Leuchte, insbesondere für Fahrzeuge, gelöst, die ein erfindungsgemäßes Leuchtmodul vorsieht.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
Es zeigen:
1 eine perspektivische Draufsicht auf einen Ausschnitt eines ersten erfindungsgemäßen Leuchtmoduls,
2 eine Seitenansicht des Leuchtmoduls gemäß 1; und
3 ein zweites erfindungsgemäßes Leuchtmodul.
In der 1 und 2 ist ein Leuchtmodul 10 dargestellt, das einen Grundkörper 12 vorsieht. Der Grundkörper 12 weist mehrere parallel-versetzt zueinander angeordnete Ebenen 14 auf. Zwischen zwei Ebenen läuft jeweils ein vertikaler Wangenabschnitt 16. In jeder Ebene 14 ist ein eine Vorsatzoptik 18 tragender Kühlkörper 20 angeordnet, wobei zwischen dem jeweiligen Kühlkörper 20 und der zugehörigen Vorsatzlinse 18 eine flexible Leiterplatte 24, auch als dünne Flexleiterplatte bezeichnet, vorgesehen, die mehrere, unterhalb der jeweiligen Vorsatzlinse 18 Halbleiterlichtquellen 22 trägt. Die flexible Leiterbahn 24 weist die einzelnen Halbleiterlichtquellen 22 kontaktierende Leiterbahnen auf. Zudem sind auf ihr die einzelnen Halbleiterlichtquellen 22 angeordnet.
Die Leiterplatte 24 passt sich aufgrund ihrer Flexibilität an die Oberfläche des Grundkörpers 12 an und verläuft entlang den Ebenen 14 beziehungsweise den Wangen 16.
Zur optimalen Wärmeableitung der im Betrieb des Leuchtmoduls 10 an den Halbleiterlichtquellen 22 entstehenden Wärme sind an der Leiterplatte 24 im Bereich der Halbleiterlichtquellen 22 entweder Aussparungen vorgesehen, so dass die Halbleiterlichtquelle 22 unmittelbar an den Kühlkörpern 20 anliegt, oder sind im Bereich der Halbleiterlichtquellen 22 metallische Abschnitte oder metallische Beschichtungen vorgesehen, durch welche die Wärme in den Kühlkörper 20 gelangt.
Zur Fixierung der Vorsatzoptiken 18 und der Leiterplatte 24 beziehungsweise der darauf angeordneten Halbleiterlichtquellen 22 weisen die Vorsatzoptiken 18 parallel zu deren Mittellängsachse verlaufende Zapfen 26, die in 2 zu erkennen sind, auf. Die Zapfen 26 erstrecken sich durch an der Leiterplatte 24 vorgesehene Aussparungen sowie durch kühlkörperseitige Aussparungen. Die freien Enden der Zapfen 26, wie sie in 2 gezeigt sind, können dauerhaft am jeweiligen Kühlkörper 20 festgesetzt sein.
Zur positionsgenauen Anordnung der jeweiligen Kühlkörper 20 am Grundkörper 12 sind an den Kühlkörpern schwalbenschwanzartig ausgebildete, sich in Axialrichtung erstreckende Halteabschnitte 28 vorgesehen. Die Halteabschnitte 28 wirken im montierten Zustand, wie in der 1 und 2 gezeigt ist, mit grundkörperseitigen, komplementär hierzu ausgebildeten Aufnahmeabschnitten 30 derart zusammen, dass die einzelnen Halteabschnitte 28 in Axialrichtung mit den Aufnahmeabschnitten 30 gefügt werden können.
Auf der den Halteabschnitten 28 abgewandten Seiten der jeweiligen Kühlkörper 20 sehen diese Rastkanten 32 vor, die mit grundteilseitigen Rastzungen 34 zusammenwirken. Beim axialen Aufstecken der Kühlkörper 20 auf das Grundteil 12 verrasten die Rastzungen 34 mit den Rastkanten 32 zur dauerhaften Festsetzung der Kühlkörper 20 am Grundteil 12.
Das in der 3 gezeigte Leuchtmodul 40 sieht zwei Kühlkörper 42 vor, die weitestgehend parallel zueinander versetzt angeordnete Ebenen aufweisen. An den Kühlkörpern 42 sind jeweils mehrere Vorsatzoptiken 18 vorgesehen. Über die einzelnen Ebenen und den zugehörigen Wangenabschnitten erstreckt sich eine in der 3 nicht dargestellte flexible Leiterplatte mit Halbleiterlichtelementen entsprechend der flexiblen Leiterplatte 24 gemäß 1 und 2. Zur dauerhaften Befestigung der einzelnen Vorsatzoptiken 18 an den Kühlkörpern 42 sind an den Vorsatzoptiken 18 Zapfen 26 vorgesehen, die die nicht dargestellte flexible Leiterplatte sowie die Kühlkörper durchgreifen.
Die jeweils mehrere Vorsatzoptiken 18 tragenden Kühlkörper 42 können, wie in 3 dargestellt ist, über Schraubenaufnahmen 44 an beispielsweise einem Grundteil festgesetzt sein.
Zur gegenseitigen Ausrichtung und/oder Befestigung können die in der 3 gezeigten Kühlkörper 42 über miteinander zusammenwirkende Befestigungsabschnitte 46 zueinander fixiert und ausgerichtet sein.

Claims

Leuchtmodul (10, 40) mit mindestens einer Halbleiterlichtquelle eines Fahrzeugs, aufweisend wenigstens einen Kühlkörper (20, 42) und wenigstens eine direkt am Kühlkörper (20, 42) befestigtet Vorsatzoptik (18), wobei zwischen dem Kühlkörper (20, 42) und der Vorsatzoptik (18) eine wenigstens eine Halbleiterlichtquelle (22) tragende Leiterplatte (24) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (24) als eine flexible, Kontaktierungsbahnen der Halbleiterlichtquelle aufweisende und die Halbleiterlichtquelle als solche tragende Leiterplatte (24) derart ausgebildet ist, dass im Betrieb des Leuchtmoduls (10, 40) die von der Halbleiterlichtquelle (22) erzeugte Wärme in den Kühlkörper (20, 42) abgeleitet wird, und dass auf der Leiterplatte (24) mehrere Halbleiterlichtquellen (22) für mehrere Vorsatzoptiken (18) zueinander beabstandet angeordnet sind, wobei mehrere getrennt voneinander ausgebildete Kühlkörper (20) vorgesehen sind, über die sich die Leiterplatte (24) wenigstens abschnittsweise erstreckt, und wobei die Kühlkörper (20) an einem gemeinsamen Grundteil (12) angeordnet sind.
Leuchtmodul (10, 40) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (24) im Bereich der Halbleiterlichtquelle (22) eine geschlossene Oberfläche aufweist und dass die Wärme durch die Leiterplatte (24) hindurch übertragen wird.
Leuchtmodul (10, 40) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (24) in dem Bereich, in dem die Halbleiterlichtquelle (22) angeordnet ist und/oder Wärme übertragen werden soll, einen vom restlichen Material der Leiterplatte (24) unterschiedlich ausgebildeten, besonders gut wärmeleitenden Teilabschnitt vorsieht.
Leuchtmodul (10, 40) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Leiterplatte (24) in dem Bereich, in dem die Halbleiterlichtquelle (22) angeordnet ist und/oder Wärme übertragen werden soll, eine Aussparung derart vorgesehen ist, dass die Halbleiterlichtquelle (22) direkt am Kühlkörper anliegt.
Leuchtmodul (40) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Vorsatzoptiken (18) auf einem gemeinsamen, Kühlkörper (42) angeordnet sind.
Leuchtmodul (40) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (42) mehrere zueinander stufenartig versetzte Ebenen vorsieht, über die sich die Leiterplatte (24) erstreckt, und auf denen die Vorsatzoptiken (18) angeordnet sind.
Leuchtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (12) mehrere zueinander stufenartig versetzte Ebenen (14) vorsieht, an denen die die Vorsatzoptiken (18) tragenden Kühlkörper (20) angeordnet sind und über die sich die Leiterplatte (24) erstreckt.
Leuchtmodul (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Grundteil (12) Aufnahmeabschnitte (30) und die Kühlkörper (20) Halteabschnitte (28) derart aufweisen, dass die Halteabschnitte (28) der einzelnen Kühlkörper (20) samt Vorsatzoptiken (18) axial in die Aufnahmeabschnitte (30) einführbar sind.
Leuchtmodul (10) nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmeabschnitte (30) schwalbenschanzartig und die Halteabschnitte (28) komplementär hierzu ausgebildet sind.
Leuchtmodul (10, 40) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Vorsatzoptik (18) und/oder dem Kühlkörper (20, 42) Befestigungsmittel (26) zur Befestigung der Vorsatzoptik (18) am Kühlkörper (20, 42) vorgesehen sind.
Halbleiterlichtquellen-Leuchte eines Fahrzeugs, mit einem Leuchtmodul (10, 40) nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche.