DE102009023645B4

DE102009023645B4 - LED-Modul

Info

Publication number: DE102009023645B4
Application number: DE102009023645.7A
Authority: DE
Inventors: Dr. Gebauer Matthias; Dieter Mang; Özgür Dogan
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2009-05-25
Filing date: 2009-05-25
Publication date: 2021-09-30
Anticipated expiration: 2029-05-26
Also published as: DE102009023645A1

Abstract

LED-Modul (1) für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, das LED-Modul (1) umfassend- mindestens eine LED (2) zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von für das menschliche Auge sichtbarem Licht,- ein Trägerelement (3), auf dem die mindestens eine LED (2) angeordnet ist,- ein Kontaktelement (4), das einerseits mit der mindestens einen LED (2) kontaktiert ist und das andererseits zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einer Energiequelle ausgebildet ist, und- einen Kühlkörper (5), mit dem die mindestens eine LED (2) entweder unmittelbar oder mittelbar über das Trägerelement (3) zur Wärmeableitung in Kontakt steht,- wobei der Kühlkörper (5) einen einseitig offenen Aufnahmebereich (7) aufweist, in dem das Trägerelement (3) und die mindestens eine LED (2) angeordnet sind und der zum Einsetzen in eine in einem Gehäuse (19) der Beleuchtungseinrichtung ausgebildete Öffnung (18) ausgebildet ist, und dass der Kühlkörper (5) Befestigungsmittel (9) zum Befestigen des Kühlkörpers (5) an dem Gehäuse (19) aufweist, wenn der Aufnahmebereich (7) in der Gehäuseöffnung (18) der Beleuchtungseinrichtung eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4) ein Stecker ist, der auf dem Trägerelement (3) in dem einseitig offenen Aufnahmebereich (7) des Kühlkörpers (5) angeordnet ist und im Inneren des Gehäuses (19) Anschlussvorrichtungen zur Kontaktierung des Kontaktelements (4) in Form eines entsprechenden Steckers vorgesehen sind, der in den Stecker eingesteckt werden kann so dass das Kontaktelement (4) über den sich nach innen in den Gehäuseinnenraum öffnenden Teil des Aufnahmebereichs (7) kontaktiert und zumindest mittelbar mit einem Kraftfahrzeugbordnetz verbunden werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein LED-Modul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein solches LED-Moduls ist aus der DE 10 2005 059 198 A1 bekannt. Weitere LED Module sind aus der DE 10 2006 057 569 A1 bekannt.
Die DE 10 2005 049 685 A1 zeigt ein Kfz-Scheinwerfermodul mit wenigstens zwei Leuchteinheiten. Dabei umfasst jede Leuchteinheit zumindest einen Leuchtdiodenchip. Unterschiedliche Leuchteinheiten sind dabei für voneinander verschiedene Lichtfunktionen vorgesehen. Weiter weist das Kfz-Scheinwerfermodul einen gemeinsamen Kühlkörper für die Leuchteinheiten auf, mit dem die Leuchteinheiten thermisch verbunden sind, und eine gemeinsame stromstabilisierende Elektronik zur Spannungsversorgung der Leuchteinheiten.
Die Offenlegung DE 20 2004 012 322 U1 offenbart eine Beleuchtungseinrichtung, aufweisend einen Schaltungsträger mit mindestens einer Leuchtdiode, die mit Leiterbahnen des Schaltungsträgers kontaktiert ist. Der Schaltungsträger ist eine Wärmeleitfolie mit darauf einseitig aufgebrachten Leiterbahnen, wobei die Wärmeleitfolie auf einen metallischen Träger aufgezogen, geklebt oder durch mindestens einen mechanischen Niederhalter an dem metallischen Träger lösbar angedrückt ist, dass der metallische Träger an einer Aufnahmevorrichtung eines Lampenkörpers befestigt ist und dass die Leiterbahnen mit einer Steuerschaltung zur Ansteuerung der Leuchtdioden verbunden sind.
Die bekannten LED-Module sind üblicherweise für den Einsatz in ganz bestimmten Beleuchtungseinrichtungen vorgesehen. So ist es bisher üblich, für verschiedene Beleuchtungseinrichtungen jeweils eigens entwickelte und hergestellte LED-Module zu verwenden. Das macht aufgrund der geringen Stückzahlen und der aufwendigen Entwicklung der verschiedenen LED-Module deren Einsatz relativ teuer. Zudem ist die Entwicklungszeit relativ lang. Es besteht somit Bedarf an einem standardisierten LED-Modul, das für mehrere verschiedene Beleuchtungseinrichtungen (z.B. Beleuchtungseinrichtungen von verschiedenen Fahrzeugherstellern, verschiedene Typen von Beleuchtungseinrichtungen) eingesetzt werden kann. Dazu wäre ein modularer Aufbau der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere des LED-Moduls und der übrigen Komponenten der Beleuchtungseinrichtung (z.B. Primäroptik, Sekundäroptik, Blendenanordnung, etc.) wünschenswert.
Die Verwendung eines standardisierten LED-Moduls setzt außerdem voraus, dass in dem LED-Modul Vorkehrungen zur Berücksichtigung von sich ändernden Eigenschaften der LEDs, insbesondere des steigenden Lichtstroms, getroffen werden. Das standardisierte LED-Modul soll ohne, dass größere Änderungen erforderlich wären, an sich ändernde Eigenschaften der LEDs angepasst werden können.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein vielseitig einsetzbares, austauschbares LED-Lichtquellenmodul zur Verfügung zu stellen, das auch bei sich zukünftig änderndem Lichtstrom der LEDs ohne große Änderungen in verschiedenen Beleuchtungseinrichtungen verwendet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein LED-Modul gemäß dem Anspruch 1 vorgeschlagen.
Es wurde erkannt, dass eine Grundvoraussetzung für ein standardisiertes LED-Modul eine einfache und flexible Einbindung des LED-Moduls in die Beleuchtungseinrichtung ist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch realisiert, dass der Kühlkörper selbst einen Aufnahmebereich aufweist, in dem die wesentlichen Bauteile des LED-Moduls angeordnet sind. Dieser Aufnahmebereich wird von außen in eine entsprechende Öffnung im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung eingeführt, so dass sich der offene Teil des Aufnahmebereichs zum Gehäuseinnenraum gerichtet ist. Dann wird der Kühlkörper am Gehäuse befestigt, so dass der Aufnahmebereich in der Öffnung gesichert ist. Über den sich nach innen in den Gehäuseinnenraum öffnenden Teil des Aufnahmebereichs kann das Kontaktelement kontaktiert und mit einer Energiequelle, d.h. zumindest mittelbar mit dem Kraftfahrzeugbordnetz, verbunden werden. Der Kühlkörper ist größtenteils, d.h. bis auf den in der Gehäuseöffnung angeordneten Aufnahmebereich, außerhalb des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung angeordnet und kann dort von dem Fahrtwind oder auf andere Weise, bspw. durch eine aktive Kühlung mittels Lüfter, gekühlt werden.
Durch die vorliegende Erfindung ist ein vielseitiger Einsatz des LED-Moduls in verschiedenen Beleuchtungseinrichtungen möglich. Zur Verwendung des LED-Moduls in einer Beleuchtungseinrichtung muss lediglich im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung eine Öffnung zur Aufnahme des Aufnahmebereichs des Kühlkörpers des LED-Moduls vorgesehen werden. Zudem sollten im Inneren des Gehäuses geeignete Anschlussvorrichtungen zur Kontaktierung des Kontaktelements vorhanden sein, bspw. in Form von einem Stecker, der mit dem Kontaktelement kontaktierend in Eingriff treten kann, und einer elektrischen Leitung, die den Stecker mit einem innerhalb oder außerhalb der Beleuchtungseinrichtung angeordneten Steuergerät für das LED-Modul verbindet. Besonders vorteilhaft wäre es, wenn das Steuergerät für das LED-Modul integraler Bestandteil des LED-Moduls, d.h. ebenfalls in dem Aufnahmebereich des Kühlkörpers angeordnet, wäre. In diesem Fall müsste über das Kontaktelement lediglich noch eine Energiequelle (z.B. 12 V) an das Kontaktelement angeschlossen werden.
Das erfindungsgemäße Lichtmodul kann eine beliebige Anzahl an LEDs umfassen. Bei der Verwendung mehrerer LEDs können diese beliebig angeordnet und gruppiert werden. Die Anordnung kann gemäß einer Fläche erfolgen, in die das ausgesandte Licht eingekoppelt werden soll (z.B. Einkoppelfläche eines Lichtleiters, einer Vorsatzlinse o.ä.). Des weiteren ist es denkbar, bei der Einkopplung des ausgesandten Lichts in einen Reflektor die LEDs so anzuordnen, dass die durch den Reflektor vergrößerten Abbilder der LEDs in der Lichtverteilung alleine bereits weitgehend eine gewünschte Lichtverteilung erzielen. Vorzugsweise sind die LEDs zur Erzeugung einer breiten und/oder abgeblendeten Lichtverteilung (z.B. Abblendlicht, Nebellicht, Tagfahrlicht, etc.) in einer Linie nebeneinander angeordnet. Zur Erzeugung einer Lichtverteilung, bei der mehr Licht in einen Bereich oberhalb einer Helldunkelgrenze, also in einen auf der Fahrbahn weiter entfernten Bereich, reflektiert wird, käme eine rechteckige oder quadratische Anordnung der LEDs mit mehreren LED-Reihen übereinander in Betracht.
Die Befestigungsmittel am Kühlkörper können als Schraublöcher ausgebildet sein, so dass der Kühlkörper und damit das gesamte LED-Modul mittels Schrauben an dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung befestigt werden kann. Dazu müssen am Gehäuse keine besonderen Vorkehrungen getroffen werden, wenn die Schrauben selbstschneidend ausgebildet sind. Selbstverständlich ist eine Befestigung des Kühlkörpers am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung auf beliebig andere Arten denkbar, die hier jedoch nicht explizit erwähnt werden.
Ein nicht zu einer bestimmten Beleuchtungseinrichtung passendes LED-Modul (z.B. falsche Farbe, falsche Spannung oder falscher Lichtstrom des Lichts) kann zu einer Beschädigung des LED-Moduls bzw. der Beleuchtungseinrichtung oder sogar zu einer Verletzung von in der Nähe befindlichen Personen führen. Um dies zu vermeiden, können zwischen dem LED-Modul und dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Codierung wirksam sein. Diese Codierung kann bspw. dadurch gebildet werden, dass die Befestigungsmittel (z.B. Schraublöcher) zur Befestigung des LED-Moduls am Gehäuse in bestimmter Weise ausgestaltet (als Clip, Rastmittel, Spannmittel, Schraube, Niet, o.ä.) und/oder an bestimmten Stellen ausgebildet sein können. Ebenso wäre es möglich, eine Codierung mittels der Position der LEDs auf dem Trägerelement (oder Platine) zu realisieren, indem abhängig von Farbe, Spannung, Lichtstrom oder Anzahl der verwendeten LEDs oder der Art von optischen Elementen, in die das von den LEDs ausgesandte Licht eingekoppelt wird, die LEDs an einer bestimmten definierten Position auf dem Trägerelement angeordnet sind. Wenn das falsche LED-Modul in einer Beleuchtungseinrichtung eingesetzt wird, sind die LEDs falsch auf dem Trägerelement positioniert und die das ausgesandte Licht wird nicht oder nicht im gewünschten Maße in das entsprechende optische Element der Beleuchtungseinrichtung eingekoppelt, weil bspw. die LEDs nicht genau gegenüber einer Einkoppelfläche eines Lichtleiters angeordnet sind.
Der Aufnahmebereich kann entweder als eine im Kühlkörper ausgebildet Vertiefung sein, die in der Draufsicht nach unten und zu allen Seiten hin durch den Kühlkörper begrenzt ist. Der Aufnahmebereich kann aber auch durch eine auf einer Seite des Kühlkörpers ausgebildete Wandung ausgebildet sein, so dass der Aufnahmebereich in der Draufsicht nach unten durch die Seite des Kühlkörpers und zu allen Seiten hin durch die Wandung begrenzt ist. Die Wandung kann integraler Bestandteil des Kühlkörpers sein und aus dem gleichen Material wie der Kühlkörper bestehen. Vorzugsweise wird die Wandung zusammen mit dem Kühlkörper in einem Druckgussverfahren aus Aluminium oder einem anderen Metall hergestellt. Das Trägerelement kann ebenfalls integraler Bestandteil des Kühlkörpers sein, so dass die darauf angeordneten LEDs besonders gut wärmeleitend mit dem Kühlkörper in Verbindung stehen.
Der Kühlkörper des erfindungsgemäßen LED-Moduls erfüllt gleichzeitig auch die Aufgabe einer Dichtungskappe zum Verschließen der in dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung ausgebildeten Öffnung. Das gesamte LED-Modul ist an der Beleuchtungseinrichtung austauschbar und der Kühlkörper möglichst dicht an der Außenseite des Gehäuses angeordnet. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass ein defektes LED-Modul problemlos und schnell gegen ein neues ausgetauscht werden kann, ohne dass dazu zeitaufwendige und komplizierte Arbeiten im Innenraum des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung ausgeführt werden müssten. Es muss lediglich die Befestigung des Kühlkörpers am Gehäuse und die elektrische Steckverbindung am Kontaktelement gelöst und das LED-Modul nach außen entfernt werden. Der Zugriff auf die Steckverbindung im Gehäuseinnenraum kann bspw. über eine Serviceöffnung des Gehäuses erfolgen. Das neue LED-Modul wird in umgekehrter Reihenfolge eingesetzt. Mit der vorliegenden Erfindung ist ein Austausch der kompletten Beleuchtungseinrichtung nur weil ein LED-Modul defekt ist nicht mehr erforderlich. Das hat Vorteile hinsichtlich Müllvermeidung und Umweltschutz, reduziert die Kosten für die Instandsetzung einer Beleuchtungseinrichtung mit defektem LED-Modul.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Aufnahmebereich des Kühlkörpers und die Öffnung kreisförmig ausgebildet sind. Das hat den Vorteil, dass das LED-Modul in einer beliebigen Drehposition am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung angeordnet und befestigt werden kann.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die äußeren Abmessungen und die Form des Aufnahmebereichs den Abmessungen und der Form der Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung entsprechen. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Aufnahmebereich genau in die Öffnung im Gehäuse passt und der Übergang zwischen Gehäuse und Aufnahmebereich möglichst dicht ist.
Die Abdichtung zwischen Kühlkörper und dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung kann noch dadurch verbessert werden, dass an dem Kühlkörper ein Dichtelement angeordnet ist, welches bei in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich eine Abdichtung zwischen dem Kühlkörper und dem Gehäuse bewirkt. Das Dichtelement besteht vorzugsweise aus einem flexiblen, elastisch nachgiebigen Material, wie bspw. Gummi oder Kunststoff. Vorzugweise hat das Dichtelement eine Kreisringform und einen runden, ovalen oder eckigen Querschnitt.
Besonders bevorzugt ist, wenn das Dichtelement an der Außenseite des Aufnahmebereichs angeordnet ist und bei in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich eine Abdichtung zwischen der Außenseite des Aufnahmebereichs und dem die Gehäuseöffnung umgebenden Bereich des Gehäuses bzw. dem Innenumfang der Öffnung bewirkt. In diesem Fall wirkt das Dichtelement genau im Übergang zwischen Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung und dem Kühlkörper.
Die LEDs des LED-Moduls erzeugen elektromagnetische Strahlung, vorzugsweise Licht, das aus der Oberseite der LEDs, die vorzugsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägerelements verläuft, ohne besondere Charakteristik austritt. Zur Erzeugung einer gewünschten Abstrahlcharakteristik des Lichts werden im Strahlengang des von den LEDs ausgesandten Lichts optische Elemente angeordnet. Diese können bspw. einen ringförmigen Lichtwellenleiter aufweisen. Dieser kann entlang des äußeren Rands eines Reflektors eines Reflexionsmoduls oder entlang des äußeren Rands einer Projektionslinse eines Projektionsmoduls verlaufen und bspw. Tagfahrlicht, Positions- oder Standlicht erzeugen. Das Reflexionsmoduls bzw. das Projektionsmodul ist ebenfalls in dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung angeordnet. Es ist denkbar, darüber hinaus noch weitere Reflexions- und/oder Projektionsmodule in dem Gehäuse anzuordnen. Das Projektions- bzw. Reflexionsmodul kann zur Erzeugung einer Abblendlicht-, Fernlicht-, Nebellicht- oder einer anderen Fahrtlichtverteilung dienen. Die optischen Elemente können auch einen Reflektor, insbesondere in Form eines Halbschalenreflektors, oder eine Linse, insbesondere eine Projektionslinse, umfassen. Es ist auch denkbar, dass die optischen Elemente eine Vorsatzlinse aufweisen, die aus einem transparenten totalreflektierenden Material besteht, in das von den LEDs ausgesandtes Licht auf einer Lichteintrittsseite eingekoppelt, im Inneren durch Totalreflexion gebündelt und dann über eine Lichtaustrittseite, die der Eintrittsseite abgewandt ist, mit einer gewünschten Charakteristik ausgekoppelt wird.
Schließlich ist es auch denkbar, dass die optischen Elemente einen Lichtleiter aufweisen, in den auf einer Lichteintrittsseite von den LEDs ausgesandtes Licht eingekoppelt, im Inneren durch Totalreflexion weiter geleitet und dann über eine Lichtaustrittseite, die der Eintrittsseite vorzugsweise gegenüberliegt, ausgekoppelt wird. Die Lichtaustrittsseite kann dabei im Brennpunkt eines weiteren optischen Elements (z.B. einer Linse oder eines Reflektors) liegen, das dem aus dem Lichtleiter ausgekoppelten Licht dann die gewünschte Charakteristik gibt. Diese Ausführungsform ist vor allem dann vorteilhaft, wenn die LEDs des in das Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung eingesetzten LED-Moduls nicht weit genug im Gehäuseinneren angeordnet sind. Die Tiefe, mit der LEDs in das Gehäuse eingeführt werden können ist dadurch begrenzt, dass der Kühlkörper des LED-Moduls an der Außenseite des Gehäuses aufliegt. Falls die LEDs außerhalb des Brennpunkts der weiteren optischen Elemente im Inneren des Gehäuses liegen, kann das von den LEDs ausgesandte Licht durch den Lichtleiter in den Brennpunktbereich der weiteren optischen Elemente geleitet werden.
Vorteilhafterweise weist der Aufnahmebereich Mittel zur Aufnahme zumindest eines Teils mindestens eines optischen Elements auf. Der Aufnahmebereich umfasst außerdem vorteilhafterweise Mittel zur exakten Positionierung des mindestens einen optischen Elements relativ zu der mindestens einen LED. Vorzugsweise sind die Aufnahmemittel zur Befestigung und die Positionierungsmittel zur Positionierung des mindestens einen optischen Elements als ein- und dieselben Mittel in dem Aufnahmebereich ausgebildet.
Es wird vorgeschlagen, dass die Aufnahmemittel als im Inneren des Aufnahmebereichs vorgesehene Vertiefungen ausgebildet sind. Das Trägerelement ist etwa in der Mitte des Aufnahmebereichs angeordnet. Vorzugsweise erstreckt sich das Trägerelement von einer seitlichen Begrenzungswand des Aufnahmebereichs radial nach Innen in den Aufnahmebereich bis dicht an die gegenüberliegende Begrenzungswand des Aufnahmebereichs. Rechts und links des Trägerelements können sich die Vertiefungen zur Aufnahme zumindest eines Teils des optischen Elements bis hin zu den seitlichen Begrenzungswänden des Aufnahmebereichs erstrecken. In diese Vertiefungen seitlich des Trägerelements können Teile des optischen Elements angeordnet werden. Dabei wird das Trägerelement von den Teilen des optischen Elements umgriffen und dient zur Stabilisierung der Halterung und Befestigung des optischen Elements am Kühlkörper. Dies insbesondere dann, wenn das Trägerelement als ein integraler Bestandteil des Kühlkörpers ausgebildet ist.
Vorzugsweise entsprechen die Abmessungen und die Formen der von den Vertiefungen aufgenommenen Teile des mindestens einen optischen Elements den Abmessungen und den Formen der Vertiefungen. Dadurch kann eine besonders positionsgenaue Anordnung des optischen Elements an dem LED-Modul erreicht werden, insbesondere in Draufsicht auf die offene Seite des Aufnahmebereichs in seitlicher Richtung, das heißt nach oben, unten, links und rechts (sog. xy-Richtung). Außerdem kann auf diese Weise eine Befestigung des optischen Elements an dem LED-Modul erzielt werden.
Zur genauen Positionierung des optischen Elements relativ zu den LEDs auch in z-Richtung (in Richtung einer Draufsicht auf die offene Seite des Aufnahmebereichs) wird vorgeschlagen, dass die Länge der von den Vertiefungen aufgenommenen Teile des mindestens einen optischen Elements derart an die Tiefe der Vertiefungen angepasst sind, dass bei in die Vertiefungen eingesetzten Teilen des mindestens einen optischen Elements das mindestens einen optische Element in einem definierten Abstand zu der mindestens einen LED positioniert ist.
Um eine besonders sichere Befestigung des optischen Elements an dem LED-Modul zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, dass bei in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich und bei an dem Gehäuse befestigtem Kühlkörper zumindest ein Teil des mindestens einen optischen Elements zwischen dem Kühlkörper und dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung eingespannt ist. Zur Montage der Beleuchtungseinrichtung wird zunächst das optische Element im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung angeordnet, wobei der Teil des optischen Elements, der von dem Aufnahmebereich aufgenommen werden soll, von von innen in die Gehäuseöffnung eingeführt wird. Der in die Öffnung des Gehäuses eingeführte Teil des optischen Elements wird dann am Gehäuse befestigt, bspw. bajonettiert. Dann wird das LED-Modul mit dem Aufnahmebereich ebenfalls von außen in die Gehäuseöffnung eingesetzt. Dabei wird gleichzeitig der entsprechende Teil des optischen Elements von den Vertiefungen des Aufnahmebereichs aufgenommen. Durch Befestigen des Kühlkörpers am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung ist das LED-Modul sicher am Gehäuse befestigt und der entsprechende Teil des optischen Elements zwischen LED-Modul und Gehäuse eingespannt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird des weiteren vorgeschlagen, dass das LED-Modul eine Energieversorgungsschaltung zur Energieversorgung der mindestens einen LED aufweist, wobei die Schaltung einen Kodierwiderstand aufweist, anhand von dessen Widerstandswert eine Steuereinrichtung des LED-Moduls einen von der mindestens einen LED ausgesandten Lichtstrom einstellt. Die Steuereinrichtung kann Teil eines innerhalb oder außerhalb des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung angeordneten Steuergeräts sein. Es ist sogar denkbar, dass die Steuereinrichtung integraler Bestandteil des LED-Moduls ist. Der Kodierwiderstand wird im Rahmen der Fertigung des LED-Moduls eingesetzt. Die Wahl des Widerstandswerts des Kodierwiderstands erfolgt in Abhängigkeit von dem Lichtstrom der für das LED-Modul verwendeten LEDs. Bei LEDs werden vom Lieferanten der LEDs bestimmte Chargen (sog. Bins) von LEDs gekauft, die eine weitgehend einheitliche Spannung, einen weitgehend einheitlichen Lichtstrom oder eine weitgehend einheitliche Lichtfarbe aufweisen. Üblicherweise werden für Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen LED-Bins mit einheitlichen Farben gekauft. Das bedeutet jedoch, dass die Spannung und der Lichtstrom der LEDs weniger wichtig ist und deshalb einer gewissen Streuung unterworfen ist. Diese Streuung gilt es, mit dem Kodierwiderstand und der Steuerelektronik zu vermindern. Die elektrischen Komponenten des LED-Moduls werden auf die LEDs mit dem geringsten Lichtstrom ausgelegt. Damit das LED-Modul bei Verwendung von LEDs mit einem höheren Lichtstrom nicht Licht mit einem höheren Lichtstrom aussendet, sondern nach wie vor mit dem vorgegebenen Lichtstrom aussendet, muss die Energieversorgung an die LEDs mit höherem Lichtstrom angepasst werden. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, dass der elektrische Strom zur Versorgung der LEDs bei LEDs mit höherem Lichtstrom verringert wird. Dies erfolgt durch die Steuereinrichtung, die den Widerstandswert des Kodierwiderstands einliest und den Strom entsprechend anpasst. Eine dem Kodierwiderstand entsprechende Stromkurve ist in der Steuereinrichtung abgelegt.
Des weitren wird vorgeschlagen, dass das LED-Modul eine Energieversorgungsschaltung zur Energieversorgung der mindestens einen LED aufweist, wobei die Schaltung eine ESD (Electrostatic Discharge)-Schutzdiode zum Schutz der mindestens einen LED vor Überspannung aufweist. Zu einer Überspannung kann es kommen, wenn das LED-Modul mit einem elektrostatisch aufgeladenem Gegentand, bspw. der Hand eines nicht geerdeten Monteurs, berührt wird. Eine solche Überspannung kann zu einer Zerstörung der LEDs führen, was durch den Einsatz der ESD-Schutzdiode verhindert wird.
Auch der Betrieb der LEDs bei zu hohen Temperaturen kann zu deren Beschädigung oder Zerstörung führen. Ab etwa 150°C Betriebstemperatur werden LEDs nachhaltig beschädigt. Die hohen Temperaturen in der Umgebung von LEDs sind in erster Linie auf den Betrieb der LEDs und die damit verbundene Abwärme zurückzuführen. Um eine Beschädigung der LEDs infolge zu hoher Temperaturen zu vermeiden, wird vorgeschlagen, dass das LED-Modul eine Energieversorgungsschaltung zur Energieversorgung der mindestens einen LED aufweist, wobei die Schaltung einen NTC (Negative Temperature Coefficient)-Widerstand zum Schutz der mindestens einen LED vor zu hohen Temperaturen aufweist. Der NTC-Widerstand dient zum Erfassen der Temperatur im Bereich der LEDs. Deshalb muss der NTC-Widerstand möglichst dicht an den LEDs angeordnet sein. Vorzugsweise ist der NTC-Widerstand ebenso wie die LEDs auf dem Trägerelement angeordnet. Durch eine Ausgestaltung des Trägerelements mit besonders gut wärmeleitendem Material (z.B. Metall, insbesondere Kupfer oder Aluminium) wird erreicht, dass die am NTC-Widerstand gemessene Umgebungstemperatur weitgehend der Betriebstemperatur der LEDs entspricht. Die von dem NTC-Widerstand gemessene Temperatur wird der Steuereinrichtung zugeführt, die bei zu hohen Temperaturen den durch die LEDs fließenden Strom verringert. So können die LEDs bspw. bis zu einer Temperatur von etwa 50°C mit dem vollen Strom beaufschlagt werden. Bei höheren Temperaturen wird der Strom langsam reduziert. Ab einer Temperatur von etwa 120°C bis 130°C werden die LEDs deaktiviert. Bei mehreren LEDs ist es denkbar, die LEDs nicht zeitgleich, sondern sukzessive auszuschalten, falls die Temperatur weiter steigt.
Es ist denkbar, dass die gesamte Energieversorgungsschaltung auf dem Trägerelement angeordnet ist. Wenn dessen Abmessungen für die Anordnung der gesamten Energieversorgungsschaltung mit den entsprechenden elektrischen Bauelemente nicht ausreicht, kann die Schaltung auch auf das Trägerelement und eine separate Platine aufgeteilt werden. Dabei ist vorteilhaft, wenn ein Großteil der Energieversorgungsschaltung auf der Platine und ein kleiner Teil der Schaltung auf dem Trägerelement ausgebildet ist. Auf dem Trägerelement sollten insbesondere die ESD-Schutzdiode und der NTC-Widerstand angeordnet sein, da deren Nähe zu den auf dem Trägerelement angeordneten LEDs wichtig ist. Der Kodierwiderstand kann dagegen auf der Platine angeordnet sein. Die Platine ist in einer Draufsicht auf die offene Seite des Aufnahmebereichs des Kühlkörpers vorzugsweise unterhalb des Trägerelements, vorzugsweise am Boden des Aufnahmebereichs, angeordnet.
Vorteilhafterweise ist das Kontaktelement des LED-Moduls, mit dem die mindestens eine LED kontaktiert ist und über das die mindestens eine LED von außerhalb des LED-Moduls kontaktierbar ist, auf dem Trägerelement angeordnet. Dadurch ist das Kontaktelement besonders gut erreichbar, wodurch der Anschluss des LED-Moduls erleichtert wird.
Das erfindungsgemäße LED-Modul weist vorteilhafterweise mehrere zu einem LED-Chip zusammengefasste LEDs auf. Alternativ kann das LED-Modul mehrere LED-Chips mit jeweils mindestens einer LED aufweisen.
Das erfindungsgemäße LED-Modul ist vorzugsweise für den Einsatz in einer Kraftfahrzeugleuchte vorgesehen. Zum Aussenden von farbigem Licht können entweder bestimmte LEDs verwendet werden, die Licht einer bestimmten Farbe aussenden. Alternativ können auch LEDs verwendet werden, die weißes oder andersfarbiges Licht aussenden, das dann durch entsprechend eingefärbte optische Elemente die gewünschte Farbe erhält. Die für die verschiedenen Leuchten gewünschte Lichtabstrahlcharakteristik kann ebenfalls durch Verwendung geeigneter optischer Elemente erzielt werden. Selbstverständlich kann das LED-Modul jedoch auch für Kraftfahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden. Dabei ist es denkbar, dass mehrere der LED-Module in einem Gehäuse einer Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden, die entweder zusammen eine gewünschte Lichtverteilung erzeugen (bspw. Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht, Stadtlicht, Autobahnlicht, statisches Kurvenlicht, etc.) erzeugen, oder aber jeweils einzeln eine bestimmte gewünschte Lichtverteilung erzeugen, so dass der Scheinwerfer verschiedene Lichtverteilungen erzeugen kann. Es ist auch denkbar, dass jedes der LED-Module zur Erzeugung einer bestimmten Abstrahlcharakteristik (Ausleuchtung eines bestimmten Bereichs vor dem Fahrzeug, Erzeugung einer bestimmter Beleuchtungsstärkeverteilung, Erzeugung Licht einer bestimmten Farbe oder Wellenlänge, etc.) ausgelegt ist, so dass durch Kombination der Charakteristiken verschiedener LED-Module beliebige Lichtverteilungen erzielt werden können.
Schließlich wird vorgeschlagen, dass der Kühlkörper von einer Oberfläche des Kühlkörpers im wesentlichen senkrecht zur Oberfläche nach außen abstehende Kühlstifte aufweist. Die Kühlstifte sind auf mindestens einer Seite, vorzugsweise auf zwei gegenüberliegenden Seiten der Haupterstreckungsfläche des Kühlkörpers, angeordnet. Kühlstifte haben gegenüber herkömmlichen Kühlrippen den Vorteil, dass sie von beliebigen Seiten her mit Kühlluft durchströmt werden können; es wird stets eine gleichbleibend gute Kühlwirkung erzielt. Auch dieser Aspekt ist für das standardisierte LED-Modul von Bedeutung, da je nach gewünschten Einsatz des LED-Moduls in einer bestimmten Beleuchtungseinrichtung eine Montage des LED-Moduls in unterschiedlichen Ausrichtungen erforderlich sein kann. Das wäre bei einem LED-Modul mit einem Kühlkörper mit herkömmlichen Kühlrippen nicht möglich, ohne die Kühlwirkung zu beeinträchtigen. Das erfindungsgemäße LED-Modul kann dagegen in beliebigen Ausrichtung am Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung angeordnet werden, wobei stets eine gleichbleibend gute Kühlung der LEDs sichergestellt ist. Außerdem weisen die Kühlstifte eine deutlich größere Oberfläche als die herkömmlichen Kühlrippen und gleichzeitig ein geringeres Gewicht auf. Dadurch eignet sich das erfindungsgemäße Lichtmodul besonders gut für den Einsatz im Bereich von Kraftfahrzeugen.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:

1 ein erfindungsgemäßes LED-Modul gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einer Ansicht von schräg oben;
2 das LED-Modul aus 1 in perspektivischer Ansicht mit montiertem optischem Element;
3 einen schematische Ansicht des LED-Moduls aus 2 in einer Schnittansicht;
4 einen schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen LED-Moduls in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht;
5 einen schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen LED-Moduls in einer dritten bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht;
6 einen schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen LED-Moduls in einer vierten bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht; und
7 einen schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen LED-Moduls in einer fünften bevorzugten Ausführungsform in einer Schnittansicht.

In 1 ist ein erfindungsgemäßes LED-Modul für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Das LED-Modul 1 umfasst mindestens eine Leuchtdiode (Light Emitting Diode; LED) 2 zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung. Das in 1 gezeigte LED-Modul 1 verfügt über insgesamt drei nebeneinander angeordnete LED-Chips mit jeweils mindestens einer LED 2. Selbstverständlich können die erfindungsgemäßen LED-Module 1 auch über eine davon abweichende Anzahl und Anordnung von LEDs 2 verfügen. Die LEDs 2 sind dazu ausgebildet, um für das menschliche Auge sichtbares Licht auszusenden. Es ist aber auch denkbar, dass die LEDs 2 zur Aussendung von für das menschliche Auge unsichtbarer Strahlung, insbesondere zum Aussenden von IR-Strahlung, ausgebildet sind. LED-Module 1, die IR-Strahlung aussenden, können als Strahlungsquelle für Nachtsichtscheinwerfer (sog. Night Vision Systeme) eingesetzt werden.
Außerdem umfasst das LED-Modul 1 ein Trägerelement 3, auf dem die LEDs 2 angeordnet sind. Das Trägerelement 3 kann neben den LEDs 2 auch weitere Teile (Leitungen und Bauelemente) einer elektrischen Schaltungsanordnung zum Betrieb der LEDs 2 tragen. Die Schaltungsanordnung dient bspw. dazu Spannung und/oder Strom zur Versorgung der LEDs 2 zu stabilisieren bzw. die Spannung und/oder den Strom in Abhängigkeit von bestimmten Betriebsbedingungen (z.B. Betriebstemperatur der LEDs 2, Art der verwendeten LEDs 2, etc.) des LED-Moduls 1 auf bestimmte Werte einzustellen.
Das LED-Modul 1 umfasst außerdem ein Kontaktelement 4 in Form eines Steckers, mit dem die LEDs 2 kontaktiert sind und über das die LEDs 2 von außerhalb des LED-Moduls 1 kontaktiert werden können. Der Stecker 4 ist auf dem Trägerelement 3 angeordnet. Insbesondere kann in den Stecker 4 ein entsprechender Stecker eingesteckt werden, der über eine Leitung mittelbar (z.B. über eine Steuerelektronik) oder unmittelbar mit einer Energiequelle (z.B. einer Fahrzeugbatterie) eines Bordnetzes des Kraftfahrzeugs in Verbindung steht. Die Steuerelektronik kann Teil eines außerhalb oder innerhalb des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung angeordneten Steuergeräts sein. Es ist sogar denkbar, dass die Steuerelektronik als Teil des LED-Moduls 1 ausgebildet und beispielweise auf dem Trägerelement 3 oder einer anderen Platine realisiert ist. In diesem Fall reicht es aus, wenn an dem Stecker 4 eine Energiequelle anliegt, Steuersignale müssen in diesem Fall über den Stecker nicht übertragen werden.
Des weiteren weist das LED-Modul 1 einen Kühlkörper auf, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet ist. Die LEDs 2 stehen entweder unmittelbar oder mittelbar über das Trägerelement 3 mit dem Kühlkörper 5 zur Wärmeableitung in Kontakt. Der Kühlkörper 5 ist vorzugsweise aus Aluminium oder einem anderen Metall gefertigt. Er kann bspw. durch ein Metalldruckgussverfahren hergestellt werden. Er umfasst eine im Wesentlichen rechteckige Grundplatte 5a mit abgerundeten Ecken. An seiner Oberseite und seiner Unterseite weist der Kühlkörper 5 Flächenvergrößerungselemente in Form von Kühlstiften 6 auf. Diese haben gegenüber herkömmlichen Kühlrippen den Vorteil, dass sie mit Kühlluft aus beliebigen Richtungen (im Wesentlichen parallel zur Haupterstreckungsebene der Grundplatte 5a des Kühlkörpers 5) durchströmt werden können, wobei stets eine optimaler Wärmeabtransport gewährleistet ist. Das ist bei Kühlrippen anders, da sie zur Erlangung eines optimalen Wärmeabtransports parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Kühlrippen mit Kühlluft durchströmt werden müssen. Dennoch ist es denkbar, das der Kühlkörper 5 des LED-Moduls 1 statt der Kühlstifte 6 zumindest teilweise herkömmliche Kühlrippen aufweist.
Um ein vielseitig einsetzbares, austauschbares LED-Lichtquellenmodul 1 zu schaffen, das auch bei sich zukünftig änderndem Lichtstrom der LEDs 2 ohne große Änderungen in verschiedenen Beleuchtungseinrichtungen verwendet werden kann, schlägt die Erfindung ein LED-Modul 1 vor, dessen Kühlkörper 5 einen einseitig offenen Aufnahmebereich 7 aufweist. Der Aufnahmebereich 7 ist seitlich durch eine Wandung 8 begrenzt, die vorzugsweise einteilig mit dem Kühlkörper 5 ausgebildet ist, d.h. sie besteht auch aus Aluminium oder einem anderen Metall. Der Boden des Aufnahmebereichs 7 wird durch die Grundplatte 5a des Kühlkörpers 5 gebildet. Nach oben, das heißt im Wesentlichen aus der Zeichenebene heraus, ist der Aufnahmebereich 7 offen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, insbesondere bei relativ dick ausgebildeten Grundplatten 5a des Kühlkörpers 5, den Aufnahmebereich 7 nicht auf der Grundplatte 5a auszubilden, sondern ihn in die Platte 5a zu integrieren, d.h. durch eine Vertiefung in der Grundplatte 5a auszubilden.
In dem Aufnahmebereich 7 sind das Trägerelement 3, das Kontaktelement 4 und die LEDs 2 angeordnet. Der Aufnahmebereich 7 ist derart ausgebildet, dass er in eine in einem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung ausgebildete Öffnung eingesetzt werden kann. Der Kühlkörper 5 weist Befestigungsmittel 9 zum Befestigen des Kühlkörpers 5 an dem Gehäuse auf, nachdem der Aufnahmebereich 7 in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung eingesetzt worden ist. Die Befestigungsmittel 9 umfassen in seitlichen Laschen 5b des Kühlkörpers 5 ausgebildete Schrauböffnungen, durch die Schrauben geführt und an dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung festgeschraubt werden können. Selbstverständlich kann der Kühlkörper 5 auch auf beliebig andere Weise an dem Gehäuse befestigt werden. Der Aufnahmebereich 7 des Kühlkörpers 5 und die Öffnung im Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung sind kreisförmig ausgebildet. Um eine möglichst dichte Verbindung zwischen LED-Modul 1 und dem Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung zu erzielen, entsprechen die äußeren Abmessungen und die Form des Aufnahmebereichs 7 den Abmessungen und der Form der Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung. Um eine Montage eines falschen LED-Moduls 1 am Gehäuse einer bestimmten Beleuchtungseinrichtung zu vermeiden, kann zwischen LED-Modul 1 und Gehäuse eine Codierung wirken. Diese kann bspw. für die verschiedenen LED-Module 1 an bestimmten Stellen ausgebildete Schraublöcher aufweisen. Ebenfalls denkbar ist eine Codierung mittels der Position der LEDs 2 auf dem Trägerelement 3, so dass die LEDs 2 eines falschen LED-Moduls 1 nicht oder nur unzureichend Licht in eine Einkoppeloptik eines zugeordneten optischen Elements einkoppeln.
Um das Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit in das Innere des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung zu verhindern, ist an dem Kühlkörper 5 ein Dichtelement 10 angeordnet, welches bei in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich 7 eine Abdichtung zwischen dem Kühlkörper 5 und dem Gehäuse bewirkt. Genauer gesagt, ist das Dichtelement 10 an der Außenseite der Wandungen 8 des Aufnahmebereichs 7 angeordnet. Bei in die Gehäuseöffnung der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich 7 bewirkt es eine Abdichtung zwischen der Außenseite der Wandung 8 des Aufnahmebereichs 7 und dem die Gehäuseöffnung umgebenden Bereich des Gehäuses.
Das LED-Modul 1 weist eine Schaltung zur Energieversorgung der LEDs 2 auf, wobei die Schaltung einen Kodierwiderstand 11 aufweist, anhand von dessen Widerstandswert eine Steuerelektronik des LED-Moduls 1 einen von den LEDs ausgesandten Lichtstrom einstellt. Die Schaltung kann auf dem Trägerelement 3 oder auf einer anderen Platine des LED-Moduls 1 ausgebildet sein. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist unterhalb des Trägerelements 3, am Boden des Aufnahmebereichs 7 eine Platine 12 angeordnet, die Teile der Schaltung zum Betrieb der LEDs 2 umfasst. Auch der Kodierwiderstand 11 ist auf der Platine 12 angeordnet. In dem Beispiel aus 1 ist ein Kodierwiderstand mit einem unendlichen Widerstandswert vorgesehen, d.h. die Leitung ist im Bereich des Widerstands 11 aufgetrennt. Es ist also tatsächlich kein Widerstand 11 eingesetzt. Der Kodierwiderstand wird während der Montage des LED-Moduls 1 in Abhängigkeit von den Eigenschaften der verwendeten LEDs 2 ausgewählt und in die Schaltung eingesetzt. Anhand des Widerstandswerts des Kodierwiderstands 11 kann die Steuerelektrik die Art der verwendeten LEDs 2 erkennen und den Strom und/oder die Spannung zum Betrieb der LEDs 2 entsprechend einstellen (steuern oder regeln).
Die Schaltung zum Betrieb der LEDs 2 umfasst außerdem eine ESD-Schutzdiode 13 zum Schutz der LEDs 2 vor Überspannung. Außerdem weist die Schaltung einen NTC-Widerstand 14 zum Schutz der LEDs 2 vor zu hohen Betriebstemperaturen auf. Der mittels des NTC-Widerstands 14 gemessene Temperaturwert wird an die Steuerelektrik weitergeleitet, welche bei übermäßig hohen Temperaturwerten die Anzahl der aktiven LEDs 2 und/oder den Betriebsstrom aller oder einzelner LEDs 2 verringern kann. Sowohl die ESD-Schutzdiode 13 als auch der NTC-Widerstand 14 sind auf dem Trägerelement 3 angeordnet.
Von dem Aufnahmebereich 7 kann zumindest ein Teil eines optischen Elements 15 aufgenommen werden. Das optische Element 15 ist in dem Ausführungsbeispiel aus 2 bspw. als ein ringförmiger Lichtwellenleiter ausgebildet. Das von den LEDs 2 ausgesandte Licht wird über einen Lichtleiterstab 16 in den Lichtleitring 15 eingekoppelt. Der Lichtleitstab 16 ist an dem Lichtleitring 15 vorzugsweise unlösbar befestigt. In dem Lichtleitring 15 wird das Licht möglichst gleichmäßig über den gesamten Umfang des Lichtleitrings 15 verteilt und in etwa senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Lichtleitrings 15 aus diesem ausgekoppelt. Das ausgekoppelte Licht kann bspw. zur Erzeugung eines Positions-, eines Stand- oder eines Tagfahrlichts dienen. Der Lichtleitstab 16 ist mit seinem dem Lichtleitring 15 gegenüberliegenden Ende an einem Element 17 zur mechanischen Anbindung des optischen Elements 15 vorzugsweise unlösbar befestigt. Das Anbindungselement 17 ist in einer Vertiefung des Aufnahmebereichs 7 innerhalb der Wandung 8 aufgenommen. Die Abmessungen und die Form des von der Vertiefung des Aufnahmebereichs 7 aufgenommenen Elements 17 des optischen Elements 15 entsprechen den Abmessungen und der Form der Vertiefung des Aufnahmebereichs. Die Höhe des von den Vertiefungen des Aufnahmebereichs 7 aufgenommenen Teils 17 des optischen Elements 15 ist derart an die Tiefe der Vertiefungen angepasst, dass bei in die Vertiefung eingesetztem Teil 17 das optische Element in einem definierten Abstand zu den LEDs 2 positioniert ist. Auf diese Weise kann das optische Element 15 in dem Aufnahmebereich 7 gehalten und relativ zu den LEDs 2 in einer definierten Position positioniert werden.
In 3 ist schematisch dargestellt, dass das Element 17 zur Anbindung des optischen Elements 15 an dem LED-Modul 1 vorzugsweise bei in die Gehäuseöffnung 18 der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich 7 und bei an dem Gehäuse 19 befestigtem Kühlkörper 5 zumindest bereichsweise zwischen dem Kühlkörper 5 bzw. der Wandung 8 des Aufnahmebereichs 7, die Teil des Kühlkörpers 5 ist, und dem Gehäuse 19 der Beleuchtungseinrichtung eingespannt. Die Befestigung des Kühlkörpers 5 am Gehäuse 19 ist der besseren Übersichtlichkeit wegen in 3 nicht dargestellt.
In 4 ist eine weiteres Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt. Dabei ist das optische Element 15 als ein Reflektor 15a, genauer gesagt als ein Halbschalenreflektor, ausgebildet. Auch dieser kann durch geeignete Mittel 17 (in 4 nicht dargestellt) an das LED-Modul 1 angebunden werden. Die LEDs 2 sind im Brennpunktbereich des Reflektors 15a angeordnet.
5 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das optische Element 15 als eine Vorsatzoptik 15b ausgebildet ist. Das von den LEDs 2 ausgesandte Licht wird über den LEDs 2 zugewandte Einkoppelflächen der Vorsatzoptik 15b in diese eingekoppelt und dort mindestens einmal totalreflektiert. Dabei wird das Licht gebündelt und erhält eine gewünschte Charakteristik. Über eine den LEDs 2 abgewandte Lichtauskoppelfläche wird das gebündelte Licht aus der Vorsatzoptik 15b wieder ausgekoppelt.
In 6 ist ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt, das Ähnlichkeit zu dem in 4 gezeigten Ausführungsbeispiel hat. Auch beim dem in 6 gezeigten Ausführungsbeispiel umfasst das optische Element 15 einen Reflektor 15a. Allerdings sind die LEDs 2 nicht im Brennpunktsbereich des Reflektors 15a angeordnet. Um das von den LEDs 2 ausgesandte Licht in den Brennpunktsbereich zu leiten, umfasst das optische Element 15 zusätzlich ein als stabförmiger Lichtwellenleiter ausgebildetes Lichtleitelement 15c. Das von den LEDs 2 ausgesandte Licht wird in eine den LEDs 2 zugewandte Lichteinkoppelfläche des Lichtleitelements 15c eingekoppelt und darin mittels Totalreflexion bis zu einer von den LEDs 2 abgewandten Lichtauskoppelfläche 15d geleitet. Die Auskoppelfläche 15d befindet sich im Brennpunktsbereich des Reflektors 15a. An der Lichtauskoppelfläche 15d wird das Licht aus dem Lichtleitelement 15c ausgekoppelt und trifft auf den Reflektor 15a. Diese Ausführungsform ist besonders dann von Vorteil, wenn die LEDs 2 nicht weit genug in das Innere des Gehäuses 19 eingeführt werden können, da der außen auf dem Gehäuse 19 aufliegende Kühlkörper 5 ein weitres Einführen des LED-Moduls 1 verhindert. Außerdem kann auf diese Weise das LED-Modul 1 an beliebiger Stelle außen am Gehäuse 19 der Beleuchtungseinrichtung in einiger Entfernung zu dem die Charakteristik des Lichts beeinflussenden optischen Element 15 angeordnet sein. Das von den LEDs 2 ausgesandte Licht kann problemlos mittels Lichtleiter, bspw. dem Lichtleitelement 15c, zu dem die Charakteristik des Lichts beeinflussenden optischen Element 15 transportiert werden.
In 7 ist ein fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Dabei umfasst das optische Element 15 eine im Strahlengang des von den LEDs 2 ausgesandte Lichts angeordnete Blendenanordnung 15f, die zumindest einen Teil des ausgesandten Lichts abschattet. Außerdem umfasst das optische Element 15 eine Projektionslinse 15e. Diese projiziert die an der Blendenanordnung 15f vorbei gelangten Lichtstrahlen zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung aus der Beleuchtungseinrichtung heraus, bspw. auf eine Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug. Dabei bildet die Linse 15e eine Oberkante der Blendenanordnung 15f als Helldunkelgrenze der Lichtverteilung ab.
Die Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 5 und 7 können zur Erzeugung einer Leuchtenfunktion eingesetzt werden. Dabei können die LED-Module 1 entweder in Leuchteneinheiten oder in Scheinwerfereinheiten angeordnet werden. In Scheinwerfereinheiten erfüllen sie dann eine Leuchtenfunktion, bspw. zur Erezeugung eines Stand-, Positions- oder Blinklichts. Andere Lichtmodule der Scheinwerfereinheit erfüllen eine Scheinwerferfunktion und erzeugen bspw. Abblend-, Fern-, Nebel-, Stadt-, Autobahn-, statisches Kurven- oder Tagfahrlicht.
Die Ausführungsbeispiele gemäß der 1 bis 4, 6 und 7 können zur Erzeugung einer Scheinwerferfunktion eingesetzt werden. Dazu können die LED-Module 1 in Scheinwerfereinheiten angeordnet werden. Dort können sie dann eine Scheinwerferfunktion erzeugen, bspw. Abblend-, Fern-, Nebel-, Stadt-, Autobahn-, statisches Kurven- oder Tagfahrlicht.

Claims

LED-Modul (1) für eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, das LED-Modul (1) umfassend - mindestens eine LED (2) zum Aussenden von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere von für das menschliche Auge sichtbarem Licht, - ein Trägerelement (3), auf dem die mindestens eine LED (2) angeordnet ist, - ein Kontaktelement (4), das einerseits mit der mindestens einen LED (2) kontaktiert ist und das andererseits zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zu einer Energiequelle ausgebildet ist, und - einen Kühlkörper (5), mit dem die mindestens eine LED (2) entweder unmittelbar oder mittelbar über das Trägerelement (3) zur Wärmeableitung in Kontakt steht, - wobei der Kühlkörper (5) einen einseitig offenen Aufnahmebereich (7) aufweist, in dem das Trägerelement (3) und die mindestens eine LED (2) angeordnet sind und der zum Einsetzen in eine in einem Gehäuse (19) der Beleuchtungseinrichtung ausgebildete Öffnung (18) ausgebildet ist, und dass der Kühlkörper (5) Befestigungsmittel (9) zum Befestigen des Kühlkörpers (5) an dem Gehäuse (19) aufweist, wenn der Aufnahmebereich (7) in der Gehäuseöffnung (18) der Beleuchtungseinrichtung eingesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4) ein Stecker ist, der auf dem Trägerelement (3) in dem einseitig offenen Aufnahmebereich (7) des Kühlkörpers (5) angeordnet ist und im Inneren des Gehäuses (19) Anschlussvorrichtungen zur Kontaktierung des Kontaktelements (4) in Form eines entsprechenden Steckers vorgesehen sind, der in den Stecker eingesteckt werden kann so dass das Kontaktelement (4) über den sich nach innen in den Gehäuseinnenraum öffnenden Teil des Aufnahmebereichs (7) kontaktiert und zumindest mittelbar mit einem Kraftfahrzeugbordnetz verbunden werden kann.
LED-Modul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (7) des Kühlkörpers (5) und die Gehäuseöffnung (18) kreisförmig ausgebildet sind.
LED-Modul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die äußeren Abmessungen und die Form des Aufnahmebereichs (7) den Abmessungen und der Form der Gehäuseöffnung (18) der Beleuchtungseinrichtung entsprechen.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Kühlkörper (5) ein Dichtelement (10) angeordnet ist, welches bei in die Gehäuseöffnung (18) der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich (7) eine Abdichtung zwischen dem Kühlkörper (5) und dem Gehäuse (19) bewirkt.
LED-Modul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (10) an der Außenseite des Aufnahmebereichs (7) angeordnet ist und bei in die Gehäuseöffnung (18) der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich (7) eine Abdichtung zwischen der Außenseite des Aufnahmebereichs (7) und dem die Gehäuseöffnung (18) umgebenden Bereich des Gehäuses (19) bewirkt.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (7) Mittel zur Aufnahme zumindest eines Teils (17) mindestens eines optischen Elements (15) aufweist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmebereich (7) Mittel zur exakten Positionierung mindestens eines optischen Elements (15) relativ zu der mindestens einen LED (2) aufweist.
LED-Modul (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahmemittel als mindestens eine im Inneren des Aufnahmebereichs (7) vorgesehene Vertiefung ausgebildet sind.
LED-Modul (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen und die Form des von der mindestens einen Vertiefung aufgenommenen Teils (17) des mindestens einen optischen Elements (15) den Abmessungen und der Form der mindestens einen Vertiefung entsprechen.
LED-Modul (1) nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des mindestens einen von der mindestens einen Vertiefung aufgenommenen Teils (17) des mindestens einen optischen Elements (15) derart an die Tiefe der mindestens einen Vertiefung angepasst ist, dass bei in die Vertiefung eingesetztem Teil (17) des mindestens einen optischen Elements (15) das mindestens einen optische Element (15) in einem definierten Abstand zu der mindestens einen LED (2) positioniert ist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine optische Element (15) einen Lichtleitring zur Erzeugung eines Positions-, Stand- oder Tagfahrlichts umfasst.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei in die Gehäuseöffnung (18) der Beleuchtungseinrichtung eingesetztem Aufnahmebereich (7) und bei an dem Gehäuse (19) befestigtem Kühlkörper (5) zumindest ein Teil (17) des mindestens einen optischen Elements (15) zwischen dem Kühlkörper (5) und dem Gehäuse (19) der Beleuchtungseinrichtung eingespannt ist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul (1) eine Energieversorgungsschaltung zur Energieversorgung der mindestens einen LED (2) aufweist, wobei die Schaltung einen Kodierwiderstand (11) aufweist, anhand von dessen Widerstandswert eine Steuereinrichtung des LED-Moduls (1) einen von der mindestens einen LED (1) ausgesandten Lichtstrom einstellt.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul (1) eine Energieversorgungsschaltung zur Energieversorgung der mindestens einen LED (2) aufweist, wobei die Schaltung eine ESD-Schutzdiode (13) zum Schutz der mindestens einen LED (2) vor Überspannung aufweist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul (1) eine Energieversorgungsschaltung zur Energieversorgung der mindestens einen LED (2) aufweist, wobei die Schaltung einen NTC-Widerstand (14) zum Schutz der mindestens einen LED (2) vor zu hohen Betriebstemperaturen aufweist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungsschaltung größtenteils auf einer in dem Aufnahmebereich (7) des Kühlkörpers (5) angeordneten Platine (12) ausgebildet ist, und ein kleiner Teil der Schaltung auf dem Trägerelement (3) ausgebildet ist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Kontaktelement (4) auf dem Trägerelement (3) angeordnet ist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Kodierwiderstand (11) auf der Platine (12) angeordnet ist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die ESD-Schutzdiode (13) auf dem Trägerelement (3) angeordnet ist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der NTC-Widerstand (14) auf dem Trägerelement (3) angeordnet ist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul (1) mehrere zu einem LED-Chip zusammengefasste LEDs (2) aufweist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul (1) mehrere LED-Chips mit jeweils mindestens einer LED (2) aufweist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das LED-Modul (1) für den Einsatz in einer Kraftfahrzeugleuchte vorgesehen ist.
LED-Modul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkörper (5) im Wesentlichen radial von einer Oberfläche (5a) des Kühlkörpers (5) abstehende Kühlstifte (6) aufweist.