LED照明组件的制作方法

本发明描述了一种led照明组件和一种制作led照明组件的方法。

背景技术：

通常，必须构造车辆前灯，使得由前灯发射的（多个）光束符合任何适用的法规。例如，近光应该令人满意地照亮车辆前方区域，同时不影响迎面而来的车流。法规非常精确地限定了必须由前灯近光生成的图案。图案或光束形状主要由适当形状的反射器单元来实现。汽车照明单元的反射器单元可以具有几个不同的反射器区域。例如，用于前灯的反射器单元可以具有一个专用于形成近光的区域和一个专用于形成远光的区域。过去，灯泡（白炽灯、卤素灯或氙气灯）可以拧紧或插入到反射器单元。然而，前灯现在正被设计成使用发光二极管（led）来生成前光束。led光源可以比灯泡的灯丝或电弧小得多。这意味着需要更多的努力来确保led精确地定位在反射器中，因为任何偏离正确位置的微小误差都将在前光束形状中被大大地放大。

在使用诸如白炽灯或卤素灯的光源的传统照明单元中，热膨胀的效果并不特别相关。在led照明单元的情况下，即使当非常小心地将led正确定位在反射器中时，热膨胀也会导致光源相对于反射器的明显未对准。制造商相对容易实现一次性精确对准。然而，应该给出替换（多个）led的可能性。这意味着必须确保led在反射器中的精确对准，即使led由非技术人员来替换。

具有可更换led的led前照明单元的各种实现从现有技术中是已知的。例如，一种已知的前灯布置使用可插入到反射器布置中的led模块，该反射器布置实现为两半。上面一半反射器是静态的，而如有必要可以通过转动调节旋钮调节下面一半反射器，从而例如在替换led模块后校正下面反射器部分的对准。然而，替换这种照明单元中的led模块将需要由技术人员来完成。此外，当热的led光源的光学中心由于热膨胀而移位时，已知的系统可能表现出未对准。已知的系统因此不表现出令人满意的精度水平。

因此，本发明的目的是提供一种克服以上概述的问题的led照明组件。

技术实现要素：

本发明的目的通过权利要求1的led照明组件和权利要求11的制作led照明组件的方法来实现。

根据本发明，led照明组件包括：反射器单元，包括若干反射器区域；led载体，实现为支撑至少一个led布置；以及至少一个定位特征，用于相对于反射器区域定位led布置，该定位特征布置在与led载体的光学中心相同的平面中，并且其中定位特征包括形成在led载体上的第一部分和形成在反射器单元上的互补的第二部分。反射器单元包括开口（aperture），led载体通过该开口插入到反射器单元。开口的尺寸被定为在将led载体插入到反射器单元期间允许led载体的侧向位移。以此方式形成开口允许定位特征被布置在穿过led布置的光学中心的平面中。

led载体的光学中心通常可以被视为led布置的发光区域的中心的点。当led布置包括单个led时，光学中心可以简单地是该led的发光表面中间的点。当led布置包括几个led时，光学中心可以被定义为共同发光区域中间的点。当led载体被设计成支撑多于一个的led布置时，光学中心可以被定义为在多个led布置的光学中心之间的点，使得光学中心可以是led载体主体内侧的虚拟点。3d笛卡尔空间中的任何点可以相对于定义三个相互正交的平面的三个相互正交的x、y和z轴被定义。光学中心可被视为此3d空间的原点，即在三个轴或三个平面的交点处。led载体可以（在z轴方向上）被推入开口中，并且然后（沿着x轴）移位到一侧以使至少一个定位特征的第一部分和第二部分初始地对准，并且然后在z轴方向上再次向后移位，使得第一部分和第二部分可以接合，从而固定led载体在反射器单元中的位置。

本发明的led照明组件的优点在于，通过（多个）定位特征可以实现led布置相对于反射器区域的完全和精确的对准。定位特征可被视为任何合适的物理元件，其被成形或形成为实现led载体与反射器单元的精确接合。通过将定位特征布置在与光学中心相同的平面中，led载体的任何热膨胀将关于该定位特征对称地实现，使得led载体的光学中心相对于反射器单元将不移位。结果，贯穿照明单元的整个寿命，可以保持光束成形的精度。一旦led载体已经被布置在反射器单元中，就不需要进一步的校正或对准步骤。这使得任何人——不一定是受过培训的人员——都可以轻松地用新的led载体替换现有的led载体。

根据本发明，制作led照明组件的方法包括以下步骤：提供支撑若干led布置的led载体；提供反射器单元，该反射器单元包括若干反射器区域和开口，该开口的尺寸被定为在将led载体插入到反射器单元期间允许led载体的侧向位移；在与led布置的光学中心相同的平面中形成至少一个定位特征，用于相对于反射器单元定位led载体，其中定位特征布置在与led布置的光学中心相同的平面中，其中定位特征包括形成在led载体上的第一部分和形成在反射器单元上的互补的第二部分；以及将led载体布置在反射器单元中，其中在将led载体插入到反射器单元期间，led载体的侧向位移使至少一个定位特征的第一部分和第二部分初始地对准。

当led载体布置在反射器单元中时，定位特征有利地用于相对于反射器单元的反射器区域自动正确地定位led布置。以此方式，简单地通过将led载体插入到反射器单元，在对应的空间方向上自动实现led布置的非常精确的对准。本发明方法的优点在于易于将led布置相对于反射器区域正确定位。本发明方法的进一步的优点在于，将led载体和反射器单元设计成包括定位特征可以是相对直接的，使得可以有利地保持低制作成本。

从属权利要求和以下描述公开了本发明的特别有利的实施例和特征。实施例的特征可以适当地组合。在一类权利要求的上下文中描述的特征可以同样应用于另一类权利要求。

在本发明的上下文中，反射器单元应被理解为包括基本上一体式的部件，即，反射器单元可以作为单个单元来制作和操纵。与现有技术的组件相比，例如，不需要物理连接两个或更多个反射器部分，并且不需要采取必要的措施来确保它们的精确对准。本发明的led照明组件可以以任何合适的方式实现。例如，本发明的led照明组件可以被设计成使得led载体从前面被插入到反射器单元。然而，大多数汽车照明单元只能从后面进入。因此，在不以任何方式限制本发明的情况下，在下文中可以假设led照明组件被设计成使得led载体从后面被插入到反射器单元。

在不以任何方式限制本发明的情况下，可以假设led载体包括用于将一个或多个led连接到电源的电源接口，并且在下文中可以被称为“适配器”或“led模块”。例如，在将led载体插入到反射器单元之后，可以使用合适的连接器将电源连接到led载体。

如上所述，led前照明单元可以实现为用于生成远光以及近光的单个单元。在下文中，可以假设led载体包括容纳近光led布置的第一座和容纳远光led布置的第二座。优选地，第一座设置成定位近光led布置，使得它发射到一个反射器区域中，并且第二座设置成定位远光led布置，使得它发射到另一个反射器区域中。第一座和第二座可以倾斜，使得led在每种情况下都朝着反射器的后面发射。可以假设反射器以这样的方式被成形，从而以期望的光束形状将光反射出来。当在汽车照明单元中使用时，可以假设反射器遵照任何适用的法规以成形出射的（多个）光束。

led照明组件的反射器单元中的led载体的取向在以下三维空间的上下文中定义，其中z轴平行于反射器单元的纵轴，x轴与z轴位于同一水平面上，并且y轴是竖直的。这三个相互正交的轴的交点可以理解为与led载体的光学中心重合。z轴优选与反射器单元的水平纵轴重合。反射器单元的纵轴可以理解为从反射器单元向外延伸。术语“水平”和“竖直”应理解为具有它们普遍接受的含义。

定位特征可以以任何适当的方式实现。优选地，定位特征的第一部分和第二部分被实现为彼此接合和/或彼此压靠，如将在下面所解释。

如上所指示，在笛卡尔空间中，三个相交平面定义了x、y和z轴。为了完全固定led载体在反射器单元中的位置，本发明的led照明组件优选地包括x轴定位特征和/或y轴定位特征和/或z轴定位特征。每个定位特征被实现为沿着三维空间的对应轴相对于反射器区域定位led布置。在本发明的一个特别优选的实施例中，led照明组件包括所有三个定位特征，即x轴定位特征、y轴定位特征和z轴定位特征。

本发明的led照明组件优选地还包括用于固定led载体相对于旋转轴的位置的进一步的定位特征。这个进一步的定位特征不需要布置在包含led载体的光学中心的平面中。

优选地，定位特征的第一部分被实现为形成在led载体上的突起。换句话说，定位特征的第一部分从led载体的主体向外突出。例如，定位特征的第一部分可以成形为小的圆柱形突起，并且可以模制为led载体的组成部分。优选地，该定位特征的互补的第二部分包括反射器单元的适当形状的表面。例如，当led载体插入到反射器单元时，形成在led载体上的定位特征的第一部分可以被压入形成在反射器单元的主体中的凹槽。

在一个特别优选的实施例中，x轴定位特征的第一部分和z轴定位特征的第一部分由一对布置在led载体的相对的面上的突起实现。例如，上突起形成为从led载体主体向上和向外指向，并且下突起形成为从led载体主体向下和向外指向。这些x轴定位特征和z轴定位特征被布置成沿着y轴摆放，该y轴穿过led载体的光学中心。在此优选实施例中，x轴定位特征的第二部分和z轴定位特征的第二部分通过一对形成在反射器单元上的对应安置的切口或v形沟槽来共同实现，以容纳突起。这些可以被可视化为一个形成为容纳上突起的v形沟槽，和一个形成为容纳下突起的相同的v形沟槽。v形沟槽可以被可视化为“v”，其较低点位于y轴的后面并且朝着反射器的前面向外打开。这些x轴定位特征和z轴定位特征布置在led照明组件的竖直对称平面中。led载体的位置通过将v形沟槽关于y轴定心被固定在x轴上。led载体的位置通过v形沟槽的适当尺寸——例如通过将“v”的顶点布置在y轴后面的适当距离处——被固定在z轴上。这些方面将在附图中变得更清晰。

如上所述，定位特征的第二部分可以包括反射器单元的平坦表面。优选地，通过定位特征实现led载体在竖直的y轴上的对准，该定位特征的第一部分是形成在led载体上的突起，并且该定位特征的第二部分是反射器单元的开口的平坦表面。当这些部分在插入led载体期间相遇时，led载体的位置固定在y轴上。

反射器单元和led载体可以被设计成使得当led载体通过反射器单元中的开口插入时，led载体被紧固至反射器单元。然而，在本发明的优选实施例中，led照明组件包括组件接口，该组件接口被布置成相对于反射器单元紧固led载体。组件接口可以实现为关于反射器单元和led载体延伸的框架类型。组件接口优选地包括相对于反射器单元紧固了led载体的装置。

在本发明的优选实施例中，组件接口进一步包括被布置成将led载体压靠反射器单元的若干弹簧加载元件，例如，被布置成将led载体在x轴方向上压靠反射器单元的弹簧加载元件，和/或被布置成将led载体在y轴方向上压靠反射器单元的弹簧加载元件，和/或被布置成将led载体在z轴方向上压靠反射器单元的弹簧加载元件。因为这种类型的组件接口包括有助于组装led载体和反射器单元的功能元件，所以组件接口也可以被称为组装框架，并且这些术语可以在下文中互换使用。弹簧加载元件可以以任何合适的方式实现。例如，弹簧加载元件可以实现为螺旋弹簧，其安装至组装框架的主体以指向三维空间的轴线方向。在本发明的优选实施例中，弹簧加载元件被实现为悬臂弹簧，并且可以由组装框架的主体形成。优选地，组装框架包括几个这样的弹簧加载元件，例如被布置成将led载体压靠反射器单元的三个悬臂弹簧。

在本发明的优选实施例中，led照明组件进一步包括锁定布置，该锁定布置被实现为将led载体锁定在组装框架中。例如，锁定布置可以包括若干钩，所述若干钩与led载体和/或组装框架中的若干适当形状的对应部分接合。

定位特征不仅有利于将led载体正确地对准反射器单元，而且可以在制作过程中的较早阶段期间协助。通常，反射器单元由注塑塑料制成。在本发明的优选实施例中，提供反射器单元的步骤包括使用模具模制反射器单元，该模具被成形为同时形成反射器单元以及定位特征的互补的第二部分。例如，以上描述作为x轴定位特征和z轴定位特征的一部分的v形沟槽可以使用简单的模具形状被形成为反射器单元的组成部分，即，不增加模制工序的总成本。这种方法的另一个优点在于，可以形成x轴定位特征和z轴定位特征的这些元件，而不以任何方式损害模制工序。模制反射器单元的质量因此不会降低。

本发明的led组件的另一个优点在于，在将led安装在led载体上期间，定位特征也可以协助。例如，当将led安置在led载体上时，自动化工具可以使用定位特征第一部分作为参考。自动化工具可以被配置为知道具有led载体的定位特征第一部分的led载体的准确的几何形状，使得当工具使用定位特征第一部分作为参考时，led可以以非常高的精确度被定位到led载体上。

根据以下结合附图考虑的详细描述，本发明的其他目的和特征将变得清楚。然而，应当理解，附图仅仅为了说明的目的被设计，并且不作为本发明的限制的定义。

附图说明

图1指示了有关坐标系的三个轴的反射器单元和led布置；

图2示出了本发明的led照明组件的实施例的透视图；

图3a和图3b示出了通过led照明组件的实施例的局部截面；

图4示出了led照明组件的另一实施例的透视图；

图5示出了用于本发明的led照明组件的实施例的组装框架；

图6示出了图4的led照明组件的侧视图；

图7示出了本发明的led照明组件的实施例的后视图。

在附图中，类似的数字自始至终指代类似的对象。图中的对象不一定按比例绘制。

具体实施方式

图1示出了本发明的led照明组件的实施例的反射器单元11在由三个轴限定的三维空间中的三个视图。该图示出了反射器的前视图（图的顶部）、侧视图（图的中部）和俯视图（图的下部）。反射器单元11包括上部11_hi和下部11_lo。当led载体被布置在此反射器单元11中时，上部led布置将向上部11_hi发射光，并且下部led布置将向下部11_lo发射光。每个led布置由对应于它的光学中心的点表示。led载体光学中心c10在led布置2_hi、2_lo的光学中心之间的中间。该图示出了穿过led布置2_hi、2_lo的光学中心的x轴和y轴，以及穿过x轴和y轴的交点的z轴。z轴也是反射器单元11的纵轴。

图2示出了本发明的led照明组件1的实施例的部分透视图。该图示出了反射器单元11，该反射器单元11具有功能上分离的反射器区域11_lo、11_hi，如用在（例如）汽车前灯中。在此示例性实施例中，下反射器区域11_lo用于生成近光，并且上反射器区域11_hi用于生成远光。反射器单元11形成为一体，以包括反射器区域11_hi、11_lo和开口110。该图还示出了led载体10，该led载体10包括从块状部分延伸的前部10f（led布置安装在其上），该块状部分包括散热器101并且其还包含电子电路和电力连接器。led载体10的前部10f将通过反射器单元11中的开口110被插入，使得led被布置在反射器单元11内的预定位置。led载体10可以被插入到反射器单元11中，并在由箭头所指示的方向上从反射器单元11移除。

在此示例性实施例中，led载体具有用于容纳led的倾斜安装表面或“座”，并且每个安装表面倾斜成面向对应的反射器区域。在led载体10的上侧示出了led布置2_hi（在下侧的对应led布置不可能被看到，但是可以假设存在）。led载体10相对于反射器单元11的位置将由定位特征来固定。led载体10形成为在前部10f的相对侧上具有突起10x、10z或定位特征第一部分10x、10z（在此只能看到一组，在前部10f的顶部）。反射器单元11形成为具有互补的第二部分11x、11z。在此实施例中，当第一部分10x、10z与第二部分11x、11z接合时，led载体10沿着x轴和z轴两者的位置将被固定。

这可以在图3a和图3b中更清晰地看到，其示出了在led载体10已经插入到反射器单元11之后的led布置2_hi。这里，led布置2_hi包括三个串联的led。在图3a中，led布置的光学中心由中间led中心的小圆指示。led的类似布置安装在led载体10前部的下侧的座10_lo中，如图3b所示，其也示出了led载体光学中心c。一旦通过接合第一部分10z、10z和第二部分11x、11z完成定位特征px、pz，就防止了led载体10在z方向和x方向上移动。在此示例性实施例中，x轴定位特征和z轴定位特征px、pz是共同实现的，但是将被理解，这些可以容易地单独实现。该图还示出了进一步的定位特征pr，其用于防止led载体10相对于反射器单元11的旋转移动。这通过突起10r来实现，该突起10r形成在led载体10的主体上，并被成形为与反射器单元11的表面接合或摆放抵靠反射器单元11的表面。

图4示出了本发明的led照明组件1的另一个实施例的透视图。在此示例性实施例中，使用组装框架12来协助将led载体10相对于反射器单元11保持就位。例如，组装框架12可以与反射器一体实现，或者可以实现为单独的部件。示出了在将led载体10插入到反射器单元11之前的元件10、11、12。该图还示出了插入期间的移动顺序，即，向前移动dfore以将led载体穿过开口110插入，侧向或横向位移dside以使第一部分10x、10z相对于第二部分11x、11z就位，并且然后向后位移dback以接合定位特征px、pz的第一部分和第二部分。

这里，led载体10包括在散热器部分101的顶部和底部的销102，并且这些销102将装配到组装框架12的槽122中。还示出了锁定元件13。一旦led载体10已经正确地插入到反射器单元11中，这可以被推入就位，并且——借助于led载体10上的凹槽103——将用于将led载体10锁定至组装框架12。这可以在图5中更清晰地看到，其示出了从后面的视图（为了清晰起见，没有led载体）。该图示出了具有一对钩130的锁定元件13，其可以与led载体10上的对应形状的凹槽103接合。为了移除led载体10，用户可以手动偏转钩130以从组件释放led载体10。

图6示出了在将led载体10插入到反射器单元11之后的led照明组件1的侧视图。

图7示出了本发明的led照明组件1的实施例的后视图，该led照明组件1处于它完全组装的状态。led载体10包括将（多个）led布置与电力接口102连接所必需的任何电路。这可以使用合适的电缆以通常的方式被连接至电源。

尽管本发明已经以优选实施例及其变型的形式公开，但是将被理解，可以对其进行许多附加的修改和变型而不背离本发明的范围。

为了清晰起见，应当理解，自始至终本申请使用的“一”或“一个”不排除多个，并且“包括”不排除其他步骤或元件。提到“单元”或“模块”不妨碍使用多于一个的单元或模块。

附图标记：

led照明组件1

led载体10

前部10f

座10_lo、10_hi

散热器101

定位特征第一部分10x、10y、10z、10r

电源接口102

反射器单元11

反射器区域11_hi、11_lo

定位特征第二部分11x、11y、11z、11r

反射器单元开口110

竖条111

组装框架12

组装框架开口120

悬臂弹簧121

锁13

近光led布置2_lo

远光led布置2_hi

轴x、y、z

定位特征px、py、pz，pr

光学中心c

向前移动dfore

横向位移dside

向后位移dback。