專利名稱：具有用于光學器件的安裝元件的led照明組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于將光學元件固定到LED組件上的安裝元件，并且涉及包括LED組件、安裝元件和光學元件的照明組件。
背景技術：
如今越來越多地使用LED (發(fā)光二極管)照明，尤其是在汽車應用中。雖然已經通過LED照明元件廣泛實現(xiàn)了汽車信號燈，如尾部組合燈，但是仍然極少有產品可用于LED汽車前部照明。DE 10 2007 038 787描述了一種用于汽車頭燈中的具有半導體光源的燈模塊。托架零件支撐半導體光源。提供一個彎曲金屬片零件，該零件包括用于固定包括反捕捉部的附屬光學元件的鎖鉤，其中這些鎖鉤被接合在一個最終安裝位置中。提供銷和相應的孔以使得附接光學元件被容納在所定義的不活動的位置(position free of play)中。

發(fā)明內容
本發(fā)明的一個目的在于提出一種安裝元件、一種照明組件和一種制造照明組件的方法，在這種照明組件中容易地實現(xiàn)所要的光分布。這個目的通過權利要求1的安裝元件、根據權利要求7的照明組件和根據權利要求14的制造照明組件的方法來實現(xiàn)。附屬權利要求指代本發(fā)明的優(yōu)選實施例。發(fā)明者已經考慮到，對于許多照明應用來說，并且尤其是在汽車前部照明中，包括LED照明元件和光學元件的照明組件需要被相當精確地定位以便實現(xiàn)所要的發(fā)射束，即，所要的空間光分布。尤其是對于小尺寸的LED照明元件以及照明元件與相應光學元件(如，遮光物、透鏡和準直器等)之間的小距離來說，在例如Z方向(中心光學軸線)上或在與其垂直的X/Y方向上的任何不需要的偏移以及繞Z軸的任何旋轉和/或相對于此軸線的傾斜將會導致不期望的光學效應。雖然主要能夠通過剛性地連接以極低制造公差制造的照明組件的各元件來獲得精確對準，但是這可能證實是不實際的并且昂貴的。因此，本發(fā)明者已經考慮至IJ，有利的是提供一種安裝元件，該安裝元件具有至少一個柔性部分以允許通過隨后的對準過程將光學元件安裝到LED組件上。因此，根據本發(fā)明提出這種安裝元件以將光學元件固定到LED組件上。在本發(fā)明的上下文中，LED組件是指包括單個半導體二極管、激光二極管、OLED的元件中的任何元件或群組或這些元件的陣列。除了 LED照明元件之外，LED組件還可以進一步包括托架零件、散熱器、電氣連接件等。在本發(fā)明的上下文中，光學元件可以是用于從LED照明元件發(fā)出的光形成發(fā)射束的任何類型的元件。因此，光學元件可以包括遮光物、透鏡、反射器等中的一個或多個。優(yōu)選地，光學元件可以包括透鏡和/或反射器布置，在優(yōu)選的實施例中，光學元件是包括反射準直器表面的準直器。根據本發(fā)明，安裝元件包括安裝結構、用于將光學元件固定到該安裝結構上的固定構件、用于定位在LED組件上的至少一個定位元件和將該安裝結構連接到該定位元件的對準零件。所提供的固定構件可以是任何類型的機械連接，如用于焊接、黏合或焊合的墊或其它表面，或如凸出或凹陷的形狀匹配的固定構件。在優(yōu)選實施例中，所述固定構件是用于夾住光學元件的相應零件的夾具。定位元件可以是適用于定位在LED組件上并且優(yōu)選地固定在LED組件上的任何零件。所述定位元件因此可以為任何適合的表面、突片等。在優(yōu)選實施例中，所述定位元件可以是將要定位在LED組件上的平坦的墊，優(yōu)選的是將通過焊接連接(優(yōu)選激光焊接)而固定的焊墊。 根據本發(fā)明的對準零件包括柔性(即，可變形)部分。因此，安裝結構與定位元件之間通過對準零件實現(xiàn)的連接由于所述對準零件的柔性部分而至少在某種程度上是柔性的。因此，安裝結構與定位元件之間的所獲得的柔性可以用來實現(xiàn)所述安裝結構和固定到其的光學元件相對于定位元件和這個定位元件位于其上的LED組件的對準。因此，可以根據光學要求來調整安裝結構的相對位置直到實現(xiàn)對準。根據本發(fā)明，進一步提供將對準零件固定在所要位置的可能性。為此目的，該對準零件包括第一固定零件并且安裝結構包括第二固定零件。第一固定零件和第二固定零件被布置成彼此相鄰。由于對準零件的柔性部分，使得第一固定零件和第二固定零件可相對于彼此移動。如果通過適當的調整(和對準零件的柔性部分的相應柔性變形)實現(xiàn)了正確對準，那么可通過將第一固定零件和第二固定零件彼此固定來將安裝元件固定在所述對準位置中。這提供了比通過對準零件的柔性部分所進行的連接更加剛性的在安裝結構與定位元件之間的連接。在根據本發(fā)明的照明組件中，安裝元件用于將光學元件安裝到LED組件上。隨后可以通過將安裝元件調整到實現(xiàn)所要光學對準的正確位置來達到LED組件與光學元件之間的正確對準位置。這由于對準零件的柔性部分因此是可能的。在這個位置中，可以通過將第一固定零件固定到第二固定零件來使安裝元件“被凍結”，并且因此實現(xiàn)了安裝結構與定位元件之間的剛性連接。根據本發(fā)明的方法提出了通過以下步驟來制造照明組件將上述安裝結構的定位元件定位到LED組件，通過將第一固定零件固定到第二固定零件來使安裝元件的位置“凍結”，以及將光學元件固定到安裝元件上的固定構件上。應注意的是，權利要求14中提及的步驟不必以其所列出的順序執(zhí)行。例如，可能在定位和/或“凍結”之前或之后將光學元件固定到安裝元件上。然而，通常優(yōu)選的是，在將定位元件定位在LED組件上之后執(zhí)行“凍結”步驟(將第一固定零件固定到第二固定零件)。因此，根據本發(fā)明，提供了安裝元件、照明組件和制造方法，這允許在某種程度上將光學元件相對于LED組件進行柔性定位，然而照明組件可以被“凍結”在對準位置中。因此，不管個別零件的可能制造公差如何，可以實現(xiàn)具有高光學精密度的(例如，汽車前部照明所需要的)照明組件。這種照明組件非常適于大量生產。根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，安裝元件不僅包括單個定位元件，而且包括多個這類元件，如彼此相隔一段距離布置的至少三個定位元件以實現(xiàn)確定的定位。優(yōu)選的是提供安裝元件的至少一些零件，更優(yōu)選的是安裝元件的所有零件由金屬制成，尤其是彎板金屬。優(yōu)選地，該對準零件是金屬片結構，該金屬片結構包括至少一個彎頭，進一步優(yōu)選地至少兩個彎頭來形成柔性部分。第一固定零件和第二固定零件優(yōu)選地是定位在彼此上的平坦的金屬片元件，這些元件可以通過焊接連接(優(yōu)選的是激光焊接)有利地彼此固定。另外，定位元件可以是焊墊。為了實現(xiàn)低的零件計數，尤其優(yōu)選的是提供安裝結構、對準零件和定位元件以及整體形成為彎曲金屬板結構的第一和第二固定零件。用于安裝結構的金屬材料可以是例如剛、鎳或銅。厚度例如可以是0.1至0. 5 _，優(yōu)選地是0.2至 0. 4 mm。根據優(yōu)選實施例，將要固定到LED組件的光學元件為準直器，該準直器包括用于形成發(fā)射束的反射準直器服務。有利的是，提供具有反射表面的準直器，并且進一步優(yōu)選的是，靠近LED兀件的窗口，來自LED兀件的光穿過該窗口發(fā)出。優(yōu)選地,準直器表面被布置成與此窗口為邊界。進一步優(yōu)選的是，所述準直器具有由準直器表面形成漏斗的形狀，該形狀被布置成使得來自LED元件的光通過該漏斗發(fā)出。為了將光學元件安裝在所述安裝元件上，可以在所述安裝元件和/或所述準直器或其零件上提供對準元件。例如，可以提供匹配缺口、凹陷和/或凸出使得準直器或準直器的零件被安裝在所述安裝元件上的定義位置(如果這些匹配的對準元件接合)。


本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點將從優(yōu)選實施例的以下描述中變得顯而易見，其中
圖1示出根據本發(fā)明的一個實施例的LED照明組件的透視 圖2示出根據圖1的照明組件的前視 圖3示出根據圖1、圖2的照明組件的分解側視 圖4示出根據圖1至圖3的照明組件的透明、分解截面圖，其中截面是沿圖2中的線A-A獲得的；
圖5示出光線元件(準直器)的分解透視 圖6示出根據本發(fā)明的一個實施例的安裝元件的透視 圖7示出安裝有窗口元件的圖6的安裝元件的透視 圖8示出具有安裝在LED組件上的圖7的窗口元件的安裝元件的側視圖。
具體實施例方式圖1至圖7示出包括托架12的照明組件10，其具有安裝在固定到托架12 (參見圖9)的頭部散布器16上的LED元件14。為電氣連接器18提供電導線。LED元件、頭部散布器16和托架12將被稱為LED組件20。用于保持作為光學元件的準直器50的安裝元件30被安裝在LED組件20上。LED元件14以總體上非直接的方式發(fā)光(朗伯發(fā)射體)。從LED元件14發(fā)出的光在準直器50中被成形以形成具有所期望的角強度分布的發(fā)射束。在準直器50的情況下，具有截止線(即，在大致垂直截止線上方沒有光或至少具有非常低的強度，并且在截止線下方具有高強度)以及朝向較大角度逐漸降低強度的相應發(fā)射束通過內表面52、54、56并且尤其是第一準直器表面52 (參見圖4)的截止邊緣58來形成。準直器表面52、54和56是反射表面。它們導致窗口 60被定位成靠近LED兀件14。從這個窗口 60,準直器表面打開以形成漏斗。因此，從LED元件14發(fā)出的光通過在某些方向上部分地遮光并且將光反射到其它方向而被成形為所要的發(fā)射束，所述發(fā)射束可以有利地被第二光學元件(如透鏡(未示出))投射。相應的所成形的束由于其截止線和其空間強度分布的其它方面而非常適用于汽車頭部照明。如圖5的分解圖中所示，準直器50包括由塑料制成的三個分離零件具有中央窗口 60的窗口元件62，具有第一準直器表面52和截止邊緣58的截止元件64，以及包括第二準直器表面56和側準直器表面54的主漏斗零件66。如進一步所示，準直器的零件62、64、66具有對準突出件或對準孔71，這些對準突出件或對準孔用于以所定義的方式相對于彼此安裝零件。窗口元件在背側(參見圖4)上具有對準突出件70，以在安裝元件30上進行對準。在本發(fā)明的這個實施例中，準直器50不是直接安裝到LED組件20上的而是通過安裝元件30安裝到LED組件20上。安裝元件30保持準直器50以使得其相對于LED組件20固定，但是如將詳細闡釋的那樣，在某種程度上允許調整準直器50和LED元件14的相對位置以實現(xiàn)所要的光學對準。在圖6至8中詳細示出安裝元件30。安裝元件30被整體形成為彎曲的板金屬的單體零件，這在隨后的沖壓和彎曲過程中是優(yōu)選的。所使用的金屬片的材料和厚度被選擇成使得安裝元件30在某些部分中具有某種柔性，如以下將論述。在優(yōu)選實施例中，所使用的材料是銅鎳合金，優(yōu)選的是厚度為0.2 mm的CuNi 10。安裝元件30包括中央安裝結構32，該結構是具有中央窗口 33的平坦且大體上呈矩形的形狀。安裝結構32進一步具有對準孔42，可以通過這些對準孔實現(xiàn)與準直器50的精確對準，如稍后將闡釋。另外，在安裝結構32上提供夾具44，這些夾具由相同的金屬片材料形成并且用以將準直器50的零件固定到安裝結構32。在短邊上，安裝結構32包括具有操縱孔35的彎曲突片，這些操縱孔被提供來插入相應成形的工具，以允許簡單地操縱安裝元件30。在安裝結構32的長邊上，形成四個對準零件40，這些對準零件也是由與安裝結構30的剩余部分相同的金屬片材料制成，并且與其形成整體。每個對準零件40被形成為形成在安裝結構32處的可變形“支腿”，并且包括定位墊34。安裝元件30擱置在LED組件20的托架12上的四個這種定位墊34上。在安裝墊34與安裝結構32之間通過細長突片形成柔性部分36，這些細長突片各自包括位于相反方向上的三個彎頭，這些彎頭伸出到突片平面外從而形成V形狀。用作第一固定零件46的突片與每個定位墊34相鄰并與其形成整體，所述第一固定零件46被彎曲以沿垂直于托架12的平面的方向布置。安裝結構32還包括與其形成整體的相應的相鄰突片以用作第二固定零件48，所述第二固定零件48在與第一固定零件46大體上相同的方向上延伸。因此，第一固定零件46和第二固定零件48是位于彼此的頂上緊鄰地平行布置的突片。在準直器50的安裝過程中，支腿或具有其柔性部分36的對準零件40用以提供某種調整可能性。如圖3、圖4的分解圖中所示，安裝元件30被定位在LED組件20的托架12上，其中安裝墊34定位在其表面上。安裝元件30在LED組件20上的定位是自由的，從而使得能夠實現(xiàn)其在X方向和Y方向(即，垂直于中央光學軸線Z,該軸線在托架12的表面上垂直并且行進穿過LED元件14的中心)的定位調整以及關于繞Z軸的旋轉的調整。只要實現(xiàn)了繞Z的旋轉和在X、Y方向的調整，定位墊34就通過例如激光焊接固定到托架12上。然而，即使在這樣固定了定位墊34之后，安裝結構32仍然可在Z方向上針對其位置或者針對其與該Z軸線的傾斜角進行調整。這種調整由于柔性部分36而成為可能。然而，由于在Z方向或傾斜方向上進行了相應調整，所以第一固定零件46和第二固定零件48可以相對于彼此移動。由于用作第一固定零件46和第二固定零件48的重疊突片的緊密相對布置，使得安裝結構32相對于安裝墊34的柔性、可彎曲布置( 并且，由于這些元件也相對于整個LED組件20固定到托架12)可能被“凍結”，即，通過將第一固定零件46與第二固定零件48彼此固定來使其具有剛性。這優(yōu)選地通過激光焊接來實現(xiàn)。在第一固定零件46和第二固定零件48被這樣直接彼此固定之后，進一步的相對移動，尤其是在Z方向上的移動不再可能(或者由于現(xiàn)在的剛性連接而遇到至少強得多的阻力)?，F(xiàn)在，支腿或對準零件40連同第一固定零件46和第二固定零件48的連接一起在安裝結構32與定位墊34之間提供相對剛性的連接。在照明組件10的安裝過程中，優(yōu)選地將準直器50的第一(窗口)零件62安裝到安裝零件30上，如圖7所示。提供在窗口元件62背部上的對準突出件70接合在安裝結構32中的對準孔42中。此外，窗口元件62通過夾具44來固定。如圖7所示的這樣預先組裝的零件繼而被放置在如圖8所示的LED組件20上。通過將定位墊34相應地定位在托架12上來在X方向、Y方向以及相對于LED元件14的旋轉方向上調整窗口零件62的中心窗口 60。只要實現(xiàn)了正確對準，就通過激光焊接將定位墊34固定到托架12上。因此，在Z方向和傾斜方向上實現(xiàn)了窗口零件62相對于LED元件14的進一步調整，其中如上所述的對準零件40用以允許這種調整。在實現(xiàn)了正確對準之后，對準零件40被“凍結”在通過在第一固定零件46與第二固定零件48之間實施激光焊接連接而得到的對準位置中。隨后，通過將包括對準孔或對準突出件71 (該對準孔或對準突出件71接合相應的對準孔和/或突出件)的剩余準直器零件64、66安裝在準直器的其它零件上來完成照明組件10的制造。因此，實現(xiàn)了最終的照明組件10，所述照明組件包括作為光學元件的、相對于LED組件20成良好對準定向的準直器50。在放置和調整過程中，可以通過插入操縱孔35中的工具來保持安裝元件30?？梢詿o源地(S卩，根據預定的機械位置，通過調整位置來進行)實現(xiàn)將安裝結構32的位置調整到所定義的對準位置。或者，可以有源地(即，根據所實現(xiàn)的光學結果，通過操作LED光源14和調整安裝結構32的位置來進行)實現(xiàn)調整。在附圖和以上描述中已經詳細展示和描述了本發(fā)明。這種展示和描述將被認為是說明性或示例性的而不是限制性的；本發(fā)明并不限于所公開的實施例。本領域技術人員將理解，所公開的實施例存在各種替代。例如，組裝過程中執(zhí)行的步驟和照明組件10的元件的調整的順序可以與上述順序不同。并不是在僅安裝窗口零件62的情況下實現(xiàn)調整，而是也可以在不安裝準直器50的一個零件且安裝有準直器的其它零件或具有完整的準直器50的情況下實現(xiàn)調整。準直器可以具有不同的形狀，并且可以整體地制造而不是如上所述制成為三個部分。另外，雖然優(yōu)選實施例意圖用作汽車前部照明中，但是所述照明組件也可以用于其它照明應用中。在權利要求書中，術語“包括”并不排除其它元件或步驟，并且不定冠詞“一”或“一個”并不排除多個。在相互不同的附屬權利要求中列舉某些措施的簡單事實并不指示這些措施的組合不能被使用以取得益處。權利要求中的任何參考符號不應被解釋為限制范圍。
權利要求
1.用于將光學元件(50)固定到LED組件(20)上的安裝元件，包括安裝結構(32)，用于將所述光學元件(50)固定到所述安裝結構(32)上的固定構件(44)；用于定位在所述LED組件(20)上的至少一個定位元件(34)，其中所述安裝結構(32)通過對準零件(40)連接到所述定位元件(34)，并且其中所述對準零件(40)包括柔性部分(36)和第一固定零件(46)，并且所述安裝結構(30)包括可相對于所述第一固定零件(46)移動并且被布置成與所述第一固定零件 (46)相鄰的第二固定零件(48)。
2.根據權利要求1所述的安裝元件，其中提供多個定位元件(34)，其中所述安裝結構(32 )通過對準零件(40 )連接到所述定位元件(34 )中的每一個。
3.根據上述權利要求中的一項所述的安裝元件，其中所述對準零件(40)是包括至少一個彎頭的金屬片結構。
4.根據上述權利要求中的一項所述的安裝元件，其中所述第一和第二固定零件(46、48)是定位在彼此之上的平坦金屬片元件。
5.根據上述權利要求中的一項所述的安裝元件，其中所述定位元件(34)是焊接墊。
6.根據權利要求3至5中的一項所述的安裝元件，其中所述安裝結構(30)、所述對準零件(40)和所述定位元件(34)被整體形成為彎曲的金屬片結構。
7.一種照明組件，包括LED組件(20 )，其包括提供在托架零件(12 )上的LED照明元件(14 )，光學元件(50)，其被提供用于從由所述LED照明元件(14)發(fā)出的光形成發(fā)射束，其中所述光學元件(50)通過根據上述權利要求1至6中的一項所述的安裝元件(30) 安裝在所述LED組件(20)上，并且其中所述定位元件(34)被定位在所述LED組件(20)上，并且其中所述第一固定零件(46)被固定到所述第二固定零件(48)上。
8.根據權利要求7所述的照明組件，其中所述定位元件(34)通過焊接連接固定到所述LED組件上。
9.根據權利要求7、8中的一項所述的照明組件，其中所述第一固定零件(46 )通過焊接連接固定到所述所述第二固定零件(48 )上。
10.根據權利要求7至9中的一項所述的照明組件，其中所述光學元件是準直器(50)，所述準直器包括用于形成所述發(fā)射束的反射準直器表面。
11.根據權利要求10所述的照明組件，其中所述準直器包括窗口(60)，所述窗口被布置成使得來自所述LED元件(14)的光通過所述窗口(60)發(fā)射。
12.根據權利要求11所述的照明組件，其中所述安裝元件(30)和所述光學元件(50)包括對準元件(42、70)，其中所述安裝元件(30 )的對準元件(42、70 )和所述光學元件(50 )的對準元件(42、70 )接合以獲得所述光學元件(50)的定義位置。
13.根據上述權利要求10至12中的一項所述的照明組件，其中所述準直器表面形成漏斗，其中來自所述LED元件(14)的光通過所述漏斗發(fā)射。
14.一種制造照明組件(10)的方法，包括提供LED組件(20)，所述LED組件包括位于托架零件(12)上的LED照明元件(14)， 提供通過對準零件(40)連接到定位元件(34)的安裝結構(32)，其中所述對準零件 (40 )包括柔性部分(36 )和第一固定零件(46 )，并且所述安裝結構(32 )包括可相對于所述第一固定零件(46)移動并且布置成與所述第一固定零件(46)相鄰的第二固定零件(48)， 將所述定位元件(34)定位在所述LED組件(20)上，將所述第一固定零件(46)固定到所述第二固定零件(48)上，將光學元件(50)固定到提供在所述安裝結構(32)上的固定構件(44)上。
15.根據權利要求14所述的方法，包括在所述LED組件(20 )上對準所述安裝結構(32 )，以在將所述第一固定零件(46 )固定到所述第二固定零件(48)上之前，實現(xiàn)其相對于所述LED組件(20)的預定位置和/或方向。
全文摘要
描述了一種照明組件、一種安裝元件和一種制造方法。所述照明組件包括LED組件20，所述LED組件包括提供在托架零件12上的LED照明元件14。為了安裝用于從由所述LED照明元件14發(fā)出的光形成發(fā)射束的光學元件50，提供安裝元件30。光學元件50通過此安裝元件30被安裝在LED組件20上，所述安裝元件30包括安裝結構32、用于固定光學元件50的夾具44、用于定位在LED組件30上的定位元件34以及對準零件40。所述對準零件40包括柔性部分36和第一固定零件46。所述安裝結構32包括可相對于第一固定零件46移動的第二固定零件48，所述第二固定零件48被布置成與所述第一固定零件46相鄰。定位元件34被定位在LED組件20上?？梢酝ㄟ^將所述第一固定零件46固定到所述第二固定零件48上來實現(xiàn)預定對準。
文檔編號F21K99/00GK103026132SQ201180034609
公開日2013年4月3日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權日2010年7月14日
發(fā)明者J.W.維坎普, R.博斯馬, N.A.M.斯維格斯 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司