专利名称：具有至少一个发光二极管的照明装置和汽车灯的制作方法
技术领域：
本发明涉及如权利要求1前序部分所述的照明装置，以及具有至少一个这种照明装置的汽车灯。
背景技术：
例如在EP-A1298382中公开了一种此类的照明装置。这个文献描述了照明装置，它具有多个设置在冷却体上的发光二极管和光学系统以及用于驱动发光二极管的电模块。这种照明装置用于汽车并且用于替换常见的白炽灯。
发明内容
本发明的任务是提供上述形式的照明装置，它具有尽可能紧凑的结构，并具有尽可能良好的散热性，用于排出由照明装置所产生的热量。
这项任务按照本发明通过权利要求1的特征得以完成。本发明的特别有利的实施例在从属权利要求中描述。
按照本发明的照明装置具有至少一个发光二极管和用于该至少一个发光二极管的冷却体，其中该冷却体具有至少一个凹槽，在其中设置有配备着电气元件的装配板。由此实现紧凑的结构，因为用于驱动所述至少一个发光二极管的电气元件设置在冷却体的凹槽里面。在冷却体中的凹槽对于设置在装配板上的电气元件提供了与通常所使用的包围着元件的外壳几乎一样良好的保护。通过在装配板与冷却体之间的接触将电气元件产生的热量传递到冷却体上。按照本发明的照明装置的冷却体不仅用于将设置在其上的发光二极管冷却，而且冷却用于驱动发光二极管所需的电气元件，这些电气元件设置在装配板上。将电气元件布置在装配板、例如引线框上的优点是，这样配备的装配板可以作为结构单元装配在冷却体上。
按照本发明的优选的实施例，所述冷却体为了加大其用于优化冷却效果的表面而具有冷却肋，其中所述用于配有电气元件的装配板的凹槽设置在冷却肋的范围内。由此保证在冷却体上的两个热源、即发光二极管与电气元件之间的更大空间距离。尤其是由此能够使发光二极管不会由于由电气元件所产生的热量而被加热对于上述优选的实施例，冷却肋之一有利地设置有至少一个用于装配着电气元件的装配板的凹槽，或者冷却肋之一通过装配着电气元件的装配板来替换。因此该装配板在两个冷却肋之间平行延伸地取向，并由此优化了设置在装配板上的电气元件的冷却，尤其是当通过风扇将冷却空气流穿过冷却肋之间导引的时候。
按照本发明的上述优选实施例，照明装置的电气接口同样设置在装配板上，用于实现紧凑的结构。按照本发明的另一优选实施例，照明装置的电气接口设置在冷却体的另一凹槽里面，用于使在使用电触点时所产生的机械负荷通过冷却体来承受，而并不传递到设置其后面的、具有装配在其上的电气元件的装配板上。
按照本发明的照明装置的冷却体有利地配有用于使照明装置位置正确地装配在汽车灯里面的机构。由此能够实现设置在冷却体上的至少一个发光二极管相对于汽车灯的光学系统进行调整，因为该至少一个发光二极管最好以相对于冷却体的确定位置和方向在冷却体上设置和取向，如同例如在申请号为102004052687.7的德国专利申请中所描述的那样。
用于使照明装置位置正确地装配的上述机构优选构造为在照明装置与汽车灯之间的卡口式连接的组成部分。该卡口式连接由于用于锁紧所需的插-旋转运动来保证照明装置可靠地固定在汽车灯里面。用于上述插-旋转运动的止挡保证至少一个发光二极管相对于汽车灯反射器的位置正确的方向。此外所述照明装置通过卡口式连接与汽车灯反射器接触，由此使这个反射器同样有助于排热。按照本发明的优选的实施例，所述照明装置的电气接口具有至少一个接触臂，它垂直于卡口式连接的旋转运动的轴线而延伸，由此通过卡口式连接锁紧或解锁时的旋转运动，建立或解除至少一个接触臂与其在汽车灯上的配对触点之间的电接触。通过这种方式，在操纵卡口式连接的同时也实现照明装置在汽车灯中的电接通。因此无需附加的手动干预、例如插接插头等来实现照明装置的电接通。
按照本发明的照明装置优选用作汽车前照灯的光源。在汽车灯中优选设置多个按照本发明的照明装置，其中每个照明装置与汽车灯的光学系统的确定部分共同作用，用于通过将设置在汽车灯中的照明装置的确定组合进行接通而产生相应的光分布，如用于标准光、近光、远光或雾光。
下面借助于几个优选的实施例详细描述本发明。附图示出图1按照本发明的第一实施例的照明装置的正面的俯视图，图2按照本发明的第一实施例的照明装置的背面的俯视图，图3汽车灯中的装配孔的视图，它与在图1、2、5和6中所示的实施例相匹配，图4按照本发明的第二实施例的照明装置的侧视图，图5按照本发明的第三实施例的照明装置的侧视图，图6按照本发明的第三实施例的照明装置的背面的俯视图。
具体实施例方式
在图1和2中示出按照第一实施例的照明装置。这个照明装置具有一个冷却体1，该冷却体1具有圆片形的装配面10和平行延伸的冷却肋11、12、13、14、15、16，它们垂直于装配面10延伸。该冷却体1由整体的铝压铸件构成。如果撇开在冷却肋11至16与锁紧板17、18、19之间的空腔不计的话，该冷却体1的外轮廓基本对应于一个圆柱体，这些锁紧板是在照明装置与汽车灯之间的卡口式连接的组成部分。三个锁紧板17、18、19等距地沿着圆柱形装配面10的圆周以120度间距设置。它们径向向外指向。两个锁紧板17、18具有相同的形状，但是相对于装配面10的直径镜像对称地设置，该直径中心地穿过第三锁紧板19延伸。该锁紧板19具有与第一锁紧板17和第二锁紧板18不同的形状，用于保证照明装置在汽车灯中明确的方向和安装位置。两个外面设置的冷却肋11和16在其外表面上具有轮廓11a或16a，用于保证在操纵卡口式连接的握持性。除了锁紧板19以外，所述装配面10具有一个凹坑102，用于提供对侧面的、垂直于卡口式连接的旋转运动轴线起作用的压簧103进行安装的空间。该压簧103设置在锁紧板19与弹性环101之间。该压簧在图1的视图中被锁紧板19覆盖。
在冷却体1的装配面10上固定有一个支承板2，例如一个所谓的金属芯板，用于总共五个发光二极管芯片3(也称为LED芯片)。该金属芯板是一个配有例如由陶瓷制成的电绝缘体的金属板。在金属芯板2的电绝缘体上设置用于对LED芯片3进行电接通的导线21。所述支承板或金属芯板2保证了在金属的冷却体1与LED芯片3之间的电绝缘。该支承板2例如机械地通过在冷却体1的凹槽内的压紧配合(Klemmsitz)、或者通过定位连接、或者借助于粘接剂锚固在冷却体1的装配面10上。为了使支承板2取向并且位置正确地装配在冷却体1的装配面10上，可以在装配面10上设置例如两个孔，在支承板2底面上各自一个精确配合地成形的销子嵌接到该孔中。这些孔也可以确定支承板2相对于锁紧板17至19的取向和安装位置。五个发光二极管芯片3并排设置在支承板2上，并且由所谓的浇注池4的壁体包围，由此使由五个发光二极管芯片3组成的行布置在浇注池4的底部上。该浇注池4部分地以透明的、覆盖着发光二极管芯片3的填充物质来填充，该填充物质含有例如两种不同的发光材料，用于使由发光二极管芯片3所产生的电磁射线的部分的波长发生改变，由此使照明装置在其运行期间发射白光。例如在WO98/12757中描述了这种发光材料。浇注池4的朝着发光二极管芯片3的壁体表面4a构造为光反射的。发光二极管芯片3例如是薄膜发光二极管芯片，其基本原理例如在出版文献I.Schnitzer et al.，Appl.Phys.Let t.63(16)，18.Oktober 1993，2174-2176中描述。五个发光二极管芯片3与浇注材料和集成在浇注材料中的发光材料一起形成五个发光二极管。
所述支承板2具有四个孔22，主光学系统5(在图4中示出)的或者用于主光学系统5的固定机构的、精确配合地与该四个孔匹配的各自一个销子52插入到该四个孔22中。由此通过销子52使主光学系统5固定在支承板2上，并且确定主光学系统5相对于支承板2并由此相对于锁紧板17至19的安装位置和方向。所述孔22优选精确配合地通过相应的孔设置在冷却体1的装配面10上，由此使主光学系统5的销子52引导穿过支承板2的孔22，并且嵌入到冷却体1中的上述孔里面。由此通过定位销52，除了主光学系统5，也使支承板2在冷却体1上固定并取向。在这种情况下，无需单独的机构将支承板2固定在冷却体1的装配面10上。为了使主光学系统5在位于其下的发光二极管芯片3上面的间距调整到一个正确数值，可以在主光学系统5与支承板2或者装配面10之间设置有一个或多个间隔体，它们限制销子52在孔22中的进入深度。所述主光学系统是一个组装的光学聚光器，它与在图4中所示的本发明实施例的光学聚光器5类似地构成。这个光学聚光器5的一个端部嵌入到浇注池4里面，并且例如通过加拿大树脂(Kanadabalsam)光学地耦连到发光二极管芯片3上。所述光学聚光器5将由发光二极管芯片3所产生的光进行集束，由此使光从聚光器5的背向发光二极管芯片3的端面51以更小的散度发出。所述光学聚光器5例如是一个组装的抛物线聚光器(复合抛物面聚光器，CPC)或者一个组装的椭圆聚光器(复合椭圆聚光器，CEC)或者一个组装的双曲线聚光器(复合双曲线聚光器，CHC)。该主光学系统5相对于发光二极管芯片3，以一个恰当确定的位置和方向设置在冷却体1或支承板2上。该主光学系统5与汽车灯(次光学系统)的光学系统相协调。
为使发光二极管芯片3运行所需的电气元件设置在构造为引线框的装配板6上。配有上述电气元件(未示出)的装配板6设置并固定在中间冷却肋14的精确配合的凹槽里面。装配在装配板6上的电气元件伸入到在装配板6与相邻冷却肋13或/和15之间的中间空间。在装配板6上还装配有照明装置的电气接口7。该电气接口7构造为带有触针71的插口，它用于容纳与其匹配的插头。通过插口7对设置在装配板6上的电气元件供电。由上述电气元件所组成的发光二极管芯片3的供电电路借助电源线(未示出)与发光二极管芯片3导电连接，该电源线穿过装配面10中的通孔100并且与支承板2上的导线21接通。
在图3中简示出固定体30，用于在图1、2、5和6中所示按照本发明的照明装置的实施例。这个固定体30是汽车灯的组成部分，并且位于例如汽车灯反射器的、背向于汽车灯反射器的出光孔的背面上。例如可以在上述反射器的背面上设置一个具有在图3中所示装配孔300的固定体30。该装配孔300的边缘设置有用于照明装置锁紧板17、18、19的精确配合的凹槽301、302、303。在装配孔300的边缘上还设置有一个用于锁紧板19的止挡304和一个斜坡305(Rampe)。该装配孔300通过凹槽301至303和止挡304以及斜坡305与锁紧板17至19一起，在照明装置与汽车灯的固定体30之间构成一个卡口式连接。为了操纵卡口式连接，使照明装置通过其装配面10(该装配面10形成了照明装置的、伸入到汽车灯的反射器内的正面)插到固定体30上，其中锁紧板19嵌接到凹槽303里面，锁紧板17嵌接到凹槽301里面，而锁紧板18嵌接到凹槽302里面，并且照明装置的正面10包括锁紧板17至19在内穿过装配孔300而伸出，由此使固定体30的背面贴靠在冷却体1的弹性环101上。通过旋转运动使照明装置相对于部段30旋转约四分之一圈，由此使锁紧板19在斜坡305上滑动，并且贴靠在止挡304上。该止挡304防止在旋入方向上继续旋转运动。该斜坡305使得难以进行在旋出方向上的旋转运动，并且防止卡口式连接的自解锁。压簧103在止挡304与斜坡305之间的部位内以压紧配合贴靠在装配孔300的边缘上。通过压簧103的弹性作用，照明装置顶压到装配孔的相互延伸地倾斜的边缘区域306、307上，由此使照明装置支撑在装配孔300边缘的三个部段上，并由此防止在法兰面中的运动。所述固定体30或装配孔300的边缘在卡口式连接的锁紧状态中通过压紧配合布置在锁紧板17至19与弹性环101之间。三个锁紧板17至19位于一个共同的平面内，该平面形成一个用于发光二极管芯片3和主光学系统5相对于汽车灯的反射器进行取向的基准面。也就是说，发光二极管芯片3和主光学系统5在冷却体1上的取向与上述的、在固定体30与按照本发明的照明装置之间的卡口式连接相结合，来确保一个光源或多个光源在汽车灯中的明确确定的安装位置。
在图4中示出按照本发明的第二实施例的照明装置。这个照明装置具有一个冷却体400，该冷却体400具有一个圆片形的装配面401和平行延伸的冷却肋402，该冷却肋402垂直于装配面401延伸。该冷却体400由整体的铝压铸件构成。如果撇开冷却肋402之间的空腔不计的话，该冷却体400的外轮廓基本对应于圆柱体。沿着一个圆，在装配面401上，三个凹坑403以120度的角间距布置在冷却体400的表面上。这些凹坑403是在照明装置与汽车灯之间的卡口式连接的组成部分，其中照明装置布置在汽车灯中。在装配面401上固定有三个用于各自五个发光二极管芯片(也称为LED芯片)的支承板404、405、406。支承板404、405、406并排地设置，由此总共有十五个发光二极管芯片并排地设置在冷却体400的正面401上。两个外侧的支承板404、406分别装配在冷却体400的装配面401的斜面上。如同在第一实施例中描述的那样(图1)，发光二极管芯片设置在浇注池407里面，并且在图4的视图中通过主光学系统5覆盖。该主光学系统5具有多个模制的销轴(Zapfen)或定位销52，通过它们使光学系统5锚固到冷却体400的孔里面。该主光学系统5嵌入到浇注池407里面并光学地耦连到设置在浇注池407里面的发光二极管芯片上，并且其空间位置以及取向通过销轴或定位销52相对于支承板404至406进行调整。由发光二极管所产生的光从主光学系统5的出光孔51中以减小的散度发出。用于使发光二极管芯片运行的电气元件装配在构造为引线框的装配板408上，该装配板408设置在装配面401区域中的冷却体400的凹槽里面。该装配板408覆盖了在冷却体400中的上述凹槽。它实际上构造为凹槽的盖板。电气元件装配在装配板408的底面上，因此电气元件伸进凹槽里面。在图4的视图中可以看到装配板408的顶面。上述凹槽的深度与装配在装配板408上的电气元件的结构高度相匹配。在装配面401边缘上的第二凹槽中设置有照明装置的一个构造为插口409的电气接口。通过插口409的触针对装配在装配板408上的电气元件供电。由电气元件在装配板408上所形成的电路布线用于对发光二极管芯片供电。在装配板408的、朝着支承板404、405、406的边缘上具有电触点410，用于触点接通设置在支承板404至406上的发光二极管芯片。
所述照明装置的主光学系统5与汽车灯的后置的次光学系统相匹配。该次光学系统可以是一种反射器，例如自由成形面反射器(Freiformflaechenreflektor)、光学透镜系统或光学透镜系统与反射器的组合。
在图5和6中示出一个按照本发明的照明装置的第三实施例。这个照明装置在很大程度上与在图1和2中所示的、按照第一实施例的照明装置一致。因此在相应的附图1和2以及5和6中对于两个实施例的一致部件使用相同的标记符号。对于这些部件的描述参阅第一实施例的相应部件。按照第三实施例的照明装置与按照第一实施例的照明装置的不同之处只是电气接口7’的结构。该照明装置的电气接口7’装配在装配板6上。该电气接口7’具有四个金属接触臂71’，它们设置在冷却肋13与14之间的空腔里面，并且在基本圆柱形冷却体1的径向方向上延伸。尤其是接触臂71’平行于冷却肋11至16延伸，并且突出于冷却肋11至16，由此使接触臂71’的自由端突出于冷却体1。在将照明装置装配到固定体30的装配孔300里面时(图3)，即在锁紧卡口式锁紧期间，接触臂71’旋转到与其在汽车灯上的配对触点的接通位置。由此通过将卡口式连接锁紧，也在照明装置与汽车电网电压之间建立电接触。在解锁卡口式连接时，也相应地自动中断供电的电接触。
本发明不局限于上述的实施例。例如代替发出白光的发光二极管也可以使用发出彩色光的发光二极管，用于将照明装置作为汽车尾灯中的光源，例如作为制动灯、倒车灯或闪烁灯等。
权利要求
1.照明装置，具有至少一个发光二极管(3)和用于冷却所述至少一个发光二极管(3)的冷却体(1；400)，其特征在于，所述冷却体(1；400)具有至少一个凹槽，在该凹槽中设置有装配着电气元件的装配板(6；408)。
2.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述冷却体(400)具有另外至少一个凹槽，该凹槽用于照明装置的电气接口(409)。
3.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述冷却体(1)具有冷却肋(11至16)，并且所述至少一个凹槽以及装配板(6)设置在该冷却肋(11至16)的区域内。
4.如权利要求3所述的照明装置，其特征在于，所述冷却肋(14)之一设置有所述至少一个凹槽，其中所述装配板(6)布置在该至少一个凹槽中。
5.如权利要求3或4所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置的电气接口(7；7’)布置在装配板(6)上。
6.如权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述至少一个发光二极管(3)以相对于冷却体(1；400)的确定位置和方向进行设置和取向。
7.如权利要求1或6所述的照明装置，其特征在于，所述冷却体(1；400)设置有机构(17，18，19；403)，用于使照明装置位置正确地装配在汽车灯里面。
8.如权利要求7所述的照明装置，其特征在于，所述机构(17，18，19)构造为在照明装置与汽车灯之间的卡口式连接(17至19，300至305)的组成部分。
9.如权利要求8所述的照明装置，其特征在于，所述照明装置的电气接口(7’)具有至少一个接触臂(71’)，该接触臂(71’)垂直于卡口式连接(17至19，300至305)的旋转运动的轴线而延伸，从而通过在卡口式连接(17至19，300至305)锁紧或解锁时的旋转运动，在所述至少一个接触臂(71’)与该至少一个接触臂(71’)在汽车灯上的配对触点之间建立或者解除电接触。
10.汽车灯，具有至少一个如前述权利要求中一项或多项所述的照明装置。
全文摘要
本发明涉及一种照明装置，具有至少一个发光二极管和用于冷却所述至少一个发光二极管的冷却体(400)，其中所述至少一个发光二极管设置在冷却体(400)上，并且该冷却体(400)具有至少一个凹槽，在该凹槽中设置有配备着电气元件的装配板(408)。本发明还涉及具有至少一个这种照明装置的汽车灯。
文档编号F21K7/00GK101087977SQ200580044580
公开日2007年12月12日 申请日期2005年12月1日 优先权日2004年12月22日
发明者G·贝尔, P·赫尔比格, T·雷纳斯, R·沃尔默 申请人:电灯专利信托有限公司