DE60223050T2

DE60223050T2 - Fahrzeuglampenanordnung mit kühlkörper

Info

Publication number: DE60223050T2
Application number: DE60223050T
Authority: DE
Inventors: Jeremy A. Grand Rapids WALSER; Kenton J. Hudsonville YPMA; Daniel J. Grandville BOSTWICK; John K. East Grand Rapids Roberts; Robert Steel; Steven J. Holland MISKELLEY; Darin D. Byron Center TUTTLE
Original assignee: Gentex Corp
Current assignee: Gentex Corp
Priority date: 2001-08-31
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2008-07-17
Anticipated expiration: 2022-08-28
Also published as: DE60223050D1; US6805474B2; ATE376146T1; JP3983738B2; CA2450435C; EP1421316A1; US7207702B2; US20070285937A1; US20050036328A1; WO2003021146A1; EP1421316B1; US20030043590A1; CA2450435A1; US7470049B2; JP2005502164A; MXPA04001719A; EP1421316A4

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeuglampenvorrichtungen und insbesondere auf Kartenlampenanordnungen zur Implementierung in Rückspiegelanordnungen.
In letzte Zeit, mit dem Aufkommen von Leuchtdioden-(LED)-Beleuchtungsvorrichtungen, die zum Abstrahlen von Weißlicht fähig sind, sind LEDs nun in Fahrzeuglampenvorrichtungen implementiert worden. Ein Beispiel einer Rückspiegelanordnung, die LED-Kartenlampen enthält, ist im allgemein abgetretenen US-Patent Nr. 5.803.579 zusammengefasst. In einem offenbarten Beispiel wurden mehrere blau-grüne und gelbe LEDs verwendet, die in zwei getrennte Gruppen gruppiert waren, um Licht auf den jeweiligen Schoßbereich der Fahrers und Beifahrers abzustrahlen. Während ein derartiger Aufbau hocheffizient und vorteilhaft gegenüber Anordnungen mit Glühlampen ist, ist es erstrebenswert, LEDs mit höherer Lichtabgabe zu verwenden, um somit die Anzahl der Komponenten und die mit dem Aufbau einer solchen Rückspiegelanordnung verbundenen Kosten zu reduzieren, und/oder die Lichtabgabe der Kartenlampenanordnungen des Rückspiegels zu erhöhen. Eine Form von LED, die vom Anmelder entwickelt wurde, ist in den US-Patenten Nrn. 6.335.548 und 6.441.943 offenbart. Wie in US-Patent Nr. 6.441.943 offenbart ist, können die in US-Patent Nr. 6.335.548 offenbart LEDs in Spiegelanordnungen platziert und mit Wärmesenken innerhalb dieser Spiegelanordnungen verbunden sein.
US-A-5490049 offenbart ein Signallicht für ein Kraftfahrzeug mit mehreren individuellen Leuchtdioden (lichtemittierenden Dioden), montiert auf einer gedruckten Leiterplatte/Montageplatte mit einem Reflektor, an dem die Platte montiert ist. Die oberen und unteren Bereiche jeder Montageplatte besitzen Rippen mit rechteckigen Aussparungen in räumlichen beabstandeten Intervallen, um mit dem Querschnitt jeder gedruckten Leiterplatte übereinzustimmen. Jede Aussparung besitzt zwei elastische Klauen, und die oberen und unteren Bereiche der bedruckten Leiterplatten sind in die Aussparungen hinter den Klauen eingerastet.
Während das US-Patent Nr. 6.441.943 verschiedene hilfreiche Konzepte zur Anbringung einer Wärmesenke an die in einem Rückspiegel verwendeten LEDs offenbart, werden andere Aufbauten benötigt, um unterschiedliche Rückspiegelgestaltungen zu erlauben, die unterschiedliche Montagetechniken erfordern.
Diese Erfindung schafft eine Lampenvorrichtung, die wenigstens eine LED, eine gedruckte Leiterplatte, auf die die LED montiert wird, und einen Reflektor mit wenigstens einem Pfosten, montiert mit der gedruckten Leiterplatte und der LED, umfasst, wobei der Pfosten auf dem Reflektor ein Wärmepfosten ist und eine Montageplatte vorgesehen ist, die von der Leiterplatte getrennt ist, die getrennte Montageplatte mindestens eine Öffnung zur Aufnahme dieses Wärmepfostens aufweist, und diese LED so zwischen dem Reflektor und der Montageplatte positioniert ist, dass die LED in Position gehalten wird, wenn der Wärmepfosten zusammen mit dieser Öffnung in der Montageplatte aufgenommen ist.
In einer Anordnung gemäß der Erfindung ist am Reflektor eine Linse angebracht.
Gemäß einem weiteren Merkmal kann der Wärmepfosten so verformt sein, dass der Reflektor frei von anderen Befestigungsvorrichtungen befestigt wird.
Vorzugsweise ist der Reflektor metallisch.
In einer weiteren Anordnung kann ein Gehäuse mit einer Lampenanordnung versehen sein, in der die wenigstens eine LED, der Reflektor und die Montageplatte montiert sind.
In der letztgenannten Anordnung kann die LED ein Wärmeextraktionselement umfassen.
Ferner kann der Reflektor wenigstens einen Reflektorbecher umfassen, der auf die wenigstens eine LED ausgerichtet ist.
Das Wärmeextraktionselement kann eine Öffnung enthalten, durch die sich einer der Wärmepfosten erstreckt.
In einer bevorzugten Anordnung kann dieses Gehäuse ferner eine Öffnung umfassen, die so positioniert ist, dass der Reflektor der Lampenanordnung auf die Öffnung ausgerichtet ist.
Im letztgenannten Fall kann eine Linse innerhalb der Öffnung des Gehäuses positioniert sein.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren, das folgende Vorgänge umfasst:

a) Bereitstellen einer LED-Unteranordnung, die eine auf einer gedruckten Leiterplatte montierte LED, einen wenigstens einen Wärmepfosten umfassenden Reflektor und eine Montageplatte mit wenigstens einer Öffnung umfasst, wobei die Montageplatte von der gedruckten Leiterplatte verschieden ist;
b) Positionieren der LED-Anordnung zwischen dem Reflektor und der Montageplatte; und
c) Zusammenfügen des Reflektors mit der Montageplatte, so dass der wenigstens eine Wärmepfosten in der wenigstens einen Öffnung aufgenommen wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, umfasst eine Vorrichtung: wenigstens eine erste Art von LED, die ein Wärmeextraktionselement umfasst, wobei die erste Art von LED auf einer gedruckten Leiterplatte montiert ist; einen Reflektor, der wenigstens einen Wärmepfosten umfasst; und eine Montageplatte, die wenigstens eine Öffnung zur Aufnahme des wenigstens einen Wärmepfostens umfasst, wobei die wenigstens eine Art von LED zwischen dem Reflektor und der Montageplatte positioniert ist, so dass die wenigstens eine Art von LED in Position gehalten wird, wenn der wenigstens eine Wärmepfosten in der wenigstens einen Öffnung aufgenommen ist und das Wärmeextraktionselement mit der Montageplatte in Kontakt ist.
Diese und weitere Merkmale, Vorteile und Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden besser verstanden und von Fachleuten eingeschätzt mit Bezug auf die folgende Beschreibung, die Ansprüche und die beigefügten Zeichnungen, in welchen:
1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Kartenlampenanordnung ist, die gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
2 eine perspektivische Montageansicht ist, die die Unterseite und eine Seite der Kartenlampenanordnung der ersten Ausführungsform zeigt;
3 eine einfache Ansicht ist, die die Unterseite der Kartenlampenanordnung der ersten Ausführungsform zeigt;
4 ist eine einfache Ansicht ist, die die Oberseite der Kartenlampenanordnung der ersten Ausführungsform mit abgenommener Montageplatte zeigt;
5 eine Draufsicht der Kartenlampenanordnung ist, wobei die Montageplatte mit den Wärmepfosten des Reflektors in Eingriff ist;
6 eine Draufsicht ist, die die Kartenlampenanordnung nach der Wärmepfostenverbindung zeigt;
7 eine perspektivische Ansicht ist, die die Oberseite, die Vorderseite und eine Seite der Kartenlampenanordnung nach der Wärmepfostenverbindung zeigt;
8 eine perspektivische Ansicht ist, die die innere Oberfläche einer Linse zeigt, die mit der Kartenlampenanordnung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
9 eine weitere perspektivische Ansicht ist, die die innere Oberfläche der in 8 gezeigten Linse zeigt;
10 eine perspektivische Explosionsansicht eines Abschnitts einer Rückspiegelanordnung ist, in der die Kartenlampenanordnung und die Linse montiert sind;
11 eine Aufrissansicht der Rückspiegelanordnung von vorne ist, in der die Fahrzeugkartenlampenvorrichtung der ersten Ausführungsform montiert ist;
12 ein vergleichender Graph ist, der das Verhältnis die Temperatur der LEDs über der Zeit zeigt, wenn eine nichtvergütete Beilagscheibe/Wärmesenke verwendet wird, und wenn eine schwarz eloxierte Beilagscheibe/Wärmesenke verwendet wird;
13 eine perspektivische Ansicht ist, die die Vorderseite und eine Seite einer Rückspiegelanordnung zeigt, die gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist;
14 eine perspektivische Ansicht ist, die die Vorderseite und eine Seite einer Montagestruktur zeigt, die in der Rückspiegelanordnung der 13 verwendet wird;
15 eine perspektivische Ansicht ist, die die Vorderseite und die Unterseite der Rückspiegelanordnung der 13 zeigt;
16 eine Aufrissansicht der Seite der Rückspiegelanordnung der 13 ist;
17 eine Aufrissansicht der Seite einer Montagestruktur ist, die in der Rückspiegelanordnung der 13 verwendet wird;
18 eine Draufsicht ist, die die Unterseite der Kartenlampenanordnung der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
19 eine Aufrissansicht ist, die die Rückseite der Kartenlampenanordnung der dritten Ausführungsform zeigt;
20 ist eine Aufrissansicht, die eine Seite der Kartenlampenanordnung der dritten Ausführungsform zeigt;
21 eine Draufsicht ist, die die Oberseite der Kartenlampenanordnung der dritten Ausführungsform zeigt;
22 eine Querschnittsansicht längs der Linie A–A in 21 ist;
23 eine Querschnittsansicht längs der Linie B–B in 21 ist;
24 eine Draufsicht der Innenfläche einer ersten Linse ist, die in der dritten Ausführungsform verwendet wird;
25 eine Aufrissansicht der Vorderseite der in 24 gezeigten Linse ist;
26 eine Draufsicht ist, die die Außenoberfläche der in 24 und in 25 gezeigten Linse zeigt;
27 eine Querschnittsansicht der in 24 gezeigten Linse längs der Linie C–C ist;
28 eine Aufrissansicht ist, die die Seite des in der dritten Ausführungsform verwendeten Reflektors zeigt;
29 eine Draufsicht ist, die die Oberseite der in 28 gezeigten Reflektoranordnung zeigt;
30 eine Aufrissansicht ist, die die Rückseite des in 28 und in 29 gezeigten Reflektors zeigt;
31 ein Querschnitt des in 29 gezeigten Reflektors längs der Linie D- D ist;
32 eine Draufsicht ist, die die Unterseite des Reflektors der 28–31 zeigt; und
33 eine Aufrissansicht ist, die die Vorder- und Oberseite des Reflektors der 28–32 zeigt.
Während die Funktion der Kartenlampenanordnungen untenstehend als Kartenlampen mit oder ohne Rückspiegelanordnung beschrieben wird, wird es von Fachleuten als wünschenswert betrachtet, dass diese Lampenanordnung oder bestimmte Aspekte der offenbarten Lampenanordnung in anderen Lampenmodulen eingesetzt werden können, sei es zum Gebrauch in einem Fahrzeug oder sonst wo. So können zum Beispiel die Lampenanordnungen der Erfindung in einer Überkopfkonsole, einer Windschutzscheibenkonsole, einer Sonnenblende, in Dachinnenverkleidungen, Türverkleidungen und dergleichen innerhalb eines Fahrzeugs verwendet werden.
Wie am besten in 1 gezeigt ist, enthält eine Fahrzeuglampenvorrichtung 10, die gemäß einer ersten Ausführungsform konstruiert ist, eine LED-Unteranordnung 12, die eine gedruckte Leiterplatte 14 enthält, an die eine Vielzahl von LEDs 16 elektrisch und physikalisch angeschlossen ist. Die LEDs sind vorzugsweise so an der gedruckten Leiterplatte 14 physikalisch befestigt, dass ihre zentralen optischen Achsen, längs der sie Licht abstrahlen, in Wesentlichen nicht senkrecht zur Oberfläche der gedruckten Leiterplatte 14 angeordnet sind, auf der die LEDs montiert sind. Die LEDs sind vorzugsweise mittels herkömmlicher Techniken auf die Leiterplatte gelötet. Die LEDs 16 sind vorzugsweise mit Wärmeextraktionselementen gemäß den Lehren des US-Patents Nr. 6.335.548 konstruiert. Jede dieser LEDs enthält ferner vorzugsweise wenigstens zwei LED-Chips, davon einen Chip, der gelbes Licht abstrahlt, und einen Chip, der blau-grünes Licht abstrahlt, so dass das von diesen verschiedenfarbigen Chips abgegebene Licht gleichzeitig von der LED abgestrahlt wird und sich mischt, um effektiv weißes Licht zu bilden. Verfahren und Ausführungen zur Bildung von effektiv weißen Licht durch Mischung des Lichts von zwei oder mehr LEDs sind im allgemein abgetretenen US-Patent Nr. 5.803.579 offenbart. Die LEDs 16 enthalten vorzugsweise ebenfalls eine integral im LED-Gehäuse ausgebildete Linse. Vorzugsweise ist die auf jeder LED 16 vorgesehene Linse eine Mikrorillen- oder Fresnellinse, wie in der US-Patentanmeldung Nr. 10/078.906 offenbart ist.
Wenn auch nicht in den Zeichnungen gezeigt, ist ein Verbindungsstecker vorzugsweise an einem Ende der gedruckten Leiterplatte 14 angebracht, für eine Verbindung zu Schaltern oder einer weiteren Treiberschaltung für die selektive Aktivierung der LEDs 16. Wie untenstehend noch weiter ausgeführt ist, können von den vier in den Zeichnungen gezeigten LEDs 16 zwei dafür verwendet werden, Licht zu erzeugen, das auf den Schoß des Beifahrers projiziert wird, während die anderen zwei dafür verwendet werden können, gewöhnlich Licht in Richtung zum Schoß des Fahrer zu projizieren. Dementsprechend können diese LEDs separat aktiviert werden, oder sie können gleichzeitig aktiviert werden, indem ein einzelner Schalter oder eine Schalterkombination verwendet wird, die sich in der Rückspiegelanordnung oder an einem anderen Ort im Fahrzeug befindet.
Die Lampenanordnung 10 enthält ferner einen Reflektor 20, der eine Vielzahl von Reflektorbechern 22 enthält, deren Anzahl mit der Anzahl der LEDs 16 übereinstimmt. Die Reflektorbecher 22 können jede herkömmliche Form aufweisen und dienen dazu, so viel Licht als möglich, das von den LEDs 16 abgestrahlt wird, in eine allgemein abwärts gerichtete Richtung zu lenken, wie untenstehend weiter erläutert wird. Der Reflektor 20 kann aus Kunststoff bestehen und kann metallisierte Oberflächen aufweisen, um die Reflektorbecher 22 bereitzustellen. Der Reflektor 20 enthält vorzugsweise ferner einen ersten Satz an Wärmepfostenzapfen 24 und einen zweiten Satz an Wärmepfostenzapfen 26, die sich vom oberen Abschnitt des Reflektors 20 nach oben erstrecken. Wie in verschiedenen Zeichnungen gezeigt ist, ist der erste Satz der Wärmepfostenzapfen 24 konfiguriert und ausgerichtet auf die Öffnungen 17, die in jedem Wärmeextraktionsselement 18 der LEDs 16 ausgebildet sind. Der zweite Satz der Wärmepfostenzapfen 26 ist positioniert und ausgerichtet, so dass er sich zwischen den LEDs 16 erstreckt, wie am besten in 4 zu sehen ist. Der Reflektor kann Aussparungen an seinen oberen Kanten enthalten, so dass die oberen Kanten der LEDs, wenn sie am Reflektor 20 angebracht sind, bündig mit den oberen Kanten des Reflektors 20 sind. Durch Bereitstellen und Konfigurieren der Wärmepfostenzapfen 24 und 26, so dass sie sich innerhalb und zwischen den LEDs 16 erstrecken, können die zentralen optischen Achsen der LEDs passend einrasten und auf die Mitten der Reflektorbecher ausgerichtet werden. Wie am besten in 4 gezeigt ist, enthält jede der LEDs 16 verschiedene Leiter 13 mit Distanzstücken 15, die eine gleichbleibende Einschubtiefe der LEDs in die Löcher der Leiterplatte 14 gewährleisten. Dies stellt wiederum sicher, dass die Öffnungen 17 an jeder der LEDs 16 im gleichen Abstand von der Leiterplatte 14 angeordnet sind, wodurch der Einrastvorgang unterstützt wird.
Wie in den Zeichnungen gezeigt ist, enthält Lampenanordnung 10 ferner eine Montageplatte 30, die an dem Oberteil der Lampenanordnung und den Rückseiten der LEDs 16 befestigt ist. Vorzugsweise ist die Montageplatte aus einem Material mit hohem Wärmeleitvermögen gefertigt, so dass sie nicht nur als Montageplatte, sondern auch als Wärmesenke für die LEDs 16 dient. Wie am besten in 1 gezeigt ist, enthält die Montageplatte 30 einen Lampenmontageabschnitt 32 und einen Spiegelmontageabschnitt 34, die so zueinander angewinkelt sind, dass eine sorgfältige Montage innerhalb eines Spiegelgehäuses 50 gewährleistet ist (10 und 11). Der Lampenmontageabschnitt 32 enthält vorzugsweise einen ersten Satz von Öffnungen 36, die in Größe und Lage den Öffnungen 17 in der LED 16 und dem ersten Satz Wärmepfostenzapfen 24 in Reflektor 20 entsprechen. Der Lampenmontageabschnitt 32 enthält ferner einen zweiten Satz von Öffnungen 38, die in der Lage dem zweiten Satz Wärmepfostenzapfen 26 entsprechen. Daher kann die Montageplatte 30 auf die Wärmepfostenzapfen 24 und 26 geschoben werden, wie am besten in 5 zu sehen ist, und anschließend können die Wärmepfostenzapfen thermisch verformt werden und veranlasst werden, sich an ihrem distalen Ende auszudehnen und dabei die Montageplatte 30 mit dem Reflektor 20 mit der dazwischenliegenden LED-Unteranordnung 12 zu sichern.
Wie aus den Zeichnungen erkennbar ist, ist die Montageplatte 30 in physischem Kontakt mit den Rückseiten der LEDs 16 und in thermischem Kontakt mit den Wärmeextraktionselementen 18 der LEDs 16, um so einen thermischen Pfad ausgehend von den LEDs zu erzeugen. Ein derartiges Kühlen erlaubt es, die LEDs mit höheren Stromwerten anzusteuern, um somit mehr Licht abzustrahlen. Vorzugsweise ist die Montageplatte 30 mit einem Oberflächenemmissionsverbesserung behandelt (z. B. schwarz eloxiert, schwarz oxidiert, schwarz sulfamatiert, schwarz vergütet, und dergleichen). Wie untenstehend beschrieben ist, senkt eine solche Behandlung die Betriebstemperatur der LEDs beträchtlich.
Zur Demonstration der Effektivität einer Behandlung der Montageplatte 30 mit einer Oberflächenemmissionsverbesserung wurden zwei LED-Anordnungen mit ähnlichem Aufbau wie in 1 gezeigt aufgebaut. Jede der beiden Vorrichtungen enthält vier Hochleistungs-LEDs mit jeweils 0,6 Watt, montiert auf einer Aluminium-Wärmesenke/Montageplatte unter Verwendung von Silikon-RTV als Wärmesenkenpaste. Die beiden Lichtanordnungen waren identisch, mit der Ausnahme, dass eine Montageplatte unbehandelt war und die andere Montageplatte schwarz eloxiert war. Die Temperatur an der Schnittstelle zwischen den LEDs und der Montageplatte wurde dann überwacht und über der Zeit aufgezeichnet. Die Ergebnisse des Tests für die Vorrichtung mit der nicht eloxierten Montageplatte und für die Vorrichtung mit der schwarz eloxierten Montageplatte sind in 12 gezeigt. Offensichtlich wird aus dem Vergleich der beiden Aufzeichnungen, dass bei einem thermischen Gleichgewicht (etwa 3.600 Sekunden für diese Vorrichtungen) die LEDs der Vorrichtung mit der schwarz behandelten Montageplatte 6 bis 12°C kühler blieben als die LEDs der Vorrichtung mit der unbehandelten Montageplatte. Das Ausmaß dieser Temperaturdifferenz war unerwartet, und es ist sehr bezeichnend, da AlInGaP-LEDs typischerweise einen Anstieg von 1% des Lichtflusses aufweisen für jede Reduzierung der Ausgleichstemperatur um 1°C. Obwohl die getesteten LEDs nur einen AlInGaP-Chip verwendeten, wurde der AlInGaP-Chip verwendet, um Gelblicht abzustrahlen, und trägt etwa 65–85% der von der LED-Vorrichtung abgestrahlten Weißlichtmischung bei.
Die Zuverlässigkeit von elektronischen Komponenten (einschließlich diskreter LED-Komponenten) steigt nahezu exponentiell mit der Reduzierung der Betriebstemperatur. Dies trifft besonders bei LEDs zu, bei denen der T_g der verwendeten Klareinkapselungs-/Gusszusammensetzungen relativ strikte Absolutgrenzen an die maximale Innentemperatur setzten, die für jede Vorrichtung zulässig ist (typischerweise 110–130°C, je nach Material). Mit Spezifikationen einer Automobil-Innenbetriebstemperatur, die 85°C erreicht, wird die für das optische Material der LED vertretbare Temperaturdifferenz noch kritischer.
Wiederum kann durch einen geeigneten Winkel zwischen dem Lampenmontageabschnitt 32 und dem Spiegelmontageabschnitt 34 der Montageplatte 30 die montierte Lampenanordnung 10 passend einrasten und am Spiegelgehäuse 50 montiert werden, mit der Bodenfläche des Reflektors 20 geeignet ausgerichtet auf eine Öffnung 52 im Boden des Gehäuses 50.
Wie in den 10 und 11 gezeigt ist, enthält der Spiegelmontageabschnitt 34 der Montageplatte 30 erste und zweite Öffnungen 35 zur Aufnahme der Montagezapfen 54, die sich an der inneren Rückwand des Spiegelgehäuses 50 erstrecken, an gegenüberliegenden Seiten einer zentralen Öffnung 55, die mittig in der Gehäuserückwand 50 angebracht ist. Die zentrale Öffnung 55 enthält einen zentralen Montagepfosten 62 eines Doppelkugelmontageschafts 64 der Spiegelmontagestruktur 60. Eine dritte Öffnung 37 ist in der Montageplatte 30 zwischen den ersten und zweiten Öffnungen 35 angebracht, um ebenso einen Abschnitt des Pfostens 62 aufzunehmen. Eine vierte Öffnung 39 ist in der Montageplatte 30 vorgesehen zur Aufnahme eines Rotationsverhinderungspfostens 66, der sich ausgehend von einer nichtaxialen Position auf einer Montagebeilagscheibe 68 am Ende des Spiegelschaftes 64 erstreckt. Der Pfosten 66 erstreckt sich durch eine Öffnung 57, die an der Spiegelgehäuserückwand 50 vorgesehen ist, und durch die Öffnung 39. Der Pfosten 66 verhindert die Rotation des Spiegelgehäuses bezüglich des hinteren Endes des ersten Montagekugelkopfes. Jedoch ist Rotation möglich durch Rotation der Kugel innerhalb einer Buchse des Montageschafts 64. Wie in 10 gezeigt ist, enthält die Montagestruktur 60 ferner einen Montageschuh 69, der an der Innenoberfläche einer Windschutzscheibe befestigt ist. Es wird jedoch angenommen, dass die Spiegelmontagestruktur 60 eine beliebige Form enthalten kann, einschließlich einer einzelnen Kugelstruktur oder einer Struktur, die am Dach des Fahrzeugs montiert wird, statt an der Innenoberfläche der Windschutzscheibe.
Ein Vorteil der Verwendung der Montageplatte 30 als Wärmesenke und Ausweiten der Montageplatte zu physischen und thermischen Kontaktabschnitten der Beilagscheibe 68 und der Montagestruktur 60 besteht darin, dass der größte Teil der Montagestruktur 60 aus wärmeleitendem Material besteht, so dass der Montagehalter 60 als Erweiterung einer Wärmesenke der LEDs der Lampenanordnung dient.
Obwohl die Montageplatte 30 als einen Spiegelmontageabschnitt 34 enthaltend dargestellt ist, der an der Rückwand des Spiegelgehäuses 50 an der Position befestigt ist, wo das Gehäuse 50 an der Montagestruktur 60 angebracht ist, wird von Fachleuten angenommen, dass die Montageplatte 30 so gestaltet werden kann, dass sie z. B. die Lampenanordnung 10 an anderen Abschnitten innerhalb des Gehäuses 50 befestigt. Ebenso ist es möglich, obwohl der bevorzugte Aufbau eine wärmeleitende Montageplatte 30 und einen Kunststoffreflektor 20 verwendet, die Lampenanordnung mit einem wärmeleitenden Reflektor 20 und/oder einer nicht wärmeleitenden Montageplatte 30 zu konstruieren. In diesem Fall dient der Reflektor 20 entweder selbst oder in Kombination mit der Montageplatte 30 als Wärmesenke.
Wie in 8–10 gezeigt ist, enthält die Lampenvorrichtung ferner eine Linse 40. Die Linse 40 besteht vorzugsweise aus einem transparenten Kunststoffmaterial und ist so konfiguriert, dass sie in die Öffnung 52 im Boden des Spiegelgehäuses 50 passt. Zu diesem Zweck enthält die Linse 40 die Finger 42, die an einer Oberkante in der Öffnung 52 einrasten, und eine Vielzahl von elastischen Beinen 44 auf der gegenüberliegenden Seite, um dort innerhalb der Öffnung 52 einzurasten. Die Linse 40 ist vorzugsweise so dick, dass es möglich ist, die Linse 40 bündig mit der äußeren Bodenfläche des Gehäuses 50 zu montieren. Der Reflektor 20 kann so gestaltet sein, dass er eine Vielzahl von Aussparungen 28 (3) aufweist, die in Lage und Größe den Beinen 44 der Linse 40 entsprechen, um eine bündige Montage sowohl der Linse 40 als auch des Reflektors 20 am Gehäuse 50 zu ermöglichen.
Wie am besten in 8 und 9 gezeigt ist, enthält die Linse 40 einen ersten Linsenabschnitt 46 und einen zweiten Linsenabschnitt 48. Der erste Linsenabschnitt 46 enthält einen optischen Ablenker zum Ablenken der Lichtabstrahlrichtung vom Boden der Lampenvorrichtung leicht zur Rückseite des Fahrzeugs, um somit wenigstens auf einen Abschnitt des Fahrerscho ßes, sowie auf einen Abschnitt irgendeiner im Fahrzeug vorhandenen Mittelkonsole zu projizieren. Der zweite Linsenabschnitt 48 enthält ebenfalls einen optischen Ablenker, der so gestaltet ist, dass Licht seiner beiden verbundenen LEDs leicht in Richtung Rückseite des Fahrzeugs umgelenkt wird und, falls vorhanden, zur Rechten der Kartenlampenanordnung auf den Schoß des Beifahrers. Die Ablenker sind vorzugsweise als eine Vielzahl von parallelen Winkelfacetten in der Innenfläche der Linse gestaltet, so dass die äußere Oberfläche der Linse relativ eben sein kann. Die Linse 40 kann eine leicht angeraute Innen- oder Außenfläche aufweisen, um das von den angeschlossenen LEDs abgegebene Licht leicht zu streuen. Von Fachleuten wird angenommen, dass das Spiegelgehäuse 50 entweder aus einem lichtundurchlässigen Material oder aus einem teilweise transparenten Material besteht, so dass die Linse 40 integral innerhalb des Gehäuses 50 ausgebildet werden kann. Gleichartige transparente Spiegelgehäuse sind in der allgemein abgetretenen US-Patentoffenlegungsschrift Nr. 20020024713 offenbart.
Eine Rückspiegelanordnung 100, konstruiert gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist in den 13–17 gezeigt. Wie gezeigt ist, enthält die Spiegelanordnung 100 ein Spiegelgehäuse 150 getragen von einer Montagestruktur 102, die einen Montagefuß 105 und ein Montagegehäuse 120 enthält. In dieser Ausführungsform, ist eine Karten-/Innenleuchtenvorrichtung 110 im Montagegehäuse 120 integriert. Eine einzelne Linse oder eine Vielzahl von Linsen 140 ist vorgesehen, um das Licht von im Gehäuse vorhandenen Hochleistungs-LEDs zu den vom Hersteller spezifizierten Bereichen der Fahrgastzelle zu leiten und/oder zu streuen. Durch Einbauen der Lampenanordnung 110 in das Montagegehäuse 120 statt in das Gehäuse 150 können die Leuchten in einer festgelegten Position vorgesehen werden, so dass sie nicht durch die Einstellung des Spiegelgehäuses 150 beeinflusst werden. Zusätzlich kann mit dem Vorsehen der Lampenanordnung 110 im Montagegehäuse 120 die Rückspiegelanordnung sowohl in Märkten für Linkslenker- als auch für Rechtslenkerfahrzeuge verwendet werden, ohne dass dies irgendeine Modifikation der Rückspiegelanordnung erfordert. Es ist ebenfalls möglich, das Montagegehäuse 120 aus einem Material zu bauen, das für das von den LEDs abgegebene Licht durchlässig ist. Ebenso ist es vorteilhaft, wenn der Montagefuß 105 aus einem wärmeleitenden Material besteht, und körperlich und thermisch mit den Wärmeextraktionselementen 18 der LEDs 16 verbunden ist.
Die 18–23 zeigen eine Kartenlampenanordnung 212, die entsprechend einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung konstruiert ist. Wie in der ersten Ausführungsform enthält die Kartenlampenanordnung 212 eine gedruckte Leiterplatte 214, auf die eine Vielzahl von Hochleistungs-LEDs 216 montiert ist. Die Leiterplatte 214 und die LEDs 216 sind physisch mittels Wärmepfostenzapfen 224 und 226 auf einem Reflektor 220 montiert, in ähnlicher Weise wie oben in Bezug auf die erste Ausführungsform beschrieben worden ist. Obwohl in den 18–23 nicht dargestellt, kann eine Wärmesenke ebenso mit Wärmepfostenzapfen 224 und 226 in Eingriff sein, um für eine zusätzliche Kühlung der Hochleistungs-LEDs 216 zu sorgen. Wie untenstehend weiter ausgeführt ist, unterscheidet sich die dritte Ausführungsform von der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein zusätzlicher transparenter Deckel 250 und eine zusätzliche LED 260 in der Vorrichtung vorgesehen sind. Die LED 260 kann eine herkömmliche Niedrigleistungs-LED sein und ist vorzugsweise eine LED, die rotes Licht abgibt. Die LED 260 kann somit verwendet werden, um ein Hinweislicht für ein Sicherheitssystem im Fahrzeug, in dem die Lampenvorrichtung montiert ist, bereitzustellen.
Wie am besten in 21–22 gezeigt, ist die LED 260 so montiert, dass sie in der Vorrichtung weiter abwärts hervortritt als die Hochleistungs-LEDs 216. Dementsprechend ist im Reflektor 220 eine Öffnung 227 vorgesehen, die ein weiter abwärts gerichtetes Hervortreten der LED 260 ermöglicht. Zusätzlich ist eine Öffnung 247 (siehe 24 und 26) in der Linse 240 vorgesehen, die es ermöglicht, dass die LED 260 unter der Ebene der Linse 240 platziert wird und in dem gewölbten Abschnitt des Deckels 250 hervortritt. Dies ermöglicht eine 360°-Sichtbarkeit der LED 260 unterhalb des Spiegelgehäuses. Durch Blinken oder anderweitiges Aufleuchten der LED 260 während der Aktivierung eines Fahrzeugalarmsystems bietet der 360°-Sichtbereich unterhalb des Rückspiegels eine erhöhte Sichtbarkeit der Aktivierung des Fahrzeugalarmsystems außerhalb des Fahrzeuges und damit eine größere Abschreckungswirkung.
Aufgrund der Hinzufügung des gewölbten Deckels 250, wird die Kartenlam penanordnung 212 soweit modifiziert, dass die Linse 240 am Reflektor 220 statt am Spiegelgehäuse befestigt ist. Der gewölbte Deckel 250 ist deshalb so gestaltet, dass er in das Spiegelgehäuse einrastet. Insbesondere enthält die Linse 240, wie am besten in 24–27 gezeigt ist, eine Innenoberfläche 246 mit einer Anzahl von Mikrorillen, eine im Wesentlichen flache Außenoberfläche 248, und eine Vielzahl von elastischen Nasen 242 und 244 zur Aufnahme der Bodenfläche des Reflektors 220. Eine Vielzahl von Aussparungen 228, wie in den 28–33 gezeigt ist, zur Aufnahme der elastischen Nasen 244 sind entlang der Bodenfläche und der Rückseite des Reflektors 220 angeordnet. Die Aussparungen 228 sind ebenfalls vorgesehen, um einen Raum für die Aufnahme der elastischen Nasen 252 zu schaffen, die am gewölbten Deckel 250 angeordnet sind, der andererseits mit dem Spiegelgehäuse in Eingriff ist. Zusätzliche Aussparungen können im Reflektor 220 vorgesehen sein, um Spielraum für die Nasen 254 zu erlauben, die an der gegenüberliegenden Seite des gewölbten Deckels 250 vorgesehen sind.
Der Reflektor 220 ist in den 28–33 gezeigt. Ebenso wie der Reflektor in der ersten Ausführungsform, enthält der Reflektor 220 eine Vielzahl von Reflektorbechern 222 zum Bündeln oder anderweitigen Umlenken des von den Hochleistungs-LEDs 216 abgegebenen Lichtes. Der Reflektor 220 kann eine Lippe 225 enthalten, die passend zu einer Umfangskante der Linse 240 konfiguriert ist. Die Reflektorbecher 222 können elliptisch, parabolisch oder eine komplexe Fläche sein, die so konfiguriert ist, dass sie ein langgestrecktes Lichtmuster vom Schoß des Fahrers bis zum Schoß des Beifahrers erzeugt.
Während der Aufbau der Hochleistungs-LEDs typischerweise aus zwei gelben LED-Plättchen und einem blaugrünen LED-Plättchen besteht, um effektiv weißes Licht zu erzeugen, ist es vorstellbar, eines der gelben LED-Plättchen durch ein rotes LED-Plättchen zu ersetzen. Dies ermöglicht in der obigen dritten Ausführungsform, die mittig eine fünfte LED als Hinweislicht verwendet, diese zu ersetzen. Dies ermöglicht auch, dass drei oder vier Hochleistungs-LEDs verwendet werden können, mit entweder nur der einen mittigen Hochleistungs-LEDs, oder allen drei/vier LEDs mit einem roten LED-Chip können, der einzeln ausgewählt und getrennt von den anderen LEDs aktiviert werden kann, die aktiviert sind um Weißlicht zum Zweck der Kartenlampenbeleuchtung zu erzeugen. Diesbezüglich können einige Modifikationen der Optik erwünscht sein, um die Umleitung eines bestimmten Teils des von der mittleren LED mit dem roten LED-Chip abgegebenen Lichts zu ermöglichen, um somit sicherzustellen, dass das rote LED-Licht sichtbar ist, wie es für bestimmte Anwendungen erforderlich sein kann.
In bevorzugten Implementierungen der Kartenlampenanordnung, konstruiert gemäß den obigen Ausführungsformen, können die bevorzugten Hochleistungs-LEDs jeweils zwei gelbe LED-Chips und einen blau-grünen LED-Chip enthalten, deren Licht in Kombination eine effektive Weißlichtbeleuchtung erzeugt. Wenn eine oder jede dieser Hochleistungs-LEDs so konfiguriert ist, dass die gelben LED-Chips unabhängig von dem blau-grünen LED-Chip aktiviert werden können, sind die Kartenlampenanordnungen in der Lage, eine Umrissbeleuchtung zu liefern, indem nur die gelben LEDs aktiviert werden, und dies möglicherweise mit geringerer Leistung. Die Intensität der LEDs kann stufenweise mit Aufblend- und Abblendbeleuchtung variiert werden und für eine relativ gedämpfte Umrissbeleuchtung sorgen. Eine solche Kontrolle der LED-Beleuchtung kann durch die Impulsbreite eines von einem Mikrocontroller modulierten Signals bewerkstelligt werden. Der Mikrocontroller kann programmiert werden, um die relative Intensität des LED-Betriebs zu steuern und zu überwachen, in Reaktion auf die Betätigung manueller Schalter am Spiegelgehäuse oder anderswo im Fahrzeug oder auf einen Befehl eines anderen elektronischen Moduls im Fahrzeug, durch entweder diskrete Verkabelung, den Fahrzeugbus oder durch eine drahtlose Verbindung. Alternativ, kann die Umrissbeleuchtung erzeugt werden, sobald sie Leistung von der Zündung des Fahrzeugs erhält, oder nahezu zu jeder Zeit, bei dem relativ niedrigen Leistungsverbrauch beim Gebrauch von einer oder mehreren dieser LEDs.
Wie oben ausgeführt ist, wird der erste LED-Typ, der eine helle Beleuchtung bereitstellt, vorzugsweise wie im US-Patent Nr. 6.335.548 konstruiert, und kann alternativ ausgeführt werden, wie in der US-Patentoffenlegungsschrift Nr. 20010026011 , der US-Patentanmeldung Nr. 09/723.675 oder US-Patentanmeldung Nr. 09/835.235 offenbart ist. Der zweite LED-Typ, der entweder Umrisslicht und/oder ein Sicherheitssystemhinweislicht bietet, kann jede herkömmliche Gestalt aufweisen und muss keine Hochleistungs-LED sein. Die Helligkeit und Effizienz des zweiten LED-Typs kann dennoch verbessert werden, indem die LED gemäß den Lehren der US-Patentanmeldung Nr. 09/723.675 gefertigt wird.
Die obige Beschreibung wird nur als zur bevorzugten Anusführungsform gehörig betrachtet. Modifikationen der Erfindung sind für Fachleute und Hersteller oder Anwender der Erfindung ofensichtlich. Deshalb ist klar, dass die in den Zeichnungen gezeigte und oben beschriebene Ausführungsform lediglich Darstellungszwecken dient und den Umfang der Erfindung, der durch die beigefügten Ansprüchen definiert ist, nicht einschränken soll.

Claims

Lampenvorrichtung, die wenigstens eine LED (16), eine gedruckte Leiterplatte (14), auf der die LED montiert ist, und einen Reflektor (20) mit wenigstens einem Pfosten (24, 26), der mit der gedruckten Leiterplatte und der LED montiert ist, umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass der Pfosten am Reflektor ein Wärmepfosten ist, und dass eine Montageplatte (30) vorgesehen ist, die von der gedruckten Leiterplatte (14) getrennt ist, wobei die separate Montageplatte wenigstens eine Öffnung (36, 38) zum Aufnehmen des Wärmepfostens aufweist und die LED zwischen dem Reflektor und der Montageplatte positioniert ist, so dass die LED in Position gehalten wird, wenn der Wärmepfosten innerhalb der Öffnung in der Montageplatte aufgenommen wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linse (40) am Reflektor angebracht ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wärmepfosten so verformt wird, dass der Reflektor an der Montageplatte frei von anderen Befestigungsvorrichtungen befestigt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor metallisch ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (50, 120) vorgesehen ist, in welchem die wenigstens eine LED (16), der Reflektor (20) und die Montageplatte (30) montiert sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED ein Wärmeextraktionselement (18) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor wenigstens einen Reflektorbecher (22) umfasst, der auf die wenigstens eine LED ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeextraktionselement eine Öffnung (17) enthält, durch die sich einer der Wärmepfosten erstreckt.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse ferner eine Öffnung (52) umfasst, die so positioniert ist, dass der Reflektor der Lampenanordnung auf die Öffnung ausgerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linse (40) innerhalb der Öffnung des Gehäuses positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Montagestruktur (60) mit dem Gehäuse verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagestruktur eine Montagebeilagscheibe (68) für den Eingriff mit dem Gehäuse umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagebeilagscheibe einen zentralen Montagestab (62) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagestruktur, die Montagebeilagscheibe und der zentrale Montagestab mit der Montageplatte in thermischer Verbindung stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagestruktur einen Doppelkugelmontageschaft (64) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagestruktur ferner einen Montageschuh (69) umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Doppelkugelmontageschaft und der Montageschuh in thermischer Verbindung mit der Montageplatte stehen.
Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED ein Wärmeextraktionselement (18) umfasst, wobei das Wärmeextraktionselement in thermischer Verbindung mit der Montagestruktur steht.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse als Rückspiegelgehäuse (50) konfiguriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse als Montagegehäuse (120) konfiguriert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeextraktionselement mit der Montageplatte in thermischer Verbindung steht.
Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Montageplatte eine Wärmesenke ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED wenigstens eine LED (216) eines ersten Typs umfasst, die ein Wärmeextraktionselement (18) umfasst, wobei das Wärmeextraktionselement mit der Montageplatte in Kontakt steht.
Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine LED ferner wenigstens eine LED (260) eines zweiten Typs umfasst, die mit der gedruckten Leiterplatte verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linse (250) mit dem Reflektor verbunden ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor eine Öffnung (227) umfasst und die wenigstens eine LED des zweiten Typs innerhalb der Öffnung positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse kuppelförmig ist.
Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuse (50, 120) vorgesehen ist, das eine Öffnung (52) umfasst, wobei die kuppelförmige Linse innerhalb der Öffnung des Gehäuses positioniert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse als Rückspiegelgehäuse (50) konfiguriert ist, wobei das Gehäuse nahe einer vorderen Windschutzscheibe eines Fahrzeugs positionierbar ist, derart, dass wenigstens eine LED eines zweiten Typs Lichtstrahlen emittiert, die aus im Wesentlichen 360° um das Fahrzeug herum sichtbar sind.
Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die LED des zweiten Typs fähig ist, aufzuleuchten, wenn ein Sicherheitssystem des Fahrzeugs aktiviert ist.
Verfahren, das die Vorgänge umfasst: a) Bereitstellen einer LED-Unteranordnung (12), die eine auf einer gedruckten Leiterplatte (14) montierte LED (16), einen wenigstens einen Wärmepfosten (24, 26) umfassenden Reflektor (20) und eine Montageplatte (30) mit wenigstens einer Öffnung (36, 38) umfasst, wobei die Montageplatte von der gedruckten Leiterplatte verschieden ist; b) Positionieren der LED-Anordnung zwischen dem Reflektor und der Montageplatte; und c) Zusammenfügen des Reflektors mit der Montageplatte, so dass der wenigstens eine Wärmepfosten in der wenigstens einen Öffnung aufgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Wärmepfosten so verformt wird, dass der Reflektor an der Montageplatte befestigt wird.
Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertragungsmaterial zwischen der Montageplatte und einem Wärmeextraktionselement (18) einer LED (16) der LED-Unteranordnung (12) platziert wird.