DE102012009135A1

DE102012009135A1 - Optisches System

Info

Publication number: DE102012009135A1
Application number: DE201210009135
Authority: DE
Inventors: Thomas Weninger; Uwe Wolff
Original assignee: Diehl Aerospace GmbH
Current assignee: Diehl Aerospace GmbH
Priority date: 2012-05-05
Filing date: 2012-05-05
Publication date: 2013-11-07

Abstract

Die Erfindung betrifft ein optisches System (10), umfassend eine Leiterplatte (20) mit daran gehaltenen LEDs (21) eines LED-Feldes und einen Linsenhalter (30) zum Halten von Linsen (31) eines zugehörigen Linsenfeldes. Das erfindungsgemäße System weist wenigstens eine zwischen der Leiterplatte (20) und dem Linsenhalter (30) ausgebildete Arretierung (40) auf, über welche eine Lage der Leiterplatte (20) gegenüber einer Lage des Linsenhalters (30) festlegbar ist, so dass jeder LED (21) des LED-Feldes eine jeweilige Linse (31) des Linsen-Feldes zugeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch ein entsprechendes Verfahren zum Verbinden der Leiterplatte (20) mit dem Linsenhalter (30).

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein optisches System, umfassend eine Leiterplatte mit daran gehaltenen LEDs eines LED-Feldes und einem Linsenhalter zum Halten von Linsen eines zugehörigen Linsenfeldes.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gattungsgemäße optische Systeme werden üblicherweise durch eine Einzellinse für jede LED gebildet, wobei jede Einzellinse für sich auf der Leiterplatte befestigt wird. Dies erfordert jedoch viel Platz. Ganze Linsensysteme aus Kunststoff werden üblicherweise durch Heißverstemmen oder Verkleben mit der Leiterplatte verbunden. Dabei ist allerdings die optisch korrekte Ausrichtung von LEDs zu Linsen nicht zuverlässig gewährleistet.
So ist aus der europäischen Patentanmeldung EP 1 732 144 A2 eine LED-Einheit bekannt, bei der ein Linsensystem mit einer Leiterplatte verklebt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein optisches System bereitzustellen, das eine einfache und sichere Befestigung von Linsen lagerichtig zu einer Lichtquelle erlaubt.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche, die in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Vorteile der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
Vorgesehen ist demnach ein optisches System, umfassend eine Leiterplatte mit daran gehaltenen LEDs eines LED-Feldes und einen Linsenhalter zum Halten von Linsen eines zugehörigen Linsenfeldes, die wenigstens eine zwischen der Leiterplatte und dem Linsenhalter ausgebildete Arretierung aufweist, über welche eine Lage der Leiterplatte gegenüber einer Lage des Linsenhalters festlegbar ist, so dass jeder LED des LED-Feldes eine jeweilige Linse des Linsen-Feldes zugeordnet ist.
Unter einem LED-Feld soll hierbei eine strukturierte Anordnung von LEDs in einer Ebene verstanden werden. Die Struktur kann dabei sowohl eine jeweils gleiche wie auch eine z. B. richtungsabhängig zunehmende oder abnehmende Beabstandung einzelner LEDs vorsehen. Unter einem diesem LED-Feld zugehörigen Linsenfeld soll hierbei eine gleichsam strukturierte Anordnung von Linsen in einer Ebene verstanden werden, von denen jeweils eine einer jeweiligen LED zugeordnet ist.
Durch diese Lösung wird ein optisches System geschaffen, bei dem jede Linse in Relation zu einer zugehörigen LED auf einfache Art und Weise korrekt positioniert ist. Die Arretierung kann dabei dazu dienen, eine feste Verbindung zwischen Leiterplatte und Linsenhalter herzustellen, z. B. durch nachfolgendes Verkleben beider Teile oder durch deren Aufnahme in einem Gehäuse, das beide Teile gegeneinander fixiert.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Arretierung zwischen der Leiterplatte und dem Linsenhalter als eine Steckverbindung, insbesondere eine Klipp-Verbindung, eine Rastverbindung oder eine Reibschluss-Verbindung ausgebildet. Dadurch können die Leiterplatte und der Linsenhalter besonders einfach gegeneinander arretiert und im selben Arbeitsgang zugleich aneinander befestigt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem Linsenhalter und jeder Linse individuelle Arretierungen ausgebildet, über welche eine Lage einer Linse in Bezug auf den Linsenhalter festlegbar ist. Die Arretierungen können dabei so gestaltet sein, dass eine individuelle Ausrichtung der Linsen, je nach gewünschtem Strahlengang möglich ist. Die Arretierung kann auch dabei dazu dienen, nicht nur allein eine Festlegung, sondern eine feste Verbindung zwischen Linse und Linsenhalter herzustellen. Dies kann z. B. durch nachfolgendes Verkleben beider Teile oder durch deren Aufnahme in einem Gehäuse geschehen, das beide Teile gegeneinander fixiert.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Arretierungen zwischen dem Linsenhalter und jeder Linse wenigstens eine Führung zur verdrehsicheren Ausrichtung jeder darin gehaltenen Linse auf. Eine solche Verdrehsicherheit muss gewährleistet sein, wenn Linsen, deren Struktur den Strahlengang beeinflusst, zur optischen Achse positioniert sein sollen. Damit lässt das optische System exakt jede gewünschte Ausleuchtung zu, ohne dass diese etwaigen Toleranzen unterworfen wären.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Arretierungen zwischen dem Linsenhalter und jeder Linse als eine Steckverbindung, insbesondere als eine Klipp-Verbindung, eine Rastverbindung oder eine Reibschluss-Verbindung ausgebildet. Damit ist deren besonders einfache und schnelle feste Verbindung an dem Linsenhalter gewährleistet.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der Leiterplatte und dem Linsenhalter eine Schraubverbindung ausgebildet, womit die Arretierung nicht notwendigerweise auch eine Befestigungsmöglichkeit vorsehen muss, die über eine reine Festlegung der beiden Teile gegeneinander hinausgehen müsste. Die Schraubverbindung kann dabei auch in die Arretierung zwischen Leiterplatte und Linsenhalter integriert sein.
Die vorstehende Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Verbinden einer Leiterplatte mit einem Linsenhalter des erfindungsgemäßen optischen Systems gelöst, bei dem zunächst die Linsen in dem Linsenhalter, und schließlich die Leiterplatte und der Linsenhalter gegeneinander arretiert werden.
Bevorzugt ist es dabei, wenn die Leiterplatte und der Linsenhalter miteinander verklippst, verrastet, verpresst, verklebt oder verschraubt werden, um eine besonders schnelle und zuverlässige Verbindung herzustellen.
Ein derart hergestelltes optisches System soll bevorzugt als Beleuchtung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Luftfahrzeug Verwendung finden.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele deutlich. Gleiche oder gleichwirkende Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es zeigen:
1 eine geschnittene Ansicht von schräg oben auf ein erfindungsgemäßes optisches System;
2 eine Ansicht von schräg oben auf den Linsenhalter mit daran gehaltenen Linsen des Linsen-Feldes der 1;
3 eine Ansicht von schräg unten auf den Linsenhalter mit daran gehaltenen Linsen eines Linsen-Feldes der 1;
4 eine Detailansicht einer Arretierung am erfindungsgemäßen Linsenhalter der 3;
5 eine geschnittene Detailansicht einer Arretierung des optischen Systems der 2 von schräg oben, und
6 eine Detailansicht einer Arretierung zwischen Linse und Linsenhalter des erfindungsgemäßen optischen Systems.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEISPIELHAFTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
1 zeigt eine geschnittene Ansicht von schräg oben auf ein erfindungsgemäßes optisches System 10. Dieser umfasst eine Leiterplatte 20 mit daran gehaltenen LEDs 21, die auf der Leiterplatte 20 ein LED-Feld 22 bilden, und einen Linsenhalter 30 mit daran gehaltenen Linsen 21 eines LED-Feldes 32. Beide Teile 20, 30 sind lagerichtig gegeneinander arretiert, so dass jeder LED 21 eine entsprechende Linse 31 zugeordnet ist, und werden zudem in einer Aufnahme 11 für das System 10 gehalten. Das Licht jeder LED 21 strahlt dabei nach oben durch die zugehörige Linse 31 und von dort aus weiter nach oben in die Umgebung ab.
Die 2 zeigt eine Ansicht von schräg oben auf den Linsenhalter 30 mit daran gehaltenen Linsen 31 des Linsen-Feldes 32 der 1. Der Linsenhalter 30 ist dabei mit Arretierungen 40 versehen, die als nach unten gerichtete Vorsprünge ausgebildet sind. Diese liegen an entsprechenden Arretierungen 40 der Leiterplatte 20 an oder greifen in diese ein, was natürlich auch umgekehrt der Fall sein kann. Die Arretierungen 40 sind hier mehrfach vorgesehen, um eine eindeutige Lagepositionierung des Linsenhalters 30 gegenüber der Leiterplatte 20 zuzulassen. Grundsätzlich kann aber auch lediglich eine einzige Arretierung vorgesehen sein, wenn diese z. B. eine Nut- und Federkombination aufweist, die so gestaltet ist, dass nur eine korrekte Ausrichtung aller LEDs 21 möglich ist. Durch die Arretierungen 40 werden etwaige Toleranzen in der Festlegung von Leiterplatte 20 und Linsenhalter 30 sicher ausgeschlossen, was bei den üblichen Verbindungsverfahren nicht der Fall ist.
Die 3 zeigt eine Ansicht von schräg unten auf den Linsenhalter 30 mit daran gehaltenen Linsen 31 eines Linsen-Feldes 32 der 1. Neben den bereits beschriebenen Komponenten ist dabei auch eine Verschraubung 41 zu erkennen, über welche die Leiterplatte 20 fest mit dem Linsenhalter 30 verbunden werden kann. Eine derartige Verschraubung kann aber alternativ oder zusätzlich auch in jeder der Arretierungen vorgesehen sein, wenn dies gewünscht ist.
Die 4 zeigt eine Detailansicht einer Arretierung 40 am erfindungsgemäßen Linsenhalter 30 der 3. Diese Arretierung 40 ist als ein im Wesentlichen zylinderförmiger Vorsprung an dem Linsenhalter 30 ausgebildet. Das leiterplattenseitige ausgebildete Gegenstück dieser Arretierung 40 kann dabei formschlüssig in die linsenhalterseitige Arretierung 40 eingreifen und/oder an deren umlaufenden Rand anliegen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist aber eine Rastnase 42 vorgesehen, die formschlüssig in eine entsprechende Aussparung an dem leiterplattenseitigen Gegenstück der Arretierung 40 eingreift. Über diese Rastnase 42 wird vorliegend die Leiterplatte 20 an dem Linsenhalter 30 arretiert, wobei der zylinderförmige Vorsprung lediglich als Anschlag für das leiterplattenseitige Gegenstück fungiert. Eine feste Verbindung der beiden Teile 20, 30 wird nachfolgend über die Verschraubung 41 hergestellt. Selbstverständlich kann, je nach Anforderung an die Verbindungsfestigkeit, auch in einer oder mehrerer der Arretierungen 40 eine Verschraubung verwirklicht sein.
Die 5 zeigt eine geschnittene Detailansicht einer Arretierung 40 des optischen Systems 10 der 2 von schräg oben, bei der eine LED 21 einer entsprechenden Linse 31 zugeordnet ist. Die Linse 31 ist in der Linsenplatte 30 arretiert, wobei die Lage der Linsenplatte 30 gegenüber der Lage der Leiterplatte 20 über eine Arretierung 40, speziell über deren daran ausgebildete Rastnase 42 festgelegt ist. Die im Wesentlichen zylinderförmige Arretierung 40 besteht dabei aus einem leiterplattenseitigen_. Teil und einem linsenhalterseitigen Gegenstück, die gegeneinander in Anschlag gebracht sind. Eine feste Verbindung der Leiterplatte 20 und des Linsenhalters 30 wird dabei über die Verschraubung 41 beider Teile 20, 30 hergestellt.
Die 6 zeigt eine Detailansicht einer Arretierung 50 zwischen Linse 31 und Linsenhalter 30 des erfindungsgemäßen optischen Systems 10. Diese Arretierung 50 ist als Steckverbindung ausgestaltet, bei der eine an der Linse 31 ausgebildete Zunge in eine an dem Linsenhalter ausgebildete Nut eingreift und in dieser verrastet, so dass die Linse 31 gegen die Linsenplatte 30 anliegt und entgegen der Rastrichtung nicht mehr aus dieser herausrutschen kann. Um eine verdrehsichere Aufnahme der Linse 31 an der Linsenplatte zu gewährleisten, ist zudem eine Führung 51 vorgesehen, die als Nut- und Federverbindung ausgestaltet ist. Durch diese Führung 51 ist sichergestellt, dass die Linse 31 nur in der durch die Führung 51 vorbestimmten Lage an der Linsenplatte 30 aufgenommen werden kann. Diese Verdrehsicherheit muss gewährleistet sein, denn die Linse 31 weist wiederum eine Struktur von Einzellinsen auf, die den Strahlengang in eine bestimmte Richtung beeinflussen. Grundsätzlich kann aber auch die Arretierung 50 der Linse 31 so ausgebildet sein, dass die Linse 31 mit einer zum Linsenhalter 30 geneigten optischen Achse verbaut wird. Dies kann insbesondere dann der Fall sein, wenn der Strahlengang stärker als durch eine Strukturierung der Einzellinsen möglich zum Linsenhalter 30 geneigt sein soll.
Insgesamt entsteht damit ein optisches System, dass eine genaue und einfache Zusammensetzung sowie eine stabile Halterung von LEDs und zugehörigen Linsen ermöglicht, und dabei dennoch jede gewünschte Ausleuchtungscharakteristik zulässt. Es soll deshalb insbesondere in Fahrzeugen, vor allem aber in Luftfahrzeugen eingesetzt werden.
Bezugszeichenliste

10: Optisches System
11: Aufnahme für das optische System
20: Leiterplatte mit LED-Feld
21: LED
22: LED-Feld
30: Linsenhalter für Linsenfeld
31: Linse
32: Linsen-Feld
40: Arretierung zwischen Leiterplatte und Linsenhalter
41: Verschraubung zwischen Leiterplatte und Linsenhalter
42: Rastnase an der Arretierung
50: Arretierung zwischen Linsenhalter und Linse
51: Führung der Arretierung zwischen Linsenhalter und Linse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1732144 A2 [0003]

Claims

Optisches System (10), umfassend eine Leiterplatte (20) mit daran gehaltenen LEDs (21) eines LED-Feldes (22) und einen Linsenhalter (30) zum Halten von Linsen (31) eines zugehörigen Linsenfeldes (32), gekennzeichnet durch wenigstens eine zwischen der Leiterplatte (20) und dem Linsenhalter (30) ausgebildete Arretierung (40), über welche eine Lage der Leiterplatte (20) gegenüber einer Lage des Linsenhalters (30) festlegbar ist, so dass jeder LED (21) des LED-Feldes (22) eine jeweilige Linse (31) des Linsen-Feldes (32) zugeordnet ist.
Optisches System (10) nach Anspruch 1, bei dem die Arretierung (40) zwischen der Leiterplatte (20) und dem Linsenhalter (30) als eine Steckverbindung, insbesondere eine Klipp-Verbindung, eine Rastverbindung oder eine Reibschluss-Verbindung ausgebildet ist.
Optisches System (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei dem zwischen dem Linsenhalter (30) und jeder Linse (31) individuelle Arretierungen (50) ausgebildet, über welche eine Lage einer Linse (31) in Bezug auf den Linsenhalter (30) festlegbar ist.
Optisches System (10) nach Anspruch 3, bei dem die Arretierungen (50) zwischen dem Linsenhalter (30) und jeder Linse (31) wenigstens eine Führung (51) zur verdrehsicheren Ausrichtung jeder Linse (31) aufweisen.
Optisches System (10) nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die Arretierungen (50) zwischen dem Linsenhalter (30) und jeder Linse (31) als eine Steckverbindung, insbesondere als eine Klipp-Verbindung, eine Rastverbindung oder eine Reibschluss-Verbindung ausgebildet sind.
Optisches System (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zwischen der Leiterplatte (20) und dem Linsenhalter (30) eine Schraubverbindung (41) ausgebildet ist.
Verfahren zum Verbinden einer Leiterplatte (20) mit einem Linsenhalter (30) des optischen Systems (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem zunächst die Linsen (31) in den Linsenhalter (30) gesteckt, und schließlich die Leiterplatte (20) und der Linsenhalter (30) gegeneinander arretiert werden.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Leiterplatte (20) und der Linsenhalter (30) miteinander verklippst, verrastet, verpresst, verklebt oder verschraubt werden.
Verwendung eines optischen Systems (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 als Beleuchtung in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Luftfahrzeug.