DE102014204757A1

DE102014204757A1 - Light module for a motor vehicle headlight

Info

Publication number: DE102014204757A1
Application number: DE102014204757.9A
Authority: DE
Inventors: Marius Pascut
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2014-03-14
Filing date: 2014-03-14
Publication date: 2015-09-17

Abstract

Lichtmodul (1, 19) für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer (7) und Verfahren zur Herstellung eines Lichtmoduls (1, 19), mit einer Leiterplatte (2, 20), auf der ein Leuchtmittel (4, 21) angeordnet ist, und mit einem Kühlkörper (3, 22) zum Abtransport der von dem Leuchtmittel (4, 21) abgegebenen Wärme, wobei zumindest eine Seite der Leiterplatte (2, 20) im Bereich des Leuchtmittels (4, 21) eine Vertiefung (10, 25) aufweist.Light module (1, 19) for a motor vehicle headlight (7) and method for producing a light module (1, 19), comprising a printed circuit board (2, 20) on which a lighting means (4, 21) is arranged, and a heat sink ( 3, 22) for removing the heat emitted by the luminous means (4, 21), at least one side of the printed circuit board (2, 20) having a recess (10, 25) in the region of the luminous means (4, 21).

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, mit einer Leiterplatte, auf der ein Leuchtmittel angeordnet ist, und mit einem Kühlkörper zum Abtransport der von dem Leuchtmittel abgegebenen Wärme. The invention relates to a light module for a motor vehicle headlight, with a printed circuit board on which a light source is arranged, and with a heat sink for removing the heat emitted by the light source.

Insbesondere betrifft die Erfindung ein integriertes Lichtmodul (z.B. ein Lichtmodul mit integriertem Schaltregler) für den Einsatz im KFZ-Bereich, vorzugsweise in Fahrzeug-Scheinwerfern. Aufgrund des Einsatzgebietes und um ein Eindringen von Feuchtigkeit zu vermeiden, werden derartige Lichtmodule meist in hermetisch verschlossenen Scheinwerfern untergebracht. Wegen der erforderlichen hohen Lichtleistung entsteht jedoch trotz eines immer weiter verbesserten Wirkungsgrads der Leuchtmittel unvermeidlich Abwärme, welche aus dem Scheinwerfer abtransportiert werden muss, um die vorgeschriebene Lebensdauer der Leuchtmittel erreichen zu können und eine Beschädigung des Lichtmoduls und des Scheinwerfers zu vermeiden. Durch den Trend zu immer kompakteren Leuchtmitteln, insbesondere bei Leuchtdioden (light emitting diodes, LEDs), welcher naturgemäß mit einer immer höheren Wärmestromdichte einhergeht, verschärft sich das Problem des Wärmeabtransports zusätzlich. In particular, the invention relates to an integrated light module (e.g., a light module with integrated switching regulator) for use in the automotive sector, preferably in vehicle headlamps. Due to the field of application and to prevent ingress of moisture, such light modules are usually housed in hermetically sealed headlamps. Because of the required high light output, however, despite a still further improved efficiency of the bulbs unavoidable waste heat, which must be removed from the headlight in order to achieve the prescribed life of the light source and to avoid damaging the light module and the headlamp. Due to the trend towards ever more compact light sources, in particular with light-emitting diodes (LEDs), which is naturally associated with an ever higher heat flux density, the problem of heat dissipation is further exacerbated.

Um den notwendigen Wärmeabtransport zu erzielen, wurde bisher das Leuchtmittel zur Kühlung auf einer „Insulated Metallic Substrate“ (IMS) Leiterplatte oder einer speziellen Leiterplatte mit Kupferprofil untergebracht. Derartige Leiterplatten haben den Vorteil, dass wegen der im Vergleich zu gewöhnlichen Leiterplatten erhöhten Wärmeleitfähigkeit die Abwärme des Leuchtmittels über die Leiterplatte abtransportiert werden kann. Allerdings sind solche Leiterplatten sehr kostenintensiv. Eine dem Leuchtmittel zugeordnet Schaltreglerelektronik des integrierten Lichtmoduls wird daher zur Kosteneinsparung auf einer separaten gewöhnlichen Leiterplatte, z.B. einer FR4-Leiterplatte, angeordnet. Die Verbindung zwischen den Leiterplatten ist dabei typischerweise als Steckerverbindung mit Kabelbaum ausgebildet, was jedoch einerseits ebenfalls Kosten verursacht und andererseits sowohl den Platzbedarf als auch die Störanfälligkeit des Lichtmoduls steigert. In order to achieve the necessary heat dissipation, the bulbs for cooling on an "Insulated Metallic Substrates" (IMS) printed circuit board or a special PCB with copper profile has been housed so far. Such printed circuit boards have the advantage that because of the increased thermal conductivity compared to ordinary printed circuit boards, the waste heat of the light source can be transported away via the printed circuit board. However, such printed circuit boards are very expensive. A switching regulator electronics of the integrated light module associated with the lighting means is therefore used on a separate ordinary circuit board, e.g. a FR4 printed circuit board, arranged. The connection between the circuit boards is typically designed as a plug connection with wiring harness, which, however, on the one hand also costs and on the other hand increases both the space requirement and the susceptibility of the light module.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Lichtmodul vorzuschlagen, welches einfacher zu produzieren und günstiger in der Herstellung ist, weniger Platz benötigt und robuster ist als bekannte vergleichbare Lichtmodule. It is an object of the invention to propose a light module, which is easier to produce and cheaper to manufacture, requires less space and is more robust than known comparable light modules.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass zumindest eine Seite der Leiterplatte im Bereich des Leuchtmittels eine Vertiefung aufweist. Die Anordnung der Vertiefung im Bereich des Leuchtmittels umfasst insbesondere solche Lichtmodule, bei denen sich die Grundfläche des Leuchtmittels mit der Grundfläche der Vertiefung in einer Draufsicht auf die Leiterplatte zumindest teilweise überlappt. Die Stärke der Leiterplatte, d.h. der Abstand zwischen einer Oberseite, auf der das Leuchtmittel angeordnet ist, und einer gegenüberliegenden Unterseite, ist grundsätzlich durch das Leiterplattenmaterial und die strukturellen Anforderungen an die Leiterplatte, insbesondere während der Herstellung und Bestückung sowie bei der Montage und im Betrieb, vorgegeben. Bei dem vorliegenden Lichtmodul ist die Stärke der Leiterplatte im Bereich der Vertiefung geringer als im größten Teil der Leiterplatte, zumindest aber geringer als in einem der Vertiefung benachbarten Bereich. Aufgrund der lokal geringeren Stärke der Leiterplatte kann – bei konstanter Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte – im Bereich der Vertiefung ein größerer Wärmestrom durch die Leiterplatte erzielt werden als durch eine gleichwertige Leiterplatte ohne Vertiefung. Somit ist es nicht erforderlich, eine aufwendige und teure IMS-Leiterplatte oder eine Leiterplatte mit Kupferprofil einzusetzen und es kann auch z.B. mit herkömmlichen FR4-Leiterplatten ein zur Kühlung des Leuchtmittels ausreichender Wärmestrom durch die Leiterplatte erzielt werden. Der auf diese Weise durch die Leiterplatte transportierte Wärmestrom kann aus der Vertiefung durch einen beliebigen Wärmetransportmechanismus (Wärmeleitung, Wärmeströmung oder Wärmestrahlung) abtransportiert werden. Damit die strukturellen Eigenschaften der Leiterplatte nicht zu sehr verändert werden bzw. eine Stabilität nicht zu sehr reduziert wird, sollte die Grundfläche der Vertiefung maximal 50 %, insbesondere maximal 25 %, der Grundfläche der Leiterplatte einnehmen. This object is achieved in that at least one side of the circuit board in the region of the illuminant has a recess. The arrangement of the recess in the region of the luminous means comprises in particular those light modules in which the base surface of the luminous means overlaps at least partially with the base of the recess in a plan view of the printed circuit board. The thickness of the circuit board, i. the distance between an upper side, on which the illuminant is arranged, and an opposite underside, is fundamentally determined by the printed circuit board material and the structural requirements of the printed circuit board, in particular during production and assembly as well as during assembly and operation. In the present light module, the thickness of the printed circuit board in the region of the depression is less than in the largest part of the printed circuit board, but at least smaller than in an area adjacent to the depression. Due to the locally lower thickness of the circuit board can - with constant thermal conductivity of the circuit board - in the depression a larger heat flow through the circuit board can be achieved than by an equivalent circuit board without recess. Thus, it is not necessary to use a complex and expensive IMS printed circuit board or a copper profile circuit board and it can also be used e.g. With conventional FR4 printed circuit boards, a sufficient heat flow through the circuit board for cooling the illuminant can be achieved. The heat flow transported in this way through the printed circuit board can be removed from the depression by any heat transport mechanism (heat conduction, heat flow or heat radiation). So that the structural characteristics of the circuit board are not changed too much or a stability is not reduced too much, the base of the recess should occupy a maximum of 50%, in particular a maximum of 25%, of the base of the circuit board.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Lösung der obigen Aufgabe wird daher die Vertiefung in der Leiterplatte hergestellt, insbesondere aus der Leiterplatte ausgefräst. Dieses Verfahren erlaubt eine Herstellung der Vertiefung in einer konventionellen Leiterplatte, welche entsprechend günstig zu produzieren und einfach erhältlich ist. Besonders bevorzugt wird die Vertiefung nach der Bestückung der Leiterplatte mit dem Leuchtmittel in der Leiterplatte hergestellt. Aufgrund der nachträglichen Herstellung der Vertiefung behält die Leiterplatte während der Herstellung und Bestückung vorteilhaft die ihr eigene, unveränderte Stabilität und Robustheit. In the method according to the invention for achieving the above object, therefore, the recess is made in the circuit board, in particular milled out of the circuit board. This method allows a recess to be made in a conventional circuit board, which is correspondingly cheap to produce and readily available. Particularly preferably, the recess is made after the assembly of the circuit board with the light source in the circuit board. Due to the subsequent production of the recess, the circuit board during manufacture and assembly advantageously retains its own, unchanged stability and robustness.

Um einen optimalen Wärmestrom durch die Leiterplatte zu erzielen, ist es günstig, wenn eine Grundfläche der Vertiefung vorzugsweise größer ist als eine Grundfläche des Leuchtmittels. Bei einer entsprechenden Vertiefung kann die Grundfläche des Leuchtmittels vollständig in der Grundfläche der Vertiefung enthalten sein, d.h. die Stärke der Leiterplatte ist im gesamten Bereich des Leuchtmittels reduziert und ermöglicht somit von jeder Stelle des Leuchtmittels aus einen maximalen Wärmestrom durch die Leiterplatte. In order to achieve an optimum heat flow through the circuit board, it is favorable if a base area of the recess is preferably larger than a base area of the luminous means. In the case of a corresponding depression, the base area of the luminous means can be completely contained in the base area of the recess, ie the thickness of the circuit board is reduced in the entire area of the luminous means and thus makes it possible to move from any location of the luminous means Bulb from a maximum heat flow through the circuit board.

Hinsichtlich der Anordnung der Vertiefung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Vertiefung auf einer dem Leuchtmittel gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte vorgesehen ist. Durch die unmittelbare Nähe des Leuchtmittels und gegebenenfalls einen Kontakt zwischen dem Leuchtmittel und der Leiterplatte im Bereich der Vertiefung wird ein direkter Wärmeabtransport vom Leuchtmittel durch die Leiterplatte ermöglicht. Andernfalls könnte ein Wärmetransport vom Leuchtmittel entlang der Leiterplatte oder über an der Oberseite der Leitplatte angeordnete Einrichtungen mit gegenüber der Leiterplatte erhöhter Wärmeleitfähigkeit, z.B. Leiterbahnen oder Kühlkörper, in den Bereich der Vertiefung und dort durch die Leiterplatte erfolgen. With regard to the arrangement of the depression, it is particularly advantageous if the depression is provided on a side of the printed circuit board which is opposite the lighting means. Due to the immediate vicinity of the light source and, if appropriate, contact between the light source and the printed circuit board in the region of the depression, direct heat removal from the light source through the printed circuit board is made possible. Otherwise, heat transfer from the light source could occur along the printed circuit board or over devices located at the top of the baffle, with increased thermal conductivity, e.g. Conductor tracks or heat sink, in the area of the recess and there done by the circuit board.

Weiters ist es besonders günstig, wenn der Kühlkörper mit der Leiterplatte verbunden ist und eine Erhebung aufweist, welche in der Vertiefung der Leiterplatte aufgenommen ist. Die Leiterplatte kann beispielsweise mit dem Kühlkörper verschraubt sein. Die im Bereich der Vertiefung durch die Leiterplatte abtransportierte Wärme kann somit mittels Wärmeleitung an den Kühlkörper abgegeben werden, welcher aufgrund seiner im Vergleich zur Leiterplatte hohen Wärmeleitfähigkeit einen raschen Abtransport der Wärme aus der Vertiefung und eine rasche Verteilung der Wärme ermöglicht. Die Anordnung des Kühlkörpers auf der Seite der Vertiefung ermöglicht einen maximalen Abstrahlwinkel für die auf der Oberseite der Leiterplatte angeordneten Leuchtmittel. Aufgrund der Vertiefung kann dennoch eine ausreichender Wärmestrom vom Leuchtmittel durch die Leiterplatte zum Kühlkörper erzielt werden. Der Kühlkörper kann beispielsweise ein Druckgusskühlkörper oder ein Blechteil mit einem tiefgezogenen, an die Vertiefung angepassten Bereich sein. Furthermore, it is particularly advantageous if the heat sink is connected to the circuit board and has a survey, which is received in the recess of the circuit board. The printed circuit board may be screwed to the heat sink, for example. The dissipated in the recess through the circuit board heat can thus be discharged by heat conduction to the heat sink, which allows its rapid removal of heat from the well and a rapid distribution of heat due to its high thermal conductivity compared to the circuit board. The arrangement of the heat sink on the side of the recess allows a maximum radiation angle for the arranged on the upper side of the circuit board lamps. Due to the depression, however, a sufficient heat flow from the light source through the printed circuit board to the heat sink can be achieved. The heat sink may be, for example, a die-cast heat sink or a sheet metal part with a deep-drawn, adapted to the recess area.

Eine optimale Kühlwirkung des Kühlkörpers kann dann erzielt werden, wenn die Erhebung des Kühlkörpers die Vertiefung in der Leiterplatte im Wesentlichen ausfüllt. Insbesondere ist es vorteilhaft wenn Einschlüsse zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper weitgehend, bzw. so weit im Rahmen der Herstellungstoleranzen möglich, vermieden werden, da durch solche Einschlüsse der Wärmetransport von der Unterseite der Leiterplatte zum Kühlkörper beeinträchtigt werden kann. An optimum cooling effect of the heat sink can be achieved if the elevation of the heat sink essentially fills the depression in the printed circuit board. In particular, it is advantageous if inclusions between the printed circuit board and the heat sink largely, or as far as possible in the context of manufacturing tolerances are avoided, since such inclusions heat transfer from the bottom of the circuit board to the heat sink can be affected.

Um einen zuverlässigen Kontakt zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper herzustellen, ist es günstig, wenn in der Vertiefung der Leiterplatte und zwischen der Leiterplatte und dem Kühlkörper eine Wärmeleitpaste angeordnet ist, wobei die Vertiefung durch die Erhebung des Kühlkörpers und die Wärmeleitpaste vorzugsweise vollständig ausgefüllt ist. Die Wärmeleitpaste bildet eine möglichst dünne Zwischenschicht zwischen Leiterplatte und Kühlkörper. Aufgrund der Viskosität der Wärmeleitpaste können Unebenheiten bzw. eine unterschiedliche Oberflächenbeschaffenheit der beiden Teile (Kühlkörper und Leiterplatte) zuverlässig ausgeglichen werden, so dass eine vollflächige Wärmeübertragung zwischen Leiterplatte und Kühlkörper erzielt und der thermische Widerstand weiter reduziert wird. In order to produce a reliable contact between the circuit board and the heat sink, it is advantageous if in the recess of the circuit board and between the circuit board and the heat sink, a thermal paste is arranged, wherein the recess is preferably completely filled by the collection of the heat sink and the thermal paste. The thermal compound forms a very thin intermediate layer between the printed circuit board and the heat sink. Due to the viscosity of the thermal compound unevenness or a different surface finish of the two parts (heat sink and circuit board) can be reliably compensated, so that a full-surface heat transfer between the circuit board and heat sink achieved and the thermal resistance is further reduced.

Darüber hinaus kann die Leiterplatte vorteilhaft zumindest eine thermische Durchkontaktierung in der Umgebung des Leuchtmittels, insbesondere im Bereich der Vertiefung in der Leiterplatte, aufweisen. Eine solche Durchkontaktierung trägt zusätzlich zur Steigerung des Wärmestroms durch die Leiterplatte bei, weil die Durchkontaktierung mit einem Material hergestellt ist, welches eine höhere Wärmeleitfähigkeit als das Material der Leiterplatte aufweist. Wegen der geringeren Stärke der Leiterplatte im Bereich der Vertiefung und die somit geringere Distanz der Durchkontaktierung ist diese im Vergleich zu Durchkontaktierungen bei herkömmlichen Leiterplatten, d.h. bei Leiterplatten der erforderlichen Stärke und ohne Vertiefung, in diesem Bereich besonders effizient und erzielt – aus demselben Grund wie die Leiterplatte selbst – einen vergleichsweise noch höheren Wärmestrom. In addition, the printed circuit board can advantageously have at least one thermal via in the vicinity of the luminous means, in particular in the region of the depression in the printed circuit board. Such a via also adds to the increase in heat flow through the circuit board because the via is made with a material having a higher thermal conductivity than the material of the circuit board. Because of the lower thickness of the printed circuit board in the region of the recess and thus the smaller distance of the via, this is compared to plated through holes in conventional printed circuit boards, i. For printed circuit boards of the required thickness and without recess, in this area particularly efficient and achieved - for the same reason as the circuit board itself - a comparatively higher heat flow.

Die vorliegende Erfindung eignet sich besonders für Lichtmodule, deren Leuchtmittel eine LED-Einheit ist. Leuchtdioden (LEDs) werden aufgrund ihrer Langlebigkeit, des geringen Energieverbrauchs und der günstigen Herstellung vermehrt als Leuchtmittel eingesetzt. Das Problem der hohen Wärmestromdichte ist jedoch bei LEDs besonders präsent, da LEDs auch bei hoher Lichtleistung verhältnismäßig kompakt hergestellt werden können und hergestellt werden. Da LEDs praktisch direkt auf der Leiterplatte angeordnet sind und meist auf einer Seite mit der Leiterplatte in Kontakt stehen, ist hier ein Abtransport der Abwärme durch die Leiterplatte besonders vorteilhaft. The present invention is particularly suitable for light modules whose lighting means is an LED unit. Light-emitting diodes (LEDs) are increasingly being used as lamps because of their longevity, their low energy consumption and their favorable production. The problem of high heat flux density, however, is particularly present in LEDs, since LEDs can be made relatively compact and manufactured even with high light output. Since LEDs are arranged virtually directly on the circuit board and are usually in contact with the printed circuit board on one side, a removal of the waste heat through the printed circuit board is particularly advantageous here.

Im Zusammenhang mit der Verwendung einer LED-Einheit als Leuchtmittel ist es außerdem günstig, wenn auf der Leiterplatte eine Schaltreglerelektronik für die LED-Einheit untergebracht ist. Die Elektronik des Lichtmoduls, d.h. zumindest die LED-Einheit und die Schaltreglerelektronik, kann in diesem Fall vollständig auf nur einer Leiterplatte, z.B. auf einer einzigen Standard-FR4-Leiterplatte integriert sein. Eine Verbindung zwischen mehreren Leiterplatten entfällt. Diese Lösung ist im Vergleich zu Lichtmodulen mit mehr als einer Leiterplatte einfacher und günstiger in der Herstellung und platzsparender im Einsatz und somit vielseitiger einsetzbar. Sie ist zudem robuster und weniger fehleranfällig, da Fehler und Störanfälligkeiten, welche von der Verbindung mehrerer Leiterplatten herrühren, wegfallen. Selbstverständlich ist diese Lösung auch günstiger als Lichtmodule, bei denen die gesamte Elektronik z.B. auf einer einzigen (teuren) IMS-Leiterplatte untergebracht ist. In connection with the use of an LED unit as a light source, it is also advantageous if a switching regulator electronics for the LED unit is housed on the circuit board. The electronics of the light module, ie at least the LED unit and the switching regulator electronics, in this case can be completely integrated on only one printed circuit board, for example on a single standard FR4 printed circuit board. A connection between several printed circuit boards is eliminated. This solution is compared to light modules with more than one circuit board easier and cheaper to manufacture and space-saving in use and thus more versatile. It is also more robust and less prone to errors, as errors and failure, resulting from the connection of multiple circuit boards omitted. Of course, this solution is also cheaper as light modules, where all the electronics are housed eg on a single (expensive) IMS circuit board.

Darüber hinaus kann das vorliegende Lichtmodul zur austauschbaren Anbringung in oder an einem Scheinwerfer eingerichtet sein, sowie vorzugsweise zumindest teilweise in einen Scheinwerfer einschiebbar sein. Der einfache und robuste Aufbau des Lichtmoduls und die Möglichkeit, die Abwärme des Leuchtmittels durch die Leiterplatte abzutransportieren, machen eine solche Ausführung des Lichtmoduls, nämlich als austauschbares Lichtmodul, möglich und sinnvoll. Bei dem vorliegenden Lichtmodul ist aufgrund des einfachen und robusten Aufbaus die Gefahr einer Beschädigung des Lichtmoduls beim Austausch im Vergleich zu bekannten Lichtmodulen ähnlicher Bauart wesentlich geringer. Zur Abdichtung des Scheinwerfers ist vorzugsweise am Kühlkörper eine Dichtung angeordnet, so dass ein Teil des Kühlkörpers außerhalb des Scheinwerfers angeordnet sein kann. In addition, the present light module can be set up for interchangeable mounting in or on a headlight, and preferably at least partially insertable into a headlight. The simple and robust construction of the light module and the ability to carry away the waste heat of the lamp by the circuit board, make such an embodiment of the light module, namely as an exchangeable light module, possible and useful. In the present light module, the risk of damage to the light module during replacement compared to known light modules of similar design is much lower due to the simple and robust construction. To seal the headlamp, a seal is preferably arranged on the heat sink, so that a part of the heat sink can be arranged outside the headlamp.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen noch weiter erläutert. In den Zeichnungen zeigen dabei im Einzelnen: The invention will be explained below with reference to particularly preferred embodiments, to which it should not be limited, and with reference to the drawings. The drawings show in detail:

1 eine Schnittansicht eines Lichtmoduls gemäß einer liegenden Variante; 1 a sectional view of a light module according to a horizontal variant;

2 eine Draufsicht auf das Lichtmodul gemäß 1, wobei 1 den Schnitt entlang der Linie I-I in 2 darstellt; 2 a plan view of the light module according to 1 , in which 1 the section along the line II in 2 represents;

3 eine Seitenansicht des Lichtmoduls gemäß 1; 3 a side view of the light module according to 1 ;

4 eine schaubildliche Ansicht des Lichtmoduls gemäß 1; 4 a perspective view of the light module according to 1 ;

5 eine Explosionsansicht des Lichtmoduls gemäß 1; 5 an exploded view of the light module according to 1 ;

6 eine Explosionsansicht eines Lichtmoduls gemäß einer flachen Variante; 6 an exploded view of a light module according to a flat variant;

7 eine schaubildliche Ansicht des Kühlkörpers des Lichtmoduls gemäß 6 von einer Innenseite; 7 a perspective view of the heat sink of the light module according to 6 from an inside;

8 eine weitere Explosionsansicht des Lichtmoduls gemäß 6; 8th a further exploded view of the light module according to 6 ;

9 eine Leiterplatte gemäß 6 und 8; und 9 a circuit board according to 6 and 8th ; and

10 eine schaubildliche Ansicht einer Anwendung des Lichtmoduls gemäß 6 mit einem Scheinwerfer. 10 a perspective view of an application of the light module according to 6 with a headlight.

In 1 ist ein Lichtmodul 1 mit einer Leiterplatte 2 und einem Kühlkörper 3 gezeigt. Auf der Leiterplatte 2 ist ein Leuchtmittel 4 in Form einer LED-Einheit angeordnet. Die Leiterplatte 2 ist mit einer Schraube 5 mit dem Kühlkörper 3 verbunden. Zwischen der Leiterplatte 2 und dem Kühlkörper 3 ist eine Schicht aus Wärmeleitpaste 6 angeordnet. Damit das Lichtmodul 1 beim Einschieben in einen Scheinwerfer 7 (vgl. 9) den Scheinwerfer 7 hermetisch abdichtet, ist auf dem Kühlkörper 3 eine Dichtung 8 angeordnet. In 1 is a light module 1 with a circuit board 2 and a heat sink 3 shown. On the circuit board 2 is a light source 4 arranged in the form of an LED unit. The circuit board 2 is with a screw 5 with the heat sink 3 connected. Between the circuit board 2 and the heat sink 3 is a layer of thermal grease 6 arranged. So that the light module 1 when inserted into a headlight 7 (see. 9 ) the headlight 7 hermetically sealed, is on the heat sink 3 a seal 8th arranged.

Die Leiterplatte 2 weist an einer dem Leuchtmittel 4 gegenüberliegenden Unterseite 9 eine Vertiefung 10 auf. Die Vertiefung 10 ist in einem dem Leuchtmittel 4 gegenüberliegenden Bereich der Unterseite 9 der Leiterplatte 2 vorgesehen. Aufgrund der Vertiefung 10 ist die Leiterplatte 2 im Bereich des Leuchtmittels 4 dünner als beispielsweise im Bereich der Schraube 5. Der Kühlkörper 3 weist eine der Vertiefung 10 komplementär entsprechende Erhebung 11 auf. Das Profil des Kühlkörpers 3 mit der Erhebung 11 füllt somit die Vertiefung 10 der Leiterplatte 2 im Wesentlichen aus. Dabei ist die Grundfläche der Erhebung 11 geringfügig kleiner als die Grundfläche der Vertiefung 10, sodass die Wärmeleitpaste 6 an der Unterseite 9 der Leiterplatte 2 einschließlich der Vertiefung 10 sowie entlang der Seitenwände 12 der Vertiefung 10 angeordnet ist. Die Abwärme des Leuchtmittels 4 kann bei dem Lichtmodul 1 durch die, im Bereich der Vertiefung 10 unterhalb des Leuchtmittels 4 vergleichsweise dünne Leiterplatte 2 und die Wärmeleitpaste 6 an den Kühlkörper 3 abgegeben werden. The circuit board 2 points to one of the bulbs 4 opposite bottom 9 a depression 10 on. The depression 10 is in a bulb 4 opposite area of the bottom 9 the circuit board 2 intended. Due to the depression 10 is the circuit board 2 in the area of the bulb 4 thinner than, for example, in the area of the screw 5 , The heat sink 3 has one of the wells 10 complementary corresponding survey 11 on. The profile of the heat sink 3 with the survey 11 thus fills the depression 10 the circuit board 2 essentially off. Here is the base of the survey 11 slightly smaller than the base of the recess 10 so that the thermal paste 6 on the bottom 9 the circuit board 2 including the recess 10 as well as along the side walls 12 the depression 10 is arranged. The waste heat of the bulb 4 can at the light module 1 through, in the area of the depression 10 below the bulb 4 comparatively thin circuit board 2 and the thermal compound 6 to the heat sink 3 be delivered.

In der in 2 dargestellten Draufsicht von oben auf das Lichtmodul 1 ist die auf dem Kühlkörper 3 mit der Schraube 5 befestigte Leiterplatte 2 ersichtlich. Auf der Leiterplatte 2 ist das im Vergleich zur Grundfläche der Leiterplatte 2 kleine Leuchtmittel 4 montiert. Ausrichtstifte 13 am Kühlkörper 3 stellen eine korrekte Ausrichtung der Leiterplatte 2 auf der dafür vorgesehenen Oberseite des Kühlkörpers 3 sicher. Die vom Leuchtmittel 4 auf die Erhebung 11 des Kühlkörpers 3 übertragene Abwärme wird im Kühlkörper 3 durch die Dichtung 8 zu einer Außenseite 14 des Kühlkörpers 3 transportiert. An der Außenseite 14 weist der Kühlkörper 3 eine Anzahl von Kühlrippen 15 zur Vergrößerung der Oberfläche des Kühlkörpers 3 auf. Außerdem sind im Kühlkörper 3 an der Außenseite 14 Montagebohrungen 16 vorgesehen, wie insbesondere in 3 erkennbar ist. Die Montagebohrungen 16 dienen einer Befestigung des Lichtmoduls 1 an einem Scheinwerfer 7 (vgl. 9). In the in 2 illustrated top view of the light module 1 is the one on the heat sink 3 with the screw 5 attached circuit board 2 seen. On the circuit board 2 That is compared to the base of the circuit board 2 small bulbs 4 assembled. alignment pins 13 on the heat sink 3 Make a correct alignment of the PCB 2 on the designated top of the heat sink 3 for sure. The of the light source 4 on the survey 11 of the heat sink 3 transferred waste heat is in the heat sink 3 through the seal 8th to an outside 14 of the heat sink 3 transported. On the outside 14 has the heat sink 3 a number of cooling fins 15 to increase the surface of the heat sink 3 on. Also, in the heat sink 3 on the outside 14 mounting holes 16 provided, in particular in 3 is recognizable. The mounting holes 16 serve to attach the light module 1 on a headlight 7 (see. 9 ).

4 zeigt das zusammengesetzte Lichtmodul 1 mit dem Kühlkörper 3 samt Dichtung 8 und der auf dem Kühlkörper 3 mittels einer Schraube 5 befestigten Leiterplatte 2 samt Leuchtmittel 4. Die Ausrichtstifte 13 des Kühlkörpers 3 sind dabei wie auch in 2 in entsprechenden Ausrichtöffnungen 17 der Leiterplatte 2 aufgenommen. 4 shows the composite light module 1 with the heat sink 3 including seal 8th and the on the heat sink 3 by means of a screw 5 attached circuit board 2 including bulbs 4 , The alignment pins 13 of the heat sink 3 are there as well as in 2 in corresponding alignment openings 17 the circuit board 2 added.

Die Ausrichtöffnungen 17 der Leiterplatte 2 sind insbesondere in der in 5 dargestellten Explosionsansicht des Lichtmoduls 1 erkennbar. Ebenso ist hier ein im Kühlkörper 3 vorgesehenes Gewinde 18 für die Schraube 5 zur Befestigung der Leiterplatte 2 ersichtlich. Die zwischen dem Kühlkörper 3 und der Leiterplatte 2 dargestellte Schicht ist durch die Wärmeleitpaste 6 gebildet. An der der Leiterplatte 2 zugewandten Oberseite des Kühlkörpers 3 sind die Erhebung 11 sowie die Ausrichtstifte 13 abgeformt. Der Kühlkörper 3 ist beispielsweise ein Druckgussteil. Die Wärmeleitpaste 6 bildet eine Schicht von im Wesentlichen konstantem Querschnitt bzw. konstanter Dicke, welche dem Profil der Oberseite des Kühlkörpers 3 folgt. Der Vergleich des Leuchtmittels 4 mit der Erhebung 11 bzw. der der Erhebung 11 folgenden Ausbuchtung der Wärmeleitpaste 6 zeigt, dass die der Erhebung 11 komplementär entsprechende Vertiefung 10 (vgl. 1) in der Leiterplatte 2 direkt unterhalb des Leuchtmittels 4, d.h. an einer dem Leuchtmittel 4 gegenüberliegenden Unterseite 9 der Leitplatte 2 angeordnet ist und eine größere Grundfläche aufweist als das Leuchtmittel 4 selbst. The alignment openings 17 the circuit board 2 are particular in the in 5 illustrated exploded view of the light module 1 recognizable. Likewise here is a in the heat sink 3 provided thread 18 for the screw 5 for mounting the circuit board 2 seen. The between the heat sink 3 and the circuit board 2 shown layer is through the thermal paste 6 educated. At the circuit board 2 facing the top of the heat sink 3 are the survey 11 as well as the alignment pins 13 shaped. The heat sink 3 is for example a die-cast part. The thermal compound 6 forms a layer of substantially constant cross-section or constant thickness, which corresponds to the profile of the top of the heat sink 3 follows. The comparison of the bulb 4 with the survey 11 or the survey 11 following bulge of the thermal paste 6 shows that the survey 11 complementary deepening 10 (see. 1 ) in the circuit board 2 directly below the bulb 4 ie at one of the bulbs 4 opposite bottom 9 the guide plate 2 is arranged and has a larger base than the light source 4 even.

In 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Lichtmoduls 19 dargestellt. Das Lichtmodul 19 umfasst eine Leiterplatte 20 mit einem Leuchtmittel 21 (vgl. 9), einen Kühlkörper 22 und eine zwischen der Leiterplatte 20 und dem Kühlkörper 22 angeordnete Schicht aus Wärmeleitpaste 23. An einer dem Leuchtmittel 21 gegenüberliegenden Unterseite 24 der Leiterplatte 20 ist eine Vertiefung 25 in der Leiterplatte 20 vorgesehen. Die Höhe der Vertiefung 25 ist geringer als die Stärke der Leiterplatte 20, sodass durch die Vertiefung 25 keine durchgehende Öffnung in der Leiterplatte 20 gebildet ist. Außerdem weist die Leiterplatte 24 eine Durchgangsöffnung 26 für die Schraube 27 zur Befestigung der Leiterplatte 20 am Kühlkörper 22 auf. Weiters sind im Randbereich der Leiterplatte 20 zwei Ausrichtöffnungen 28 zur Aufnahme von entsprechenden Ausrichtstiften 29 (vgl. 7) des Kühlkörpers 22 vorgesehen. Der Kühlkörper 22 ist ein Druckgussteil mit abgeformten Kühlrippen 30 und Montagebohrungen 31 an einer Außenseite 32 des Kühlkörpers 22. In 6 is another embodiment of a light module 19 shown. The light module 19 includes a printed circuit board 20 with a bulb 21 (see. 9 ), a heat sink 22 and one between the circuit board 20 and the heat sink 22 arranged layer of thermal compound 23 , At one of the bulbs 21 opposite bottom 24 the circuit board 20 is a depression 25 in the circuit board 20 intended. The height of the depression 25 is less than the thickness of the PCB 20 so through the depression 25 no through opening in the circuit board 20 is formed. In addition, the circuit board has 24 a passage opening 26 for the screw 27 for mounting the circuit board 20 on the heat sink 22 on. Furthermore, in the edge region of the circuit board 20 two alignment openings 28 for receiving corresponding alignment pins 29 (see. 7 ) of the heat sink 22 intended. The heat sink 22 is a die-cast part with molded cooling fins 30 and mounting holes 31 on an outside 32 of the heat sink 22 ,

Abgesehen von den Ausrichtstiften 29 ist an der Innenseite 33 des Kühlkörpers 22 eine Erhebung 34 abgeformt. Die Abmessungen der Erhebung 34 d.h. die Höhe und die beiden Kantenlängen entsprechen im Wesentlichen den Abmessungen der Vertiefung 25 in der Leiterplatte 20 bzw. sind geringfügig kleiner als die entsprechenden Abmessungen der Vertiefung 25. Außerdem weist der Kühlkörper 22 Ausnehmungen 35 zur Aufnahme etwaiger an der Unterseite 24 der Leiterplatte 20 angeordneter Bauteile (nicht gezeigt) auf. Apart from the alignment pins 29 is on the inside 33 of the heat sink 22 a survey 34 shaped. The dimensions of the survey 34 ie the height and the two edge lengths essentially correspond to the dimensions of the recess 25 in the circuit board 20 or are slightly smaller than the corresponding dimensions of the recess 25 , In addition, the heat sink points 22 recesses 35 to accommodate any at the bottom 24 the circuit board 20 arranged components (not shown).

8 zeigt abermals die wesentlichen Elemente des Lichtmoduls 19, wobei zusätzlich zu 6 eine dem Kühlkörper 22 umfangseitig umgebende Dichtung 36 dargestellt ist. Außerdem ist in der Ansicht gemäß 8 eine Oberseite 37 der Leiterplatte 20 sichtbar. Auf der Oberseite 37 der Leiterplatte 20 ist neben dem Leuchtmittel 21, welches durch eine LED-Einheit mit sechs LEDs 41 (vgl. 9) gebildet ist, auch ein Anschlussstecker 38 für die Stromversorgung des Lichtmoduls 19 angeordnet. Die benachbart der Unterseite 24 der Leiterplatte 20 angeordnete Schicht aus Wärmeleitpaste 23 weist Öffnungen 39 im Bereich der Ausnehmungen 35 des Kühlkörper 22 auf. Beim Zusammenbau des Lichtmoduls 19 wird zunächst die Leiterpaste 23 an einer Innenseite 33 des Kühlkörpers 22 oder auf einer Unterseite 24 der Leiterplatte 20 aufgetragen und anschließend die Leiterplatte 20 mit der Schraube 27 am Kühlkörper 22 befestigt, indem die Schraube 27 in ein Gewinde 40 des Kühlkörpers 22 gedreht wird. 8th shows again the essential elements of the light module 19 , in addition to 6 a the heat sink 22 Surrounding seal 36 is shown. Moreover, in the view according to 8th a top 37 the circuit board 20 visible, noticeable. On the top 37 the circuit board 20 is next to the bulb 21 which is powered by an LED unit with six LEDs 41 (see. 9 ) is formed, also a connector 38 for the power supply of the light module 19 arranged. The next to the bottom 24 the circuit board 20 arranged layer of thermal compound 23 has openings 39 in the area of the recesses 35 of the heat sink 22 on. When assembling the light module 19 First, the conductor paste 23 on an inside 33 of the heat sink 22 or on a bottom 24 the circuit board 20 applied and then the circuit board 20 with the screw 27 on the heat sink 22 fastened by the screw 27 in a thread 40 of the heat sink 22 is turned.

In 9 ist die Leiterplatte 20 separat dargestellt. Dabei sind die sechs LEDs 41 des Leuchtmittels 21 auf der Oberseite 37 der Leiterplatte 20 ersichtlich. Die Stromversorgung der LEDs 41 wird von der Schaltreglerelektronik 42 auf der Leiterplatte 20 gesteuert. Zur Verbesserung der Wärmeleitung durch die Leiterplatte 20 sind in der Umgebung des Leuchtmittels 21 thermische Durchkontaktierungen 43 (auch thermische VIAS genannt) durch die Leiterplatte 20 vorgesehen. Die Durchkontaktierungen 43 bilden im Wesentlichen ein Feld von äquidistanten Durchgängen. Der Vergleich mit 6 zeigt, dass die Durchkontaktierungen 43 im gesamten Bereich der Vertiefung 25, mit Ausnahme des durch das Leuchtmittel 21 eingenommenen Bereichs, vorgesehen sind und sogar in einer Randzone benachbart der Vertiefung 25. In 9 is the circuit board 20 shown separately. Here are the six LEDs 41 of the bulb 21 on the top 37 the circuit board 20 seen. The power supply of the LEDs 41 is from the switching regulator electronics 42 on the circuit board 20 controlled. To improve the heat conduction through the circuit board 20 are in the vicinity of the bulb 21 thermal vias 43 (also called thermal VIAS) through the circuit board 20 intended. The vias 43 essentially form a field of equidistant passages. The comparison with 6 shows that the vias 43 in the entire area of the depression 25 , except by the bulb 21 occupied area, are provided and even in a peripheral zone adjacent to the depression 25 ,

Wie weiter aus 10 ersichtlich, kann das so zusammengesetzte Lichtmodul 19 in den Scheinwerfer 7 eingeschoben und mit Hilfe von Montageschrauben 44, welche durch die Montageöffnungen 31 des Kühlkörpers 22 hindurch und in entsprechende Montagegewinde 45 einer Lichtmodulschnittstelle 46 des Scheinwerfers 7 eingeschraubt werden am Scheinwerfer 7 befestigt werden. Im Scheinwerfer 7 ist zur Verteilung des vom Leuchtmittel 21 ausgehenden Lichts ein Lichtleiter und ein Reflektor (nicht gezeigt) vorgesehen. Wie insbesondere in 9 erkennbar, kann das Lichtmodul 19 durch Abschrauben und Austausch des Lichtmoduls 19 auf einfache Weise im Falle eines Defekts des Lichtmoduls 19 ersetzt werden. How farther 10 can be seen, the composite light module 19 in the spotlight 7 inserted and with the help of mounting screws 44 passing through the mounting holes 31 of the heat sink 22 through and into corresponding mounting thread 45 a light module interface 46 of the headlight 7 be screwed in at the headlight 7 be attached. In the spotlight 7 is for the distribution of the bulb 21 outgoing light, a light guide and a reflector (not shown) are provided. As in particular in 9 recognizable, the light module 19 by unscrewing and replacing the light module 19 in a simple way in case of a defect of the light module 19 be replaced.

Claims

Light module ( 1 . 19 ) for a motor vehicle headlight ( 7 ), with a printed circuit board ( 2 . 20 ), on which a light source ( 4 . 21 ) is arranged, and with a heat sink ( 3 . 22 ) for the removal of the bulbs ( 4 . 21 ) emitted heat, characterized in that at least one side of the printed circuit board ( 2 . 20 ) in the area of the illuminant ( 4 . 21 ) a recess ( 10 . 25 ) having.

Light module ( 1 . 19 ) according to claim 1, characterized in that a base of the recess ( 10 . 25 ) is larger than a base area of the illuminant ( 4 . 21 ).

Light module ( 1 . 19 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the recess ( 10 . 25 ) on a lamp ( 4 . 21 ) opposite side of the circuit board ( 2 . 20 ) is provided.

Light module ( 1 . 19 ) according to claim 3, characterized in that the heat sink ( 3 . 22 ) with the printed circuit board ( 2 . 20 ) and a survey ( 11 . 34 ), which in the recess ( 10 . 25 ) of the printed circuit board ( 2 . 20 ) is recorded.

Light module ( 1 . 19 ) according to claim 4, characterized in that the survey ( 11 . 34 ) of the heat sink ( 3 . 22 ) the depression ( 10 . 25 ) in the printed circuit board ( 2 . 20 ) substantially.

Light module ( 1 . 19 ) according to one of claims 4 or 5, characterized in that in the recess ( 10 . 25 ) of the printed circuit board ( 2 . 20 ) and between the circuit board ( 2 . 20 ) and the heat sink ( 3 . 22 ) a thermal grease ( 6 . 23 ), wherein the depression ( 10 . 25 ) by the survey ( 11 . 34 ) of the heat sink ( 3 . 22 ) and the thermal compound ( 6 . 23 ) is preferably completely filled.

Light module ( 1 . 19 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the printed circuit board ( 2 . 20 ) at least one thermal via ( 43 ) in the vicinity of the bulb ( 4 . 21 ), in particular in the area of deepening ( 10 . 25 ) in the printed circuit board ( 2 . 20 ), having.

Light module ( 1 . 19 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the lighting means ( 4 . 21 ) is an LED unit.

Light module ( 1 . 19 ) according to claim 8, characterized in that on the circuit board ( 2 . 20 ) a switching regulator electronics ( 42 ) is housed for the LED unit.

Light module ( 1 . 19 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the light module ( 1 . 19 ) for interchangeable mounting in or on a headlight ( 7 ) is arranged, and preferably at least partially in a headlight ( 7 ) can be inserted.

Method for producing a light module ( 1 . 19 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the recess ( 10 . 25 ) in the printed circuit board ( 2 . 20 ), in particular from the printed circuit board ( 2 . 20 ) is milled.

Method according to claim 11, characterized in that the depression ( 10 . 25 ) after the assembly of the printed circuit board ( 2 . 20 ) with the light source ( 4 . 21 ) in the printed circuit board ( 2 . 20 ) will be produced.