-
Die Erfindung betrifft eine Enttauungsvorrichtung für Lichteinheiten, insbesondere für Fahrzeugscheinwerfer, mit einem Gehäuse, in dem eine Anzahl von Leuchtdioden zur Erzeugung eines in Lichtabstrahlrichtung emittierten Lichtbündels und eine Anzahl von Heizelementen zum Beheizen einer in Lichtabstrahlrichtung vor der Anzahl von Leuchtdioden angeordneten und eine Öffnung des Gehäuses abdeckenden Abschlussscheibe angeordnet sind, wobei die Anzahl von Heizelementen und die Anzahl von Leuchtdioden auf einem Träger angeordnet sind.
-
Aus der
DE 10 2006 033 750 A1 ist eine Enttauungsvorrichtung für eine als Scheinwerfer ausgebildete Lichteinheit bekannt, in der als Lichtquelle eine Anzahl von verglichen mit Glühlampen leistungsarmen Leuchtdioden eingesetzt wird. Die Leuchtdioden geben nicht eine zur Enttauung einer in Lichtabstrahlrichtung vorne angeordneten Abschlussscheibe erforderlichen Wärmestrahlung ab. Zum Beheizen der Abschlussscheibe in einem niedrigen Temperaturbereich ist eine Wärmestrahlung abstrahlende Infrarotlichtquelle vorgesehen. Nachteilig an der bekannten Enttauungsvorrichtung ist, dass in der Lichteinheit zusätzliche Lichtquellen erforderlich sind, die nicht zur Umsetzung der Lichtfunktion beitragen.
-
Aus der
DE 10 2005 042 797 B4 ist eine Enttauungsvorrichtung für Lichteinheiten bekannt, bei der innerhalb eines Gehäuses eine Anzahl von Leuchtdioden zur Erzeugung einer Lichtfunktion und darüber hinaus eine Anzahl von Heizelementen zum Beheizen einer in Lichtabstrahlrichtung vorderen Abschlussscheibe vorgesehen sind. Die Heizelemente sind als Widerstandsheizelemente ausgebildet und in Reihe zu der Anzahl von Leuchtdioden geschaltet. Nachteilig an der bekannten Enttauungsvorrichtung ist, dass die Heizelemente stets gleichzeitig mit den Leuchtdioden in Betrieb sein müssen. Dies führt dazu, dass bei höheren Umgebungstemperaturen Wärmeenergie erzeugt wird, die sich negativ auf die Energieeffizienz bzw. Lebensdauer der Leuchtdioden auswirkt.
-
Aus der
DE 20 2006 005 224 U1 ist ebenfalls eine Lichteinheit mit Leuchtdidoden bekannt, die insbesondere auf Fernsehtürmen, Türmen von Windkraftanlagen und hohen Gebäuden als Hindernisfeuer eingesetzt wird. Dabei weist die Lichteinheit Heizelemente auf, um einer Vereisung oder Raureifbildung entgegenzuwirken.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Enttauungsvorrichtung für Lichteinheiten enthaltend eine Anzahl von Leuchtdioden und eine die Lichteinheit abdeckende Abschlussscheibe derart weiterzubilden, dass zum einen eine sichere Enttauung der Abschlussscheibe und zum anderen eine relativ lange Lebensdauer bzw. gute Energieeffizienz der Leuchtdiode gewährleistet ist.
-
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, derart, dass in einem Enttauungsbetrieb ein die Anzahl der Leuchtdioden enthaltender erster Stromzweig und ein die Anzahl der Heizelemente enthaltender und zu dem ersten Stromzweig parallel angeordneter zweiter Stromzweig stromdurchflossen ist und dass in einem Normalbetrieb der die Anzahl von Heizelementen enthaltende zweite Stromzweig abgeschaltet ist.
-
Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Enttauungsvorrichtung besteht darin, dass in einem Leuchtdioden enthaltenden Stromkreis eine Schalteinrichtung integriert ist, mittels derer bedarfsgerecht ein die Anzahl von Heizelementen enthaltender weiterer Stromzweig zu einem die Anzahl von Leuchtdioden enthaltenden ersten Stromzweig zu- oder wegschaltbar ist. Somit kann zum einen gewährleistet werden, dass bei niedrigen Umgebungstemperaturen im Enttauungsbetrieb Wärmestrahlung erzeugt wird zur Enttauung einer Abschlussscheibe. Zum anderen kann gewährleistet werden, dass bei normalen oder höheren Umgebungstemperaturen im Normalbetrieb keine den Betrieb der Leuchtdioden beeinträchtigende Wärmestrahlung erzeugt wird. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Anzahl von Heizelementen im Enttauungsbetrieb parallel zu einer Anzahl von Leuchtdioden zu schalten, wobei das Zuschalten des Heizelementen-Stromzweiges abhängig von der Umgebungstemperatur erfolgt.
-
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist in einem die Leuchtdioden enthaltenden ersten Stromzweig eine Stromquelle angeordnet, die in den ersten Stromzweig eine vorgegebene Stromstärke einprägt. Vorzugsweise ist die Stromquelle als eine Konstantstromquelle ausgebildet, so dass in dem ersten Zweig stets ein konstanter Strom fließt, der unabhängig ist von Widerständen eines hinzugeschalteten Parallelzweiges (zweiter Stromzweig). Vorteilhaft können somit die Leuchtdioden stets in einem vorgesehen Arbeitsbereich betrieben werden. Bei Zuschaltung der Heizelemente wird somit der Arbeitspunkt der Leuchtdioden nicht verändert.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist der Schalteinrichtung eine Ansteuereinrichtung zugeordnet, die in Abhängigkeit von der aktuellen Umgebungstemperatur die Schalteinrichtung mit einem Stellsignal beaufschlagt, so dass unterhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellwertes der zweite Stromkreis mit den Heizelementen zugeschaltet wird (Enttauungsbetrieb) und oberhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellwertes der Zweig der Heizelement unterbrochen wird (Normalbetrieb).
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Schalteinrichtung als ein Schaltrelais ausgebildet, das im zweiten Zweig angeordnet ist.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Anzahl von Leuchtdioden und die Anzahl von Heizelementen auf einem gemeinsamen Träger (Leiterplatte) angeordnet, wobei die Anzahl von Heizelementen in einem unteren Abschnitt des vertikal angeordneten Trägers positioniert sind. Hierdurch wird eine gezielte partielle Erwärmung des Trägers und der Umgebung im unteren Bereich des Gehäuses ermöglicht, so dass durch die aufsteigende Wärmeluft auch der obere Bereich der Abschlussscheibe infolge von Konvektion enttaut bzw. enteist wird.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Gesamtleistung der Anzahl von Leuchtdioden und der Heizelemente in dem Enttauungsbetrieb gleich der Maximalleistung einer für die Lichtfunktion vorgesehenen Glühlampe. Vorteilhaft kann hierdurch einer Überlastung des Bordnetzes eines Fahrzeuges entgegengewirkt werden.
-
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist im Normalbetrieb mittels der Schalteinrichtung ein Lastwiderstand zuschaltbar, so dass stets ein Mindeststrom durch den Stromkreis fließt. Hierdurch enthält der Stromkreis stets eine Mindestlast, so dass ein unerwünschtes Ansprechen einer fahrzeugspezifischen Kontrolleinrichtung verhindert wird. Eine solche Kontrolleinrichtung würde bei zu geringer Stromlast ein Fehlersignal erzeugen, was dem Fahrzeugführer eine Fehlfunktion der Lichteinheit vortäuschen würde.
-
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 ein schematischer Vertikalschnitt durch eine Lichteinheit,
- 2 eine Vorderansicht eines innerhalb der Lichteinheit angeordneten Trägers für elektrische Bauelemente, insbesondere Leuchtdioden, Heizelemente und ein Schaltrelais und
- 3 einen Schaltplan für eine Enttauungsvorrichtung der Lichteinheit.
-
Eine erfindungsgemäße Lichteinheit kann beispielsweise als Scheinwerfer oder als eine Leuchte für Fahrzeuge ausgebildet sein. Alternativ kann die Lichteinheit auch zur Beleuchtung oder Ausleuchtung von anderen Gegenständen, zum Beispiel in Vitrinen, Schaufenstern und dergleichen eingesetzt werden.
-
Im Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 ist eine Leuchte 1 für Fahrzeuge dargestellt, die als eine Schlusslichtleuchte zur Erzeugung einer Schlusslichtfunktion dient. Die Leuchte weist ein Gehäuse 2 auf, dessen vordere Öffnung dichtend mittels einer vorzugsweise rot eingefärbten Abschlussscheibe 3 abgedeckt ist. Die Abschlussscheibe 3 erstreckt sich im Wesentlichen parallel zu dem topfförmigen Gehäuse 2.
-
Innerhalb des Gehäuses 2 ist ein im Einbauzustand der Leuchte 1 am Fahrzeug vertikal angeordneter Träger 4 vorgesehen, der als Leiterplatte ausgebildet und zum einen eine Anzahl von Leuchtdioden 5 zur Erzeugung eines in Lichtabstrahlrichtung 6 emittierten Lichtbündels und zum anderen eine Anzahl von Heizelementen 7 aufweist. Die zur Erzeugung des Schlusslichtes vorgesehenen Leuchtdioden 5 sind verteilt auf einer der Abschlussscheibe 3 zugewandten Oberseite 8 der Leiterplatte 4 angeordnet. Die Heizelemente 7, die vorzugsweise als Widerstandsheizelemente ausgebildet sind, sind in einem unteren Abschnitt 9 der Trägerplatte 4 an der Oberseite 8 derselben angeordnet, so dass sie in einem Enttauungsbetrieb Wärme in Richtung der Abschlussscheibe 3 abstrahlen. Durch die relativ konzentrierte Anordnung der Heizelemente 7 im unteren Abschnitt 9 der Trägerplatte 4 kann im eingeschalteten Zustand derselben (Enttauungsbetrieb) eine gezielte partielle Erwärmung der Leiterplatte 4 sowie der Umgebung im unteren Bereich des Gehäuses 2 erfolgen. Infolge der Konvektion der aufsteigenden Warmluft 10 kann die gesamte Fläche der Abschlussscheibe 3 enttaut bzw. enteist werden..
-
Zur Enttauung der Abschlussscheibe 3 sind elektrische Bauelemente entsprechend einer Schaltungsanordnung gemäß 3 in einem Stromkreis angeordnet. Anschlussklemmen 11 des Stromkreises sind über elektrische Leitungen mit einer nicht dargestellte Ansteuereinrichtung verbunden, die von dem Bordnetz des Kraftfahrzeug gespeist wird und die eingangsseitig mit einem nicht dargestellten Temperatursensor zur Ermittlung der Umgebungstemperatur verbunden ist.
-
Der elektrische Stromkreis enthält einen ersten Stromzweig 12, in dem die mehreren Leuchtdioden 5 in Reihe zueinander und zu einer Stromquelle 13 (Konstanzstromquelle) geschaltet sind. Die Konstanzstromquelle 13 erzeugt einen konstanten Strom I, der in den ersten Stromzweig 12 eingeprägt wird und die Leuchtdioden 5 fließt.
-
Ferner umfasst die Schaltungsanordnung einen zweiten Stromzweig 14, der parallel zu dem ersten Stromzweig 12 angeordnet ist und der mittels einer in dem zweiten Stromzweig 14 integrierten Schalteinrichtung 15 dem Stromkreis zuschalt- bzw. umschaltbar ist. Der zweite Stromzweig 14 umfasst einen ersten Teilstromzweig 16, in dem die Heizelemente 7 in Reihe zueinander geschaltet sind. Ferner umfasst der zweite Stromzweig 14 einen zweiten Teilstromkreis 17, in dem ein einziger Lastwiderstand 18 angeordnet ist. Mittels der Schalteinrichtung 15 kann zwischen dem ersten Teilstromzweig 16 und dem zweiten Teilstromzweig 17 in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur umgeschaltet werden.
-
In einem Enttauungsbetrieb der Leuchte 1 wird das Schaltrelais 15 mittels eines von der Ansteuereinrichtung abgegebenen Stellsignals in eine solche Schaltstellung verbracht, dass der erste Teilstromzweig 16 mit den Heizelementen 7 an den Anschlussklemmen 11 angeschlossen. Das den ersten Teilstromzweig 16 durchschaltende Stellsignal wird erzeugt, wenn das von dem Temperatursensor der Ansteuereinrichtung bereitgestellte Temperatursignal eine aktuelle Umgebungstemperatur repräsentiert, die unterhalb eines vorgegebenen Temperaturschwellwertes liegt. Vorzugsweise ist der erst Teilstromzweig 16 zusammen mit dem ersten Stromzweig 12 am Bordnetz angeschlossen, so dass mit Einschalten der Leuchte 1 gleichzeitig eine Enttauung der Abschlussscheibe 3 einsetzt.
-
Die Leuchte 1 geht von dem Enttauungsbetrieb über in einen Normalbetrieb, wenn mittels des Temperatursensors eine Umgebungstemperatur oberhalb des vorzugsweise gleichen Temperaturschwellwertes signalisiert wird. Bei Überstreichen des Temperaturschwellwertes schaltet das Schaltrelais 15 um, so dass nunmehr der zweite Teilstromzweig 17 mit dem Lastwiderstand 18 parallel zu dem ersten Stromzweig 12 geschaltet ist und nicht der erste Teilstromzweig 16. Hierdurch ist gewährleistet, dass stets bei Betrieb der Leuchte 1 eine Mindestlast vorliegt, so dass ein unerwünschtes Ansprechen einer die Fehlerhaftigkeit einer Funktion signalisierenden Kontrolleinrichtung vermieden wird.
-
Wie aus den 1 und 2 ersichtlich ist, befindet sich der Lastwiderstand 18 in einem in vertikaler Richtung oberen Bereich 19 des Gehäuses 2, und zwar unter direkter Befestigung desselben an einer Bodenwand 20 des Gehäuses 2. Über eine Drahtverbindung 21 ist der Lastwiderstand 18 mit einem Anschluss auf der Leiterplatte 4 verbunden. Aufgrund der Anordnung des Lastwiderstandes 18 in einem oberen und im Vergleich zur Leiterplatte 4 hinteren Bereich des Gehäuses 2, ist der Lastwiderstand 18 thermisch von der Leiterplatte 4 entkoppelt. Eine die Lichtausbeute bzw. Lebensdauer beeinträchtigte Erwärmung der Leiterplatte 4 bzw. der Leuchtdioden 5 kann somit verhindert werden.
-
Nach einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform kann bei Nichterforderlichsein einer Mindestlast für den Betrieb der Leuchte 1 der zweite Teilstromzweig 17 mit dem Lastwiderstand 18 auch weggelassen werden. In diesem Fall schaltet das Stromrelais 15 den ausschließlich aus den Heizelementen 7 gebildeten zweiten Stromzweig 14 im Enttauungsbetrieb zu bzw. im Normalbetrieb ab.
-
Handelt es sich bei der Leuchte um eine Mehrfunktionsleuchte, sind die Heizelemente 7 bzw. der zweite Stromzweig 14 dem Stromzweig der Leuchtdioden 5 zugeordnet, die zur Erzeugung einer Schlusslichtfunktion dienen. Hierbei wird die längere Einschaltdauer des Schlusslichtes im Vergleich zu Blinklicht, Bremslicht ausgenutzt, um die gemeinsame Abschlussscheibe 11 enttauen zu können.
-
Nach einer alternativen Ausführungsform der Erfindung kann zur Strombegrenzung im ersten Stromzweig 12 statt der Konstantstromquelle 13 ein Vorwiderstand oder ein Schaltnetzteil vorgesehen sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leuchte
- 2
- Gehäuse
- 3
- Abschlussscheibe
- 4
- Trägerplatte
- 5
- Leuchtdioden
- 6
- Lichtabstrahlrichtung
- 7
- Heizelemente
- 8
- Oberseite
- 9
- unterer Abschnitt
- 10
- Warmluft
- 11
- Anschlussklemmen
- 12
- erster Stromzweig
- 13
- Stromquelle
- 14
- zweiter Stromzweig
- 15
- Schalteinrichtung
- 16
- erster Teilstromzweig
- 17
- zweiter Teilstromzweig
- 18
- Lastwiderstand
- 19
- Bereich
- 20
- Bodenwand
- 21
- Drahtverbindung
- I
- Strom
