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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit zum Einbau in eine Halterung,
insbesondere zur Benutzung in Fahrzeugen der im Oberbegriff von
Anspruch 1 genannten Art.
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Solche
Beleuchtungseinheiten werden in Fahrzeugen aller Art eingesetzt,
um im Bereich jeweils eines Fahrgastes eine Ausleuchtung zu gewährleisten,
die ausreicht, um beispielsweise Texte oder Karten lesen zu können. Der
herkömmliche Stand
der Technik zeigt eine Glühlampe,
welche über ein
entsprechendes Schaltelement ein- bzw.
ausgeschaltet werden kann. Diese Möglichkeit birgt jedoch verschiedene
Nachteile. Zum einen ist die Lebensdauer einer Glühbirne nicht
besonders hoch, da die Glühwendel
in der Glühlampe
nach einer entsprechenden Anzahl von Schaltvorgängen durchbrennt. Danach muss
das Leuchtmittel, in diesem Falle die Glühlampe, ausgetauscht werden.
Zum anderen hat eine Glühlampe
einen sehr schlechten Wirkungsgrad, sodass eine relativ hohe Stromaufnahme
nötig ist,
um eine ausreichende Leuchtstärke
zu realisieren.
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Aufgrund
der oben genannten Nachteile werden in Fahrzeugen des Öfteren LED-Leuchtmittel eingesetzt.
Hierbei handelt es sich um eine oder mehrere LEDs, die über einen
Reflektor eine punktförmige
Lichtquelle realisieren. Dieses Leuchtmittel kann, ähnlich wie
die oben genannte Glühlampe,
in eine entsprechende Halterung eingebaut werden und somit die gleiche
Funktion realisieren wie die Glühlampe.
Der Vorteil der Benutzung von LEDs ist, dass der Wirkungsgrad wesentlich
höher ist
und somit eine niedrige Stromaufnahme ausreicht, um eine entsprechende
Beleuchtung zu realisieren.
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Bei
beiden Beleuchtungsmöglichkeiten, nämlich die
Glühlampe
oder das LED-Leuchtmittel, besteht
jedoch der Nachteil, dass das abgegebene Licht punktförmig abgegeben
wird. Eine breit gefächerte
Lichtabgabe ist durch diese Art Leuchtmittel nicht möglich. Jedoch
ist oftmals eine breitere Ausleuchtung erwünscht, um eine größere Fläche möglichst
optimal auszuleuchten.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinheit
zum Einbau in eine Halterung, insbesondere zur Benutzung in Fahrzeugen
zu realisieren, die eine geringe Stromaufnahme bei optimaler Ausleuchtung
besitzt und die keine punktförmige
Lichtquelle, sondern eine erweiterte Lichtabgabe ermöglicht.
Ebenso ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Wärmeentwicklung
der Beleuchtungseinheit möglichst
gering zu halten, um die Halterung nicht durch thermische Einwirkung
zu beschädigen
und die in Wärme
umgesetzte Verlustleistung möglichst
gering zu halten.
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Da
die Versorgungsspannung für
eine solche Beleuchtungseinheit, insbesondere bei Benutzung in Fahrzeugen,
schwanken kann, ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung,
dass die Beleuchtungseinheit mit einer variablen Eingangsspannung versehen
werden kann und trotz dieser variablen Eingangsspannung eine konstante
Beleuchtungsstärke aufweist.
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Diese
Aufgaben werden durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 gelöst. Das
Leuchtmittel wird über
eine elektronische Schaltung angesteuert, wobei diese Schaltung
mit einer variablen Eingangsspannung versorgt werden kann. Ein Festspannungsregler
innerhalb der elektronischen Schaltung gewährleistet, dass trotz der variablen
Eingangsspannung eine feste Ausgangsspannung für das Leuchtmittel bereitgestellt
wird. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist ein Transistor mit vorgeschalteter Zenerdiode als Festspannungsregler
vorgesehen, der zusätzlich
zu der stabilisierten Spannung für
die Leuchtmittel ebenfalls als konstante Stromquelle benutzt wird.
Durch die konstante Spannung für
das Leuchtmittel und/oder des konstanten Versorgungsstroms für das Leuchtmittel,
ist eine gleichmäßige Helligkeit
des Leuchtmittels gewährleistet.
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Zu
der Beleuchtungseinheit gehört
mindestens ein Schaltelement, welches direkt in der Halterung vorgesehen
sein kann oder auch jeweils dem Leuchtmittel zugeordnet sein kann. Über dieses Schaltelement
kann das Leuchtmittel in die verschiedenen Beleuchtungszustände überführt werden.
Vorgesehen sind mindestens zwei Beleuchtungszustände, nämlich ein Betriebszustand,
bei dem das Leuchtmittel eine hohe Helligkeit annimmt. Dieser Betriebszustand
ist zum Ausleuchten der entsprechenden Fahrgastfläche bestimmt.
In einem zweiten Beleuchtungszustand wird das Leuchtmittel in eine geringe
Helligkeit versetzt, einem Glimmen. Dieses Glimmen kann eine angenehme
Grundbeleuchtung darstellen, außerdem
hat sie den technischen Vorteil, dass die Leuchtmittel nie leistungslos
geschaltet werden, was eine höhere
Lebensdauer der Leuchtmittel verspricht. Die Lebensdauer des Leuchtmittels
wird normalerweise durch Leistungssprünge begrenzt. Ist der Leistungssprung
weniger hoch, ist die Lebensdauer größer.
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Um
die Kosten der elektronischen Schaltung zu minimieren, ist ein möglichst
einfacher Aufbau der elektronischen Schaltung vorgesehen. Hierbei
werden die Informationen des Schaltelementes einem elektronischen
Bauteil zugeführt,
welches ein Logiksignal zur Ansteuerung des Leuchtmittels bereitstellt. In
einer bevorzugten Ausführungsform
werden die Informationen des Schaltelementes entstört, bevor
sie dem elektronischen Bauteil zugeführt werden, um etwaiges Fehlverhalten
durch Signalstörungen
auszuschließen.
Das vom elektronischen Bauteil bereitgestellte Logiksignal zum Schalten
der Leuchtmittel wird über
einen elektronischen Verstärker
verstärkt, um
damit direkt die Schaltung der Leuchtmittel vorzunehmen.
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Optional
ist bei der Beleuchtungseinheit ein Ruftaster vorgesehen, bei dessen
Verwendung ein Signal an den Fahrer gesendet wird. Dies ist je nach Verwendungszweck
eine nützliche
Zusatzfunktion, welche auch als Notruf verwendet werden kann. Das Signal
in dem Fahrzeug kann optischer oder akustischer Art sein.
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Weitere
Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden
Zeichnungen sowie der Beschreibung dazu. Es zeigen:
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1 eine
Draufsicht auf eine Beleuchtungseinheit mit vier nebeneinander angeordneten Leuchtmitteln,
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2 eine
perspektivische Ansicht der Beleuchtungseinheit mit vier nebeneinander
angeordneten Leuchtmitteln,
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3 ein
schematischer Schaltplan der Beleuchtungseinheit aus 1 und 2,
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4 ein
schematischer Schaltplan einer Beleuchtungseinheit mit zwei getrennt
schaltbaren Leuchtmitteln und einem Rufsignal.
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In 1 ist
die Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit dargestellt
mit einem Leuchtmittel 6, welches aus vier in Reihe angeordneten
LEDs besteht. Über
ein Schaltelement 3, welches an ein elektronisches Bauteil 5 angeschlossen
ist, wird eine Schaltfunktion realisiert, um das Leuchtmittel 6 in
die verschiedenen Betriebszustände
umzuschalten. In diesem Falle sind zwei Betriebszustände möglich, nämlich ein
Betriebszustand mit hoher Helligkeit und ein Betriebszustand mit
niedriger Helligkeit des Leuchtmittels. Versorgt wird die Beleuchtungseinheit
durch einen rückseitig
angeordneten Anschluss 2, der in dieser Figur nur umrissartig zu
erkennen ist, wobei noch ein Festspannungsregler 7 in dieser
Schaltung vorgesehen ist, der die Betriebsspannung auf eine gleichmäßige Spannung
für den
Betrieb der Beleuchtungseinheit herunterregelt. Dieses Gleichrichten
ist insbesondere in Fahrzeugen notwendig, da hier die Spannung des
Bordnetzes je nach Betriebszustand des Fahrzeugs schwanken kann.
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In 2 ist
die gleiche Beleuchtungseinheit aus 1 perspektivisch
dargestellt. Genau wie in 1 besteht
auch dieses Leuchtmittel 6 aus vier in Reihe gestalteten
LEDs, welche über
ein Schaltelement 3 mit nachgeschaltetem elektronischem
Bauteil 5 in die beiden Betriebszustände versetzt werden kann. Ebenfalls
zu sehen ist der Festspannungsregler 7, welcher für die Gleichmäßigkeit
der Betriebsspannung der Beleuchtungseinheit sorgt. Ebenso ist in
der perspektivischen Darstellung der Anschluss 2 zur Zufuhr
elektrischer Energie zu erkennen. Hierüber wird die Beleuchtungseinheit
an die Spannungsversorgung von z. B. einem Fahrzeug angeschlossen.
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Die 3 zeigt
den schematischen Schaltplan der Beleuchtungseinheit aus den 1 und 2. Über den
Anschluss 2 wird die Zufuhr elektrischer Energie zur Schaltung 1 realisiert.
In dieser Schaltung 1 ist auch ein optionaler Ruftaster 4 vorgesehen,
welcher ein Signal bei Betätigung
auslösen kann.
In dem Falle der Schaltung 1 aus 3 ist dieses
Signal ein elektrisches Signal, welches an den Anschluss 2 wieder zurückgegeben
wird. Dieses elektrische Signal bedarf dann weiterer Auswertung, z.
B. eine Auslösung
eines akustischen oder optischen Signals. Ein Festspannungsregler 7 regelt
die zugeführte
elektrische Spannung auf ein gleichmäßiges Maß herunter und zwar so, dass
die Versorgungsspannung der weiteren Schaltung der Beleuchtungseinheit
nicht den eventuellen Schwankungen der Versorgungsspannung unterliegt.
In dem Falle der 3 ist ein Transistor als Festspannungsregler vorgesehen,
an dessen Basis eine Zenerdiode angebracht ist, über die der Transistor mit
der gleichmäßigen Spannung
der Zenerdiode angesteuert wird. Dadurch ergibt sich am Emitter
des Transistors eine gleichmäßige Ausgangsspannung
sowie ein konstanter Ausgangsstrom. Diese konstante Ausgangsspannung
sowie der konstante Ausgangsstrom sorgen für eine konstante Beleuchtungsstärke des Leuchtmittels 6.
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Über ein
Schaltelement 3 und ein nachgeschaltetes elektronisches
Bauteil 5 wird nun die durch den Festspannungsregler 7 geregelte
Versorgungsspannung auf die in Reihe geschalteten LEDs, welche als
Leuchtmittel 6 fungieren, aufgeschaltet. Je nach Betätigung des
Schaltelementes 3 leuchten dann diese oder glimmen. Somit
kann über
den Beleuchtungstaster 3 das Leuchtmittel 6 in
zwei verschiedene Beleuchtungszustände überführt werden.
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Bei
Betätigung
des Schaltelementes 3 werden die Informationen des Schaltelementes
an das elektronische Bauteil 5 weitergegeben. Damit keine Störungen auftreten,
werden die Informationen des Tasters über eine Kombination aus Widerständen und
Kondensatoren entstört
und dann dem elektronischen Bauteil zugeführt. Das elektronische Bauteil 5 erzeugt
aus den Informationen des Schaltelementes 3 ein Logiksignal,
welches zur Ansteuerung des Leuchtmittels 6 benutzt wird.
Dieses Logiksignal wird über
einen elektronischen Verstärker 9 verstärkt und dieses
verstärkte
Signal direkt zur Schaltung des Leuchtmittels 6 verwendet.
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In 4 ist
eine ähnliche
Schaltung 1 gezeigt, wobei hier jedoch zwei Leuchtmittel 6.1, 6.2 vorgesehen
sind, die über
zwei Steckverbinder an die Beleuchtungseinheit angeschlossen werden
können. Diese
angeschlossenen Leuchtmittel 6.1, 6.2 verfügen jeweils über ein
eigenes Schaltelement (nicht gezeigt), wobei jedes einzelne Leuchtmittel 6.1, 6.2 über das
jeweilige Schaltelement in die einzelnen Beleuchtungszustände überführbar ist.
Ebenso wie in 3 wird über einen Anschluss 2 die
Zufuhr elektrischer Energie realisiert, welche zur weiteren Verwendung über einen
Festspannungsregler 7 auf einen gleichmäßigen Wert geregelt wird. Auch
in 4 besteht der Festspannungsregler 7 aus
einem Transistor mit vorgeschalteter Zenerdiode. Die Wirkungen sind
die Gleichen wie in 3 beschrieben.
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Über die
(nicht gezeigten) Schaltelemente der jeweiligen Leuchtmittel 6.1, 6.2 und
dem nachgeschalteten elektronischen Bauelement 5 wird dann jeweils
ein Leuchtmittel 6.1, 6.2 in einen Beleuchtungszustand überführt. Auch
hier sind zwei Beleuchtungszustände
vorgesehen, nämlich
ein heller Zustand und ein Glimmzustand. Anders als bei der Schaltung 1 aus 3 gibt
der Ruftaster 4 in der Schaltung 1 aus 4 kein
einfaches elektrisches Signal an den Anschluss 2 zurück, sondern,
das Rufsignal 8 ist in dieser Schaltung als optisches Signal realisiert,
nämlich
als zwei LEDs. Bei Betätigen
des Ruftasters 4 können
die LEDs für
das Rufsignal 8 ein- oder ausgeschaltet werden.
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Um
die Kosten für
die Schaltung zu senken, ist in allen Figuren nur ein elektronisches
Bauteil vorgesehen, in dem elektronische Schalter für die Schaltvorgänge untergebracht
sind.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern
es sind vielmehr noch weitere Merkmale denkbar. So sind z. B. die
anschließbaren
Leuchtmittel aus 4 schwenkbar in eine entsprechende
Halterung vorgesehen, sodass das erweiterte Ausleuchtungsfeld der Leuchtmittel
schwenkbar ist. Ebenso könnte
statt den in den 3 und 4 gezeigten
elektrischen Bauteilen Operationsverstärker eingesetzt werden, welche
die Signalaufbereitung zur Ansteuerung des Leuchtmittels übernehmen.
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- 1
- elektronische
Schaltung
- 2
- Anschluss
- 3
- Schaltelement
- 4
- Ruftaster
- 5
- elektronisches
Bauteil
- 6,
6.1, 6.2
- Leuchtmittel
- 7
- Festspannungsregler
- 8
- Rufsignal
- 9
- elektronischer
Verstärker