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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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Die
DE 25 25 153 A1 zeigt hierzu eine Schaltungsanordnung zum gegenseitigen steuern zweier Lichtquellen. Hierbei werden zwei Lichtquellen, insbesondere zwei Projektoren elektronisch so angesteuert, dass bei einem Schaltsignal die Helligkeit des einen Projektors herunter geregelt wird und gleichzeitig die Helligkeit des anderen Projektors heraufgeregelt wird. Die Regelung einer einzelnen Lichtquelle ist jedoch nicht gezeigt. Zudem kann die Leuchtstärke des Leuchtmittels schwanken bei schwankender Eingangsspannung.
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Eine gleichbleibende Ausgangsspannung bei variabler Eingangsspannung zeigt die
DE 689 25 852 T2 , nämlich eine Kraftfahrzuglademaschine, welche die Batterie im Fahrzeug laden soll. Hier wird die Ausgangsspannung auf einen gleichbleibenden Wert geregelt, sodass bei unterschiedlicher Spannungserzeugung durch die Lademaschine am Ausgang eine gleichbleibende Spannung abgegriffen werden kann. Der Betrieb eines Leuchtmittels wird nicht gezeigt.
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Die
DE 41 13 732 A1 zeigt zudem ein Belichtungsstärkesteuergerät, um ein Lichtelement in einer Beleuchtungsstärke gleichmäßig zu halten, auch bei variabler Eingangsspannung. Als Beleuchtungselement ist hier allerdings ein Laser angegeben und dieser soll insbesondere in Druckern eingesetzt werden um dort ein gleichmäßigen Druck zu gewährleisten. Wie ein Leuchtmittel, das sichtbares Licht erzeugt, angesteuert wird, beschreibt diese Druckschrift nicht.
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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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Bezugszeichenliste
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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
