DE102010014948A1

DE102010014948A1 - Anordnung zur energetischen Versorgung eines Leuchtmittels

Info

Publication number: DE102010014948A1
Application number: DE102010014948A
Authority: DE
Inventors: Joachim Brune
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-10-20

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung (1) zur energetischen Versorgung eines Leuchtmittels (12), das an einer ersten Spule (10) gekoppelt ist, wobei Energie für den Betrieb des Leuchtmittels (12) über eine zweite Spule (40) auf die erste Spule (10) übertragbar ist.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Anordnung (1) zumindest zwei Baueinheiten (14, 44) aufweist, wobei eine erste Baueinheit (14) ein in sich geschlossenes Gehäuse (14) aufweist, in dem eine erste Leiterplatte (16) mit der ersten Spule (10) elektrisch leitend angeordnet ist und das Gehäuse (14) einen lichtdurchlässigen Bereich (18) für das Leuchtmittel (12) aufweist, wobei eine zweite Baueinheit (44) die zweite Spule (40) mit Anschlussleitungen (42) aufweist und wobei die erste Baueinheit (14) von der zweiten Baueinheit (40) galvanisch getrennt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur energetischen Versorgung eines Leuchtmittels, das an einer ersten Spule gekoppelt ist, wobei Energie für den Betrieb des Leuchtmittels über eine zweite Spule auf die erste Spule übertragbar ist gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Aus der Druckschrift DE 101 40 275 A1 ist eine Schaltungsanordnung für eine Kraftfahrzeug-Leuchte bekannt, wobei als Leuchtmittel Leuchtdioden (LEDs) eingesetzt werden. Dabei werden die Leuchtdioden auf einer Leiterplatte angebracht. Um durch Feuchtigkeit und Verunreinigungen eine elektrochemische Korrosion zu verhindern, wird eine Widerstandsschaltung genutzt, um Kriechströme zu verringern. Als nachteilig hat sich allerdings herausgestellt, dass ein hoher technischer Aufwand zur Herstellung einer solchen Schaltungsanordnung nötig ist.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung und ein Verfahren zur energetischen Versorgung eines Leuchtmittels bereitzustellen, wobei die Anordnung und das Verfahren technisch einfach und zuverlässig aufgebaut sind, um eine sichere und zuverlässige energetische Versorgung des Leuchtmittels zu gewährleisten.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Anordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgeschlagen, insbesondere bei der Anordnung mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils. In den abhängigen Ansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen ausgeführt.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Anordnung zumindest zwei Baueinheiten aufweist, wobei eine erste Baueinheit ein in sich geschlossenes Gehäuse aufweist, in dem eine erste Leiterplatte mit der ersten Spule elektrisch leitend angeordnet ist und das Gehäuse einen lichtdurchlässigen Bereich für das Leuchtmittel aufweist, wobei eine zweite Baueinheit die zweite Spule mit Anschlussleitungen aufweist und wobei die erste Baueinheit von der zweiten Baueinheit galvanisch getrennt ist.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass eine erste Baueinheit ein in sich geschlossenes Gehäuse aufweist, in dem eine erste Leiterplatte mit der ersten Spule elektrisch leitend angeordnet ist. Dadurch ist es möglich den Schaltungsaufbau für das Leuchtmittel wirkungsvoll vor Feuchtigkeit und Verunreinigungen zu schützen. Zudem ist der Einsatz in Feuchträumen unbedenklich, da die erste und die zweite Baueinheit voneinander galvanisch getrennt sind. Dabei ermöglicht der Einsatz der Anordnung besonders in Fahrzeugen, die sich in einer permanenten Feuchtigkeitsumgebung befinden, wie z. B. der Innenraum eines Kühltrailers, einen wartungsarmen Gebrauch, da keine Feuchtigkeit in dem Gehäuse eindringen kann, um so die Funktion des Schaltungsaufbaus zu stören. Da hier aus hygienischen Gründen der Innenraum intensiv mit chemischen Flüssigkeiten gereinigt wird, insbesondere durch die Zuhilfenahme eines Hochdruckreinigers, kann ein Eindringen der chemischen Flüssigkeit in das geschlossene Gehäuse wirkungsvoll verhindert werden. Dadurch können Kurzschlüsse, die zur Schädigung der ersten oder zweiten Baueinheit führen, ebenfalls vermieden werden. Die galvanische Trennung dient zudem der Sicherheit von Lebewesen, da die Entstehung einer ungewollten Berührungsspannung der ersten Baueinheit wirkungsvoll vermieden wird.
Es ist vorteilhaft, dass die zweite Spule mit einer Schwingschaltung verbunden ist, die insbesondere auf einer Leiterplatte angeordnet ist. Dabei wird die zweite Spule von der Schwingschaltung angesteuert. Zudem ist es denkbar, dass die Leiterplatte dicht mit einem Hotmelt umspritzt wird. Die Schwingschaltung kann einen L-C-Schwingkreis aufweisen. Allerdings ist auch die Nutzung eines integrierten Schwingkreises denkbar.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass das Leuchtmittel ein lichtabstrahlendes Halbleiterelement ist, insbesondere eine LED oder OLED ist. Lichtabstrahlende Halbleiterelemente zeichnen sich durch ihre erhöhte Lebensdauer gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln, wie z. B. Glühlampen, welche Temperaturstrahler sind, aus. Zudem emittieren sie Licht in einem begrenzten Spektralbereich, so dass dieses nahezu monochrom ist. Dabei erreichen z. B. LEDs eine Lichtausbeute bis zu 160 Lumen pro Watt. Der Wirkungsgrad eines lichtabstrahlenden Halbleiterelementes ist dabei um ein Vielfaches höher als der einer klassischen Glühlampe. Besonders vorteilhaft ist bei lichtabstrahlenden Halbleiterbauelementen gegenüber herkömmlichen Leuchtmitteln, wie z. B. Glühlampen, dass sich Halbleiterbauelemente sehr schnell ein- und ausschalten lassen. Dabei können die Leuchtmittel in Reihe und/oder parallel geschaltet sein.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass ein Gleichrichter für das Leuchtmittel auf der ersten Leiterplatte koppelbar ist. Die Leiterplatte kann dementsprechend als Träger für die gesamten elektrischen Komponenten zum Betrieb des Leuchtmittels dienen. Die Kopplung des Gleichrichters an das Leuchtmittel kann dabei über ein Lötverfahren, wie z. B. SMD (Surfaces Mounted Devices) oder klassisch mit bedrahteten Bauelementen auf Platinen, geschehen. Zudem können Leiterbahnen auf der Leiterplatte derart vorgefertigt werden, dass eine elektrische Verbindung zwischen Gleichrichter und Leuchtmittel über diese Leiterbahnen ermöglicht wird. Zudem dient die Leiterplatte als Träger, so dass im Falle einer Erschütterung des Gehäuses, in dem die Komponenten angebracht sind, eine Beeinträchtigung der Funktion der ersten Baueinheit verhindert werden kann.
Es ist vorteilhaft, dass die erste Leiterplatte zentriert in der ersten Spule anbringbar ist, wobei über mindestens zwei Anschlussdrähte eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Spule und der ersten Leiterplatte herstellbar ist. Durch die zentrierte Anbringung der ersten Leiterplatte können die Anschlussdrähte von der Spule zentral an die erste Leiterplatte angebracht werden. Ein Überkreuzen der Anschlussdrähte der Spule kann dementsprechend wirkungsvoll verhindert werden.
Zudem ist es vorteilhaft, dass die erste und die zweite Baueinheit über Haltemittel miteinander verbindbar sind, insbesondere lösbar verbindbar sind. Dabei können verschiedene Verbindungsarten zum Einsatz kommen, insbesondere Haken, ein Klettverschluss, ein Bajonettverschluss oder eine Schraubverbindung. Auch sind nicht lösbare Verbindungen möglich, insbesondere über ein Schweiß- oder Klebverfahren. Bei den lösbaren Verbindungen, insbesondere bei dem Bajonett- oder Klickverschluss, kann eine Feder, die zwischen der ersten und der zweiten Baueinheit angebracht werden kann, den mechanischen Zusammenhalt zwischen der ersten und der zweiten Baueinheit erhöhen. Zudem können die erste und die zweite Baueinheit derart miteinander mechanisch gekoppelt werden, dass bei einer Erschütterung sich die erste von der zweiten Baueinheit nicht voneinander lösen kann.
Zudem ist es vorteilhaft, dass die erste und die zweite Baueinheit über eine Trennschicht elektrisch und/oder thermisch isolierend trennbar sind. Bei einem Betrieb der Anordnung können hohe Betriebstemperaturen entstehen, die eine Zerstörung der ersten und/oder zweiten Baueinheit zur Folge haben könne. Die thermische Trennschicht verhindert dabei, dass bei einer möglichen Überhitzung der ersten Baueinheit die zweite Baueinheit in Mitleidenschaft gezogen wird. Zudem kann die thermische Trennschicht als ein Schwingungsdämpfer ausgebildet sein, so dass Schwingungen der ersten Baueinheit auf die zweite Baueinheit vermieden werden können. Dabei kann zusätzlich eine elektrische Trennschicht zum Einsatz kommen, so dass im Falle einer Fehlerspannung die erste von der zweiten Baueinheit ebenfalls galvanisch getrennt ist. Auch ist es vorstellbar, dass die thermische Trennschicht gleichzeitig elektrisch isolierend ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren, zur energetischen Versorgung eines Leuchtmittels durch eine Anordnung mit zumindest zwei Baueinheiten, wobei die zweite Baueinheit eine zweite Spule mit Anschlussleitungen aufweist und einer ersten Baueinheit, welche ein in sich geschlossenes Gehäuse ist, in dem eine erste Leiterplatte mit der ersten Spule elektrisch leitend angeordnet ist, wobei das Gehäuse einen lichtdurchlässigen Bereich für das Leuchtmittel aufweist und die erste Baueinheit von der zweiten Baueinheit galvanisch getrennt ist und dass Energie für den Betrieb des Leuchtmittels von der zweiten Spule zu der ersten Spule übertragen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch eine energetische Übertragung von elektrischer Energie aus, die für den Betrieb des Leuchtmittels nötig ist. Dabei kann ebenfalls eine sichere Übertragung von elektrischer Energie von der zweiten Baueinheit zu der ersten Baueinheit auch in einer extremen Umgebung, wie z. B. in einem Feuchtraum oder Staubraum, ermöglicht werden. Die galvanische Trennung bietet im Übrigen den Vorteil, dass bei einer Nutzung des Verfahrens in einem Staubraum eine Funkenbildung nahezu ausgeschlossen werden kann, wodurch eine Staubexplosion wirkungsvoll verhindert werden kann.
Die vorliegende Erfindung ist auch auf ein Fahrzeug mit einem Leuchtmittel, welches mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betreibbar ist oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9 betrieben wird, gerichtet.
Weitere Maßnahmen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen. Ebenfalls gelten die offenbarten Merkmale aus dem erfindungsgemäßen Verfahren auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung und umgekehrt. In den Zeichnungen ist die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
1 eine schematische Ansicht der erfindungsgemäßen Anordnung mit einer ersten Baueinheit und einer zweiten Baueinheit,
2 eine schematische Ansicht der ersten Baueinheit mit einer ersten Leiterplatte,
3 eine schematische Ansicht der zweiten Baueinheit mit einer zweiten Leiterplatte und
4 ein schematische Schaltungsanordnung.
In 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung 1 mit einer ersten Baueinheit 14 und einer zweiten Baueinheit 44 dargestellt. Dabei weist die erste Baueinheit 14 einen lichtdurchlässigen Bereich 18 auf, der oberhalb eines Leuchtmittels 12 angeordnet ist. Das Leuchtmittel 12 ist an einer ersten Leiterplatte 16 gekoppelt, wobei die Leiterplatte 16 elektrisch mit der ersten Spule 10 elektrisch verbunden ist. Die erste Spule 10 ist dabei in der ersten Baueinheit 14 integriert. Die erste Baueinheit 14 bildet ein in sich geschlossenes Gehäuse. Die zweite Baueinheit 44 weist dabei eine zweite Spule 40 auf, die in der zweiten Baueinheit 44 integriert ist. Dabei wird die zweite Spule 40 durch eine Anschlussleitung 42 energetisch versorgt. Die zweite Baueinheit 44 weist dabei Haltemittel 48 auf, die die erste Baueinheit 14 sicher halten können. Diese Haltemittel sind als Haken ausgebildet, allerdings ist es auch hier vorstellbar, andere Haltemittel, wie z. B. einen Klettverschluss oder eine Schraubverbindung zu nutzen. Zwischen der ersten Baueinheit 14 und der zweiten Baueinheit 44 kann eine thermische und/oder elektrisch isolierende Trennschicht eingebracht werden.
In 2 ist die erste Baueinheit 14 mit der ersten Leiterplatte 16 dargestellt, an der ein Leuchtmittel 12 angebracht ist. Die erste Leiterplatte 16 verläuft dabei konzentrisch zu der ersten Spule 10, wobei die Anschlussdrähte 20 von der ersten Spule 10 zu der ersten Leiterplatte 16 führen. Dabei ist es denkbar, dass auf der ersten Leiterplatte 16 zusätzliche elektrische und/oder elektronische Komponenten zum Einsatz kommen. Der lichtdurchlässige Bereich 18 ist dabei von seiner Abmessung her größer als die erste Spule 10.
In der 3 wird schematisch die zweite Baueinheit 44 dargestellt. Dabei ist die zweite Spule 40 über Anschlussdrähte 19 mit der zweiten Leiterplatte 46 elektrisch gekoppelt. Auf der zweiten Leiterplatte 46 ist dabei eine Schwingschaltung 52 angebracht. Die Leiterplatte 46 wird dabei über eine Anschlussleitung 42 energetisch versorgt.
In 4 ist eine schematische Schaltungsanordnung dargestellt. Dabei ist ein erster Teil der Schaltungsanordnung mit der ersten Spule 10 und dem ersten Leuchtmittel 12 integriert. Das Leuchtmittel 12 wird dabei über eine Gleichrichterschaltung 50 mit der ersten Spule 10 gekoppelt. Die zweite Baueinheit 44 weist dabei die erste Spule 40 und die Schwingschaltung 52 auf. Dabei wird die zweite Spule 40 und die Schwingschaltung 52 über die Anschlussleitung 42 energetisch gespeist.
Bezugszeichenliste

1: Anordnung
10: erste Spule
12: Leuchtmittel
14: erste Baueinheit
16: erste Leiterplatte
18: lichtdurchlässiger Bereich
19, 20: Anschlussdrähte
40: zweite Spule
42: Anschlussleitung
44: zweite Baueinheit
46: zweite Leiterplatte
48: Haltemittel
50: Gleichrichter
52: Schwingschaltung

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

DE 10140275 A1 [0002]

Claims

Anordnung (1) zur energetischen Versorgung eines Leuchtmittels (12), das an einer ersten Spule (10) gekoppelt ist, wobei Energie für den Betrieb des Leuchtmittels (12) über eine zweite Spule (40) auf die erste Spule (10) übertragbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (1) zumindest zwei Baueinheiten (14, 44) aufweist, wobei eine erste Baueinheit (14) ein in sich geschlossenes Gehäuse (14) aufweist, in dem eine erste Leiterplatte (16) mit der ersten Spule (10) elektrisch leitend angeordnet ist und das Gehäuse (14) einen lichtdurchlässigen Bereich (18) für das Leuchtmittel (12) aufweist, wobei eine zweite Baueinheit (44) die zweite Spule (40) mit Anschlussleitungen (42) aufweist und wobei die erste Baueinheit (14) von der zweiten Baueinheit (40) galvanisch getrennt ist.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Spule (40) mit einer Schwingschaltung (52) verbunden ist, die insbesondere auf einer zweiten Leiterplatte (46) angeordnet ist.
Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (12) ein lichtabstrahlendes Halbleiterbauelement ist, insbesondere eine LED oder OLED ist.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gleichrichter (50) für das Leuchtmittel (12) auf der ersten Leiterplatte (16) koppelbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Leiterplatte (16) zentriert in der ersten Spule (10) anbringbar ist, wobei über mindestens zwei Anschlussdrähte (20) eine elektrische Verbindung zwischen der ersten Spule (10) und der ersten Leiterplatte (16) herstellbar ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Baueinheit (14, 44) über Haltemittel (48) miteinander verbindbar sind, insbesondere lösbar miteinander verbindbar sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste (14) und die zweite Baueinheit (44) über eine Trennschicht elektrisch und/oder thermisch isolierend trennbar sind.
Verfahren zur energetischen Versorgung eines Leuchtmittels (12) durch eine Anordnung (1) mit zumindest zwei Baueinheiten (14, 44), wobei die zweite Baueinheit (44) eine zweite Spule (40) mit Anschlussleitungen (42) aufweist und einer ersten Baueinheit (14), welche ein in sich geschlossenes Gehäuse (14) ist, in dem eine erste Leiterplatte (16) mit der ersten Spule (10) elektrisch leitend angeordnet ist, wobei das Gehäuse (14) einen lichtdurchlässigen Bereich (18) für das Leuchtmittel (12) aufweist und die erste Baueinheit (14) von der zweiten Baueinheit (44) galvanisch getrennt ist und dass Energie für den Betrieb des Leuchtmittels (12) von der zweiten Spule (40) zu der ersten Spule (10) übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 8 mit einer Anordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
Fahrzeug mit einem Leuchtmittel (12), welches mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7 betreibbar ist oder nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9 betrieben wird.