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Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug (Kfz) gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Gehäusebauteil für eine Kfz-Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
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Kfz-Beleuchtungseinrichtungen, wie beispielsweise Scheinwerfer oder Leuchten, weisen in der Regel ein Gehäuse mit einem Gehäuseinnenraum auf. Der Gehäuseinnenraum ist zumindest abschnittsweise von einem oder mehreren Gehäusebauteilen begrenzt, welche einen Gehäuseabschnitt der Einrichtung bilden.
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In dem Gehäuseinnenraum und/oder in den an diesen angrenzenden Bereichen der Beleuchtungseinrichtung kann es bei ungünstigen Umweltbedingungen zu einer störenden Betauung oder einem sogenannten Beschlagen der Oberflächen kommen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass sich auf der Oberfläche Wasser durch Kondensation von Wasserdampf ansammelt. Kondensation an einer Oberfläche tritt generell dann auf, wenn der Taupunkt erreicht wird, d.h. wenn bei vorhandener Feuchte bei einem gegebenen Umgebungsdruck die Temperatur der Oberfläche unter die Taupunkttemperatur fällt. Dann stellt sich auf der Oberfläche ein Gleichgewichtszustand aus kondensierendem und verdunstendem Wasser ein, wobei sich je nach Oberflächenbeschaffenheit kleine Wassertröpfchen als Kondensationskeime ausbilden. Durch Anlagerung von weiterem Wasser können diese Kondensationskeime zu größeren Tröpfchen anwachsen.
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Bilden sich kompakte Tröpfchen einer bestimmten Größe, so streuen diese das Licht im sichtbaren Bereich. Dies führt zu störenden optischen Effekten. Insbesondere bei transparenten Bauteilen einer Beleuchtungseinrichtung ist dies unerwünscht, z.B. wenn die Betauung bei Blick von außen auf oder in die Beleuchtungseinrichtung sichtbar ist. Eine Betauung wird daher oftmals als Mangel wahrgenommen, insbesondere wenn die Betauung längere Zeit bestehen bleibt. Dieses Problem besteht insbesondere bei einem weitgehend geschlossenen Gehäuseinnenraum.
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Bekannt sind zum einen klassische Scheinwerfer mit Glühlampen oder Halogenlampen als Lichtquellen, welche in der Regel in dem Gehäuseinnenraum der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind. Derartige Lichtquellen erzeugen oftmals ausreichend Wärme, um eine etwaige Betauung zügig aufzulösen.
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Im Bereich der Kfz-Beleuchtungseinrichtungen kommen jedoch zunehmend Halbleiterlichtquellen, wie Leuchtdioden (LED), zum Einsatz. Diese zeigen bei gleicher Lichtausbeute oftmals eine geringere Wärmeentwicklung. Hier besteht das Problem, dass eine Betauung in dem Gehäuseinnenraum durch die von der Lichtquelle erzeugte Wärme nicht schnell genug aufgelöst wird und störend erhalten bleiben kann.
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Um dieses insbesondere bei Beleuchtungseinrichtungen mit Halbleiterlichtquellen auftretende Problem zu beseitigen, ist es bekannt, zusätzliche Luftzuführungen zu dem Gehäuseinnenraum beispielsweise über Lüfter vorzusehen und/oder zusätzliche Wärmequellen für den Gehäuseinnenraum vorzusehen. Die hierzu erforderlichen Einrichtungen erhöhen jedoch die Herstellungskosten, die Fehleranfälligkeit und das Gewicht der Beleuchtungseinrichtung, was insbesondere im Bereich der Kfz-Ausrüstung unerwünscht ist.
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Eine störende Betauung an den von außen sichtbaren optischen Bauteilen, wie z.B. transparente Abdeckscheiben oder Linsen, wird im Stand der Technik auch durch Anwendung einer sogenannten „Anti-Fog-Beschichtung“ vermieden. Diese Lösung beruht darauf, die Bildung von Tröpfchen als Kondensationskeime auf den durchsichtigen Teilen zu vermeiden. Eine Anti-Fog-Beschichtung besteht in der Regel aus einem Netzmittel, welches die Oberflächenspannung von Wasser auf der jeweiligen Oberfläche herabsetzt und so die Tröpfchenbildung verhindert. Insofern wird durch solche Beschichtungen die Benetzbarkeit der Oberfläche für Wasser erhöht.
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Derartige Beschichtungen müssen in meist aufwändigen, weiteren Fabrikationsschritten auf die jeweilige Oberfläche aufgebracht werden. Eine Beschichtung von optischen Bauteilen kann auch deshalb problematisch sein, da eine Bearbeitung von optisch wirksamen Oberflächen zu einer Beeinträchtigung der optischen Eigenschaften führen kann. Daher sind entsprechende Bearbeitungsverfahren meist mit großer Sorgfalt durchzuführen und entsprechend aufwändig. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen einfachen, zuverlässigen und vergleichsweise kostengünstigen Betauungsschutz für Kfz-Beleuchtungseinrichtungen bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Anspruch 1, sowie durch ein Gehäusebauteil gemäß dem Anspruch 10 gelöst.
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Ein grundlegender Gedanke der Erfindung besteht darin, die in dem Gehäuseinnenraum der Beleuchtungseinrichtung gebundene Wassermenge gering zu halten. Dadurch wird die Neigung zur Betauung der Bauteile der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere der optischen Bauteile, und der von außen sichtbaren Teile verringert. Die Reduzierung der in der Beleuchtungseinrichtung vorhandenen Wassermenge erfolgt dabei grundsätzlich dadurch, dass eine Anlagerung von Wasser verringert wird. Das angelagerte Wasser kann z.B. in Form eines auf der Innenoberfläche des Gehäuses haftenden Wasserfilms und/oder absorbiertem Wasser in Kunststoffbauteilen vorliegen, welches bei Erwärmung der Beleuchtungseinrichtung freigesetzt werden kann. Hierzu wird die Innenoberfläche des Gehäuses und/oder eines sonstigen Bauteils der Beleuchtungseinrichtung zumindest abschnittsweise hydrophobiert, d.h. die Benetzbarkeit der Innenoberfläche des Gehäuses mit Wasser reduziert. Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Maßnahme bei allen Oberflächen von Bauteilen der Beleuchtungseinrichtung zum Einsatz kommen. Insofern können unter einem Gehäusebauteil grundsätzlich auch sonstige Bauteile der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere Kunststoffbauteile, verstanden werden. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet sind jedoch Gehäuseabschnitte bzw. Gehäusebauteile.
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Anders als bei den bekannten Lösungen des Standes der Technik wird insofern nicht die Tröpfchenbildung (auf einer optisch wirksamen oder von außen sichtbaren Oberfläche) verhindert, sondern umgekehrt ein Zerfließen von Tröpfchen auf der Oberfläche sowie eine Oberflächenfilmbildung (auf der Innenoberfläche) verhindert.
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Bei einer Kfz-Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 wird diese grundlegende Idee dadurch verwirklicht, dass die Innenoberfläche des Gehäuseabschnitts und/oder sonstigen (Kunststoff-)Bauteils zumindest abschnittsweise mit Hydrophobierungsmitteln zur Herabsetzung der Benetzbarkeit der Innenoberfläche für Wasser versehen ist. Da durch die Hydrophobierungsmittel die Anlagerung und/oder Adsorption von Wasser, insbesondere in Form eines Oberflächenfilms, weitgehend vermieden wird, kann die in dem Gehäuseinnenraum gebundene Wassermenge verringert werden.
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Durch diese Maßnahme wird die Neigung zur störenden Betauung der Teile der Beleuchtungseinrichtung verringert, insbesondere für solche Teile, die an den Gehäuseinnenraum angrenzen. Dadurch können zusätzliche Einrichtungen, wie Lüfter oder Heizeinrichtungen, eingespart werden, wobei diese selbstverständlich zur weiteren Verbesserung dennoch Anwendung finden können. Die Betauung wird außerdem reduziert, ohne dass die Oberflächen von optischen Bauteilen mit einer Antifog-Beschichtung behandelt werden, was die Herstellung günstiger und einfacher macht. Eine solche Oberflächen-Behandlung kann dennoch zusätzlich erfolgen, um eine Betauung möglichst vollständig auszuschließen.
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Die Benetzbarkeit der Innenoberfläche für Wasser hängt mit dem Kontaktwinkel eines Wassertropfens zu der Innenoberfläche zusammen, d.h. dem Winkel der Tropfenoberfläche zur Innenoberfläche im Kontaktbereich. Bekannterweise ist die Benetzbarkeit der Innenoberfläche für Wasser umso geringer, je größer der Kontaktwinkel eines Wassertropfens auf der Innenoberfläche ist. Die genannten Hydrophobierungsmittel sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass der Kontaktwinkel für Wasser an der Innenoberfläche größer als 80°, insbesondere größer als 90° ist. Kondensiertes Wasser bildet dann Tröpfchen an der Innenoberfläche und perlt ab. Die Bildung eines angelagerten Feuchtigkeitsfilms durch Benetzung wird verhindert, und daher die in der Beleuchtungseinrichtung gebundene Wassermenge verringert.
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Die Hydrophobierungsmittel sind insbesondere derart ausgebildet, dass die Benetzbarkeit der Innenoberfläche herabgesetzt ist im Vergleich zu einer glatten Oberfläche eines Bauteils aus demselben Material wie die Innenoberfläche des Gehäuseabschnitts bei denselben Umgebungsbedingungen, insbesondere bei derselben Temperatur, demselben Luftdruck und derselben Feuchtigkeit wie im Gehäuseinnenraum. Unter einer glatten Oberfläche ist beispielsweise eine Oberfläche eines Bauteils zu verstehen, wie sie nach einem gängigen Herstellungsverfahren (z.B. Spritzguss) ohne zusätzliche Oberflächenbehandlung zur Hydrophobierung entsteht. Beispielsweise kann die Oberfläche eines verwendungsfertigen Spritzgussteils aus Kunststoff eine solche glatte Referenzoberfläche darstellen.
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Die erfindungsgemäßen Ausgestaltungen finden vorzugsweise bei Kunststoffbauteilen Verwendung. Insofern ist der Gehäuseabschnitt vorzugsweise aus Kunststoff ausgebildet, insbesondere aus einem der Kunststoffe Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyamid (PA), Polyester oder Polybutylenterephthalat (PBT).
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Untersuchungen haben gezeigt, dass die Feuchtigkeitsbindung an Kunststoffteilen wesentlich durch die Benetzung der Oberflächen beeinflusst wird. Die Betauung im Innern einer Beleuchtungseinrichtung kann daher besonders effektiv durch die Herabsetzung der Benetzung reduziert werden, wenn zumindest der Gehäuseabschnitt der Beleuchtungseinrichtung aus Kunststoff besteht. Darüber hinaus können Kunststoffbauteile, insbesondere aus den genannten Kunststoffen, kostengünstig und zuverlässig hergestellt werden. Insbesondere ist eine Herstellung im Spritzgussverfahren möglich. Bei der Herstellung von Kunststoffteilen lassen sich die Hydrophobierungsmittel auf einfache Weise an der jeweiligen Innenoberfläche anordnen.
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Die Hydrophobierungsmittel können jedoch auch als Beschichtung der Innenoberfläche mit einem hydrophoben Material ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass die Hydrophobierungsmittel durch Einwirkung von Oberflächenbehandlungsmitteln auf die Innenoberfläche erzielt werden, insbesondere durch Einwirkung mit Mitteln zur Fluorierung, Mitteln zur Silikatisierung und/oder Mitteln zur Silanisierung. Hierzu lässt man beispielsweise Fluor-Stickstoff oder Fluor-Luft-Gemische auf den Gehäuseabschnitt mit seiner Innenoberfläche einwirken. Dadurch verwandelt sich eine insbesondere wenige Mikrometer dicke Schicht an der Oberfläche des Gehäuseabschnitts in eine hydrophobe Dünnschicht. Die Innenoberfläche kann jedoch auch mit einem hydrophoben Lack lackiert oder sprühlackiert sein.
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Die Hydrophobierungsmittel können auch dadurch breitgestellt werden, dass die Oberflächenrauigkeit der Innenoberfläche erhöht wird. Hierzu weist die Innenoberfläche Strukturierungen zur Erhöhung der Rauigkeit auf, mit einer Längenskala, welche derart gewählt ist, dass die Neigung zur Benetzung herabgesetzt wird. Vorzugsweise umfassen die Hydrophobierungsmittel eine Vielzahl von insbesondere einstückig mit dem Gehäuseabschnitt verbundenen Strukturelementen der Innenoberfläche. Die Strukturelemente sind insbesondere als Mikrostrukturelemente oder Nanostrukturelemente ausgebildet.
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Insofern weisen die Strukturelemente zumindest eine charakteristische Strukturlänge (Höhe, Abstand voneinander, Kantenlänge oder Ähnliches) auf, welche im Bereich von ca. zehn bis mehrere hundert Nanometer (für Nanostrukturelemente) oder im Bereich von ca. einem Mikrometer bis ca. 1/10 Millimeter (Mikrostrukturelemente) liegen. Die Strukturelemente können regelmäßig angeordnet sein, insbesondere in einem Raster, z.B. mit Abständen, welche der charakteristischen Strukturlänge (z.B. Ausdehnung) eines Strukturelements selbst entsprechen oder in derselben Größenordnung liegen. Denkbar ist jedoch auch eine unregelmäßige Anordnung, insbesondere mit mittleren Abständen in der Größenordnung der genannten Strukturlänge.
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Die Strukturelemente können zylinderförmig, kegelförmig oder pyramidenförmig mit einer Grundfläche und einer senkrecht zu der Grundfläche gemessenen Strukturhöhe ausgebildet sein, wobei die Strukturelemente über die Grundfläche mit der Innenfläche des Gehäuseabschnitts verbunden sind. Denkbar ist auch, dass die Strukturelemente eine allgemeine Zapfenform mit einer Grundfläche und einer Strukturhöhe senkrecht zu dieser Grundfläche aufweisen.
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Dabei erstrecken sich die Strukturelemente vorzugsweise von der Innenoberfläche des Gehäuseabschnitts weg. Insbesondere sind die Strukturelemente als senkrecht von der Innenfläche abstehende Zylinder, Kegel, Pyramiden oder Zapfen ausgebildet.
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Durch die Strukturelemente kann im Kontaktbereich eines Wassertropfens mit der Innenoberfläche ein großer Kontaktwinkel, insbesondere um 90°, erzielt werden. Dadurch perlt das Wasser aufgrund seiner Oberflächenspannung als Tropfen ab.
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Die Strukturelemente können aus dem Material des Gehäuseabschnitts, insbesondere aus dem Material der Innenoberfläche selbst herausgebildet sein.
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Dies ist beispielsweise dadurch möglich, dass die Strukturelemente im Spritzgussverfahren oder Spritzprägeverfahren hergestellt sind, wobei die Strukturelemente mit der Innenoberfläche gemeinsam ausgeformt sind. Insbesondere erfolgt die Ausbildung der Strukturelemente in ein und demselben Spritzguss-Verfahrensschritt, wie die Herstellung des Gehäuseabschnitts. Dadurch werden die Strukturelemente während des Spritzgießens auf die Innenoberfläche übertragen. Hierzu ist es beispielsweise möglich, ein Negativbild oder eine Negativstruktur der Strukturelemente bereits auf oder an einer Matrize eines Spritzgießwerkzeuges zur Herstellung des Gehäuseabschnitts aufzubringen.
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Denkbar ist auch, dass die Strukturelemente auf der Innenoberfläche durch Ätzen, Laserbestrahlung oder Elektronenbestrahlung hergestellt sind. Denkbar ist insbesondere jede Art von Lithographie nach den vorstehenden Prinzipien, beispielsweise Elektronenstrahl-Lithographie oder Fotolithographie. Hierbei ist auch denkbar, dass ein im Spritzgussverfahren hergestellter Gehäuseabschnitt mit einem der vorstehend genannten Verfahren nachbehandelt ist.
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Die Hydrophobierungsmittel können auch eine Gestaltung der Innenoberfläche derart umfassen, dass für Wassertropfen der bekannte Lotuseffekt bereitgestellt wird. Dieser zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass Wassertropfen im Kontaktbereich einen Kontaktwinkel von deutlich über 90° aufweisen, so dass nahezu keine Benetzung auftritt. Das Wasser perlt dann vollständig ab.
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Besonders effektive Hydrophobierungsmittel können dadurch erzielt werden, dass die Hydrophobierungsmittel sowohl eine Strukturierung der Innenoberfläche mit Strukturelementen (gemäß dem Anspruch 6), als auch eine Beschichtung der so strukturierten Innenoberfläche mit einem hydrophoben Material aufweisen bzw. durch Einwirkung auf die Innenoberfläche mit einem Mittel zur Fluorierung, Silikatisierung und/oder Silanisierung erzielt sind (Anspruch 5). Dadurch lassen sich sogenannte superhydrophobe Oberflächen erzielen, welche beispielsweise einen Kontaktwinkel von deutlich über 90° aufweisen.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Beleuchtungseinrichtung grenzt der genannte Gehäuseinnenraum an einen Lichtabstrahlabschnitt der Beleuchtungseinrichtung an, durch welchen in Betrieb der Beleuchtungseinrichtung das Licht der Beleuchtungseinrichtung abstrahlbar ist. Dadurch wird eine Bindung von Feuchtigkeit insbesondere in dem Teil des Gehäuses vermieden, welcher an den Lichtabstrahlabschnitt angrenzt. Der Lichtabstrahlabschnitt ist funktionsgemäß meist transparent. Insbesondere umfasst der Lichtabstrahlabschnitt optische Elemente wie eine Sekundäroptik, Projektionslinse oder eine transparente Abdeckscheibe. Eine Betauung des Lichtabstrahlabschnitts ist daher bei Blick von außen auf oder in die Beleuchtungseinrichtung besonders deutlich sichtbar und störend. Durch die erfindungsgemäße Verringerung der in dem Gehäuseinnenraum gebundenen Feuchtigkeit kann dann die Neigung zur Betauung gerade in den Bereichen der Beleuchtungseinrichtung vermieden werden, wo sie besonders störend wäre.
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Grundsätzlich ist jedoch für jeden Gehäuseinnenraum der Beleuchtungseinrichtung eine Bindung von Feuchtigkeit problematisch und kann zur Erhöhung der Betauungsneigung führen. Daher ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung grundsätzlich für jeden Gehäuseinnenraum einer Beleuchtungseinrichtung vorteilhaft. Beispielsweise ist es möglich, dass der Gehäuseinnenraum an einen Dekorabschnitt oder Dekorhohlraum angrenzt, welcher bei Blick von außen in die Beleuchtungseinrichtung sichtbar ist. Auch auf solchen Dekorabschnitten wirkt eine Betauung störend und wird als Mangel wahrgenommen, auch wenn der Dekorabschnitt nicht der Lichtabgabe selbst dient. Der Gehäuseinnenraum kann auch an einen Aufnahmeraum für elektronische Komponenten angrenzen. Auch hier ist eine Betauung unerwünscht.
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Der Lichtabstrahlabschnitt ist insbesondere als Lichtabstrahlöffnung in dem Gehäuseinnenraum ausgebildet. Insofern weist der Gehäuseinnenraum eine Lichtabstrahlöffnung auf, die den genannten Lichtabstrahlabschnitt bildet, d.h. durch welche in Betrieb der Beleuchtungseinrichtung Licht abstrahlbar ist. Dabei ist vorzugsweise der Gehäuseinnenraum im Übrigen von dem Gehäuseabschnitt in alle Richtungen abgeschlossen. Der Gehäuseabschnitt ist dabei nicht notwendigerweise luftdicht abgeschlossen. Oftmals ist dies gerade nicht erwünscht. Vielmehr kann der Gehäuseinnenraum auch weitere Lüftungsöffnungen aufweisen, um einen Luftaustausch zwischen Umgebung und dem Gehäuseinnenraum zu ermöglichen. Die Lüftungsöffnungen sind jedoch aus optischen Gründen vorzugsweise viel kleiner als die Lichtabstrahlöffnung und insbesondere derart angebracht, dass bei Blick von außen in die Beleuchtungseinrichtung die Lüftungsöffnungen nicht sichtbar sind.
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Die Lichtabstrahlöffnung kann mit einer transparenten Abdeckscheibe abgedeckt sein, welche den Gehäuseinnenraum teilweise abschließt, wobei die Abdeckscheibe auf ihrer dem Gehäuseinnenraum zugewandten Seite zusätzlich eine Antifog-Beschichtung aufweist. Diese Beschichtung setzt umgekehrt eine Neigung zur Tröpfchenbildung herab. Dadurch wird verhindert, dass sich auf der Abdeckscheibe Kondensationskeime bilden. Im Zusammenspiel mit den Hydrophobierungsmitteln der Innenoberfläche des Gehäuseabschnitts wird daher einerseits eine möglichst geringe Feuchtigkeitsmenge in dem Gehäuseinnenraum der Beleuchtungseinrichtung gebunden, andererseits die Neigung zur Betauung an der Abdeckscheibe und/oder an anderen transparenten optischen Elementen durch die Antifog-Beschichtung vermieden.
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch ein Gehäusebauteil für eine Beleuchtungseinrichtung gelöst, wobei das Gehäusebauteil wenigstens eine Innenoberfläche aufweist, welche bei bestimmungsgemäßer Verwendung des Gehäusebauteils zum Aufbau einer Kfz-Beleuchtungseinrichtung an einen Gehäuseinnenraum der Beleuchtungseinrichtung angrenzt.
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Um eine störende Betauung weitgehend zu verhindern, weist die Innenoberfläche des Gehäuseabschnitts zumindest abschnittsweise Hydrophobierungsmittel zur Herabsetzung der Benetzbarkeit der Innenoberfläche für Wasser auf. Das Gehäusebauteil ist bestimmungsgemäß dazu eingerichtet, als Gehäuseabschnitt einer Kfz-Beleuchtungseinrichtung in dem vorstehend erläuterten Sinne zu dienen. Die vorstehend erläuterten Ausgestaltungen des Gehäuseabschnitts und insbesondere der Innenoberfläche des Gehäuseabschnitts können daher zur weiteren Ausgestaltung der Innenoberfläche des beanspruchten Gehäusebauteils dienen. Insofern wird auf die vorstehende Beschreibung verwiesen.
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Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in welcher auch auf die Figurendarstellung Bezug genommen wird.
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In der 1 ist beispielhaft eine Beleuchtungseinrichtung 2 mit einem Gehäuse 4 skizziert. In dem Gehäuse 4 ist eine skizziert dargestellte Lichtquelle 6 aufgenommen. Der Lichtquelle 6 ist eine skizziert dargestellte Optikeinrichtung 7 (z.B. Linse, Reflektor usw.) zugeordnet, um eine gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen. Das Gehäuse 4 weist einen Lichtaustrittsabschnitt 8 auf, durch welchen Licht der Beleuchtungseinrichtung 2 abstrahlbar ist. Der Lichtaustrittsabschnitt 8 kann weitere optische Elemente wie eine Projektionslinse, eine Sekundäroptik oder eine transparente Abdeckscheibe umfassen. Beispielsweise kann eine Lichtaustrittsöffnung von der genannten Abdeckscheibe abgedeckt sein.
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Das Gehäuse 4 umfasst ein Gehäusebauteil 10 mit einer als Innenoberfläche 12 dienenden Oberfläche. Das Gehäusebauteil 10 kann als separates Bauteil ausgebildet sein, welches mit anderen Bauteilen zu dem Gehäuse 4 zusammengesetzt wird. Das Gehäusebauteil 10 kann jedoch auch von einem Bereich des Gehäuses, z.B. eines einstückig ausgebildeten Gehäuses, gebildet sein.
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Das Gehäusebauteil 10 dient insofern bei bestimmungsgemäßer Verwendung als Gehäuseabschnitt 10 einer Kfz-Beleuchtungseinrichtung 2, beispielsweise einem Scheinwerfer oder einer Rückleuchte. Dabei grenzt der Gehäuseabschnitt bzw. das Gehäusebauteil 10 mit seiner Innenoberfläche 12 an einen von dem Gehäuse begrenzten Gehäuseinnenraum 16 an. Der Gehäuseinnenraum 16 grenzt z.B. an den Lichtaustrittsabschnitt 8 der Beleuchtungseinrichtung, wobei der Lichtaustrittsabschnitt 8 vorzugsweise als Lichtaustrittsöffnung des Gehäuseinnenraums 16 ausgebildet ist.
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An der Innenoberfläche 12 des Gehäusebauteils 10 sind in der 1 beispielhaft drei Bereiche A, B, C definiert. In jedem Bereich ist skizzenhaft ein Wassertropfen 14 dargestellt, der beispielsweise durch Kondensation von Luftfeuchtigkeit an der Innenoberfläche 12 entstehen kann. Ferner sind verschiedene Beschaffenheiten der Innenoberfläche 12 in den verschiedenen Bereichen A, B, C skizziert.
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Eine Betauung soll insbesondere an all jenen Abschnitten der Beleuchtungseinrichtung vermieden werden, welche bei Blick von außen auf oder in die Beleuchtungseinrichtung, insbesondere bei Blick durch den Lichtaustrittsabschnitt sichtbar sind. Insbesondere soll die Betauung der genannten Abdeckscheibe und/oder der genannten optischen Elemente vermieden werden.
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Zur Erläuterung des Hintergrunds der Erfindung wird zunächst auf den Bereich A eingegangen. Dort ist die Innenoberfläche des Gehäusebauteils 10 glatt und unbehandelt. Das Gehäusebauteil 10 wird vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt, beispielsweise im Spritzgussverfahren. In dem Bereich A ist die Innenoberfläche glatt und unbehandelt insofern, als die Innenoberfläche 12 eine Beschaffenheit aufweist, wie sie ohne weitere Behandlung eine konventionelle Verwendung des Gehäusebauteils ermöglicht. Die Innenoberfläche 12 hat im Bereich A beispielsweise diejenige Beschaffenheit, die das Gehäusebauteil 10 nach seiner Entnahme aus dem Spritzgusswerkzeug aufweist.
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Ein auf der Innenoberfläche 12 beispielsweise durch Kondensation entstehender Wassertropfen 14 zerfließt auf der glatten Oberfläche, wie im Bereich A dargestellt. Der Wassertropfen 14 schließt dann im Übergang seiner Tropfenoberfläche 18 zu der Innenoberfläche 12 mit der Innenoberfläche 12 einen Kontaktwinkel ein, welcher deutlich kleiner als 90° ist. Der Kontaktwinkel wird von der Tropfenoberfläche 18 durch das Innere des Wassertropfens 14 zur Innenoberfläche 12 des Gehäusebauteils 10 hin gemessen.
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Der Wassertropfen 14 kann dann filmartig auf der Innenoberfläche 12 anhaften. Dadurch kann der Wassertropfen 14 nicht abperlen. Dies führt zu einer Bindung von Feuchtigkeit in dem Gehäuseinnenraum 16 und begünstigt damit eine unerwünschte Betauung von solchen Bauteilen der Beleuchtungseinrichtung, die an den Gehäuseinnenraum 16 angrenzen.
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Um dieses Problem zu beheben, kann die Innenoberfläche 12 des Gehäusebauteils 10 mit Hydrophobierungsmitteln 20 versehen sein, wie dies in den Bereichen B und C in verschiedenen Ausgestaltungen skizziert ist.
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In dem Bereich B weist die Innenoberfläche 12 eine Beschichtung 22 mit einem hydrophoben Material auf. Die Beschichtung 22 kann beispielsweise dadurch erzielt werden, dass ein hydrophobes Material auf die Innenoberfläche in der Art einer dünnen Schicht aufgebracht wird. Hierzu kann die Innenoberfläche 12 beispielsweise mit dem hydrophoben Material lackiert oder sprühlackiert werden. Die hydrophobe Beschichtung 22 kann jedoch auch dadurch erzielt werden, dass unter reaktiven Herstellungsbedingungen mit einem Mittel zur Fluorierung oder Silikatisierung oder Ähnlichem auf die Innenoberfläche 12 eingewirkt wird. Dadurch bildet sich durch Reaktion des Materials des Gehäusebauteils 10 an der Innenoberfläche 12 eine Dünnschicht aus hydrophobem Material, welche als Beschichtung 22 wirkt.
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Durch die hydrophobe Beschichtung 22 wird die Benetzbarkeit der Innenoberfläche 12 herabgesetzt. Wie in dem Bereich B erkennbar, ist dann der Kontaktwinkel zwischen der Tropfenoberfläche 18 des skizzierten Wassertropfens 40 zu der Innenoberfläche 12 hin (gemessen durch das Tropfeninnere) deutlich vergrößert, insbesondere im Bereich von 90°.
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Wirksame Hydrophobierungsmittel 20 können auch dadurch erzielt werden, dass die Rauigkeit der Innenoberfläche 12 in geeigneter Weise erhöht wird. Wie in dem Bereich C dargestellt, kann die Innenoberfläche 12 zu diesem Zweck eine Vielzahl von Strukturelementen 24 aufweisen, welche einstückig mit dem Gehäusebauteil 10 aus der Innenoberfläche 12 herausgeformt sind. Die Strukturelemente 24 können beispielsweise pyramidenförmig ausgebildet sein mit einer Grundlänge und einer senkrecht zu der Grundlänge gemessenen Strukturhöhe. Beispielsweise ragen die pyramidenartigen Strukturelemente im Wesentlichen senkrecht von der Innenoberfläche 12 ab. Um eine Hydrophobierung zu erzielen, können die Strukturelemente 24 beispielsweise als Nanostrukturelemente ausgebildet sein. In diesem Fall liegen die charakteristischen Strukturlängen (z.B. Strukturhöhe und Grundlänge) im Bereich von ca. 10 nm bis ca. 500 nm. Die Erhöhung der Rauigkeit der Innenoberfläche 12 durch die Strukturelemente 24 führt dazu, dass im Kontaktbereich des Wassertropfens 14 mit der strukturierten Innenoberfläche 12 der Kontaktwinkel zwischen Tropfenoberfläche 18 und der Innenoberfläche 12 im Bereich des Strukturelements 24 deutlich erhöht ist, vorzugsweise größer als 90°. Dies führt dazu, dass die Benetzbarkeit der Innenoberfläche 12 herabgesetzt ist. Der Tropfen 14 zerfließt nicht, sondern perlt von der strukturierten Innenoberfläche 12 ab.
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Die Wirksamkeit der Hydrophobierungsmittel 20, 24 kann weiter dadurch erhöht werden, dass die Innenoberfläche 12 im Bereich der Strukturelemente 24 zusätzlich eine Beschichtung mit einem hydrophoben Material aufweist, welche in der Art der Beschichtung 22 (siehe Erläuterungen zu Bereich B) ausgebildet oder hergestellt ist. Durch diese Kombination von Strukturelementen und Beschichtung können Hydropobierungsmittel erzielt werden, welche die Benetzbarkeit der Innenoberfläche 12 in erheblichem Maße herabsetzen. Insbesondere kann der Kontaktwinkel der Tropfenoberfläche 18 des Wassertropfens 14 auf deutlich über 90°, beispielsweise auf ca. 120° (gemessen von der Tropfenoberfläche 18 durch das Innere des Wassertropfens 14 zu der Innenoberfläche 12 im Bereich des Strukturelements 24 hin), vergrößert werden. In diesem Fall sind die Hydrophobierungsmittel 20 derart ausgebildet, dass eine sogenannte superhydrophobe Innenoberfläche 12 erzielt wird.
