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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Ferner gehört zu der Erfindung auch eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Schließlich betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
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Beleuchtungsvorrichtungen von Kraftfahrzeugen, wie beispielsweise Scheinwerfer, weisen ein Gehäuse auf, in dem sich eine Lichterzeugungseinheit mit beispielsweise einer oder mehreren LEDs befindet. Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung erzeugt die Lichterzeugungseinheit Wärme, welche aus dem Gehäuse abgeführt werden muss, um eine Überhitzung oder Beschädigung weiterer Bauteile der Beleuchtungsvorrichtung zu vermeiden.
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Aus dem allgemeinen Stand der Technik ist es bekannt, Luft aus einer Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung in das Gehäuse einzuleiten und mit dem Luftstrom die Lichterzeugungseinheit zu kühlen. Dazu weist das Gehäuse Öffnungen auf, welche das Einströmen von Luft aus einer Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung in das Gehäuse erlauben. Die sich im Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung befindliche Luft wärmt sich durch die wärmeabgebende Lichterzeugungseinheit auf. Damit befindet sich warme, feuchte Luft im Gehäuse. Während der Fahrt wird die Beleuchtungsvorrichtung durch den Fahrtwind, insbesondere eine Abdeckscheibe der Beleuchtungsvorrichtung, gekühlt. An der Abdeckscheibe kondensiert die Feuchtigkeit der warmen, feuchten Luft. Durch die Kondensatbildung an der Abdeckscheibe wird eine Abstrahlcharakteristik der Beleuchtungsvorrichtung beeinträchtigt. Durch die Beeinträchtigung der Abstrahlcharakteristik kann eine Verkehrssicherheit sowohl für einen Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs als auch für weitere Verkehrsteilnehmer beeinträchtigt werden.
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In der
DE 11 2013 006 307 T5 ist eine Entfeuchtungseinrichtung beschrieben. Die Entfeuchtungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, das einen Raum begrenzt, wobei das Gehäuse mit einem ersten Durchgang mit einem ersten Einlass und einem ersten Auslass in den Raum ausgestattet ist, um zu ermöglichen, dass Luft von der Außenseite des Gehäuses in den Raum fließt. Das Gehäuse ist mit einem zweiten Durchgang mit einem zweiten Einlass aus dem Raum und einem zweiten Auslass zur Außenseite des Gehäuses ausgestattet. Der zweite Einlass ist unterhalb des zweiten Auslasses angeordnet. Die Entfeuchtungsvorrichtung umfasst ein erstes Heizelement, das unterhalb des zweiten Einlasses in einem unteren Teil des Gehäuses angeordnet ist, das zum Sammeln von Flüssigkeit vorgesehen ist. Das erste Heizelement ist so ausgebildet, dass es Flüssigkeit im unteren Teil in Gasform erwärmt, wobei die flüssige Gasform dann über den zweiten Einlass durch den zweiten Durchgang und über den zweiten Auslass zur Außenseite des Gehäuses geführt wird.
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Zur Vermeidung von Kondensatbildung oder zur Entfernung des Kondensats von der Abdeckscheibe sind aus dem allgemeinen Stand der Technik verschiedene Ansätze bekannt.
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Ein Ansatz besteht darin, das Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung mit mehreren Öffnungen zu versehen, um damit entweder mit Hilfe eines Überdrucks oder Unterdrucks eine Luftzirkulation zu erzeugen, die die warme, feuchte Luft aus dem Gehäuse abtransportiert. Durch die Öffnungen sind zur Gewährleistung der Luftzirkulation Bauraumveränderungen erforderlich, was zu einer Erhöhung des Fertigungsaufwandes und damit der Fertigungskosten der Beleuchtungsvorrichtung führt.
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Ein weiterer Ansatz besteht darin, die Abdeckscheiben zu beschichten, was die Haftung von kondensiertem Wasser vermindert. Der Nachteil der Beschichtung besteht darin, dass das Aufbringen der Beschichtung mit zusätzlichen Fertigungskosten verbunden ist. Zudem verschlechtert oder reduziert sich die Antihaftwirkung der Beschichtung nach einiger Zeit und damit die Qualität der Beschichtung und der Beleuchtungsvorrichtung. Dadurch ist die Verwendbarkeit der Beschichtung begrenzt.
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Ein anderer Ansatz besteht darin, das Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung mit Ventilen oder Schaltelementen auszustatten, um die Zu- und Abfuhr des Luftstroms in und aus dem Gehäuse zu regulieren. Dazu beschreibt beispielsweise die
DE 197 56 199 C2 eine Vorrichtung zum Beseitigen von Feuchtigkeit aus einem Scheinwerfer. Der Scheinwerfer umfasst dabei ein Scheinwerfergehäuse mit einem Entlüftungsloch und ein elastisches Ventilglied, das an einem Wandabschnitt des Scheinwerfergehäuses befestigt ist, der das Entlüftungsloch begrenzt. Das elastische Ventilglied weist ein Auslassventil zum Ausstoßen von Luft aus dem Scheinwerfer nach außen auf, wenn der Luftdruck in dem Scheinwerfergehäuse ansteigt. Zudem weist das Ventilglied ein Einlassventil zum Einlassen von Außenluft in das Scheinwerfergehäuse auf, wenn der Luftdruck in dem Scheinwerfergehäuse abnimmt.
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In der
DE 197 10 822 A1 ist ein Gehäuse eines Fahrzeugscheinwerfers beschrieben. Das Gehäuse weist eine Öffnung für den Eintritt und/oder Austritt von Luftströmungen auf, über welche eine Durchlüftung eines Gehäuseinnenraums des Gehäuses ermöglich wird. In der Öffnung ist ein einen Strömungsquerschnitt in Abhängigkeit von Luftfeuchte veränderndes Schaltelement angeordnet, das selbststätig von einer Schließposition in eine Öffnungsposition bewegbar ist.
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Der Nachteil der Ventile oder Schaltelemente besteht darin, dass dadurch der Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung einen besonders komplexen Aufbau aufweist. Ferner ist der Einsatz der Ventile oder Schaltelemente mit zusätzlichen Fertigungskosten verbunden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung derart weiterzubilden, dass eine Enttauung der Beleuchtungsvorrichtung besonders einfach und kostengünstig ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich durch die Merkmale der abhängigen Patentansprüche.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Dabei umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum einschließt und eine Austrittsöffnung aufweist, in der eine wasserdampfdurchlässige Membran angeordnet ist. Mit anderen Worten bildet die in der Austrittsöffnung angeordnete Membran bevorzugt einen Teil der Wandung des Gehäuses. Ferner weist die Beleuchtungsvorrichtung ein Belüftungselement auf, welches in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist. Schließlich weist die Beleuchtungsvorrichtung einen Kanal auf, welcher ebenfalls in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, wobei eine Wandung des Gehäuses zumindest teilweise eine Wandung des Kanals bildet, an welcher das Gehäuse die Austrittsöffnung aufweist. Mit anderen Worten bildet zumindest teilweise, also vollständig oder teilweise, eine Wandung des Kanals und eine Wandung des Gehäuses bevorzugt eine gemeinsame Wandung oder Wand aus.
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Bei dem Verfahren zum Betreiben der Beleuchtungsvorrichtung wird mittels des Belüftungselements ein Luftstrom in den Kanal gefördert. Der Luftstrom wird dabei derart in dem Kanal gefördert, dass im Bereich der Austrittsöffnung in dem Kanal ein Überdruckgebiet erzeugt wird, sodass ein Teil des Luftstroms, also ein Teilluftstrom des Luftstroms, über die wasserdampfdurchlässige Membran an eine Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung strömt. Über die wasserdampfdurchlässige Membran ist also insbesondere eine Verbindung zur Umgebung des Gehäuses bereitgestellt. Mit „Umgebung“ ist hier bevorzugt ein das Gehäuse umgebender Bereich oder Raum gemeint. Durch die Luftführung des Luftstroms kann im Kanal ein lokales Überdruckgebiet gebildet werden. Mit „Überdruckgebiet“ ist hier bevorzugt ein Bereich oder Abschnitt des Kanals gemeint, in welchem ein gegenüber dem restlichen Kanal höherer Druck vorliegt. Durch den lokalen Überdruck steigt bevorzugt auch der Partialdruck des Wasserdampfes des Luftstroms im Überdruckgebiet im Verhältnis zur Umgebung. Dadurch wird insbesondere ein künstliches Konzentrationsgefälle zwischen dem Luftstrom im Kanal und der Luft in der Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung erzeugt entlang dessen Gradienten der Wasserdampf das Gehäuse verlassen kann. Durch das Überdruckgebiet ist der Teilluftstrom also insbesondere getrieben durch einen Konzentrationsunterschied an Wassermolekülen zwischen dem Luftstrom und der Luft in der Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung. Der über die wasserdampfdurchlässige Membran an die Umgebung strömende Teilluftstrom weist bevorzugt eine höhere Konzentration an Wassermolekülen auf, als der restliche oder übrige Luftstrom. Dadurch kann durch die Abzweigung des Teilluftstroms bevorzugt die Konzentration an Wassermolekülen im restlichen Luftstrom reduziert werden. Der restliche Luftstrom strömt bevorzugt weiter im Kanal.
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Durch die Verwendung der wasserdampfdurchlässigen Membran in der Austrittsöffnung kann auf besonders komplexe Ventile oder Schaltelemente verzichtet werden. Dadurch wird die Anzahl mechanischer Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung reduziert, wodurch das Gewicht der Beleuchtungsvorrichtung reduziert werden kann. Mit Hilfe der wasserdampfdurchlässigen Membran und dem Strömungsprofil des Luftstroms im Gehäuseinnenraum wird gewährleistet, dass ein Teilluftstrom des feuchten, warmen Luftstroms aus dem Gehäuseinnenraum an eine Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung gefördert wird und dadurch die Beleuchtungsvorrichtung besonders einfach und zuverlässig enttaut werden kann. Die wasserdampfdurchlässige Membran hat gegenüber mechanischen Komponenten, wie Ventilen oder Schaltelementen, zudem den Vorteil, dass sie nicht verschleißanfällig ist, wodurch eine besonders lange Einsatzbereitschaft der Beleuchtungsvorrichtung gewährleistet werden kann.
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Erfindungsgemäß wird das Überdruckgebiet dadurch erzeugt, dass der Kanal im Bereich der Austrittsöffnung eine im Vergleich zu dem restlichen Kanal größere Querschnittsfläche aufweist. Mit „Querschnittsfläche“ ist hier bevorzugt eine Fläche des Kanals gemeint, welche sich senkrecht zur Strömungsrichtung des Luftstroms erstreckt. Strömt der Luftstrom beispielsweise von einem ersten Kanalabschnitt des Kanals in einen weiteren Kanalabschnitt des Kanals größerer Querschnittsfläche als der erste Kanalabschnitt, so reduziert sich die Strömungsgeschwindigkeit des Luftstroms. Die Reduzierung der Strömungsgeschwindigkeit führt zu einer Druckerhöhung in dem weiteren Kanalabschnitt.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Dabei umfasst die Beleuchtungsvorrichtung ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum einschließt und eine Austrittsöffnung aufweist, in der eine wasserdampfdurchlässige Membran angeordnet ist. Mit anderen Worten bildet die in der Austrittsöffnung angeordnete Membran bevorzugt einen Teil der Wandung des Gehäuses. Ferner weist die Beleuchtungsvorrichtung ein Belüftungselement auf, welches in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist. Schließlich weist die Beleuchtungsvorrichtung einen Kanal auf, welcher ebenfalls in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, wobei eine Wandung des Gehäuses zumindest teilweise eine Wandung des Kanals bildet, an welcher das Gehäuse die Austrittsöffnung aufweist. Mit anderen Worten bildet zumindest teilweise, also vollständig oder teilweise, eine Wandung des Kanals und eine Wandung des Gehäuses bevorzugt eine gemeinsame Wandung oder Wand aus.
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Bei dem Verfahren zum Betreiben der Beleuchtungsvorrichtung wird mittels des Belüftungselements ein Luftstrom in den Kanal gefördert. Der Luftstrom wird dabei derart in dem Kanal gefördert, dass im Bereich der Austrittsöffnung in dem Kanal ein Überdruckgebiet erzeugt wird, sodass ein Teil des Luftstroms, also ein Teilluftstrom des Luftstroms, über die wasserdampfdurchlässige Membran an eine Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung strömt. Über die wasserdampfdurchlässige Membran ist also insbesondere eine Verbindung zur Umgebung des Gehäuses bereitgestellt. Mit „Umgebung“ ist hier bevorzugt ein das Gehäuse umgebender Bereich oder Raum gemeint. Durch die Luftführung des Luftstroms kann im Kanal ein lokales Überdruckgebiet gebildet werden. Mit „Überdruckgebiet“ ist hier bevorzugt ein Bereich oder Abschnitt des Kanals gemeint, in welchem ein gegenüber dem restlichen Kanal höherer Druck vorliegt. Durch den lokalen Überdruck steigt bevorzugt auch der Partialdruck des Wasserdampfes des Luftstroms im Überdruckgebiet im Verhältnis zur Umgebung. Dadurch wird insbesondere ein künstliches Konzentrationsgefälle zwischen dem Luftstrom im Kanal und der Luft in der Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung erzeugt entlang dessen Gradienten der Wasserdampf das Gehäuse verlassen kann. Durch das Überdruckgebiet ist der Teilluftstrom also insbesondere getrieben durch einen Konzentrationsunterschied an Wassermolekülen zwischen dem Luftstrom und der Luft in der Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung. Der über die wasserdampfdurchlässige Membran an die Umgebung strömende Teilluftstrom weist bevorzugt eine höhere Konzentration an Wassermolekülen auf, als der restliche oder übrige Luftstrom. Dadurch kann durch die Abzweigung des Teilluftstroms bevorzugt die Konzentration an Wassermolekülen im restlichen Luftstrom reduziert werden. Der restliche Luftstrom strömt bevorzugt weiter im Kanal.
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Erfindungsgemäß wird das Überdruckgebiet dadurch erzeugt, dass der Kanal an einem Ende geschlossen ist und dadurch ein Staudruck erzeugt wird. Mit Staudruck ist insbesondere eine Erhöhung des Drucks an einem Staupunkt im Kanal gemeint. Der Staudruck oder das Überdruckgebiet wird erzeugt, indem der Kanal, in dem der Luftstrom gefördert wird, an einem Ende abgeschlossen oder abgedichtet ist. An diesem Ende kann kein Luftstrom aus dem Kanal austreten. Im Bereich des Endes des Kanals erhöht sich bevorzugt der Druck im Kanal durch den dort gestauten Luftstrom. Um diesen Effekt zu verstärken, kann mittels des Belüftungselements der Luftstrom auf die wasserdampfdurchlässige Membran gerichtet sein. Dabei kann das Belüftungselement und/oder die wasserdampfdurchlässige Membran in einem Bereich des Endes des Kanals angeordnet sein.
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Sowohl durch die Querschnittserweiterung als auch durch die Bildung eines Staupunktes ergibt sich der Vorteil, dass auf besonders einfache konstruktive Art und Weise eine Druckerhöhung erzielt werden kann.
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Zu der Erfindung gehört auch eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum einschließt und eine Austrittsöffnung aufweist, wobei in der Austrittsöffnung eine wasserdampfdurchlässige Membran angeordnet ist. Die wasserdampfdurchlässige Membran ist bevorzugt wasserdicht aber durchlässig für Wasserdampf oder andere gasförmige Medien, wie beispielsweise Luft, ausgebildet. Ferner weist die Beleuchtungsvorrichtung einen Kanal auf, welcher in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, wobei eine Wandung des Gehäuses zumindest teilweise eine Wandung des Kanals bildet, an welcher das Gehäuse die Austrittsöffnung mit der Membran aufweist. Bevorzugt ist der Kanal rohrförmig ausgebildet.
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Zudem weist die Beleuchtungsvorrichtung ein Belüftungselement auf, welches dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom in den Kanal zu fördern. Das Belüftungselement ist beispielsweise als Lüfter ausgebildet. Durch das Belüftungselement kann auf besonders einfache Art und Weise ein Luftstrom erzeugt werden. Damit der Luftstrom überhaupt in dem Kanal strömen oder gefördert werden kann weist der Kanal bevorzugt eine Eintrittsöffnung und eine Ausströmöffnung auf. Die Eintrittsöffnung und die Ausströmöffnung sind dabei in dem Gehäuseinnenraum des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet. Über die Eintrittsöffnung kann der Luftstrom aus dem den Kanal umgebenden Gehäuseinnenraum in den Kanal strömen. Über die Ausströmöffnung kann der Luftstrom aus dem Kanal in den den Kanal umgebenden Gehäuseinnenraum strömen.
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Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung wird die Luft in dem Kanal derart gefördert, dass im Bereich der Austrittsöffnung in dem Kanal ein Überdruckgebiet erzeugbar ist, sodass ein Teilluftstrom des Luftstroms über die Membran an die Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung strömbar ist. Mit anderen Worten kann der Kanal der Beleuchtungsvorrichtung derart ausgeführt sein, dass im Bereich der Austrittsöffnung in dem Kanal ein Überdruckgebiet erzeugt wird, sodass ein Teil des Luftstroms über die wasserdampfdurchlässige Membran an eine Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung strömt. Das Überdruckgebiet oder ein Kanalabschnitt des Kanals, welches das Überdruckgebiet aufweist, erstreckt sich über oder überdeckt bevorzugt die Austrittsöffnung.
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Erfindungsgemäß weist der Kanal im Bereich der Austrittsöffnung eine im Vergleich zu dem restlichen Kanal größere Querschnittsfläche auf. Mit Querschnittsfläche ist insbesondere eine Fläche des Kanals gemeint, welche sich senkrecht zur Strömungsrichtung des Luftstroms erstreckt. Beispielsweise kann der Kanal zumindest drei Kanalabschnitte aufweisen, wobei die zumindest drei Kanalabschnitte eine konstante Querschnittsfläche aufweisen. Bevorzugt weisen zwei der zumindest drei Kanalabschnitte die gleiche Querschnittsfläche auf und der dritte der zumindest drei Kanalabschnitte weist eine Querschnittsfläche auf, welche größer ist als die Querschnittsfläche der anderen beiden Kanalabschnitte. Ferner können die zumindest drei Kanalabschnitte aneinander angrenzend angeordnet sein. Beispielsweise kann der zweite Kanalabschnitt an den ersten Kanalabschnitt und der dritte Kanalabschnitt an den zweiten Kanalabschnitt angrenzen. Dabei kann die Querschnittsfläche des ersten Kanalabschnitts und des dritten Kanalabschnitts kleiner ausgebildet sein, als die Querschnittsfläche des zweiten Kanalabschnitts.
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Zu der Erfindung gehört auch eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, welches einen Gehäuseinnenraum einschließt und eine Austrittsöffnung aufweist, wobei in der Austrittsöffnung eine wasserdampfdurchlässige Membran angeordnet ist. Die wasserdampfdurchlässige Membran ist bevorzugt wasserdicht aber durchlässig für Wasserdampf oder andere gasförmige Medien, wie beispielsweise Luft, ausgebildet. Ferner weist die Beleuchtungsvorrichtung einen Kanal auf, welcher in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, wobei eine Wandung des Gehäuses zumindest teilweise eine Wandung des Kanals bildet, an welcher das Gehäuse die Austrittsöffnung mit der Membran aufweist. Bevorzugt ist der Kanal rohrförmig ausgebildet.
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Zudem weist die Beleuchtungsvorrichtung ein Belüftungselement auf, welches dazu eingerichtet ist, einen Luftstrom in den Kanal zu fördern. Das Belüftungselement ist beispielsweise als Lüfter ausgebildet. Durch das Belüftungselement kann auf besonders einfache Art und Weise ein Luftstrom erzeugt werden. Damit der Luftstrom überhaupt in dem Kanal strömen oder gefördert werden kann weist der Kanal bevorzugt eine Eintrittsöffnung und eine Ausströmöffnung auf. Die Eintrittsöffnung und die Ausströmöffnung sind dabei in dem Gehäuseinnenraum des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung angeordnet. Über die Eintrittsöffnung kann der Luftstrom aus dem den Kanal umgebenden Gehäuseinnenraum in den Kanal strömen. Über die Ausströmöffnung kann der Luftstrom aus dem Kanal in den den Kanal umgebenden Gehäuseinnenraum strömen.
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Im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung wird die Luft in dem Kanal derart gefördert, dass im Bereich der Austrittsöffnung in dem Kanal ein Überdruckgebiet erzeugbar ist, sodass ein Teilluftstrom des Luftstroms über die Membran an die Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung strömbar ist. Mit anderen Worten kann der Kanal der Beleuchtungsvorrichtung derart ausgeführt sein, dass im Bereich der Austrittsöffnung in dem Kanal ein Überdruckgebiet erzeugt wird, sodass ein Teil des Luftstroms über die wasserdampfdurchlässige Membran an eine Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung strömt. Das Überdruckgebiet oder ein Kanalabschnitt des Kanals, welches das Überdruckgebiet aufweist, erstreckt sich über oder überdeckt bevorzugt die Austrittsöffnung.
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Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass der Kanal an einem Ende geschlossen ist und das Belüftungselement derart in dem Kanal angeordnet ist, dass mittels des Belüftungselements der Luftstrom auf die wasserdampfdurchlässige Membran gerichtet ist. In vorteilhafter Weise kann das Belüftungselement in dem Kanal in Strömungsrichtung des Luftstroms vor oder hinter dem Bereich größerer Querschnittsfläche angeordnet sein. Mit anderen Worten kann das Belüftungselement in Strömungsrichtung vor oder hinter dem Kanalabschnitt größerer Querschnittsfläche in dem Kanal angeordnet sein.
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In vorteilhafter Weise weist die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichterzeugungseinheit auf, welche in dem Gehäuseinnenraum angeordnet ist, wobei Lichterzeugungseinheit an einem Kühlkörper angeordnet ist, welcher dazu eingerichtet ist, die Lichterzeugungseinheit zu kühlen. Zusätzlich oder alternativ kann die Lichterzeugungseinheit eine elektronische Baugruppe aufweisen. Mit „Baugruppe“ ist insbesondere eine elektronische Baugruppe, bevorzugt eine Flachbaugruppe oder ein Schaltungsmodul gemeint. Bei der Baugruppe sind die Bauelemente an einer Leiterplatte, die als ein sehr flacher Schaltungsträger dient, zu einer funktionsfähigen Einheit elektrisch und mechanisch verbunden. Bei den Bauelementen handelt es sich bevorzugt um optische und/oder elektronische Bauteile. Beispielsweise kann an der Leiterplatte zumindest ein Leuchtmittel als Bauelement angeordnet sein. Beispielsweise kann die Leiterplatte mit dem Leuchtmittel nach der Chip-on-Board Technologie (kurz COB-Technologie, deutsch Nacktchipmontage) hergestellt werden. Das Leuchtmittel kann beispielsweise als LED oder Laser, insbesondere als Laserdiode, ausgebildet sein. Durch die Ausbildung einer Baugruppe können die wärmeerzeugenden elektronischen Bauteile zusammengefasst sein und an einen Kühlkörper angeordnet werden.
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Durch die Zusammenfassung als Baugruppe oder als Modul kann das hitzeabgebend Modul von der übrigen Beleuchtungsvorrichtung isoliert werden. Da der Kühlkörper durch die Fluidführung des Kanals direkt angeströmt werden kann, wird die Kühlung der wärmeerzeugenden Bauteile beziehungsweise der Lichterzeugungseinheit verbessert. Durch die besonders effektive Kühlung können die Bauteile der Beleuchtungsvorrichtung, die besonders empfindlich gegenüber hohen Temperaturen sind, über einen deutlich längeren Zyklus beziehungsweise längere Betriebsdauer eingesetzt werden. Durch die längere Einsatzbereitschaft derartiger Bauteile ist die Beleuchtungsvorrichtung besonders wirtschaftlich.
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In vorteilhafter Weise kann die Lichterzeugungseinheit in dem Gehäuse schwenkbar ausgeführt sein. Mit „schwenkbar“ ist hier bevorzugt gemeint, dass die Lichterzeugungseinheit bewegbar gelagert ist. Zum Beispiel ist die Lichterzeugungseinheit um ihren Schwerpunkt drehbar oder kippbar ausgeführt. Zum Schwenken der Lichterzeugungseinheit kann die Beleuchtungsvorrichtung ferner einen Motor aufweisen, welcher mit einer Steuereinrichtung zum Steuern des Motors gekoppelt ist. Der Motor kann dann dazu eingerichtet sein, eine Schwenklage der Lichterzeugungseinheit in Abhängigkeit von einem Signal der Steuereinrichtung einzustellen. Die schwenkbare Ausführung der Lichterzeugungseinheit hat den Vorteil, dass eine variable Lichteinstellung, wie beispielsweise eine Leuchtweitenregulierung, auf besonders einfache Art und Weise umgesetzt werden kann.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist, dass die wasserdampfdurchlässige Membran aus ePTFE (expandiertes Polytetrafluorethylen) gebildet. Eine aus ePTFE gebildete Membran ist undurchlässig für Fluide, insbesondere Wasser. Die aus ePTFE gebildete Membran ist bevorzugt durchlässig für gasförmige Medien, wie beispielsweise Wasserdampf oder Luft.
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Die Beleuchtungsvorrichtung kann in der beschriebenen Weise in einem Kraftfahrzeug realisiert sein. Entsprechend sieht die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung vor. Bei der Lichterzeugungseinheit der Beleuchtungsvorrichtung kann es sich also beispielsweise um ein Abblendlicht und/oder um ein Fernlicht und/oder um einen Nebelscheinwerfer und/oder um einen Fahrtrichtungsanzeiger und/oder um ein Standlicht und/oder um eine Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs handeln. Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, ausgestaltet.
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Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Vorteile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug und umgekehrt.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug;
- 2 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug; und
- 3 eine schematische Darstellung des Kraftfahrzeugs einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
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Bei dem im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung. Bei dem Ausführungsbeispiel stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsform jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren ist die beschriebene Ausführungsform auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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In 1 bis 3 ist jeweils eine Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung 10 gezeigt. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 kann beispielsweise in einem Kraftfahrzeug (in Fig. nicht gezeigt) realisiert sein. Beispielsweise kann es sich bei der Beleuchtungsvorrichtung 10 um einen Scheinwerfer und/oder um eine Heckleuchte und/oder um eine Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs handeln.
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Die Beleuchtungsvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 12 auf, welches einen Gehäuseinnenraum 14 einschließt. Das Gehäuse 12 selbst umfasst einen Gehäusegrundkörper 16 und eine Abdeckscheibe 18. Die Abdeckscheibe 18 ist an dem Gehäusegrundkörper 16 angeordnet. Der Gehäusegrundkörper 16 ist dazu eingerichtet, die Abdeckscheibe 18 zu halten oder zu lagern. In dem Gehäuseinnenraum 14 des Gehäuses 12 ist ferner eine Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet.
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Die Lichterzeugungseinheit 20 kann beispielsweise mittels eines Tragrahmens (in Fig. nicht gezeigt) in dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 gehalten sein. Die Lichterzeugungseinheit 20 umfasst ein Leuchtmittel 22. Bevorzugt weist die Lichterzeugungseinheit 20 mehrere Leuchtmittel auf. Das Leuchtmittel 22 kann beispielsweise als LED oder Laser ausgebildet sein. Das Leuchtmittel 22 kann ferner an einer Leiterplatte der Lichterzeugungseinheit 20 angeordnet sein. An der Leiterplatte können neben dem zumindest einen Leuchtmittel 22 noch weitere elektronische Komponenten (in Fig. nicht gezeigt) angeordnet sein. Damit können das zumindest eine Leuchtmittel 22, die weiteren elektronischen Komponenten und die Leiterplatte eine Baugruppe bilden.
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Die Lichterzeugungseinheit 20 ist ferner an einem Kühlkörper 24 angeordnet. Der Kühlkörper 24 ist ebenfalls in dem Gehäuseinnenraum 14 angeordnet. Der Kühlkörper 24 ist dazu ausgebildet, thermische Energie oder Wärme, welche im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 10 durch die elektronischen Komponenten oder das zumindest eine Leuchtmittel 22 abgegeben wird, von der Lichterzeugungseinheit 20 abzuleiten und dadurch zu kühlen. Der Kühlkörper 24 kann beispielsweise als Kühlrippen ausgebildet sein.
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In dem Gehäuseinnenraum 14 der Beleuchtungsvorrichtung 10 ist ferner ein Kanal 26 angeordnet.
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In 1 und 2 ist der Kanal 26 in drei Kanalabschnitte - einen ersten Kanalabschnitt 28, einen zweiten Kanalabschnitt 30 und einen dritten Kanalabschnitt 32 - unterteilt. An einem ersten Ende 34 weist der Kanal 26 eine Eintrittsöffnung 36 auf, über welche ein Luftstrom in den Kanal 26 eingeleitet wird oder strömt. Die Strömungsrichtung des Luftstroms ist durch die Pfeile 38 angedeutet.
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Damit Luft oder ein Luftstrom in den Gehäuseinnenraum 14 gelangen kann, weist das Gehäuse 12 der Beleuchtungsvorrichtung 10 eine Einströmöffnung 40 auf. Alternativ kann das Gehäuse 12 auch mehr als eine Einströmöffnung 40, beispielsweise zwei Einströmöffnungen, aufweisen. Die Einströmöffnung 40 dient nicht nur dazu, dass Luft aus einer Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung 10 in den Gehäuseinnenraum 14 gelangt, sondern dient bevorzugt auch als Druckausgleich. Wie in 1 bis 3 gezeigt, ist die Einströmöffnung 40 außerhalb des Kanals 26 angeordnet.
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Damit in den Kanal 26 der Luftstrom geleitet oder gefördert wird, weist die Beleuchtungsvorrichtung 10 ein Belüftungselement 42 auf. Das Belüftungselement 42 ist bevorzugt als Lüfter ausgebildet.
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Wie in 1 bis 3 gezeigt ist, bildet zumindest teilweise eine Wandung 44 des Gehäuses 12, insbesondere des Gehäusegrundkörpers 16, eine Wandung des Kanals 26. Mit anderen Worten kann die Wandung des Gehäuses 12 zumindest teilweise die Wandung des Kanals 26 bilden. Alternativ kann auch die Wandung des Kanals 26 an der Wandung 44 des Gehäuses angeordnet sein.
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An der Wandung 44 des Gehäuses 12 weist das Gehäuse 12 eine Austrittsöffnung 46 auf. In der Austrittsöffnung 46 ist eine wasserdampfdurchlässige Membran 48 angeordnet. Die wasserdampfdurchlässige Membran 48 weist bevorzugt Mikroporen auf. Ferner ist die wasserdampfdurchlässige Membran 48 wasserundurchlässig ausgebildet. Mit anderen Worten kann bevorzugt Wasserdampf aber kein Wasser in flüssiger Form die Membran 48 durchströmen.
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In 1 und 2 weisen die drei Kanalabschnitte 28, 30, 32 unterschiedliche Querschnittsflächen auf. Bevorzugt ist die Querschnittsfläche der jeweiligen Kanalabschnitte 28, 30, 32 konstant. Wie in 1 und in 2 gezeigt, können der erste Kanalabschnitt 28 und der dritte Kanalabschnitt 32 die gleiche Querschnittsfläche aufweisen. Der zweite Kanalabschnitt 30 weist im Vergleich zu dem ersten Kanalabschnitt 28 und dem dritten Kanalabschnitt 32 eine größere Querschnittsfläche auf. Alternativ können auch der erste Kanalabschnitt 28 und der dritte Kanalabschnitt 32 unterschiedliche Querschnittsflächen aufweisen, solange die Querschnittsfläche des zweiten Kanalabschnitts 30 größer ausgebildet ist, als die Querschnittsfläche des ersten Kanalabschnitts 28 und des dritten Kanalabschnitts 32.
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In 1 ist das Belüftungselement 42 in Strömungsrichtung des Luftstroms stromab oder hinter dem zweiten Kanalabschnitt 30 angeordnet. In 2 ist das Belüftungselement 42 in der Eintrittsöffnung 36 am dem Ende 34 des Kanals 26 angeordnet.
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In 1 und 2 ist der erste Kanalabschnitt 28 gerade ausgebildet. Der zweite Kanalabschnitt 30 weist eine Ausbuchtung 50 auf. Die Ausbuchtung 50 weist eine trapezförmige Form auf. Alternativ kann die Ausbuchtung auch eine dreieckige oder halbkreisförmige oder rechteckige Form oder Kontur aufweisen. Die Ausbuchtung 50 erstreckt sich dabei in den Gehäuseinnenraum 14 hinein. Der an den zweiten Kanalabschnitt 30 anschließende dritte Kanalabschnitt 32 weist zwar eine konstante Querschnittsfläche aber eine gebogene Form auf. Der in 1 und 2 gezeigte dritte Kanalabschnitt 32 weist eine abgewinkelte Form auf. Der erste Kanalabschnitt 28 und der zweite Kanalabschnitt 30 verlaufen in Richtung der Wandung 44 des Gehäuses 12. Der ein Teil des dritten Kanalabschnitts 30 verläuft ebenfalls in Richtung der Wandung 44 des Gehäuses 12, wohingegen der andere Teil des dritten Kanalabschnitts 30 senkrecht zur Wandung 44 des Gehäuses 12 verläuft oder sich erstreckt.
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Der dritte Kanalabschnitt 32 ist dabei auf den Kühlkörper 24 gerichtet. Dadurch wird der Luftstrom direkt zu dem Kühlkörper 24 geleitet beziehungsweise der Kühlkörper 24 von dem Luftstrom angeströmt. Dazu weist der Kanal 26 an dem anderen Ende eine Ausströmöffnung 52 auf.
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Der Kanal 26 in 3 weist über seine gesamte Länge eine konstante Querschnittsfläche auf. Der Kanal 26 weist eine gebogene oder abgewinkelte Form auf. Ein Teil oder Abschnitt des Kanals 26 verläuft in Richtung der Wandung 44 des Gehäuses 12, wohingegen der andere Teil oder Abschnitt des Kanals 26 senkrecht zur Wandung 44 des Gehäuses 12 verläuft oder sich erstreckt.
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In 3 ist das Belüftungselement 42 gegenüber der wasserdampfdurchlässigen Membran 48 beziehungsweise der Austrittsöffnung 46 angeordnet. Durch eine derartige Anordnung des Belüftungselements 42 wird der durch das Belüftungselement 42 erzeugte Luftstrom auf die Membran 48 gerichtet. Das Belüftungselement 42 ist dabei in der Eintrittsöffnung 36 angeordnet. Im Vergleich zu 2 ist der Kanal 26 in 3 an dem Ende 34 geschlossen.
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In Folgenden soll nun auf die Strömungsführung des Luftstroms in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß den jeweiligen Ausführungsformen genauer eingegangen werden. In 1 bis 3 gelangt zunächst Luft über die Einströmöffnung 40 in den Gehäuseinnenraum 14. Von dort wird die Luft durch das Belüftungselement 42 angesaugt. Durch das Belüftungselement 42 strömt der Luftstrom in den Kanal 26. Mit anderen Worten wird der Luftstrom durch das Belüftungselement 42 in den Kanal gefördert.
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In 1 und 2 gelangt der Luftstrom über die Eintrittsöffnung 36 an dem Ende 34 des Kanals 26 in den Kanal 26 in den ersten Kanalabschnitt 28. Von dort aus strömt der Luftstrom in den zweiten Kanalabschnitt 30. Durch die Erweiterung der Querschnittsfläche reduziert sich die Strömungsgeschwindigkeit beim Übergang von dem ersten Kanalabschnitt 28 in den zweiten Kanalabschnitt 30. Im zweiten Kanalabschnitt 30 erhöht sich dadurch der Druck. Mit anderen Worten ist der Druck im zweiten Kanalabschnitt 30 größer als im ersten Kanalabschnitt 28. Dadurch liegt ein lokales Überdruckgebiet im Kanal 26 im zweiten Kanalabschnitt 30 vor. Durch das erzeugte Überdruckgebiet strömt ein Teilluftstrom des Luftstroms über die dampfdurchlässige Membran 48 an die Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung 10.
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Die Luft im Gehäuseinnenraum 14 weist eine vorbestimmte Konzentration an Wassermolekülen auf. Mit anderen Worten befindet sich feuchte Luft im Gehäuseinnenraum 14. Durch die Druckerhöhung im Kanal 26 erhöht sich der Partialdruck des Wasserdampfes und damit die Konzentration der Wassermoleküle. Dadurch herrscht ein Konzentrationsunterschied an Wassermolekülen zwischen dem Luftstrom im Kanal 26 und in der Luft in der Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung 10. Der über die Membran 48 an die Umgebung strömende Teilluftstrom weist bevorzugt eine höhere Konzentration an Wassermolekülen auf, als der restliche oder übrige Luftstrom. Dadurch kann durch die Abzweigung des Teilluftstroms bevorzugt die Konzentration an Wassermolekülen im restlichen Luftstrom reduziert. Der restliche Luftstrom strömt bevorzugt weiter im Kanal 26. Damit ist der restliche Teilluftstrom im dritten Kanalabschnitt 32 trockener als der Luftstrom im ersten Kanalabschnitt 28.
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Der restliche oder übrige Luftstrom gelangt von dem zweiten Kanalabschnitt 30 in den dritten Kanalabschnitt 32. Der dritte Kanalabschnitt 32 weist eine geringere Querschnittsfläche auf als der zweite Kanalabschnitt 30. Dadurch wird beim Übergang des Luftstroms von dem zweiten Kanalabschnitt 30 in den dritten Kanalabschnitt 32 der Teilluftstrom wieder beschleunigt. Dadurch reduziert sich der Druck im dritten Kanalabschnitt 32.
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Anschließend strömt der Luftstrom über die Ausströmöffnung 52 den Kühlkörper 24 an und gelang anschließend wieder in den den Kanal 26 umgebenden Gehäuseinnenraum 14. Damit kann der Luftstrom wieder Feuchtigkeit bis zur Sättigung aufnehmen. Dadurch wird die Abdeckscheibe, an der sich das Kondensat absetzt, enttaut.
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In 3 wird das Überdruckgebiet dadurch erzeugt, dass der Kanal 26 an dem Ende 34 geschlossen ist und dadurch ein Staudruck erzeugt wird. Mit Staudruck ist insbesondere eine Erhöhung des Drucks an einem Staupunkt im Kanal 26 gemeint. Der Staudruck oder das Überdruckgebiet wird erzeugt, indem der Kanal 26, in dem der Luftstrom gefördert wird, an dem Ende 34 abgeschlossen oder abgedichtet ist. An diesem Ende kann kein Luftstrom aus dem Kanal 26 austreten. Um diesen Effekt zu verstärken, wird mittels des Belüftungselements 42 der Luftstrom auf die Membran 48 gerichtet.
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Die Strömungsführung erfolgt anschließend analog zu Strömungsführung, wie sie bereits im Zusammenhang mit 1 und 2 beschrieben wurde.
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Insgesamt wird durch die Erfindung eine überdruckgetriebene Membranenttauung einer Beleuchtungsvorrichtung beschrieben.
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Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird mittels des Belüftungselements eine Luftführung des Luftstroms erzeugt, so dass ein lokales Überdruckgebiet im Kanal entsteht, in welches eine dampfdurchlässige Membran eingebracht ist. Über die dampfdurchlässige Membran ist eine fluidische Verbindung zur Außenseite oder Umgebung des Gehäuses der Beleuchtungsvorrichtung hergestellt. Der Wassertransport über die Membran, welche insbesondere als ePTFE Membran ausgebildet ist, erfolgt lediglich in der Gasphase und ist getrieben durch Konzentrationsunterschiede. Bei der ePTFE Membran handelt es sich bevorzugt um eine Membran aus expandiertem Polytetrafluorethylen. Durch den lokalen Überdruck steigt auch der Partialdruck des Wasserdampfes im Überdruckgebiet im Verhältnis zur Umgebung. Damit wird ein künstliches Konzentrationsgefälle erzeugt, entlang dessen Gradienten der Wasserdampf das Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung verlässt.
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Die Luftleitung beziehungsweise Führung des Luftstroms kann so ausgelegt werden, dass sie aktiv feuchte Luft aus Betauungsgebieten des Gehäuseinnenraums ansaugt, daraufhin ins Überdruckgebiet leitet und dort Wasserdampf gezielt aus dem Gehäuseinnenraum heraus- oder abtransportiert. Die verbleibende Luft kann daraufhin über den Kühlkörper, wie beispielsweise Kühlrippen geleitet werden, wo sie wieder erhitzt wird und damit die relative Luftfeuchtigkeit des Luftstroms lokal sinkt. Diese trockene Luft trifft nun wieder auf die Betauungsgebiete und kann dort vermehrt Feuchtigkeit bis zur Sättigung aufnehmen.
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Bei dem beschriebenen Überdruckgebiet handelt es sich um einen Teil der Luftführung oder des Kanals, dessen Querschnitt sich lokal weitet. Dies führt im geweiteten Bereich der Luftführung zu einer verminderten Luftgeschwindigkeit und einem erhöhten lokalen Druck. Mindestens ein Teilbereich dieses Überdruckgebietes ist als Öffnung zur Umgebung der Beleuchtungsvorrichtung ausgeführt, die mit der wasserdampfdurchlässigen, aber wasserabweisenden Membran versehen ist. Das Überdruckgebiet kann sich sowohl vor, als auch hinter der Belüftungsvorrichtung befinden. Vor und hinter dem Überdruckgebiet schließen sich Luftführungen oder Kanalabschnitte geringeren Durchschnitts an, die ohne Leck miteinander und dem Lüfter verbunden sind. Die darauf folgende Luftführung oder der darauffolgende Kanalabschnitt zu dem Kühlkörper ist nicht mehr zwingend frei von Spalten und Lecks auszuführen. Dies erlaubt die nachträgliche manuelle Einstellung der Lichterzeugungseinheit.
