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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Beleuchtungseinheit für ein Kraftfahrzeug, die ein Gehäuse mit einer Linse und mindestens einer Lichtquelle umfasst, die in diesem Gehäuse angebracht ist und dazu geeignet ist, von der Lichtquelle erzeugte Lichtstrahlen durch die Linse zu strahlen.
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Die Beleuchtungseinrichtung kann in die Innenfläche oder Außenfläche des Kraftfahrzeugs integriert werden, zum Beispiel als eine Blinksignaleinheit in den Außenrückspiegel.
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Hintergrund der Erfindung
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Derartige Beleuchtungseinheiten umfassen ein Gehäuseelement mit einem Fensterabschnitt, der in den Bereich einer Abdeckung integriert ist. Lichtquellen, vorzugsweise LEDs, sind hinter dem Fensterabschnitt angeordnet. Um eine Leuchtzeile zu erzeugen, ist entweder ein Array von Leuchtdioden (LEDs) oder die Verwendung eines länglichen Lichtleiters geläufig.
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Geläufige Lampen für Fahrzeuge mit LEDs werden mit 2-3 Volt betrieben. Daher sind die LEDs auf Leiterplatten (PCBs) mit einer Schaltung angeordnet, die einen Eingang von 9-16 Volt in die geeignete Spannung für die LEDs transformiert. Infolgedessen wird viel Abwärme erzeugt. Gewöhnlich wird sie über die Oberfläche der PCB verteilt. Dies ist eine kostengünstige aber nicht sehr effiziente Lösung. Eine typische Temperatur bei Gebrauch beträgt ca. 60 Grad Celsius. Der Nachteil der Temperatur ist eine schlechte Effizienz und eine Verringerung der LED-Helligkeit aufgrund der Wärme.
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Des Weiteren sind SMD-LEDs mit Leuchtstoffumwandlung bekannt. Ein Chip, der blaues Licht emittiert, regt einen gelben Leuchtstoff an, gelbes Licht zu emittieren. Es ist möglich, weißes Licht durch eine partielle Umwandlung des Lichts zu erzeugen. Durch unterschiedliche Leuchtstoffe und Chips kann eine beliebige Farbtemperatur erzeugt werden. Durch eine fast vollständige Umwandlung des blauen Lichts ist es möglich, eine LED zu erhalten, die nur gelbes Licht emittiert. Gelb ist die Farbe, die für Blinksignale benötigt wird. Der Vorteil gegenüber LEDs, die gelbes Licht direkt erzeugen, besteht darin, dass sie eine viel höhere Temperaturstabilität und Effizienz besitzen.
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Zusätzlich dazu sind sogenannte LED-Filamentlampen bekannt und werden für Haushaltslampen verwendet. Diese sind spezielle Arten von LED-Nachrüstglühbirnen. Mehrere blaue LED-Chips in einer Reihe, die mit einem gelben Leuchtstoff beschichtet sind, um einen Stab zu bilden, werden der LED-Leuchtfaden genannt. Der gelbe Leuchtstoff absorbiert das blaue Licht der Chips und emittiert gelbes Licht. Es wird nicht das gesamte Licht umgewandelt. Somit wird eine Mischung von blauem und gelbem Licht erzeugt, das als weißes Licht sichtbar ist.
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Neben dem Retro-Look, der ein Gestaltungselement ist, besitzt diese Art von Glühbirne den Vorteil, dass keine Kühlkörper notwendig sind. Dies liegt daran, dass die Netzspannung von 220 V über die Länge der Leuchtfäden verteilt wird. Jeder Chip des LED-Leuchtfadens hat nur 2 - 3 V. LED-Leuchtfäden sind keine standardmäßigen elektronischen Komponenten. Sie werden speziell für eine gewisse Glühbirne produziert.
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Andere Arten von LED-Nachrüstglühbirnen weisen eine PCB mit weniger Hochleistung-SMD(Surface mounted device - oberflächenmontierte Einrichtung)-LEDs auf. Die Netzspannung wird durch eine Schaltung in eine geeignete Spannung für die LEDs umgewandelt. Dies erzeugt viel Abwärme. Die Abwärme wird durch Kühlkörper und Kühlrippen aus dem System abgeleitet. Die PCB-Oberfläche ist dafür zu klein.
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Besonders im Fall von Blinksignalen ist eine homogene Leuchtverteilung über die gesamte leuchtende Zeile/den gesamten leuchtenden Leuchtstreifen gewünscht. Des Weiteren wird gewünscht, eine Beleuchtungseinheit zu erzielen, bei der die Erzeugung von Abwärme vermieden wird.
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Die oben erwähnten Probleme des Stands der Technik werden unter Verwendung von LED-Leuchtfäden als Lichtquelle für Beleuchtungseinheiten für Kraftfahrzeuge gelöst.
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Wenn die Beleuchtungseinheit für eine Blinksignaleinheit verwendet wird, können die LED-Leuchtfäden einen homogenen leuchtenden Stab/eine homogene Leuchtzeile bilden.
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Aufgrund des Leuchtstoffs leuchtet er/sie mit derselben Helligkeit von einer beliebigen Richtung. Der benötigte Platz ist sehr klein. Dieser Vorteil ist besonders vorteilhaft für die Integration der Beleuchtungseinheit am Ende eines am Außenspiegel montierten Blinksignals. Dort ist für gewöhnlich wenig Platz, da der Rahmen um das Spiegelglas herum so dünn wie möglich ist. Der geringe benötigte Platz ermöglicht auch neue Gestaltungen von Blinksignalen. Anstelle der gewöhnlichen horizontalen Zeile könnte es zum Beispiel eine vertikale Zeile eines Leuchtstabs an der Außenkante des Rahmens um das Spiegelglas herum sein.
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Durch das Verwenden der Beleuchtungseinheit als ein Warnlicht für zum Beispiel eine Überwachungseinrichtung für den toten Winkel, die in den Seitenspiegel/das Spiegelglas integriert ist, sind keine weiteren Optiken oder Abdeckungen erforderlich.
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Bei der Verwendung der Beleuchtungseinheit als eine Innenleuchte, eine Manövrierlampe, ein Leselicht besteht der Vorteil gegenüber gegenwärtigen Gestaltungen in einer besseren Effizienz und weniger Abwärme. Im Fall von Leselichtern könnte es weniger Blendung geben, wenn in diese geschaut wird.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei auf die anhängenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Darin zeigen:
- 1 eine Ansicht auf eine Rückseite eines Außenrückspiegels mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit als Warnanzeige hinter dem Spiegelglas,
- 2 eine Ansicht auf einen Außenrückspiegel mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit als Warnanzeige im Gehäuse des Spiegelkopfes,
- 3 ein Schaltplan der Beleuchtungseinheit in einer Ausführung als Warnanzeige,
- 4 die Anordnung der LEDs gemäß Schaltplan der 3,
- 5 eine weitere Ausführung und Anordnung der LEDs gemäß Schaltplan der 3,
- 6 eine weitere Ausführung der LEDs gemäß Schaltplan der 3 als Lichtquelle,
- 7 eine perspektivische Ansicht auf eine Innenlampe/Leseleuchte mit erfindungsgemäßer Beleuchtungseinheit,
- 8 die Innenlampe gemäß 7 in einer Schnittdarstellung,
- 9 eine Ansicht auf eine Vorderansicht eines Außenrückspiegels mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit als Blinkeinheit,
- 10 eine Ansicht auf eine Vorderansicht eines Außenrückspiegels mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit in einer weiteren Ausführungsform als Blinkeinheit,
- 11 einen Querschnitt durch eine Beleuchtungseinheit gemäß der 9; und
- 12 einen Querschnitt durch eine alternative Ausführung einer Beleuchtungseinheit gemäß 9.
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Beschreibung der Erfindung
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Die Beleuchtungseinheit 1 bezüglich der Erfindung umfasst ein Gehäuse mit mindestens einer Linse und einer innerhalb dieses Gehäuses montierten Lichtquelle, wobei die Lichtquelle mindestens einen LED-Leuchtfaden umfasst.
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LED-Leuchtfäden sind stabförmige lichtgebende elektronische Bauelemente, bestehend aus einem transparenten Trägerelement auf das Leuchtdioden (LED) Chips aufgebracht sind. Vorzugsweise sind drei LED Chips pro Leuchtfaden vorgesehen. Die einzelnen LED-Chips sind dabei in Reihe geschaltet, an den Enden der stabförmigen Elemente / Streifen befindet sich jeweils ein elektrischer Kontakt. Um ein breites Lichtspektrum zu erzeugen, sind die Streifen zusätzlich beidseitig mit einer Fluoreszenzschicht überzogen.
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Durch die Anordnung von drei LED Chips in Reihe pro Leuchtfaden wird ein Gesamtstrom von 9 V, jeder Chip hat nur 2-3 V, erzeugt.
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Des Weiteren ist eine Schaltung erforderlich, um die überflüssige Spannung über 9 V bis zu 16 V zu handhaben. Aber der Eingangsstrom wird effizienter auf die LEDs verteilt als in einem System des Stands der Technik, das SMD-LEDs verwendet.
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In Abhängigkeit von der Verwendung der Beleuchtungseinheit können unterschiedliche Leuchtstoffe verwendet werden, um weiß leuchtende oder gelb leuchtende LED-Leuchtfäden zu erzeugen.
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Die 1 zeigt die Verwendung der Beleuchtungseinheit 1 als Warnanzeige 10 zur Warnung und Information des Fahrers, wobei die Warnanzeige hinter der Glasbaugruppe 11 eines Außenrückspiegels 12 angeordnet ist. Die Warnung erfolgt dabei üblicherweise durch ein beleuchtetes Symbol 14 z.B. in Form eines Dreiecks.
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Diese Warnanzeigen 10 weisen das Problem auf, dass sie sehr hell sein müssen. Aber der Platz für die Installation ist klein. In der Ausführung gemäß der 1 sind dabei drei gelb leuchtende LED-Leuchtfäden angeordnet, die das beleuchtete Symbol 14 in Form eines Dreiecks bilden, das in einem Bereich der Lichtdurchlässigkeit der Glasbaugruppe 11 sichtbar ist.
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Ein Schaltplan der Beleuchtungseinheit 1 in einer Ausführung als Warnanzeige 10 ist in der 3 dargestellt. Dabei sind jeweils drei LED Leuchtfäden S1, S2, S3 mit drei in Reihe geschalteten LED-Chips 15 dreieckförmig angeordnet. Jeder LED Leuchtfaden weist dabei eine Kathodenseite 16 und eine Anodenseite 17 auf. Die Kathodenseiten 16 von S1 und S2 sind zu einem Spannungsanschluss verbunden sowie die Anodenseiten 17 von S2 und S3 sind zu einem Spannungsanschluss verbunden. Die Anodenseite 17 von S3 bzw. Kathodenseite 16 von S1 ergeben zwei weitere Spannungsanschlüsse.
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In der 4 ist die Anordnung der LED-Chips 15 auf stabförmigen Trägerelementen 18 zur Ausbildung des beleuchteten Symbols 14 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinheit dargestellt. 5 zeigt die LED Leuchtfäden S1, S2, S3, wobei die Trägerelemente 18 mit LED Chips 15 zumindest im Bereich der LED Chips 15 mit einer Luminenszenzschicht 19 beispielsweise einem Material aus Phosphor umgossen sind.
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Die in der 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von der Ausführung gemäß 4 darin, dass das gesamte beleuchtete Symbol 14 mit einer Lumineszenzschicht beispielsweise Phosphor umgossen sind. Bei dieser Ausgestaltung bleiben lediglich die Spannungsanschlüsse frei. Ein Vorteil dieser Ausführung besteht darin, dass die Ecken des Dreiecks nicht mehr dunkel sind, sondern ebenfalls beleuchtet werden können.
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In der 2 ist in einer alternativen Ausführungsform die Warnanzeige 10 in Form des beleuchteten Symbols 14 hinter dem Spiegelgehäuse 20 des Außenrückspiegels angeordnet. Hierbei ist der entsprechende Bereich des Spiegelgehäuses 20 lichtdurchlässig ausgeführt, wobei der lichtdurchlässige Bereich als Linse ausgeführt ist.
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Die 7 und 8 zeigen die Beleuchtungseinheit 1' in einer Ausführung als Innenlampe bzw. Leselampe im Innenbereich oder Vorfeldleuchte im Außenbereich des Kraftfahrzeugs. Hierbei umfasst die Beleuchtungseinheit ein Gehäuse 22, welches halbschalenförmig ausgeführt ist und eine Öffnung aufweist. Die Öffnung ist mittels einer lichtdurchlässigen Linse 25 geschlossen. Die Innenwandung 23 des Gehäuses 22 ist als Reflektor 24 ausgeführt. Innerhalb des Gehäuses ist der LED Leuchtfaden 26 längs verlaufend angeordnet. Ausgehend von dem LED Leuchtfaden 26 werden die Lichtstrahlen L in alle Richtungen ausgesandt. Dies ist in der Schnittdarstellung der 8 durch Pfeile L dargestellt. Wie es weiterhin aus der Schnittdarstellung zu erkennen ist, werden die nach oben in Richtung des Reflektors 24 emittierten Lichtstrahlen L derart an dem Reflektor 24 umgelenkt, dass die reflektierten Lichtstrahlen L im Wesentlichen parallel verlaufend durch die Linse 25 nach außen gelenkt werden.
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Die 9, 10, 11, 12 wird die erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit 1" als ein Blinksignal verwendet, wobei die Beleuchtungseinheit 1" in ein Außenspiegelgehäuse 30 eingefügt wird. Die Integration von Blinkmodulen in Außenspiegeln ist grundsätzlich bekannt.
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Die Beleuchtungseinheit 1" umfasst im Wesentlichen eine Gehäuseschale 31, LED Leuchtfäden 32 sowie eine Linse 33 auf. Die Gehäuseschale 31 ist vorzugsweise aus thermoplastischem Kunststoffmaterial durch ein Spritzgießverfahren hergestellt. Die Gehäuseschale 31 ist derart ausgebildet, dass sie die LED Leuchtfäden 32 aufnimmt. Gehäusehalbschale 31 mit LED Leuchtfäden 32 sind in dem Außenspiegelgehäuse 30 hinter einem als Linse ausgeführten lichtdurchlässigen Fensterabschnitt 33 angeordnet. Der lichtdurchlässige Fensterabschnitt 33 ist, wie es aus den 9 und 10 zu erkennen ist, als im Querschnitt schmaler bandförmiger Abschnitt ausgestaltet und besteht aus einem transparenten oder aus einem getönten, milchigen d.h. teilweise transparenten Kunststoffmaterial (12). Der lichtdurchlässige Fensterabschnitt 33 verläuft hierbei ausgehend von einer zu der Fahrzeugkarosserie weisenden Seite zu einem seitlichen Endbereich 34 des Außenspiegelgehäuses 30, der als Blende für die Glasbaugruppe dient. Wie es aus der 9 zu erkennen ist, verläuft die Beleuchtungseinheit im Rückspiegelgehäuse horizontal auf der Vorderseite des Rückspiegelgehäuses um die Ecke E des Rückspiegelgehäuses bis zu der rückseitigen Blende die die Glasbaugruppe einfasst. Die LED Leuchtfäden sind dabei als bandförmige Streifen hinter dem Fensterabschnitt horizontal verlaufend angeordnet.
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Die 10 zeigt in einer weiteren Ausführungsform eine Beleuchtungseinheit 1"' als Blinkeinheit, wobei diese an dem seitlichen Endbereich 34 des Rückspiegelgehäuses 30 angeordnet ist. Hierbei ist wie bereits zu der 9 ausgeführt die Linse 36 in dem Rückspiegelgehäuse 30 als vertikal verlaufender bandförmiger Abschnitt 37 angeordnet. Die zugeordneten LED Leuchtfäden sind hierbei in vertikaler Richtung längs des bandförmigen Abschnitts angeordnet. Da die LED Leuchtfäden sehr dünn ausgeführt sind, kann die Beleuchtungseinheit 1'" auch an dieser Stelle des Rückspiegelgehäuses angeordnet sein, an der der zur Verfügung stehende Bauraum sehr gering ist.
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In dem Ausführungsbeispiel der 9, 11 sind gelb leuchtende Leuchtfäden direkt sichtbar. Falls das Licht zu sehr blendet, kann es durch eine Oberflächenbehandlung oder ein milchiges Material der Linse (Darstellung 12) weicher gemacht werden. Das Gehäuse 31 der Beleuchtungseinheit 1", 1"' kann schwarz sein, um einen hohen Kontrast zu erzeugen. Alternativ kann es weiß oder metallisch sein, um als ein Reflektor verwendet zu werden. Das zur Innenseite der Beleuchtungseinheit emittierte Licht kann dann wiederverwendet werden, anstatt absorbiert zu werden.
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Eine Version einer On-Demand-Anzeige ist entweder hinter dem Spiegelglas oder im Spiegelgehäuse unter einer Linse mit niedriger Transmission möglich.
