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Die Erfindung betrifft eine Fahrzeugleuchte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Die Erfindung beschäftigt sich mit einer Verbesserung des Schutzes von in Fahrzeugleuchten verbauten Elektronikbauteile vor elektrostatischen Entladungen (ESD; Electrostatic Discharge).
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Eine Fahrzeugleuchte umfasst beispielsweise einen im Wesentlichen von einem Leuchtengehäuse mit mindestens einer Lichtöffnung und einer diese verschließenden Lichtscheibe umschlossenen Leuchteninnenraum und mindestens ein darin beherbergtes, mindestens eine Lichtquelle umfassendes Leuchtmittel für wenigstens eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte.
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Die Lichtscheibe und das Leuchtengehäuse sind heutzutage überwiegend als Spritzgussteile aus Kunststoffen hergestellt.
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Als Lichtquellen werden in modernen Fahrzeugleuchten überwiegend solche mit einer hohen Lichtausbeute verwendet. Hierzu zählen aufgrund ihres hohen Wirkungsgrads bei der Umwandlung von elektrischem Strom in für das menschliche Auge sichtbares Licht unter Anderem anorganische Leuchtdioden, kurz LEDs, oder organische Leuchtdioden, kurz OLEDs.
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Zum Betrieb von Lichtquellen für ein Leuchtmittel beispielsweise einer Fahrzeugleuchte können eine oder mehrere mehr oder minder komplexe elektronische Steuerschaltungen vorgesehen sein. Solche Steuerschaltungen können beispielsweise auf einem oder mehreren Leiterbahnträgern und/oder Leuchtmittelträgern des Leuchtmittels angeordnet und in dem Leuchteninnenraum beherbergt sein. Solche Steuerschaltungen sind aus einem oder mehreren Elektronikbauteilen aufgebaut.
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Ein einfaches Beispiel für eine elektronische Steuerschaltung betrifft die Angleichung unterschiedlicher Helligkeiten einzelner LEDs oder von LED-Strängen innerhalb einer Gruppe gemeinsam betriebener, auf einem oder mehreren Leuchtmittelträgern angeordneter LEDs. Eine solche elektronische Steuerschaltung besteht aus mindestens einem oder mehreren Vorwiderständen zur Anpassung der Vorwärtsspannung der LEDs an das Bordnetz. Beispielsweise ist bekannt, die LEDs im so genannten Binning nach Vorwärtsspannung und Intensität zu sortieren. Um Unterschiede zwischen mehreren LED-Strängen auszugleichen, die jeweils aus in Reihe geschalteten LEDs gleicher Vorwärtsspannung und Intensität bestehen, und um eine homogene Helligkeitsverteilung der benachbarten LED-Stränge aus LEDs mit unterschiedlicher Vorwärtsspannung und Intensität zu erhalten, wird zumindest jeder LED-Strang mit einem anderen Vorwiderstand versehen.
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Ein anderes Beispiel betrifft eine Ausfallerkennung von Leuchtmitteln und/oder deren Lichtquellen durch ein Fahrzeugsteuergerät. LEDs sowie OLDEs bedürfen beim Einsatz als Lichtquelle insbesondere in Fahrzeugleuchten oft einer separaten Ausfallerkennung. Dies ist bedingt durch die geringe Leistungsaufnahme von LEDs und OLEDs im Allgemeinen. Beispielsweise ist ein in einem Fahrzeug untergebrachtes Steuergerät nicht in der Lage, eine dem Ausfall einer oder weniger LEDs oder OLEDs entsprechende Änderung der Leistungsentnahme aus dem Bordnetz zu erkennen, da eine hieraus resultierende Bordnetzspannungsänderung unterhalb der im normalen Betrieb eines Fahrzeugs auftretenden Bordnetzspannungsschwankungen liegt. Eine beispielsweise in der Fahrzeugleuchte untergebrachte elektronische Schaltungsanordnung zur Ausfallerkennung erfasst den Ausfall einer oder mehrerer Leuchtdioden in der Fahrzeugleuchte z.B. mittels eines oder mehrerer Komparatoren und teilt dies dem Steuergerät mit. Diese elektronische Schaltungsanordnung zur Ausfallerkennung kann durch eine beispielsweise auf dem Leuchtmittelträger aufgebrachte elektronische Steuerschaltung verwirklicht sein.
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Darüber hinaus können Lichtquellen weiterer elektronischer Steuerschaltungen bedürfen. Beispiele hierfür sind elektronische Steuerschaltungen:
- - zur Angleichung unterschiedlicher Helligkeiten einzelner LEDs oder von LED-Strängen innerhalb einer Gruppe gemeinsam betriebener, auf einem oder mehreren Leuchtmittelträgern angeordneter LEDs.
- - zur Regelung und/oder Steuerung der Helligkeit bzw. Leuchtkraft. Bei LEDs und/oder OLEDs geschieht dies beispielsweise durch eine pulsweitenmodulierte Taktung der Stromversorgung für einen außerhalb des für das menschliche Auge wahrnehmbaren Bereichs gepulsten Betrieb.
- - zur Kompensation oder Vermeidung elektromagnetischer Störungen, beispielsweise aufgebaut aus Kondensatoren und/oder Ferriten.
- - zum Schutz der Lichtquelle vor einer Überspannung des Bordnetzes.
- - zum Schutz der Lichtquelle vor fehlerhafter Polung. beispielsweise umfassend eine oder mehrere Zenerdioden.
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Zusammengefasst muss eine Fahrzeugleuchte in ihrem Leuchteninnenraum für fast alle Lichtquellen mit hoher Lichtausbeute, allen voran LEDs und/oder OLEDs, aber auch Gasentladungslampen, eine mehr oder minder umfangreiche, für die speziellen Lichtquellen ausgelegte elektronische Steuerschaltung z.B. auf den mindestens einen Leuchtmittelträger beherbergen. Die elektronische Steuerschaltung umfasst im einfachsten Fall einen Vorwiderstand und eine Schutzdiode, kann aber je nach Anwendung auch wesentlich mehr Elektronikbauteile enthalten, wie z.B. Mikrokontroller bzw. Kontroller, Komparatoren, Transistoren, Schutzdioden, elektrische Widerstände z.B. als Vorwiderstand, Kondensatoren, Ferrite, etc..
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Die mindestens eine Lichtquelle eines Leuchtmittels und/oder wenigstens ein weiteres Elektronikbauteil können auf einem gemeinsamen, einen Leiterbahnträger darstellenden Leuchtmittelträger, oder auf räumlich getrennten, untereinander beispielsweise durch einen Kabelbaum oder einen oder mehrere Teile eines Kabelbaums elektrisch verbundenen Leiterbahnträgern, von denen wenigstens einer den Leuchtmittelträger bildet, angeordnet sein.
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Ein nachfolgend beispielsweise auch als Platine bezeichneter Leiterbahnträger kann beispielsweise als so genannte Leiterplatte starr, oder als so genannte, auch als Leiterbahnflexfolie bezeichnete Flexplatine biegsam, beispielsweise elastisch oder biegeschlaff verformbar ausgeführt sein. Daneben sind in MID-Technik (MID-Technik: Molded-Interconnect-Device-Technik) hergestellte spritzgegossene Schaltungsträger bekannt, welche in Gestalt eines Bauteils beispielsweise einer Fahrzeugleuchte mit integrierten Leiterbahnen in Spritzgusstechnik hergestellt werden und neben ihrer Funktion zur elektrischen Kontaktierung beispielsweise von Elektronikbauteilen und/oder Lichtquellen gleichzeitig eine mechanische Funktion der Fahrzeugleuchte übernehmen, beispielsweise eine Anordnung von Lichtquellen entlang einer vorgegebenen Geometrie unter gleichzeitiger Ausbildung eines Reflektors.
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Zumindest ein Teil der in Fahrzeugleuchten verbauten Elektronikbauteile reagieren sensibel auf ESD. Sensible Elektronikbauteile können durch ESD irreparabel zerstört werden. Dazu zählen auch die erwähnten LEDs und OLEDs, die aufgrund ihres Diodenaufbaus ebenfalls Elektronikbauteile darstellen.
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Das Leuchtengehäuse besteht bei Fahrzeugleuchten aktuell aus elektrisch nicht leitfähigem Material. Zum einen kann dies als Vorteil angesehen werden, da hierbei ESD Impulse vorgebeugt werden, sofern innenliegende elektrisch leitfähige Komponenten einen ausreichend großen Abstand zum Gehäuse aufweisen. Dies kann jedoch nicht immer garantiert werden.
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ESD Schutz findet sich aktuell in Fahrzeugleuchten auf mehreren Ebenen. Dies sind die so genannte
- - Bauteilebene: Die für den Einsatz in Automobilen qualifizierten AEC-Qxxx Bauteile werden nach Norm IEC 61000-4-2 gegen ESD Impulse ausgelegt und geprüft. Dies bildet oft einen unzureichenden ESD-Schutz, da nicht jeder Pin eines Bausteines geschützt werden muss und dadurch auch nicht geschützt ist.
- - Platinenebene: Bevorzugt wird auf Platinenebene im Layout eine umliegende Massefläche vorgesehen, sofern möglich. Sofern möglich wird hierbei eine durchgehende Massefläche vorgesehen, welche den ESD Impuls ableiten kann. Die Platinen besitzen normalerweise immer eine Masse Anbindung über den Fahrzeugstecker an die Fahrzeug Masse.
- - Komponentenebene: Insbesondere metallisierte Kunststoffteile in der unmittelbaren Nähe zur Lichtscheibe können ESD Impulse durch die Lichtscheibe von einem Aggressor aufnehmen und an die innenliegende Elektronik weiterleiten. Diese sind in einem Abstand von wenigen Millimetern zu Lichtscheibe angeordnet. Als Aggressor wird typischerweise ein Mensch angesehen, der mit den Fahrzeugleuchten umgeht, diese berührt. Normalerweise werden diese leitfähigen Schichten an einer Stelle mit einem Kabel an die Masse der Platinen und somit des Fahrzeuges verbunden. Idealerweise erfolgt die Verbindung direkt am Fahrzeugstecker Eingang, was nicht immer gewährleistet werden kann. Es kann ebenfalls vorkommen, dass im Laufe der Entwicklung aufgrund von Änderungen oder Kosteneinsparung diese Masseanbindung nicht vorhanden ist, und somit nicht unüblich zu ESD Schäden führt.
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Zusammengefasst ergibt sich folgende Situation:
- - Platinen und elektrisch leitfähige, metallisierte Kunststoffteile, wie beispielsweise ein Reflektor hinter der Lichtscheibe, können ESD Impulsen aufnehmen und an elektronische Bauteile weiterleiten.
- - Die Bauteile sind zwar gegen ESD geschützt, in der Praxis können dennoch ESD Impulse einen Schaden verursachen.
- - Platinen und nahe an der Lichtscheibe liegende metallisierte Bauteile sind normalerweise mit der Fahrzeug-Masse verbunden und verfügen somit über eine Ableitung von ESD Impulsen. Jedoch ist dieser oft unzuverlässig ausgelegt, da dieser ESD Impuls über die Platinen-Masse zur Fahrzeugmasse abgeleitet werden muss und somit trotzdem zu ESD Schäden führen können.
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Durch
DE 10 2016 003 733 A1 ist eine Leuchte bekannt, bei der als ESD-Schutz ein Berührungsschutz für die Elektronikbauteile einer Leuchte durch eine transparente Abdeckscheibe verwirklicht ist.
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Durch
DE 10 2017 207 181 A1 ist eine Hochspannungsfeste LED-Leuchte bekannt. Ein ESD-Schutz wird durch ein Isolierelement und eine Luftstrecke zwischen den Elektronikbauteilen und dem den diese beherbergenden Leuchteninnenraum umgebenden Leuchtengehäuse erhalten.
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Durch
DE 20 2015 105 154 U1 ist eine Leuchte zur Verwendung in einem Lichtband bekannt. Ein optisches Linsenelement ist als ESD-Schutzteil vorgesehen. Das Linsenelement ist aus PC (Polycarbonat) hergestellt. Das Linsenelement bildet einen Berührungsschutz.
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Durch
EP 2 833 048 B1 ist ebenfalls ein Berührungsschutz als ESD-Maßnahme bekannt.
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Durch
EP 2 954 552 B1 ist eine Leuchte mit einem Berührungsschutz als ESD-Maßnahme bekannt. Der Berührungsschutz wird durch eine Verkapselung mit schützendem Polymer erhalten. Die Verkapselung dient zugleich einer Wärmeableitung.
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Durch
DE 20 2013 012 885 U1 ist bekannt, zumindest ein Dichtungsteil einer Schnellkupplung zur Herstellung einer trennbaren Verbindung in einer Fluidleitung aus einem als ESD-Kunststoff bezeichneten, elektrisch leitfähigen Kunststoff herzustellen.
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Durch
DE 10 2017 115 548 B4 ist eine Bürste mit elektrisch leitfähigen Borsten, die aus einem so genannten ESD-Kunststoff hergestellt sind, bekannt.
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Trotz umfassender Maßnahmen auf Bauteil-, Platinen- und Komponentenebene kommt es immer wieder zu einer Zerstörung von Teilen der in Fahrzeugleuchten verbauten Elektronikbauteile durch ESD.
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Um dies zu vermeiden wird ein verbesserter ESD Schutz benötigt, sowohl in der Montage, als auch im Feld.
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Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Fahrzeugleuchte mit verbessertem ESD-Schutz zumindest der in ihrem Leuchteninnenraum beherbergten Elektronikbauteile zu schaffen. Um einen wirksamen Schutz gegen ESD zu erreichen, ist es erforderlich, mögliche Entladungen von Aggressoren, wie etwa dem Menschen, direkt und unter zuverlässiger Umgehung der empfindlichen Elektronikbauteile abzuleiten.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Ansprüchen, den Zeichnungen sowie in der nachfolgenden Beschreibung, einschließlich der zu den Zeichnungen zugehörigen, wiedergegeben.
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Ein Gegenstand der Erfindung betrifft demnach eine Fahrzeugleuchte mit einem von einem Leuchtengehäuse mit wenigstens einer Lichtöffnung und mindestens einer zumindest die Lichtöffnung verschließenden Lichtscheibe wenigstens teilweise umgebenen Leuchteninnenraum, in welchem ein oder mehrere mit verschiedenen Kontakten eines elektrischen Leuchtenanschlusses verbundene Elektronikbauteile beherbergt sind, wobei das Leuchtengehäuse und die Lichtscheibe aus Kunststoff hergestellt sind und zumindest Teile des Leuchtengehäuses und/oder der Lichtscheibe elektrisch leitfähig ausgebildet sind.
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Vorteilhaft sind die elektrisch ausgebildeten Teile des Leuchtengehäuses und/oder der Lichtscheibe und mit einem Massekontakt des Leuchtenanschlusses elektrisch verbunden.
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Um einen wirksamen Schutz gegen ESD zu erreichen, wird ein elektrisch leitfähiges Leuchtengehäuse und/oder Lichtscheibe geschaffen, um mögliche Entladungen von Aggressoren, wie etwa dem Menschen, direkt über den Fahrzeugsteckermassepin an die Fahrzeugmasse abzuleiten. Idealerweise besteht das Leuchtengehäuse und/oder die Lichtscheibe komplett aus elektrisch leitfähigem Material.
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Um ein elektrisch leitfähiges Gehäuse zu erhalten, gibt es verschiedene Möglichkeiten:
- • Verwendung intrinsisch leitfähiger Kunststoffe/Polymere. Für die Lichtscheibe sind transparente intrinsisch leitfähige Kunststoffe/Polymere notwendig. Alternativ können die intrinsisch leitfähigen Kunststoffe/Polymere in einem weiteren Spritzprozess als zweite Schicht auftragen werden.
- • Verwendung extrinsisch leitfähiger Kunststoffe/Polymere. Für die Lichtscheibe sind transparente extrinsisch leitfähige Kunststoffe/Polymere notwendig. Hierfür werden Mikropartikel im an sich elektrisch isolierten Spritzgussteil hinzugefügt, beispielsweise Aluminiumpartikel, Ruß/Kohlenstoffpartikel/Kohlenstoffnanorörchen.
- • Metallgeflecht oder Metallgitter in oder auf Kunststoffteil aufbringen.
- • Metallisierung von Kunststoffteilen, beispielsweise in einem Bedampfungsprozess.
- • Kühlbleche.
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Die Erfindung schafft einen effektiven Schutz in einer Fahrzeugleuchte innenliegend in einem von einem Leuchtengehäuse und einer Lichtscheibe wenigstens teilweise umschlossenen Leuchteninnenraum beherbergte Elektronikbauteile gegen ESD-Impulse, indem eine elektrisch leitfähige Schicht aus Metall, elektrisch leitfähiger Kunststoff oder elektrisch leitfähige Partikel beispielsweise in einem Spritzgussprozess oder in einem weiteren Prozess in oder auf das Leuchtengehäuse und/oder die Lichtscheibe aufgebracht werden.
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Bei dem Leuchtengehäuse und der Lichtscheibe handelt es sich vorteilhaft um Spritzgussteile.
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Es ist ersichtlich, dass die Erfindung einen ESD Schutz durch elektrisch leitfähiges Material oder Komponenten in Spritzgussteilen vorsieht.
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Vorteilhaft ist in zumindest einem der Spritzgussteile ein elektrisch leitfähiges Material eingebettet.
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Die elektrisch leitfähige Ausbildung kann vorteilhaft frei von einer Beschichtung erfolgen.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Beschichtung ist die elektrisch leitfähige Ausbildung bevorzugt durch Beteiligung eines elektrisch leitfähigen Materials erhalten, welches in Kunststoff, vorteilhaft in einen zur Herstellung von Spritzgussteilen geeigneten Kunststoff, ganz oder zum Teil eingebettet ist.
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Beispielsweise ist die elektrisch leitfähige Ausbildung bevorzugt durch Beteiligung eines elektrisch leitfähigen Kunststoffs erhalten.
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Besonders bevorzugt ist zumindest ein Teil des Leuchtengehäuses und/oder der Lichtscheibe dadurch elektrisch leitfähig ausgebildet, indem zumindest der elektrisch leitfähig ausgebilde Teil aus einem intrinsisch elektrisch leitfähigen Polymer besteht, ein solches umfasst, oder aus einem solchen zumindest zum Teil hergestellt ist.
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Keiner der angeführten Druckschriften ist eine Fahrzeugleuchte wie oben stehend ausformuliert zu entnehmen.
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Beispielsweise kann eine Lichtscheibe aus einer ersten Partie aus einem herkömmlichen Polymer bestehen. Die erste Partie kann wie bisher auch beispielsweise eingefärbt und/oder mit einem Farbfilter versehen sein. Beispielsweise in einem zweiten Spritzgusstakt kann eine zweite Partie an die erste Partie angespritzt sein und/oder die erste Partie ganz oder teilweise von der zweiten Partie umspritzt werden. Die zweite Partie besteht zumindest zum Teil aus einem intrinsisch elektrisch leitfähigen Polymer, umfasst ein solches, oder ist aus einem solchen zumindest zum Teil hergestellt.
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Alternativ oder zusätzlich kann ein elektrisch leitfähiges Material zwischen zwei Partien einer Lichtscheibe und/oder eines Leuchtengehäuses und/oder eines Teils einer Lichtscheibe und/oder eines Teils eines Leuchtengehäuses eingebracht sein.
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Denkbar ist beispielsweise ein Drahtgitter zwischen eine beispielsweise mit einem Farbfilter versehene erste Partie einer Lichtscheibe und eine einen Klartakt umfassende oder von einem Klartakt umfasste zweite Partie der Lichtscheibe anzuordnen (6).
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Es ist ersichtlich, dass erfindungsgemäß beispielsweise eine Fahrzeugleuchte geschaffen wird, bei der ein ESD-Impuls direkt über das Leuchtengehäuse abgeleitet wird. Hierdurch kann der ESD-Impuls dann nicht in den Leuchteninnenraum und auf Platinen eindringen.
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Herkömmliche Spritzgussteile für das Leuchtengehäuse können aus nicht leitfähigem Kunststoff hergestellt sein. Sie können nur als Barriere für innenliegende, leitfähige Komponenten dienen.
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Indem eine elektrisch leitfähige Schicht aus Metall, elektrisch leitfähiger Kunststoff oder elektrisch leitfähige Partikel in einem Spritzgussprozess oder in einem weiteren Prozess in oder auf das Leuchtengehäuse und/oder die Lichtscheibe aufgebracht werden ermöglicht es die Erfindung, die innenliegende Elektronik effektiv gegen ESD-Impulse zu schützen.
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Zur Beseitigung der Gefahr einer sich in den Leuchteninnenraum entladenden elektrostatischen Aufladung sieht die Erfindung demnach vor, zumindest Teile des den Leuchteninnenraum umgebenden Leuchtengehäuses und/oder der Lichtscheibe elektrisch leitfähig auszubilden und mit der Fahrzeugmasse und/oder dem Massekontakt der Fahrzeugleuchte mit dem Fahrzeug elektrisch verbindbar auszugestalten.
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Wichtig ist an dieser Stelle hervorzuheben, dass in vorliegendem Dokument die Begriffe Kunststoff und Polymer gleichbedeutend verwendet werden, es sei denn, es ist explizit etwas anderes erwähnt.
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Technische Vorteile ergeben sich durch eine frühzeitige Ableitung elektrostatischer Aufladungen, wodurch diese erst gar nicht in schädlichem Maße entstehen können. Ein überraschender Nebeneffekt zeigt sich durch Ausbildung eines Faradayschen Käfigs, welcher umfassenden Schutz vor auf die Fahrzeugleuchte einwirkenden elektrischen Impulsen bietet.
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Die Fahrzeugleuchte kann alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer einleitend in Verbindung mit dem Stand der Technik und/oder in einem oder mehreren der zum Stand der Technik erwähnten Dokumente und/oder in der nachfolgenden Beschreibung zu den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen beschriebene Merkmale aufweisen.
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Zusätzliche, über die vollständige Lösung der gestellten Aufgabe und/oder über die voran zu den einzelnen Merkmalen genannten Vorteile hinausgehende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind nachfolgend aufgeführt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die Erfindung ausgestaltet sein kann und stellen keine abschließende Begrenzung dar. Es zeigen in schematischer Darstellung:
- 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit ESD Schutz in einem Längsschnitt durch deren Leuchtengehäuse und Lichtscheibe hindurch. Die Fahrzeugleuchte ist mit einem intrinsisch elektrisch leitfähigen Polymer im Leuchtengehäuse ausgeführt. Dargestellt sind zwei Pfade zur Ableitung eines ESD-Impulses.
- 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit ESD Schutz in einem Längsschnitt durch deren Leuchtengehäuse und Lichtscheibe hindurch. Die Fahrzeugleuchte ist mit einem extrinsisch elektrisch leitfähigen Polymer im Leuchtengehäuse ausgeführt. Dargestellt sind Additive wie beispielsweise Rußpartikel im Polymer des Leuchtengehäuses. Für die Lichtscheibe können transparente Additive verwendet werden.
- 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit ESD Schutz in einem Längsschnitt durch deren Leuchtengehäuse und Lichtscheibe hindurch. Bei dieser Ausgestaltung einer Fahrzeugleuchte dringt ein ESD-Impuls durch eine nicht elektrisch leitfähig ausgebildete Lichtscheibe in den Leuchteninnenraum ein und wird dort von einem metallisiertem Kunststoffteil, beispielsweise einem Reflektor, aufgenommen und hierdurch abgefangen. Eine Ableitung des ESD-Impulses von dem metallisiertem Kunststoffteil findet schließlich über ein beispielsweise leitfähiges Leuchtengehäuse und/oder eine elektrisch leitfähig ausgebildete, beispielsweise metallisierte Gehäuseinnenseite statt.
- 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit ESD Schutz in einem Längsschnitt durch deren Leuchtengehäuse und Lichtscheibe hindurch. Bei dieser Ausgestaltung einer Fahrzeugleuchte dringt ein ESD-Impuls durch eine nicht elektrisch leitfähig ausgebildete Lichtscheibe in den Leuchteninnenraum ein und wird von einem metallisiertem Kunststoffteil, beispielsweise Reflektor, aufgenommen und hierdurch abgefangen. Eine Ableitung findet über einen im oder auf dem Leuchtengehäuse angebrachten Metallstreifen oder ein im oder auf dem Leuchtengehäuse angeordnetes Metallgitter statt.
- 5 ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit ESD Schutz in einem Längsschnitt durch deren Leuchtengehäuse und Lichtscheibe hindurch. Bei dieser Ausgestaltung einer Fahrzeugleuchte ist ein Kühlblech derart verbaut, dass ein ESD Schutz besteht, indem das Kühlblech möglichst nah im Bereich der Lichtscheibe angeordnet oder vor einer die vor dem ESD-Impuls zu schützenden Elektronikbauteilen tragenden und/oder elektrisch kontaktierenden Platine herumgeführt ist. Eine elektrische Kontaktierung des Kühlblechs zur Fahrzeugmasse ist bei dieser Ausgestaltung notwendig. Das Kühlblech ist hierzu während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs der Fahrzeugleuchte mit der Fahrzeugmasse, beispielsweise einem Massepin eines elektrischen Anschlusses der Fahrzeugleuchte, elektrisch verbunden. Demnach ist das Kühlblech mit der Fahrzeugmasse elektrisch kontaktierbar.
- 6 ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Fahrzeugleuchte mit ESD Schutz in einem Längsschnitt durch deren Leuchtengehäuse und Lichtscheibe hindurch. Bei dieser Ausgestaltung einer Fahrzeugleuchte ist ein Drahtgitter und/oder Metallgitter in oder zwischen zwei Spritzgussschichten eingebracht. Dabei weist das Gitter ein ausreichend kleiner Gitterabstand auf, um innenliegende Bauteile vor einen ESD-Impuls abzuschirmen. Idealerweise wird der ESD-Impuls am Rand des Gitters direkt auf die Fahrzeugkarosserie abgeleitet. Alternativ kann der Strom über ein elektrisch leitfähiges Luechtengehäuse zum Fahrzeugstecker an die Fahrzeugmasse abgeleitet werden.
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Eine in 1, 2, 3, 4, 5, 6 ganz oder in Teilen dargestellte Fahrzeugleuchte 01 umfasst einen von einem Leuchtengehäuse 02 mit wenigstens einer Lichtöffnung 03 und mindestens einer zumindest die Lichtöffnung 03 verschließenden Lichtscheibe 04 wenigstens teilweise umgebenen Leuchteninnenraum 05.
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In dem Leuchteninnenraum 05 sind ein oder mehrere mit verschiedenen Kontakten eines elektrischen Leuchtenanschlusses 06 verbundene Elektronikbauteile 07 beherbergt.
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Beispielsweise sind die Elektronikbauteile 07 auf wenigstens einem kurz als Platine 08 bezeichneten Leiterbahnträger angeordnet. Bei mindestens einem Leiterbahnträger kann es sich um einen Leuchtmittelträger für zumindest eine Lichtquelle eines zur Erfüllung wenigstens einer Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte 01 beitragenden oder wenigstens eine Lichtfunktion der Fahrzeugleuchte 01 erfüllenden Leuchtmittels handeln.
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Das Leuchtengehäuse 02 und die Lichtscheibe 04 sind zumindest im Wesentlichen aus Kunststoff hergestellt. Vorzugsweise sind das Leuchtengehäuse 02 und die Lichtscheibe 04 aus Kunststoff, besonders bevorzugt in Spritzgusstechnik hergestellt.
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Die Fahrzeugleuchte 01 zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest Teile des Leuchtengehäuses 02 und/oder der Lichtscheibe 04 elektrisch leitfähig ausgebildet sind.
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Beispielsweise kann die Lichtscheibe 04 eine Farbfilterpartie 40 mit einer gewünschten Einfärbung umfassen. Die Lichtscheibe 04 kann in mehreren Spritzgusstakten hergestellt sein. So kann zunächst die Farbfilterpartie 40 mit der gewünschten Einfärbung in einem ersten Spritzgusstakt hergestellt und die Farbfilterpartie 40 anschließend in einem zweiten Spritzgusstakt von einer beispielsweise elektrisch leitfähig ausgebildeten Partie 41 zumindest zum Teil umspritzt werden.
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Die elektrisch leitfähige Ausbildung betrifft im Wesentlichen aus Kunststoff hergestellte Partien des Leuchtengehäuses 02 und/oder der Lichtscheibe 04. Dies betrifft solche Partien, die - sollte das Leuchtengehäuse 02 und die Lichtscheibe 04 zur elektrischen Kontaktierung von Elektronikbauteilen 07, zu denen auch Lichtquellen zählen können, vorgesehene Leiterbahnen aufweisen, beispielsweise indem es oder sie in MID-Technik hergestellt sind - frei von derartigen Leiterbahnen sind.
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Die elektrisch leitfähige Ausbildung umfasst demnach keine zur elektrischen Kontaktierung von Elektronikbauteilen 07, zu denen auch Lichtquellen zählen können, vorgesehenen Leiterbahnen. Die elektrisch leitfähige Ausbildung ist, sofern das Leuchtengehäuse 02 und/oder die Lichtscheibe 04 zur elektrischen Kontaktierung von Elektronikbauteilen 07 vorgesehene Leiterbahnen umfassen, wie sie etwa in MID-Technik im Leuchtengehäuse 02 und/oder in der Lichtscheibe 04 vorgesehen sein können, zusätzlich zu einer solchen Ausgestaltung vorgesehen.
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Als wirksamer ESD Schutz ist demnach ein zumindest teilweise elektrisch leitfähiges Leuchtengehäuse 02 und/oder eine zumindest teilweise elektrisch leitfähige Lichtscheibe 04 vorgesehen.
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Vorteilhaft sind die elektrisch ausgebildeten Teile des Leuchtengehäuses 02 und/oder der Lichtscheibe 04 mit einem Massekontakt des Leuchtenanschlusses 06 elektrisch verbunden.
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Eine elektrische Entladung eines ESD-Impulses 11 wird so beispielsweise direkt über einen Fahrzeugsteckermassepin des Leuchtenanschlusses 06 an die Fahrzeugmasse abgeleitet.
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Das Leuchtengehäuse 02 und/oder die Lichtscheibe 04 bestehen vorteilhaft komplett aus elektrisch leitfähigem Material.
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Alternativ oder zusätzlich können das Leuchtengehäuse 02 und/oder die Lichtscheibe 04 ganz oder teilweise aus intrinsisch leitfähigen Kunststoffen und/oder Polymeren bestehen oder solche umfassen.
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Bevorzugt sind die intrinsisch leitfähigen Kunststoffe und/oder Polymere beispielsweise in einem weiteren Spritzgussprozess, beispielsweise in einem weiteren Spritzgusstakt, als Schicht, beispielsweise als zweite Schicht, aufgetragen.
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Alternativ oder zusätzlich können das Leuchtengehäuse 02 und/oder die Lichtscheibe 04 ganz oder teilweise aus extrinsisch leitfähigen Kunststoffen und/oder Polymeren bestehen oder solche umfassen.
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Zum Erhalt eines extrinsisch elektrisch leitfähigen Kunststoffs und/oder Polymers können dem Kunststoff und/oder Polymer Mikropartikel hinzugefügt werden, beispielsweise Aluminiumpartikel, Ruß und/oder Kohlenstoffpartikel und/oder Kohlenstoffnanorörchen. Durch diese Mikropartikel wird das aus an sich elektrisch isolierendem Kunststoff und/oder Polymer vorteilhaft als Spritzgussteil hergestellte Leuchtenbauteil elektrisch leitfähig.
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Für die Lichtscheibe 04 werden zumindest im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums transparente intrinsisch oder extrinsisch leitfähige Kunststoffe und/oder Polymere und dementsprechend ebenso zumindest im für das menschliche Auge sichtbaren Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums transparente Zuschläge, wie insbesondere Mikropartikel, verwendet.
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1 zeigt eine mögliche Ausführung für einen effektiven ESD Schutz mittels intrinsisch elektrisch leitfähigem Polymer. Herkömmliche Polymere bzw. Kunststoffe sind elektrisch isolierend, jedoch können diese Kunststoffe aufbereitet werden, damit diese elektrisch leitfähig werden. Es gibt spezielle elektrisch leitfähige Kunststoffe, teilweise auch bezeichnet als ESD Kunststoffe auf dem Markt. Für das Leuchtengehäuse 02 kommt bevorzugt ein schwarzer Kunststoff zum Einsatz. Dabei kann das Leuchtengehäuse 02 entweder vollständig aus dem leitfähigen Polymer gespritzt werden, oder mittels einem zusätzlichen Spritzgusstakt eine weitere Schicht aufgetragen werden. Ebenfalls denkbar ist, keine durchgehende Schicht aufzutragen, sondern lediglich Bahnen von leitfähigem Kunststoff zu einem Gitter zu spritzen. Dies kann zu einer Kostenreduktion durch Einsparung von gegebenenfalls teurerem ESD Kunststoff führen.
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Für die Lichtscheibe 04 ist eine transparente Schicht von ESD Kunststoff bevorzugt, welchen die herkömmlichen Schichten umgeben. Zu beachten ist, dass eine elektrische Verbindung zwischen den verschiedenen Bauteilen, beispielsweise Lichtscheibe 04 und Leuchtengehäuse 02, besteht. Dies kann mittels herkömmlichen Schweißverfahren, wie etwa Vibrationsschweißen, Laserschweißen, garantiert werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer Verwendung intrinsisch elektrisch leitfähiger Kunststoffe kann durch Beifügen von Additiven 10 wie beispielsweise Rußpartikel und/oder Aluminiumpartikel ein an sich elektrisch isolierendes Polymer einer gewünschten Leitfähigkeit zugeordnet werden. 2 zeigt ein Polymer, das mit Additiven 10 versetzt ist, um eine gewünschte Leitfähigkeit zu erhalten und einen ESD Schutz zu garantieren.
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Additive 10 können hierbei Rußpartikel, Carbonfasern oder Kohlenstoffnanorörchen sein. Auch Kombinationen verschiedener Additive 10 sind möglich. Idealerweise ist der gesamte Leuchteninnenraum 05 von einem leitfähigen Polymer umgeben, um die innenliegende Elektronik effektiv zu schützen. Bei der in 2 gezeigten Fahrzeugleuchte 01 ist dies durch Additive 10 in Teilen der Lichtscheibe 04 und durch Additive 10 im Leuchtengehäuse 02 sichergestellt.
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In Fahrzeugleuchten werden Kunststoffteile metallisiert, um beispielsweise einen Reflektor zu erhalten. Diese metallisierten Kunststoffteile können ESD Impulse 11 durch eine eventuell nicht leitfähige Lichtscheibe 04 aufnehmen. Sind diese metallisierten Teile nicht ausreichend niederohmig an die Fahrzeugmasse angeschlossen, kann ein Überschlag auf eine Platine 08 bzw. Leiterplatte stattfinden und ESD-Schäden hervorrufen.
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Werden die metallisierten Teile jedoch beispielsweise mit einem leitfähig ausgebildeten Leuchtengehäuse 02 elektrisch verbunden, so können die ESD Impulse 11 über das Leuchtengehäuse 02 an eine die Fahrzeugleuchte 01 umgebende Fahrzeugkarosserie 12, oder wie in 3 durch einen Pfeil L angedeutet, über den Leuchtenanschluss 06 an die Fahrzeugmasse abgeleitet werden.
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Um zumindest Teile des Leuchtengehäuses 02 und/oder der Lichtscheibe 04 elektrisch leitfähig auszubilden, ist alternativ oder zusätzlich denkbar, dass das Leuchtengehäuse 02 und/oder die Lichtscheibe 04 ganz oder teilweise metallisiert sind.
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Als Metallisierung kann beispielsweise eine Aluminiumschicht 20 auf Teile der Oberfläche, bevorzugt der dem Leuchteninnenraum 05 zugewandten Innenoberfläche des Leuchtengehäuses 02 und/oder der Lichtscheibe 04 aufgebracht sein.
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Eine Metallisierung kann beispielsweise vermittels eines Bedampfungsprozesses erhalten werden. Hierzu kann auch Sputtern gezählt werden.
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Beispielsweise ist es möglich, die Innenseite des Leuchtengehäuses 02 zu metallisieren. Somit kann auch eine leitfähige Schicht um den Leuchteninnenraum 05 herum verwirklicht werden.
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Alternativ oder zusätzlich zu einer voranstehend erwähnten Methode oder alternativ oder zusätzlich zu einer Kombination mehrerer voranstehend erwähnter Methoden können das Leuchtengehäuse 02 und/oder die Lichtscheibe 04 ganz oder teilweise ein in oder auf das Leuchtengehäuse 02 und/oder in oder auf die Lichtscheibe 04 ein- oder aufgebrachtes Metallgeflecht 13 umfassen, beispielsweise ein Metallgitter.
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4 stellt ein Beispiel eines Aufbaus mit Metallgeflecht 13 dar. Dabei ist ein Metallstreifen oder ein Metallgeflecht 13 in oder auf ein beispielsweise als Spritzgussteil hergestelltes Leuchtenbauteil, bevorzugt das Leuchtengehäuse 02, ein- bzw. aufgebracht. Beispielhaft ist in 4 für den oberen Teil des Leuchtengehäuses 02 das Einbringen eines Metallgeflechts 13 in ein Leuchtenbauteil dargestellt. Ebenso beispielhaft ist in 4 für den unteren Teil des Leuchtengehäuses 02 das Aufbringen eines Metallgeflechts 13 auf ein Leuchtenbauteil - hier: die Innenseite des Leuchtengehäuses 02 - dargestellt. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass die dargestellte Ausgestaltung mit teilweise aufgebrachtem und teilweise eingebrachtem Metallgitter 13 durchaus auch Anwendung finden kann, wie etwa im in 4 dargestellten Ausführungsbeispiel angeführt, bei dem zudem Teile des Leuchtengehäuses 02 mit einer Aluminiumschicht 20 ausgeführt sind, um den betreffenden Teil des Leuchtengehäuses 02 elektrisch leitfähig auszubilden. Im innenliegenden Fall wird bevorzugt im Spritzgussprozess ein Metallgeflecht 13 eingespritzt. Im außenliegenden Fall kann entweder während des Spritzgussprozesses, als auch in einem separaten Prozessschritt, das Metallgeflecht 13 aufgebracht werden. Je feinmaschiger das Metallgeflecht 13 ausgelegt wird, desto höher wird der ESD Schutz.
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Bezugnehmend auf die voranstehend beschriebene und in 4 gezeigte Ausführung kann ein speziell in die Lichtscheibe 04 eingebrachtes Metallgitter 14 bzw. Metallgeflecht verwendet werden (6). Dabei kann das Metallgitter 14 entweder in die Lichtscheibe 04 in das Polymer eingebracht oder auf die Lichtscheibe 04 aufgebracht sein. Der Gitterabstand muss dabei klein genug sein, um die innenliegenden Bauteile effektiv vor einem ESD-Impuls 11 schützen zu können. Die Gittersteifen sind dabei einerseits dünn, um möglichst wenig Licht von der Fahrzeugleuchte 01 abzuschatten. Andererseits muss das Metallgitter 14 die kurzen und hohen Stromspitzen des ESD-Impulses 11 standhalten können.
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Bevorzugt ist das Metallgitter 14 bis möglichst nah an den Rand der Lichtscheibe 04 angeordnet, um idealerweise eine durch einen Pfeil Z angedeutete direkte Ableitung des ESD-Impulses 11 vom Metallgitter 14 zur Fahrzeugkarosserie 12 zu erreichen (vgl. 1).
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Eine alternative oder zusätzliche Möglichkeit einen ESD-Schutz - sowohl in als auch ohne Verbindung mit einem elektrisch leitfähigen Kunststoff - zu erhalten, ist, die Verwendung eines Kühlblechs 09.
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Bei einer in 5 dargestellten Fahrzeugleuchte 01 ist in dem Leuchtenraum 03 mindestens ein Kühlblech 09 angeordnet.
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Vorteilhaft ist das Kühlblech 09 zum Teil vor einer die vor dem ESD-Impuls zu schützenden Elektronikbauteile 07 tragenden und/oder elektrisch kontaktierenden Platine 08 herumgeführt.
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Eine elektrische Kontaktierung des Kühlblechs 09 zur Fahrzeugmasse ist bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft. Das Kühlblech 09 ist hierzu während des bestimmungsgemäßen Gebrauchs der Fahrzeugleuchte 01 mit der Fahrzeugmasse, beispielsweise einem Massepin eines elektrischen Anschlusses der Fahrzeugleuchte 01, elektrisch verbunden.
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Bei der in 5 gezeigten Ausgestaltung fungiert ein Kühlblech 09 zusätzlich zum thermischen Zweck auch als ESD Schutz. Dabei ist das Kühlblech 09 derart verbaut, dass es möglichst weiter in Richtung der Lichtscheibe 04 reicht als die Platine 08. ESD-Impulse 11 werden somit über das Kühlblech 09 zur Fahrzeugmasse abgeleitet, wobei das Kühlblech 09 eine Kontaktierung zum Fahrzeug GND-Kabel benötigt.
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Die Erfindung schafft einen effektiven Schutz in einer Fahrzeugleuchte 01 innenliegend in einem von einem Leuchtengehäuse 02 und einer Lichtscheibe 04 wenigstens teilweise umschlossenen Leuchteninnenraum 05 beherbergte Elektronikbauteile 07 gegen ESD-Impulse 11, indem eine elektrisch leitfähige Schicht aus Metall, elektrisch leitfähiger Kunststoff oder elektrisch leitfähige Partikel beispielsweise in einem Spritzgussprozess oder in einem weiteren Prozess in oder auf das Leuchtengehäuse 02 und/oder die Lichtscheibe 04 aufgebracht werden.
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Bei dem Leuchtengehäuse 02 und der Lichtscheibe 04 handelt es sich vorteilhaft um Spritzgussteile.
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Es ist ersichtlich, dass die Erfindung einen ESD Schutz durch elektrisch leitfähiges Material oder Komponenten in Spritzgussteilen vorsieht.
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Vorteilhaft ist in zumindest einem der Spritzgussteile ein elektrisch leitfähiges Material eingebettet.
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Zusätzliche, über eine vollständige Lösung der zu Grunde liegenden Aufgabe hinausgehende Vorteile gegenüber dem Stand der Technik sind unter Anderem:
- • Es wird eine weitere Ebene des ESD Schutzes implementiert. Diese weitere Ebene befindet sich auf Produktebene, hier der gesamten Fahrzeugleuchte. Idealerweise ist das komplette Leuchtengehäuse mit einer elektrisch leitfähigen Schicht zur Ableitung von ESD-Impulsen 11 ausgestattet, um die innenliegende Bauteile effektiv vor ESD Schäden zu schützen.
- • Ein weiterer Vorteil, wenn das Leuchtengehäuse aus leitfähigem Polymer aufgebaut wird, ist, dass der ESD-Impuls 11 nicht unbedingt über den Fahrzeugstecker abgeleitet werden muss, sondern direkt auf die Fahrzeugkarosserie 12 um die Fahrzeugleuchte 01 überschlagen kann (vgl. 1).
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Die Fahrzeugleuchte 01 kann alternativ oder zusätzlich einzelne oder eine Kombination mehrerer einleitend in Verbindung mit dem Stand der Technik und/oder in einem oder mehreren der zum Stand der Technik erwähnten Dokumente und/oder in der voranstehenden Beschreibung erwähnte Merkmale aufweisen.
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Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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Die Erfindung ist insbesondere im Bereich der Herstellung von Fahrzeugleuchten, insbesondere Kraftfahrzeugleuchten gewerblich anwendbar.
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Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Fahrzeugleuchte
- 02
- Leuchtengehäuse
- 03
- Lichtöffnung
- 04
- Lichtscheibe
- 05
- Leuchteninnenraum
- 06
- Leuchtenanschluss
- 07
- Elektronikbauteil
- 08
- Platine
- 09
- Kühlblech
- 10
- Additiv
- 11
- ESD-Impuls
- 12
- Fahrzeugkarosserie
- 13
- Metallgeflecht
- 14
- Metallgeflecht
- 20
- Aluminiumschicht
- 40
- Farbfilterpartie
- 41
- Partie
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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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.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102016003733 A1 [0017]
- DE 102017207181 A1 [0018]
- DE 202015105154 U1 [0019]
- EP 2833048 B1 [0020]
- EP 2954552 B1 [0021]
- DE 202013012885 U1 [0022]
- DE 102017115548 B4 [0023]
