DE102021132904A1

DE102021132904A1 - Antibakterielle innenraumkomponenten und verfahren zu deren verwendung

Info

Publication number: DE102021132904A1
Application number: DE102021132904.3A
Authority: DE
Inventors: Nancy L. Johnson; Janet C. Robincheck; Judith H. Clark; Adam F. Gross; Shanying Cui; Russell Mott
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2021-03-18
Filing date: 2021-12-14
Publication date: 2022-09-22
Also published as: CN115105613A; US20220296742A1

Abstract

Eine antibakterielle Innenraumkomponente, wie z.B. eine Türgriffkomponente, die wenigstens eine Berührungsfläche in einem begrenzten Raum mit einem schattigen Bereich aufweist, ist in einem Fahrzeug bereitgestellt. Eine Lichtquelle umfasst eine Leuchtdiode (LED), die Licht mit einer Wellenlänge von ≥ ungefähr 375 nm bis ≤ ungefähr 425 nm erzeugt, das zum Abtöten von Bakterien auf die wenigstens eine Berührungsfläche gerichtet ist. Eine wärmeleitende Komponente steht in Wärmeübertragungsverbindung mit der Lichtquelle, um Wärme an eine Wärmesenke entweder in oder benachbart zu der antibakteriellen Innenraumkomponente zu übertragen. Außerdem sind Verfahren zum Betrieb der selbstdesinfizierenden, antibakteriellen Innenraumkomponente vorgesehen.

Description

EINLEITUNG
Dieser Abschnitt enthält Hintergrundinformationen im Zusammenhang mit der vorliegenden Offenbarung, die nicht unbedingt zum Stand der Technik gehören.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf antibakterielle Innenraumkomponenten für Fahrzeuge und Verfahren zu deren Verwendung.
Die Übertragung von Krankheiten und Gerüchen in Fahrzeugen ist ein großes Problem, insbesondere bei Fahrgemeinschaften oder Fahrzeugen mit mehreren Insassen. Bestimmte Innenraumkomponenten von Fahrzeugen weisen Knöpfe, Schalter, Hebel oder andere Oberflächen auf, die von den Benutzern häufig berührt werden („High Interaction Vehicle Surfaces“ oder „High Touch Areas“). Daher ist es wünschenswert, dass diese häufig berührten Oberflächen gereinigt werden, um krankheitserregende Bakterien oder unerwünschte Gerüche zu entfernen, die durch Bakterien in menschlichem Schweiß und Essensresten entstehen. Es gibt zwar verschiedene Desinfektionsstrategien für Fahrzeuge, aber viele davon beruhen auf der physischen Reinigung durch den Menschen, z.B. durch Auftragen eines Reinigungsmittels direkt auf die Oberfläche, manchmal gefolgt von physischem Kontakt, z.B. Abwischen.
Bestimmte häufig berührte Bereiche von Innenraumkomponenten können jedoch schwierig zu reinigen sein, da sie sich auf begrenztem Raum befinden und nicht leicht zugänglich sind oder in schattigen Bereichen angeordnet sind, die nicht durch von außen einfallendem Licht durchdrungen werden. Beispielsweise können die Innenteile von Griffen, Verriegelungen, Getränkehaltern, Fächern in der Mittelkonsole und dergleichen häufig berührte Oberflächen aufweisen, die für die Reinigung nicht leicht zugänglich sind. Daher wäre es wünschenswert, eine Behandlung auf stark frequentierte Fahrzeugflächen zu konzentrieren, um die Übertragung von Bakterien in schwer zugänglichen Bereichen der Innenraumkomponenten zu verringern. Daher besteht nach wie vor ein Bedarf an selbstreinigenden und selbstdesinfizierenden Oberflächen in einer Innenraumkomponente, die in der Lage sind, Bakterien und andere Verunreinigungen in schwer zugänglichen Bereichen der Innenraumkomponenten zuverlässig zu minimieren.
ZUSAMMENFASSUNG
Dieser Abschnitt enthält eine allgemeine Zusammenfassung der Offenbarung und ist keine umfassende Offenbarung ihres vollen Umfangs oder aller ihrer Merkmale.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf eine antibakterielle Innenraumkomponente, die zur Selbstreinigung in der Lage ist und in einem Fahrzeug angeordnet ist. Die antibakterielle Innenraumkomponente weist wenigstens eine Berührungsfläche in einem begrenzten Raum mit einem schattigen Bereich und eine Lichtquelle mit einer Leuchtdiode (LED) auf, die Licht mit einer Wellenlänge von größer oder gleich ungefähr 375 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 425 nm erzeugt, das auf die wenigstens eine Berührungsfläche gerichtet ist, um Bakterien abzutöten. Die antibakterielle Innenraumkomponente weist außerdem eine wärmeleitende Komponente auf, die in einer Wärmeübertragungsverbindung mit der Lichtquelle steht, um Wärme an eine Wärmesenke entweder in oder benachbart zu der antibakteriellen Innenraumkomponente zu übertragen.
Bei bestimmten Aspekten umfasst die Lichtquelle eine Leuchtdiode (LED) mit einer optischen Ausgangsleistung von größer oder gleich ungefähr 1 W.
Bei bestimmten Aspekten ist die Lichtquelle dazu ausgelegt, eine erste Betriebsart zum Abtöten von Bakterien auf der wenigstens einen Berührungsfläche mit einer optischen Ausgangsleistung von größer oder gleich ungefähr 0,5 W und eine zweite Betriebsart zur Beleuchtung mit einer optischen Ausgangsleistung von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 W aufzuweisen.
Bei bestimmten Aspekten ist die erste Betriebsart dazu ausgelegt, größer oder gleich ungefähr 90 % der ursprünglich auf der wenigstens einen Berührungsfläche vorhandenen Bakterien abzutöten.
Bei bestimmten Aspekten erzeugt die Lichtquelle eine Energiefluenz auf der wenigstens einen Berührungsfläche von größer oder gleich ungefähr 5 J/cm² bis kleiner oder gleich ungefähr 50 J/cm².
Bei bestimmten Aspekten ist die Bestrahlungsstärke auf der wenigstens einen Berührungsfläche größer oder gleich ungefähr 1 mW/cm².
Bei bestimmten Aspekten ist die antibakterielle Innenraumkomponente aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem Türgriff, einem Getränkehalter, einem Handschuhfach, einer Verriegelung, einem Griff, einem Lenkrad und Kombinationen davon besteht.
Bei bestimmten Aspekten überschreitet ein Bereich, der die Lichtquelle umgibt, nicht eine Temperatur von größer ungefähr 100 °C.
Bei bestimmten Aspekten weist die wärmeleitende Komponente eine Wärmeleitfähigkeit von größer oder gleich ungefähr 20 W/(m K) auf.
Bei bestimmten Aspekten ist die wärmeleitende Komponente eine Wärmebrücke, die an der Lichtquelle und an einer festen Wärmesenke angebracht ist.
Bei bestimmten Aspekten ist die antibakterielle Innenraumkomponente ein Türgriff, die Lichtquelle ist in oder im Bereich einer Einfassung angeordnet, die den Türgriff umgibt, und die Wärmesenke ist eine Türverkleidung.
Bei bestimmten Aspekten ist die wärmeleitende Komponente eine Wärmebrücke, die die Lichtquelle mit einer festen Komponente in einer Türverkleidung verbindet, oder die wärmeleitende Komponente umfasst eine Vielzahl von Wärmeaustauschrippen.
Bei bestimmten Aspekten umfasst die wärmeleitende Komponente ein Phasenwechselmaterial, das dazu ausgelegt ist, eine endotherme Reaktion zu durchlaufen, um Wärme zu absorbieren.
Bei bestimmten Aspekten ist die wärmeleitende Komponente eine Vergussmasse oder ein Hitzeverteiler, die bzw. der auf einer Oberfläche der antibakteriellen Innenraumkomponente angeordnet ist.
Bei bestimmten Aspekten ist die antibakterielle Innenraumkomponente ein Türgriff, und die Lichtquelle ist in dem Türgriff angeordnet.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich außerdem auf eine antibakterielle Türgriffkomponente in einem Fahrzeug, die wenigstens eine Berührungsfläche auf einem Türgriff in einer Türgriffkomponente in einer Türverkleidung umfassen kann. Die Türgriffkomponente umfasst einen begrenzten Raum mit einem schattigen Bereich. Die antibakterielle Türgriffkomponente umfasst außerdem eine Lichtquelle mit einer Leuchtdiode (LED), die der Türgriffkomponente zugeordnet ist und Licht mit einer Wellenlänge von größer oder gleich ungefähr 375 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 425 nm erzeugt, das auf die wenigstens eine Berührungsfläche auf dem Türgriff gerichtet ist, um größer oder gleich ungefähr 90 % der auf der wenigstens einen Berührungsfläche vorhandenen Bakterien abzutöten. Außerdem ist eine wärmeleitende Komponente, die mit der Lichtquelle in Wärmeübertragungsverbindung steht, enthalten, um jegliche erzeugte Wärme an die Türverkleidung zu übertragen.
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zum Betreiben einer antibakteriellen Innenraumkomponente eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst das Aktivieren einer Lichtquelle mit einer Leuchtdiode (LED) in einer ersten Betriebsart. In der ersten Betriebsart erzeugt die LED blaues Licht mit einer Wellenlänge von größer oder gleich ungefähr 375 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 425 nm, das auf wenigstens eine Berührungsfläche in einem einen schattigen Bereich aufweisenden begrenzten Raum der antibakteriellen Innenraumkomponente gerichtet ist. Auf diese Weise werden größer oder gleich ungefähr 90 % der ursprünglich auf der wenigstens einen Berührungsfläche vorhandenen Bakterien abgetötet. Das Verfahren umfasst außerdem das Übertragen von Wärme von der Lichtquelle zu einer wärmeleitenden Komponente entweder in oder benachbart zu der antibakteriellen Innenraumkomponente, so dass die Temperatur in einem Bereich in oder benachbart zu der antibakteriellen Innenraumkomponente beim Aktivieren kleiner oder gleich ungefähr 100 °C beträgt.
Bei bestimmten Aspekten umfasst das Verfahren ferner das Aktivieren der Lichtquelle mit der Leuchtdiode (LED) in einer zweiten Betriebsart, die sich von der ersten Betriebsart unterscheidet, um die antibakterielle Innenraumkomponente, die einen schattigen Bereich aufweist, zu beleuchten. Die zum Abtöten von Bakterien bestimmte erste Betriebsart weist eine optische Ausgangsleistung von größer oder gleich ungefähr 0,5 W auf, während die zum Beleuchten bestimmte zweite Betriebsart eine optische Ausgangsleistung von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 W aufweist.
Bei bestimmten Aspekten ist die Bestrahlungsstärke auf der wenigstens einen Berührungsfläche in der ersten Betriebsart größer oder gleich ungefähr 10 mW/cm².
Bei bestimmten Aspekten erzeugt die Lichtquelle in der ersten Betriebsart auf der wenigstens einen Berührungsfläche eine Energiefluenz von größer oder gleich ungefähr 5 J/cm² bis kleiner oder gleich ungefähr 50 J/cm².
Weitere Anwendungsbereiche ergeben sich aus der hierin gegebenen Beschreibung. Die Beschreibung und die spezifischen Beispiele in dieser Zusammenfassung dienen nur der Veranschaulichung und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.
Figurenliste
Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Veranschaulichung ausgewählter Ausgestaltungen und nicht aller möglichen Ausführungen und sind nicht dazu bestimmt, den Umfang der vorliegenden Offenbarung einzuschränken.

1 zeigt eine Fahrzeugtür mit einer antibakteriellen Türgriffkomponente, die in einer Einfassung mit einer energiereichen Lichtquelle gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung angeordnet ist.
2 zeigt die Innenseite einer Türgriffkomponente wie derjenigen in 1.
3 zeigt eine Fahrzeugtür mit einer antibakteriellen Türgriffkomponente, die in einer Einfassung mit einer energiereichen Lichtquelle angeordnet ist, die mit einer wärmeleitenden Komponente in Form einer Wärmebrücke verbunden ist, um Wärme an eine Wärmesenke gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu übertragen.
4 zeigt die antibakterielle Türgriffkomponente von 3 in einer weiteren Ansicht, wobei die energiereiche Lichtquelle in einem antibakteriellen Reinigungsmodus gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung aktiviert ist.
5 zeigt eine antibakterielle Türgriffkomponente, die in einer Einfassung angeordnet ist, die eine energiereiche Lichtquelle aufweist, die mit einer wärmeleitenden Komponente in Form einer Wärmebrücke verbunden ist, um Wärme an eine Wärmesenke in der Türverkleidung hinter der antibakteriellen Türgriffkomponente gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu übertragen, in einer Explosionsansicht.
6 zeigt eine antibakterielle Türgriffkomponente, die in einer Einfassung angeordnet ist, die eine energiereiche Lichtquelle aufweist, die mit einer wärmeleitenden Komponente in Form von Wärmeaustauschrippen verbunden ist, um Wärme gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung zu übertragen.
7 zeigt eine Fahrzeugtür mit einer antibakteriellen Türgriffkomponente, die eine innenliegende energiereiche Lichtquelle gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung aufweist.
8 zeigt die antibakterielle Türgriffkomponente von 7, die eine innenliegende energiereiche Lichtquelle aufweist, in einer Vorderansicht.
9 zeigt die antibakterielle Türgriffkomponente von 7, die eine innenliegende energiereiche Lichtquelle aufweist, in einer Rückansicht.
10 zeigt ein Flussdiagramm, das Verfahren zum Betreiben einer antibakteriellen Innenraumkomponente in einem Fahrzeug gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung darstellt.
11 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeuginnenraums, in den selbstdesinfizierende, antibakterielle Innenraumkomponenten gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung eingebaut werden können.

Entsprechende Bezugszeichen kennzeichnen entsprechende Teile in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Da beispielhafte Ausgestaltungen vorgesehen sind, ist dies eine sorgfältige Offenbarung, die Fachleuten den vollen Umfang vermittelt. Es werden zahlreiche spezifische Details aufgeführt, wie z.B. Beispiele spezifischer Zusammensetzungen, Komponenten, Vorrichtungen und Verfahren, um ein umfassendes Verständnis der Ausgestaltungen der vorliegenden Offenbarung bereitzustellen. Für Fachleute ist es offensichtlich, dass spezifische Details nicht verwendet werden müssen, dass beispielhafte Ausgestaltungen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert sein können und dass keine davon so ausgelegt werden sollten, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränken. Bei einigen beispielhaften Ausgestaltungen sind bekannte Prozesse, bekannte Gerätestrukturen und bekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
Die hierin verwendete Terminologie dient nur der Beschreibung bestimmter beispielhafter Ausgestaltungen und soll nicht einschränkend wirken. Wie hierin verwendet, können die Singularformen „ein“, „eine“ sowie „der, die, das“ auch die Pluralformen einschließen, es sei denn, aus dem Kontext geht eindeutig etwas anderes hervor. Die Begriffe „umfassen“, „umfassend“, „enthalten“ und „aufweisen“ sind inklusiv und spezifizieren daher das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Elementen, Zusammensetzungen, Schritten, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Komponenten, schließen aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem oder mehreren anderen Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Vorgängen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht aus. Obwohl der offene Begriff „umfassend“ als ein nicht einschränkender Begriff zu verstehen ist, der dazu dient, verschiedene hierin dargelegte Ausgestaltungen zu beschreiben und zu beanspruchen, kann der Begriff bei bestimmten Aspekten alternativ auch als ein stärker einschränkender und restriktiverer Begriff verstanden werden, wie z.B. „bestehend aus“ oder „im Wesentlichen bestehend aus“. Daher umfasst die vorliegende Offenbarung für jede gegebene Ausgestaltung, die Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganze Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte angibt, ausdrücklich auch Ausgestaltungen, die aus solchen angegebenen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elementen, Merkmalen, ganzen Zahlen, Vorgängen und/oder Verfahrensschritten bestehen oder im Wesentlichen daraus bestehen. Im Falle von „bestehend aus“ schließt die alternative Ausgestaltung alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte aus, während im Falle von „im Wesentlichen bestehend aus“ alle zusätzlichen Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, von einer solchen Ausgestaltung ausgeschlossen sind, aber alle Zusammensetzungen, Materialien, Komponenten, Elemente, Merkmale, ganzen Zahlen, Vorgänge und/oder Verfahrensschritte, die sich nicht erheblich auf die grundlegenden und neuartigen Eigenschaften auswirken, in der Ausgestaltung eingeschlossen sein können.
Alle hierin beschriebenen Verfahrensschritte, Prozesse und Vorgänge sind nicht so auszulegen, dass sie zwangsläufig in der bestimmten erläuterten oder veranschaulichten Reihenfolge durchgeführt werden müssen, es sei denn, sie sind ausdrücklich als Reihenfolge der Durchführung gekennzeichnet. Es versteht sich außerdem, dass zusätzliche oder alternative Schritte angewendet werden können, sofern nicht anders angegeben.
Wird eine Komponente, ein Element oder eine Schicht als „auf“ oder „in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet, kann sie bzw. es sich direkt auf oder in Eingriff mit der anderen Komponente, dem anderen Element oder der anderen Schicht befinden oder mit dem- oder derselben verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischenliegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Wird dagegen ein Element als „direkt auf“ oder „direkt in Eingriff mit“ einem anderen Element oder einer anderen Schicht befindlich oder als mit dem- oder derselben „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ bezeichnet, dürfen keine dazwischen liegenden Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Wörter, die zur Beschreibung der Beziehung zwischen Elementen verwendet werden, sollten in ähnlicher Weise ausgelegt werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ oder „angrenzend“ gegenüber „direkt benachbart“ oder „direkt angrenzend“ usw.). Wie hierin verwendet, schließt der Begriff „und/oder“ alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen aufgelisteten Punkte ein.
Obwohl die Begriffe „erste“, „zweite“, „dritte“ usw. hierin verwendet sein können, um verschiedene Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Schritte, Elemente, Komponenten, Bereiche, Schichten und/oder Abschnitte nicht durch diese Begriffe eingeschränkt werden, sofern nicht anders angegeben. Diese Begriffe dürfen nur verwendet werden, um einen Schritt, ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Schicht oder einen Abschnitt von einem anderen Schritt, einem anderen Element, einer anderen Komponente, einem anderen Bereich, einer anderen Schicht oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Begriffe wie „erste“, „zweite“ und andere numerische Begriffe implizieren, wenn sie hierin verwendet werden, keine Abfolge oder Reihenfolge, es sei denn, der Kontext weist eindeutig darauf hin. So könnte man einen ersten Schritt, ein erstes Element, eine erste Komponente, einen ersten Bereich, eine erste Schicht oder einen ersten Abschnitt, die im Folgenden besprochen werden, als zweiten Schritt, zweites Element, zweite Komponente, zweiten Bereich, zweite Schicht oder zweiten Abschnitt bezeichnen, ohne von den Lehren der Ausführungsbeispiele abzuweichen.
Räumlich oder zeitlich relative Begriffe wie „vor“, „nach“, „innere“, „äußere“, „unterhalb“, „unter“, „untere“, „über“, „obere“ und dergleichen können hierin der Einfachheit halber verwendet werden, um die Beziehung eines Elements oder Merkmals zu einem oder mehreren anderen Elementen oder Merkmalen zu beschreiben, wie in den Abbildungen veranschaulicht. Räumlich oder zeitlich relative Begriffe können dazu bestimmt sein, zusätzlich zu der in den Abbildungen dargestellten Ausrichtung unterschiedliche Ausrichtungen des in Gebrauch oder Betrieb befindlichen Geräts oder Systems einzuschließen.
In dieser gesamten Offenbarung stellen die Zahlenwerte ungefähre Maße oder Grenzen für Bereiche dar, um geringfügige Abweichungen von den angegebenen Werten und Ausgestaltungen, die ungefähr den genannten Wert aufweisen, sowie solche Werte, die genau den genannten Wert aufweisen, einzuschließen. Anders als in den Arbeitsbeispielen am Ende der detaillierten Beschreibung sind alle Zahlenwerte von Parametern (z.B. von Mengen oder Bedingungen) in dieser Patentschrift, einschließlich der im Anhang befindlichen Ansprüche, so zu verstehen, dass sie in allen Fällen durch den Begriff „ungefähr“ modifiziert sind, unabhängig davon, ob „ungefähr“ tatsächlich vor dem Zahlenwert erscheint oder nicht. „Ungefähr“ bedeutet, dass der angegebene Zahlenwert eine leichte Ungenauigkeit zulässt (mit einer gewissen Annäherung an die Genauigkeit des Werts, ungefähr oder ziemlich nahe am Wert, fast). Wird die Ungenauigkeit, die durch „ungefähr“ gegeben ist, in der Technik nicht anderweitig mit dieser gewöhnlichen Bedeutung verstanden, dann bezeichnet „ungefähr“, wie es hierin verwendet wird, zumindest Abwandlungen, die sich aus gewöhnlichen Verfahren zur Messung und Verwendung solcher Parameter ergeben können. Zum Beispiel kann „ungefähr“ eine Abweichung von kleiner oder gleich 5 %, optional kleiner oder gleich 4 %, optional kleiner oder gleich 3 %, optional kleiner oder gleich 2 %, optional kleiner oder gleich 1 %, optional kleiner oder gleich 0,5 % und bei bestimmten Aspekten optional kleiner oder gleich 0,1 % umfassen.
Darüber hinaus umfasst die Offenbarung von Bereichen die Offenbarung aller Werte und weiter unterteilten Bereiche innerhalb des gesamten Bereichs, einschließlich der Endpunkte und der für die Bereiche angegebenen Teilbereiche.
Räumliche und funktionale Beziehungen zwischen Elementen (z.B. zwischen Modulen, Schaltungselementen, Halbleiterschichten usw.) werden mit verschiedenen Begriffen beschrieben, darunter „verbunden“, „in Eingriff stehend“, „gekoppelt“, „benachbart“, „neben“, „oben auf“, „über“, „unter“ und „angeordnet“. Wird eine Beziehung zwischen ersten und zweiten Elementen in der obigen Offenbarung nicht ausdrücklich als „direkt“ beschrieben, kann diese Beziehung eine direkte Beziehung sein, bei der keine anderen dazwischenliegenden Elemente zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind, aber auch eine indirekte Beziehung, bei der ein oder mehrere dazwischenliegende Elemente (entweder räumlich oder funktionell) zwischen den ersten und zweiten Elementen vorhanden sind. Wie hierin verwendet, sollte der Ausdruck „A, B und/oder C“ unter Verwendung einer nicht-exklusiven logischen ODER-Verknüpfung als logisch (A ODER-verknüpft mit B ODER-verknüpft mit C) ausgelegt werden und nicht als „wenigstens eines von A, wenigstens eines von B und wenigstens eines von C“ verstanden werden.
In den Figuren veranschaulicht die Richtung eines Pfeils, wie sie durch die Pfeilspitze angezeigt wird, im Allgemeinen den Informationsfluss (z.B. Daten oder Anweisungen), der für die Veranschaulichung von Interesse ist. Tauschen beispielsweise Element A und Element B eine Vielzahl von Informationen aus, die von Element A zu Element B übertragenen Informationen sind für die Veranschaulichung aber relevant, kann der Pfeil von Element A zu Element B zeigen. Dieser unidirektionale Pfeil bedeutet nicht, dass keine anderen Informationen von Element B zu Element A übertragen werden. Ferner kann Element B bei Informationen, die von Element A zu Element B gesendet werden, Anfragen oder Empfangsbestätigungen für die Informationen an Element A senden.
Bei dieser Anmeldung, die die nachfolgenden Definitionen umfasst, kann der Begriff „Modul“ oder der Begriff „Steuerung“ durch den Begriff „Schaltung“ ersetzt werden, Der Begriff „Modul“ kann sich auf Folgendes beziehen, Teil davon sein oder Folgendes umfassen: eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale diskrete Schaltung, eine digitale, analoge oder gemischt analoge/digitale integrierte Schaltung, eine kombinatorische Logikschaltung, ein feldprogrammierbares Gate-Array (FPGA), eine Prozessorschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die Code ausführt, eine Speicherschaltung (gemeinsam, dediziert oder Gruppe), die von dem Prozessorschaltkreis ausgeführten Code speichert, andere geeignete Hardwarekomponenten, die die beschriebene Funktionalität bereitstellen, oder eine Kombination von einigen oder allen der oben genannten Komponenten, z.B. in einem Ein-Chip-System.
Das Modul kann eine oder mehrere Schnittstellenschaltungen umfassen. Bei einigen Beispielen können die Schnittstellenschaltungen verdrahtete oder drahtlose Schnittstellen umfassen, die mit einem lokalen Netzwerk (LAN), dem Internet, einem Weitverkehrsnetz (WAN) oder Kombinationen davon verbunden sind. Die Funktionalität eines beliebigen gegebenen Moduls der vorliegenden Offenbarung kann auf mehrere Module verteilt sein, die über Schnittstellenschaltungen verbunden sind. Zum Beispiel können mehrere Module einen Lastausgleich ermöglichen. Bei einem weiteren Beispiel kann ein Server-Modul (auch als Remote- oder Cloud-Modul bezeichnet) einige Funktionen im Auftrag eines Client-Moduls ausführen.
Der Begriff „Code“, wie er oben verwendet wird, kann Software, Firmware und/oder Mikrocode umfassen und sich auf Programme, Routinen, Funktionen, Klassen, Datenstrukturen und/oder Objekte beziehen. Der Begriff „gemeinsame Prozessorschaltung“ umfasst eine einzelne Prozessorschaltung, die Code von mehreren Modulen zum Teil oder in Gesamtheit ausführt. Der Begriff „Gruppenprozessorschaltung“ umfasst eine Prozessorschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Prozessorschaltungen Code von einem oder mehreren Modulen zum Teil oder in Gesamtheit ausführt. Verweise auf mehrere Prozessorschaltungen umfassen mehrere Prozessorschaltungen auf diskreten Chips, mehrere Prozessorschaltungen auf einem einzelnen Chip, mehrere Kerne einer einzelnen Prozessorschaltung, mehrere Threads einer einzelnen Prozessorschaltung oder eine Kombination davon. Der Begriff „gemeinsame Speicherschaltung“ umfasst eine einzelne Speicherschaltung, die Code von mehreren Modulen zum Teil oder in Gesamtheit speichert. Der Begriff „Gruppenspeicherschaltung“ umfasst eine Speicherschaltung, die in Kombination mit zusätzlichen Speichern Code von einem oder mehreren Modulen zum Teil oder in Gesamtheit speichert.
Der Begriff „Speicherschaltung“ ist eine Untermenge des Begriffs computerlesbares Medium. Der Begriff „computerlesbares Medium“, wie er hierin verwendet wird, umfasst keine transitorischen elektrischen oder elektromagnetischen Signale, die sich durch ein Medium (z.B. auf einer Trägerwelle) ausbreiten; der Begriff „computerlesbares Medium“ kann daher als greifbar und nicht transitorisch betrachtet werden. Nicht einschränkende Beispiele für ein nicht transitorisches, greifbares, computerlesbares Medium sind nichtflüchtige Speicherschaltungen (z.B. eine Flash-Speicherschaltung, eine löschbare, programmierbare Festwertspeicherschaltung oder eine Maskenfestwertspeicherschaltung), flüchtige Speicherschaltungen (z.B. eine statische Direktzugriffsspeicherschaltung oder eine dynamische Direktzugriffsspeicherschaltung), magnetische Speichermedien (z.B. ein analoges oder digitales Magnetband oder ein Festplattenlaufwerk) und optische Speichermedien (z.B. eine CD, eine DVD oder eine Blu-ray Disc).
Die in dieser Anmeldung beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren können teilweise oder vollständig von einem Spezialcomputer implementiert werden, der dadurch erstellt wird, dass ein Allzweckcomputer so konfiguriert wird, dass er eine oder mehrere bestimmte, in Computerprogrammen enthaltene Funktionen ausführt. Die oben beschriebenen Funktionsblöcke, Flussdiagrammkomponenten und andere Elemente dienen als Softwarespezifikationen, die durch die Routinearbeit eines erfahrenen Technikers oder Programmierers in die Computerprogramme übersetzt werden können.
Die Computerprogramme umfassen prozessorausführbare Anweisungen, die auf wenigstens einem nicht transitorischen, konkreten, computerlesbaren Medium gespeichert sind. Die Computerprogramme können auch gespeicherte Daten umfassen oder auf diesen beruhen. Die Computerprogramme können ein Basic-Input/Output-System (BIOS), das mit der Hardware des Spezialcomputers zusammenwirkt, Gerätetreiber, die mit bestimmten Geräten des Spezialcomputers zusammenwirken, ein oder mehrere Betriebssysteme, Benutzeranwendungen, Hintergrunddienste, Hintergrundanwendungen usw. umfassen.
Die Computerprogramme können umfassen: (i) beschreibenden Text, der zu parsen ist, z.B. HTML (Hypertext Markup Language), XML (Extensible Markup Language) oder JSON (JavaScript Object Notation), (ii) Assembler-Code, (iii) Objektcode, der von einem Compiler aus dem Quellcode erzeugt wird, (iv) Quellcode zur Ausführung durch einen Interpreter, (v) Quellcode zur Kompilierung und Ausführung durch einen Just-in-Time-Compiler usw. Nur zum Beispiel kann Quellcode mit der Syntax von Sprachen geschrieben werden, die C, C++, C#, Objective-C, Swift, Haskell, Go, SQL, R, Lisp, Java®, Fortran, Perl, Pascal, Curl, OCaml, Javascript®, HTML5 (Hypertext Markup Language 5. Version), Ada, ASP (Active Server Pages), PHP (PHP: Hypertext Preprocessor), Scala, Eiffel, Smalltalk, Erlang, Ruby, Flash®, Visual Basic®, Lua, MATLAB, SIMULINK und Python® umfassen.
Keines der in den Ansprüchen genannten Elemente ist dazu bestimmt, ein Element vom Typ „Mittel für eine Funktion“ im Sinne von 35 U.S.C. §112(f) zu sein, es sei denn, ein Element wird ausdrücklich mit der Formulierung „Mittel für“ oder im Falle eines Verfahrensanspruchs mit der Formulierung „Ablauf für“ oder „Schritt für“ genannt.
Es werden nun beispielhafte Ausgestaltungen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben.
Bei verschiedenen Aspekten stellt die vorliegende Offenbarung eine antibakterielle oder selbstdesinfizierende Innenraumkomponente in einem Fahrzeug und Verfahren zum Abtöten von Bakterien in einer solchen Innenraumkomponente bereit. Im Allgemeinen kann die Innenraumkomponente gemäß der vorliegenden Offenbarung wenigstens eine Berührungsfläche in einem begrenzten Raum mit einem schattigen Bereich aufweisen. Der häufig berührte Oberflächenbereich kann aus einem Material wie Metall, Polymer (z.B. thermoplastisches Olefin (TPO), Polypropylen, Leder, Vinyl), Leder, Stoff, Gewebe (z.B. gewebtem Stoff mit Schaumstoffbeschichtung) oder einem anderen geeigneten Material bestehen, das typischerweise zum Ausbilden von Innenraumkomponenten in einem Fahrzeug verwendet wird. Ein begrenzter Raum in einer Innenraumkomponente ist ein Bereich eines Fahrgastraums, der ein relativ kleines Volumen hat, z.B. kleiner oder gleich ungefähr 2 Kubikfuß oder optional kleiner oder gleich ungefähr 1 Kubikfuß, das wenigstens zum Teil schattig ist. Unter schattig ist zu verstehen, dass wenigstens ein Teil der Innenraumkomponente Flächen aufweist, die für einen Fahrzeuginsassen nicht sichtbar sind, so dass nur ein Minimum an einfallendem Licht den schattigen Bereich erreicht.
Die Innenraumkomponente umfasst eine Lichtquelle, die eine Leuchtdiode (LED) umfasst, die blaues Licht mit einer Wellenlänge von größer oder gleich ungefähr 375 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 425 nm erzeugt. Blaues Licht in diesem Wellenlängenbereich kann eine antibakterielle Wirkung aufweisen, die sowohl krankheitserregende als auch geruchsverursachende Bakterien abtöten kann, ohne Oberflächen zu beschädigen (z.B. Destabilisierung oder Zersetzung der Oberflächen von Innenraumkomponenten) oder Menschen zu gefährden (im Gegensatz zu ultraviolettem Licht, wie z.B. UV-C-Licht). Porphyrinmoleküle in Bakterien, die an deren Stoffwechsel beteiligt sind, absorbieren blaues Licht, werden geschädigt und bewirken, dass die Bakterien reaktive Sauerstoffspezies erzeugen, die die Bakterien weiter schädigen. Das blaue Licht wird auch von bakteriellen Membranproteinen absorbiert, denaturiert die Proteine und bricht die Zellwände auf. Am Ende führt dies zum Absterben von Bakterien. Bei bestimmten Abwandlungen weist das blaue Licht eine Wellenlänge von größer oder gleich ungefähr 385 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 410 nm, z.B. ungefähr 390 nm oder 405 nm, auf. Bei bestimmten Abwandlungen weist das blaue Licht größer oder gleich ungefähr 385 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 395 nm, z.B. 390 nm, auf. An sich erzeugt und emittiert die Lichtquelle blaues Licht, das auf den schattigen Bereich der wenigstens einen Berührungsfläche gerichtet ist, um Bakterien abzutöten.
Die Lichtquelle kann eine oder mehrere LEDs umfassen, die ein solches blaues Licht erzeugen können. Bei einer oder mehreren LEDs kann es sich um eine Hochleistungs-LED handeln, die in bestimmten Betriebsarten eine Leistung erzeugt, die eine bakterizide Wirkung erzielt. Eine solche Hochleistungs-LED kann an ihrer Oberfläche eine optische Leistung von insgesamt größer oder gleich ungefähr 0,5 W („0,5-Watt-LED“), optional an ihrer Oberfläche eine optische Leistung von größer oder gleich ungefähr 1 W („1-Watt-LED“), optional eine optische Leistung von größer oder gleich ungefähr 2 W („2-Watt-LED“), optional eine optische Leistung von größer oder gleich ungefähr 3 W („3-Watt-LED“), optional eine optische Leistung von größer oder gleich ungefähr 4 W („4-Watt-LED“) und bei bestimmten Abwandlungen optional an ihrer Oberfläche eine optische Leistung von größer oder gleich ungefähr 5 W (z.B. „5-Watt-LED“) abgeben. Die optische Leistung unterscheidet sich deutlich von der elektrischen Leistung. Somit weist eine 5-Watt-LED mit hoher optischer Leistung eine höhere elektrische Leistung als eine 5-Watt-LED auf, da LEDs nicht zu 100% effizient sind, wenn es um die optische Leistung der Energiequelle geht, und die optische Leistung in der Regel nur ungefähr 1/3 der Nennleistung beträgt (z.B. 1/3 von 5 W). Zum Beispiel entspricht eine optische Leistung von 90 W in einer LED einer elektrischen Leistung von 270 W. Somit kann eine 5-Watt-LED mit hoher optischer Leistung eine LED mit einer elektrischen Leistung von 15 W oder höher sein. Bei bestimmten Aspekten können zwei oder mehr LEDs mit hoher optischer Leistung (z.B. 5-Watt-Hochleistungs-LEDs) verwendet werden, um die schattigen Bereiche des begrenzten Raums in der Innenraumkomponente zu beleuchten. Darüber hinaus können mehrere Hochleistungs-LEDs verwendet werden, um ein gewünschtes Maß an Fluss oder Leistung auf den Zielflächen zu erzeugen, das geeignet ist, eine vorgegebene bakterizide Wirkung bereitzustellen. Bei bestimmten Abwandlungen besteht die Lichtquelle nur aus Hochleistungs-LEDs, die blaues Licht erzeugen. Was die optische Leistung betrifft, so kann diese bei einem Aspekt als Strahlungsleistung (W) ausgedrückt werden, die die gesamte Strahlungsenergie pro Zeiteinheit kennzeichnet, die von der LED-Energiequelle abgegeben wird. Die Bestrahlungsstärke oder Strahlungsflussdichte (W/cm²) ist die Strahlungsleistung, die von einer Oberfläche bezogen auf die Größe der Fläche aufgenommen wird. Die Energiefluenz oder Bestrahlung oder Strahlungsenergie (J/cm²) ist die kumulative Strahlungsenergie, die von einer Oberfläche pro Flächeneinheit über einen bestimmten Zeitraum aufgenommen wird.
Bei bestimmten Aspekten kann die Lichtquelle dazu ausgelegt sein, eine erste Betriebsart und eine unterschiedliche zweite Betriebsart aufzuweisen. Die integrierte Beleuchtung weist somit wenigstens zwei Intensitätsstufen auf, um sowohl eine nächtliche Beleuchtung als auch die Abtötung von Bakterien bereitzustellen. Die erste Betriebsart ist zum Abtöten von Bakterien auf der wenigstens einen Berührungsfläche bestimmt und weist eine optische Ausgangsleistung oder eine Strahlungsleistung von größer oder gleich ungefähr 0,5 W, optional größer oder gleich ungefähr 1 W, optional größer oder gleich ungefähr 2 W, optional größer oder gleich ungefähr 3 W, optional größer oder gleich ungefähr 4 W und bei bestimmten Abwandlungen optional größer oder gleich ungefähr 5 W auf. Eine zweite Betriebsart, die lediglich zur Beleuchtung verwendet wird, z.B. wenn das Fahrzeug besetzt ist und/oder während des Fahrzeugbetriebs, kann eine optische Ausgangsleistung von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 W aufweisen. Die erste Betriebsart ist dazu ausgelegt, im Wesentlichen Bakterien abzutöten, beispielsweise durch Abtöten von größer oder gleich ungefähr 90 % der ursprünglich auf der wenigstens einen Berührungsfläche vorhandenen Bakterien, optional größer oder gleich ungefähr 95 % der Bakterien, optional größer oder gleich ungefähr 97 % der Bakterien, optional größer oder gleich ungefähr 98 % der Bakterien und bei bestimmten Abwandlungen optional größer oder gleich ungefähr 99 % der ursprünglich auf der wenigstens einen Berührungsfläche vorhandenen Bakterien. So kann beispielsweise blaues Licht (375-425 nm) die Bakterienpopulation auf Autooberflächen um bis zu 99,5% reduzieren, ohne die Oberfläche zu beschädigen.
Zwei 5-Watt-LEDs können eine Bestrahlungsstärke oder Strahlungsflussdichte von größer oder gleich ungefähr 0,05 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,35 W/cm², optional größer 0,2 bis kleiner oder gleich ungefähr 0,35 W/cm² auf einer Zielberührungsfläche der Innenraumkomponente erzeugen. Bei bestimmten Abwandlungen erreicht die Bestrahlungsstärke oder Strahlungsflussdichte des blauen Lichts über einer bestimmten zu behandelnden Zielfläche eine gewünschte kumulative Bestrahlungsstärke oder Energiefluenz. Bei bestimmten Aspekten kann die Bestrahlungsstärke oder Strahlungsflussdichte auf dem zu behandelnden häufig berührten Oberflächenbereich, um Bakterien abzutöten, mit anderen Worten, um eine bakterizide Wirkung zu erzielen, größer oder gleich ungefähr 1 mW/cm², optional größer oder gleich ungefähr 5 mW/cm², optional größer oder gleich ungefähr 10 mW/cm², optional größer oder gleich ungefähr 20 mW/cm², optional größer oder gleich ungefähr 30 mW/cm², optional größer oder gleich ungefähr 40 mW/cm² und optional größer oder gleich ungefähr 50 mW/cm² sein. Der lokalisierte Fluss in einer bestimmten Region kann höher sein. Bei bestimmten Aspekten kann die Bestrahlungsstärke größer oder gleich 5 mW/cm² bis kleiner oder gleich 90 mW/cm² in einem Zieloberflächenbereich sein, der im Allgemeinen einem schattigen Bereich einer Innenraumkomponente entspricht.
Bei bestimmten Aspekten erzeugt die energiereiche Lichtquelle eine kumulative Energie oder Energiefluenz auf der wenigstens einen Berührungsfläche von größer oder gleich ungefähr 5 J/cm² bis kleiner oder gleich ungefähr 50 J/cm², um eine gewünschte Menge an Bakterien abzutöten, zum Beispiel mit den oben beschriebenen Werten. Bei bestimmten Abwandlungen beträgt die Energiefluenz auf der wenigstens einen Berührungsfläche größer oder gleich ungefähr 15 J/cm² bis kleiner oder gleich ungefähr 25 J/cm², zum Beispiel optional ungefähr 20 J/cm².
In der Regel sind bisher Schwachstrombeleuchtungskomponenten in die Hauptbereiche oder offenen Bereiche des Fahrgastraums eingebaut worden. Das Licht typischer Beleuchtungsquellen im Fahrgastraum eines Fahrzeugs, z.B. im Dachhimmel, im Armaturenbrett oder auf Verkleidungselementen, beleuchtet nur die sichtbaren Bereiche innerhalb der Innenraumkomponenten. Dadurch bleiben Innenraumkomponenten mit begrenzten Räumen und/oder schattigen Bereichen vor Lichteinfall verborgen. Allerdings handelt es sich bei vielen dieser begrenzten Räume, die wenigstens einen schattigen Bereich aufweisen, um häufig berührte Oberflächen, die regelmäßig gereinigt werden müssen. Somit würde der Einbau von Blaulichtleuchten an typischen Stellen in einem Fahrzeug nicht in die häufig berührten Oberflächen in schattigen Bereichen der Innenraumkomponenten eindringen.
Wie oben erwähnt, ist es oft eine Herausforderung, diese schattigen Bereiche durch Abwischen oder Auftragen von Reinigungsmitteln physisch zu reinigen, da sie verdunkelt oder relativ unzugänglich sind. Dabei kann es sich zum Beispiel um die Rückseite von Türgriffen, die in einer Einfassung angeordnet sind, Getränkehalter und dergleichen handeln. Selbst wenn blaues Licht häufig berührte Oberflächen erreichen kann, kann die vollständige Ausleuchtung der Kabine mit blauem Licht ferner wenigstens eine Stunde Behandlungszeit erfordern, verglichen mit einer kurzen (z.B. kleiner oder gleich ungefähr 20 Minuten dauernden) lokalen Ausleuchtung von Zielbereichen ausgewählter Komponenten, die wesentlich weniger Energie benötigt. Es hat sich gezeigt, dass die Integration von LEDs direkt in Innenraumkomponenten mit häufig berührten Bereichen gemäß bestimmten Aspekten der vorliegenden Offenbarung den Fluss von blauem Licht verbessert, was zu schnelleren Behandlungszeiten und einem geringeren Gesamtstrombedarf führt.
Das System kann einen Prozessor im Fahrzeug umfassen, der mit der energiereichen Lichtquelle in Verbindung steht. Der Prozessor kann auf jede geeignete Weise mit der energiereichen Lichtquelle in Verbindung stehen (z.B. fest verdrahtet oder drahtlos) und ist dazu ausgelegt, die energiereiche Lichtquelle in der Kabine oder im Insassenbereich des Fahrzeugs zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Wie unten detaillierter erörtert wird, kann der Prozessor wenigstens einen Algorithmus in die Verarbeitungsschritte einbeziehen, um die energiereiche Lichtquelle in der Kabine zu aktivieren oder zu deaktivieren.
Das System kann außerdem einen oder mehrere Sensoren umfassen, die mit dem Fahrzeugprozessor in Verbindung stehen, um Eingangsdaten darüber, ob es außen am Fahrzeug dunkel ist und/oder ob sich ein Fahrgast in der Kabine befindet oder diese besetzt ist, zu liefern. Das System kann eine Vielzahl von Sensoren umfassen, die außen am Fahrzeug oder in der Kabine oder im Insassenbereich des Fahrzeugs angeordnet sind. Bei bestimmten Abwandlungen stehen die Sensoren mit dem Prozessor in Verbindung (z.B. fest verdrahtet oder drahtlos), und zwar auf jede geeignete herkömmliche Weise, um dem Prozessor Eingangsdaten über die Belegung des Fahrzeugs zu liefern. Diese Eingangsdaten an den Prozessor werden von diesem verwendet, um die energiereiche Lichtquelle zu aktivieren oder zu deaktivieren.
Bei dem Sensor kann es sich um jeden geeigneten Sensor handeln, der dem Prozessor solche Eingangsdaten liefert, um die energiereiche Lichtquelle in der Innenraumkomponente des Fahrzeugs zu aktivieren oder zu deaktivieren. Bei dem Sensor bzw. den Sensoren kann es sich zum Beispiel um einen Lichtsensor, einen Bewegungssensor, einen optischen Sensor, einen Massesensor, einen Drucksensor, einen Temperatursensor, einen Ultraschallsensor oder einen Infrarotsensor oder jeden beliebigen anderen bekannten Sensor handeln.
Somit ist bei der vorliegenden Offenbarung die Verwendung einer Hochleistungs-LED denkbar, um eine antibakterielle Innenraumkomponente eines Fahrzeugs bereitzustellen. Diese Beleuchtung kann normalerweise schattige Oberflächen desinfizieren, die mit Chemikalien, UV-Licht oder zentralisierten Innenbeleuchtungssystemen nur schwer gründlich zu desinfizieren sind. Die hierin beschriebenen antibakteriellen Innenraumkomponenten desinfizieren automatisch, ohne dass Chemikalien verwendet werden oder menschliches Handeln erforderlich ist, und beschädigen ferner keine Oberflächen (wie es UV-Licht tut). Eine oder mehrere solcher Hochleistungs-LEDs erzeugen jedoch erhebliche Wärme. Werden die Hochleistungs-LEDs jedoch im Bereich von Innenraumkomponenten oder in begrenzten Räumen derselben verwendet, kann es zu einer übermäßigen lokalen Erwärmung kommen. Häufig weisen solche Bereiche keine zum Abführen der Wärme und Kühlen der Hochleistungs-LEDs ausreichenden Fluiddurchflussraten (z.B. Umluft oder Kühlmittel) auf. Somit weisen viele Innenraumkomponenten auf den Rückseiten keinen Luftstrom zur Kühlung auf. Bei bestimmten Abwandlungen umfassen die antibakteriellen Innenraumkomponenten ferner die Zuführung von Wärme zu einem Feststoff im Komponentenkörper oder zu einem benachbarten Bauelement. Dies führt vorteilhafterweise dazu, dass die Wärme an die Komponente selbst oder an eine benachbarte oder nahe gelegene Komponente abgeleitet wird, da statische Luft hinter einer Komponente die Wärme einer LED oder einer herkömmlichen Wärmesenke normalerweise nicht ableitet.
Die antibakteriellen Innenraumkomponenten der vorliegenden Offenbarung umfassen wenigstens eine wärmeleitende Komponente, die in einer Wärmeübertragungsverbindung mit der Lichtquelle steht, um Wärme zu übertragen. Die wenigstens eine wärmeleitende Komponente kann außerdem in Wärmeübertragungsverbindung zu einem festen Material stehen, das als Wärmesenke dient und sich entweder in oder benachbart zu der antibakteriellen Innenraumkomponente befindet. Auf diese Weise überschreiten die antibakteriellen Innenraumkomponenten in dem die Lichtquelle umgebenden Bereich nicht eine Temperatur von größer ungefähr 100 °C, wodurch eine Beschädigung der den LEDs zugeordneten Strukturen und Materialien und des begrenzten Raums der Komponente verhindert wird.
Die antibakteriellen Innenraumkomponenten können im Innenraum eines Fahrzeugs innerhalb eines Insassenbereichs angeordnet sein. Bei den antibakteriellen Innenraumkomponenten kann es sich um alle Komponenten handeln, die von einem Insassen (z.B. Fahrer, Fahrgast) berührt werden oder ihm ausgesetzt sind und die zumindest teilweise im Schatten liegen und einen begrenzten Raum wie oben beschrieben definieren können. Es versteht sich, dass die antibakteriellen Innenraumkomponenten alle Komponenten mit häufig berührten Oberflächen oder solche, an denen sich Bakterien und/oder Schmutz ansammeln können, umfassen können, wie z.B. Griffe, einschließlich Türgriffe, Schlösser, Verriegelungen, Schalter, Knöpfe, Displays, Lenkräder, Hebetüren, Getränkehalter, Konsolen, wie z.B. Ablagen in der Mittelkonsole, Dockingstationen für mobile Geräte und Ladestationen, Steckdosen, einschließlich USB-Anschlüsse, Handschuhfächer oder jede andere geeignete Komponente im Insassenbereich des Fahrzeugs, ohne dass dies vom Geist der vorliegenden Offenbarung abweicht.
Gemäß einer Ausgestaltung der vorliegenden Offenbarung zeigt 11 ein Fahrzeug 350 mit einem Fahrgestell 352 und einer von dem Fahrgestell 352 getragenen Karosserie 354. Wie gezeigt, umfasst die Karosserie 354 einen Motorraum 356 und eine Kabine oder einen Innenraum 358, in dem sich ein oder mehrere Insassen (z.B. Fahrer oder Fahrgäste) aufhalten können. Das Fahrzeug 350 umfasst ferner wenigstens eine selbstdesinfizierende, antibakterielle Komponente für die Bestrahlung von Bakterien in der Kabine 358. Obwohl nicht gezeigt, ist es offensichtlich, dass die selbstdesinfizierende, antibakterielle Komponente sich auch an der Außenseite des Fahrzeugs 350 befinden kann. Bei bestimmten Abwandlungen ist die antibakterielle Innenraumkomponente aus der Gruppe ausgewählt, die aus einem Türgriff 360 in einer Tür 362, einem Getränkehalter 370, einem Handschuhfach 372, einer Verriegelung 374, einer Mittelkonsole 380, einem Lenkrad 382 und dergleichen sowie Kombinationen davon besteht.
Es sei darauf hingewiesen, dass sich die durch die vorliegende Technologie bereitgestellten antibakteriellen Komponenten besonders für die Verwendung in einem Automobil oder anderen Fahrzeugen (z.B. Motorrädern, Booten, Traktoren, Bussen, Motorrädern, Zügen, Wohnmobilen, Wohnwagen und Panzern) eignen, aber bei alternativen Aspekten auch in einer Vielzahl anderer Industrien und Anwendungen verwendet werden können, zum Beispiel (nicht einschränkend) einschließlich Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Konsumgüter, Geräte, Gebäude (z.B. Häuser, Büros, Schuppen, Lagerhallen), Büroausrüstung und -möbel und Maschinen für Industrieausrüstung, landwirtschaftliche Geräte, Landmaschinen oder Schwermaschinen.
1 und 2 zeigen ein nicht einschränkendes Beispiel für eine antibakterielle Innenraumkomponente 20 in Form eines Türgriffs 30, der in einer Einfassung 32 angeordnet ist, die in eine Tür (einer Türinnenverkleidung 34) eines Fahrzeugs integriert ist. Die Einfassung 32 definiert einen begrenzten Raum, der einen schattigen Flächeninhalt oder Bereich 36 unter einem oberen Abschnitt 38 umfasst. Mehrere Hochleistungs-LED-Lichtquellen 40 sind in die Einfassung 32 integriert. Die LED-Lichtquellen können bündig mit einer beliebigen Oberfläche der Innenraumkomponente befestigt und hinter einer lichtdurchlässigen oder transparenten Linse oder Abdeckung angeordnet sein. Bei Aktivierung erzeugen die LED-Lichtquellen 40 blaues Licht 42, das auf den Griff 30 gerichtet ist, wie oben beschrieben. 2 zeigt eine Innen- oder Rückseite 50 des Griffs 30, die in 1 der Einfassung 32 zugewandt ist. Der Griff 30 umfasst häufig berührte Oberflächenbereiche 52, die von einem Insassen beim Betreten oder Verlassen des Fahrzeugs berührt werden, wenn die Tür mit dem Griff 30 geöffnet wird. Wie in 1 gezeigt, liegen diese häufig berührten Oberflächenbereiche 52 auf der Rückseite 50 im Schatten in einem schattigen Bereich 36 und sind nicht beleuchtet. Ferner sind diese häufig berührten Oberflächenbereiche 52 für eine gründliche Reinigung durch Auftragen eines Reinigungsmittels oder Abwischen nicht ohne weiteres zugänglich. Wird das blaue Licht 42 von den Hochleistungs-LED-Lichtquellen 40 der antibakteriellen Innenraumkomponente 20 erzeugt, können diese häufig berührten Bereiche 52 somit so behandelt werden, dass Bakterien im Wesentlichen abgetötet werden.
3-5 zeigen eine weitere antibakterielle Innenraumkomponente 100 mit einer Türgriffkomponente 108, die einen Türgriff 110 umfasst, der in einer Einfassung 112 angeordnet ist, die in eine Türverkleidung eines Fahrzeugs integriert ist. Insbesondere kann die Türverkleidung eine aus mehreren Komponenten bestehende Verkleidungsanordnung sein, die z.B. eine erste innere Türverkleidungskomponente 114A und eine zweite Türverkleidungskomponente 114B umfasst, die sich jedoch von den in 5 gezeigten Abwandlungen unterscheiden, was nur ein Beispiel zur Veranschaulichung ist. Die Türgriffkomponente 108 ist an der ersten Türverkleidung 114A durch eine Vielzahl von Befestigungselementen 122 angebracht, die jeweils in zusammenwirkenden Befestigungskomponenten 124 in der Türgriffkomponente 108 und in der ersten und der zweiten Türverkleidungskomponente 114A und 114B sitzen. Die Einfassung 112 ist zwischen der Türgriffkomponente 108 und der ersten Türverkleidung 114 angeordnet und befestigt. Der Griff 110 umfasst häufig berührte Oberflächenbereiche 130, die von einem Insassen beim Betreten oder Verlassen des Fahrzeugs berührt werden, wenn die Tür mit dem Türgriff 110 geöffnet wird. Die Einfassung 112 kann sich um die Türgriffkomponente 108 herum befinden. Die Einfassung 112 kann einen oberen Bereich oder oberen Abschnitt 118 definieren (oder der obere Abschnitt 118 kann durch den Bereich der ersten Türverkleidungskomponente 114A definiert sein, die die Einfassung 112 aufnimmt). Die Türgriffkomponente 108 und der obere Abschnitt 118 der Einfassung 112 oder der ersten Türverkleidungskomponente 114A bilden zusammen einen schattigen Bereich 116.
Eine oder mehrere Hochleistungs-LED-Lichtquellen 120 sind an der Einfassung 112 und/oder der Türgriffkomponente 108 angeordnet und optional angebracht. Wie es für Fachleute offensichtlich ist, können verschiedene andere herkömmliche Komponenten und Anschlüsse vorhanden sein, die in 3-5 der Einfachheit halber nicht beschrieben und gezeigt sind. Wie in 4 gezeigt, erzeugen die LED-Lichtquellen 120 bei Aktivierung blaues Licht 126, das auf wenigstens einen Teil der häufig berührten Bereiche 130 des Türgriffs 110 gerichtet ist.
Die antibakterielle Innenraumkomponente 100 umfasst außerdem wenigstens eine wärmeleitende Komponente in Form einer Wärmebrücke 140, die in Wärmeübertragungsverbindung mit der LED-Lichtquelle 120 steht, um Wärme zu übertragen. Die Wärmebrücke 140 kann in einer Wärmeübertragungsverbindung mit einem festen Material stehen, das als Wärmesenke dient, bei der es sich um die feste Türverkleidung (erste Türverkleidungskomponente 114A oder zweite Türverkleidungskomponente 114B) in 5 handelt. Wie in 5 gezeigt, ist die Wärmebrücke 140 mit der ersten Türverkleidungskomponente 114A verbunden und kann bei Ausführungen, die eine erhebliche Wärmeübertragung erfordern, auch mit einer Wärmeschnittstelle 144 an der zweiten Türverkleidungskomponente 114B verbunden sein. Die Wärmeschnittstelle 144 ist ein Bereich, in dem Wärme zu der zweiten Türverkleidungskomponente 114B übertragen wird. Die Wärmeschnittstelle 144 kann eine direkte Verbindung sein, bei der zwei Materialien in Kontakt kommen oder sich berühren, sie kann ein darauf angeordnetes Wärmeschnittstellenmaterial aufweisen, wie z.B. eine Wärmeleitpaste oder die oben erörterten Materialien, oder sie kann physisch über eine wärmeleitende Leitung verbunden sein, z.B. durch Löten. Wie gezeigt, ist ein zweiter Wärmeleiter 146 physisch mit der Wärmeschnittstelle 144 verbunden, aber wie es für Fachleute offensichtlich ist, sind die Wärmeschnittstelle 144 und der zweite Wärmeleiter 146 zu der zweiten Türverkleidungskomponente 114B lediglich optional.
Die LED-Lichtquelle 120 kann physisch an der Wärmebrücke 140 angebracht sein oder ein Wärmeschnittstellenmaterial aufweisen, das zwischen diesen Komponenten angeordnet ist. Bei bestimmten Abwandlungen kann die Wärmebrücke 140 mit der LED-Lichtquelle 120 verlötet sein. Die wärmeleitende Komponente, wie z.B. die Wärmebrücke 140 und/oder die optionale Wärmeschnittstelle 144, kann aus einem Material gebildet sein, das eine Wärmeleitfähigkeit (K) von größer oder gleich ungefähr 20 W/(m·K) bei standardmäßigen Temperatur- und Druckbedingungen, optional größer oder gleich ungefähr 30 W/(m·K), optional größer oder gleich ungefähr 40 W/(m·K), optional größer oder gleich ungefähr 50 W/(m·K), optional größer oder gleich ungefähr 100 W/(m·K), optional größer oder gleich ungefähr 150 W/(m·K), optional größer oder gleich ungefähr 200 W/(m·K), optional größer oder gleich ungefähr 250 W/(m.K), optional größer oder gleich ungefähr 300 W/(m.K), und bei bestimmten Abwandlungen optional größer oder gleich ungefähr 350 W/(m.K) aufweist. Die wärmeleitende Komponente oder Wärmeschnittstelle kann aus einem Material gebildet sein, das eine ähnliche Wärmeleitfähigkeit aufweist wie die umgebenden Materialien (z.B. die Komponenten in der Türverkleidung), die als Wärmesenke dienen. Bei bestimmten Aspekten kann die wärmeleitende Komponente, wie die Wärmebrücke 140 oder die optionale Wärmeschnittstelle 144, aus einem wärmeleitenden Metall, wie Kupfer, Silber, Gold, Zink, Wolfram, Aluminium, Stahl oder deren Legierungen oder Verbindungen, einschließlich Aluminiumnitrid, gebildet sein. Andere geeignete wärmeleitende Materialien sind Graphit, Graphen, Siliciumcarbid und dergleichen. Die an der Wärmebrücke angebrachte feste Wärmesenke kann eine hohe Wärmekapazität aufweisen, um die von den Lichtquellen übertragene Wärme zu absorbieren. Eine geeignete spezifische Wärmekapazität einer festen Wärmesenke kann beispielsweise größer oder gleich ungefähr 0,30 J/g °C sein. Als nicht einschränkendes Beispiel weist Kupfer eine Wärmekapazität von ungefähr 0,38 J/g °C auf.
Bei bestimmten alternativen Abwandlungen bedingt eine wärmeleitende Komponente, die mit der Lichtquelle in Wärmeübertragungsverbindung steht, um die Wärme an eine Wärmesenke zu übertragen, den Einsatz eines Wärmeenergiespeichers oder eines Phasenwechselmaterials, das in der Lage ist, Wärme zu absorbieren. Wärmespeicher können Wärme durch eine chemische Reaktion, wie z.B. eine Hydratations-/Dehydratationsreaktion, auffangen und speichern. Phasenwechselmaterialien können, wenn sie erhitzt werden, eine endotherme Reaktion durchlaufen, z.B. den Übergang von der festen zur flüssigen Phase, um Wärme zu absorbieren. Beispielsweise kann entweder die LED-Lichtquelle oder die Wärmebrücke in der antibakteriellen Innenraumkomponente mit dem Wärmespeicher oder dem Phasenwechselmaterial, das in der Lage ist, Wärme zu absorbieren, in Kontakt kommen oder davon umgeben sein. Beispiele für geeignete Phasenwechselmaterialien sind Kohlenwasserstoffe, organische Moleküle, Fettsäuren und Salzhydrate, die Schmelztemperaturen zwischen -20 und 200 °C aufweisen können. Weitere Phasenwechselmaterialien finden sich in Applied Thermal Engineering, 23 (2003) S. 251-283, wobei relevante Teile davon hierin durch Bezugnahme in vollem Umfang aufgenommen sind.
Bei bestimmten Aspekten, wie dem in 5 gezeigten, kann die Türverkleidung (z.B. die erste innere Türverkleidungskomponente 114A und die zweite Türverkleidungskomponente 114B) aus wenigstens einem Metallmaterial, wie z.B. Stahl- oder Aluminiumlegierungen, gebildet sein. Somit ist die Wärmebrücke 140 physisch über Befestigungselemente wie Schrauben 142 an der/den LED-Lichtquelle(n) 120 und an einer festen Wärmesenke in Form der Türverkleidungskomponente, wie der ersten inneren Türverkleidungskomponente 114A und der zweiten Türverkleidungskomponente 114B, angebracht. Die Wärmebrücke 140 kann in direktem Kontakt mit benachbarten Komponenten stehen, um Wärme an diese zu übertragen. Somit wird die während des Betriebs der LED-Lichtquellen 120 erzeugte Wärme von der Türgriffkomponente 108 und der Einfassung 112 weg und in die Türverkleidung (z.B. die erste innere Türverkleidungskomponente 114A und die zweite Türverkleidungskomponente 114B) übertragen. Auf diese Weise überschreitet der Bereich, der die in oder benachbart zu der Türgriffkomponente 108 liegenden LED-Lichtquellen 120 umgibt, nicht eine Temperatur von größer ungefähr 100 °C, optional größer ungefähr 90 °C, optional größer ungefähr 80 °C, optional größer ungefähr 70 °C und bei bestimmten Abwandlungen optional größer ungefähr 60 °C, um Schäden zu verhindern oder zu minimieren.
6 zeigt eine alternative Abwandlung einer antibakteriellen Innenraumkomponente 150 mit einer weiteren Abwandlung einer wärmeleitenden Komponente. Eine Türgriffkomponente 158 umfasst einen Türgriff 160, der in einer Einfassung 162 angeordnet ist, die in eine Türverkleidung (nicht gezeigt) integriert sein kann. Der Griff 160 umfasst häufig berührte Oberflächenbereiche 164, die von einem Insassen beim Betreten oder Verlassen des Fahrzeugs berührt werden, wenn die Tür mit dem Türgriff 160 geöffnet wird. Die Einfassung 162 definiert einen oberen Bereich oder oberen Abschnitt 168, in dem eine oder mehrere Hochleistungs-LED-Lichtquellen 170 befestigt sind. Wie es für Fachleute offensichtlich ist, können verschiedene andere herkömmliche Komponenten und Anschlüsse vorhanden sein, die nicht beschrieben und in 6 nicht gezeigt sind. Eine wärmeleitende Komponente in Form einer Vielzahl von Wärmeaustauschrippen 180 ist über der (den) LED-Lichtquelle(n) 170 und in Wärmeübertragungsverbindung (z.B. in direktem Kontakt) mit dieser (diesen) angeordnet. Die Vielzahl von Wärmeaustauschrippen können parallele Rippen umfassen, die voneinander beabstandet sind und einzelne, gruppierte Einheiten bilden können. Die Wärmeaustauschrippen 180 können aus einem wärmeleitenden Material gebildet sein, das die gleichen Eigenschaften aufweist, wie sie oben im Zusammenhang mit der Wärmebrücke 140 in 5 beschrieben sind. Bei einer Abwandlung kann die Vielzahl von Wärmeaustauschrippen 180 aus einem Kupfermaterial gebildet sein. Die LED-Lichtquellen funktionieren auf ähnliche Weise wie die oben beschriebenen. Bei Aktivierung erzeugen die LED-Lichtquellen 170 blaues Licht (nicht gezeigt) und Wärme, die an die Vielzahl von Wärmeaustauschrippen 180 übertragen werden kann. Die Wärmeaustauschrippen 180 leiten die Wärme einfach von den LED-Lichtquellen 170 weg und in die umgebende Atmosphäre ab, selbst wenn es sich um eine statische Umgebung ohne Luftstrom handelt, um eine Temperatur im Bereich von kleiner oder gleich ungefähr 100 °C oder die anderen oben genannten Höchsttemperaturen aufrechtzuerhalten.
Bei noch anderen Abwandlungen kann die wärmeleitende Komponente, die in thermischer Verbindung mit den LED-Lichtquellen steht, eine Vergussmasse umfassen, um die Wärme von der Lichtquelle zu der Innenraumkomponente zu leiten. Die Vergussmasse kann ein duroplastisches Polymer, ein Epoxid, ein Urethan oder ein Siloxanpolymer umfassen. Die Vergussmasse kann ferner Füllstoffe für das wärmeleitende Material umfassen, die zur Erhöhung der Wärmeleitfähigkeit dienen, wie z.B. Kohlenstoff/Graphit/Graphen, Bornitrid (BN), Aluminiumnitrid (AIN), Metalle, Siliciumnitrid (Si₃N₄), Aluminiumoxid (Al₂O₃), Magnesiumoxid (MgO) und dergleichen. Bei anderen Abwandlungen kann ein wärmeleitendes Material, wie z.B. ein Metall- oder Graphit-/Graphen-Material oder ein anderes wärmeleitendes Material, als Hitzeverteiler auf einer Rückseite der Innenraumkomponente aufgebracht sein, um Wärme von der energiereichen Lichtquelle abzuleiten.
7-9 zeigen noch eine weitere Abwandlung einer selbstdesinfizierenden, antibakteriellen Innenraumkomponente 200 für ein Fahrzeug in Form einer Türgriffkomponente 210. Ein Türgriff 212 ist in einer Einfassung 214 angeordnet, die in eine Tür (eine Türinnenverkleidung 216) eines Fahrzeugs integriert ist. Die Einfassung 214 definiert einen begrenzten Raum, der einen schattigen Flächeninhalt oder Bereich 220 unter einem oberen Bereichsteil 222 umfasst. Bei der Abwandlung in 7-9 sind eine oder mehrere Hochleistungs-LED-Lichtquellen 230 in den Türgriff 212 selbst integriert. Bei einer solchen Ausgestaltung sind eine oder mehrere LEDs in einen transparenten Griff eingebettet, so dass dieser von innen beleuchtet wird. Der Türgriff 212 kann aus einem Material gebildet sein, das für die von den Hochleistungs-LED-Lichtquellen 230 erzeugten Wellenlängen des blauen Lichts transparent oder durchlässig ist. Der Türgriff 212 kann zum Beispiel aus einem Acrylat gebildet sein. Bei einem nicht einschränkenden Beispiel kann der Türgriff aus transparentem Polyamid gebildet sein, wie z.B. BASF ULTRAMID CLEAR™, das laut Angaben bis zu einer Dicke von 1 mm eine Durchlässigkeit von ungefähr 82 % im sichtbaren Wellenlängenbereich und bei einer Materialstärke von 2 mm eine Durchlässigkeit von ungefähr 70 % aufweist. Bei bestimmten Abwandlungen können eine oder mehrere Oberflächen des Türgriffs 212 eine aufgeraute Oberfläche (d.h. eine höhere Oberflächenrauigkeit) aufweisen, die zur Erhöhung der Lichtstreuung dient.
Bei Aktivierung erzeugen die LED-Lichtquellen 230 blaues Licht 232, wie in 8 und 9 gezeigt, das von einem Innenraum 234 nach außen zu einer häufig berührten Oberfläche 240 am Türgriff 212 gerichtet ist. 8 zeigt eine dem Insassen zugewandte Vorderseite 242 des Türgriffs 212 in einem Insassenbereich der Fahrzeugkabine, während 9 zeigt, dass die Innenseite oder Rückseite 244 des Türgriffs 212 der Einfassung 214 zugewandt ist. Der Griff 212 umfasst sowohl auf der Vorderseite 242 als auch auf der Rückseite 244 die häufig berührten Oberflächenbereiche 240, die von einem Insassen beim Betreten oder Verlassen des Fahrzeugs berührt werden, wenn die Tür mit dem Türgriff 212 geöffnet wird. Wie in 1 gezeigt, können diese häufig berührten Oberflächenbereiche 240 im Schatten in einem schattigen Bereich 220 liegen und sind nicht beleuchtet. Ferner sind wenigstens einige dieser häufig berührten Oberflächenbereiche 240 für eine gründliche Reinigung durch Auftragen eines Reinigungsmittels oder Abwischen nicht ohne weiteres zugänglich. Wird das blaue Licht 232 von den Hochleistungs-LED-Lichtquellen 230 der antibakteriellen Innenraumkomponente 200 erzeugt, können diese häufig berührten Bereiche 240 somit so behandelt werden, dass Bakterien im Wesentlichen abgetötet werden.
Die vorliegende Offenbarung sieht ferner Verfahren zum Betrieb einer antibakteriellen Innenraumkomponente eines Fahrzeugs vor, wie sie oben beschrieben wurden. Bei einer Abwandlung kann das Verfahren das Aktivieren einer Lichtquelle mit einer Leuchtdiode (LED) in einer ersten Betriebsart umfassen, die blaues Licht erzeugt, das auf wenigstens eine Berührungsfläche in einem begrenzten Raum der einen schattigen Bereich aufweisenden antibakteriellen Innenraumkomponente gerichtet ist. Das blaue Licht weist eine Wellenlänge von größer oder gleich ungefähr 375 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 425 nm auf. Während dieses Vorgangs werden größer oder gleich ungefähr 90 % der ursprünglich auf der wenigstens einen Berührungsfläche vorhandenen Bakterien abgetötet. Das Verfahren umfasst außerdem das Übertragen von Wärme von der Lichtquelle zu einer wärmeleitenden Komponente entweder in oder benachbart zu der antibakteriellen Innenraumkomponente, so dass eine Temperatur in einem Bereich innerhalb oder benachbart zu der antibakteriellen Innenraumkomponente kleiner oder gleich ungefähr 60 °C beträgt. Bei bestimmten Aspekten umfasst das Verfahren ferner das Aktivieren der Lichtquelle mit der Leuchtdiode (LED) in einer zweiten Betriebsart, die sich von der ersten Betriebsart unterscheidet, um die einen schattigen Bereich aufweisende antibakterielle Innenraumkomponente zu beleuchten. Wie oben erörtert, wird die erste Betriebsart zum Abtöten von Bakterien verwendet und kann eine optische Ausgangsleistung von größer oder gleich ungefähr 0,5 W aufweisen, während die zweite Betriebsart zum Beleuchten verwendet wird und eine optische Ausgangsleistung von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 W aufweisen kann.
Bei bestimmten Aspekten ist die Bestrahlungsstärke oder Strahlungsflussdichte auf der wenigstens einen Berührungsfläche während der ersten Betriebsart größer oder gleich ungefähr 5 mW/cm² oder einer der oben erörterten Werte. Ebenso kann die Lichtquelle eine Energiefluenz auf der wenigstens einen Berührungsfläche während der ersten Betriebsart von größer oder gleich ungefähr 5 J/cm² bis kleiner oder gleich ungefähr 50 J/cm² für eine bakterizide Wirkung während der ersten Betriebsart erzeugen.
10 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines Steueralgorithmus für den Betrieb einer selbstdesinfizierenden Innenraumkomponente, der über einen Prozessor im Fahrzeug ausgeführt werden kann. Der Start 310 des Ablaufs führt zu Schritt 312, in dem ermittelt wird, ob es außerhalb des Fahrzeugs dunkel ist (z.B. durch Eingangsdaten von einem Sensor an der Außenseite des Fahrzeugs). Bei einer Ausgestaltung kann ein solcher Sensor ein Lichtsensor sein, der den Lichtpegel im Außenbereich des Fahrzeugs erfasst. Solche Eingangsdaten können an den Prozessor übermittelt werden. Ist es bei Schritt 312 außerhalb des Fahrzeugs dunkel, umfasst das Verfahren einen Schritt 314, bei dem ermittelt wird, ob das Fahrzeug besetzt ist, wie weiter unten beschrieben wird. Wurde bei Schritt 312 ermittelt, dass es außerhalb nicht dunkel ist, fährt das Verfahren mit Schritt 320 fort, bei dem ein Sensor an der antibakteriellen Innenraumkomponente Eingangsdaten darüber bereitstellt, ob die Komponente seit der letzten Desinfektionsbehandlung benutzt wurde (z.B. indem er anzeigt, ob am Griff gezogen wurde oder ein anderer Berührungs-/Kapazitätskontakt stattgefunden hat).
Wird bei Schritt 320 angezeigt, dass die antibakterielle Innenraumkomponente benutzt wurde, fährt das Verfahren mit Schritt 330 fort, bei dem die energiereiche Lichtquelle (LEDs) in der ersten Betriebsart aktiviert wird, um für eine vorgegebene Zeitdauer, die einem Zeitgeber für die bakterizide Wirkung entspricht, einen hohen Pegel an blauem Licht abzugeben. Solche Pegel an energiereichem blauen Licht für die erste Betriebsart umfassen die oben beschriebenen. Bei bestimmten Aspekten kann die vorgegebene Zeitdauer für die bakterizide Behandlung mit blauem Licht größer oder gleich ungefähr 3 Minuten bis kleiner oder gleich ungefähr 60 Minuten, optional größer oder gleich ungefähr 5 Minuten bis kleiner oder gleich ungefähr 30 Minuten betragen. Somit kann der Prozessor die Aktivierung der energiereichen Lichtquelle in der ersten Betriebsart ermöglichen, wenn auf Grundlage von Eingangsdaten des Sensors und anderen Daten ermittelt wird, dass die Kabine oder der Innenraum des Fahrzeugs nicht besetzt ist. Auf Grundlage der Eingangsdaten kann der Prozessor in einer ersten Betriebsart die energiereiche Lichtquelle in der antibakteriellen Innenraumkomponente aktivieren oder deaktivieren. Wird beispielsweise innerhalb einer vorgegebenen Zeitdauer, beispielsweise 5 Minuten, keine Bewegung im Innenraum oder in der Kabine des Fahrzeugs erkannt, so kann der Prozessor die energiereiche Lichtquelle im Innenraum des Fahrzeugs aktivieren.
Ist die energiereiche Lichtquelle aktiviert, kann sie energiereiches blaues Licht erzeugen und auf die häufig berührten Oberflächen der Innenraumkomponente emittieren, wodurch Bakterien von dort bestrahlt oder reduziert werden. Schritt 330, bei dem die energiereiche Lichtquelle (LEDs) aktiviert wird, kann eine automatisierte oder vorgewählte Energiedichte (z.B. Strahlungsflussdichte), Zeitdauer (z.B. über einen Zeitgeber) oder eine andere geeignete vorgegebene Art der Beendigung von Schritt 330 aufweisen, um zu Schritt 332 zu gelangen, bei dem die energiereiche Lichtquelle deaktiviert und das blaue Licht ausgeschaltet wird. Wurde die antibakterielle Innenraumkomponente bei Schritt 320 nicht verwendet, wird die energiereiche Lichtquelle (LEDs) bei Schritt 332 deaktiviert und das blaue Licht ausgeschaltet.
Unter erneuter Bezugnahme auf Schritt 314, bei dem ermittelt wird, ob das Fahrzeug besetzt ist, fährt das Verfahren mit Schritt 316 fort, wenn die Eingangsdaten des Sensors anzeigen, dass sich Insassen im Fahrzeug befinden. Ein oder mehrere Sensoren können Daten an den Prozessor übermitteln, um den Belegungsstatus im Fahrzeuginnenraum bzw. in der Fahrzeugkabine zu ermitteln. Bei einer Ausgestaltung kann ein solcher Sensor ein Bewegungssensor zur Erfassung von Bewegungen oder ein Drucksensor in dem/den Sitz(en) im Innenraum des Fahrzeugs sein. Solche Eingangsdaten können an den Prozessor übermittelt werden. Bei Schritt 316 wird festgestellt, ob das Fahrzeug angehalten hat. Dies kann durch den Eingang von Informationen über den Ladezustand der Batterie, den Tachometer, die Bewegungssensoren, den Betriebszustand des Motors oder des Getriebes (z.B. geparkt, Gang eingelegt) und dergleichen als Eingangsdaten, die an den Prozessor übermittelt werden, ermittelt werden. Hat das Fahrzeug angehalten, fährt das Verfahren mit Schritt 318 fort, bei dem die energiereiche Lichtquelle (LEDs) in einer zweiten Betriebsart mit geringer Leistung betrieben wird, um die Innenraumkomponente zu beleuchten (z.B. um die Innenraumkomponente für die Nachtsichtbarkeit zu beleuchten). Solche Leistungspegel wurden bereits oben erörtert. Wird bei Schritt 316 festgestellt, dass das Fahrzeug nicht angehalten hat, umfasst das Verfahren bei Schritt 322 das Ermitteln, ob die Fahrzeugeinstellungen so vorgenommen wurden, dass die Fahrbeleuchtung auf „ein“ gesetzt ist. Ist die Fahrbeleuchtung in den Einstellungen auf „ein“ gesetzt, fährt das Verfahren mit Schritt 318 fort, bei dem die energiereiche Lichtquelle (LEDs) in einer zweiten Betriebsart mit geringer Leistung zur Beleuchtung der Innenraumkomponente betrieben wird. Ist die Fahrbeleuchtung bei Schritt 322 auf „aus“ gesetzt, ist das blaue Licht bei Schritt 332 deaktiviert oder ausgeschaltet.
Wie oben erörtert, kann der Prozessor im Fahrzeug wenigstens einen Algorithmus umfassen, der optional, aber nicht notwendigerweise, eine Vielzahl von Schritten oder Regeln zum Aktivieren/Deaktivieren der energiereichen Lichtquelle und ferner zu deren Betrieb in einer ersten Betriebsart oder einer zweiten Betriebsart im Innenraum oder in der Kabine des Fahrzeugs aufweist. Da die Eingangsdaten von den Sensoren zusammen mit anderen Daten empfangen werden, führt der Prozessor im Fahrzeug den eine Vielzahl von Schritten aufweisenden Steueralgorithmus aus, die der Prozessor durchläuft, um die energiereiche Lichtquelle zu aktivieren oder zu deaktivieren. Es versteht sich, dass die oben erörterten Algorithmusschritte je nach Bedarf geändert oder reduziert werden können. Darüber hinaus können weitere Algorithmusschritte mit zusätzlichen Bewertungen und Regeln implementiert werden.
Bei verschiedenen Aspekten sieht die vorliegende Offenbarung somit eine selbstdesinfizierende, antibakterielle Innenraumkomponente und Verfahren zum Betrieb einer solchen selbstdesinfizierenden, antibakteriellen Komponente in einem Fahrzeug vor. Die Innenraumkomponenten enthalten blaues Licht zur Bakterienreduzierung und sind bei der Behandlung der gesamten Komponente effektiver zur Abtötung von Bakterien, einschließlich schattiger Bereiche, und dies bei kürzeren Behandlungszeiten und geringerem Gesamtstrombedarf. Darüber hinaus weist die selbstdesinfizierende, antibakterielle Innenraumkomponente eine wärmeleitende Komponente auf, z.B. eine Wärmebrücke, die eine Wärmeableitung bereitstellt, um eine Überhitzung und mögliche Schäden im umgebenden Bereich zu vermeiden. Die Hochleistungslichtquellen zur Erzeugung von blauem Licht sind in die Innenraumkomponenten integriert, um die von der allgemeinen Innenraumbeleuchtung abgeschatteten Flächen zu beleuchten. Die integrierte Beleuchtung weist wenigstens zwei Intensitätsstufen auf, um sowohl eine nächtliche Beleuchtung als auch einen Bakterienabtötungsmodus bereitzustellen.
Die vorstehende Beschreibung der Ausgestaltungen dient der Veranschaulichung und Beschreibung. Sie erhebt keinen Anspruch darauf, vollständig zu sein oder die Offenbarung einzuschränken. Einzelne Elemente oder Merkmale einer bestimmten Ausgestaltung sind im Allgemeinen nicht auf diese bestimmte Ausgestaltung beschränkt, sondern sind optional austauschbar und können in einer ausgewählten Ausgestaltung verwendet werden, auch wenn sie nicht speziell gezeigt oder beschrieben sind. Dieselben können auch auf vielerlei Weise abgewandelt werden. Solche Abwandlungen sind nicht als Abweichung von der Offenbarung zu betrachten, und alle diese Änderungen sind dazu bestimmt, in dem Umfang der Offenbarung enthalten zu sein.

Claims

Antibakterielle Innenraumkomponente in einem Fahrzeug, umfassend: wenigstens eine Berührungsfläche in einem begrenzten Raum mit einem schattigen Bereich, eine Lichtquelle mit einer Leuchtdiode (LED), die Licht mit einer Wellenlänge von größer oder gleich ungefähr 375 nm bis kleiner oder gleich ungefähr 425 nm erzeugt, das auf die wenigstens eine Berührungsfläche gerichtet ist, um Bakterien abzutöten, und eine wärmeleitende Komponente, die in einer Wärmeübertragungsverbindung mit der Lichtquelle steht, um Wärme an eine Wärmesenke entweder in oder benachbart zu der antibakteriellen Innenraumkomponente zu übertragen.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle eine Leuchtdiode (LED) mit einer optischen Ausgangsleistung von größer oder gleich ungefähr 1 W umfasst.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle dazu ausgelegt ist, eine erste Betriebsart zum Abtöten von Bakterien auf der wenigstens einen Berührungsfläche mit einer optischen Ausgangsleistung von größer oder gleich ungefähr 0,5 W und eine zweite Betriebsart zur Beleuchtung mit einer optischen Ausgangsleistung von kleiner oder gleich ungefähr 0,5 W aufzuweisen, und wobei die erste Betriebsart optional dazu ausgelegt ist, größer oder gleich ungefähr 90 % der ursprünglich auf der wenigstens einen Berührungsfläche vorhandenen Bakterien abzutöten.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die Lichtquelle eine Energiefluenz auf der wenigstens einen Berührungsfläche von größer oder gleich ungefähr 5 J/cm² bis kleiner oder gleich ungefähr 50 J/cm² erzeugt und eine Bestrahlungsstärke auf der wenigstens einen Berührungsfläche größer oder gleich ungefähr 1 mW/cm² ist.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die antibakterielle Innenraumkomponente aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus einem Türgriff, einem Getränkehalter, einem Handschuhfach, einer Verriegelung, einem Griff, einem Lenkrad und Kombinationen davon besteht, und ein Bereich, der die Lichtquelle umgibt, eine Temperatur von größer ungefähr 100 °C nicht überschreitet.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die wärmeleitende Komponente eine Wärmeleitfähigkeit von größer oder gleich ungefähr 20 W/(m·K) aufweist.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die wärmeleitende Komponente eine Wärmebrücke ist, die an der Lichtquelle und an einer festen Wärmesenke angebracht ist.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die antibakterielle Innenraumkomponente ein Türgriff ist, die Lichtquelle in oder im Bereich einer Einfassung angeordnet ist, die den Türgriff umgibt, und die Wärmesenke eine Türverkleidung ist.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die wärmeleitende Komponente eine Wärmebrücke ist, die die Lichtquelle mit einer festen Komponente in einer Türverkleidung verbindet, oder die wärmeleitende Komponente eine Vielzahl von Wärmeaustauschrippen umfasst.
Antibakterielle Innenraumkomponente nach Anspruch 1, wobei die wärmeleitende Komponente ein Phasenwechselmaterial, das dazu ausgelegt ist, eine endotherme Reaktion zu durchlaufen, um Wärme zu absorbieren, oder eine Vergussmasse oder einen Wärmeverteiler, die bzw. der auf einer Oberfläche der antibakteriellen Innenraumkomponente angeordnet ist, umfasst.