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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG
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Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen
US-Patentanmeldung Nr. 62/362.162 , angemeldet am 14. Juli 2016, die hierin ausdrücklich durch Verweis aufgenommen ist.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Diese Offenbarung betrifft ein drahtloses Leistungsübertragungsmodul, das eine Leistungsübertragung ohne den Einsatz von Kabeln erleichtert. Im Speziellen betrifft sie eine Leuchtvorrichtung, die unter Verwendung eines solchen drahtlosen Leistungsübertragungsmoduls betrieben wird.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die drahtlose Leistungsübertragung erleichtert die Leistungsübertragung ohne den Einsatz von Kabeln. Die meisten Leuchtanwendungen erfordern, dass die Lampen eine geringe Höhe aufweisen, und dass Außenleuchtanwendungen wasserfest sind. Bei vielen bestehenden Außenleuchtprodukten kommt es aufgrund der für die Kabelführung benötigten Löcher zu Problemen des Wassereintritts.
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Daher wäre es wünschenswert, ein Mittel zum drahtlosen Stromversorgen einer Leuchtanwendung (z.B. eine, die ein lichtemittierendes Element nutzt) bereitzustellen, sodass kein Loch zum Durchführen eines Stromkabels in einer Kabinenwand benötigt wird.
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Eine Lösung dieses Problems ist der Einsatz einer drahtlosen Leistungsübertragung mit Niedrigprofil-LED-Streifen; eine weitere der Einsatz von Lampen mit geringem Energieverbrauch.
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Die größte Hürde beim Einsatz der drahtlosen Leistungsübertragung in solchen Anwendungen sind die damit verbundenen Kosten. Durch eine Einzelsubstratkonstruktion können die Kosten deutlich gesenkt werden.
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Diese Konstruktion erleichtert außerdem die elektromagnetische Abschirmung von elektronischen Vorrichtungen unter Verwendung einer Ferritplatte oder einer Ferritbeschichtung auf der Rückseite des Substrats.
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Diese Konstruktion erleichtert außerdem den direkten Einsatz von Wechselstromleistung, um lichtemittierende Wechselstromleuchtstreifen (z.B. LED) oder Wechselstromlampen mit geringem Energieverbrauch mit Energie zu versorgen. Dadurch werden die Elektronikkosten weiter reduziert, da keine Gleichstrom-Wechselstrom-Umwandlung erfordert wird, wie in
US-Patent Nr. 9.087.973 f ür eine Sicherheits- und/oder flimmerfreie Leuchtvorrichtung mit anhaltender Lumineszenz, das am 21. Juli 2015 ausgegeben wurde, gezeigt wurde.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Es wird eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Leiterplatte; eine Empfängerspulenleiterbahn, die auf der Leiterplatte angeordnet ist, und dazu vorgesehen ist, eine von einer Senderspulenleiterbahn übertragene Leistung zu empfangen; einen Lichtstrahler, der auf der Leiterplatte angeordnet ist, und dazu vorgesehen ist, eine Leistung von der Empfängerspulenleiterbahn zu empfangen; und Empfängerelektronik, die auf der Leiterplatte angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, eine Leistung von der Empfängerspulenleiterbahn zu empfangen und den Betrieb des Lichtstrahlers zu steuern.
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Der Lichtstrahler kann auf einer ersten Leiterplattenfläche der Leiterplatte angeordnet sein und die Empfängerspulenleiterbahn kann auf einer zweiten Leiterplattenfläche der Leiterplatte, die der ersten Leiterplattenfläche gegenüberliegt, angeordnet sein.
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Die Empfängerelektronik kann auf der ersten Hälfte der ersten Leiterplattenfläche angeordnet sein.
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Die Empfängerelektronik kann auf der zweiten Hälfte der ersten Leiterplattenfläche angeordnet sein.
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Der Lichtstrahler kann auf einer ersten Hälfte der ersten Leiterplattenfläche angeordnet sein, die Empfängerspulenleiterbahn kann auf einer zweiten Hälfte der ersten Leiterplattenfläche angeordnet sein, eine Ferritbeschichtung kann auf einer ersten und einer zweiten Hälfte der zweiten Leiterplattenfläche, die der ersten Leiterplattenfläche gegenüberliegt, angeordnet sein, und die Leiterplatte kann in der Mitte gefaltet sein, sodass die erste Hälfte der zweiten Leiterplattenfläche der zweiten Hälfte der zweiten Leiterplattenfläche zugewandt ist, die erste Hälfte der ersten Leiterplattenfläche in eine erste Richtung zeigt, und die zweite Hälfte der ersten Leiterplattenfläche in eine zweite Richtung zeigt, die der ersten Richtung entgegengesetzt ist.
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Die Empfängerelektronik kann auf der ersten Hälfte der ersten Leiterplattenfläche angeordnet sein.
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Die Empfängerelektronik kann auf der zweiten Hälfte der ersten Leiterplattenfläche angeordnet sein.
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Bei dem Lichtstrahler kann es sich um eine Leuchtdiode handeln.
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Die Empfängerspulenleiterbahn kann Wechselstromleistung empfangen.
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Es wird eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt, die Folgendes umfasst: eine Senderleiterplatte; eine Senderspulenleiterbahn, die auf der Senderleiterplatte angeordnet ist; eine Empfängerleiterplatte; eine Empfängerspulenleiterbahn, die auf der Empfängerleiterplatte angeordnet ist, und dazu vorgesehen ist, eine von der Senderspulenleiterbahn übertragene Leistung zu empfangen; ein Lichtstrahler, der auf der Empfängerleiterplatte angeordnet ist und dazu vorgesehen ist, eine Leistung von der Empfängerspulenleiterbahn zu empfangen; Empfängerelektronik, die auf der Empfängerleiterplatte angeordnet ist, und dazu vorgesehen ist, eine Leistung von der Empfängerspulenleiterbahn zu empfangen und einen Betrieb des Lichtstrahlers zu steuern; und eine Kabinenwand, die zwischen der Senderleiterplatte und der Empfängerleiterplatte angeordnet ist, wobei die Kabinenwand nicht durchbrochen oder durchbohrt ist.
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Die Vorrichtung kann außerdem ein Sendergehäuse umfassen, das konfiguriert ist, um die Senderleiterplatte an der Kabinenwand zu befestigen.
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Die Vorrichtung kann außerdem ein Befestigungsmaterial umfassen, das dazu vorgesehen ist, die Empfängerleiterplatte an der Kabinenwand zu sichern.
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Figurenliste
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Die beiliegenden Figuren, bei denen sich gleiche Bezugszahlen auf identische oder funktionell ähnliche Elemente beziehen, und die zusammen mit der folgenden detaillierten Beschreibung in die Patentschrift aufgenommen sind, und einen Teil davon bilden, dienen zur genaueren Veranschaulichung einer beispielhaften Ausführungsform und zur Erklärung zahlreicher Prinzipien und Vorteile gemäß der vorliegenden Erfindung.
- 1 ist ein Diagramm der Vorder- und Rückseite einer ungefalteten Leuchtvorrichtung gemäß einer offenbarten Ausführungsform;
- 2 ist ein Diagramm der Vorder- und Rückseite einer gefalteten Leuchtvorrichtung gemäß einer offenbarten Ausführungsform;
- 3 ist eine Seitenansicht der gefalteten Leuchtvorrichtung von 2 gemäß einer offenbarten Ausführungsform;
- 4 ist eine Leuchtvorrichtung gemäß einer weiteren offenbarten Ausführungsform;
- 5 zeigt eine Leuchtvorrichtung gemäß einer wiederum weiteren offenbarten Ausführungsform;
- 6 ist eine Leuchtvorrichtung gemäß einer wiederum weiteren offenbarten Ausführungsform;
- 7 ist eine Leuchtvorrichtung gemäß einer wiederum weiteren offenbarten Ausführungsform;
- 8 ist eine Leuchtvorrichtung gemäß einer wiederum weiteren offenbarten Ausführungsform;
- 9 ist eine Leuchtvorrichtung gemäß einer weiteren offenbarten Ausführungsform;
- 10 ist eine Draufsicht eines Beleuchtungssystems unter Verwendung einer Leuchtvorrichtung, wie vorstehend gemäß offenbarten Ausführungsformen gezeigt;
- 11 ist ein Vorderansicht des in 10 gezeigten kombinierten Systems und einem Lampengehäuse, das eine Empfängerschaltung, ein lichtemittierendes Element, eine Empfängerspule und eine LSD-Schicht enthält;
- 12 ist eine Rückansicht des Sendergehäuses von 10;
- 13 ist eine Vorderansicht des Sendergehäuses von 10;
- 14 ist eine Veranschaulichung des Systems, das zur Durchführung eines Vortests eines Beleuchtungssystems genutzt wird;
- 15 ist eine Draufsicht eines Lampengehäuses in einer Vertiefung einer Kabinenwand;
- 16 ist eine Draufsicht des Lampengehäuses von 15 in der Vertiefung der Kabinenwand 1030;
- 17 ist eine Veranschaulichung einer Rückansicht eines Sendergehäuses mit einer innen festgelegte Senderleiterplatte, das mit einer Kabinenwand verbunden ist;
- 18-20 sind Draufsichten, in denen dargestellt wird, wie ein Lampengehäuse in eine Z-Richtung bewegt werden oder in einem Winkel in Bezug auf eine Kabinenwand geneigt werden kann; und
- 21 zeigt Draufsichten, in denen dargestellt wird, wie ein lichtemittierendes Element in X- und Y-Richtung in einer Vertiefung einer Kabinenwand bewegt werden kann, ohne dass die Leistung von einer Senderleiterplatte zu einer Empfängerspule unterbrochen wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Die unmittelbar folgende Offenbarung wird bereitgestellt, um die besten Arten zur Durchführung von einer oder mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genauer, auf befähigende Weise zu erläutern. Die Offenbarung wird außerdem bereitgestellt, um das Verständnis und die Wertschätzung ihrer erfindungsgemäßen Prinzipien und Vorteile zu verbessern, und nicht um die Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Die Erfindung wird einzig durch die beiliegenden Patentansprüche, einschließlich sämtlicher während der Gültigkeit dieser Anmeldung vorgenommener Abänderungen, und alle Äquivalente dieser Patentansprüche, wie ausgegeben, definiert.
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Es gilt außerdem zu verstehen, dass die Verwendung relationaler Begriffe, wie erste und zweite und dergleichen, sofern vorhanden, einzig zur Unterscheidung von einer anderen Einheit, einem anderen Element oder einer anderen Handlung genutzt wird, ohne zwingenderweise eine tatsächliche solche Beziehung oder Reihenfolge zwischen solchen Einheiten, Elementen oder Handlungen zu erfordern oder zu implizieren. Es gilt anzumerken, dass manche Ausführungsformen eine Vielzahl von Verfahren oder Schritten umfassen können, die in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden können, es sei denn, sie sind explizit und zwingenderweise auf eine bestimmte Reihenfolge beschränkt, d.h. Verfahren oder Schritte, die nicht auf solche Weise beschränkt sind, können in beliebiger Reihenfolge durchgeführt werden.
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Es wird ein drahtloses Leistungsübertragungssystem mit integrierten Empfängermodulen bereitgestellt, die aus der Empfängerspulenleiterbahn mit Ferritabschirmung, Empfängerelektronik und Lichtstrahlern bestehen und auf einem einzelnen Substrat befestigt sind. Die Konstruktion zielt auf eine deutliche Kostenreduktion der Empfängeranordnung bei gleichzeitiger Bereitstellung einer wasserdichten Lösung ab.
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Es wird ein einzelnes faltbares Substrat mit Elektronik und einem lichtemittierenden Element (z.B. eine LED) auf einer Hälfte und eine Ferritabschirmung und Empfängerspulenleiterbahn auf einer anderen bereitgestellt. Durch die Konstruktion ist es leicht herzustellen und kosteneffizient.
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1 ist ein Diagramm der Vorder- und Rückseite einer ungefalteten Leuchtvorrichtung 100 gemäß einer offenbarten Ausführungsform. Wie in 1 gezeigt, umfasst die Leuchtvorrichtung 100 ein Substrat 110, eine Empfängerspulenleiterbahn 120, ein lichtemittierendes Element (d.h. ein Lichtstrahler) 130, Empfängerelektronik 140 und eine Ferritbeschichtungsschicht 150.
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Das Substrat 110 ist durch eine Faltlinie 160 in der Mitte in zwei Hälften unterteilt. In unterschiedlichen Ausführungsformen kann es sich bei dem Substrat 110 um ein biegsames Substrat, eine Leiterplatte oder ein beliebiges gewünschtes Substrat handeln.
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Die Empfängerspulenleiterbahn 120 ist auf einer ersten Hälfte von Substrat 110 ausgebildet und dient zum Empfangen von Leistung von einer Senderspule (nicht gezeigt).
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Das lichtemittierende Element 130 ist auf einer zweiten Hälfte von Substrat 110 ausgebildet, empfängt Leistung von der Empfängerspule 120 und wird von der Empfängerelektronik 140 zur Lichterzeugung gesteuert. Bei dem lichtemittierenden Element kann es sich um eine Leuchtdiode oder eine beliebige andere Vorrichtung zur Lichterzeugung handeln. In einer bestimmten Ausführungsform handelt es sich bei dem lichtemittierenden Element um ein lichtemittierendes Flipchip-Element.
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Die Empfängerelektronik 140 empfängt Leistung von der Empfängerspulenleiterbahn 120 und steuert den Betrieb des lichtemittierenden Elements 130.
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Die Ferritbeschichtungsschicht 150 ist auf einer gegenüberliegenden Seite der Empfängerspulenleiterbahn 120, des lichtemittierenden Elements 130 und der Empfängerelektronik 140 auf Substrat 110 ausgebildet. Die Ferritbeschichtungsschicht 150 auf der Rückseite von Substrat 110 schützt die Empfängerelektronik 140 und das lichtemittierende Element 130 vor sämtlichen möglichen Störungen durch den Hochfrequenzwechselstrom der drahtlosen Leistungsübertragung, wenn das Substrat 110 gefaltet ist.
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Das Substrat 110 kann entlang der Faltlinie 160 in der Mitte gefaltet werden.
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2 ist ein Diagramm der Vorder- und Rückseite einer gefalteten Leuchtvorrichtung 200 gemäß einer offenbarten Ausführungsform. Dabei handelt es sich um die Vorrichtung aus 1 in einer gefalteten Konfiguration. Wie in 2 gezeigt, ist nun, da die Vorrichtung gefaltet ist, die Seite des Substrats 110 mit der Ferritbeschichtung nicht sichtbar; die erste Hälfte der ersten Seite von Substrat 110 bildet eine Vorderseite der gefalteten Leiterplatte; und die zweite Hälfte der ersten Seite von Substrat 110 bildet eine Rückseite der gefalteten Leuchtvorrichtung 200.
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Daher sind das lichtemittierende Element 130 und die Empfängerelektronik 140 auf einer gegenüberliegenden Seite des Substrats 110 von der Empfängerspulenleiterbahn 120 angeordnet. Dadurch kann die Ferritbeschichtungsschicht 150 das lichtemittierende Element 130 und die Empfängerelektronik 140 vor Störungen von der Empfängerspulenleiterbahn 120 schützen.
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3 ist eine Seitenansicht der gefalteten Leuchtvorrichtung 200 gemäß einer offenbarten Ausführungsform. Wie in 3 gezeigt, ist das Substrat 110 in der Mittel gefaltet, sodass die Ferritbeschichtungsschicht 150 sich selbst zugewandt ist und eine doppelt dicke Schicht zwischen Vorder- und Rückseite der gefalteten Leuchtvorrichtung 200 bereitstellt. Die Empfängerspulenleiterbahn 120 ist auf der Rückseite der gefalteten Leuchtvorrichtung 200 ausgebildet, und das lichtemittierende Element 130 und Empfängerelektronik 140 sind auf der Vorderseite der gefalteten Leuchtvorrichtung 200 ausgebildet.
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4 ist eine Leuchtvorrichtung 400 gemäß einer weiteren offenbarten Ausführungsform. Wie in 4 gezeigt, sind sowohl Empfängerspulenleiterbahn 420 als auch Empfängerelektronik 440 auf einer Seite von Substrat 410 (wobei es sich um ein biegsames Substrat handeln kann) ausgebildet, während ein lichtemittierendes Element (LEE) 430 und andere Komponenten 450 auf der anderen Seite von Substrat 410 ausgebildet sind. Obwohl diese nicht gezeigt ist, kann eine Ferritbeschichtungsschicht, wie in den Ausführungsformen von 2 und 3, zwischen Vorder- und Rückseite dieser Konstruktion ausgebildet sein.
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5 zeigt eine Leuchtvorrichtung 500 gemäß einer wiederum weiteren offenbarten Ausführungsform. Wie in 5 gezeigt, sind eine Empfängerspule 520, ein lichtemittierendes Element 530 und Empfängerkomponenten 560 alle getrennt voneinander bereitgestellt und durch Drähte 570, 575 verbunden. Die Empfängerkomponenten 560 empfangen Leistung von der Empfängerspule 520 und können dem lichtemittierenden Element 530 Leistung und Steuersignale bereitstellen. Die Empfängerkomponenten 560 umfassen Empfängerelektronik und andere Komponenten.
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6 ist eine Leuchtvorrichtung 600 gemäß einer wiederum weiteren offenbarten Ausführungsform. Wie in 6 gezeigt, ist eine Empfängerspule 620 an einer nicht lichtemittierenden Seite eines Substrats 610 befestigt, auf dem ein lichtemittierendes Element angeordnet ist, während Empfängerkomponenten 660 getrennt von lichtemittierendem Element 630/Empfängerspule 620 angeordnet sind. Die Empfängerkomponenten 660 sind durch einen Draht mit der Empfängerspule 620 verbunden, von der sie Leistung empfangen, und sie sind außerdem durch Draht 670 mit dem lichtemittierenden Element 630 verbunden, dem sie Leistung und Steuersignale bereitstellen. Die Empfängerkomponenten 660 umfassen Empfängerelektronik und andere Komponenten.
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In alternativen Ausführungsformen kann auf das Substrat 610 verzichtet und die Empfängerspule 620 direkt am lichtemittierenden Element 630 befestigt werden.
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7 ist eine Leuchtvorrichtung 700 gemäß einer wiederum weiteren offenbarten Ausführungsform. Wie in 7 gezeigt, ist eine Empfängerspule 720 auf der gegenüberliegenden Seite eines Substrats 710 (z.B. einer Leiterplatte) von Empfängerkomponenten 760 ausgebildet. Diese Empfängerkomponenten 760 empfangen Leistung von der Empfängerspule 720 und sind durch Draht 770 mit dem lichtemittierenden Element 730 verbunden, dem sie Leistung und Steuersignale bereitstellen. In dieser Ausführungsform kann eine Ferritschicht zwischen den Empfängerkomponenten 760 und der Empfängerspule 720 bereitgestellt sein, um die Empfängerkomponenten 760 vor Wechselstromstörungen durch die Empfängerspule 720 zu isolieren. Die Empfängerkomponenten 760 umfassen Empfängerelektronik und andere Komponenten.
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8 ist eine Leuchtvorrichtung 800 gemäß einer wiederum weiteren offenbarten Ausführungsform. Wie in 8 gezeigt, ist Empfängerelektronik 840 auf einer Seite von Substrat 810 ausgebildet, während ein lichtemittierendes Element 830 und andere Komponenten 850 auf einer zweiten Seite von Substrat 810 ausgebildet sind. Bei diesen anderen Komponenten 850 kann es sich beispielsweise um Bestückungskomponenten handeln. Zusätzlich dazu kann es sich bei Substrat 810 um ein biegsames Substrat handeln. Die Empfängerelektronik ist durch Draht 870 mit einer Empfängerspule 820 verbunden; und die Empfängerelektronik ist mit dem lichtemittierenden Element 830 und nach Bedarf mit den anderen Komponenten 850 verbunden, um Leistung und Steuersignale bereitzustellen.
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9 ist eine Leuchtvorrichtung 900 gemäß einer weiteren offenbarten Ausführungsform. Wie in 9 gezeigt, sind eine Empfängerspule 920 und ein lichtemittierendes Element 930 auf gegenüberliegenden Seiten eines Substrats 910 (z.B. einer Leiterplatte oder eines biegsamen Substrats) ausgebildet. Das lichtemittierende Element 930 empfängt Leistung von der Empfängerspule 920 und ist durch Draht 970 mit den Empfängerkomponenten 960 verbunden. Das lichtemittierende Element 930 stellt den Empfängerkomponenten 960 Leistung bereit, während die Empfängerkomponenten 960 dem lichtemittierenden Element 930 Steuersignale bereitstellen. In dieser Ausführungsform kann zwischen dem lichtemittierenden Element 930 und der Empfängerspule 920 eine Ferritschicht bereitgestellt sein, um das lichtemittierende Element 930 vor Wechselstromstörungen durch die Empfängerspule 920 zu isolieren. Die Empfängerkomponenten 960 umfassen Empfängerelektronik und andere Komponenten.
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10 ist eine Draufsicht eines Beleuchtungssystems unter Verwendung einer Leuchtvorrichtung, wie vorstehend, in Übereinstimmung mit offenbarten Ausführungsformen, gezeigt. Wie in 10 gezeigt, umfasst das Beleuchtungssystem ein Sendergehäuse 1010, eine Senderleiterplatte 1020, eine Kabinenwand 1030, ein Befestigungsmaterial 1040, ein Lampengehäuse 1050, eine Empfängerschaltung 1060, ein lichtemittierendes Element 1070, eine Empfängerspule 1080, eine Lichtbildende-Diffuser- (LSD-) Schicht 1090 und eine Linse 1095.
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Das Sendergehäuse 1010 dient zur Fixierung der Senderleiterplatte 1020 an der Rückseite der Kabinenwand 1030. Es weist eine Öffnung 1015 auf, um Kabel durchführen zu können.
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Die Senderleiterplatte 1020 dient zur Leistungsübertragung von einer Senderspule zur Empfängerspule 1080. Die Senderleiterplatte 1020 kann durch ein Fixierungselement, wie einem Abzieh- und Aufklebfixierungselement, und außerdem über das Sendergehäuse 1010 an der Rückseite der Kabinenwand 1030 festgelegt werden. Die Senderleiterplatte 1020 weist eine Drahtverbindung zu einer externen Energiequelle auf (nicht gezeigt).
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Die Kabinenwand 1030 trennt die Senderleiterplatte 1020 von der Empfängerspule 1080. Die Kabinenwand 1030 ist vorzugsweise nicht durchbrochen oder durchbohrt, um eine gute Barriere gegen Wasser und andere Substanzen bereitzustellen. Die Kabinenwand 1030 umfasst vorzugsweise eine Vertiefung 1035, die dazu vorgesehen ist, das Lampengehäuse 1050, alle Elemente, die mit dem Lampengehäuse 1050 verbunden sind, und die Linse 1095 zu enthalten.
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Das Befestigungsmaterial 1040 dient zur Fixierung des Lampengehäuses an der Vorderseite der Kabinenwand 1030. In manchen Ausführungsformen kann es sich dabei um ein Abzieh- und Aufklebbefestigungselement 1040 handeln. In weiteren Ausführungsformen kann eine andere Klebstoffart als Befestigungsmaterial 1040 genutzt werden.
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Das Lampengehäuse 1050 ist durch das Befestigungsmaterial 1040 an der Vorderseite der Kabinenwand 1030 festgelegt und dient zur Halterung von Empfängerschaltung 1060, lichtemittierendem Element 1070 und Empfängerspule 1080 und festgelegt diese an der Vorderseite der Kabinenwand 1030.
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Die Empfängerschaltung 1060 dient zur Steuerung des Betriebs des lichtemittierenden Elements 1070 und empfängt Leistung von der Empfängerspule 1080.
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Das lichtemittierende Element 1070 dient zur Emission von Licht auf Basis der von der Empfängerschaltung 1060 empfangenen Steuersignale und empfängt Leistung von der Empfängerspule 1080. Bei dem lichtemittierenden Element 1070 kann es sich um eine Leuchtdiode oder eine beliebige andere Vorrichtung, die Licht emittiert, handeln. In manchen Ausführungsformen kann es sich dabei um eine Flipchip-LED-Konstruktion handeln.
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Die Empfängerspule 1080 empfängt drahtlos Leistung von einer Senderspule auf der Senderleiterplatte 1020 und stellt der Empfängerschaltung 1060 und dem lichtemittierenden Element 1070 Leistung bereit.
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Die Empfängerschaltung 1060, das lichtemittierende Element 1070 und die Empfängerspule 1080 können alle auf einem einzelnen Empfängersubstrat (z.B. einer Leiterplatte) aufgenommen sein. In diesem Fall können das lichtemittierende Element 1070 und die Empfängerspule 1080 auf gegenüberliegenden Seiten des Empfängersubstrats befestigt sein.
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Die LSD-Schicht 1090 dient zur Bereinigung und Formung des Lichts vom lichtemittierenden Element 1070 in ein gewünschtes Format. Es ist über dem lichtemittierenden Element 1070 festgelegt.
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Die Linse 1095 dient zur Bündelung des Lichts vom lichtemittierenden Element 1070. Sie ist am Lampengehäuse 1050 oder an der Kabinenwand 1030 festgelegt.
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11 ist eine Vorderansicht des in 10 gezeigten kombinierten Systems und eines Lampengehäuses 1050, das die Empfängerschaltung 1060, das lichtemittierende Element 1070, die Empfängerspule 1080 und die LSD-Schicht 1090 enthält.
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Wie im oberen Teil von 11 gezeigt, legt das Sendergehäuse 1010 die Senderleiterplatte 1020 an der Rückwand der Kabinenwand 1030 fest, während die Kombination von Befestigungsmaterial 1040, Lampengehäuse 1050, Empfängerschaltung 1060, lichtemittierendem Element 1070, Empfängerspule 1080, LSD-Schicht 1090 und Linse 1095 alle in die Vertiefung 1035 in der Vorderseite der Kabinenwand 1030 passen.
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Wie im unteren Teil von 11 gezeigt, sind Empfängerschaltung 1060, lichtemittierendes Element 1070 und Empfängerspule 1080 (in 11 nicht gezeigt) an das Lampengehäuse 1050 und die LSD-Schicht 1090 über dem lichtemittierenden Element 1070 festgelegt. Sobald diese Elemente zusammengesetzt sind, kann das Lampengehäuse 1050 in der Vertiefung 1035 der Kabinenwand 1030 platziert werden, wo sie durch das Befestigungsmaterial 1040 festgelegt ist.
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Diese Konstruktion entspricht in Bezug auf folgende Punkte genau einer verdrahteten Konstruktion: (1) Abstand zwischen der LSD-Schicht und dem lichtemittierenden Element; (2) Position des lichtemittierenden Elements auf dem Gehäuse; (3) Lampenhöhe und -dicke; und (4) optische Eigenschaften. Nichtsdestotrotz (a) weist sie keine Löcher in der Kabinenwand 1030 auf, (b) werden die Leiterbahnen direkt auf das lichtemittierende Element gelötet; (c) werden keine mechanischen Anschlüsse benötigt, wie sie bei einer verdrahteten Konstruktion für ein lichtemittierendes Element genutzt werden; (d) stellt der freie Abschnitt des lichtemittierenden Elements hinter der Empfängerleiterplatte mehr Platz für die elektronischen Komponenten bereit; und (e) werden Klemmen auf dem Sendergehäuse bereitgestellt, um über die Halterung gesteckt zu werden und das Fehlausrichtungsspiel zu verringern.
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In alternativen Ausführungsformen kann mehr Platz für die Empfängerschaltung bereitgestellt sein.
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In alternativen Ausführungsformen kann eine universelle Konstruktion eines lichtemittierenden Elements genutzt werden, um mehreren Fahrzeuganwendungen gerecht zu werden.
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12 ist eine Rückansicht des Sendergehäuses 1010 von 10. Wie in 12 gezeigt, weist das Sendergehäuse 1010 eine Öffnung 1015 auf, sodass die Senderleiterplatte über einen durch die Öffnung 1015 im Sendergehäuse 1010 laufenden Draht mit einer externen Energiequelle verbunden ist (nicht gezeigt).
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13 ist eine Vorderansicht des Sendergehäuses 1010 von 10. Wie in 13 gezeigt, ist die Senderleiterplatte 1020 im Sendergehäuse 1010 angeordnet, sodass Drähte von der Senderleiterplatte 1020 durch die Öffnung 1015 laufen und mit einer externen Energiequelle verbunden werden können.
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Solch eine Vorrichtung wurde vorab mit einem auf einem bestehenden Kabinendach befestigten Sender und Empfänger getestet. 14 ist eine Veranschaulichung des zur Durchführung des Tests genutzten Systems. Das tatsächliche Kabinendach weist, je nach Fahrzeugmodell, eine Dicke zwischen 3,5 mm - 6,5 mm auf. Die Vorrichtung wurde für eine Dicke von 8 mm (für die zusätzliche Dicke der Gehäuse) konstruiert. Die Dicke der getesteten Probe betrug - 4,5 mm (dickste Stelle der Probe - keine Aussparung aber gleiches Material). Die tatsächlichen Betriebszustände wurden durch das Hinzufügen einer 4 mm dicken Kunststoffplatte nachgebildet. Als Ergebnis betrug die Übertragungsdicke insgesamt ~ 8,5 mm.
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Die Ergebnisse dieses Tests zeigten, dass leitfähige Spulen ein lichtemittierendes Element erleuchten, wenn sie durch ein 8,5 mm dickes Material getrennt sind.
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Es gilt anzumerken, dass dieses Beispiel in keiner Weise dazu dient, die möglichen Ausführungsformen einzuschränken. Es kann eine größere oder kleinere Übertragungsdicke genutzt werden. Die Vorrichtung ist für eine maximale Übertragungsleistung ausgelegt.
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Die leitende Grundierung hatte keine sichtbare Auswirkung auf die Leistungsübertagung.
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15 und 16 zeigen einen Grundriss und eine Draufsicht eines Lampengehäuses 1050 in einer Vertiefung 1035 der Kabinenwand 1030. Wie in diesen Figuren gezeigt, sind Empfängerschaltung 1060, lichtemittierendes Element 1070, Empfängerspule 1080 und LSD-Schicht 1090 am Lampengehäuse 1050 befestigt. Darüber hinaus ist das Lampengehäuse 1050 so ausgebildet, dass es genau in die Vertiefung 1035 verpasst.
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17 ist eine Veranschaulichung einer Rückansicht eines Sendergehäuses 1010 mit einer darin festgelegten Senderleiterplatte, das mit einer Kabinenwand 1030 verbunden ist. Wie in 17 gezeigt, führen Drähte 1710 aus einer Öffnung 1015 im Sendergehäuse 1010. Diese Drähte 1710 sind zum Verbinden der Senderleiterplatte 1020 mit einer externen Energiequelle (nicht gezeigt).
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18-20 veranschaulichen, wie das Lampengehäuse 1050 in eine Z-Richtung bewegt werden oder in einem Winkel in Bezug auf die Kabinenwand 1030 geneigt werden kann, und die Empfängerspule 1080 (und daher das lichtemittierende Element 1070) dennoch Leistung von der Senderleiterplatte 1020 empfängt, wodurch ermöglicht wird, dass das lichtemittierende Element 1070 Licht emittiert. Im Speziellen zeigen 18 und 19, dass Winkelneigungen ohne Leistungsunterbrechung von der Senderleiterplatte 1020 zur Empfängerspule 1080 möglich sind, wohingegen 20 zeigt, dass eine Bewegung in die Z-Richtung (d.h. das Bewegen des Lampengehäuses 1050 weiter von der Vorderseite der Kabinenwand 1030 weg) ebenfalls ohne Leistungsunterbrechung von der Senderleiterplatte 1020 zur Empfängerspule 1080 möglich ist.
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21 veranschaulicht, wie das lichtemittierende Element 1070 in X- und Z-Richtung innerhalb der Vertiefung 1035 der Kabinenwand 1030 ohne Leistungsunterbrechung von der Senderleiterplatte 1020 zur Empfängerspule 1080 bewegt werden kann.
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18-21 zeigen, dass selbst, wenn es zu etwas Fehlausrichtung des Lampengehäuses 1050 in Bezug auf die Vertiefung 1035 der Kabinenwand 1030 kommt, dem lichtemittierenden Element 1070 immer noch, ausnahmslos, Leistung bereitgestellt werden kann.
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In manchen Ausführungsformen kann zusätzlich zu dem lichtemittierenden Element 1070 ein Sekundärlicht bereitgestellt werden. Dieses Sekundärlicht kann dazu vorgesehen sein, aufzuleuchten, wenn die Empfängerspule 1080 eine Leistung eines festgelegten Grenzwerts oder darüber empfängt. Dadurch kann das Sekundärlicht genutzt werden, um sicherzustellen, dass das Lampengehäuse 1050 an einer Stelle platziert wird, an der die Empfängerspule 1080 genügend Leistung empfängt, um die Empfängerelektronik 1060 und das lichtemittierende Element 1070 zu betreiben. Idealerweise wird das Lampengehäuse 1050 an einer Stelle platziert, die die übertragene Leistung maximiert.
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Alternative Ausführungsformen könnten mehrere Sekundärlichter einsetzen, die dazu vorgesehen sind, auf Basis mehrerer Grenzwerte aufzuleuchten, wobei alle Lichter bei der Übertragung einer Höchstleistung leuchten und weniger Lichter leuchten, wenn entsprechende niedrigere Leistung übertragen wird.
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Alternative Ausführungsformen könnten ein Sekundärlicht einsetzen, das blinkt, wenn die Empfängerspule 1080 Leistung eines festgelegten Grenzwerts oder darüber empfängt. Genauso können ein Sekundärlicht oder Lichter in unterschiedlichen Farben aufleuchten, wenn die Leistungsübertragung unterschiedliche Leistungsgrenzwerte erreicht. So kann beispielsweise ein rotes Licht niedrige Leistung unter einem ersten Leistungsgrenzwert anzeigen, ein gelbes Licht mittlere Leistung zwischen dem ersten Leistungsgrenzwert und einem zweiten Leistungsgrenzwert anzeigen und ein grünes Licht hohe Leistung über dem zweiten Leistungsgrenzwert anzeigen.
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Alternative Ausführungsformen können eine Fernempfängerspule mit integrierter Leiterplatte einsetzen, die mit einem modifizierten lichtemittierenden Element, das mit 5V (oder niedriger) betrieben wird, verbunden ist.
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Alternative Ausführungsformen können eine Empfängerspulenleiterbahn auf einer Leiterplatte mit Empfängerelektronik auf der anderen, die mit einem lichtemittierenden Element verbunden ist, einsetzen.
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Alternative Ausführungsformen können ein biegsames Substrat mit einem lichtemittierenden Element und Empfängerelektronik auf der Oberseite und Kupferempfängerleiterbahn auf der Unterseite einsetzen.
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Alternative Ausführungsformen können ein biegsames Substrat mit einem lichtemittierenden Element und Empfängerelektronik, die mit einer Fernempfängerspule verbunden ist, einsetzen.
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Schlussfolgerung
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Diese Offenbarung soll erläutern, wie unterschiedliche Ausführungsformen in Übereinstimmung mit der Erfindung hergestellt und genutzt werden können, anstelle den wahren, intendierten und gerechten Schutzumfang und Geist davon einzuschränken. Die vorstehende Beschreibung soll nicht umfassend sein oder die Erfindung auf die genaue offenbarte Form beschränken. In Anbetracht der vorangegangenen Lehren können Modifikationen oder Variationen vorgenommen werden. Die Ausführungsform(en) wurde(n) ausgewählt und beschrieben, um die beste Veranschaulichung der Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung bereitzustellen, und um Fachleute auf dem Gebiet der Erfindung dazu zu befähigen, die Erfindung in zahlreichen Ausführungsformen und mit zahlreichen Modifikationen, wie sie für die bestimmten beabsichtigten Umsetzungen passend sind, zu nutzen. Alle diese Modifikationen und Variationen liegen im Schutzumfang der Erfindung, wie durch die beiliegenden Patentansprüche, wie mitunter während der Gültigkeit dieser Anmeldung für das Patent abgeändert, und alle Äquivalente davon definiert, wenn sie gemäß der Weite ausgelegt werden, die ihnen gerechtermaßen, rechtlich und rechtmäßig zusteht. Die zahlreichen vorstehend beschriebenen Schaltkreise können in diskreten oder integrierten Schaltkreisen, je nach Bedarf der Ausführung, umgesetzt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 62362162 [0001]
- US 9087973 f [0008]
