DE19805771A1 - Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Derartige Beleuchtungseinrichtungen sind im Innen- und Außenbereich von Kraftfahrzeugen angeordnet und dienen als Innenbeleuchtung, Lese­ leuchte und Leuchten, die im Bereich der Türen angeordnet sind und bei Dunkelheit den Boden um das Fahrzeug herum beleuchten, um die Sicher­ heit und den Komfort der Fahrzeugnutzer beim Einsteigevorgang zu erhöhen. Durch diese an sich bekannten Beleuchtungseinrichtungen können Verschmutzungen und gegebenenfalls unter dem Fahrzeug befind­ liche Gefahrenquellen leichter erkannt werden. Außerdem wird, insbeson­ dere in einer dunklen Umgebung, das subjektive Wohlbefinden der Fahr­ zeugnutzer durch die Beleuchtung der Fahrzeugumgebung erhöht. Wäh­ rend des Einparkvorgangs in unbeleuchteter Umgebung kann die Außen­ beleuchtung als Einparkhilfe genutzt werden.

Bei den bekannten Beleuchtungseinrichtungen werden als elektrisches Leuchtmittel in den allermeisten Fällen Glühlampen und relativ selten auch Gasentladungslampen eingesetzt. Diese beiden Arten von Leuchtmitteln haben für den genannten Zweck der Ausleuchtung von bestimmten Berei­ chen in oder außerhalb eines Fahrzeuges entscheidende Nachteile.

Hauptnachteil bei der Verwendung von Glühlampen ist deren zum Betrieb systembedingt notwendigen sehr hohen Glühwendeltemperaturen und dadurch konzentriert an einer Stelle auftretenden hohen thermischen Belastungen. Außerdem sind die Glühlampen selbst relativ groß und bieten im Betrieb nur dann eine akzeptable Lichtausbeute, wenn sie zusammen mit einem entsprechenden Reflektor eingebaut sind. Die hohen thermi­ schen Verluste, die Baugröße der Glühlampen und die Verwendung von Reflektoren bedingen eine Mindestbaugröße solcher Beleuchtungseinrich­ tungen, die nicht unterschritten werden kann. Diese Mindestbaugröße erschwert die Integration dieser Beleuchtungseinrichtung in am Fahrzeug vorhandene Baugruppen, wie z. B. den Außenspiegel, den Innenrückspie­ gel, Fahrzeugschweller, Stoßfänger, Zierleisten, Abdeckungen, Konsolen, Ablagen, Handschuhfächer und Aschenbecher.

Deshalb müssen die Beleuchtungseinrichtungen in vielen Fällen an für die Lichtabstrahlung ungünstigen Stellen angeordnet werden, da nur hier der erforderliche Platz zur Montage der Beleuchtungseinrichtung vorhanden ist. Da die Baugrößenverhältnisse in jedem Fahrzeug unterschiedlich sind, können keine universell verwendbaren Beleuchtungseinrichtungen einge­ setzt werden, die kostengünstig in Großserie herzustellen sind, sondern es muß für jeden Fahrzeugtyp eine fahrzeugspezifische Beleuchtungseinrich­ tung entwickelt und gefertigt werden. Insgesamt ist der Gestaltungsspiel­ raum bei der Konstruktion derartiger Beleuchtungseinrichtungen stark eingeschränkt.

Durch die konzentriert an einer Stelle auftretenden thermischen Verluste von Glühlampen ergeben sich Temperaturprobleme im Bereich des Monta­ geplatzes der Beleuchtungseinrichtung. Durch die entstehende Abwärme werden die Werkstoffe der umgebenden Baugruppen thermisch stark belastet. Um einer Schädigung dieser Werkstoffe entgegenzuwirken, sind teure, temperaturbeständige Materialien verwendet werden und müssen aufwendige Maßnahmen zur Wärmeableitung vorzusehen. Da auch diese Maßnahmen bei einer Dauerbelastung nicht ausreichen würden, muß die maximale Abwärmemenge begrenzt werden, wozu Zeitsteuerungs- und/oder Thermoschutzeinrichtungen vorzusehen sind, um die Beleuch­ tung vor der Überhitzung von Bauteilen abzuschalten. Nach Erreichen der maximalen Wärmebelastung bedarf es zudem einer langen Erholpause zur Abkühlung der Bauteile.

Wegen der hohen Temperatur in der Leuchtwendel von Glühlampen sind diese stoß- bzw. vibrationsanfällig und die Lebensdauer von Glühlampen liegt deutlich unter der Fahrzeuglebensdauer. Die Beleuchtungseinrichtun­ gen, insbesondere bei der Verwendung aufwendiger Optiken, müssen deshalb so gestaltet sein, daß die Glühlampe ausgetauscht werden kann. Da beim Austausch der Glühlampe die Beleuchtungseinrichtung in jedem Fall geöffnet werden muß, müssen bei Beleuchtungseinrichtungen, die im Außenbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sind, besondere Mittel zur Abdichtung vorgesehen werden. Außerdem bedingt eine demontierbare Beleuchtungseinrichtung Absätze bzw. Spalten in der Oberfläche der Baugruppen, in die die Beleuchtungseinrichtung integriert ist, die zu Windgeräuschen bzw. zu Vibrationsproblemen führen können.

Die räumliche Ausdehnung der Glühwendel von Glühlampen ergibt zu­ sammen mit der großen Austrittsblende des zu verwendenden Reflektors einen großen Divergenzwinkel bei der Abstrahlung des Lichts aus der Beleuchtungseinrichtung. Ein großer Divergenzwinkel erschwert die Beeinflussung des Strahlengangs und damit eine bewußte Steuerung der Beleuchtungscharakteristik, insbesondere auch in Bezug auf unerwünsch­ tes Streulicht. Die angestrahlten Beleuchtungsfelder können deshalb nur schwer durch Beeinflussung der Beleuchtungscharakteristik an die opti­ malen Erfordernisse der Beleuchtungsaufgabe angepaßt werden. Eine Optimierung der Beleuchtungsstärkenverteilung ist auch deshalb meist unmöglich, da im Regelfall nur eine Glühlampe als Lichtquelle verwendet wird. Sind dennoch extreme Anforderungen an die Gestaltung der Be­ leuchtungsstärkenverteilung gestellt, müssen aufwendige und teure Opti­ ken, beispielsweise Spezialreflektoren oder asymmetrische, geschachtelte Fresnellinsensysteme, eingesetzt werden. Die Entwicklung und Fertigung solcher Systeme ist zeit aufwendig und teuer.

Durch die Verwendung von Gasentladungslampen werden lediglich die durch die thermischen Verluste von Glühlampen verursachten Probleme entschärft. Gasentladungslampen erfordern dafür einen noch größeren Einbauraum und ihre Beleuchtungscharakteristik ist selbst durch die Verwendung spezieller Optiken kaum zu beeinflussen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, eine Beleuchtungsein­ richtung zu schaffen, die die Funktion der bekannten Beleuchtungsein­ richtungen in vollem Umfang erfüllen kann und dabei eine geringe Min­ destbaugröße aufweist, wenig Abwärme erzeugt, eine hohe Lebensdauer aufweist, die überhalb der Fahrzeuglebensdauer liegt, und deren Beleuch­ tungscharakteristik gut gesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkma­ len des Anspruchs 1 gelöst.

Besonders vorzugswürdige Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der vorgeschlagenen Beleuchtungseinrichtung wird als Leuchtmittel zumindest eine Leuchtdiode eingesetzt, die im wesentlichen weißes Licht ab strahlt. Die Verwendung von Leuchtdioden zur Erfüllung von Beleuch­ tungsfunktionen ist im Prinzip bekannt. Leuchtdioden sind relativ klein, d. h. sie haben im allgemeinen einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 10 mm und erfordern deshalb eine relativ kleine Mindestbaugröße, haben einen hohen Wirkungsgrad, erzeugen nur wenig Abwärme weisen eine hohe Lebensdauer auf, die überhalb der Fahrzeuglebensdauer liegt. Die Beleuchtungscharakteristik von Leuchtdioden kann durch eine entspre­ chende Strahlablenkeinrichtungen und/oder entsprechende Linsensysteme gut gesteuert werden.

Nachteilig an den bisher bekannten Leuchtdioden war, daß mit ihnen lediglich monochromatisches, das heißt einfarbiges Licht, mit relativ geringer Lichtstärke erzeugt werden konnte. Dieses schwache farbige Licht war zur Erfüllung der meisten Beleuchtungsaufgaben im Kraftfahr­ zeug nicht verwendbar. Durch die Weiterentwicklung von Leuchtdioden ist es seit kurzem möglich, Leuchtdioden herzustellen, die weißes Licht mit relativ hoher Lichtstärke ausstrahlen und deshalb die Glühlampe bzw. Leuchtstoffröhre als Leuchtmittel in Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen substituieren können. Diese neuartigen Leuchtdioden sind marktreif und für die Verwendung in Kraftfahrzeugen freigegeben.

Grundsätzlich können Leuchtdioden mit beliebig zur Verfügung stehenden Lichtstärke eingesetzt werden, wobei die Lichtstärke der Leuchtdioden und die Anzahl der einzusetzenden Leuchtdioden auf die jeweilige Be­ leuchtungsaufgabe, insbesondere auf den Abstand des auszuleuchtenden Gegenstands, abzustimmen. Dabei sollten die Leuchtdioden im Regelfall einen möglichst kleinen Abstrahlwinkel aufweisen, um wenig Streulicht zu erzeugen. Es sind Leuchtdioden verfügbar die eine Integrierte Linse aufweisen und deren Abstrahlwinkel im Bereich von 10-30° liegt.

Die Lichtfarbe des weißen Lichtes, das durch die Leuchtdioden erzeugbar ist, ist bauartbedingt und kann nicht verändert werden. Falls diese Licht­ farbe für die Erfüllung einer bestimmten Beleuchtungsaufgabe nicht optimal geeignet ist, sollte die Beleuchtungseinrichtung zumindest eine Leuchtdiode aufweisen, die monochromatisches, d. h. farbiges Licht abstrahlt. Das monochromatische und weiße Licht der verschiedenen Leuchtdioden mischt sich auf dem Beleuchtungsfeld, wodurch die Licht­ farbe durch ein entsprechendes Mischungsverhältnis optimal an die Erfor­ dernisse angepaßt werden kann.

In vielen Fällen ist die Lichtstärke einer Leuchtdiode allein zur Aus­ leuchtung eines ausreichend großen Beleuchtungsfeldes mit ausreichender Lichtstärke nicht möglich. In diesen Fällen müssen mehrere Leuchtdioden in der Beleuchtungseinrichtung zusammengefaßt werden, um die Licht­ stärke der einzelnen Leuchtdioden auf dem Beleuchtungsfeld zu addieren.

Bauartbedingt müssen die einzelnen Leuchtdioden in der Beleuchtungsein­ richtung nebeneinander angeordnet sein. Da die Leuchtdioden einen sich im wesentlichen gradlinig entlang ihrer Strahlachse ausbreitenden Licht­ kegel erzeugen, entstehen durch mehrere Leuchtdioden mehrere auf dem Beleuchtungsfeld nebeneinanderliegende Beleuchtungskreise. Es kann also durch die einfache Zugabe weiterer Leuchtdioden die Größe des Beleuch­ tungsfeldes vergrößert werden, die Erhöhung der Lichtstärke an einem bestimmten Punkt des Beleuchtungsfeldes ist so jedoch nicht möglich.

Soll das von der Beleuchtungseinrichtung abgestrahlte Licht an einem oder mehreren bestimmten Punkten konzentriert werden, um die Beleuch­ tungscharakteristik zu ändern, können dazu in der Beleuchtungseinrich­ tung zumindest zwei Leuchtdioden mit nicht parallel zueinander verlau­ fenden Strahlachsen angeordnet werden. Die relative Anordnung der Leuchtdioden ist so zu wählen, daß die Lichtkreise sich auf dem Be­ leuchtungsfeld entsprechend der gewünschten Beleuchtungscharakteristik überlappen.

Zwar kann durch die Anordnung der Leuchtdioden in der Beleuchtungs­ einrichtung mit unterschiedlichen Abstrahlwinkeln die Beleuchtungscha­ rakteristik variiert werden, jedoch ist dazu ein aufwendiger Leuchtdi­ odenträgerkörper notwendig, der für die entsprechend ausgerichtete Relativanordnung sorgt. Insbesondere die Anordnung von Leuchtdioden auf einer Leiterplatte ist dann nicht möglich, da die Leuchtdioden auf einer derartigen Flachbaugruppe alle den gleichen Strahlachsenverlauf senkrecht zur Platine aufweisen. Soll in diesen Fällen die Beleuchtungs­ charakteristik beeinflußt werden, so kann im Strahlengang des von den einzelnen Leuchtdioden abgestrahlten Lichts ein vor den Leuchtdioden angeordnetes Linsensystem angeordnet werden, das die Lichtstrahlen entsprechend der gewünschten Beleuchtungscharakteristik ablenkt. Die Anordnung und Ausgestaltung der einzelnen Linsen in dem Linsensystem ist auf die gewünschte Beleuchtungscharakteristik abzustimmen.

Ist ein besonders differenziert gestaltetes Beleuchtungsfeld notwendig, können beide Konzepte zu Beeinflussung der Beleuchtungscharakteristik miteinander kombiniert werden. D. h. die Beleuchtungseinrichtung streut zum einen das Licht durch ein Linsensystem und einzelnen Leuchtdioden haben eine speziell ausgerichtete Strahlachse.

Besonders kostengünstig in der Fertigung ist es, die einzelnen Leuchtdi­ oden einer Beleuchtungseinrichtung in an sich bekannter Art auf einer Leiterplatte oder Leiterfolie (PCB's) zu einem Leuchtdiodenmodul zu­ sammenzufassen. Bei der Verwendung einer Leiterplatte ist eine zweidi­ mensionale Verteilung der Leuchtdioden, bei der Verwendung von Lei­ terfolien eine dreidimensionale Verteilung der Leuchtdioden in der Be­ leuchtungseinrichtung möglich. Über die Leiterplatte bzw. Leiterfolie können die Leuchtdioden zentral mit Strom versorgt werden und das Leuchtdiodenmodul kann als vorgefertigte Baugruppe einfach in einem Gehäuse montiert werden.

Grundsätzlich kann die Elektronik zur Ansteuerung der Leuchtdioden an einer beliebigen Stelle im Fahrzeug auch weit entfernt von den Leuchtdi­ oden, beispielsweise durch Integration in einen Bordcomputer, angeordnet sein. Vorzugswürdig sollten die elektrischen Schaltungen zur Ansteuerung der Leuchtdioden, das heißt die notwendigen elektrischen Bauteile und elektrischen Leiterbahnen zusammen mit den Leuchtdioden auf einer Leiterplatte oder Leiterfolie zu einem Leuchtdiodenmodul zusammenge­ faßt werden. Diese Integration reduziert den Verkabelungs- und Montage­ aufwand. Die Flachbaugruppen können kostengünstig in an sich bekannter Art in Großserie gefertigt werden.

Wird die Beleuchtungseinrichtung im Außenbereich des Kraftfahrzeugs eingesetzt, müssen Maßnahmen getroffen werden, um den Kontakt des Leuchtdiodenmoduls mit Wasser auszuschließen. Eindringende Feuchtig­ keit kann Fehlströme und Kurzschlüsse verursachen und damit zu Fehl­ funktionen und Beschädigungen der elektrischen Bauteile führen. Das Leuchtdiodenmodul sollte deshalb vorzugswürdig wassergeschützt ausge­ bildet sein, um den Kontakt von eindringender Feuchtigkeit mit den elektrischen Bauteilen zu verhindern. Durch die wassergeschützte Ausfüh­ rung der entsprechenden Bereiche des Leuchtdiodenmoduls kann eine aufwendige wasserdichte Abdichtung des gesamten Gehäuses entfallen. Besonders einfach und kostengünstig kann der Feuchtigkeitsschutz er­ reicht werden, wenn das Leuchtdiodenmodul zumindest bereichsweise in einen wasserbeständigen Werkstoff, beispielsweise ein Harz, eingegossen ist. Bei der Gestaltung des Harzmantels ist darauf zu achten, daß eine ausreichende Wärmeabfuhr von dem Leuchtdiodenmodul möglich ist. Die Leuchtdioden selbst sollten nicht in Harz eingegossen werden, da dadurch zu starke Lichtverluste verursacht würden. Die ungeschützten Bereiche des Leuchtdiodenmoduls, beispielsweise die Seite einer Leiterplatte, auf der die Leuchtdioden angeordnet sind, sind durch entsprechend andere Dichtungsmaßnahmen vor Feuchtigkeit zu schützen.

Da die Lebensdauer der Leuchtdioden oberhalb der Lebensdauer des Kraftfahrzeugs liegt, ist unter normalen Umständen der Austausch von Leuchtdioden während der Lebensdauer des Kraftfahrzeuges nicht erfor­ derlich. Deshalb ist es besonders günstig, die Leuchtdiode oder das Leuchtdiodenmodul unlösbar mit dem Gehäuse zu verbinden, denn die unlösbare Verbindung zwischen Leuchtdiode bzw. Leuchtdiodenmodul und dem Gehäuse kann besonders kostengünstig, beispielsweise durch Verkle­ ben der Bauteile, hergestellt werden und ist besonders vibrations- und stoßsicher. Fällt während der Lebensdauer des Fahrzeuges eine Leuchtdi­ ode aus, so muß bei einteiligen Gehäusen das gesamte Gehäuse, bei mehrteiligen Gehäusen der Gehäuseteil, der mit der Leuchtdiode bzw. dem Leuchtdiodenmodul unlösbar verbunden ist, ausgetauscht werden. Dies verteuert zwar den Wechsel der Leuchtdioden, kommt jedoch wegen der an sich hohen Lebenserwartung der Leuchtdioden sehr selten vor.

Prinzipiell ist es ausreichend, wenn die Leuchtdioden an der Außenseite des Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind und das erzeugte Licht auf das gewünschte Beleuchtungsfeld abgestrahlt werden kann. In diesem Fall sind die Leuchtdioden jedoch allen äußeren Einflüs­ sen, insbesondere mechanischen Beschädigungen und Witterungseinflüs­ sen, ausgesetzt. Um die Leuchtdioden vor diesen Einflüssen zu schützen, ist es vorteilhaft, wenn in dem Gehäuse im Strahlengang der Leuchtdioden eine transparente Abdeckplatte in dem Gehäuse angeordnet ist. Mit anderen Worten werden die Leuchtdioden zwischen Abdeckplatte und Gehäuse gekapselt untergebracht. Durch den transparenten Werkstoff der Platte kann das erzeugte Licht ungehindert durchtreten und ungünstige mechanische bzw. Witterungseinflüsse werden von den Leuchtdioden abgehalten. Die Platte sollte deshalb eine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen und möglichst wasserdicht mit dem Gehäuse verbun­ den sein.

Soll die Beleuchtungscharakteristik der Beleuchtungseinrichtung durch die Anordnung eines Linsensystems vor den Leuchtdioden beeinflußt werden, ist dies besonders kostengünstig dadurch zu realisieren, wenn die notwen­ digen Linsen in die transparente Abdeckplatte vor den Leuchtdioden eingearbeitet sind. Dies kann durch einen entsprechenden Schliff der Abdeckplatte oder durch die Anordnung linsenartiger Materialverdickun­ gen in der Abdeckplatte erfolgen. Besonders günstig ist es, die jeweils einer Leuchtdiode gegenüberliegenden Bereiche auf der der Leuchtdioden zugewandten Seite der Abdeckplatte als Linsen auszubilden. Damit kann der Strahlengang der einzelnen Leuchtdioden gezielt gesteuert werden, da für jede Leuchtdiode eine Linse vorgesehen ist, mit der der Lichtstrahl abgelenkt werden kann, und die glatte Außenseite der Abdeckplatte kann im wesentlichen spaltfrei mit der Außenseite des Gehäuses verbunden werden, so daß sich kein Schmutz in dem Übergangsbereich fangen kann und keine unerwünschten Windgeräusche entstehen. Zudem sind die Linsen auf der Innenseite der Abdeckplatte vor schädlichen mechanischen Einflüssen geschützt.

Die Abdeckplatte kann aus jedem transparenten Werkstoff hergestellt werden, also insbesondere auch aus Glas. Glas hat jedoch den Nachteil, daß es relativ spröde ist und deshalb leicht bricht und die Anbringung von Linsen in dem Glas, beispielsweise durch einen entsprechenden Schliff, relativ aufwendig ist. Vorzugswürdig sollte deshalb die Abdeckplatte aus einem transparenten Kunststoff hergestellt werden. Kunststoff ist leicht, weist eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit auf und ist darüber hinaus witterungsbeständig. Ein Kostenvorteil ergibt sich daraus, daß das erforderliche Linsensystem sehr einfach durch entsprechende Modifikation der Form der Kunststoffabdeckplatte hergestellt werden kann. Dazu müssen lediglich linsenförmige Erhebungen auf einer oder beiden Seiten der Abdeckplatte vorgesehen werden. Die Negativform dieser linsenförmi­ gen Erhebungen muß dazu lediglich in eine Spritzgußform eingearbeitet werden. Dadurch erhöhen sich die Werkzeugkosten um einen geringen Betrag, die eigentlichen Herstellungskosten für eine Abdeckplatte mit Linsen aus Kunststoff sind jedoch nicht höher als für eine Abdeckplatte ohne Linse.

Bei der Gestaltung der Linsen ist es vorteilhaft, glatte Linsen vorzusehen, d. h. Linsen mit einer glatten Linsenoberfläche. Zwar sind auch Linsen mit Oberflächenstruktur, beispielsweise Fresnellinsen, denkbar, jedoch ver­ mindert die Oberflächenstruktur die Lichtausbeute der Beleuchtungsein­ richtung.

Die Abdeckplatte wird in das Gehäuse in dem Bereich über den Leuchtdi­ oden eingesetzt und befestigt. Dabei muß ein sicherer Sitz der Abdeck­ platte gewährleistet werden, damit diese auch nach einem längeren Zeit­ raum nicht verlorengeht. Daneben müssen die Leuchtdioden nach Mög­ lichkeit vor Feuchtigkeit und Schmutz geschützt werden, weshalb der Spalt zwischen Abdeckplatte und Gehäuse möglichst dicht verschlossen sein sollte. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß die Abdeckplatte in das Gehäuse eingeklebt wird.

Kostengünstiger ist es, wenn die Abdeckplatte und das Gehäuse gemein­ sam in einem Mehrkomponenten-Spritzgußverfahren hergestellt werden. Dabei werden das Gehäuse aus einfachem Kunststoff und die Abdeckplatte aus transparentem Kunststoff gleichzeitig in einer gemeinsamen Spritz­ gußform gefertigt. Der transparente Kunststoff der Abdeckplatte verbin­ det sich dabei in einer Grenzfläche mit dem Kunststoff des Gehäuses, so daß die Abdeckplatte ein integraler Bestandteil des Gehäuses wird. Bei dieser Gestaltung sind die Leuchtdioden sicher vor Feuchtigkeit und Schmutz geschützt, da zwischen Abdeckplatte und Gehäuse Stoffschluß besteht.

Selbstverständlich ist es auch möglich, falls beispielsweise die beiden Kunststoffe für Abdeckplatte und Gehäuse nicht miteinander verträglich sind und deshalb nicht gemeinsam in einer Spritzgußform verarbeitet werden können, die beiden Bauteile getrennt herzustellen und durch eine Clipsverbindung oder ähnlichem miteinander zu verbinden.

Da die Eigenschaften von Leuchtdioden, insbesondere die Strombelastbar­ keit und die abgegebene Lichtstärke, temperaturabhängig ist, sollte die Stromversorgung der Leuchtdioden in an sich bekannter Art über ein nichtlineares Widerstandsnetzwerk oder einer Pulsweitenmodulationsein­ richtung erfolgen. Insbesondere durch eine Pulsweitemodulation des Stromes läßt sich die notwendige Temperaturkompensation der Strom­ kennlinie einfach realisieren und außerdem ein sanftes Ein- bzw. Aus­ schalten der Leuchtdioden zur Erhöhung des Komforts erreicht werden.

Da es im Bordnetz eines Kraftfahrzeuges zu Schwankungen der Betriebs­ spannung kommen kann, die die Leuchtdioden beschädigen können, sollten Maßnahmen zum Schutz der Leuchtdioden von Überspannungen getroffen werden. Beispielsweise sollte zumindest eine Schutzdiode in Reihe mit den Leuchtdioden geschaltet sein, um sie gegen Verpolung zu schützen. Selbstverständlich sind auch andere Schutzmaßnahmen denkbar, jedoch ermöglichen Schutzdioden besonders kleine Spitzensperrspannungen.

Da auch Leuchtdioden ein gewisses Maß an Abwärme erzeugen, kann die Temperatur in der Beleuchtungseinrichtung, insbesondere bei Dauerbe­ trieb der Beleuchtungseinrichtung, unzulässig hoch ansteigen. Um eine Beschädigung der Bauteile durch übermäßige Temperaturbelastung aus­ schließen zu können, ist es vorteilhaft, die Temperatur in oder an der Beleuchtungseinrichtung mit einem Temperatursensor zu überwachen. Das Ausgangssignal dieses Temperatursensors kann dann an die Steuerung der Stromversorgung der Leuchtdiode weitergegeben werden und die Strom­ versorgung in Abhängigkeit von der durch einen Temperatursensor gemes­ senen Temperatur in der Beleuchtungseinrichtung gesteuert werden kann. Die Steuerung kann sich dabei entweder darauf beschränken, bei über­ schreiten einer Referenztemperatur die Stromversorgung abzuschalten oder die Stromversorgung proportional zur Temperatur zurückzunehmen.

Selbstverständlich ist es möglich, eine Beleuchtungseinrichtung der vorgeschlagenen Art als eigene Baugruppe, d. h. mit einem eigenen Gehäuse, auszugestalten und in bzw. an dem Fahrzeug zu befestigen. Optisch ansprechender und kostengünstiger ist es jedoch, das Gehäuse als Teil einer vorhandenen Baugruppe zu gestalten. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß die Beleuchtungseinrichtung in eine andere Baugruppe integriert wird und so eine Multifunktionsbaugruppe mit gemeinsamen Gehäuse entsteht.

Prinzipiell sind viele Baugruppen eines Kraftfahrzeuges denkbar, in die eine Beleuchtungseinrichtung der vorgeschlagenen Art sinnvoll integriert werden könnte. Zu nennen sind dabei insbesondere Stoßfänger, Schiebe­ dachbedienungsmodule, Kofferraumabdeckungen, Motorraumabdeckungen, Handschuhfächer, Aschenbecher, Fahrzeugschlüssel, Ablagefächer, Mit­ telkonsolen, Sitze und ähnliches. Dies gilt um so mehr, da in viele dieser Baugruppen wegen des fehlenden Bauraums oder der unzureichenden Abwärmeabfuhr keine Beleuchtungseinrichtungen integriert werden konnten.

Besonders günstig ist es, wenn das Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung als Teil eines Innenrückspiegels ausgebildet ist, wodurch die Beleuch­ tungseinrichtung ein integraler Bestandteil des Innenrückspiegels wird. Durch die Positionierung des Innenrückspiegels im oberen Bereich des Fahrgastraumes kann die Beleuchtungseinrichtung insbesondere als Lese­ leuchte und/oder zur Innenraumausleuchtung dienen. Da die Leuchtdioden nur einen geringen Bauraum benötigen und wenig Abwärme abgeben, muß der Innenrückspiegel in seiner äußeren schlanken Form im wesentlichen nicht geändert werden. Eine Umgestaltung kann deshalb weitgehend entfallen. Wird eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung im Innen­ raum des Fahrzeuges angeordnet, kann diese, bei entsprechender Abstim­ mung der Beleuchtungscharakteristik, auch während des Fahrbetriebs weiterbrennen, und dadurch während der Fahrt selektiv und blendarm Teilbereiche des Fahrzeuginnenraums, z. B. den Schaltknüppel oder Ablageflächen, beleuchten.

Vorteilhaft ist es auch, das Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung als Teil einer Zierleiste auszubilden. Derartige Zierleisten mit integrierter Be­ leuchtungseinrichtung können dann im Türbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet werden und den Straßenbereich unterhalb der Türen während des Einsteigevorgangs ausleuchten. Die Realisierung einer Beleuchtungs­ einrichtung in der Zierleiste mit einer oder mehreren Glühlampen wäre, wegen des erforderlichen Bauraums und den großen Abwärmemengen, nicht möglich. Eine schmale längliche Platine mit einer Vielzahl darauf angeordneten Leuchtdioden läßt sich dagegen sehr gut in die schmale Struktur einer Zierleiste integrieren.

Wegen ihrer Körpergeometrie ebenfalls sehr gut geeignet zur Integration für eine lineare Anordnung von Leuchtdioden sind die Türgriffe des Fahrzeuges. Zu denken ist dabei insbesondere an die Griffe an der Fahrer-, Beifahrer- und Heckseite. Die in die Türgriffe integrierte Beleuchtungs­ einrichtung kann entweder zur Ausleuchtung des Umgebungsbereichs vor der jeweiligen Tür eingesetzt werden und/oder als Orientierungshilfe, die das Auffinden der Türgriffe durch die Fahrzeugbenutzer erleichtert, dienen.

Dem gleichen Zweck der Ausleuchtung des Einstiegsbereichs vor den Türen dienen Beleuchtungseinrichtungen, die in den Außenrückspiegel integriert sind. Eine vorzugswürdige Gestaltung ist es deshalb, das Ge­ häuse der Beleuchtungseinrichtung als Teil eines Außenrückspiegels auszubilden. Die kleine Bauweise der einzelnen Leuchtdioden erlaubt es, sie optimal zur Erfüllung der Beleuchtungsaufgabe in dem Außenrückspie­ gel zu positionieren. Das heißt, die Leuchtdioden können sehr weit außen nahe dem äußeren Ende des Außenrückspiegels angeordnet werden, was bei Beleuchtungseinrichtungen mit Glühlampe nicht möglich ist, da in diesem Bereich des Außenrückspiegels nur wenig Bauraum zur Verfügung steht. Die Plazierung der Beleuchtungseinrichtung am äußeren Ende des Außenrückspiegels ermöglicht zudem die Beleuchtung des Teils des Einstiegsbereichs, der bereits unterhalb des Fahrzeugbodens liegt.

Da die vorgeschlagene Beleuchtungseinrichtung nicht von allen Kaufinter­ essenten eines Fahrzeugtyps bei entsprechend höherem Preis gewünscht werden, ist es denkbar, nur einen Teil der ausgelieferten Fahrzeuge eines Typs mit derartigen Beleuchtungseinrichtungen als Sonderausstattung zu versehen. Wird die Beleuchtungseinrichtung nicht in alle Fahrzeuge eines Typs, sondern nur in Abhängigkeit von den Kundenwünschen als Sonder­ ausstattung eingebaut, so sollte die Beleuchtungseinrichtung als abnehm­ barer Teil einer Fahrzeugbaugruppe, insbesondere als Abdeckring oder Abdeckkappe eines Außenrückspiegels ausgebildet sein. Dadurch könnten alle Fahrzeuge des gleichen Typs mit im Prinzip der gleichen Fahrzeug­ baugruppe, beispielsweise einem Außenrückspiegel, ausgestattet werden und die Modifikation bezüglich der Sonderausstattung wäre durch bestel­ lungsbezogenen Austausch des abnehmbaren Teils dieser Fahrzeugbau­ gruppe, beispielsweise dem Abdeckring oder der Abdeckkappe eines Außenrückspiegels, möglich. Durch diese Maßnahme ließe sich die Teile­ vielfalt bei der Montage des Kraftfahrzeuges verringern und die damit verbundenen Kosten senken.

Nachfolgend wird die Beleuchtungseinrichtung anhand lediglich bevor­ zugter Ausführungsformen zeigender Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den unteren Teil eines Außenrückspiegels mit integrierter LED-Beleuchtungseinrichtung im Querschnitt;

Fig. 2 ein Kraftfahrzeug von hinten zur Darstellung verschiedener Anwendungsmöglichkeiten von LED-Beleuchtungs­ einrichtungen.

Fig. 1 zeigt einen Außenrückspiegel 1 eines Kraftfahrzeuges mit einem Spiegelelement 2, einer Trägerplatte 3 und einem Gehäuse 4. Zur besseren Erkennbarkeit ist lediglich der untere zum Heck des Fahrzeugs gewandte Teil des Gehäuses 4 dargestellt. Der elektrische Antrieb und die Verstell­ getriebe zur Verstellung der Trägerplatte 3 in dem Gehäuse 4 sind nicht dargestellt.

In die untere Bauteilwandung des Gehäuses 4 ist eine Beleuchtungsein­ richtung 5 integriert. Das Gehäuse 4 des Außenrückspiegels 1 bildet somit zugleich das Gehäuse für die Beleuchtungseinrichtung 5. Die Beleuch­ tungseinrichtung 5 weist ein Leuchtdiodenmodul 6 mit der Leiterplatte 8 und eine Abdeckplatte 7 auf.

In dem Leuchtdiodenmodul 6 sind auf der einen Seite der Leiterplatte 8 Leuchtdioden 9, die weißes Licht mit einem Abstrahlwinkel von ± 15° abgeben, und auf der anderen Seite der Leiterplatte 8 elektrischen Bau­ teile 10 zur Ansteuerung der Leuchtdioden 9 integriert. Die elektrischen Bauteile 10 auf der Rückseite der Leiterplatte 8 werden von einem Harz­ mantel 11 umschlossen und sind so vor Feuchtigkeit geschützt. Der elektrische Anschluß des Leuchtdiodenmoduls 6 erfolgt über einen Stecker 12. Die Leuchtdioden 9 jeweils von einem offenen, rohrartigen Tubus 26 umgeben, der das abgegebene Streulicht vermindert und für einen im wesentlichen vertikal nach unten gerichteten Strahlengang sorgt.

In die Bauteilwandung des Gehäuses 4 sind die beiden nach innen in das Gehäuse ragenden Stege 13 und 14 integriert, an denen das Leuchtdi­ odenmodul 6 befestigt werden kann. Die Stege 13 und 14 weisen dazu bereichsweise eine zur Außenkontur der Leiterplatte 8 formkomplementä­ re Clipskontur auf. Bei der Montage des Leuchtdiodenmoduls 6 in das Gehäuse 4 wird im Bereich der Anlageflächen eine klebrige Dichtmasse 15 appliziert, die das Leuchtdiodenmodul 6 unlösbar mit dem Gehäuse 4 verbindet und den Bereich 16 auf der unteren Seite des Leuchtdiodenmo­ duls 6 luftdicht gegenüber dem Bereich 17 in dem Gehäuse 4 oberhalb des Leuchtdiodenmoduls 6 abschließt.

Die Abdeckplatte 7 besteht aus transparentem Kunststoff. Abdeckplatte 7 und Gehäuse 4 werden in einem Zweikomponenten-Spritzgußverfahren hergestellt, weshalb ein fließender Werkstoffübergang zwischen dem Gehäuse 4 und der Abdeckplatte 7 entsteht. Die in Fig. 1 eingezeichneten scharfen Teilegrenzen zwischen Gehäuse 4 und Abdeckplatte 7 dienen lediglich der besseren Erkennbarkeit und geben nicht die wirklichen Grenzen wieder, die verschwommen sind. Durch diese stoffschlüssige Fertigung von Abdeckplatte 7 und Gehäuse 4 entsteht eine luftdichte Verbindung zwischen diesen beiden Bauteilen. Im Ergebnis entsteht durch die stoffschlüssige Verbindung zwischen Gehäuse (4) und Abdeckplatte (7) und das luftdichte Einkleben des Leuchtdiodenmoduls 6 in die ge­ schlossen umlaufenden Stege 13 und 14 eine luftdicht gekapselte Kammer im Bereich 16 zwischen der Leiterplatte 8 und der Abdeckplatte 7. Die Leuchtdioden 9 sind in dieser luftdichten Kammer im Bereich 16 vor Feuchtigkeit und Schmutz sicher geschützt.

Auf der Innenseite der Abdeckplatte 7 sind jeweils gegenüber den Leucht­ dioden 9 die Linsen 18 in die Abdeckplatte 7 integriert. Zur Herstellung dieser Linsen wurden in der Spritzgußform linsenförmige Vertiefungen eingearbeitet, so daß sich auf der transparenten Abdeckplatte 7 linsenför­ mige Materialanhebungen ausbilden, die als Sammellinsen wirken. Falls erforderlich, können auch Streulinsen durch Ausbildung entsprechender Materialvertiefungen in der Abdeckplatte 7 realisiert werden. Die Linsen sind auf der oberen Seite der Abdeckplatte 7 angeordnet und befinden sich damit ebenfalls in dem geschützt gekapselten Bereich 16.

Die Linsen 18 dienen der Beeinflussung des Strahlengangs 19 des Lichts, das von den einzelnen Leuchtdioden 9 abgegeben wird. Die Leuchtdioden 9 auf der Leiterplatte 8 weisen alle den gleichen Abstrahlwinkel auf, weshalb zur Steuerung der Beleuchtungscharakteristik der Beleuchtungs­ einrichtung 5 vor den Leuchtdioden 9 ein Linsensystem angeordnet werden muß. Durch die Linsen 18 ist es möglich, die von den einzelnen Leuchtdioden 9 mit jeweils parallelen Strahlenachse abgegebenen Licht­ strahlen abzulenken und dadurch in dem Bereich A des Beleuchtungsfelds 20 zu konzentrieren. Damit kann die Beleuchtungscharakteristik der Beleuchtungseinrichtung 5 gezielt beeinflußt werden.

Zwischen zwei der Leuchtdioden 9 ist der Temperatursensor 27 angeord­ net. Der Temperatursensor 27 überwacht die Temperatur in dem Bereich zwischen der Leiterplatte 8 und der Abdeckplatte 7. Steigt die Temperatur in diesem Bereich über eine Referenztemperatur, gibt der Temperatursen­ sor 27 ein entsprechendes Signal aus und die elektrische Steuerung des Leuchtdiodenmoduls 6 unterbricht die Stromzufuhr zu den Leuchtdioden. Erst wenn die Temperatur ausreichend zurückgegangen ist, wird die Stromzufuhr wieder geöffnet. Durch den Temperatursensor 27 und die entsprechende Steuerung wird eine unzulässige thermische Belastung der Bauteile ausgeschlossen.

Fig. 2 zeigt ein Kraftfahrzeug in Ansicht von hinten. In einem Innenrück­ spiegel 21, den beiden Außenrückspiegel 22 und 23 und den Zierleisten 24 und 25, die im Türbereich des Kraftfahrzeuges angeordnet sind, sind jeweils erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtungen integriert. Die Beleuchtungseinrichtung in dem Innenrückspiegel 21 kann als Innenbe­ leuchtung bzw. Leseleuchte genutzt werden. Die Beleuchtungseinrichtun­ gen in den Außenrückspiegeln 22 und 23 sowie den Zierleisten 24 und 25 dienen der Beleuchtung des Einstiegsbereichs des Kraftfahrzeuges, um die Sicherheit und den Komfort der Fahrzeugnutzer zu erhöhen.

Claims (22)

1. Beleuchtungseinrichtung zur Befestigung an einem Kraftfahrzeug mit einem Gehäuse, in dem ein elektrisches Leuchtmittel angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtmittel zumindest eine Leuchtdiode (9) eingesetzt wird, die im wesentlichen weißes Licht abstrahlt.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung zumindest eine Leuchtdiode auf­ weist, die monochromatisches Licht ab strahlt.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Beleuchtungseinrichtung zumindest zwei Leuchtdioden mit nicht parallel zueinander verlaufenden Strahlachsen angeordnet sind.

4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung (5) zumindest eine Leuchtdioden (9) aufweist, wobei im Strahlengang des von der Leuchtdiode (9) abgestrahlten Lichts ein Linsensystem angeordnet ist.

5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine Leuchtdiode (9) zusammen mit einer Leiter­ platte (8) oder Leiterfolie ein Leuchtdiodenmodul (6) bildet.

6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Schaltung zur Ansteuerung der Leuchtdiode zu­ sammen mit zumindest einer Leuchtdiode (9) auf einer Leiterplatte (8) oder Leiterfolie zu einem Leuchtdiodenmodul (6) zusammenge­ faßt ist.

7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtdiodenmodul (6) korrosionsgeschützt ausgebildet ist, insbesondere zumindest bereichsweise in einen korrosionsbeständi­ gen Werkstoff (11) eingegossen ist.

8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (9) oder das Leuchtdiodenmodul (6) unlösbar mit dem Gehäuse (4) verbunden ist.

9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (4) im Strahlengang (19) der Leuchtdiode (9) eine transparente Abdeckplatte (7) angeordnet ist.

10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der einer Leuchtdiode (9) gegenüberliegenden Bereich auf der der Leuchtdiode (9) zugewandten Seite der Abdeckplatte (7) als Linse (18) ausgebildet ist.

11. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (7) aus Kunststoff hergestellt ist.

12. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (7) und das Gehäuse (4) gemeinsam in einem Mehrkomponenten-Spritzgußverfahren hergestellt sind.

13. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckplatte (7) und das Gehäuse (4) durch eine Clipsver­ bindung verbindbar sind.

14. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Leuchtdiode (9) über ein nichtlineares Widerstandsnetzwerk oder eine Pulsweitenmodulationseinrichtung erfolgt und/oder zumindest eine Schutzdiode in Reihe mit der Leuchtdiode (9) geschaltet ist.

15. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgung der Leuchtdiode (9) in Abhängigkeit von der durch einen Temperatursensor (27) gemessenen Temperatur in der Beleuchtungseinrichtung gesteuert werden kann.

16. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdiode (9) von einem rohrartigen Tubus (26) umgeben ist.

17. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung in das Gehäuse (4) einer vorhanden Baugruppe (1) integriert ist.

18. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung als Teil eines Innen­ rückspiegels ausgebildet ist.

19. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung als Teil einer Zierlei­ ste ausgebildet ist.

20. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Beleuchtungseinrichtung als Teil eines Tür­ griffs ausgebildet ist.

21. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) der Beleuchtungseinrichtung (5) als Teil eines Außenrückspiegels (1) ausgebildet ist.

22. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse als abnehmbarer Teil einer Fahrzeugbaugruppe, insbesondere als Abdeckring oder Abdeckkappe eines Außenrück­ spiegels ausgebildet ist.