DE202015001513U1

DE202015001513U1 - Leuchtenmodul zur Beleuchtung eines Innenraumes eines Fahrzeugs

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Publication number: DE202015001513U1
Application number: DE202015001513.1U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: HARTUNG, GEORG, DR., DE; KUGEL, THOMAS, DE; TERAN, MARC, DR., DE
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2015-02-26
Publication date: 2015-05-28
Anticipated expiration: 2025-02-27

Abstract

Leuchtenmodul (1) zur Beleuchtung eines Innenraumes eines Fahrzeugs, wobei das Leuchtenmodul (1) ein Gehäuse (6) umfasst, in dem zumindest eine Halbleiterlichtquelle (2.1) und eine Transformationselektronik angeordnet sind, wobei mittels der Transformationselektronik eine Gleichspannung eines Gleichspannungsnetzes des Fahrzeugs, an welches das Leuchtenmodul (1) anschließbar ist, derart transformierbar ist, dass die Halbleiterlichtquelle (2.1) mit Gleichspannung versorgbar ist, und wobei die Transformationselektronik eine elektronische Schaltung (14) mit mehreren Kondensatoren (C1 bis C4) umfasst, wobei keiner der Kondensatoren (C1 bis C4) ein Elektrolytkondensator (C5) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Leuchtenmodul zur Beleuchtung eines Innenraumes eines Fahrzeugs.
Leuchten, welche Halbleiterlichtquellen einsetzen, werden in zunehmendem Maße zur Beleuchtung von Innenräumen eingesetzt. Der kommerzielle Durchbruch von Halbleiterlichtquellen für den Einsatz in Leuchten, also zum aktiven Beleuchten eines Bereichs oder Raumes, erfolgte unter anderem durch die Verfügbarkeit von sogenannten Hochleistungs-LEDs mit entsprechender Lichtausbeute und der Verfügbarkeit in verschiedenen Farben. Die Halbleiterlichtquellen haben dabei den Vorteil, dass sie die zugeführte Energie sehr effizient in Licht umwandeln. Ferner ist die Lebensdauer der Halbleiterlichtquellen sehr groß. Beim Einsatz von solchen Hochleistungs-LEDs in Leuchten entstehen besondere Anforderungen an die Wärmeableitung. Dabei muss verhindert werden, dass sich der Halbleiter der Halbleiterlichtquelle innerhalb der vorgegebenen Betriebsumgebungstemperatur überhitzt. Dies ist schwierig zu realisieren, da einerseits durch die nahezu punktförmige Lichtquelle lokal sehr hohe Temperaturen entstehen können, andererseits aus Designgründen der Leuchte den Maßnahmen für die Wärmeableitung enge Grenzen gesetzt sind. Die Wärmeentwicklung in diesen Leuchten hat zur Folge, dass die Lebensdauer von Bauteilen, die empfindlich gegenüber Wärme sind, verkürzt wird. Zudem werden in bestimmten Fahrzeugen, wie beispielsweise Zügen, in welchen solche Leuchten eingesetzt werden, die Lichtquellen über ein Gleichspannungsnetz mit Strom versorgt. Es ist daher notwendig, die von dem Gleichspannungsnetz bereitgestellte Spannung vor der Zuführung zu der Lichtquelle auf ein für die Lichtquelle verträgliches Maß herunter zu transformieren. Dies wird in der Regel über ein oder mehrere Vorschaltelektroniken realisiert, an welche die Leuchten angeschlossen werden. Dabei wird beispielsweise die Gleichspannung in Wechselspannung transformiert, diese heruntertransformiert, und dann wieder in Gleichspannung zurücktransformiert. Dies führt in der Regel zu komplizierten Aufbauten mit einer hohen Anzahl an Bauelementen.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Leuchtenmodul der eingangs genannten Art bereitzustellen, das einen kostengünstigen und platzsparenden Aufbau erlaubt. Zudem soll das Leuchtenmodul einfach und schnell auswechselbar sein.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Leuchtenmodul mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Das erfindungsgemäße Leuchtenmodul umfasst ein Gehäuse, in dem zumindest eine Halbleiterlichtquelle und eine Transformationselektronik angeordnet sind. Dabei ist mittels der Transformationselektronik eine Gleichspannung eines Gleichspannungsnetzes des Fahrzeugs, an welches das Leuchtenmodul anschließbar ist, derart transformierbar, dass die Halbleiterlichtquelle mit Gleichspannung versorgbar ist. Zudem umfasst die Transformationselektronik eine elektronische Schaltung mit mehreren Kondensatoren, wobei keiner der Kondensatoren ein Elektrolytkondensator ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich benötigte Pufferkapazitäten zwischen dem Anschluss an ein Wechselspannungsnetz und ein Gleichspannungsnetz extrem unterscheiden.
Es wurde gefunden, dass bei Anschluss einer Halbleiterlichtquelle an ein Wechselspannungsnetz eingangsseitig durch die Transformationselektronik am Ausgang keine konstanten Schwingungsdauern erzeugt werden. Dabei wurde gefunden, dass bei Verwendung von Gleichspannung eingangsseitig sich eine konstante Schwingungsdauer der Ausgangswelligkeit der Spannung ausgangsseitig ergibt. Dadurch entsteht eine langgestreckte Periodizität über viele Schwingungen. Um derart entstehende Spannungsschwankungen zu überbrücken, müssen die vielen Schwingungen, welche innerhalb einer langgestreckten Periodizität auftauchen, in einem Kondensator gepuffert werden. Dazu sind große Kapazitäten notwendig, die nur von Elektrolytkondensatoren gespeichert werden können. Elektrolytkondensatoren sind jedoch innerhalb eines Leuchtenmoduls extremen Bedingungen ausgesetzt. Die Lebensdauer von Elektrolytkondensatoren ist allgemein stark abhängig von der Umgebungstemperatur, in welcher sie verwendet werden. Das in den Elektrolytkondensatoren verwendete Elektrolyt unterliegt einem Alterungsprozess, wenn die Umgebungstemperatur hoch ist. Dies verringert die Lebensdauer der Elektrolytkondensatoren erheblich. Zudem sind in Elektrolytkondensatoren giftige Stoffe enthalten. Sie sind folglich nicht nachhaltig. Durch die von den Halbleiterlichtquellen erzeugte Wärme erhitzen sich die Elektrolytkondensatoren während des Betriebs. Elektrolytkondensatoren werden daher in der Regel in einer Transformationselektronik verbaut, die in externen Vorschaltteilen bereitgestellt wird.
Das erfindungsgemäße Leuchtenmodul wird in einem Gleichspannungsnetz betrieben. Dabei wurde gefunden, dass sich bei Verwendung von Gleichspannung eingangsseitig sekundärseitig eine konstante Schwingungsdauer der Ausgangswelligkeit der Spannung ergibt. Aufgrund dieser Konstanz muss lediglich eine halbe Periode im Kondensator gepuffert werden. Die benötigte Pufferkapazität bei angelegter Gleichspannung ist dabei wesentlich geringer als bei angelegter Wechselspannung. Die Pufferkapazität bei angelegter Gleichspannung beträgt ungefähr nur noch ein Viertel des Wertes bei angelegter Wechselspannung. Überraschenderweise hat sich hieraus ergeben, dass auf Elektrolytkondensatoren ganz verzichtet werden kann.
Dadurch, dass die elektronische Schaltung der Transformationselektronik keinen Elektrolytkondensator aufweist, kann vorteilhafterweise die Lebensdauer der Schaltung bzw. des gesamten Leuchtenmoduls beträchtlich erhöht werden. Zudem sind keine giftigen Stoffe enthalten.
Dies führte zu der weiteren Erkenntnis, dass eine Transformationselektronik ohne Elektrolytkondensator in ein Gehäuse gemeinsam mit der Halbleiterlichtquelle verbaut werden kann. Da sich durch die Verwendung von Halbleiterlichtquellen auf kleinem Raum hohe Temperaturen ergeben, welche die Lebensdauer eines Elektrolytkondensators, wie bereits erläutert, erheblich verringern, wurden eine Transformationselektronik mit einem Elektrolytkondensator bisher extern in Vorschaltteilen zu Verfügung gestellt. Durch den Verzicht auf einen Elektrolytkondensator kann auf ein solches Vorschaltteil verzichtet und somit erheblich an Bauraum eingespart werden.
Die Anordnung der Transformationselektronik und der Halbleiterlichtquelle in einem Gehäuse erlaubt eine kompakte Bauweise des Leuchtenmoduls. Die Abmessungen des Gehäuses können dabei einen Durchmesser von 20 bis 100 mm und eine Höhe von 20 bis 100 mm annehmen.
Die Kondensatoren sind insbesondere Keramikkondensatoren. Diese beinhalten vorteilhafterweise keinen giftigen elektrolytischen Kern und zeigen kaum Alterungserscheinungen.
Bei einer Wechselspannung primärseitig wird diese direkt transformiert, dann gleichgerichtet und geglättet. Bei Gleichspannung primärseitig wird diese zerhackt und damit in eine Quasiwechselspannung überführt, die transformiert werden kann. Die Schaltfrequenz wird durch eine integrierte Schaltung (IC) derart angepasst, dass sich sekundärseitig der gewünschte Konstantstrom und die gewünschte Konstantspannung einstellen.
In einer Ausgestaltung umfasst das Leuchtenmodul zumindest zwei Funktionsebenen, wobei die Halbleiterlichtquelle in einer ersten Funktionsebene und die Transformationselektronik in einer zweiten Funktionsebene angeordnet ist. Dadurch erhält das Leuchtenmodul eine kompakte Bauweise.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls umfasst die erste Funktionsebene zusätzlich zur Halbleiterlichtquelle eine Platine zur Wärmeableitung an das Gehäuse. Dadurch kann die von der Halbleiterlichtquelle erzeugte Wärme in der gleichen Funktionsebene abgeleitet werden. Eine Wärmeableitung ist dadurch auf effiziente und schnelle Art und Weise möglich, ohne dass die Wärme durch andere Funktionsebenen des Leuchtenmoduls geleitet werden muss.
Weiterhin umfasst das Leuchtenmodul eine dritte Funktionsebene, wobei die dritte Funktionsebene optische Elemente umfasst. Dadurch erhält das von der Halbleiterlichtquelle abgestrahlte Licht eine gewünschte Charakteristik. Insbesondere können die optischen Elemente Reflektoren sein, die das von der Halbleiterlichtquelle abgestrahlte Licht in Abstrahlrichtung des Leuchtenmoduls reflektieren. Alternativ können auch Lichtleiter als optische Elemente verwendet werden, wobei das von der Halbleiterlichtquelle emittierte Licht dann an einer Fläche des Lichtleiters eingekoppelt und an einer anderen Fläche des Lichtleiters wieder ausgekoppelt wird.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls sind die drei Funktionsebenen derart in dem Gehäuse des Leuchtenmoduls angeordnet, dass bei einer Anordnung des Leuchtenmoduls in dem Fahrzeug die dritte Funktionsebene auf der dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandten Seite angeordnet ist, die zweite Funktionsebene auf der dem Innenraum des Fahrzeugs abgewandten Seite des Leuchtenmoduls angeordnet ist und/oder die erste Funktionsebene zwischen der dritten und der zweiten Funktionsebene angeordnet ist, wobei die Halbleiterlichtquellen von der ersten Funktionsebene in die dritte Funktionsebene hineinragen. Durch diese Anordnung der Funktionsebenen kann das Leuchtenmodul auf einfache Art und Weise in dem Fahrzeug verbaut werden. Insbesondere ist das Leuchtenmodul direkt mittels der zweiten Funktionsebene an das Gleichspannungsnetz des Fahrzeugs anschließbar. Vorschaltteile sind dann nicht mehr notwendig. Dadurch kann die Anzahl der Bauteile, die verwendet werden müssen, reduziert werden.
Weiterhin kann das Leuchtenmodul ein Gehäuse umfassen, in welchem die Funktionsebenen angeordnet sind. Das Gehäuse kann zur Wärmeableitung verwendet werden. Zusätzliche Kühlkörper sind dann nicht mehr notwendig. Auch dies führt also zu einer deutlichen Reduzierung von Bauteilen und somit einer Senkung der Kosten.
Bevorzugt ist die zumindest eine Halbleiterlichtquelle eine Leuchtdiode. Leuchtdioden besitzen eine lange Lebensdauer und wandeln die ihnen zugeführte Energie sehr effizient in Licht um.
Ferner betrifft die Erfindung ein Schienenfahrzeug mit einem vorstehend beschriebenen Leuchtenmodul. Insbesondere ist das Leuchtenmodul derart in dem Schienenfahrzeug verbaut, dass die Lichtemission der Halbleiterlichtquelle in den Innenraum des Schienenfahrzeugs abgestrahlt wird. Das Leuchtenmodul stellt daher eine Innenraumbeleuchtung dar.
Bevorzugt ist das Leuchtenmodul in der Decke des Schienenfahrzeugs angeordnet. Das Leuchtenmodul kann als Deckenspot verwendet werden. Daher kann es insbesondere als Leselicht verwendet werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug zu den Zeichnungen erläutert.
1a zeigt eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls aus dem Innenraum eines Schienenfahrzeugs,
1b zeigt eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls aus einer schräg seitlichen Sicht,
1c zeigt schematisch den Aufbau des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls aus 1a entlang des Schnitts A-A,
2 zeigt ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltung, wie sie in einer Leuchte mit Wechselspannungsbetrieb verwendet wird,
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der elektronischen Schaltung, wie sie in einem erfindungsgemäßen Leuchtenmodul verwendet wird, und
4 zeigt ein bekanntes Leuchtenmodul.
Die 1a bis 1c zeigen ein erfindungsgemäßes Leuchtenmodul 1 aus verschiedenen Ansichten. Das Leuchtenmodul 1 kann beispielsweise in einem Schienenfahrzeug als Deckenspot verwendet werden.
Mit Bezug zu 1c wird das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls 1 aus 1a entlang des Schnittes A-A erläutert.
Das Leuchtenmodul 1 umfasst drei Funktionsebenen 2, 3 und 4. Die erste Funktionsebene 2 umfasst eine Platine 10 mit Leuchtdioden (LED) 2.1. Beispielweise sind auf einer LED-Platine 10 drei LEDs 2.1 aufgebracht. In 1a ist dazu eine Sicht von außen auf das als Deckenspot eingebaute Leuchtenmodul 1 mit drei LEDs 2.1 gezeigt. Die LED-Platine 10 kann auch lediglich eine, zwei oder mehr als drei LEDs 2.1 aufweisen. Die Anzahl der dort aufgebrachten LEDs 2.1 ist insbesondere von der Größe der LED-Platine 10 abhängig. Diese sollte noch in der Lage sein, die von den LEDs 2.1 erzeugte Wärme abzuleiten.
Die LEDs 2.1 der ersten Funktionsebene 2 ragen von der ersten Funktionsebene 2 in eine dritte Funktionsebene 3. Die dritte Funktionsebene 3 umfasst dabei optische Elemente 3.1, beispielsweise Reflektoren oder Lichtleiter. Die LEDs 2.1 können dann durch Öffnungen in den Reflektoren hindurchtreten, so dass von den LEDs 2.1 emittiertes Licht in Lichtabstrahlrichtung L des Leuchtenmoduls 1 reflektiert wird. Sind die optischen Elemente 3.1 Lichtleiter, können die LEDs 2.1 derart angeordnet werden, dass das von ihnen emittierte Licht in die Stirn- oder Seitenflächen der Lichtleiter eingekoppelt und am Ende der Lichtleiter wieder ausgekoppelt wird. Die dritte Funktionsebene 3 bildet also eine sogenannte Optikebene, in welcher alle optischen Elemente, welche zur Charakteristik der Lichtemission des Leuchtenmoduls 1 beitragen, angeordnet sind.
Die zweite Funktionsebene 4 umfasst die Transformationselektronik des Leuchtenmoduls 1. Die Transformationselektronik umfasst insbesondere eine elektronische Schaltung. Die elektronische Schaltung des Leuchtenmoduls 1 wird mit Bezug zu 2 später näher erläutert.
Die drei Funktionsebenen 2, 3 und 4 sind innerhalb eines Gehäuses 6 angeordnet. Die Anordnung der drei Funktionsebenen 2, 3 und 4 innerhalb des Gehäuses 6 erfolgt insbesondere derart, dass die dritte Funktionsebene 3 in einem in einem Fahrzeug eingebauten Zustand zum Innenraum des Fahrzeugs zeigt, d. h. dem Innenraum zugewandt ist. Dadurch wird gewährleistet, dass das von den LEDs 2.1 emittierte Licht auch in den Innenraum des Fahrzeugs abgestrahlt wird.
Weiterhin ist vor der dritten Funktionsebene 3 in Lichtabstrahlrichtung A eine Glasabdeckung 5 angeordnet. Dadurch wird das Leuchtenmodul nach außen abgeschlossen.
Die zweite Funktionsebene 4 mit der Transformationselektronik ist auf der gegenüberliegenden Seite der dritten Funktionsebene 3 in dem Leuchtenmodul 1 angeordnet. Dadurch kann gewährleistet werden, dass das Leuchtenmodul 1 direkt mit dieser Funktionsebene an das Gleichspannungsnetz des Fahrzeugs angeschlossen werden kann. Vorschaltteile sind dann nicht mehr notwendig.
Der Teil des Leuchtenmoduls 1, der in Lichtemissionsrichtung vor der zweiten Funktionsebene 4 liegt, dient dabei zur Distanzüberbrückung zum elektrischen Anschluss. Dieser ist beispielsweise aus einem Innendeckel, einer Distanz und einem Außendeckel zusammengesetzt.
Zudem erhält das Leuchtenmodul 1 dadurch eine kompakte Bauweise, welche ein einfaches Auswechseln erlaubt.
Mit Bezug zu 2 wird zunächst eine Schaltung 7 erläutert, wie sie in Leuchten mit Wechselspannungsversorgung herkömmlicherweise verwendet wird.
Die Schaltung 7 umfasst einen Verpolungsschutz VPS. Dadurch wird sichergestellt, dass beim Anlegen der elektrischen Spannung in falscher Polarität kein Schaden in der Leuchte entsteht. Der Verpolungsschutz VPS wird beispielsweise von einem vorgeschalteten Brückengleichrichter bereitgestellt.
Einen wesentlichen Bestandteil der Schaltung stellt der Konstantstromregler KSR dar. LEDs funktionieren in der Regel wie Halbleiterdioden. LEDs erzeugen dabei in Durchlassrichtung des Stroms Licht. LEDs weisen eine exponentielle Abhängigkeit zwischen Strom und Spannung auf. Es können daher bereits kleine Spannungsveränderungen zu großen Stromschwankungen führen. Dies wiederum führt zu Helligkeitsschwankungen der LEDs und somit zu einem nicht stabilen Betrieb der Leuchte. Die Aufgabe des Konstantstromreglers KSR ist dabei, die Flussspannung der LEDs so anzupassen, dass ein konstanter Strom bereitgestellt wird
Das Bauteil 8 der elektronischen Schaltung dient ebenfalls als Verpolungsschutz. Das Bauteil 8 beinhaltet eine integrierte Schaltung (IC) und sorgt für einen gleichmäßigen Stromfluss bei gewünschter Spannung sekundärseitig. Somit wird ein für die Summe der LEDs 2.1 verträgliches Maß an Strom und Spannung erwirkt.
Ein weiteres wesentliches Bauteil der Schaltung 7 sind die Kondensatoren C1 bis C4. Diese sind parallel geschaltet. Bei den Kondensatoren C1 bis C4 handelt es sich dabei um Keramikkondensatoren.
Der Kondensator C5 ist ein Elektrolytkondensator. Dieser ist bei einem Betrieb mit Wechselspannung notwendig, da sich bei der eingangsseitig VCC angelegten Wechselspannung sekundärseitig keine konstante Schwingungsdauer der Ausgangswelligkeit der Spannung, jedoch eine langgestreckte Periodizität über viele Schwingungen ergibt. Die langgestreckte Periodizität über die vielen Schwingungen muss überbrückt und in einem Kondensator gepuffert werden.
Dazu sind große Kapazitäten notwendig, die nur von Elektrolytkondensatoren C5 bereitgestellt werden können.
Hinter dem Kondensator C5 ist weiterhin eine Zenerdiode D1 verschaltet. Die Aufgabe der Diode D1 ist die Ausgangsspannungsbegrenzung, falls der Strom nicht durch die LED-Platine fließen kann. Dies ist erforderlich beim Auftreten eins LEDs-Defekts, der den Stromfluss unterbindet oder wenn die LED-Platine nicht angeklemmt ist.
Der Kondensator C13 dient als Schutz- und Entstörkondensator.
Mit Bezug zu 3 wird eine Schaltung 14 erläutert, wie sie in dem erfindungsgemäßen Leuchtenmodul 1 mit Gleichspannungsversorgung verwendet wird.
Das erfindungsgemäße Leuchtenmodul 1 ist für den Betrieb in einem Gleichspannungsnetzwerk mit einer Eingangsspannung von 110 V vorgesehen. Da auch eine Spannung von 110 V zu einer Beschädigung der LEDs 2.1 führen, muss die Gleichspannung auf ein für die LEDs 2.1 verträgliches Maß heruntertransformiert werden.
Dazu wird eine Schaltung 14 verwendet, die im Allgemeinen der Schaltung 7 aus 2 entspricht. Bei der Verwendung von Gleichspannung eingangsseitig ergibt sich sekundärseitig eine konstante Schwingungsdauer der Ausgangswelligkeit der Spannung. Aufgrund dieser Konstanz muss lediglich eine halbe Periode in einem Kondensator gepuffert werden. Die benötigte Pufferkapazität ist daher viel geringer als bei angelegter Wechselspannung.
In der Schaltung 7 des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls 1 ist der Elektrolytkondensator C5 nicht verbaut. Der Spannungsausgang VLED zur LED-Platine 10 liegt dann bei der Zenerdiode D1.
Durch den Verzicht auf den Elektrolytkondensator C5 sind nur noch die Keramikkondensatoren C1 bis C4 vor der Zenerdiode geschaltet. Diese enthalten vorteilhafterweise kein giftiges Elektrolyt. Zudem sind sie hitzebeständig und können problemlos gemeinsam mit den Halbleiterlichtquellen 2.1 in dem Gehäuse 6 verbaut werden.
Die Ausgangsspannung wird beispielsweise auf eine Spannung zwischen 6 und 12 V und der Eingangsstrom auf 100 und 850 mA, so dass die LEDs 2.1 dann mit einer für sie verträglichen Spannung versorgt werden können.
Dadurch, dass keine Elektrolytkondensatoren C5 in der Schaltung 14 verbaut sind, ergeben sich für die Verwendung eines erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls 1 in einem Schienenfahrzeug, oder auch in einem Kraftfahrzeug, große technische und betriebswirtschaftliche Vorteile gegenüber herkömmlicherweise verwendeten Leuchtenmodulen.
In 4 ist ein Beispiel eines herkömmlich verwendeten Leuchtenmoduls gezeigt. Dieses umfasst als Lichtquelle einen Halogenstrahler 11. Der Halogenstrahler wird dabei über den Anschluss 12 an das Gleichspannungsnetz angeschlossen. Die Gleichspannung wird dabei in dem Vorschaltteil 13, welches sich außerhalb des Halogenstrahlers 11 befindet, heruntertransformiert. Die in dem Vorschaltteil enthaltene elektronische Spannung enthält dabei auch Elektrolytkondensatoren.
Bei einer Verwendung von LEDs 2.1 entstehen in der Leuchte hohe Temperaturen. Elektrolytkondensatoren, sind jedoch, wie bereits erwähnt, sensitiv gegenüber hohen Temperaturen, da diese schnell verdampfen. Dadurch wiederum erniedrigt sich die Lebensdauer der Elektrolytkondensatoren. Die Transformationselektronikschaltung 14 des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls 1 ist aufgrund des Verzichts auf Elektrolytkondensatoren C5 daher besonders gut für die integrierte Verwendung in einem Leuchtenmodul 1 mit LEDs 2.1 geeignet. Durch Verzicht auf den Elektrolytkondensator C5 aus der Schaltung 7 konnte die Lebensdauer des Leuchtenmoduls 1 von ca. 1500 Stunden auf etwa 50000 Stunden angehoben werden. Diese erhöhte Lebensdauer führt zu einer erheblichen Kostenreduzierung.
Zudem führt auch der neuartige Aufbau des Leuchtenmoduls 1 mit den drei Funktionsebenen 2, 3 und 4, wobei die Transformationselektronik in der Funktionsebene 4 direkt in das Leuchtenmodul 1 integriert ist, zu erheblichen Vorteilen gegenüber herkömmlich verwendeten Leuchtenmodulen.
Dies ermöglicht nämlich einen direkten Anschluss an das Gleichspannungsnetz des Fahrzeugs. Vorschaltteile sind nicht mehr notwendig. Dadurch kann die Anzahl der notwendigen Bauteile für eine funktionierende Innenbeleuchtung in einem Zug erheblich reduziert werden.
Die Anordnung der Transformationselektronik, der LED-Platine 10 und der Optikelemente 2.2 in drei Funktionsebenen in dem Gehäuse 6 hat zudem zu einer optimalen Wärmeabfuhr der LEDs geführt. Zusätzliche Kühlkörper werden dadurch überflüssig. Auch dies führt zu einer Reduzierung der Bauteile und dadurch zu einer Reduzierung der Kosten.
Die kompakte Bauweise des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls 1 kann zudem zu einer Gewichtsersparnis von bis zu 50% gegenüber herkömmlich verwendeten Leuchtenmodulen verwendet werden. Zudem erleichtert die kompakte Bauweise die Wartung und Instandhaltung. Denn ist ein Teil der Transformationselektronik defekt, kann das gesamte Leuchtenmodul ausgetauscht werden, ohne aufwendig nach defekten Bauteilen in der Transformationselektronik suchen zu müssen. Ist das Leuchtenmodul 1 im Innenraum eines Schienen- oder Kraftfahrzeugs, insbesondere in dem Innenraum eines Zuges, eingebaut, entfällt ein komplettes Öffnen der Innenraumverkleidung, um an die Vorschaltelektronik zu gelangen.
Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Leuchtenmodule konnte zudem eine Energieeinsparung von bis zu 60% gegenüber herkömmlich verwendeten Leuchten erzielt werden. Der Wärmeeintrag in den Innenraum eines Fahrzeugs konnte um bis zu 75% verringert und die Lichtausbeute um bis zu 50% erhöht werden.
Das erfindungsgemäße Leuchtenmodul 1 wird insbesondere in einem Schienenfahrzeug, beispielsweise einem Zug, angeordnet. Das Leuchtenmodul 1 dient daher zur Innenraumbeleuchtung des Zuges und kann beispielsweise einen Lesespot bereitstellen. Dazu wird das Leuchtenmodul 1 beispielsweise in der Decke des Zuges bzw. in der Innenraumverkleidung, welche an der Decke des Zuges angeordnet ist, eingebaut. Zudem ist das Leuchtenmodul 1 insbesondere derart in der Decke des Zuges verbaut, dass die Lichtemission der LEDs 2.1 in den Innenraum des Zuges abgestrahlt wird.
Bezugszeichenliste

1: Leuchtenmodul
2: Erste Funktionsebene
2.1: Leuchtdiode (LED)
3: Dritte Funktionsebene
3.1: Optische Elemente
4: Zweite Funktionsebene
5: Glasabdeckung
6: Gehäuse
7: Schaltung
8: Bauteil der Schaltung
9: Bauteil der Schaltung
10: LED-Platine
11: Halogenstrahler
12: Anschluss des Halogenstrahlers
13: Vorschaltteil für den Halogenstrahler
14: Schaltung des erfindungsgemäßen Leuchtenmoduls
C1–C4: Kondensatoren
C5: Elektrolytkondensator
C13: Schutz- und Entstörkondensator
C: Kondensatoren
R: Widerstände
D1: Zenerdiode
D: Dioden
VSP: Verpolungsschutz
KSR: Konstantstromregler
VLED –/+: Spannungsausgang zur LED
VCC: Spannungseingang
L: Lichtabstrahlrichtung des Leuchtenmoduls

Claims

Leuchtenmodul (1) zur Beleuchtung eines Innenraumes eines Fahrzeugs, wobei das Leuchtenmodul (1) ein Gehäuse (6) umfasst, in dem zumindest eine Halbleiterlichtquelle (2.1) und eine Transformationselektronik angeordnet sind, wobei mittels der Transformationselektronik eine Gleichspannung eines Gleichspannungsnetzes des Fahrzeugs, an welches das Leuchtenmodul (1) anschließbar ist, derart transformierbar ist, dass die Halbleiterlichtquelle (2.1) mit Gleichspannung versorgbar ist, und wobei die Transformationselektronik eine elektronische Schaltung (14) mit mehreren Kondensatoren (C1 bis C4) umfasst, wobei keiner der Kondensatoren (C1 bis C4) ein Elektrolytkondensator (C5) ist.
Leuchtenmodul (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kondensatoren (C1 bis C4) Keramikkondensatoren sind.
Leuchtenmodul (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Transformationselektronik die Gleichspannung direkt in eine niedrigere Gleichspannung transformiert.
Leuchtenmodul (1) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtenmodul (1) zumindest zwei Funktionsebenen umfasst, wobei die Halbleiterlichtquelle (2.1) in einer ersten Funktionsebene (2) und die Transformationselektronik in einer zweiten Funktionsebene (4) angeordnet ist.
Leuchtenmodul (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Funktionsebene (2) zusätzlich zur Halbleiterlichtquelle eine Platine (10) zur Wärmeableitung umfasst.
Leuchtenmodul (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtenmodul (1) eine dritte Funktionsebene (3) umfasst, wobei die dritte Funktionsebene (3) optische Elemente (3.1) umfasst.
Leuchtenmodul (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Funktionsebenen (2, 3, 4) derart in dem Gehäuse (6) des Leuchtenmoduls (1) angeordnet sind, dass bei einer Anordnung des Leuchtenmoduls (1) in einem Fahrzeug die dritte Funktionsebene (2) auf der dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandten Seite angeordnet ist, die zweite Funktionsebene (4) auf der dem Innenraum des Fahrzeugs abgewandten Seite des Leuchtenmoduls (1) angeordnet ist und/oder die erste Funktionsebene (3) zwischen der dritten (2) und der zweiten Funktionsebene (4) angeordnet ist, wobei die Halbleiterlichtquellen (2.1) von der ersten Funktionsebene (3) in die dritte Funktionsebene (2) hineinragen.
Leuchtenmodul (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtenmodul (1) direkt mittels der zweiten Funktionsebene (4) an das Gleichspannungsnetz des Fahrzeugs anschließbar ist.
Leuchtenmodul (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Halbleiterlichtquelle (2.1) eine Leuchtdiode ist.
Schienenfahrzeug mit einem Leuchtenmodul (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 10, wobei das Leuchtenmodul (1) derart in dem Schienenfahrzeug angeordnet ist, dass die Lichtemission der Halbleiterlichtquelle in den Innenraum des Schienenfahrzeugs abgestrahlt wird.
Schienenfahrzeug nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Leuchtenmodul (1) in der Decke des Schienenfahrzeugs angeordnet ist.