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Die Erfindung betrifft ein Leuchtmodul für einen Kraftfahrzeugleuchtvorrichtung, insbesondere für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Energieversorgungsschaltung für ein Leuchtmodul für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, wobei das Leuchtmodul einen Shuntwiderstand sowie zumindest eine zumindest teilweise über den Shuntwiderstand elektrisch versorgbare Lichtquelle umfasst, wobei das Leuchtmodul ferner zumindest drei elektrische Anschlüsse aufweist, wobei ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss zur elektrischen Kontaktierung des Shuntwiderstands und ein dritter Anschluss zur elektrischen Kontaktierung der nachgeschalteten zumindest einen Lichtquelle vorgesehen ist, wobei die elektrischen Anschlüsse als extern kontaktierbare Anschlüsse ausgeführt sind, wobei die Energieversorgungsschaltung eine Regeleinheit zur Ausgabe eines konstant geregelten Versorgungsstromes an die zumindest eine Lichtquelle des Leuchtmoduls aufweist, wobei die Regeleinheit zumindest drei elektrische Anschlüsse zur Verbindung mit den elektrischen Anschlüssen des Leuchtmoduls aufweist, wobei die Regeleinheit dazu eingerichtet ist, zumindest einen Anteil des Versorgungsstromes über den Shuntwiderstand hin zu der zumindest einen Lichtquelle zu leiten und die am Shuntwiderstand anliegende Spannungsdifferenz zu messen, wobei zur Regelung des Stromes die Spannungsdifferenz am Shuntwiderstand auf einen konstanten Wert geregelt ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung umfassend ein Leuchtmodul und eine Energieversorgungsschaltung sowie einen Kraftfahrzeugscheinwerfer und ein Kraftfahrzeug umfassend die Schaltungsanordnung.
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Leuchtmodule gemäß dem Stand der Technik weisen Lichtquellen auf, die mit einer externen Energieversorgungseinrichtung versorgt werden können. Der durch solche Leuchtmodule abgegebene Lichtstrom ist durch die aufgenommene Leistung sowie durch die Anzahl und Effizienz der an dem Leuchtmodul verbauten Lichtquellen vorgegeben. Leuchtmodule für den Automobilbau, insbesondere für den Einsatz bei Scheinwerfern, werden häufig in unterschiedlichen Helligkeitsklassen produziert. Zumeist werden Leuchtmodule in drei Helligkeitsklassen produziert, denen jeweils Lichtquellen mit einer bestimmten Effizienz zugeordnet sind. Werden Leuchtmodule unterschiedlicher Helligkeitsklassen mit demselben Versorgungsstrom versorgt, führt dies dazu, dass die durch die Leuchtmodule abgestrahlte Lichtmenge unterschiedlich ist. Dies hätte bei dem Einbau in ein Fahrzeugscheinwerfer den unerwünschten Effekt, dass für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einem vorgegebenen Lichtbild nur ein einziges Leuchtmodul eingesetzt werden könnte, da durch den Ersatz eines Leuchtmoduls einer anderen Helligkeitsklasse die Intensität des abgestrahlten Lichtes verändert würde.
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Um diesem Problem entgegenzuwirken, ist bei Leuchtmodulen gemäß dem Stand der Technik ein Kodierwiderstand vorgesehen, der durch eine zu dem Leuchtmodul korrespondierende Energieversorgungsschaltung erfasst bzw. durch eine an der Energieversorgungseinheit angeordnete Auswerteeinheit ausgewertet wird, wobei abhängig von dem Wert des Kodierwiderstandes auf die Helligkeitsklasse der Lichtquellen rückgeschlossen wird. Durch Anpassen des Versorgungsstromes (z.B. 0,6A bis 1A) an die jeweilige Helligkeitsklasse des Leuchtmoduls ist es möglich, Leuchtmodule unterschiedlicher Helligkeitsklasse so zu betreiben, dass das durch ein Leuchtmodul abgestrahlte Lichtbild für Leuchtmodule unterschiedlicher Helligkeitsklassen weitgehend übereinstimmt. Dadurch kann beispielsweise die Anzahl der für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer geeigneten Leuchtmodule erhöht werden. Das Vorsehen eines Kodierwiderstandes stellt allerdings einen gewissen Aufwand dar, da das Leuchtmodul mit dem Widerstand bestückt werden muss und zudem elektrische Anschlüssen vorgesehen sein müssen, über die eine Kontaktierung durch die Auswerteeinheit der Energieversorgungseinheit erfolgen kann. Außerdem muss die Energieversorgungseinheit die Auswerteeinheit sowie eine Regeleinheit aufweisen, die mit der Auswerteeinheit in Verbindung steht und dazu eingerichtet ist, eine Ausgangsspannung oder einen Ausgangsstrom abhängig von dem Messergebnis der Auswerteeinheit festzulegen. Folglich stellte die Informationsübertragung von dem Leuchtmodul hin zu der Regeleinheit bisher einen kostenintensiven Aufwand dar.
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Aus der
JP 2009214789 A ist ein Leuchtmodul bekannt geworden, bei welchem ein der in Lichtquellen einzuspeisende Strom über einen Shuntwiderstand vorgegeben wird, der in Serie zu den Lichtquellen geschaltet ist. Dabei wird die Spannung an dem Shuntwiderstand auf einen konstanten Wert geregelt, wodurch ein zu dem Shuntwiderstand proportionaler konstanter Stromwert in die Lichtquellen eingespeist wird. Soll der Stromwert erhöht werden, so kann dies bei gegebener Spannung über eine Senkung des Shuntwiderstands erreicht werden, wobei die Verlustleistung an dem Shuntwiderstand aufgrund des Anstieges des Stromes unter Umständen zunehmen kann. Die Verlustwärme, die am Shuntwiderstand umgesetzt wird, fällt bei
JP 2009214789 A zudem direkt bei dem Leuchtmodul an, das die ohnehin verlustbehafteten Lichtquellen umfasst. Dies ist besonders nachteilig, da die Lebensdauer von Lichtquellen üblicherweise mit zunehmender Betriebstemperatur abnimmt.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Energieversorgungsschaltung für ein Leuchtmodul zu schaffen, durch welche die Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können. Ein solches Leuchtmodul umfasst einen Shuntwiderstand sowie zumindest eine zumindest teilweise über den Shuntwiderstand elektrisch versorgbare Lichtquelle, wobei das Leuchtmodul ferner zumindest drei elektrische Anschlüsse aufweist, wobei ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss zur elektrischen Kontaktierung des Shuntwiderstands und ein dritter Anschluss zur elektrischen Kontaktierung der nachgeschalteten zumindest einen Lichtquelle vorgesehen ist, wobei die elektrischen Anschlüsse als extern kontaktierbare Anschlüsse ausgeführt sind. Diese Aufgabe wird mit einer Energieversorgungsschaltung der der eingangs genannten Art gelöst, bei welcher erfindungsgemäß die Regeleinheit einen Hilfswiderstand aufweist, der parallel zu dem Shuntwiderstand geschaltet ist
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Dank der Erfindung ist es möglich, auf Kodiermittel bzw. zugehörige Auswerteeinheiten gemäß dem Stand der Technik vollständig zu verzichten und die Helligkeitsklasse eines Leuchtmoduls direkt in dem Versorgungspfad der Lichtquellen abzubilden, wobei durch die Parallelschaltung des Hilfswiderstands mit dem Shuntwiderstands, wobei der Hilfswiderstand Teil der Regeleinheit ist, die Stromversorgung der Lichtquellen über den Shuntwiderstand entlastet werden kann, wodurch die Wärmeverluste an dem Leuchtmodul reduziert und damit die Lebensdauer der Lichtquellen des Leuchtmoduls erhöht werden kann. Sofern der durch den Hilfswiderstand gelieferte Hilfsstrom IRs zur Versorgung der Lichtquellen ausreicht, kann der Shuntwiderstand entsprechend hochohmig gewählt werden, sodass der Strom IRse, der durch den Shuntwiderstand zu den Lichtquellen geleitet wird, im Vergleich zu den Strom durch den Hilfswiderstand vernachlässigbar ist. Der Shuntwiderstand wird in Ergänzung zu den Hilfswiderstand i.A. so bemessen, dass sich bei gegebener Spannung am Shuntwiderstand der gewünschte Versorgungsstrom einstellt, der die nachgeschalteten Lichtquellen durchfließt. Die Spannungsdifferenz am Shuntwiderstand kann über den ersten und den zweiten Kontakt gemessen werden und als Regelgröße einer Regeleinheit einer Energieversorgungsschaltung zugeführt werden. Der Widerstandswert des Shuntwiderstandes hat dabei maßgeblichen Einfluss auf den Versorgungsstrom. Beispielsweise kann bei einer Regelung auf eine Spannungsdifferenz von 0,1 V am Shuntwiderstand bei einem Widerstandswert von 0,1 Ω ein Strom in Höhe von 1A über den Shuntwiderstand vorgegeben werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Leuchtmodul zumindest zwei, drei oder mehr als drei Lichtquellen aufweist.
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Zudem kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Lichtquelle eine LED, eine OLED oder eine Laserdiode ist. Auch sind Varianten denkbar, in denen mehrere LEDs, OLEDs und/oder Laserdiode eingesetzt werden.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Shuntwiderstand einen Wert zwischen 0,2Ω und 2Ω, vorzugsweise zwischen 0,3Ω und 1,5Ω, besonders bevorzugt zwischen 0,5Ω und 1Ω aufweist.
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Um eine besonders kompakte einfache Bauweise des Leuchtmoduls zu ermöglichen, kann vorgesehen sein, dass der Shuntwiderstand, die zumindest eine Lichtquelle sowie die zumindest drei Anschlüsse auf einem gemeinsamen Schaltungsträger, vorzugsweise einer Printplatte, angeordnet sind.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Energieversorgungsschaltung für ein Leuchtmodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend eine Regeleinheit zur Ausgabe eines konstant geregelten Versorgungsstromes an die zumindest eine Lichtquelle des Leuchtmodules, bei welcher erfindungsgemäß die Regeleinheit zumindest drei elektrische Anschlüsse zur Verbindung mit den elektrischen Anschlüssen des Leuchtmoduls aufweist, wobei die Regeleinheit dazu eingerichtet ist, zumindest einen Anteil des Versorgungsstromes über den Shuntwiderstand hin zu der zumindest einen Lichtquelle zu leiten und die am Shuntwiderstand anliegende Spannungsdifferenz zu messen, wobei zur Regelung des Stromes die Spannungsdifferenz am Shuntwiderstand auf einen konstanten Wert, beispielsweise zwischen 0,05 V und 0,5 V, vorzugsweise zwischen 0,1V und 0,3V, geregelt ist.
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Unter dem Ausdruck „Spannungsdifferenz am Shuntwiderstand“ wird jene Spannung verstanden, die aufgrund des Stromflusses über den Shuntwiderstand an diesem abfällt, also zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss anliegt.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Regeleinheit einen Hilfswiderstand aufweist, der parallel zu dem Shuntwiderstand geschaltet ist. Der Versorgungstrom teilt sich dann entsprechend den Leitwerten der Widerstände auf diese auf. Durch die Regelung auf einen konstanten Spannungswert an der Parallelschaltung bestehend aus Shuntwiderstand und Hilfswiderstand ist der Versorgungsstrom durch den Quotienten aus dem Spannungsabfall an der Parallelschaltung und dem Ersatzwiderstand der Parallelschaltung gegeben. Der Versorgungsstrom kann daher bei einer Regelung auf einen vorgegebenen Spannungsabfall an der Parallelschaltung durch Festlegen des Ersatzwiderstandes, insbesondere des Shuntwiderstandes, in einfacher Weise festgelegt werden. Das Vorsehen des Hilfswiderstands, der parallel zu dem Shuntwiderstand geschaltet ist, erlaubt es, einen Mindeststrom in die Lichtquellen einzuprägen. Zudem wird durch eine solche Anordnung sichergestellt, dass bei eine erhöhte Leistungsabgabe an die Lichtquellen durch Senkung des Shuntwiderstandes erreicht werden kann, wodurch der Anteil des über den Hilfswiderstand gelieferten Stromes an dem Gesamtstrom erhöht wird, die an dem Shuntwiderstand umgesetzte Verlustleistung reduziert wird, die Effizienz der Energieversorgungsschaltung erhöht werden kann und zudem die thermische Belastung des Leuchtmoduls reduziert wird.
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Um das Auftreten von unterwünschten elektrischen Schwingungen innerhalb der Energieversorgungsschaltung, insbesondere innerhalb des Regelkreises der Regeleinheit, zu vermeiden, kann vorgesehen sein, dass der Hilfswiderstand topologisch innerhalb der Regeleinheit aufgenommen ist. Das bedeutet, dass der Hilfswiderstand in unmittelbarer Nähe zu den verbleibenden Komponenten der Regeleinheit angeordnet ist, wodurch sich das EMV-Verhalten der Energieversorgungsschaltung verbessert. Zu diesem Zweck kann der Hilfswiderstand auch in einen die Regeleinheit ausbildenden IC integriert oder mit diesem direkt verbunden sein.
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Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Hilfswiderstand einen Wert zwischen 0,1Ω und 2Ω aufweist, vorzugsweise zwischen 0,15Ω und 1Ω, besonders bevorzugt zwischen 0,2 Ω und 0,75Ω, aufweist.
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Besonders günstig kann es sein, wenn die Regeleinheit zur Regelung eines an das Leuchtmodul ausgegebenen Versorgungsstromes bzw. der hierzu korrelierenden Ausgangsspannung Ua einen zu dem Leuchtmodul seriell geschalteten Transistorschalter sowie einen parallel geschalteten Kondensator aufweist.
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Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt eine Schaltungsanordnung, umfassend ein erfindungsgemäßes Leuchtmodul sowie eine erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung zur Energieversorgung des Leuchtmoduls.
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Außerdem betrifft die Erfindung einen Kraftfahrzeugleuchtvorrichtung, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, umfassend zumindest ein Leuchtmodul und/oder eine Energieversorgungsschaltung und/oder eine Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung. Unter einer Kraftfahrzeugleuchtvorrichtung werden beliebige Leuchtvorrichtungen verstanden, die zu Signalleucht- und/oder Beleuchtungszwecken bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden. Beispiele für Kraftfahrzeugleuchtvorrichtungen sind Kraftfahrzeugrücklichter bzw. Schlussleuchten, Innenbeleuchtung, Tagfahrlichtleuchten, Blinker, Bugleuchten, Nebelscheinwerfer, Hauptscheinwerfer, Bugleuchten, Rückfahrscheinwerfer, Begrenzungslichter etc..
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, aufweisend zumindest einen, vorzugsweise zwei erfindungsgemäße Kraftfahrzeugscheinwerfer.
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Die Erfindung ist im Folgenden anhand einer beispielhaften und nicht einschränkenden Ausführungsform näher erläutert, die in den Figuren veranschaulicht ist. Darin zeigt
- 1 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik, und
- 2 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
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In den folgenden Figuren bezeichnen - sofern nicht anders angegeben - gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung gemäß dem Stand Technik. Die Schaltungsanordnung umfasst ein Leuchtmodul 4 sowie eine das Leuchtmodul 4 versorgende Energieversorgungsschaltung 5. Wie einleitend beschrieben, weist das Leuchtmodul 4 mehrere Lichtquellen D1, D2 bis Dn auf, die über die Anschlüsse A1' und A2' durch korrespondierende Anschlüsse A1'' und A2'' der Energieversorgungseinrichtung 5 versorgt werden können. Das Leuchtmodul weist einen Kodierwiderstand Rc auf, der über eigens ausgeführte Anschlüsse A3' und A4' eine an der Energieversorgungseinrichtung 5 angeordnete Auswerteeinheit 2 kontaktiert und ausgewertet werden kann. Jeder Helligkeitsklasse ist ein Kodierwiderstand zugeordnet, sodass durch die Auswertung des Widerstandswertes auf die Helligkeitsklasse des Leuchtmoduls 4 rückgeschlossen und ein geeigneter Versorgungsstrom eingestellt werden kann. Hierzu steht die Auswerteeinheit 2 mit Regeleinheit 3 in Verbindung. Zur Anspeisung der Energieversorgungseinrichtung 5 ist eine Versorgungseinheit 1, beispielsweise eine Spannungsquelle, vorgesehen.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, umfassend ein erfindungsgemäßes Leuchtmodul 4 sowie eine erfindungsgemäße Energieversorgungsschaltung 5 zur Versorgung des Leuchtmoduls 4. Das Leuchtmodul 4 weist im Gegensatz zum Stand der Technik einen Shuntwiderstand Rsext sowie zumindest eine zumindest teilweise über den Shuntwiderstand Rsext elektrisch versorgte Lichtquelle auf, wobei im vorliegenden Beispiel drei Lichtquellen D1, D2 bis Dn dargestellt sind. Wie durch die strichlierte Linie angedeutet ist, kann die Anzahl der Lichtquellen ebenso von der gezeigten Anzahl abweichen. In diesem Ausführungsbeispiel wurden Leuchtdioden als Lichtquellen herangezogen. Das Leuchtmodul 4 weist drei elektrische Anschlüsse A1', A2' und A3' auf, wobei die Anschlüsse A1' (erster Anschluss) und A2' (zweiter Anschluss) zum elektrischen Kontaktieren des Shuntwiderstandes Rsext vorgesehen sind. Der dritte Anschluss A3' ist zum elektrischen Kontaktieren der Lichtquellen D1 bis Dn vorgesehen, wobei die Anschlüsse A1' bis A3' als extern kontaktierbare Anschlüsse ausgeführt sind, um durch die Energieversorgungseinrichtung 5 kontaktiert zu werden. Die Versorgungseinheit 1 kann beispielsweise eine Spannungsquelle sein, wobei der Strom Iv über eine entsprechende Ansteuerung des Transistors T erfolgen kann. Generell können beliebige Arten von Energiequellen als Versorgungseinheit 1 eingesetzt werden. Beispielsweise können sowohl getaktete als auch lineare Stromquellen eingesetzt werden, wobei in die Energieversorgungseinrichtung 5 integrierte Versorgungseinheiten als auch diskret aufgebaute Versorgungseinheiten eingesetzt werden können.
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Die Energieversorgungseinrichtung 5 ist dazu eingerichtet, einen konstanten Versorgungsstrom an die Lichtquellen D1 bis Dn abzugeben. Zu diesem Zweck weist die Energieversorgungseinrichtung eine Regeleinheit 3 zur Ausgabe eines konstant geregelten Versorgungsstrom Iv an die Lichtquellen D1 bis Dn des Leuchtmoduls 4 auf.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel setzt sich der Versorgungsstrom Iv aus zwei Anteilen zusammen, nämlich jenen, der über den Shuntwiderstand Rsext fließt (IRse) und jenen, der über einen Hilfswiderstand Rs (IRs) fließt. Die Energieversorgungseinheit 5 weist zumindest drei elektrische Anschlüsse A1'', A2'' und A3'' auf, die zu den elektrischen Anschlüssen des Leuchtmoduls 4 korrespondieren. Die Regeleinheit 3 ist dazu eingerichtet, die am Shuntwiderstand Rsext anliegende Spannungsdifferenz URsext (d.h. die elektrische Potentialdifferenz zwischen den Anschlüssen A1' und A2' bzw. A1'' und A2'') zu messen und als Regelgröße heranzuziehen. Beispielsweise kann ein Transistorschalter T über ein PWM-Signal gesteuert werden, sodass sichergestellt wird, dass eine Ausgangsspannung Ua zwischen den Anschlüssen A1' und A3' anliegt, sodass sich an dem Widerstand Rsext ein gewünschter Spannungswert (z.B. 0,1 V oder 0,2V) und damit ein gewünschter Strom einstellt. Die Ausgangsspannung Ua kann durch einen Kondensator C gestützt werden.
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Der Hilfswiderstand Rs ist typischerweise Bestandteil der Energieversorgungsschaltung 5 und parallel zu dem Shuntwiderstand Rsext geschaltet und entlastet damit den Shuntwiderstand Rsext. Das Vorsehen des Hilfswiderstands Rs, der parallel zu dem Shuntwiderstand Rsext geschaltet ist, erlaubt es, einen Mindeststrom IRs in die Lichtquellen D1 bis Dn einzuprägen. Zudem wird durch eine solche Anordnung sichergestellt, dass bei eine erhöhte Leistungsabgabe an die Lichtquellen D1 bis Dn durch Senkung des Shuntwiderstands Rsext erreicht werden kann, wodurch die an dem Shuntwiderstand Rsext umgesetzte Verlustleistung reduziert wird und die Effizienz der Energieversorgungsschaltung 5 erhöht werden kann.. Wesentlich bei der Erfindung ist, dass der Shuntwiderstand Rsext Einfluss auf den Gesamtwiderstand nimmt und so den Wert des in die Lichtquellen D1 bis Dn eingeprägten Stromes beeinflusst.
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Die Energieversorgungseinrichtung 5 muss daher dergestalt mit dem Leuchtmodul 4 verbunden sein, dass sichergestellt wird, dass zumindest ein Anteil des gesamten Versorgungsstromes Iv über den Shuntwiderstand Rsext fließt. Der Shuntwiderstand Rsext ist an die Helligkeit der jeweiligen Lichtquellen D1 bis Dn angepasst und stellt sicher, das Leuchtmodule 4 unterschiedlicher Helligkeitsklasse mit unterschiedlicher Stromhöhe betrieben werden, sodass die Helligkeitsunterschiede zwischen den Leuchtmodulen 4 ausgeglichen werden können. Dadurch ist es möglich, Leuchtmodule 4 unterschiedlicher Helligkeitsklasse durch gleichartige Energieversorgungseinrichtungen 5 mit gleicher Helligkeit zu betreiben und gleichzeitig auf das Vorsehen von einen extern zu kontaktierenden Kodierwiderstand Rc sowie eine zugehörige Auswerteeinheit 2 zu verzichten. Es können also weiterhin Leuchtmodule 4 unterschiedlicher Helligkeitsklasse beispielsweise für einen Fahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden.
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In Anbetracht dieser Lehre ist der Fachmann in der Lage, ohne erfinderisches Zutun zu anderen, nicht gezeigten Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen. Die Erfindung ist daher nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Auch können einzelne Aspekte der Erfindung bzw. der Ausführungsform aufgegriffen und miteinander kombiniert werden. Das Leuchtmodul 4 sowie die Energieversorgungsschaltung 5 betreffen eine gemeinsame erfinderische Idee. Wesentlich sind die der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken, die durch einen Fachmann in Kenntnis dieser Beschreibung in mannigfaltiger Weise ausgeführt werden können und trotzdem als solche aufrechterhalten bleiben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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