EP1289341B1

EP1289341B1 - Kfz.-Leuchte, Schaltungsanordnung für eine Kfz.-Leuchte und Leiterplatte für eine Kfz.-Leuchte

Info

Publication number: EP1289341B1
Application number: EP02016583.3A
Authority: EP
Inventors: Joachim Brune; Frank Vormbaum; Ludwig Schulze Gronover; Patrick Mehlhorn; Achim Schulte
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2001-08-16
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2018-08-29
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: DE10140275A1; EP1289341A2; EP1289341A3

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kfz-Leuchte und eine Leiterplatte für eine Kfz-Leuchte. Die Leiterplatte weist dabei die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 auf. Auf derartigen Leiterplatten sind in der Regel Schaltungsanordnungen angeordnet, wobei die Leiterplatten mit einem Gehäuseunterteil und einem zumindest teilweise transparenten Gehäuseoberteil die Kfz-Leuchte bilden.
Die Diodenschaltung ist notwendig, um Spannungsspitzen zu verhindern, die die Leuchtdioden zerstören könnten. Ferner werden oftmals Diodenschaltungen vorgesehen, so dass die Leuchte unabhängig von der Polung der Leuchtdioden an die äußere Spannung des Bordnetzes (12 V oder 24 V Gleichspannung) angeschlossen werden kann. Die gleichgerichtete Spannung wird dann an den Ausgängen der Diodenschaltung abgegriffen und der Widerstandsschaltung zugeführt. Da die Betriebsspannung der Leuchtdioden, selbst wenn mehrere in Reihe geschaltet sind, im Regelfall wesentlich unter der Spannung des Bordnetzes eines Kfz liegt, werden die Leuchtdioden mit Widerständen der Widerstandsschaltung in Reihe geschaltet, um so die Spannung zwischen den Widerständen der Widerstandsschaltung und den Leuchtdioden aufzuteilen (Spannungsteiler). Derartige Schaltungsanordnungen, Leiterplatten mit solchen Schaltungsanordnungen und Leuchten sind aus dem Stand der Technik vielfach bekannt, zum Beispiel aus der Fig. 5 der Patentschrift US 5 038 255 .
Die Schaltungsanordnungen werden im Kfz-Bereich oft als Schlussleuchten, Bremsleuchten oder Blinkleuchten eingesetzt. Die Verwendung der Schaltungsanordnung sowie der Leiterplatten mit einer solchen Schaltungsanordnung ist jedoch nicht auf die genannten Beispiele beschränkt.
Ein Problem bei den bekannten Kfz-Leuchten ergibt sich, wenn eine Leiterplatte mit der Schaltungsanordnung dem Einfluss von Feuchtigkeit oder sogar Nässe ausgesetzt ist. Dieses kann der Fall sein, wenn das Gehäuse der Leuchte aufgrund von Beschädigungen oder Alterung Undichtigkeiten aufweist, durch welche Niederschlagsfeuchtigkeit oder Spritzwasser in die Leuchte eindringt. Oftmals dringen mit der Feuchtigkeit Verunreinigungen wie Schmutz oder Salze in die Leuchte ein. In solchen Fällen können durch elektrochemische Korrosion und Elektrolyse Kriechstrecken auf der Leiterplatte entstehen. Des Weiteren können sich leitende Schlämme bilden, die geringe Potentialabstände auf der Leiterplatte, zum Beispiel zwischen Kontakten und Bauteilen, überbrücken. Ist die Leuchte geradezu mit einer salzhaltigen Lösung überflutet, können Ausgasungen, Funken und Lichtbögen sichtbar werden, die in seltenen Fällen bis zum Abbrennen der Leuchte führen können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Leiterplatte und die Leuchte selbst, derart zu konstruieren, dass die Gefahr von Kriechstrecken weitgehend ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Leiterplatte mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Vorteil gegenüber dem Stand der Technik ist folgender: Beim Stand der Technik liegt an den Versorgungsanschlüssen eine Spannung an, die der Spannung des Bordnetzes entspricht bzw. geringfügig geringer ist als die Spannung des Bordnetzes. Diese relativ zu der Betriebsspannung der Leuchtdioden hohe Spannung findet sich somit an mehreren Punkten der Schaltungsanordnung. Bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte sind die Zweige der Widerstandsschaltung unmittelbar mit den Versorgungsanschlüssen verbunden. Zwischen den Ausgängen der Zweige der Widerstandsschaltung fällt lediglich eine Spannung ab, die im Wesentlichen der Betriebsspannung der Leuchtdioden entspricht. Bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte findet man die hohe Spannung des Bordnetzes lediglich an den Versorgungsanschlüssen, d. h. an den Eingängen der Widerstandsschaltung. Es gibt somit weniger Punkte, zwischen denen ein vergleichsweise hoher Potentialunterschied besteht. Da sich im Fehlerfall aber für die Bildung von Kriechströmen insbesondere Kriechstrecken zwischen Punkten mit relativ hohen Potentialunterschieden eignen, ist durch die Reduzierung der Punkte der Schaltungsanordnung zwischen denen ein hoher Potentialunterschied besteht, eine geringe Wahrscheinlichkeit von Kriechströmen gegeben.
Die Widerstandsschaltung dient, wie eingangs bereits beschrieben, dazu die Spannung des Bordnetzes so zu teilen, dass über den Leuchtdioden lediglich deren Betriebsspannung von abfällt, während die übrige Spannung in der Widerstandsschaltung in Wärme umgesetzt wird. Die Widerstände der Widerstandsschaltung und die Leuchtdioden bilden also einen Spannungsteiler. Dazu ist es bei den aus den Stand der Technik bekannten Schaltungsanordnungen üblich, dass die Widerstände der Widerstandsschaltung unmittelbar hintereinander geschaltet sind. Bei der erfindungsgemäßen Leiterplatte werden die Widerstände jedoch auf die zwei Zweige der Widerstandsschaltung aufgeteilt, so dass die Widerstände in Richtung des Stromflusses vor und hinter den Leuchtdioden angeordnet sind. Diese hat den Vorteil, dass in dem Falle, dass einer der Zweige wegen der Feuchtigkeit kurzgeschlossen wird, der andere Zweig der Widerstandsschaltung die Spannung weiterhin teilt. Die Spannung über den Leuchtdioden erhöht sich dann nur soweit, dass Schaltungsanordnung zunächst funktionstüchtig bleibt. Erfindungsgemäß kann jeder der Zweige zumindest zwei parallel geschaltete Widerstände aufweisen.
Gemäß der Erfindung kann die elektrische Leiterplatte eine Gleichrichterbrückenschaltung als Diodenschaltung aufweisen. Damit ist möglich, die Schaltungsanordnung unabhängig von der Polung an das Bordnetz anzuschließen.
Die erfindungsgemäße Leiterplatte weist die Versorgungsanschlüsse vorzugsweise auf der Oberseite der Leiterplatte auf. Die Bereiche sind gemäß der Erfindung in diagonal gegenüberliegenden Bereichen angeordnet.
Die Zweige der Widerstandsschaltung können ebenfalls in gegenüberliegenden Bereichen angeordnet sein. Auch die Bereiche mit den Zweigen der Widerstandsschaltung können diagonal gegenüber liegen.
In einer besonders bevorzugten Ausführung ist die Leiterplatte zwischen den jeweiligen Bereichen mit den Versorgungsanschlüssen und/oder den Zweigen der Widerstandsschaltung ein oder mehrfach mit Schlitzen versehen. Diese Schlitze verhindern, dass sich Kriechstromstrecken auf der Oberseite der Leiterplatte bilden können.
Eine derartige Leiterplatte kann in einer Leuchte mit einem Gehäuseunterteil, einem zumindest teilweise transparenten Gehäuseoberteil eingesetzt sein. Das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil können dann gemäß der Erfindung Stege aufweisen, die auf der Oberfläche der Leiterplatte aufliegen oder in die Schlitze der Leiterplatte eingreifen. Die auf der Oberfläche der Leiterplatte aufliegenden oder in die Schlitze eingreifenden Stege unterbinden einen Feuchtigkeitstransport innerhalb der Leuchte, in dem sie Bereiche der Leuchte zumindest teilweise gegeneinander abschotten.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich anhand der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Abbildungen. Darin zeigen

Fig. 1: einen Schaltplan der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
Fig. 2: eine schematischen Darstellung einer Leiterplatte.

Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist eine Widerstandsschaltung 1 aus Widerständen 11, 12, 13, 14 auf. Zwischen den beiden Eingängen 15, und 16, die gleichzeitig auch die Versorgungsanschlüsse der Schaltungsanordnung bilden, und den beiden Ausgängen 25, 26 der Widerstandsschaltung 1 ist eine Parallelschaltung aus jeweils zwei Widerstände vorgesehen. Zwischen dem Eingang 15 und dem Ausgang 25 sind die Widerstände 11, 12 in Parallelschaltung angeordnet, während die Widerstände 13, 14 parallel zwischen den Eingang 16 und den Ausgang 26 geschaltet sind.
Die Ausgänge 15, 16 der Widerstandsschaltung 1 bilden zugleich Eingänge einer Diodenschaltung 2 aus Dioden 21, 22, 23, 24 wobei die Dioden 21, 22, 23, 24 in einer Gleichrichterbrückenschaltung angeordnet sind. Ausgänge der Gleichrichterbrückenschaltung bilden dabei zugleich die Ausgänge 35, 36 der Diodenschaltung.
Die Ausgänge 35, 36 der Diodenschaltung 2 sind über Leuchtdioden 31, 32 miteinander verbunden.
Die beschriebene Anordnung der Widerstandsschaltung 1, der Diodenschaltung 2 und der Leuchtdioden 31, 32 hat den den Vorteil, dass die im Vergleich zu der über den Leuchtdioden 31, 32 abfallende an den Versorgungsanschlüssen 15, 16 anliegende hohe Spannung kein weiteres Mal in der Schaltung auftritt. Die Möglichkeit von Kriechstrecken mit einem Spannungsabfall in Höhe der Spannung an den Versorgungsanschlüssen 15, 16 ist damit auf eine Kriechstrecke zwischen den Versorgungsanschlüssen reduziert.
Durch die Aufteilung des für die Reduzierung der Spannung an den Versorgungsanschlüssen notwendige ohmschen Widerstands auf zwei (zwar unter Zwischenschaltung der Diodenschaltung 2 und der Leuchtdioden 31, 32) hintereinander geschaltete Widerstandzweige 11, 12 bzw. 13, 14 an Stelle eines einzigen Vorwiderstands - wie aus dem Stand der Technik bekannt - ist, dass bei Kurzschluss eines Widerstandszweigs die Spannung zumindest wegen des anderen Widerstansdzweigs reduziert wird.
Aus der schematischen Darstellung der Fig. 2 ist ersichtlich, wie die Bauelement einer Schaltungsanordnung nach Fig. 1 auf einer erfindungsgemäßen Leiterplatte 4 angeordnet sind. Die Versorgungsanschlüsse 15, 16 sind dazu in diagonal gegenüber liegenden Bereichen 41, 42 der Leiterplatte 4 vorgesehen.
Unmittelbar in der Nähe der Versorgungsanschlüsse 15, 16 sind die Widerstände 11, 12 bzw. 13, 14 angebracht, so dass möglichst kurze Leiterbahnen zwischen den Versorgungsanschlüssen 15, 16 und den Widerständen 11, 12, 13, 14 bestehen. Dieses ist vorteilhaft, da so die Leiterbahnen die hohe Spannungen führen kurz und lokal begrenzt sind, was die Bildung von Kriechstrecken hemmt. Ferner sind die Bereiche der Versorgungsanschlüsse 15, 16 und der Widerstände 11, 12, 13, 14 - also die Bereiche mit den vergleichsweise hohen Spannungen - durch Schlitze 43 in,der Leiterplatte 4 von den übrigen Bereichen der Leiterplatte 4 abgegrenzt. Auch hierdurch wird die Bildung von Kriechstrecken erschwert. Insbesondere werden die Versorgungsanschlüsse 15, 16 bei einer teilweisen Überflutung der Leiterplatte 4 in senkrechtem Einbau nicht kurzgeschlossen.
Darüber hinaus sind die Bauelemente so angeordnet, dass keine Leiterbahnen unter den Bauelementen hindurch geführt werden. Weiter sind die Kupferflächen verzichtet worden sowie Versorgungsanschlüsse 15, 16 sind möglichst klein gehalten worden, so dass sich hier nur im geringen Maße Ausgangspunkte für Kriechstrecken bieten.

Claims

Leiterplatte mit einer elektrischen Schaltungsanordnung für eine Kfz-Leuchte mit Leuchtdioden,
wobei die Schaltungsanordnung zwei Versorgungsanschlüsse, eine Widerstandsschaltung (1) aus zwei Zweigen mit je einem Eingang und je einem Ausgang, (2) und eine oder mehrere Leuchtdioden (31, 32) aufweist,
wobei die Zweige in Reihe geschaltet sind,
wobei die Schaltungsanordnung eine Diodenschaltung aufweist,
wobei die Leuchtdioden (31, 32) an Ausgänge der Diodenschaltung (2) angeschlossen sind,
dadurch gekennzeichnet,
dass jeder Eingang (15, 16) eines Zweiges der Widerstandsschaltung (1) unmittelbar mit einem Versorgungsanschluss verbunden ist,
dass jeder Ausgang eines Zweiges der Widerstandsschaltung (1) mit je einem Eingang (25, 26) der Diodenschaltung (2) verbunden ist und
dass die Versorgungsanschlüsse, die Zweige der Widerstandsschaltung (1) in diagonal gegenüberliegenden Bereichen (41, 42) angeordnet sind,
dass die Leiterplatte (4) zwischen den jeweiligen Bereichen (41, 42) mit den Versorgungsanschlüssen und den Zweigen der Widerstandsschaltung (1) ein oder mehrfach mit Schlitzen (43) versehen ist.
Leiterplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Zweige zumindest zwei parallel geschaltete Widerstände (11, 12; 13, 14) aufweist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (2) zwei parallel geschaltete Zweige aufweist, die einerseits mit einem Eingang (25, 26) und andererseits mit einem Ausgang der Direktschaltung (2) verbunden sind, wobei in dem einen Zweig eine Diode angeordnet ist, die gleichsinnig zu den Leuchtdioden (31, 32) geschaltet ist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (2) eine Gleichrichterbrückenschaltung (21, 22; 23, 24) ist.
Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsanschlüsse auf einer Seite der Leiterplatte (4) angeordnet sind.
Leuchte mit einem Gehäuseunterteil, einem zumindest teilweise transparenten Gehäuseoberteil und einer Leiterplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseoberteil und/oder das Gehäuseunterteil Stege aufweist, die auf der Oberfläche der Leiterplatte (4) aufliegen oder in die Schlitze (43) der Leiterplatte (4) eingreifen.