WO2020152039A1 - Beleuchtungseinheit, beleuchtbares bauteil und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Beleuchtungseinheit, beleuchtbares bauteil und verfahren zu dessen herstellung Download PDF

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WO2020152039A1
WO2020152039A1 PCT/EP2020/051094 EP2020051094W WO2020152039A1 WO 2020152039 A1 WO2020152039 A1 WO 2020152039A1 EP 2020051094 W EP2020051094 W EP 2020051094W WO 2020152039 A1 WO2020152039 A1 WO 2020152039A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
connection
lighting unit
component
control unit
circuit board
Prior art date
Application number
PCT/EP2020/051094
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English (en)
French (fr)
Inventor
Dominic HORNER
Dominik Dahlen
Andy Mantey
Claus Schinzler
Markus Mayer
Ralf Baier
Original Assignee
Dr. Schneider Kunststoffwerke Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Dr. Schneider Kunststoffwerke Gmbh filed Critical Dr. Schneider Kunststoffwerke Gmbh
Publication of WO2020152039A1 publication Critical patent/WO2020152039A1/de

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    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B47/00—Circuit arrangements for operating light sources in general, i.e. where the type of light source is not relevant
    • H05B47/10—Controlling the light source
    • H05B47/175—Controlling the light source by remote control
    • H05B47/18—Controlling the light source by remote control via data-bus transmission
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/34—Nozzles; Air-diffusers
    • B60H1/3414—Nozzles; Air-diffusers with means for adjusting the air stream direction
    • B60H1/3421—Nozzles; Air-diffusers with means for adjusting the air stream direction using only pivoting shutters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V23/00—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices
    • F21V23/003—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array
    • F21V23/004—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board
    • F21V23/005—Arrangement of electric circuit elements in or on lighting devices the elements being electronics drivers or controllers for operating the light source, e.g. for a LED array arranged on a substrate, e.g. a printed circuit board the substrate is supporting also the light source
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/34—Nozzles; Air-diffusers
    • B60H2001/3492—Manufacturing; Assembling
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F13/00—Details common to, or for air-conditioning, air-humidification, ventilation or use of air currents for screening
    • F24F13/02—Ducting arrangements
    • F24F13/06—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser
    • F24F13/078—Outlets for directing or distributing air into rooms or spaces, e.g. ceiling air diffuser combined with lighting fixtures

Definitions

  • Lighting unit illuminable component and method for its production
  • the present invention shows a lighting unit with the features of claim 1, a method for
  • Illuminated components are known from the prior art. From the automotive sector in particular, it is known to illuminate or to backlight different operating elements in a motor vehicle.
  • DE 10 2015 112 058 A1 discloses an interface module on an operating device for supplying an LED illuminant with the appropriate operating current.
  • the control gear has a control interface, e.g. an LEDset interface, with a control connection for a resistor.
  • the supply circuit in the control gear sets the operating current for a lamp in accordance with the resistance value.
  • An interface module with a radio interface and an electronic control circuit is connected to the control connection.
  • the electrical power consumed or to be absorbed by the module via the actuating connection can be configured using the radio interface. So he can
  • a lighting device is known from DE 20 2014 105 614 Ul which simulates the lighting of a real flame.
  • the lighting device comprises a light-emitting device
  • the light-emitting element is electrically connected to the control element.
  • the light-emitting element is arranged on a PCB substrate and has a multiplicity of
  • Light emitters arranged on a surface of the PCB substrate to form a display area.
  • Control element is mounted on the base and is rigidly connected to the light-emitting element.
  • the display area protrudes from the top of the base.
  • the LED lighting device has a light-emitting LED module which has a plurality of light-emitting LED elements. Furthermore, an installation component for
  • the light-emitting LED module is installed so that the light-emitting LED elements contained in the light-emitting LED module are not on the same level.
  • a projection module is known from DE 10 2009 004 117 A1.
  • the projection module has at least one
  • Circuit on which is arranged on a common substrate.
  • the semiconductor module and the semiconductor light source are arranged side by side on the common substrate.
  • an analog integrated circuit is arranged on the common substrate, which is connected upstream of the semiconductor light source for driving it.
  • the LED module comprises a waterproof housing, an LED housed in the waterproof housing, a line for coupling the LED module to other LED modules, a driver and a radiator unit, which are arranged in the bottom of the waterproof housing and exposed to the external environment is.
  • an LED chain which comprises the LED module and a driver coupled to the LED module.
  • the LED chain can have a high water resistance.
  • the heat generated during the operation of the LED module is transferred to the external environment in good time via a heat sink arranged on the LED module.
  • Combination rear light for a motor vehicle is known from DE 10 2009 022 724 A1, which has an LED module to be attached from the side.
  • One or more LEDs are mounted on a distal side of a circuit board, which also includes the circuitry that drives the one or more LEDs.
  • the circuit board and a heat trap are screwed or riveted to a heat sink, then the heat sink is attached to an edge side of a housing.
  • the LEDs radiate divergent light into the side of the housing.
  • One side of the case is a faceted one
  • Parabolic reflector that receives the diverging light from the LEDs and reflects a collimated beam longitudinally to the front of the case, where it goes through a clear cover and exits the lamp.
  • Rectifier circuit is equipped as a current source, which is connected to the AC network during operation.
  • a series circuit comprising at least two array LEDs, which consists of several interconnected individual LEDs, and a series resistor are connected to a bridge rectifier. These are in turn electrical on a plate-like, at least carrying the array LEDs
  • the sum of the forward voltages of the array LEDs is dimensioned such that they are at least 70%, preferably 80%, and at most 85% of the amplitude of the
  • DE 10 2016 003 974 A1 discloses an air vent for a vehicle with at least one housing which has at least one channel through which air can flow. Air can be supplied to the interior of the vehicle via this channel through which air can flow. There is also at least one air guiding element that is movable relative to the housing for guiding the air. The air guiding element is fixed to the housing at least indirectly by at least one
  • Illuminated lighting element The light is supplied via light guides arranged in the housing.
  • Light guide element connects and the coupling element
  • Part of the light guide element rotates and approaches the light guide element and adjoins the light guide element at an acute angle.
  • Airflow is wettable, at least partially formed from a light-conducting material. Light can be supplied to this component. The light is removed from one
  • US 2006/0 202 318 A1 discloses a module with a
  • Image sensor attached to the bottom of a circuit board
  • the circuit board has an opening and the image sensor is aligned centrally to the opening.
  • the first circuit board is connected to a second circuit board, on the underside of which a chip is arranged.
  • DE 10 2009 014 514 A1 discloses an illumination device with a printed circuit board on which several LEDs are arranged. In addition, a control device is arranged on the circuit board.
  • DE 10 2014 213 388 A1 discloses a semiconductor lamp with a substrate on which a plurality of LED chips are arranged.
  • Components are one on the back of the substrate
  • a disadvantage of the aforementioned prior art is that the light-emitting modules usually take up a relatively large amount of space and are not intended to be individually integrated into a component. These light-emitting modules cannot be integrated into a product-specific component without considerable design effort.
  • Illumination unit and an illuminatable component with an illumination unit and a method for producing an illuminatable component with at least one
  • a lighting unit consists of a single light-emitting diode which is arranged on one side of a circuit board and a single control unit which is on the other side of the circuit board, the light-emitting diode
  • control unit is electrically connected to the light-emitting diode and the control unit can be connected to connection lines via an electrical connection area arranged on the printed circuit board.
  • Connection area has at least three arranged
  • connection pins that can be connected to at least three connection lines and the at least three connection pins of the connection area are electrically connected to the control unit.
  • the circuit board protrudes laterally from the light-emitting diode and / or the control unit and forms a narrow circumferential protrusion.
  • the circuit board is rectangular or polygonal or round and the
  • the LED and the control unit are in the middle of the
  • Circuit board arranged so that the circuit board around the
  • Claim 2 provides that the first of the
  • connection pins of the connection area At least three connection pins of the connection area
  • connection pins of the connection area At least three connection pins of the connection area
  • the third of the at least three connection pins of the connection area is used for connection to a bidirectional one-wire line. So that can The number of electrical lines required to operate the lighting unit can be reduced to a minimum. In particular, the use of a bidirectional one-wire line enables effective communication with the
  • Claim 3 provides that in addition to the at least three connection pins of the connection area
  • connection lines have a fourth connection line that connects the fourth connection pin, the fourth connection pin of the connection area being used for forwarding the data that are supplied to the at least three connection pins of the connection area via the third party.
  • Microprocessor a series connection of the lighting units. However, it can also be auto-addressed
  • Lighting units are made.
  • An additional advantage is that a Y cable for connecting additional lighting units is not provided via the fourth connection pin
  • Claim 4 provides that the bidirectional one-wire line is used for the transmission of LIN bus or CAN bus signals.
  • the use of LIN bus data or CAN bus data enables the lighting unit to be integrated directly into a bus system in a motor vehicle.
  • Claim 5 provides that the light emitting diode is an RGB light emitting diode or a monochrome light emitting diode. As a result, the lighting unit can be manufactured inexpensively.
  • Claim 6 provides that the control unit is a microcomputer or a microcontroller with a static RAM area. This enables a connection to a bus system in a motor vehicle, since each
  • Lighting unit can be individually initialized and thus via a connected data bus, e.g. a LIN bus or CAN bus.
  • a connected data bus e.g. a LIN bus or CAN bus.
  • Claim 7 provides that the protrusion is only a few millimeters and / or that the control unit and the light-emitting diode are arranged centrally on the printed circuit board and / or the light-emitting diode is electrically connected to the control unit through the printed circuit board and the printed circuit board has a square shape with a maximum edge length of nine millimeters.
  • the miniaturization of the lighting unit means that it can be integrated into almost any component.
  • the protrusion must be adapted to the manufacturing tolerances of the component in which the lighting unit is to be integrated.
  • Control unit on the circuit board provides an ideal focus of the lighting unit. This can therefore
  • the electrical connections between the light emitting diode and the control unit are routed through the circuit board and provide one Reliability, because the electrical connections between the LED and the control unit through the circuit board
  • Connections act when the lighting unit is installed.
  • Edge lengths of nine millimeters ensure that the lighting unit is of sufficient size so that it can be processed or machined, e.g. by means of
  • Robot stations that insert the lighting unit into a component to be illuminated.
  • illuminable component made of plastic, with at least one lighting unit has the following process steps: lit 1: manufacture of a base body of the illuminable
  • the base body of the illuminable component has at least one recess in its component wall, the at least one recess being dimensioned such that a lighting unit can be inserted into the at least one recess;
  • lit 2 inserting a lighting unit in the at least one recess of the base body
  • lit 4 Introducing additional plastic into the mold to complete the base body to produce the
  • the lighting unit inserted into the at least one recess of the base body by means of the additional plastic with the illuminable
  • Component is mechanically connected
  • lit 5 removal of the illuminable component (1) from the mold.
  • Lighting element is fastened in the illuminable component by means of plastic in the manufacturing process of the illuminable component and integrated into the illuminable component.
  • Claim 9 provides that for the manufacture of the illuminable component one for the use of
  • thermoplastic suitable injection mold thermoplastic suitable injection mold
  • illuminable component arranged at least one
  • Lighting unit is formed.
  • the design of the control connection area enables a simple one
  • Lighting unit in the form of a plug or a
  • Plug connector or a socket or a mating connector is formed. This allows customer-specific specifications, such as B. from automobile manufacturers, and Control connection area can be designed as a customer-specific plug or socket.
  • the illuminable component according to the invention is manufactured according to a method feature of the corresponding one
  • the illuminable component according to the invention consists predominantly of thermoplastic material and has at least one component wall in which at least one
  • Lighting unit is arranged. It is one
  • Control unit available which at least one
  • Control unit to the at least one
  • Illumination unit in the illuminable component is used and the at least one illumination unit connects to a ground, provides a supply voltage, data for the
  • An illuminable component according to the invention makes it possible to integrate the lighting unit into the component wall and thus to illuminate the illuminatable component individually.
  • Control unit has a protective circuit to protect the at least one lighting unit in the illuminable component from voltage pulses or overvoltage, one electrical / electronic input filter and one
  • connection to a predefinable connector by means of which the illuminable component is connected to a bus system in a motor-powered vehicle, such as a vehicle
  • Motor vehicle or motorcycle or ship or plane can be connected.
  • one of the at least three connection pins of the connection area is a stronger one
  • Forming the molded line or the molded line has a heat sink, so that heat is dissipated.
  • heat can be dissipated from the illuminable component by or via the formation of the molded line.
  • a heat sink is integrated in the molded line. By means of this heat sink, heat can be derived from the illuminable component and released into the environment.
  • FIGS. 1 to 5 show:
  • FIG. 1 shows a schematic structure of a
  • FIG. 3 shows a schematic representation of a
  • Light unit connected to a control unit
  • Air outflow device preferably for use in a motor vehicle
  • FIG. 1 shows the schematic structure of an illuminable component, in the present case an air vent 1 for use in a motor vehicle.
  • the air vent 1 consists of a housing with
  • FIG 1 is a diagrammatic representation of housing walls 2 or component walls 2.
  • FIG 1 is a diagrammatic representation of housing walls 2 or component walls 2.
  • Cutouts can be inserted in light units 3-1 to 3-n.
  • the cutouts are designed in such a way that a lighting unit 3-1 to 3-n can be inserted into the cutouts from “inside or outside”, so that it is flush with the outer surface of the component walls 2 or slightly protrudes from it.
  • the lighting units 3-1 to 3-n are integrated in the component wall 2.
  • Component wall 2 firmly mechanically connected.
  • Control lines 7 are arranged in component 1, preferably on the inner wall of component 1. About these
  • Control lines 7 from four individual lines, each lighting unit 3-1 to 3-n is electrically connected in component 1 and can be controlled via these control lines 7.
  • control lines 7 are, on the one hand, a line for a one-wire bus with a bidirectional design, for example a LIN bus.
  • the cable is used for the voltage supply, preferably with three or nine or twelve volts.
  • the third line provides a mass and the fourth line is used for
  • connection pins of the connection area 8 are supplied.
  • Microprocessor a series connection of the lighting units.
  • each of the lighting units 3-1 to 3-n in component 1 can also be auto-addressed, but several lighting units can also be auto-addressed.
  • Each light unit 3-1 to 3-n also has four connection pins, these connection pins are connected to the control lines 7 via an electrical connection.
  • FIG 2 the structure of a lighting unit 3 is shown schematically.
  • the lighting unit 3 is arranged on a circuit board 5.
  • a microcomputer 6 or a microprocessor is arranged on the opposite side of the printed circuit board 5, opposite the LED 4. It is a one-chip solution with integrated NV-RAM (non-volatile). But it can also be a microcontroller or a
  • Microcontroller unit are used.
  • the circuit board 5 protrudes slightly laterally from the microcomputer 6 and / or the LED 4.
  • the circuit board 5 is preferably square or
  • the circuit board 5 can also be designed as a polygon or round.
  • Microcomputer 6 and / or the light-emitting diode 4 serves to be able to insert the lighting unit 3 into the recess in the component 1 and to ensure that it does not pass through the recess when
  • the printed circuit board 5 has an electrical connection area 8 in which four PINs or connection points are arranged, which are correspondingly connected to the
  • Control lines 7 are used.
  • a pin is provided for connection to a bidirectional one-wire bus, in particular a LIN bus. Another PIN is used to feed a mass. The third pin is used to feed the
  • Supply voltage and the fourth pin is used for
  • connection pins of the connection area 8 are or are supplied.
  • the LED 4 is with the microcomputer 6, both on the
  • Printed circuit board 5 arranged opposite one another, electrically connected, so that the microcomputer 6 can control the LED 4 accordingly. Via the bidirectional
  • the microcomputer 6 corresponding control information about brightness, color, duration of
  • Lighting type of lighting, such as. B. flashing be communicated.
  • the microcomputer 6 then controls the LED 4
  • the microcomputer 6 can be individually initialized via its NV-RAM, so it can be one
  • bidirectional single-wire line which is preferably designed as a LIN bus
  • several existing light units 3-1 to 3-n can now be addressed and thus individually controlled.
  • Luminaire units 3-1 to 3-n are only equipped with a monochrome LED or a multicolored LED.
  • the luminous intensity, that is to say the light emission, or the color of the LED 4 can be individually set by means of the microcomputer 6 by means of the microcomputer 6.
  • connection pins of the connection area 8 a stronger one
  • Formation of a molded line or a molded line has a heat sink. So heat can be dissipated.
  • the connection of a lighting unit 3 to a control unit 14 is shown schematically in FIG. It is the four Control lines 7 are provided, via which a lighting unit 3 is connected to the control unit 14.
  • An electronic filter 11, a voltage filter 12, a communication unit 13, etc. are provided on the control unit 14.
  • further electronic assemblies can also be arranged, either alternatively or cumulatively.
  • Each of the lighting units 3; 3-1 to 3-n are addressed and supplied with voltage, a ground line is also provided.
  • An electrical connection area 8 is provided on the lighting unit 3 for connection to the control unit 14.
  • An electrical connection area 17 is provided on the control unit 14.
  • the printed circuit board 10, which is part of the control unit 14, also has a second control connection area 15, via which the control unit 14 can be connected to a further bus or communication system, such as in a motor vehicle on a CAN bus or a LIN bus, Etc.
  • control unit 14 can communicate via a higher-level control unit, which is connected to the control unit 14 via the control lines 9, and via the
  • Control unit 14 individually controls each connected lighting unit 3-1 to 3-n and individually
  • the control unit 14 is arranged externally on the housing 1 and likes to point. 5 shows the connection area 15 in the installation direction, which is preferably designed as a plug connector, so that it can be connected to a higher-level bus system.
  • Corresponding lighting units 3-1 to 3-n are embedded in the component wall 2 of the housing 1. these can
  • the lighting units 3-1 to 3-n are preferably introduced into the housing 1 in a uniform process.
  • the necessary electrical connections are also generated in this manufacturing process.
  • thermoplastic thermoplastic, a basic body that the
  • Component 1 forms later, is hosed.
  • connection pins of the lighting units 3-1 to 3-n which are arranged in the recesses of the base body, made to the four connecting lines 7, the four
  • Connection lines 7 are generated at the same time.
  • the component 1 and its base body are with a
  • the component 1 and its base body are produced by means of an injection molding process, in which at least the electrical conductor tracks, that is to say the connecting lines 7 and the connections to the pins of the lighting units 3-1 to 3-n, are produced using a metal casting or metal injection process are produced in succession, the last component formed being injection molded onto the previously formed component.
  • the component 1 and its base body are preferably produced in succession in a combined injection molding tool, with which both a
  • Plastic material regardless of it also a liquid metal or a metal alloy can be processed.
  • the metal material is in particular by means of a
  • the base body is preferably manufactured in a first step, the lighting units 3-1 to 3-n are then inserted and then the electrical unit
  • grooves are made in the base body, into which the liquid metal is injected in order to produce the conductor tracks.
  • the liquid metal In order to keep the liquid metal in the groove, it can be held in the groove or on the base body in a form-fitting manner at least in some areas. For this purpose it can be provided that in or on the groove
  • a corresponding positive connection of the conductor track to the base body can also be provided if no groove is formed.
  • the groove can be formed in the base body
  • Be formed depression but it is also possible to provide on the base body preferably substantially parallel ribs, between which channel-shaped grooves are formed.
  • the ribs have the additional advantage
  • the component 1 is hosed down, the base body is overmolded with thermoplastic material to which
  • the finished component 1 is then removed.
  • the component 1 can then be connected to a bus system via a trained plug or socket, reference number 15.

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Abstract

Beleuchtungseinheit (3), bestehend aus einer einzigen Leuchtdiode (4), die auf einer Seite einer Leiterplatte (5) angeordnet ist, und einer einzigen Steuereinheit (6) die auf der anderen Seite der Leiterplatte (5), der Leuchtdiode (4) gegenüberliegend, angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (6) mit der Leuchtdiode (4) elektrisch verbunden ist und die Steuereinheit (6) über einen auf der Leiterplatte (5) angeordneten elektrischen Anschlussbereich (8) mit Anschlussleitungen (7) verbindbar ist,dadurchgekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (4) direkt mit der einen Seite der Leiterplatte (5) und die Steuereinheit (6) direkt mit der anderen Seite der Leiterplatte (5) verbunden ist, wobei der Anschlussbereich (8) mindestens drei angeordnete Anschlusspins aufweist, die mit mindestens drei Anschlussleitungen (7) verbindbar sind und die mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs (8) mit der Steuereinheit (6) elektrisch verbunden sind und die Leiterplatte (5) seitlich der Leuchtdiode (4) und/oder der Steuereinheit (6) übersteht und einen schmalen umlaufenden Überstand (16) ausbildet.

Description

Beleuchtungseinheit, beleuchtbares Bauteil und Verfahren zu dessen Herstellung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung zeigt eine Beleuchtungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, ein Verfahren zur
Herstellung eines beleuchtbaren Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 und ein beleuchtbares Bauteil mit den Merkmalen der Patentansprüche 11 und 12.
Aus dem Stand der Technik sind beleuchtete Bauteile bekannt. Insbesondere aus dem Automobilbereich ist es bekannt, unterschiedliche Bedienelemente in einem Kraftfahrzeug zu beleuchten oder zu hinterleuchten.
Aus der DE 10 2015 112 058 Al ist ein Schnittstellen-Modul an einem Betriebsgerät zum Versorgen eines LED-Leuchtmittels , mit dazu passendem Betriebsstrom, bekannt. Das Betriebsgerät hat eine Stellschnittstelle, z.B. eine LEDset-Schnittstelle, mit einem Stellanschluss für einen Widerstand. Die
Versorgungsschaltung im Betriebsgerät stellt entsprechend dem Widerstandswert den Betriebsstrom für ein Leuchtmittel ein.
Am Stellanschluss ist ein Schnittstellen-Modul mit einer Funkschnittstelle und einer elektronischen Steuerschaltung angeschlossen. Anhand der Funkschnittstelle ist die vom Modul über den Stellanschluss aufgenommene bzw. aufzunehmende elektrische Leistung konfigurierbar. So kann der
Betriebsstrom jederzeit einfach und berührungslos eingestellt werden, z.B. im Rahmen der Leuchten-Herstellung oder beim Leuchtmittelaustausch .
Aus der DE 20 2014 105 614 Ul ist eine Leuchtvorrichtung bekannt, welche das Leuchten einer echten Flamme simuliert. Die Leuchtvorrichtung umfasst ein Licht emittierendes
Element, ein Steuerelement und eine Basis. Das Licht
emittierende Element ist mit dem Steuerelement elektrisch verbunden. Das Licht emittierende Element ist auf einem PCB- Substrat angeordnet und weist eine Vielzahl von
Lichtstrahlern auf, die an einer Oberfläche des PCB-Substrats angeordnet sind, um eine Anzeigefläche auszubilden. Das
Steuerelement ist an der Basis montiert und ist mit dem Licht emittierenden Element starr verbunden. Die Anzeigefläche steht aus der Oberseite der Basis hervor.
Aus der WO 2013/030128 A2 ist eine LED-
Beleuchtungseinrichtung und ein Verfahren zur Herstellung der LED-Beleuchtungseinrichtung bekannt. Die LED- Beleuchtungseinrichtung weist ein lichtemittierendes LED- Modul, das mehrere lichtemittierende LED-Elemente aufweist, auf. Weiterhin ist eine Installationskomponente zum
Installieren des lichtemittierenden LED-Moduls in der LED- Beleuchtungseinrichtung vorhanden. Das lichtemittierende LED- Modul wird so installiert, dass die lichtemittierenden LED- Elemente, die im lichtemittierenden LED-Modul enthalten sind, nicht auf derselben Ebene liegen.
Aus der DE 10 2009 004 117 Al ist ein Projektionsmodul bekannt. Das Projektionsmodul weist mindestens eine
Halbleiterlichtquelle und mindestens eine integrierte
Schaltung auf, die auf einem gemeinsamen Substrat angeordnet ist. Das Halbleitermodul und die Halbleiterlichtquelle sind nebeneinander auf dem gemeinsamen Substrat angeordnet.
Außerdem ist neben der Halbleiterquelle auf dem gemeinsamen Substrat eine analoge integrierte Schaltung angeordnet, die der Halbleiterlichtquelle zu deren Ansteuerung vorgeschaltet ist .
Aus der DE 10 2009 014 900 Al ist ein LED-Modul bekannt. Das LED-Modul umfasst ein wasserfestes Gehäuse, eine in dem wasserfesten Gehäuse untergebrachte LED, eine Leitung zum Koppeln des LED-Moduls mit anderen LED-Modulen, einen Treiber und eine Strahlereinheit, die in dem Boden des wasserfesten Gehäuses angeordnet und der äußeren Umwelt ausgesetzt ist.
Des Weiteren ist eine LED-Kette bekannt, die das LED-Modul und einen mit dem LED-Modul gekoppelten Treiber umfasst. Die LED-Kette kann eine hohe Wasserfestigkeit aufweisen. Die während des Betriebs des LED-Moduls erzeugte Wärme wird über einen an dem LED-Modul angeordneten Kühlkörper rechtzeitig in die äußere Umwelt übertragen.
Aus der DE 10 2009 022 724 Al ist Kombinationsrücklicht für ein Kraftfahrzeug bekannt, das ein von der Seite anzubringen des LED-Modul aufweist. Eine oder mehrere LEDs sind auf einer distalen Seite einer Leiterplatte angebracht, die auch die Schaltung einschließt, die die eine oder mehreren LEDs antreibt. Die Leiterplatte und eine Wärmefalle werden an einer Wärmesenke geschraubt oder genietet, dann wird die Wärmesenke an einer Randseite eines Gehäuses angebracht. Die LEDs strahlen divergierendes Licht seitlich in das Gehäuse aus. Eine Seite des Gehäuses ist ein facettierter
Parabolreflektor, der das divergierende Licht von den LEDs empfängt und einen kollimierten Strahl in Längsrichtung zur Vorderseite des Gehäuses reflektiert, wo es durch eine klare Abdeckung geht und aus der Lampe austritt. Aus der WO 2011/101172 A2 ist eine Lichtquelle mit einer Serienschaltung von Einzel-LEDs bekannt, welche in Reihe mit einem Vorwiderstand geschaltet sind, und mit einer
Gleichrichterschaltung als Stromquelle, die im Betrieb am Wechselspannungsnetz angeschlossen ist, ausgestattet ist. An einem Brückengleichrichter sind eine Serienschaltung aus mindestens zwei Array-LEDs, welche aus mehreren miteinander verbundenen Einzel-LEDs besteht, und einem Vorwiderstand angeschlossen. Diese sind wiederum auf einem plattenartigen, mindestens die Array-LEDs tragenden, elektrisch
kontaktierenden, Wärme abführenden und Berührungsschutz aufweisenden, Träger angeordnet. Zum direkten Betrieb an einem Wechselspannungsnetz ist die Summe der Flussspannungen der Array-LEDs so dimensioniert, dass diese mindestens 70%, vorzugsweise 80%, und maximal 85% der Amplitude der
gleichgerichteten Wechselspannung bei Nennspannung entspricht und der Array-LED-Strang erst beim Überschreiten der
Summenflussspannung leitend wird.
Aus der DE 10 2016 003 974 Al ist ein Luftausströmer für ein Fahrzeug, mit wenigstens einem Gehäuse, welches wenigstens einen von Luft durchströmbaren Kanal aufweist, bekannt. Über diesen von Luft durchströmbaren Kanal ist Luft dem Innenraum des Fahrzeugs zuführbar. Es ist weiterhin wenigstens ein relativ zu dem Gehäuse bewegbares Luftleitelement zum Leiten der Luft vorhanden. Das Luftleitelement ist mit wenigstens einem zumindest mittelbar am Gehäuse festgelegten
Leuchtelement beleuchtbar. Das Licht wird über im Gehäuse angeordnete Lichtleiter zugeführt.
Aus der DE 10 2015 115 365 Al ist ein Luftausströmer für ein Kraftfahrzeug mit einem ersten Luftkanal, einem Lichtleitelement, einer punktförmigen Lichtquelle und einem stabförmigen Einkoppelelement bekannt. Das Lichtleitelement umläuft eine vom ersten Luftkanal ausgebildete
Luftaustrittsöffnung unterbrechungsfrei, wobei das
Einkoppelelement die punktförmige Lichtquelle mit dem
Lichtleitelement verbindet und das Einkoppelelement das
Lichtleitelement teilweise umläuft und sich dabei an das Lichtleitelement annähert und in einem spitzen Winkel an das Lichtleitelement anschließt.
Aus der DE 10 2016 011 125 Al ist ein Luftausströmer,
insbesondere für ein Kraftfahrzeug, der auch bei schwachem Umgebungslicht eine visuelle Einschätzung seines
Betriebszustands erlaubt, bekannt. Zu diesem Zweck ist mindestens ein Bauelement des Luftausströmers, das von einem durch den Luftausströmer zu belüftenden Raum aus sichtbar ist und von einem durch den Luftausströmer ausströmbaren
Luftstrom benetzbar ist, zumindest teilweise aus einem lichtleitfähigem Material gebildet. Diesem Bauelement ist Licht zuführbar. Das Licht wird von einer entfernt
angeordneten Lichtquelle über Lichtleiter zugeführt.
US 2006 / 0 202 318 Al offenbart ein Modul mit einem
Bildsensor, der an der Unterseite einer Leiterplatte
angeordnet ist, wobei die Leiterplatte eine Öffnung aufweist und der Bildsensor mittig zu der Öffnung ausgerichtet ist.
Die erste Leiterplatte ist mit einer zweiten Leiterplatte verbunden, an deren Unterseite ein Chip angeordnet ist.
DE 10 2009 014 514 Al offenbart eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Leiterplatte, auf der mehrere LEDs angeordnet sind. Zudem ist eine Steuerungseinrichtung auf der Leiterplatte angeordnet . DE 10 2014 213 388 Al offenbart eine Halbleiterlampe mit einem Substrat, auf dem mehrere LED-Chips angeordnet sind.
Auf der Rückseite des Substrats sind Bauelemente einer
Treiberschaltung zum Ansteuern der LED-Chips angeordnet.
DE 10 2018 112 314 Al Eine lichtemittierende Vorrichtung mit einem Substrat, auf dem eine Mehrzahl von LED-Chips
angeordnet sind.
Nachteilig bei dem vorbenannten Stand der Technik ist, dass die lichtemittierenden Module zumeist einen relativ großen Bauraum beanspruchen und nicht dazu vorgesehen sind individuell in ein Bauelement integriert zu werden. Diese lichtemittierenden Module sind in ein produktspezi fisches Bauteil nicht ohne erheblichen konstruktiven Aufwand integrierbar .
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die Nachteile des Standes der Technik zu beheben und eine
Beleuchtungseinheit, sowie ein beleuchtbares Bauteil mit einer Beleuchtungseinheit und ein Verfahren zur Herstellung eines beleuchtbaren Bauteils mit mindestens einer
Beleuchtungseinheit aufzuzeigen, das vorzugsweise in einem Kraftfahrzeug einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinheit mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, ein Verfahren zur
Herstellung eines beleuchtbaren Bauteils mit den Merkmalen des Patentanspruches 8 und ein beleuchtbares Bauteil mit den Merkmalen der Patentansprüche 11 und 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen, der weiteren Beschreibung und insbesondere der Beschreibung anhand konkreter Ausführungsbeispiele dargelegt .
Eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinheit besteht aus einer einzigen Leuchtdiode, die auf einer Seite einer Leiterplatte angeordnet ist, und einer einzigen Steuereinheit, die auf der anderen Seite der Leiterplatte, der Leuchtdiode
gegenüberliegend, angeordnet ist. Die Steuereinheit ist mit der Leuchtdiode elektrisch verbunden und die Steuereinheit ist über einen auf der Leiterplatte angeordneten elektrischen Anschlussbereich mit Anschlussleitungen verbindbar. Der
Anschlussbereich weist mindestens drei angeordnete
Anschlusspins auf, die mit mindestens drei Anschlussleitungen verbindbar sind und die mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs sind mit der Steuereinheit elektrisch verbunden. Die Leiterplatte steht seitlich der Leuchtdiode und/oder der Steuereinheit über und bildet einen schmalen umlaufenden Überstand aus. Vorzugsweise ist die Leiterplatte rechteckig oder vieleckig oder rund ausgeführt und die
Leuchtdiode und die Steuereinheit sind mittig auf der
Leiterplatte angeordnet, sodass die Leiterplatte um die
Leuchtdioden und/oder die Steuereinheit übersteht.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 2 ist vorgesehen, dass der erste der
mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs zur
Zuführung einer Versorgungsspannung, der zweite der
mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs zur
Zuführung eines Masseanschlusses, der dritte der mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs zum Anschluss an eine bidirektionale Ein-Draht-Leitung dient. Damit kann die Anzahl der erforderlichen elektrischen Leitungen zum Betrieb der Beleuchtungseinheit auf ein Minimum reduziert werden. Insbesondere die Verwendung einer bidirektionalen Ein-Draht- Leitung ermöglicht eine effektive Kommunikation mit der
Steuereinheit der Beleuchtungseinheit.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 3 ist vorgesehen, dass zusätzlich zu den mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs
zusätzlich ein vierter Anschlusspin angeordnet ist, und die Anschlussleitungen eine vierte Anschlussleitung aufweisen, welche den vierten Anschlusspin verbindet, wobei der vierte Anschlusspins des Anschlussbereichs zur Weiterleitung der Daten dient, welche über den Dritten der mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs zugeführt sind.
Dies ist besonders vorteilhaft, da hierdurch eine
Weiterleitung der Daten des Busses bzw. der Bussignale erfolgen kann. Im Falle der Verwendung eines LIN-Busses kann über einen entsprechend vorhandenen Mikrocomputer oder
Mikroprozessor eine Reihenschaltung der Beleuchtungseinheiten erfolgen. Es kann aber auch eine Autoadressierung der
Beleuchtungseinheiten erfolgen. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass über den vierten Anschlusspin ein Y-Kabel zur Anbindung weiterer Beleuchtungseinheiten nicht
erforderlich ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 4 ist vorgesehen, dass die bidirektionale Ein- Draht-Leitung zur Übertragung von LIN-Bus- oder CAN-Bus- Signalen dient. Die Verwendung von LIN-Bus Daten oder CAN- Bus-Daten ermöglicht es die Beleuchtungseinheit direkt in ein Bussystem in einem Kraftfahrzeug zu integrieren. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 5 ist vorgesehen, dass die Leuchtdiode eine RGB-Leuchtdiode oder eine monochrome Leuchtdiode ist. Es kann dadurch die Beleuchtungseinheit kostengünstig hergestellt werden .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 6 ist vorgesehen, dass die Steuereinheit ein Microcomputer oder ein Microcontroller mit einem statischen RAM-Bereich ist. Damit kann eine Anbindung an ein Bussystem in einem Kraftfahrzeug erfolgen, da eine jede
Beleuchtungseinheit individuell initialisierbar und damit über einen angebundenen Datenbus, wie z.B. einen LIN-Bus oder CAN-Bus, angesprochen werden kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 7 ist vorgesehen, dass der Überstand nur wenige Millimeter beträgt und/oder dass die Steuereinheit und die Leuchtdiode mittig auf der Leiterplatte angeordnet sind und/oder die Leuchtdiode mit der Steuereinheit durch die Leiterplatte hindurch miteinander elektrisch verbunden sind und die Leiterplatte eine quadratische Form besitzt mit einer maximalen Kantenlänge von neun Millimetern.
Durch die Miniaturisierung der Beleuchtungseinheit kann diese nahezu in jedes Bauteil integriert werden. Der Überstand muss allerdings an die Fertigungstoleranzen des Bauteils angepasst sein, in das die Beleuchtungseinheit integriert werden soll. Die mittige Anordnung der Leuchtdiode und/oder der
Steuereinheit auf der Leiterplatte gewährt einen idealen Schwerpunkt der Beleuchtungseinheit. Diese kann somit
einfach, auch maschinell, gehandhabt werden. Die elektrischen Verbindungen zwischen der Leuchtdiode und der Steuereinheit sind durch die Leiterplatte hindurch geführt und gewährt eine Ausfallsicherheit, da die elektrischen Verbindungen zwischen der LED und der Steuereinheit durch die Leiterplatte
geschützt sind und keine mechanischen Kräfte auf diese
Verbindungen einwirken, wenn die Beleuchtungseinheit montiert wird. Die quadratische Form der Leiterplatte und die
Kantenlänge von neun Millimetern gewähren eine ausreichende Größe der Beleuchtungseinheit, sodass diese maschinell verarbeitet bzw. bearbeitet werden kann, z.B. mittels
Roboterstationen, welche die Beleuchtungseinheit in ein zu beleuchtendes Bauteil einfügen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines
beleuchtbaren Bauteils aus Kunststoff, mit mindestens einer Beleuchtungseinheit, weist folgende Verfahrenschritte auf: lit 1: Herstellen eines Grundkörpers des beleuchtbaren
Bauteils mittels einer Form, wobei der Grundkörper des beleuchtbaren Bauteils in dessen Bauteilwand mindestens eine Aussparung aufweist, wobei die mindestens eine Aussparung derart dimensioniert ist, dass eine Beleuchtungseinheit in die mindestens eine Aussparung einlegbar ist;
lit 2: Einlegen einer Beleuchtungseinheit in die mindestens eine Aussparung des Grundkörpers;
lit 3: Einbringen von flüssigem Zinn in die Form zur
elektrischen Kontaktierung der mindestens einen
Beleuchtungseinheit ;
lit 4: Einbringen von weiterem Kunststoff in die Form zur Vervollständigung des Grundkörpers zur Erzeugung des
beleuchtbaren Bauteils, wobei die in die mindestens eine Aussparung des Grundkörpers eingelegte Beleuchtungseinheit mittels des weiteren Kunststoffs mit dem beleuchtbaren
Bauteil mechanisch verbunden wird;
lit 5: Entnahme des beleuchtbaren Bauteils (1) aus der Form. Vorteilhat ist, dass die elektrischen Verbindungen direkt im Herstellungsprozess erfolgen und die hergestellten
elektrischen Verbindungen mittels Zinn erfolgen und in einem nachfolgenden Verfahrensschritt von Kunststoff umschlossen werden. Auch die Beleuchtungselemente bzw. das
Beleuchtungselement wird im beleuchtbaren Bauteil mittels Kunststoff im Herstellungsprozess des beleuchtbaren Bauteils befestigt und in das beleuchtbare Bauteil eingebunden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 9 ist vorgesehen, dass zur Herstellung des beleuchtbaren Bauteils eine zur Verwendung von
thermoplastischen Kunststoff geeignete Spritzgießform
verwendet wird und dass mit oder nach dem Verfahrensschritt lit 4, aber vor dem Verfahrensschritt lit 5, ein
Ansteuerungsanschlussbereich zur elektrischen Kontaktierung des beleuchtbaren Bauteils und über dieses der im
beleuchtbaren Bauteil angeordneten mindestens einen
Beleuchtungseinheit ausgebildet wird. Die Ausbildung des Ansteuerungsanschlussbereichs ermöglicht eine einfache
Kontaktierung des beleuchtbaren Bauteils nach dessen
Herstellung, sowie einen einfachen Anschluss an ein
Bussystem, zumal der elektrische Anschluss über den
Ansteuerungsanschlussbereich erfolgt .
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 10 ist vorgesehen, dass der
Ansteuerungsanschlussbereich zur externen Kontaktierung des beleuchtbaren Bauteils und der mindestens einen
Beleuchtungseinheit in Form eines Steckers oder einer
Steckerleiste oder einer Buchse oder eines Gegensteckers ausgebildet wird. Damit kann auf kundenspezifische Vorgaben, wie z. B. von Automobilherstellen, eingegangen werden und der Ansteuerungsanschlussbereich als kundenspezifischer Stecker oder Anschlussbuchse ausgestaltet werden.
Das erfindungsgemäße beleuchtbare Bauteil ist hergestellt nach einem Verfahrensmerkmal der entsprechenden
Patentansprüche .
Das erfindungsgemäße beleuchtbare Bauteil besteht vorwiegend aus thermoplastischem Kunststoff und weist zumindest eine Bauteilwand auf, in welcher mindestens eine
Beleuchtungseinheit angeordnet ist. Es ist eine
Ansteuerungseinheit vorhanden, welche zumindest eine
elektronische Baugruppe aufweist. Weiterhin ist ein
Ansteuerungsanschlussbereich und ein elektrischer
Anschlussbereich vorhanden, wobei der elektrische
Anschlussbereich zum elektrischen Anschluss der
Ansteuerungseinheit an die mindestens eine
Beleuchtungseinheit im beleuchtbaren Bauteil dient und die mindestens eine Beleuchtungseinheit an eine Masse anbindet, eine Versorgungsspannung bereitstellt, Daten für die
bidirektionale Ein-Draht-Leitung bereitstellt und/oder weitere Daten für eine weitere bidirektionale Ein-Draht- Leitung bereitstellt .
Ein erfindungsgemäßes beleuchtbares Bauteil ermöglicht es, die Beleuchtungseinheit in die Bauteilwand zu integrieren und so individuell das beleuchtbare Bauteil zu beleuchten.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach
Patentanspruch 13 ist vorgesehen, dass die
Ansteuerungseinheit eine Schutzschaltung aufweist, um die mindestens eine Beleuchtungseinheit im beleuchtbaren Bauteil vor Spannungsimpulsen oder Überspannung zu schützen, einen elektrischen/elektronischen Eingangsfilter und einen
Anschluss an einen vordefinierbaren Stecker bereitstellt, mittels dem das beleuchtbares Bauteil an ein Bussystem in einem mit motorkraftbetriebenen Fahrzeug, wie einem
Kraftfahrzeug oder Motorrad oder Schiff oder Flugzeug, anschließbar ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Patentanspruch 14 ist vorgesehen, dass einer der mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs eine stärkere
Ausbildung der angespritzten Leitung aufweist oder die angespritzte Leitung einen Kühlkörper besitzt, sodass eine Wärmeabfuhr erfolgt.
Vorteilhaft ist, dass durch bzw. über die Ausbildung der angespritzten Leitung Wärme vom beleuchtbaren Bauteil ableitbar ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist in die angespritzte Leitung ein Kühlkörper integriert. Mittels dieses Kühlkörpers kann vom beleuchtbaren Bauteil Wärme abgeleitet und an die Umgebung abgegeben werden.
Im Folgenden werden eine Leuchteinheit, ein beleuchtbares Bauteil und ein Verfahren zu dessen Herstellung anhand konkreter Ausführungsbeispiele anhand von Figuren
beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung anhand der konkreten Ausführungsbeispiele stellt keine Limitierung der Erfindung auf eines dieser konkreten Ausführungsbeispiele dar .
In den Figuren FIG.l bis FIG.5 zeigt:
FIG 1 einen schematischen Aufbau eines
beleuchtbaren Bauteils; FIG 2 einen schematischen Aufbau einer
Leuchteinheit;
FIG 3 eine schematische Darstellung einer
Leuchteinheit, angeschlossen an einer Steuereinheit ;
FIG 4 und FIG 5 zwei Ansichten einer
Luftausströmvorrichtung, vorzugsweise zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug;
In den Figuren FIG 1 bis FIG 5 sind gleiche Teile und/oder Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen. Diese Teile und/oder Komponenten entsprechen im Wesentlichen einander, solange nichts anderes angegeben ist.
In FIG 1 ist der schematische Aufbau eines beleuchtbaren Bauteils, im vorliegenden Fall eines Luftausströmers 1 zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug, dargestellt.
Der Luftausströmer 1 besteht aus einem Gehäuse mit
Gehäusewänden 2 bzw. Bauteilwänden 2. In FIG 1 ist ein
Ausschnitt aus einem solchen Gehäuse dargestellt. In die Bauteilwand 2 sind Aussparungen eingelassen, in diese
Aussparungen sind Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n einfügbar. In vorzugsweiser Ausgestaltung sind die Aussparungen derart ausgebildet, dass eine Leuchteinheit 3-1 bis 3-n von „Innen oder Außen" in die Aussparungen einsetzbar ist, sodass diese zur Außenoberfläche der Bauteilwände 2 plan abschließt oder diesen leicht übersteht.
Es sind die Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n in die Bauteilwand 2 integriert. In einem Verfahrensschritt, der nachfolgend noch näher beschrieben wird, werden die eingefügten Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n mit dem Bauteil 1 bzw. der
Bauteilwand 2 fest mechanisch verbunden.
Im Bauteil 1, vorzugsweise an der Innenwand des Bauteils 1 sind Ansteuerungsleitungen 7 angeordnet. Über diese
Ansteuerungsleitungen 7, im konkreten Fall bestehen die
Ansteuerungsleitungen 7 aus vier Einzelleitungen, wird jede Leuchteinheit 3-1 bis 3-n im Bauteil 1 elektrisch angebunden und ist über diese Ansteuerungsleitungen 7 ansteuerbar.
Bei den Ansteuerungsleitungen 7 handelt es sich zum einen um eine Leitung für einen Ein-Draht-Bus mit bidirektionaler Ausgestaltung, beispielsweise einen LIN-Bus. Die zweite
Leitung dient zur Spannungsversorgung, vorzugsweise mit drei oder neun oder zwölf Volt. Die dritte Leitung stellt eine Masse zur Verfügung und die vierte Leitung dient zur
Weiterleitung der Daten, welche über den Dritten der
mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs 8 zugeführt sind.
Dies ist besonders vorteilhaft, da hierdurch eine
Weiterleitung der Daten des Busses bzw. der Bussignale erfolgen kann. Im Falle der Verwendung eines LIN-Busses kann über einen entsprechend vorhandenen Mikrocomputer oder
Mikroprozessor eine Reihenschaltung der Beleuchtungseinheiten erfolgen. Es kann aber auch eine Autoadressierung jeder der Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n im Bauteil 1 erfolgen, es können aber auch mehrere Beleuchtungseinheiten autoadressiert werden .
Eine jede Leuchteinheit 3-1 bis 3-n besitzt ebenfalls vier Anschlusspins, diese Anschlusspins sind über eine elektrische Verbindung mit den Ansteuerleitungen 7 verbunden. In FIG 2 ist schematisch der Aufbau einer Leuchteinheit 3 dargestellt. Die Leuchteinheit 3 ist auf einer Leiterplatte 5 angeordnet. Auf der gegenüberliegenden Seite der Leiterplatte 5, der LED 4 gegenüber liegend, ist ein Mikrocomputer 6 oder ein Mikroprozessor angeordnet. Es handelt sich hierbei um eine Ein-Chip-Lösung mit integriertem NV-RAM (Non-Volatile ) . Es kann aber auch ein Mikrocontroller oder eine
Mikrocontrollereinheit zum Einsatz kommen.
Die Leiterplatte 5 steht dem Mikrocomputer 6 und/oder der LED 4 seitlich leicht über.
Vorzugsweise ist die Leiterplatte 5 quadratisch oder
rechteckig ausgestaltet. Die Leiterplatte 5 kann aber auch als Vieleck oder rund ausgestaltet sein.
Der Überstand 16 der Leiterplatte 5 gegenüber dem
Mikrocomputer 6 und/oder der Leuchtiode 4 dient dazu, um die Leuchteinheit 3 in die Aussparung im Bauteil 1 einsetzen zu können und dass diese nicht durch die Aussparung beim
Einsetzen hindurchfällt.
Im Weiteren besitzt die Leiterplatte 5 einen elektrischen Anschlussbereich 8 in dem vier PINs bzw. Anschlusspunkte angeordnet sind, die entsprechend zum Anschluss an die
Ansteuerleitungen 7 dienen. Es ist ein Pin für den Anschluss an einen bidirektionalen Ein-Draht-Bus , insbesondere einem LIN-Bus vorgesehen. Ein weiterer PIN dient zur Zuführung einer Masse. Der dritte Pin dient zur Zuführung der
Versorgungsspannung und der vierte Pin dient zur
Weiterleitung der Daten, welche über den Dritten der
mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs 8 zugeführt sind bzw. werden. Die LED 4 ist mit dem Mikrocomputer 6, beide auf der
Leiterplatte 5, einander gegenüberliegend, angeordnet, elektrisch verbunden, sodass der Mikrocomputer 6 die LED 4 entsprechend ansteuern kann. Über die bidirektionale
Eindrahtleitung, können dem Mikrocomputer 6 entsprechende Steuerinformationen über Helligkeit, Farbe, Dauer der
Beleuchtung, Art des Leuchtens, wie z. B. blinken mitgeteilt werden. Der Mikrocomputer 6 steuert die LED 4 dann
entsprechend an. Der Mikrocomputer 6 kann über sein NV-RAM individuell initialisiert werden, so kann ihm eine
individuelle Adresse zugewiesen werden.
Mittels der bidirektionalen Eindrahtleitung, die vorzugsweise als LIN-Bus ausgestaltet ist, können nun mehrere vorhandene Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n adressiert und damit individuell angesteuert werden.
Es ist aber auch vorgesehen, dass eine jede der
Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n nur mit einer Monochromen LED oder einer mehrfarbigen LED ausgestattet sind. Es kann mittels der Mikrocomputer 6 die Leuchtintensität, sprich die Lichtabgabe, oder die Farbe der LED 4 über den Mikrocomputer 6 individuell eingestellt werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist an einen der
Anschlusspins des Anschlussbereichs 8 eine stärkere
Ausbildung einer angespritzten Leitung vorhanden oder eine angespritzte Leitung besitzt einen Kühlkörper. So kann eine Wärmeabfuhr erfolgen.
In FIG 3 ist schematisch die Anbindung einer Leuchteinheit 3 an eine Ansteuerungseinheit 14 dargestellt. Es sind die vier Ansteuerungsleitungen 7 vorhanden, über welche eine Leuchteinheit 3 mit der Ansteuerungseinheit 14 verbunden ist. Auf der Ansteuerungseinheit 14 sind ein elektronischer Filter 11, ein Spannungsfilter 12, eine Kommunikationseinheit 13, etc. vorgesehen. Es können aber auch weitere elektronische Baugruppen angeordnet werden, entweder alternativ oder kumulativ .
Es kann über die Ansteuereinheit 14 individuell eine jede der Leuchteinheiten 3; 3-1 bis 3-n angesprochen werden, und mit Spannung versorgt werden, eine Massenleitung wird ebenfalls bereitgestellt. Zur Anbindung an die Ansteuereinheit 14 ist an der Leuchteinheit 3 ein elektrischer Anschlussbereich 8 vorgesehen. An der Ansteuereinheit 14 ist ein elektrischer Anschlussbereich 17 vorhanden. Die Leiterplatte 10, welche Bestandteil der Ansteuerungseinheit 14 ist, weist im weiteren einen zweiten Ansteuerungsanschlussbereich 15 aus, über diesen ist die Ansteuerungseinheit 14 an ein weiteres Bus oder Kommunikationssystem anschließbar, wie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug an einem CAN-Bus oder einen LIN-Bus, etc.
Es kann über ein übergeordnetes Steuergerät, das über die Ansteuerungsleitungen 9 mit der Ansteuerungseinheit 14 in Verbindung steht, kommuniziert und über die
Ansteuerungseinheit 14 individuell eine jede angeschlossene Leuchteinheit 3-1 bis 3-n angesteuert und individuell
gesteuert werden.
In FIG 4 und FIG 5 ist eine konkrete Ausgestaltung, in
Draufsicht, einer Luftauslassvorrichtung, dargestellt. Die Ansteuereinheit 14 ist am Gehäuse 1 extern angeordnet und weist gern. FIG 5 in Einbaurichtung den Anschlussbereich 15 auf, der vorzugsweise als Steckverbinder ausgestaltet ist, sodass dieser an ein übergeordnetes Bussystem anschließbar ist. In die Bauteilwand 2 des Gehäuses 1 sind entsprechende Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n eingelassen. Diese können
individuell angesteuert werden und dienen zur Beleuchtung.
Vorzugsweise werden die Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n in einem einheitlichen Verfahren in das Gehäuse 1 eingebracht. Auch die erforderlichen elektrischen Anbindungen werden in diesem Herstellungsverfahren erzeugt.
Um ein Bauteil 1 mit Leuchteinheiten 3; 3-1 bis 3-n
herzustellen ist vorgesehen, dass in einem
Kunststoffspritzgießverfahren, vorzugsweise mit
thermoplastischen Kunststoff, ein Grundkörper, der das
Bauteil 1 später ausbildet, abgespritzt wird. In diesem
Grundkörper sind Ausnehmungen vorhanden, in welche, nach dem Abspritzvorgang des Grundkörpers, in dessen Ausnehmungen die Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n einsetzbar sind. Nachdem die Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n in die Ausnehmungen des
Grundkörpers eingesetzt sind, wird über ein spezielles
Verfahren mittels flüssigen Zinn eine Verbindung der
einzelnen Anschlusspins der Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n, die in den Ausnehmungen des Grundkörpers angeordnet sind, an die vier Verbindungsleitungen 7 vorgenommen, wobei die vier
Verbindungsleitungen 7 zugleich erzeugt werden.
Das Bauteil 1 und dessen Grundkörper werden mit einem
kombinierten Spritzguß- und Metallgußverfahren hergestellt. Hierbei wird das Bauteil 1 und dessen Grundkörper mittels eines Spritzgußverfahrens hergestellt, bei dem mindestens die elektrischen Leiterbahnen, sprich die Verbindungsleitungen 7 und die Anbindungen an die Pins der Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n, mittels eines Metallguß- oder Metallspritzverfahrens nacheinander hergestellt werden, wobei die zuletzt ausgebildete Komponente an die zuvor ausgebildete Komponente angespritzt ist. Die Herstellung des Bauteils 1 und dessen Grundkörper erfolgt vorzugsweise nacheinander in einem kombinierten Spritzgusswerkzeug, mit dem sowohl ein
Kunststoff-Material und unabhängig davon auch ein flüssiges Metall bzw. eine Metall-Legierung verarbeitet werden können. Das metallene Material wird insbesondere mittels eines
Metall-Druckgußverfahrens oder mittels eines Metall- Spritzgußverfahrens eingebracht. Auf diese Weise ist es möglich, das Bauteil 1 und dessen Grundkörper zusammen mit den elektrischen Leiterbahnen und dem elektrischen
Kontaktelement, den Verbindungsleitungen 7 und den
Anbindungen an die Pins der Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n in einem einheitlichen Verfahren sehr schnell und kostengünstig herzustellen. Vorzugsweise wird in einem ersten Schritt der Grundkörper gefertigt, anschließend die Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n eingelegt und anschließend die elektrische
Leiterbahn angespritzt. Diese Reihenfolge kann jedoch auch umgekehrt werden, wenn es die Bauteilgeometrie erlaubt.
Um die Leiterbahnen der Verbindungsleitungen 7 zuverlässig und genau auszuführen, sind im Grundkörper Nuten eingebracht, in welchen das flüssige Metall zur Erzeugung der Leiterbahnen eingespritzt wird. Um das flüssige Metall in der Nut zu halten, kann diese zumindest in Teilbereichen formschlüssig in der Nut bzw. an dem Grundkörper gehalten sein. Zu diesem Zweck kann vorgesehen sein, dass in oder an der Nut
Hinterschneidungen ausgebildet sind, in die die Leiterbahnen zumindest teilweise eingreifen. Wenn das flüssige Metall in die Nuten eingebracht wird, hinterströmt es die
Hinterschneidungen, so dass es im verfestigten Zustand sicher und unlösbar in den Nuten gehalten wird. Eine entsprechende formschlüssige Anbringung der Leiterbahn am Grundkörper kann auch vorgesehen sein, wenn keine Nut ausgebildet ist.
Die Nut kann von einer im Grundkörper ausgebildeten
Vertiefung gebildet sein, es ist jedoch auch möglich, auf dem Grundkörper vorzugsweise im Wesentlichen parallel verlaufende Rippen vorzusehen, zwischen denen kanalförmige Nuten gebildet sind. Die Rippen haben den zusätzlichen Vorteil,
dass sie die Biegesteifigkeit des Grundkörpers erhöhen.
Nachdem die Verbindungsleitungen 7 erzeugt sind, wird
anschließend das Bauteil 1 abgespritzt, der Grundkörper wird mit thermoplastischen Kunststoff umspritzt, an den
vorgesehenen Stellen des Grundkörpers, wobei die LEDs 4 der Leuchteinheiten 3-1 bis 3-n nicht überspritzt werden.
Anschließend wird das fertige Bauteil 1 entnommen.
Über einen ausgebildeten Stecker bzw. Buchse, Bezugszeichen 15, kann dann das Bauteil 1 an ein Bussystem angeschlossen werden.
Bezugszeichenliste
1 Bautei1/Luftausströmer/Gehäuse
2 Bauteilwand/Luftausströmerwand/Gehausewand
3 Leuchteinheit
3-1 ... 3-n Leuchteinheit
4 LED
5 Leiterplatte
6 Steuereinheit
7 Ansteuerungsleitungen
7-1 ... 7-n Ansteuerungsleitungen
8 elektrischer Anschlussbereich
9 Ansteuerungsleitungen
10 Leiterplatte
11 elektronischer Eingangsfilter Baugruppe 12 elektronische Baugruppe
13 SchutzSchaltung
14 Ansteuerungseinheit
15 Ansteuerungsanschlussbereich
16 Überstand
17 Anschlussbereich

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungseinheit (3), bestehend aus einer einzigen Leuchtdiode (4), die auf einer Seite einer Leiterplatte (5) angeordnet ist, und einer einzigen Steuereinheit (6) die auf der anderen Seite der Leiterplatte (5), der Leuchtdiode (4) gegenüberliegend, angeordnet ist, wobei die Steuereinheit (6) mit der Leuchtdiode (4) elektrisch verbunden ist und die Steuereinheit (6) über einen auf der Leiterplatte (5)
angeordneten elektrischen Anschlussbereich (8) mit
Anschlussleitungen (7) verbindbar ist, dadurch
gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (4) direkt mit der einen Seite der Leiterplatte (5) und die Steuereinheit (6) direkt mit der anderen Seite der Leiterplatte (5) verbunden ist, wobei der Anschlussbereich (8) mindestens drei angeordnete Anschlusspins aufweist, die mit mindestens drei
Anschlussleitungen (7) verbindbar sind und die mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs (8) mit der
Steuereinheit (6) elektrisch verbunden sind und die
Leiterplatte (5) seitlich der Leuchtdiode (4) und/oder der Steuereinheit (6) übersteht und einen schmalen umlaufenden Überstand (16) ausbildet.
2. Beleuchtungseinheit (3) nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste der mindestens drei
Anschlusspins des Anschlussbereichs (8) zur Zuführung einer Versorgungsspannung, der zweite der mindestens drei
Anschlusspins des Anschlussbereichs (8) zur Zuführung eines Masseanschlusses, der dritte der mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs (8) zum Anschluss an eine bidirektionale Ein-Draht-Leitung dient.
3. Beleuchtungseinheit (3) nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu den mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs (8) ein vierter Anschlusspin angeordnet ist, und die Anschlussleitungen (7) eine vierte Anschlussleitung aufweisen, welche den vierten Anschlusspin verbindet, wobei der vierte Anschlusspin des Anschlussbereichs (8) zur Weiterleitung der Daten dient, welche über den Dritten der mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs (8) zugeführt sind.
4. Beleuchtungseinheit (3) nach einem der vorangehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
bidirektionale Ein-Draht-Leitung zur Übertragung von LIN-Bus- oder CAN-Bus-Signalen dient.
5. Beleuchtungseinheit (3) nach einem der vorangehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtdiode (4) eine RGB-Leuchtdiode oder eine monochrome Leuchtdiode ist .
6. Beleuchtungseinheit (3) nach einem der vorangehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Steuereinheit (6) ein Microcomputer oder ein Microcontroller mit einem statischen RAM-Bereich ist.
7. Beleuchtungseinheit (3) nach einem der vorangehenden
Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überstand (16) nur wenige Millimeter beträgt und/oder dass die
Steuereinheit (6) und die Leuchtdiode (4) mittig auf der Leiterplatte (5) angeordnet sind und/oder die Leuchtdiode (4) mit der Steuereinheit (6) durch die Leiterplatte (5) hindurch miteinander elektrisch verbunden sind und die Leiterplatte (5) eine quadratische Form besitzt mit einer maximalen
Kantenlänge von neun Millimeter.
8. Verfahren zur Herstellung eines beleuchtbaren Bauteils (1) aus Kunststoff mit mindestens einer Beleuchtungseinheit (3) nach einem der vorangehenden Patentansprüche 1 bis 7, mit folgenden Verfahrenschritten: lit 1: Herstellen eines Grundkörpers des beleuchtbaren Bauteils (1) mittels einer Form, wobei der Grundkörper des beleuchtbaren Bauteils (1) in dessen Bauteilwand (2) mindestens eine Aussparung aufweist, wobei die
mindestens eine Aussparung derart dimensioniert ist, dass eine Beleuchtungseinheit (3) in die mindestens eine Aussparung einlegbar ist; lit 2: Einlegen einer Beleuchtungseinheit (3) in die mindestens eine Aussparung des Grundkörpers; lit 3: Einbringen von flüssigem Zinn in die Form zur elektrischen Kontaktierung der mindestens einen
Beleuchtungseinheit (3); lit 4: Einbringen von weiterem Kunststoff in die Form zur Vervollständigung des Grundkörpers zur Erzeugung des beleuchtbaren Bauteils (1), wobei die in die mindestens eine Aussparung des Grundkörpers eingelegte
Beleuchtungseinheit (3) mittels des weiteren Kunststoffs mit dem beleuchtbaren Bauteil (1) mechanisch verbunden wird; lit 5: Entnahme des beleuchtbaren Bauteils (1) aus der Form.
9. Verfahren nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des beleuchtbaren Bauteils (1) eine zur Verwendung von thermoplastischen Kunststoff geeignete
Spritzgießform verwendet wird und dass mit oder nach dem Verfahrensschritt lit 4, aber vor dem Verfahrensschritt lit 5, ein Ansteuerungsanschlussbereich (15) zur elektrischen Kontaktierung des beleuchtbaren Bauteils (1) und über dieses der im beleuchtbaren Bauteil (1) angeordneten mindestens einen Beleuchtungseinheit (3-1, ..., 3-n) ausgebildet wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerungsanschlussbereich (15) zur externen Kontaktierung des beleuchtbaren Bauteils (1) und der
mindestens einen Beleuchtungseinheit (3; 3-1, ..., 3-n) in Form eines Steckers oder einer Steckerleiste oder einer Buchse oder eines Gegensteckers ausgebildet wird.
11. Beleuchtbares Bauteil (1) hergestellt nach einem der vorangehenden Verfahrensmerkmales der Patentansprüche 7 bis
9.
12. Beleuchtbares Bauteil (1), vorwiegend bestehend aus thermoplastischem Kunststoff, aufweisend zumindest
eine Bauteilwand (2), in welcher die mindestens eine Beleuchtungseinheit (3; 3-1, ... 3-n) mit einem der
Merkmale der vorangehenden Patentansprüche 1 bis 6 angeordnet ist, wobei eine Ansteuerungseinheit (14) vorhanden ist, welche zumindest eine elektronische Baugruppe (11, 12, 13) aufweist, einen Ansteuerungsanschlussbereich (15), und einen elektrischen Anschlussbereich (17), wobei der elektrische Anschlussbereich (17) zum elektrischen
Anschluss der Ansteuerungseinheit (14) an die mindestens eine Beleuchtungseinheit (3; 3-1, ... 3-n) im
beleuchtbaren Bauteil (1) dient und
die mindestens eine Beleuchtungseinheit (3; 3-1, ...
3-n) an eine Masse anbindet,
eine Versorgungsspannung bereitstellt,
Daten für die bidirektionale Ein-Draht-Leitung, und/oder
weitere Daten für eine weitere bidirektionale Ein- Draht-Leitung bereitstellt .
13. Beleuchtbares Bauteil (1) nach Patentanspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerungseinheit (14) eine Schutzschaltung (13) aufweist, um die mindestens eine Beleuchtungseinheit (3; 3-1, ... 3-n) im beleuchtbaren Bauteil (1) vor Spannungsimpulsen oder Überspannung zu schützen, einen elektrischen/elektronischen Eingangsfilter (11) und einen Anschluss an einen vordefinierbaren Stecker
bereitstellt, mittels dem das beleuchtbares Bauteil (1) an ein Bussystem in einem mit motorkraftbetriebenen Fahrzeug, wie einem Kraftfahrzeug oder Motorrad oder Schiff oder
Flugzeug, anschließbar ist.
14. Beleuchtbares Bauteil (1) nach einem der Patentansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass einer der mindestens drei Anschlusspins des Anschlussbereichs (8) eine stärkere Ausbildung der angespritzten Leitung aufweist oder die angespritzten Leitung einen Kühlkörper besitzt, sodass eine Wärmeabfuhr erfolgt.
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