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BeleuchtungsVorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit e- lektromagnetische Strahlung aussendenden Komponenten, insbesondere unter Verwendung von Leuchtdioden (LEDs), sowie eine Fahrzeugbeleuchtung .

Bei einer Verwendung eines Schaltnetzteils zum Betreiben einer LED sendet das Schaltnetzteil typischerweise eine hochfrequente elektromagnetische Strahlung im Bereich von ü- ber 100 KHz aus und kann dadurch zu EMV-Problemen bei anderen elektronischen Komponenten führen. Dies ist insbesondere im Automobilbereich ein Problem, wo eine Vielzahl elektronischer Komponenten auf engstem Raum versammelt ist.

Zur Reduzierung der vom Schaltnetzteil ausgehenden EMV- Beeinflussung, insbesondere in Fahrzeugen, werden, neben ei- ner Filterung der Aus- und Eingangsleitungen, Schaltnetzteile üblicherweise in einem eigenständigen, vollständig geschirmten Gehäuse betrieben. Dies ist aufwendig und voluminös und schwer .

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine

Möglichkeit zur kompakten, gewichts- und kostensparenden EMV- Schirmung von Schaltnetzteilen zu schaffen, insbesondere für Leuchtdioden insbesondere in Fahrzeugbau, speziell für Fahrzeugscheinwerfer.

Diese Aufgabe wird mittels einer Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 und einer Fahrzeugleuchte nach Anspruch 21 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind insbesondere den Unteransprüchen entnehmbar.

Die Beleuchtungsvorrichtung weist ein zumindest teilweise e- lektrisch leitfähiges Gehäuse auf, in dessen Innenraum min-

destens eine Lichtquelle, insbesondere LED, und mindestens eine elektromagnetische Strahlung aussendende Schaltungskomponente zum Betreiben der mindestens einen Lichtquelle angeordnet sind. Weiterhin weist die Beleuchtungsvorrichtung eine elektrisch leitfahige Abdeckung zum Abdecken zumindest eines Teils der Schaltungskomponenten auf, wobei die Abdeckung und das Gehäuse elektrisch miteinander verbunden sind.

Die Abdeckung und das, üblicherweise geerdete, Gehäuse bilden dadurch einen Faradayschen Käfig, der elektromagnetische

Strahlung abschirmt. Der Innenraum des Faradayschen Käfigs bildet einen geschirmten Aufnahmeraum zur Aufnahme der Schaltungskomponenten. Das Gehäuse braucht nur insoweit elektrisch leitfahig zu sein, als dass es den geschirmten Aufnahmeraum bilden kann.

Typischerweise kann das Gehäuse eine offene Seite aufweisen, durch welche von der mindestens einen Lichtquelle emittiertes Licht nach Außen abgestrahlt wird.

Durch die Verwendung des die Lichtquelle aufnehmenden Gehäuses auch zur Unterbringung der abstrahlenden Komponenten kann auf ein gesondertes, vollständiges Gehäuse zur Schirmung der abstrahlenden Komponenten verzichtet werden. Dadurch ergeben sich kompakte Abmessungen sowie eine Gewichts- und Kostenersparnis .

Zudem braucht auch die Platine, auf der die abstrahlenden Komponenten montiert sind, nicht besonders ausgeführt zu wer- den. Es ist die Verwendung einer einseitigen Platine mit minimaler Anzahl von Lagen möglich, was beispielsweise eine Kostenersparnis gegenüber einer Verwendung mehrlagiger, beidseitiger Platinen mit Masseplatte ermöglicht, welche ggf. e- benfalls zur Schirmung eingesetzt werden konnten.

Die Beleuchtungsvorrichtung ist besonders gut zur Abschirmung von Komponenten geeignet, deren elektromagnetische Strahlung eine Frequenz von ca. 100 KHz oder mehr aufweist.

Vorzugsweise umfasst die Abdeckung ein optisches Element zur Strahlfuhrung des von der mindestens einen Lichtquelle emittierten Lichts.

Vorzugsweise umfasst das optische Element einen Reflektor.

Dann weist der Reflektor bevorzugt eine Metallisierung auf, z. B. auf einer nichtleitenden Grundform.

Es kann aber auch bevorzugt sein, wenn der Reflektor aus Me- tall hergestellt ist, z. B. im Tiefziehverfahren.

Der Reflektor ist vorzugsweise elektrisch leitfahig an dem Gehäuse gehaltert, z. B. ohne weitere Befestigungsmittel.

Der Reflektor ist alternativ bevorzugt mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers mit dem Gehäuse verbunden.

Alternativ oder zusätzlich ist der Reflektor vorzugsweise mittels eines elektrisch leitfahigen mechanischen Verbin- dungselements mit dem Gehäuse verbunden, z. B. einer Metallklammer .

Es kann alternativ bevorzugt sein, wenn das optische Element eine Linse umfasst.

Das optische Element weist vorzugsweise eine lichtdurchlässige, elektrisch leitfahige Beschichtung auf, wobei die Be- schichtung speziell bevorzugt elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist.

Besonders bevorzugt ist es, wenn die Beschichtung mittels eines elektrisch leitfahigen Klebers elektrisch mit dem Gehäuse

verbunden ist. Alternativ kann jede andere geeignete elektrisch leitfähige Verbindung verwendet werden, z. B. eine Lötverbindung .

Alternativ oder zusätzlich kann es bevorzugt sein, wenn die Abdeckung ein lichtdurchlässiges, nicht strahlformendes Abschlusselement, insbesondere eine Abschlussscheibe, umfasst.

Dann wird es bevorzugt, wenn das Abschlusselement eine licht- durchlässige, elektrisch leitfähige Beschichtung aufweist, die elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist, insbesondere, wenn die Beschichtung mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers elektrisch mit dem Gehäuse verbunden ist.

Bevorzugt wird eine Beleuchtungsvorrichtung, bei der das Gehäuse aus Metall hergestellt ist.

Alternativ kann eine Beleuchtungsvorrichtung bevorzugt sein, bei der das Gehäuse aus leitfähigem, insbesondere metalli- siertem, Kunststoff hergestellt ist.

Besonders bevorzugt wird eine Beleuchtungsvorrichtung, bei der das Gehäuse als Kühlkörper ausgebildet ist, z. B. durch Vorsehen von Kühlrippen, aber auch ohne Kühlrippen.

Bevorzugt wird ferner eine Beleuchtungsvorrichtung, bei der die mindestens eine elektromagnetische Strahlung aussendende Schaltungskomponente mit mindestens einem elektronischen Filterglied zur Reduzierung einer elektromagnetischen Abstrah- lung elektrischer Zuleitungen verbunden ist.

Insbesondere bevorzugt ist eine Verwendung einer solchen Beleuchtungsvorrichtung in einem Fahrzeug, z. B. als Scheinwerfer, Blinker, Rückleuchte, Bremsleuchte, Seitenleuchte, Ab- blendleuchte, und so weiter.

Die mindestens eine LED kann eine einzelne LED sein oder mehrere LEDs umfassen. Die mehreren LEDs können in Gruppen angeordnet sein, sog. LED-Clustern. Die LEDs können einfarbig o- der verschiedenfarbig sein. Insbesondere kann das LED-Cluster mehrere verschiedenfarbige LEDs aufweisen, vorzugsweise geeignet für eine weiße additive Farbmischung, z. B. der Art RGB, RRGB, RGGB usw. Die LEDs können spektral rein oder gemischt abstrahlen. Auch sind LEDs umfasst, die IR- oder UV- Licht abstrahlen. Auch umfasst sind LEDs mit wellenlängenum- wandelndem Material, z. B. auf Phosphorbasis, z. B. zur Umwandlung von blauem in gelbes Licht.

In den folgenden Ausführungsbeispielen wird die Erfindung schematisch näher ausgeführt. Dabei können gleiche Bezugszif- fern gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Elemente durch mehrere Figuren hindurch bezeichnen.

FIG 1 zeigt als Querschnittsansicht in Seitenansicht eine

Leuchtvorrichtung in einer ersten Ausführungsform;

FIG 2 zeigt als Querschnittsansicht in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung in einer zweiten Ausführungsform;

FIG 3 zeigt als Querschnittsansicht in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung in einer dritten Ausführungsform.

FIG 1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 1 mit einem elektrisch leitenden, um eine optische Achse O rotationssymmetrischen Gehäuse 2, dessen Innenraum 3 eine einseitige öffnung 4 aufweist. Am Boden des Innenraums 3 ist eine einseitig bestückte, nicht abschirmende Platine 5 angebracht, die an ihrer Oberseite einseitig mit einer LED 6 und mit Komponenten 7 eines Schaltnetzteils zur Ansteuerung der LED 6 bestückt ist. Die Komponenten 7 werden durch nicht gezeigte Versorgungslei- tungen gespeist, die durch das Gehäuse 2 geführt sind.

Auf die Ränder der öffnung 4 ist ein elektrisch leitender Reflektor 8 aufgesetzt, der eine mittige öffnung (ohne Bezugszeichen) aufweist, durch welche die LED 6 gefuhrt ist. Mittels des Reflektors 8 wird Licht, das von der LED 6 auf die- sen abgestranlt wird, durch die öffnung 4 symmetrisch zur optischen Achse O nach Außen abgestrahlt. Der Reflektor 8 deckt die Komponenten 7 des Schaltnetzteils ab und schafft dadurch zusammen mit dem Gehäuse 2 einen Aufnahmeraum 9 für diese Komponenten 7. Ferner sind der Reflektor 8 und das Gehäuse 2 elektrisch durch einen elektrisch leitfahigen Kleber miteinander verbunden, der sich an der Grenzflache 10 zwischen Reflektor 8 und Gehäuse 2 befindet.

Durch die elektrische Verbindung bzw. Masseanbindung zwischen Reflektor 8 und Gehäuse 2 wird ein Faradayscher Käfig gebildet, der elektromagnetische Strahlung daran hindert, aus dem Aufnahmeraum 9 hinaus oder m diesen hinein zu laufen. Dabei ist die mittige öffnung im Reflektor 8 zur Durchfuhrung der LED 6 für typische Frequenzen ca. ≥ 100 KHz, wie sie von Schaltnetzteilen erzeugt werden, unschädlich.

Im gezeigten Beispiel besteht der Reflektor 8 aus Metall, ggf. mit Schutzschichten, und ist im Tiefziehverfahren hergestellt.

Alternativ ist das Gehäuse nicht rotationssymmetπsch ausgeführt, sondern länglich, wobei dann in FIG 1 die Langsachse senkrecht zur Blattebene liegt. Dieser Fall ist insbesondere zur Nebeneinanderreihung mehrerer LEDs geeignet, die einen gemeinsamen Reflektor aufweisen, z. B. zum Aufbau einer länglichen Leuchte, z. B. einer hoch angebrachten Bremsleuchte.

Alternativ kann der Reflektor eine mit dem Gehäuse geeignet verbundene, insbesondere großflächige Metallisierung aufwei- sen, z. B. aufgebracht auf einen Kunststoff-Grundkorper . Diese Metallisierung kann dann auch zur Lichtreflexion verwendet werden

Als Massenanbmdung des Reflektors an das Gehäuse kann eventuell bereits seine mechanische Halterung am Gehäuse, also ohne Haftverbindung, ausreichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Masseanbindung beispielsweise durch eine mechanische Spannvorrichtung aus Metall gegeben sein.

FIG 2 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 11, die sich nun im Unterschied zu derjenigen aus FIG 1 statt eines Reflektors einer Projektionslmse 12 als (sekundärer) Optik bedient, welche die öffnung 4 abdeckt und eine transparente, elektrisch leitfahige Beschichtung 13 aufweist. Die Beschichtung 13 ist durch einen elektrisch leitfahigen Klebstoff 14 mit dem Gehäuse verbunden, wodurch nun die EMV-Abschirmung bzw. Bildung des Aufnahmeraums 15 durch das Gehäuse 2 und die Linse 12 bzw. deren Beschichtung 13 erfolgt. Die Beschichtung 13 kann beispielsweise InO: Sn, ZnO: AI oder Kohlenstoffnanorohr- chen umfassen. Je nach Design kann die elektrisch leitfahige Beschichtung 13 auf der Innen- oder Außenseite der Linse 12 aufgebracht sein. Zusätzlich ist zwischen LED 6 und Linse 12 eine primäre Optik 16 zur Strahlformung des von der LED 6 ausgestrahlten Lichts angeordnet.

Auch hier braucht das Gehäuse nicht rotationssymmetrisch aus- gebildet zu sein, sondern kann beispielsweise auch länglich ausgeführt sein, insbesondere bei Verwendung mehrerer LEDs.

FIG 3 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 17, bei der nun im Gegensatz zu der Ausfuhrungsform von FIG 2 statt der Linse eine lichtdurchlässige Abschlussscheibe 18 ohne wesentliche optische Wirkung vorhanden ist. Auch die Abschlussscheibe 18 weist eine transparente, elektrisch leitfahige Beschichtung 19 auf, die in diesem Beispiel durch einen elektrisch leitfahigen Klebstoff 20 mit dem Gehäuse verbunden, wodurch nun die EMV-Abschirmung bzw. Bildung des Aufnahmeraums 21 durch das Gehäuse 2 und die die Abschlussscheibe 18 bzw. deren Beschichtung 19 erfolgt. Die Beschichtung 19 kann beispielswei-

se InO: Sn, ZnO: AI oder Kohlenstoffnanoröhrchen umfassen. Je nach Design kann die elektrisch leitfähige Beschichtung 19 auf der Innen- oder Außenseite der Abschlussscheibe 18 ohne wesentliche optische Wirkung aufgebracht sein.

Für die EMV-gerechte Abschirmung der elektrischen Zuleitungen (ohne Abbildung) zur Leuchtvorrichtung (LED-Modul) sind in der Treiberelektronik 7 elektronische Filterglieder integriert, die eine Abschirmung der Zuleitungskabel unnötig ma- chen. Ansonsten ist auch die Verwendung eines geschirmten Zuleitungskabels möglich, welches an beiden Enden elektrisch leitfähig mit den entsprechenden Gegensteckern verbunden ist.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorliegenden Ausführungsbeispiele beschränkt. So kann die Form des Innenraums unterschiedlich ausgeprägt sein, z. B. nicht viereckig im Querschnitt, sondern beliebig geformt.

Das Gehäuse kann auch als Kühlkörper ausgeführt sein und kann dazu z. B. Kühlrippen ausweisen.

Das Gehäuse kann beispielsweise statt aus Vollmetall auch aus metallisiertem oder metallbewehrtem Kunststoff oder einem anderen geeigneten elektrisch leitfähigen Material oder Materi- alverbund bestehen.

Das optische Element ist nicht auf einen Reflektor oder eine Projektionslinse beschränkt, sondern kann jegliche geeigneten optischen Elemente umfassen, z. B. Kollimatorlinsen oder Lin- senarrays.

Auch braucht ferner keine einzelne LED als Lichtquelle verwendet zu werden, sondern es können beispielsweise auch LED- Cluster aus mehreren verschiedenfarbigen LEDs verwendet wer- den, deren Farben additiv zusammengemischt werden.

Allgemein ist die Erfindung nicht auf LEDs beschränkt, sondern kann auch andere geeignete Lichtquellen umfassen, die abstrahlende Elemente zu ihrer Ansteuerung benötigen, z. B. Laserdioden.

Auch können im Aufnahmeraum strahlende Elemente untergebracht werden, die nicht zur Ansteuerung der LEDs benötigt werden, sondern für andere Zwecke.

Die Erfindung ist nicht auf eine Anwendung im Fahrzeugbau beschränkt, sondern kann alle geeigneten Beleuchtungsanwendungen umfassen.

Bezugszeichenliste

1 Beleuchtungsvorrichtung

2 Gehäuse 3 Innenraum

4 öffnung

5 Platine

6 LED

7 Komponenten eines Schaltnetzteils 8 Reflektor

9 Aufnahmeraum

10 Grenzfläche

11 Beleuchtungsvorrichtung

12 Projektionslinse 13 Beschichtung

14 Klebstoff

15 Aufnahmeraum

16 Primäroptik

17 Beleuchtungsvorrichtung 18 Abschlussscheibe

19 Beschichtung

20 Klebstoff

21 Aufnahmeraum O optische Achse