WO2013092253A1 - Beheizbare leuchtenabdeckung - Google Patents

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WO2013092253A1
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current busbar
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Lothar Lesmeister
Andreas Schlarb
Sebastian Schmidt
Marcus Guldan
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Compagnie de Saint Gobain SA
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Saint Gobain Glass France SAS
Compagnie de Saint Gobain SA
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    • Y10T29/49083—Heater type

Definitions

  • the invention relates to a heatable lamp cover, a method for their preparation and their use.
  • the effectiveness of vehicle lighting can be compromised at low ambient temperatures, especially in winter. Snow, ice or condensed air moisture can accumulate on the outside of the vehicle light cover. Humidity can also condense and freeze on the inside of the luminaire cover. This reduces the transparency of the luminaire cover and reduces the functionality of the lighting. Road safety is adversely affected.
  • Vehicle headlights were formerly primarily equipped with halogen lamps or xenon lamps. These lamps develop considerable heat during operation. The heat is transferred to the luminaire cover and leads to defrosting and / or drying the luminaire cover. Recently, vehicle headlights are increasingly equipped with light-emitting diodes (LEDs), which generate significantly less heat during operation. For the removal of moisture and ice therefore active heating of the lamp cover is required.
  • LEDs light-emitting diodes
  • US 2006/0232972 A1 discloses a method for producing a cover for a vehicle lamp.
  • a heating wire and two electrical connection elements are applied to a flat plastic plate. Each end of the heating wire is welded to an electrical connection element.
  • the lamp cover is molded from the plastic plate by means of thermoforming. There is a risk of damage to the heating wire or the connection between the heating wire and an electrical connection element.
  • the method of thermoforming limits the freedom of design with respect to the shape of the lamp cover.
  • the electrical contact is also prone to error: if the electrically conductive connection between the two connection elements is interrupted, for example, by a breakage of the heating wire, the heating function is completely off.
  • An object of the present invention is to provide a heatable lamp cover with improved electrical contacting of the heating structures. Another The object of the present invention is to provide a method for producing a heatable lamp cover, wherein damage to the heating structures is avoided.
  • the heatable luminaire cover according to the invention comprises at least the following features:
  • first current busbar a first current busbar
  • second current busbar at least two conductor tracks on the inside of the polymer base body, each conductor track being electrically connected to the first current busbar and to the second current busbar.
  • the inside of the surface of the polymeric body is called, which is intended to be used after the connection of the heated lamp cover with the other elements of the lamp to the light source.
  • With outside the surface of the polymeric body is called accordingly, which is intended to be facing away from the light source after the connection of the heated lamp cover with the other elements of the lamp.
  • the first and second current busbars advantageously provide a stable electrical contacting of the conductor tracks.
  • Each conductor track is electrically connected to the first and the second current busbar and is supplied with voltage independently of the other conductor tracks. Damage to a conductor thus does not lead to a complete failure of the active heating of the lamp cover. This is a great advantage of the present invention.
  • the object of the present invention is further achieved according to the invention by a method for producing a heatable lamp cover, wherein at least:
  • each track is electrically connected to a first bus bar and a second bus bar.
  • the polymeric base body has the three-dimensional, typically curved shape provided for the luminaire cover.
  • the polymeric base body need not be further formed prior to bonding to the remaining elements of the luminaire. Processing steps that are not associated with a change in the bending of the polymeric body, such as holes, milling or circumcision in the edge region, but are within the meaning of the invention possible.
  • the polymeric body of the lamp cover is provided according to the invention before the printed conductors are applied.
  • the printed conductors are therefore not loaded during the molding of the polymeric base body.
  • the particular advantage lies in the prevention of damage to the conductor tracks and / or the electrical contacting of the conductor tracks.
  • a stable electrical contacting of each individual printed conductor is provided by the first and second current busbars.
  • the polymeric base body can be prepared by any suitable methods for plastics processing known to the person skilled in the art, for example by thermoforming.
  • the polymeric base body is produced by injection molding. Injection molding, in comparison to thermoforming, makes it possible to produce a larger number of possible forms of the polymeric base body.
  • the polymeric base body can be made almost waste-free, because a subsequent trimming of the workpiece is not necessary. Complex surface structures can be incorporated directly into the cover.
  • the polymeric base body preferably comprises at least polyethylene (PE), polycarbonates (PC), polypropylene (PP), polystyrene, polybutadiene, polynitriles, polyesters, polyurethanes, polymethyl methacrylates, polyacrylates, polyesters, polyamides, polyethylene terephthalate, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS), Styrene-acrylonitrile (SAN), acrylic ester-styrene-acrylonitrile (ASA), Acrylonitrile-butadiene-styrene - polycarbonate (ABS / PC) and / or copolymers or mixtures thereof.
  • PE polyethylene
  • PC polycarbonates
  • PP polypropylene
  • polystyrene polybutadiene
  • polynitriles polyesters
  • polyurethanes polymethyl methacrylates
  • polyacrylates polyesters
  • polyamides polyethylene terephthalate
  • ABS acrylonitrile-
  • the polymeric base body particularly preferably contains polycarbonates (PC) and / or polymethyl methacrylate (PMMA). This is particularly advantageous in terms of the transparency, the processing, the strength, the weatherability and the chemical resistance of the polymeric body.
  • PC polycarbonates
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the polymeric base body preferably has a thickness of 2 mm to 5 mm. This is particularly advantageous in terms of strength and processing of the polymeric body.
  • the size of the polymeric base body can vary widely and depends on the use according to the invention.
  • the polymeric base body is at least partially transparent according to the invention.
  • the polymeric base body can be colorless, colored or tinted.
  • the polymeric base may be clear or cloudy.
  • the conductor tracks preferably extend in a straight line between the first and the second current busbars.
  • the conductor tracks may also run, for example, wave-like, meandering or in the form of a zig-zag pattern between the first and the second current busbars.
  • the distance between two adjacent conductor tracks is preferably constant over the entire length of the conductor tracks. The distance between two adjacent conductor tracks can also change in the course between the first and the second current busbar.
  • the conductor tracks can run in any direction, preferably horizontally or vertically.
  • the interconnects are applied according to the invention by means of ultrasonic embedding on the polymeric body.
  • a sonotrode is preferably guided over the inside of the polymer base body with a multi-axis robot via a robot program adapted to the three-dimensional geometry of the polymer base body.
  • the sonotrode transmits high-frequency mechanical vibrations (ultrasound) generated by an ultrasonic generator to the polymer body. Heat is generated and a surface layer of the inside of the polymer Body melted.
  • the printed conductors are introduced into the molten surface layer.
  • the sonotrode leads a heating wire at its tip, wherein the heating wire is continuously fed via a wire roller near the sonotrode.
  • a suitable as a sonotrode tool is known for example from US 6,023,837 A.
  • the penetration depth of the conductor tracks into the polymer base body is preferably from 50% to 90%, particularly preferably from 60% to 75%, of the thickness of the conductor tracks.
  • the uncomplicated application of the conductor tracks by means of ultrasound embedding is particularly advantageous with regard to a stable connection between conductor tracks and the polymeric base body.
  • the distance between two adjacent conductor tracks is preferably from 1 mm to 25 mm, particularly preferably from 3 mm to 15 mm. This is particularly advantageous with regard to the transparency of the luminaire cover and the distribution of the heating power introduced via the conductor tracks.
  • the length of the tracks can vary widely and so easily adapted to the requirements in each case.
  • the tracks have, for example, lengths of 5 cm to 50 cm.
  • the interconnects contain at least one metal, preferably tungsten, copper, nickel, manganese, aluminum, silver, chromium and / or iron, as well as mixtures and / or alloys thereof.
  • the interconnects particularly preferably contain tungsten and / or copper. This achieves a particularly good heating effect.
  • the thickness of the conductor tracks is preferably from 15 ⁇ to 200 ⁇ , more preferably from 25 ⁇ to 90 ⁇ . This is particularly advantageous in terms of transparency of the luminaire cover, the heating power introduced and the prevention of short circuits.
  • conductor tracks which contain tungsten and have a thickness of preferably 15 ⁇ m to 100 ⁇ m, particularly preferably from 25 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • Particularly good results are also achieved with interconnects containing copper and a thickness of preferably 25 ⁇ to 200 ⁇ , more preferably 60 ⁇ to 90 ⁇ have.
  • Adjacent conductor tracks may be on the side facing away from the second current busbar side of the first current busbar or on the first of the first Strommasisch bus side facing away from the second Stromomsammeischiene be interconnected.
  • the conductor tracks can thus be applied in the form of a single heating wire to the polymeric base body, wherein the heating wire after application comprises two or more sections which are provided as conductor tracks and which are looped together. Each section of the heating wire provided as a conductor track is connected in the region of one end to the first current busbar and in the region of the other end to the second current busbar. Each section of the heating wire in the region of the current busbars and between the current busbars forms a conductor track.
  • adjacent conductor tracks may not be connected to one another on the side of the first current busbar remote from the second current busbar, and on the side of the second current busbar remote from the first current busbar.
  • the conductor tracks are thus applied in the form of a plurality of heating wires to the polymeric base body, wherein each heating wire is connected in the region of one end to the first current busbar and in the region of the other end to the second current busbar.
  • Each heating wire comprises a conductor track in the area of the current busbars and between the current busbars.
  • each trace is embedded in the polymeric body.
  • the conductor tracks can be embedded along their entire length in the polymeric base body. This is particularly advantageous in terms of a stable connection between the polymeric base body and the conductor tracks.
  • the electrical contacting with the first and the second current busbar is then carried out on the side facing away from the polymeric body side of the conductor tracks.
  • the areas provided for making electrical contact with the bus bars are not embedded in the polymer body at the ends of the tracks and can be lifted off from it.
  • the particular advantage lies in the possibility of a simple and stable electrical contact with the bus bars.
  • the current busbars are preferably arranged on the polymer base body and fixed thereon, for example, with an adhesive or a double-sided adhesive tape.
  • the region not embedded in the polymeric base body at one end of each printed conductor is connected to the first current busbar side facing away from the polymeric main body via the first Strommusischiene guided and connected to the first Stromomsammeischiene.
  • the area not embedded in the polymeric base body at the other end of each strip conductor is guided over the second current busbar on the side of the second current busbar remote from the polymer base body and connected to the second current busbar.
  • a first lower current busbar and a second lower current busbar are arranged on the polymeric base body.
  • the portion not embedded in the polymeric body at one end of each track is disposed between the first lower bus bar and a first upper bus bar and connected to the first lower and first upper bus bars.
  • the region not embedded in the polymeric body at the other end of each track is disposed between the second lower bus bar and a second upper bus bar and connected to the second lower and second upper bus bars.
  • the electrical connection between the conductor tracks and the bus bars is preferably carried out by means of an electrically conductive adhesive, by soldering or welding.
  • the current busbars preferably contain tungsten, copper, nickel, manganese, aluminum, silver, chromium and / or iron, as well as mixtures and / or alloys thereof, particularly preferably tungsten and / or copper.
  • the current busbars preferably have a thickness of 10 ⁇ to 200 ⁇ , more preferably from 50 ⁇ to 100 ⁇ on.
  • the width of a current busbar along which the current busbar is connected to the strip conductors is preferably from 2 mm to 100 mm, particularly preferably from 5 mm to 20 mm.
  • the length of the Stromammenischischienen can vary widely and so perfectly adapted to the requirements of the case.
  • the minimum length of the current busbars results from the number of interconnects and the distance from adjacent interconnects.
  • the length of the current busbars is for example from 5 cm to 20 cm.
  • the current busbars are connected to an external Voltage supply connected, so that an electric potential difference between the first and the second Stromammenammeisch
  • the polymeric base body can be dyed or blackened in the region of the current busbars.
  • the polymeric base body can be produced for example by multi-component injection molding, wherein the polymeric base body in the areas where the bus bars are to be arranged comprises an opaque component, which obscures the view of the electrical contact through the polymeric body.
  • the opaque component of the polymer base body preferably contains at least polyethylene (PE), polycarbonates (PC), polypropylene (PP), polystyrene, polybutadiene, polynitriles, polyesters, polyurethanes, polymethyl methacrylates, polyacrylates, polyesters, polyamides, polyethylene terephthalate, acrylonitrile-butadiene-styrene ( ABS), styrene-acrylonitrile (SAN), acrylic ester-styrene-acrylonitrile (ASA), acrylonitrile-butadiene-styrene - polycarbonate (ABS / PC) and / or copolymers or mixtures thereof, more preferably polycarbonates (PC), polyethylene terephthalate (PET) and / or polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PC polycarbonates
  • PET polyethylene terephthalate
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • the opaque component of the polymeric base preferably contains at least one colorant.
  • the colorant achieves the opacity of the component.
  • the colorant may contain inorganic and / or organic dyes and / or pigments.
  • the colorant can be colorful or un-colored. Suitable colorants are known to those skilled in the art and can be consulted, for example, in the Color Index of the British Society of Dyers and Colourists and the American Association of Textile Chemists and Colorists.
  • a black pigment is used as the colorant, for example, carbon black, aniline black, leg black, iron oxide black, spinel black, and / or graphite. This achieves a black opaque component.
  • the opaque component may further contain inorganic or organic fillers, particularly preferably SiO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 , clay minerals, silicates, zeolites, glass fibers, carbon fibers, glass beads, organic fibers and / or mixtures thereof.
  • the fillers can further increase the stability of the opaque component.
  • the fillers can Reduce the proportion of polymeric materials and thus reduce the manufacturing cost of the component.
  • a colored or blackened element can be arranged between the current busbar and the polymeric base body.
  • Abdecksieb horre can be applied to a surface of the polymeric body.
  • a protective coating is applied to the outside of the polymeric base body to protect the lamp cover according to the invention from environmental influences.
  • Preference is given to using thermosetting or UV-curing coating systems based on polysiloxanes, polyacrylates, polymethacrylates and / or polyurethanes.
  • the protective coating preferably has a layer thickness of 1 ⁇ to 50 ⁇ , more preferably from 2 ⁇ to 25 ⁇ . The particular advantage lies in the increased scratch resistance and weather resistance of the polymeric base body through the protective coating.
  • the protective coating may contain, in addition to coloring compounds and pigments, also UV blockers, preservatives and components for increasing the scratch resistance, for example nanoparticles.
  • the protective coating can be applied to the outside of the polymeric base body, for example, by a dipping, flooding or spraying process.
  • the protective coating is preferably cured after application via temperature and / or UV light entry.
  • the protective coating can also be applied to the outside of the polymer base body by an in-mold coating process.
  • Suitable protective coatings are the AS4000, the AS4700, the PHC587 or the UVHC300 provided by Momentive.
  • the protective coating may also comprise a plurality of layers, preferably an adhesion-promoting layer on the polymeric base body and a lacquer layer on the adhesion-promoting layer.
  • the adhesion-promoting layer may contain, for example, acrylates and have a layer thickness of 0.4 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the lacquer layer may, for example, contain polysiloxanes and have a layer thickness of 1 ⁇ m to 15 ⁇ m.
  • the adhesion-promoting layer is preferably dried after application before the lacquer layer is applied.
  • the protective coating may be applied before or after attaching the tracks and bus bars.
  • the protective coating can be applied before or after the interconnection of the conductor tracks with the bus bars.
  • the heatable lamp cover is preferably used as a cover for lamps of means of transport for traffic on land, in the air or on water, in particular for headlights, rear, side marker and / or clearance lights of passenger cars, trucks, buses, trams, U- Railways, trains and motorcycles.
  • FIG. 1 is a plan view of the inside of a first embodiment of the heatable lamp cover according to the invention
  • FIG. 2 is a plan view of the inside of a further embodiment of the heatable lamp cover according to the invention.
  • Fig. 3 shows a section along A-A 'through the heated lamp cover according to
  • FIG. 1 A first figure.
  • FIG. 4 shows a section along B-B 'through the heatable lamp cover according to FIG. 1,
  • FIG. 5 shows a section along B-B 'through a further embodiment of the heatable lamp cover according to the invention
  • Fig. 6 shows a section along B-B 'by a further embodiment of the inventive heated lamp cover
  • Fig. 1, Fig. 3 and Fig. 4 each show a detail of a lamp cover 10 according to the invention for a car headlight.
  • the polymeric base body 1 contains polycarbonate (PC) and has a thickness of 4 mm.
  • PC polycarbonate
  • the conductor tracks 2 are arranged parallel to one another and horizontally.
  • the conductor tracks 2 contain copper and have a thickness of 70 ⁇ .
  • the distance between two adjacent heating wires is 10 mm.
  • the conductor tracks 2 are embedded by means of ultrasonic embedding over their entire length in the polymeric base body, wherein the penetration depth is about 45 ⁇ .
  • Each conductor 2 is electrically connected to two current busbars 3.
  • the current busbars 3 contain copper and have a thickness of 50 ⁇ , a length of 6 cm and a width of 1 cm.
  • the current busbars 3 are connected to an external power supply, not shown. When a potential difference between the first current busbar 3 and the second current busbar 3 flows, current flows through each conductor 2. The heat generated thereby enables active heating of the luminaire cover 10. By virtue of the independent electrical contacting of the individual tracks 2 according to the invention, the damage to one track 2 occurs advantageous not to a complete failure of the heating in the light cover 10th
  • FIG. 2 shows a plan view of an alternative embodiment of the luminaire cover 10 according to the invention.
  • Eleven conductor tracks 2 are arranged on the inner side (I) of the polymeric main body 1.
  • the conductor tracks 2 are arranged parallel to one another and vertically.
  • the printed conductors 2 are sections of a single heating wire which is applied to the polymeric base body 1 in straight sections connected in a loop-like manner. Adjacent conductor tracks 2 are thus connected to one another by a region of the heating wire, wherein the connection is effected alternately on the side of the second current busbar 3 facing away from the first current busbar 3 and on the side of the first current busbar 3 facing away from the second current busbar 3.
  • FIG. 3 shows a section along AA 'through the heatable luminaire cover 10 according to the invention according to FIG. 1.
  • the polymeric base body 1 and therein can be seen embedded conductor tracks 2, which run horizontally and in parallel, as well as behind the section line AA 'located current busbar 3 and the electrically conductive adhesive. 5
  • FIG. 4 shows a section along B-B 'through the heatable luminaire cover 10 according to the invention according to FIG. 1.
  • Current busbars 3 which run vertically and which are adhesively bonded to the polymeric main body 1 and the printed conductors 2 with an electrically conductive adhesive 5 are shown.
  • FIG. 5 shows a section along B-B 'through an alternative embodiment of the heatable luminaire cover 10 according to the invention.
  • the interconnects 2 are not embedded in the polymeric main body 1.
  • Each printed conductor 2 is arranged in a region not embedded in the polymeric main body 1 between a first lower current busbar 3a and a first upper current-carrying busbar 3b.
  • Each conductor track 2 is arranged in the other region not embedded in the polymer body 1 between a second lower current busbar 3a and a second upper current busbar 3b.
  • the printed conductors 2 are connected to the current busbars 3 a, 3 b by means of a solder compound 6.
  • the solder mass 6 contains silver.
  • the first lower current busbar 3a and the second lower current busbar 3a are fixed on the polymeric base body 1 by means of a double-sided adhesive tape 8.
  • the polymeric base body 1 is produced by multi-component injection molding.
  • the polymeric base body 1 contains a transparent component 1 1 with a thickness of 4 mm. On regions of the transparent component 11, an opaque component 12 having a thickness of 2 mm is applied.
  • the transparent component 1 1 contains polycarbonate (PC).
  • the opaque component 12 contains a mineral filled polycarbonate (PC) polyethylene terephthalate (PET) blend.
  • the starting material for injection molding of the opaque component 12 was manufactured by Teijin Chemicals Ltd. provided (Panlite Y-0346 Color No. TG6654).
  • the current busbars 3a are arranged on the opaque component 12. As a result, the view of the electrical contacting of the conductor tracks 2 by means of the current busbars through the polymeric base body 1 is advantageously covered.
  • the protective coating 7 contains a thermosetting paint based on of polysiloxane (Momentive PHC587) and has a layer thickness of 15 ⁇ . Through the protective coating 7, the polymeric base body 1 is advantageously protected against environmental influences such as weathering and mechanical action.
  • FIG. 6 shows a section along BB 'through an alternative embodiment of the heatable luminaire cover 10 according to the invention.
  • the opaque component 12 extends from the inside (I) of the polymer main body 1 to the outside (II) of FIG polymeric basic body 1.
  • the view of the electrical contacting of the conductor tracks 2 by means of the current busbars through the polymeric base body 1 is advantageously covered.
  • a polymeric body 1 is produced by injection molding.
  • the polymeric base body 1 contains polycarbonate.
  • the polymeric base body 1 has a thickness of 4 mm and provided for the lamp cover (10) three-dimensional, curved shape.
  • heating wires are applied as conductor tracks 2 on the inside (I) of the polymeric base body 1 by means of ultrasonic embedding.
  • the conductor tracks 2 contain copper and have a thickness of 70 ⁇ .
  • the interconnects 2 are embedded along their entire length in the polymeric base body 1, wherein the penetration depth of the interconnects 2 in the polymeric base body 1 is about 45 ⁇ .
  • a first busbar 3 and a second busbar 3 are connected to each conductor 2 by means of an electrically conductive adhesive 5.
  • the areas provided for making electrical contact with the current busbars 3 are not embedded in the polymer base body 1 at the ends of the conductor tracks 2.
  • a first lower current busbar 3a and a second lower current busbar 3a with a double-sided adhesive tape 8 are arranged on the polymeric base body 1.
  • the region not embedded in the polymer body 1 at one end of each conductor 2 is guided over the first lower current busbar 3a.
  • the region not embedded in the polymer body 1 at the other end of each conductor 2 is guided over the second lower current busbar 3a. It is solder mass 6 on the first lower current busbar 3a and the second lower Current busbar 3a arranged.
  • a first upper bus bar 3b is arranged above the first lower bus bar 3a and a second upper bus bar 3b is arranged above the second lower bus bar 3a.
  • the first lower current busbar 3a and the first upper current busbar 3b and the second lower current busbar 3a and the second upper current busbar 3b are soldered to the printed conductors 2 with energy input.
  • the polymeric base body 1 is provided before the printed conductors 2 are applied.
  • the printed conductors 2 are not loaded by forming steps after the application of the printed conductors 2.
  • the Stromammenischischienen 3 or the connection between a conductor 2 and a current busbar 3 was found.
  • the strip conductors 2 according to the invention made it possible to remove condensed air moisture and ice from the lamp cover (10) within a short time. Due to deviating from the prior art electrical contacting each conductor 2 by means of the current busbars 3 also intentionally caused damage to a single conductor 2 did not lead to complete failure of the heating effect.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine beheizbare Leuchtenabdeckung (10), zumindest umfassend: - einen polymeren Grundkörper (1), - eine erste Stromsammelschiene (3), eine zweite Stromsammelschiene (3) und mindestens zwei Leiterbahnen (2) an der Innenseite (I) des polymeren Grundkörpers (1), wobei jede Leiterbahn (2) mit der ersten Stromsammelschiene (3) und mit der zweiten Stromsammelschiene (3) elektrisch verbunden ist.

Description

Beheizbare Leuchtenabdeckung
Die Erfindung betrifft eine beheizbare Leuchtenabdeckung, ein Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung.
Die Wirksamkeit einer Fahrzeugbeleuchtung kann bei niedrigen Umgebungstemperaturen, insbesondere im Winter beeinträchtigt werden. Schnee, Eis oder kondensierte Luftfeuchtigkeit können sich auf der Außenseite der Abdeckung der Fahrzeugleuchte anlagern. An der Innenseite der Leuchtenabdeckung kann ebenfalls Luftfeuchtigkeit kondensieren und einfrieren. Dadurch wird die Transparenz der Leuchtenabdeckung herabgesetzt und die Funktionalität der Beleuchtung vermindert. Die Sicherheit im Straßenverkehr wird nachteilig beeinflusst.
Fahrzeugscheinwerfer wurden früher vorrangig mit Halogenlampen oder Xenonlampen ausgerüstet. Diese Lampen entwickeln im Betrieb erhebliche Wärme. Die Wärme wird auf die Leuchtenabdeckung übertragen und führt zum Abtauen und / oder Trocknen der Leuchtenabdeckung. Neuerdings werden Fahrzeugscheinwerfer verstärkt mit Leuchtdioden (LED) ausgerüstet, die im Betrieb deutlich weniger Wärme erzeugen. Zum Entfernen von Feuchtigkeit und Eis ist deshalb eine aktive Beheizung der Leuchtenabdeckung erforderlich.
US 2006/0232972 A1 offenbart ein Verfahren zur Herstellung einer Abdeckung für eine Fahrzeugleuchte. Dabei werden ein Heizdraht und zwei elektrische Anschlusselemente auf eine plane Kunststoffplatte aufgebracht. Jedes Ende des Heizdrahtes wird mit einem elektrischen Anschlusselement verschweißt. Anschließend wird die Leuchtenabdeckung aus der Kunststoffplatte mittels Thermoformen geformt. Dabei besteht die Gefahr einer Beschädigung des Heizdrahtes oder der Verbindung zwischen Heizdraht und einem elektrischen Anschlusselement. Zudem schränkt die Methode des Thermoformens die Gestaltungsfreiheit bezüglich der Form der Leuchtenabdeckung ein. Die elektrische Kontaktierung ist zudem fehleranfällig: wenn die elektrisch leitende Verbindung zwischen den beiden Anschlusselementen beispielsweise durch einen Bruch des Heizdrahtes unterbrochen wird, fällt die Heizfunktion komplett aus.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine beheizbare Leuchtenabdeckung mit verbesserter elektrischer Kontaktierung der Heizstrukturen bereitzustellen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung einer beheizbaren Leuchtenabdeckung bereitzustellen, wobei eine Beschädigung der Heizstrukturen vermieden wird.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine beheizbare Leuchtenabdeckung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.
Die erfindungsgemäße beheizbare Leuchtenabdeckung umfasst zumindest die folgenden Merkmale:
- einen polymeren Grundkörper,
- eine erste Stromsammeischiene, eine zweite Stromsammeischiene und mindestens zwei Leiterbahnen an der Innenseite des polymeren Grundkörpers, wobei jede Leiterbahn mit der ersten Stromsammeischiene und mit der zweiten Stromsammeischiene elektrisch verbunden ist.
Mit Innenseite wird die Oberfläche des polymeren Grundkörpers bezeichnet, die dafür vorgesehen ist, nach der Verbindung der beheizbaren Leuchtenabdeckung mit den weiteren Elementen der Leuchte zur Lichtquelle hingewandt zu sein. Mit Außenseite wird entsprechend die Oberfläche des polymeren Grundkörpers bezeichnet, die dafür vorgesehen ist, nach der Verbindung der beheizbaren Leuchtenabdeckung mit den weiteren Elementen der Leuchte von der Lichtquelle abgewandt zu sein.
Beim Anlegen einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen erster und zweiter Stromsammeischiene fließt Strom durch jede der Leiterbahnen. Dadurch erwärmen sich die Leiterbahnen, die somit eine aktive Beheizung der Leuchtenabdeckung ermöglichen.
Durch die erste und die zweite Stromsammeischiene wird vorteilhaft eine stabile elektrische Kontaktierung der Leiterbahnen bereitgestellt. Jede Leiterbahn ist dabei mit der ersten und der zweiten Stromsammeischiene elektrisch verbunden und wird unabhängig von den übrigen Leiterbahnen mit Spannung versorgt. Die Beschädigung einer Leiterbahn führt somit nicht zu einem kompletten Ausfall der aktiven Beheizung der Leuchtenabdeckung. Das ist ein großer Vorteil der vorliegenden Erfindung. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird weiter erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer beheizbaren Leuchtenabdeckung gelöst, wobei zumindest:
a) ein polymerer Grundkörper bereitgestellt wird,
b) mindestens zwei Leiterbahnen durch Ultraschall-Einbettung an der Innenseite des polymeren Grundkörpers angebracht werden und
c) jede Leiterbahn mit einer ersten Stromsammeischiene und einer zweiten Stromsammeischiene elektrisch verbunden wird.
Der polymere Grundkörper weist die für die Leuchtenabdeckung vorgesehene dreidimensionale, typischerweise gebogene Form auf. Der polymere Grundkörper muss vor dem Verbinden mit den übrigen Elementen der Leuchte nicht weiter umgeformt werden. Bearbeitungsschritte, die nicht mit einer Änderung der Biegung des polymeren Grundkörpers einhergehen, beispielsweise Bohrungen, Fräsungen oder Beschneidungen im Randbereich, sind aber im Sinne der Erfindung möglich.
Der polymere Grundkörper der Leuchtenabdeckung wird erfindungsgemäß bereitgestellt, bevor die Leiterbahnen aufgebracht werden. Die Leiterbahnen werden daher nicht während des Formens des polymeren Grundkörpers belastet. Der besondere Vorteil liegt in der Vermeidung von Beschädigungen der Leiterbahnen und / oder der elektrischen Kontaktierung der Leiterbahnen. Durch die erste und die zweite Stromsammeischiene wird zudem eine stabile elektrische Kontaktierung jeder einzelnen Leiterbahn bereitgestellt.
Der polymere Grundkörper kann durch alle geeigneten, dem Fachmann bekannten Methoden zur Kunststoffverarbeitung hergestellt werden, beispielsweise durch Thermoformen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird der polymere Grundkörper durch Spritzgießen hergestellt. Das Spritzgießen ermöglicht im Vergleich zum Thermoformen die Herstellung einer größeren Zahl an möglichen Formen des polymeren Grundkörpers. Zudem kann der polymere Grundkörper nahezu abfallfrei hergestellt werden, weil ein nachträgliches Beschneiden des Werkstücks nicht notwendig ist. Komplexe Oberflächenstrukturen können direkt in die Abdeckung eingebracht werden.
Der polymere Grundkörper enthält bevorzugt zumindest Polyethylen (PE), Polycarbonate (PC), Polypropylen (PP), Polystyrol, Polybutadien, Polynitrile, Polyester, Polyurethane, Polymethylmethacrylate, Polyacrylate, Polyester, Polyamide, Polyethylenterephthalat, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA), Acrylnitril-Butadien-Styrol - Polycarbonat (ABS/PC) und / oder Copolymere oder Gemische davon.
Der polymere Grundkörper enthält besonders bevorzugt Polycarbonate (PC) und / oder Polymethylmethacrylat (PMMA). Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Transparenz, die Verarbeitung, die Festigkeit, die Witterungsbeständigkeit und die chemische Beständigkeit des polymeren Grundkörpers.
Der polymere Grundkörper weist bevorzugt ein Dicke von 2 mm bis 5 mm auf. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Festigkeit und die Verarbeitung des polymeren Grundkörpers. Die Größe des polymeren Grundkörpers kann breit variieren und richtet sich nach der erfindungsgemäßen Verwendung.
Der polymere Grundkörper ist erfindungsgemäß zumindest bereichsweise transparent. Der polymere Grundkörper kann farblos, gefärbt oder getönt sein. Der polymere Grundkörper kann klar oder trüb sein.
Die Leiterbahnen verlaufen bevorzugt geradlinig zwischen der ersten und der zweiten Stromsammeischiene. Die Leiterbahnen können aber auch beispielsweise wellenartig, mäanderartig oder in Form eines Zick-Zack-Musters zwischen der ersten und der zweiten Stromsammeischiene verlaufen. Der Abstand zweier benachbarter Leiterbahnen ist bevorzugt über die gesamte Länge der Leiterbahnen konstant. Der Abstand zweier benachbarter Leiterbahnen kann sich aber auch im Verlauf zwischen der ersten und der zweiten Stromsammeischiene ändern.
Die Leiterbahnen können in jeder beliebigen Richtung verlaufen, bevorzugt horizontal oder vertikal.
Die Leiterbahnen werden erfindungsgemäß mittels Ultraschall-Einbettung auf den polymeren Grundkörper aufgebracht. Dabei wird eine Sonotrode bevorzugt mit einem mehrachsigen Roboter über ein an die dreidimensionale Geometrie des polymeren Grundkörpers angepasstes Roboterprogramm über die Innenseite des polymeren Grundkörpers geführt. Die Sonotrode überträgt von einem Ultraschall-Generator erzeugte, hochfrequente mechanische Schwingungen (Ultraschall) auf den polymeren Grundkörper. Dabei wird Wärme erzeugt und eine Oberflächenschicht der Innenseite des polymeren Grundkörpers angeschmolzen. Die Leiterbahnen werden in die angeschmolzene Oberflächenschicht eingebracht. Dazu führt die Sonotrode einen Heizdraht an ihrer Spitze, wobei der Heizdraht über eine Drahtrolle nahe der Sonotrode kontinuierlich nachgespeist wird. Ein als Sonotrode geeignetes Werkzeug ist beispielsweise aus US 6,023,837 A bekannt.
Die Eindringtiefe der Leiterbahnen in den polymeren Grundkörper beträgt bevorzugt von 50 % bis 90 %, besonders bevorzugt von 60 % bis 75 % der Dicke der Leiterbahnen. Das unkomplizierte Aufbringen der Leiterbahnen mittels Ultraschall-Einbettung ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine stabile Verbindung zwischen Leiterbahnen und polymerem Grundkörper.
Der Abstand zwischen zwei benachbarten Leiterbahnen beträgt bevorzugt von 1 mm bis 25 mm, besonders bevorzugt 3 mm bis 15 mm. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Transparenz der Leuchtenabdeckung und die Verteilung der über die Leiterbahnen eingebrachte Heizleistung. Die Länge der Leiterbahnen kann breit variieren und so leicht den Erfordernissen im Einzelfall angepasst werden. Die Leiterbahnen weisen beispielsweise Längen von 5 cm bis 50 cm auf.
Die Leiterbahnen enthalten zumindest ein Metall, bevorzugt Wolfram, Kupfer, Nickel, Mangan, Aluminium, Silber, Chrom und / oder Eisen, sowie Gemische und / oder Legierungen davon. Die Leiterbahnen enthalten besonders bevorzugt Wolfram und / oder Kupfer. Damit wird eine besonders gute Heizwirkung erzielt. Die Dicke der Leiterbahnen beträgt bevorzugt von 15 μιη bis 200 μιη, besonders bevorzugt von 25 μιη bis 90 μιη. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf die Transparenz der Leuchtenabdeckung, die eingebrachte Heizleistung und die Vermeidung von Kurzschlüssen.
Es hat sich gezeigt, dass besonders gute Ergebnisse mit Leiterbahnen erzielt werden, die Wolfram enthalten und eine Dicke von bevorzugt 15 μιη bis 100 μιη, besonders bevorzugt von 25 μιη bis 50 μιη aufweisen. Besonders gute Ergebnisse werden ebenfalls mit Leiterbahnen erzielt, die Kupfer enthalten und eine Dicke von bevorzugt 25 μιη bis 200 μιη, besonders bevorzugt 60 μιη bis 90 μιη aufweisen.
Benachbarte Leiterbahnen können auf der von der zweiten Stromsammeischiene abgewandten Seite der ersten Stromsammeischiene oder auf der von der ersten Stromsammeischiene abgewandten Seite der zweiten Stromsammeischiene miteinander verbunden sein. Die Leiterbahnen können so in Form eines einzigen Heizdrahtes auf den polymeren Grundkörper aufgebracht werden, wobei der Heizdraht nach dem Aufbringen zwei oder mehr Abschnitte umfasst, die als Leiterbahnen vorgesehen und die schleifenartig miteinander verbunden sind. Jeder als Leiterbahn vorgesehene Abschnitt des Heizdrahtes wird im Bereich eines Endes mit der ersten Stromsammeischiene und im Bereich des anderen Endes mit der zweiten Stromsammeischiene verbunden. Jeder Abschnitt des Heizdrahtes im Bereich der Stromsammeischienen und zwischen den Stromsammeischienen bildet eine Leiterbahn aus.
Alternativ können benachbarte Leiterbahnen auf der von der zweiten Stromsammeischiene abgewandten Seite der ersten Stromsammeischiene und auf der von der ersten Stromsammeischiene abgewandten Seite der zweiten Stromsammeischiene nicht miteinander verbunden sein. Die Leiterbahnen werden so in Form mehrere Heizdrähte auf den polymeren Grundkörper aufgebracht, wobei jeder Heizdraht im Bereich eines Endes mit der ersten Stromsammeischiene und im Bereich des anderen Endes mit der zweiten Stromsammeischiene verbunden wird. Jeder Heizdraht umfasst eine Leiterbahn im Bereich der Stromsammeischienen und zwischen den Stromsammeischienen.
Zumindest ein Abschnitt jeder Leiterbahn ist in den polymeren Grundkörper eingebettet. Die Leiterbahnen können entlang ihrer gesamten Länge in den polymeren Grundkörper eingebettet sein. Das ist besonders vorteilhaft im Hinblick auf eine stabile Verbindung zwischen dem polymeren Grundkörper und den Leiterbahnen. Die elektrische Kontaktierung mit der ersten und der zweiten Stromsammeischiene erfolgt dann auf der vom polymeren Grundkörper abgewandten Seite der Leiterbahnen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die zur elektrischen Kontaktierung mit den Stromsammeischienen vorgesehenen Bereiche an den Enden der Leiterbahnen nicht in den polymeren Grundkörper eingebettet und lassen sich von diesem abheben. Der besondere Vorteil liegt in der Möglichkeit einer einfachen und stabilen elektrischen Kontaktierung mit den Stromsammeischienen. Die Stromsammeischienen sind bevorzugt auf dem polymeren Grundkörper angeordnet und beispielsweise mit einem Klebstoff oder einem doppelseitigen Klebeband auf diesem fixiert. Der nicht in den polymeren Grundkörper eingebettete Bereich an einem Ende jeder Leiterbahnen wird an der vom polymeren Grundkörper abgewandten Seite der ersten Stromsammeischiene über die erste Stromsammeischiene geführt und mit der ersten Stromsammeischiene verbunden. Der nicht in den polymeren Grundkörper eingebettete Bereich am anderen Ende jeder Leiterbahnen wird an der vom polymeren Grundkörper abgewandten Seite der zweiten Stromsammeischiene über die zweite Stromsammeischiene geführt und mit der zweiten Stromsammeischiene verbunden.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung werden eine erste untere Stromsammeischiene und eine zweite untere Stromsammeischiene auf dem polymeren Grundkörper angeordnet. Der nicht in den polymeren Grundkörper eingebettete Bereich an einem Ende jeder Leiterbahn wird zwischen der ersten unteren Stromsammeischiene und einer ersten oberen Stromsammeischiene angeordnet und mit der ersten unteren und der ersten oberen Stromsammeischiene verbunden. Der nicht in den polymeren Grundkörper eingebettete Bereich am anderen Ende jeder Leiterbahn wird zwischen der zweiten unteren Stromsammeischiene und einer zweiten oberen Stromsammeischiene angeordnet und mit der zweiten unteren und der zweiten oberen Stromsammeischiene verbunden. Der besondere Vorteil liegt in einer effektiven und sehr stabilen elektrischen Kontaktierung der Leiterbahnen. Zur Beheizung der Leuchtenabdeckung wird an die erste untere Stromsammeischiene und die erste obere Stromsammeischiene ein erstes elektrisches Potential angelegt. An die zweite untere Stromsammeischiene und die zweite obere Stromsammeischiene wird ein zweites elektrisches Potential angelegt.
Die elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen und den Stromsammeischienen erfolgt bevorzugt mittels eines elektrisch leitfähigen Klebstoffs, durch Löten oder Schweißen.
Die Stromsammeischienen enthalten bevorzugt Wolfram, Kupfer, Nickel, Mangan, Aluminium, Silber, Chrom und / oder Eisen, sowie Gemische und / oder Legierungen davon, besonders bevorzugt Wolfram und / oder Kupfer. Die Stromsammeischienen weisen bevorzugt eine Dicke von 10 μιη bis 200 μιη, besonders bevorzugt von 50 μιη bis 100 μιη auf. Die Breite einer Stromsammeischiene, entlang derer die Stromsammeischiene mit den Leiterbahnen verbunden ist, beträgt bevorzugt von 2 mm bis 100 mm, besonders bevorzugt von 5 mm bis 20 mm. Die Länge der Stromsammeischienen kann breit variieren und so hervorragend den Erfordernissen des Einzelfalls angepasst werden. Die minimale Länge der Stromsammeischienen ergibt sich aus der Anzahl der Leiterbahnen und dem Abstand von benachbarten Leiterbahnen. Die Länge der Stromsammeischienen beträgt beispielsweise von 5 cm bis 20 cm. Die Stromsammeischienen werden mit einer externen Spannungsversorgung verbunden, so dass eine elektrische Potentialdifferenz zwischen der ersten und der zweiten Stromsammeischiene angelegt werden kann.
Aus ästhetischen Gründen kann es gewünscht sein, dass die elektrische Kontaktierung der Leiterbahnen mittels der Stromsammeischienen von außen nicht sichtbar ist. Dazu kann beispielsweise der polymere Grundkörper im Bereich der Stromsammeischienen gefärbt oder geschwärzt werden. Der polymere Grundkörper kann beispielsweise durch Mehrkomponenten-Spritzgießen hergestellt werden, wobei der polymere Grundkörper in den Bereichen, auf denen die Stromsammeischienen angeordnet werden sollen, eine opake Komponente umfasst, welche die Sicht auf die elektrische Kontaktierung durch den polymeren Grundkörper hindurch verdeckt.
Die opake Komponente des polymeren Grundkörpers enthält bevorzugt zumindest Polyethylen (PE), Polycarbonate (PC), Polypropylen (PP), Polystyrol, Polybutadien, Polynitrile, Polyester, Polyurethane, Polymethylmethacrylate, Polyacrylate, Polyester, Polyamide, Polyethylenterephthalat, Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Acrylester-Styrol-Acrylnitril (ASA), Acrylnitril-Butadien-Styrol - Polycarbonat (ABS/PC) und / oder Copolymere oder Gemische davon, besonders bevorzugt Polycarbonate (PC), Polyethylenterephthalat (PET) und / oder Polymethylmethacrylat (PMMA).
Die opake Komponente des polymeren Grundkörpers enthält bevorzugt zumindest ein Farbmittel. Durch das Farbmittel wird die Opazität der Komponente erreicht. Das Farbmittel kann anorganische und / oder organische Farbstoffe und / oder Pigmente enthalten. Das Farbmittel kann bunt oder unbunt sein. Geeignete Farbmittel sind dem Fachmann bekannt und können beispielsweise im Colour Index der British Society of Dyers and Colourists und der American Association of Textile Chemists and Colorists nachgeschlagen werden. Bevorzugt wird ein Schwarz-Pigment als Farbmittel verwendet, beispielsweise Pigmentruß (Carbon Black), Anilinschwarz, Beinschwarz, Eisenoxidschwarz, Spinellschwarz und / oder Graphit. Dadurch wird eine schwarze opake Komponente erreicht.
Die opake Komponente kann weiter anorganische oder organische Füllstoffe, besonders bevorzugt Si02, Al203, Ti02, Tonmineralien, Silikate, Zeolithe, Glasfasern, Kohlenstofffasern, Glaskugeln, organische Fasern und/oder Gemische davon enthalten. Die Füllstoffe können die Stabilität der opaken Komponente weiter erhöhen. Zudem können die Füllstoffe den Anteil an polymeren Materialien verringern und so die Herstellungskosten des Bauteils vermindern.
Alternativ kann zwischen Stromsammeischiene und polymeren Grundkörper ein gefärbtes oder geschwärztes Element angeordnet werden. Alternativ können Abdecksiebdrucke auf einer Oberfläche des polymeren Grundkörpers aufgebracht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird auf die Außenseite des polymeren Grundkörpers eine Schutzbeschichtung aufgebracht, um die erfindungsgemäßen Leuchtenabdeckung vor Umwelteinflüssen zu schützen. Bevorzugt werden thermisch härtende oder UV-härtende Lacksysteme auf Basis von Polysiloxanen, Polyacrylaten, Polymethacrylaten und / oder Polyurethanen verwendet. Die Schutzbeschichtung hat bevorzugt eine Schichtdicke von 1 μιη bis 50 μιη, besonders bevorzugt von 2 μιη bis 25 μιη. Der besondere Vorteil liegt in der erhöhten Kratzbeständigkeit und Witterungsbeständigkeit des polymeren Grundkörpers durch die Schutzbeschichtung.
Die Schutzbeschichtung kann neben farbgebenden Verbindungen und Pigmenten auch UV- Blocker, Konservierungsstoffe sowie Komponenten zur Erhöhung der Kratzfestigkeit, beispielsweise Nanopartikel enthalten.
Die Schutzbeschichtung kann beispielsweise durch ein Tauch-, Flut-, oder Sprühverfahren auf die Außenseite des polymeren Grundkörpers aufgebracht werden. Die Schutzbeschichtung wird nach dem Aufbringen bevorzugt über Temperatur und / oder UV- Licht-Eintrag ausgehärtet. Bei Herstellung des polymeren Grundkörpers durch Spritzgießen kann die Schutzbeschichtung auch durch ein In Mould Coating- Verfahren auf die Außenseite des polymeren Grundkörpers aufgebracht werden.
Als Schutzbeschichtung geeignete Produkte sind beispielsweise das AS4000, das AS4700, das PHC587 oder das UVHC300, die von der Firma Momentive bereitgestellt werden.
Die Schutzbeschichtung kann auch mehrere Schichten umfassen, bevorzugt eine haftvermittelnde Schicht auf dem polymeren Grundkörper und eine Lackschicht auf der haftvermittelnden Schicht. Die haftvermittelnde Schicht kann beispielsweise Acrylate enthalten und eine Schichtdicke von 0,4 μιη bis 5 μιη aufweisen. Die Lackschicht kann beispielsweise Polysiloxane enthalten und eine Schichtdicke von 1 μιη bis 15 μιη aufweisen. Die haftvermittelnde Schicht wird nach dem Aufbringen bevorzugt getrocknet, bevor die Lackschicht aufgebracht wird.
Die Schutzbeschichtung kann vor oder nach dem Anbringen der Leiterbahnen und Stromsammeischienen aufgebracht werden. Die Schutzbeschichtung kann vor oder nach dem Verbinden der Leiterbahnen mit den Stromsammeischienen aufgebracht werden.
Die beheizbare Leuchtenabdeckung wird bevorzugt als Abdeckung für Leuchten von Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser verwendet, insbesondere für Frontscheinwerfer, Rück-, Seitenmarkierungs- und / oder Umrissleuchten von Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Straßenbahnen, U- Bahnen, Zügen und Motorrädern.
Die Erfindung wird anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die Innenseite einer ersten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen beheizbaren Leuchtenabdeckung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Innenseite einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen beheizbaren Leuchtenabdeckung,
Fig. 3 einen Schnitt entlang A-A' durch die beheizbaren Leuchtenabdeckung gemäß
Figur 1 ,
Fig. 4 einen Schnitt entlang B-B' durch die beheizbaren Leuchtenabdeckung gemäß Figur 1 ,
Fig. 5 einen Schnitt entlang B-B' durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen beheizbaren Leuchtenabdeckung,
Fig. 6 einen Schnitt entlang B-B' durch eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen beheizbaren Leuchtenabdeckung und
Fig. 7 ein detailliertes Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur
Herstellung einer beheizbaren Leuchtenabdeckung.
Fig. 1 , Fig. 3 und Fig. 4 zeigen je ein Detail einer erfindungsgemäßen Leuchtenabdeckung 10 für einen PKW-Frontscheinwerfer. Der polymere Grundkörper 1 enthält Polycarbonat (PC) und weist eine Dicke von 4 mm auf. Auf der Innenseite (I) des polymeren Grundkörpers 1 sind sechs Heizdrähte mit einer Länge von 20 cm als Leiterbahnen 2 angeordnet. Die Leiterbahnen 2 sind parallel zueinander und horizontal angeordnet. Die Leiterbahnen 2 enthalten Kupfer und weisen eine Dicke von 70 μιη auf. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Heizdrähten beträgt 10 mm. Die Leiterbahnen 2 sind mittels Ultraschall- Einbettung auf ihrer gesamten Länge in dem polymeren Grundkörper eingebettet, wobei die Eindringtiefe etwa 45 μιη beträgt.
Jede Leiterbahn 2 ist mit zwei Stromsammeischienen 3 elektrisch verbunden. Die elektrische Verbindung zwischen den Leiterbahnen 2 und den Stromsammeischienen 3 erfolgt über einen elektrisch leitfähigen Kleber 5. Die Stromsammeischienen 3 enthalten Kupfer und weisen eine Dicke von 50 μιη, eine Länge von 6 cm und eine Breite von 1 cm auf.
Die Stromsammeischienen 3 sind mit einer nicht dargestellten externen Spannungsversorgung verbunden. Beim Anlegen einer Potentialdifferenz zwischen der ersten Stromsammeischiene 3 und der zweiten Stromsammeischiene 3 fließt Strom durch jede Leiterbahn 2. Die dabei erzeugte Wärme ermöglicht eine aktive Beheizung der Leuchtenabdeckung 10. Durch die erfindungsgemäße voneinander unabhängige elektrische Kontaktierung der einzelnen Leiterbahnen 2 führt die Beschädigung einer Leiterbahn 2 vorteilhaft nicht zu einem kompletten Ausfall der Beheizung in der Leuchtenabdeckung 10.
Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Leuchtenabdeckung 10. Auf der Innenseite (I) des polymeren Grundkörpers 1 sind elf Leiterbahnen 2 angeordnet. Die Leiterbahnen 2 sind parallel zueinander und vertikal angeordnet. Die Leiterbahnen 2 sind Abschnitte eines einzigen Heizdrahtes, der in schleifenartig miteinander verbundenen geraden Abschnitten auf den polymeren Grundkörper 1 aufgebracht ist. Benachbarte Leiterbahnen 2 sind somit durch einen Bereich des Heizdrahtes miteinander verbunden, wobei die Verbindung alternierend auf der von der ersten Stromsammeischiene 3 abgewandten Seite der zweiten Stromsammeischiene 3 und auf der von der zweiten Stromsammeischiene 3 abgewandten Seite der ersten Stromsammeischiene 3 erfolgt.
Fig. 3 zeigt einen Schnitt entlang A-A' durch die erfindungsgemäße beheizbare Leuchtenabdeckung 10 gemäß Figur 1. Zu sehen ist der polymere Grundkörper 1 und darin eingebettete Leiterbahnen 2, die horizontal und parallel verlaufen, sowie die hinter der Schnittlinie A-A' befindliche Stromsammeischiene 3 und der elektrisch leitfähige Kleber 5.
Fig. 4 zeigt einen Schnitt entlang B-B' durch die erfindungsgemäße beheizbare Leuchtenabdeckung 10 gemäß Figur 1. Gezeigt werden Stromsammeischienen 3, die vertikal verlaufen und die mit einem elektrisch leitfähigen Kleber 5 an den polymeren Grundkörper 1 und die Leiterbahnen 2 angeklebt sind.
Fig. 5 zeigt einen Schnitt entlang B-B' durch eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen beheizbaren Leuchtenabdeckung 10. In den beiden Bereichen der elektrischen Kontaktierung sind die Leiterbahnen 2 nicht in den polymeren Grundkörper 1 eingebettet. Jede Leiterbahn 2 ist in einem nicht in den polymeren Grundkörper 1 eingebetteten Bereich zwischen einer ersten unteren Stromsammeischiene 3a und einer ersten oberen Stromsammeischiene 3b angeordnet. Jede Leiterbahn 2 ist im anderen nicht in den polymeren Grundkörper 1 eingebetteten Bereich zwischen einer zweiten unteren Stromsammeischiene 3a und einer zweiten oberen Stromsammeischiene 3b angeordnet. Die Leiterbahnen 2 sind mit den Stromsammeischienen 3a, 3b mittels einer Lotmasse 6 verbunden. Die Lotmasse 6 enthält Silber. Die erste untere Stromsammeischiene 3a und die zweite untere Stromsammeischiene 3a sind mittels eines doppelseitigen Klebebandes 8 auf dem polymeren Grundkörper 1 fixiert.
Der polymere Grundkörper 1 ist durch Mehrkomponenten-Spritzgießen hergestellt. Der polymere Grundkörper 1 enthält eine transparente Komponente 1 1 mit einer Dicke von 4 mm. Auf Bereichen der transparenten Komponente 1 1 ist eine opake Komponente 12 mit einer Dicke von 2 mm aufgebracht. Die transparente Komponente 1 1 enthält Polycarbonat (PC). Die opake Komponente 12 enthält ein mineralgefülltes Polycarbonat (PC)- Polyethylenterephthalat (PET)-Gemisch. Das Ausgangsmaterial zum Spritzgießen der opaken Komponente 12 wurde von der Firma Teijin Chemicals Ltd. bereitgestellt (Panlite Y- 0346 Colour No. TG6654). Auf der opaken Komponente 12 sind die Stromsammeischienen 3a angeordnet. Dadurch wird die Sicht auf die elektrische Kontaktierung der Leiterbahnen 2 mittels der Stromsammeischienen durch den polymeren Grundkörper 1 hindurch vorteilhaft verdeckt.
Auf der Außenseite (II) des polymeren Grundkörpers 1 ist eine Schutzbeschichtung 7 aufgebracht. Die Schutzbeschichtung 7 enthält einen thermisch härtenden Lack auf Basis von Polysiloxan (Momentive PHC587) und weist eine Schichtdicke von 15 μηη auf. Durch die Schutzbeschichtung 7 wird der polymere Grundkörper 1 vorteilhaft vor Umwelteinflüssen wie Witterung und mechanischer Einwirkung geschützt.
Fig. 6 zeigt einen Schnitt entlang B-B' durch eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen beheizbaren Leuchtenabdeckung 10. Im Bereich der elektrischen Kontaktierung der Leiterbahnen 2 erstreckt sich die opake Komponente 12 von der Innenseite (I) des polymeren Grundkörpers 1 bis zur Außenseite (II) des polymeren Grundkörpers 1. Die Sicht auf die elektrische Kontaktierung der Leiterbahnen 2 mittels der Stromsammeischienen durch den polymeren Grundkörper 1 hindurch wird vorteilhaft verdeckt.
Fig. 7 zeigt ein Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung einer beheizbaren Leuchtenabdeckung (10). In einem ersten Schritt wird ein polymerer Grundkörper 1 im Spritzguß-Verfahren hergestellt. Der polymere Grundkörper 1 enthält Polycarbonat. Der polymere Grundkörper 1 weist eine Dicke von 4 mm und die für die Leuchtenabdeckung (10) vorgesehene dreidimensionale, gebogene Form auf. Anschließend werden Heizdrähte als Leiterbahnen 2 auf die Innenseite (I) des polymeren Grundkörpers 1 mittels Ultraschall-Einbettung aufgebracht. Die Leiterbahnen 2 enthalten Kupfer und weisen eine Dicke von 70 μιη auf. Die Leiterbahnen 2 werden entlang ihrer gesamten Länge in den polymeren Grundkörper 1 eingebettet, wobei die Eindringtiefe der Leiterbahnen 2 in den polymeren Grundkörper 1 etwa 45 μιη beträgt. Anschließend wird eine erste Sammelschiene 3 und eine zweite Sammelschiene 3 mit jeder Leiterbahn 2 mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers 5 verbunden.
In einer alternativen bevorzugten Ausführung werden die zur elektrischen Kontaktierung mit den Stromsammeischienen 3 vorgesehenen Bereiche an den Enden der Leiterbahnen 2 nicht in den polymeren Grundkörper 1 eingebettet. Nach dem Aufbringen der Leiterbahnen 2 wird eine erste untere Stromsammeischiene 3a und eine zweite untere Stromsammeischiene 3a mit einem doppelseitigen Klebeband 8 auf dem polymeren Grundkörper 1 angeordnet. Der nicht in den polymeren Grundkörper 1 eingebettete Bereich an einem Ende jeder Leiterbahn 2 wird über die erste untere Stromsammeischiene 3a geführt. Der nicht in den polymeren Grundkörper 1 eingebettete Bereich am anderen Ende jeder Leiterbahn 2 wird über die zweite untere Stromsammeischiene 3a geführt. Es wird Lotmasse 6 auf der ersten unteren Stromsammeischiene 3a und der zweiten unteren Stromsammeischiene 3a angeordnet. Anschließend wird eine erste obere Stromsammeischiene 3b oberhalb der ersten unteren Stromsammeischiene 3a angeordnet und eine zweite obere Stromsammeischiene 3b oberhalb der zweiten unteren Stromsammeischiene 3a angeordnet. Die erste untere Stromsammeischiene 3a und die erste obere Stromsammeischiene 3b sowie die zweite untere Stromsammeischiene 3a und die zweite obere Stromsammeischiene 3b werden unter Energieeintrag mit den Leiterbahnen 2 verlötet.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der polymere Grundkörper 1 bereitgestellt, bevor die Leiterbahnen 2 aufgebracht werden. Dadurch werden die Leiterbahnen 2 im Gegensatz zum Stand der Technik nicht durch Umformungsschritte nach dem Aufbringen der Leiterbahnen 2 belastet. Bei keiner der angefertigten Testproben wurde eine Beschädigung der Leiterbahnen 2, der Stromsammeischienen 3 oder der Verbindung zwischen einer Leiterbahn 2 und einer Stromsammeischiene 3 festgestellt.
Die erfindungsgemäßen Leiterbahnen 2 ermöglichten die Entfernung von kondensierter Luftfeuchtigkeit und Eis von der Leuchtenabdeckung (10) innerhalb kurzer Zeit. Durch die vom Stand der Technik abweichende elektrische Kontaktierung jeder Leiterbahn 2 mittels der Stromsammeischienen 3 führte auch eine absichtlich hervorgerufene Beschädigung einer einzelnen Leiterbahn 2 nicht zum kompletten Ausfall der Heizwirkung.
Dieses Ergebnis war für den Fachmann unerwartet und überraschend.
Bezugszeichenliste
(1 ) polymerer Grundkörper
(2) Leiterbahn
(3) Stromsammeischiene
(3a) untere Stromsammeischiene
(3b) obere Stromsammeischiene
(5) elektrisch leitfähiger Kleber
(6) Lotmasse
(7) Schutzbeschichtung
(8) doppelseitiges Klebeband
(10) beheizbare Leuchtenabdeckung
(1 1 ) transparente Komponente von 1
(12) opake Komponente von 1
(I) Innenseite des polymeren Grundkörpers 1
(II) Außenseite des polymeren Grundkörpers 1
A-A' Schnittlinie
B-B' Schnittlinie

Claims

Patentansprüche
Eine beheizbare Leuchtenabdeckung (10), zumindest umfassend:
- einen polymeren Grundkörper (1 ),
- eine erste Stromsammeischiene (3), eine zweite Stromsammeischiene (3) und mindestens zwei Leiterbahnen (2) an der Innenseite (I) des polymeren Grundkörpers (1 ), wobei jede Leiterbahn (2) mit der ersten Stromsammeischiene (3) und mit der zweiten Stromsammeischiene (3) elektrisch verbunden ist.
Leuchtenabdeckung (10) nach Anspruch 1 , wobei zumindest ein Abschnitt jeder Leiterbahn (2) in den polymeren Grundkörper (1 ) eingebettet ist.
Leuchtenabdeckung (10) nach Anspruch 2, wobei die Leiterbahnen (2) mit einer Tiefe, die von 50 % bis 90 %, bevorzugt von 60 % bis 75 % ihrer Dicke beträgt, in die Oberfläche des polymeren Grundkörpers (1 ) eingebettet sind.
Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der polymere Grundkörper (1 ) zumindest Polycarbonat und /oder Polymethylmethacrylat enthält.
Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dicke des polymeren Grundkörpers (1 ) von 2 mm bis 5 mm beträgt.
Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Leiterbahnen (2) zumindest Wolfram, Kupfer Nickel, Mangan, Aluminium, Silber, Chrom, Eisen und / oder Legierungen davon enthalten.
Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Leiterbahnen (2) eine Dicke von 15 μιη bis 200 μιη, bevorzugt von 25 μιη bis 90 μιη aufweisen.
Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die erste Stromsammeischiene (3) und die zweite Stromsammeischiene (3) zumindest Wolfram, Kupfer Nickel, Mangan, Aluminium, Silber, Chrom, Eisen und / oder Legierungen davon enthalten.
9. Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei auf der Außenseite (II) des polymeren Grundkörpers (1 ) eine Schutzbeschichtung (7) angeordnet ist, die zumindest ein Polysiloxan, ein Polyacrylat, ein Polymethacrylat und / oder ein Polyurethan enthält und bevorzugt eine Dicke von 1 μιη bis 50 μιη, besonders bevorzugt von 2 μιη bis 25 μιη aufweist.
10. Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Leiterbahnen (2) über eine Lotmasse (6) mit der ersten Stromsammeischiene (3) und der zweiten Stromsammeischiene (3) elektrisch verbunden sind.
1 1. Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Bereich jeder Leiterbahn (2) zwischen einer ersten unteren Stromsammeischiene (3a) und einer ersten oberen Stromsammeischiene (3b) angeordnet ist und ein weiterer Bereich jeder Leiterbahn (2) zwischen einer zweiten unteren Stromsammeischiene (3a) und einer zweiten oberen Stromsammeischiene (3b) angeordnet ist.
12. Verfahren zur Herstellung einer beheizbaren Leuchtenabdeckung (10), wobei zumindest
a) ein polymerer Grundkörper (1 ) bereitgestellt wird,
b) mindestens zwei Leiterbahnen (2) durch Ultraschall-Einbettung an der Innenseite (I) des polymeren Grundkörpers (1 ) angebracht werden und
c) jede Leiterbahn (2) mit einer ersten Stromsammeischiene (3) und einer zweiten Stromsammeischiene (3) elektrisch verbunden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei eine Schutzbeschichtung (7) auf die Außenseite (II) des polymeren Grundkörpers (1 ) aufgebracht wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der polymere Grundkörper (1 ) durch Spritzgießen oder durch Thermoformen bereitgestellt wird.
15. Verwendung einer beheizbaren Leuchtenabdeckung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 als Abdeckung für Leuchten von Fortbewegungsmitteln für den Verkehr auf dem Lande, in der Luft oder zu Wasser, insbesondere für Frontscheinwerfer, Rück-, Seitenmarkierungs- und / oder Umrissleuchten von Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bussen, Straßenbahnen, U-Bahnen, Zügen und Motorrädern.
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