DE102008011304A1

DE102008011304A1 - Temperaturmesseinheit

Info

Publication number: DE102008011304A1
Application number: DE102008011304A
Authority: DE
Inventors: Manuel Dr. Schmidt
Original assignee: Vishay Semiconductor GmbH
Current assignee: Vishay Semiconductor GmbH
Priority date: 2008-02-27
Filing date: 2008-02-27
Publication date: 2009-09-03
Anticipated expiration: 2028-02-28
Also published as: WO2009106270A1; DE102008011304B4

Abstract

Eine Temperaturmesseinheit zur Ermittlung einer Sonnenlich-kompensierten Temperatur im Innenraum eines Kraftfahrzeugs besitzt einen Temperaturfühler, einen Lichtsensor und mehrere metallische Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung des Temperaturfühlers und des Lichtsensors. Der Temperaturfühler, der Lichtsensor und Teile der Leiterbahnen sind von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen, das zumindest in einem Bereich zwischen einer Lichteintrittsfläche des Gehäuses und dem Lichtsensor lichtdurchlässig ist. Die Temperaturmesseinheit ist im Inneren des Gehäuses dazu ausgebildet, den Lichtsensor beaufschlagende Lichtreflexionen zu unterdrücken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperaturmesseinheit zur Ermittlung einer Sonnenlicht-kompensierten Temperatur im Innenraum eines Kraftfahrzeugs. Eine derartige Temperatureinheit wird benötigt, um eine Klimaanlage des Fahrzeugs temperaturabhängig zu steuern oder zu regeln. Hierfür ist die Temperaturmesseinheit im Fahrzeug-Innenraum beispielsweise im Bereich einer Instrumententafel angeordnet. Zusätzlich zu der Ermittlung eines Temperaturmesswerts sollen dabei die Intensität und der Einfallswinkel des in den Fahrzeug-Innenraum gelangenden Sonnenlichts berücksichtigt werden, um eine Verfälschung des Temperaturmesswerts infolge des Sonnenlichteinfalls kompensieren zu können. Eine direkte Beaufschlagung mit Sonnenlicht bewirkt nämlich eine Erwärmung der Oberfläche der Temperaturmesseinheit und deren Umgebung, sodass der ermittelte Temperaturmesswert nicht die Temperatur der Luft im Innenraum des Fahrzeugs repräsentiert, sondern höher ist als die tatsächliche Lufttemperatur.
Zu diesem Zweck besitzt die Temperaturmesseinheit einen Temperaturfühler, beispielsweise ein NTC-Widerstandselement. Ferner besitzt die Temperaturmesseinheit einen Lichtsensor, beispielsweise eine Fotodiode. Außerdem besitzt die Temperaturmesseinheit mehrere metallische Leiterbahnen zur elektrischen Kontaktierung des Temperaturfühlers und des Lichtsensors, sodass die jeweiligen Signale des Temperaturfühlers und des Lichtsensors einer zugeordneten Auswerteeinrichtung zugeführt werden können. Der Temperaturfühler, der Lichtsensor und Teile der Leiterbahnen sind üblicherweise von einem gemeinsamen Gehäuse umschlossen, um eine vormontierbare Baueinheit zu bilden, wobei über die aus dem Gehäuse herausragenden Teile der Leiterbahnen die erforderlichen elektrischen Verbindungen gebildet werden können. Das Gehäuse besitzt eine Lichteintrittsfläche, welche die Grenzfläche zu dem Innenraum des Fahrzeugs bildet. Zumindest zwischen dieser Lichteintrittsfläche des Gehäuses und dem Lichtsensor ist das Gehäuse lichtdurchlässig, um die erwünschte Erfassung des Sonnenlichteinfalls zu ermöglichen. Das Gehäuse kann hierfür ein separates Lichteintrittsfenster besitzen. Typischerweise ist das Gehäuse jedoch einstückig aus einem transparenten Kunststoff gegossen, d. h. der Temperaturfühler, der Lichtsensor und die in das Gehäuse hineinragenden Teile der Leiterbahnen sind in das Gehäuse eingebettet und stehen mit dem Gehäuse in flächigem Kontakt.
Eine derartige Temperaturmesseinheit ist aus der DE 103 12 077 B3 bekannt, deren Inhalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung einbezogen wird.
Eine Schwierigkeit im Zusammenhang mit der Erfassung und Berücksichtigung des Sonnenlichteinfalls besteht darin, dass mittels des Lichtsensors dieselbe Kosinus-Abhängigkeit dargestellt werden soll, welche der parasitären Erwärmung des Temperaturfühlers infolge der Sonnenlichtbeaufschlagung zugrunde liegt. Mit anderen Worten soll das Signal des Lichtsensors dieselbe Abhängigkeit vom Lichteinfallswinkel besitzen wie derjenige Anteil des Signals des Temperaturfühlers, welcher auf die zusätzliche Erwärmung der Temperaturmesseinheit aufgrund der Beaufschlagung mit Sonnenlicht zurückzuführen ist. Hierfür ist es aus der DE 103 12 077 B3 bekannt, die an dem Fahrzeug-Innenraum angrenzende stirnseitige Außenfläche des Gehäuses mit einer gewissen Wölbung zu versehen, wobei ein Innenbereich einen vergleichsweise großen Krümmungsradius und ein Außenbereich einen vergleichsweise geringen Krümmungsradius besitzen soll. Während eine derartige Ausgestaltung des Gehäuses bereits gute Resultate liefert, hat sich gezeigt, dass noch nicht in allen relevanten Fällen die erwünschte Übereinstimmung zwischen der Abhängigkeit des Signals des Lichtsensors vom Lichteinfallswinkel und der thermischen Winkelabhängigkeit erzielt wird.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Temperaturmesseinheit anzugeben, die eine genauere Ermittlung der Temperatur im Innenraum eines Kraftfahrzeugs ermöglicht und die insbesondere eine verbesserte Berücksichtigung der Winkelcharakteristik des Sonnenlichteinfalls gestattet.
Diese Aufgabe wird durch eine Temperaturmesseinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass die Temperaturmesseinheit innerhalb des Gehäuses dazu ausgebildet ist, den Lichtsensor beaufschlagende Lichtreflexionen zu unterdrücken.
Bei der erfindungsgemäßen Temperaturmesseinheit werden solche Reflexionen des einfallenden Lichts, die innerhalb des Gehäuses auftreten und die zu einer indirekten Lichtbeaufschlagung der Lichteintrittsfläche des Lichtsensors führen würden, gezielt vermieden. Derartige Lichtreflexionen sind beispielsweise aufgrund der metallischen Ausführung der Leiterbahnen und aufgrund der lichtreflektierenden Eigenschaften der Seitenflächen der üblicherweise verwendeten Temperaturfühler möglich. Das Unterdrücken derartiger Lichtreflexionen erfolgt insbesondere durch Absorption oder durch Umlenken von Licht, das durch die Lichteintrittsfläche des Gehäuses in das Gehäuseinnere gelangt und hierbei nicht direkt den Lichtsensor beaufschlagt, oder durch eine geeignete Wahl der Anordnung der verschiedenen Bauelemente der Temperaturmesseinheit innerhalb des Gehäuses relativ zu der Lichteintrittsfläche des Gehäuses.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass an Bauelementen der Temperaturmesseinheit, die innerhalb des Gehäuses angeordnet sind, Lichtreflexionen auftreten können, die zu dem Lichtsensor gelangen und somit dessen Signal verfälschen können. Insbesondere kann Sonnenlicht, das über die Lichteintrittsfläche des Gehäuses in das Gehäuseinnere gelangt und dort von Bauelementen der Temperaturmesseinheit reflektiert wird, durch Totalreflexion an der Innenseite der Gehäuseaußenflächen zu der Lichteintrittsfläche des Lichtsensors gelangen. Derartige Effekte sind beispielsweise zu beobachten, wenn das in das Gehäuseinnere gelangende Sonnenlicht an Teilen der Leiterbahnen oder einer die Leiterbahnen tragenden Trägereinrichtung, oder an dem Temperaturfühler reflektiert wird. Erfindungsgemäß erfolgt eine Unterdrückung dieser Lichtreflexionen. Dies kann insbesondere dadurch geschehen, dass das in das Gehäuseinnere gelangende Sonnenlicht – soweit es den Lichtsensor nicht unmittelbar beaufschlagt – teilweise oder vollständig absorbiert wird. Das in das Gehäuseinnere gelangende Sonnenlicht kann auch gezielt umgelenkt werden, um eine indirekte Beaufschlagung des Lichtsensors zu verhindern. Beispielsweise wird das Sonnenlicht derart umgelenkt, dass es das Gehäuse wieder verlässt oder dass es an einer anderen Stelle innerhalb des Gehäuses absorbiert wird. Somit sind im Rahmen der Erfindung unterschiedliche Einzelmaßnahmen möglich, die je nach den konkreten geometrischen Gegebenheiten der Temperaturmesseinheit jeweils bereits für sich alleine wirksam sind oder die in Kombination miteinander besonders wirkungsvoll sind.
Somit wird vermieden, dass der Lichtsensor zusätzlich zu der direkten Beaufschlagung mit Sonnenlicht, welches durch die Lichteintrittsfläche des Gehäuses unmittelbar zum Lichtsensor gelangt und dort die Erzeugung eines Nutzsignals bewirkt, Störlichtanteile empfängt, welche aus der Reflexion von Sonnenlicht im Gehäuseinneren resultieren. Hierdurch wird vermieden, dass das Nutzsignal dese Lichtsensors durch die genannten Störlichtanteile verfälscht wird. Derartige Lichtreflexionen bzw. Störlichtanteile können nämlich eine Abhängigkeit vom Lichteinfallswinkel besitzen, die erheblich von der Kosinus-Abhängigkeit des Nutzsignals abweicht. Die erfindungsgemäße Temperaturmesseinheit ermöglicht somit eine besonders genaue und reproduzierbare Sonnenlicht-Kompensation des Temperaturmesswerts.
Sofern im Zusammenhang mit der Erfindung auf "Licht" Bezug genommen wird, ist hierunter sichtbares und/oder infrarotes Licht zu verstehen, entsprechend der typischen spektralen Empfindlichkeit der üblicherweise verwendeten Lichtsensoren.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform besitzt das in das Gehäuse hineinragende Ende wenigstens einer der Leiterbahnen eine Stirnseite, die dazu ausgebildet ist, in das Gehäuse eintretendes Licht zu absorbieren. Um unerwünschte Lichtreflexionen an dieser Stirnseite zu vermeiden, ist diese Stirnseite bezüglich des in das Gehäuse eintretenden Lichts zumindest bereichsweise lichtabsorbierend ausgebildet. Hierdurch wird verhindert, dass das über die Lichteintrittsfläche des Gehäuses in das Gehäuseinnere gelangende Licht an der betreffenden Leiterbahnstirnseite reflektiert wird und somit indirekt zu dem Lichtsensor gelangt. Zusätzlich können auch weitere Bereiche der betreffenden Leiterbahn oder zusätzliche Leiterbahnstirnseiten entsprechend lichtabsorbierend ausgebildet sein.
Insbesondere kann die betreffende Leiterbahnstirnseite mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehen sein, beispielsweise mit einer lichtabsorbierenden Farbe oder einem lichtabsorbierenden Harz.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform besitzt wenigstens eine der mehreren Leiterbahnen, die in das Gehäuse der Temperaturmesseinheit hineinragen, eine Stirnseite, die benachbart zu der Lichteintrittsfläche des Gehäuses angeordnet ist. Die Flächennormale dieser Stirnseite oder eines Abschnitts dieser Stirnseite verläuft schräg zu der Flächennormalen der Lichteintrittsfläche des Gehäuses verläuft. In diesem Zusammenhang soll die jeweilige Flächennormale auf das Zentrum der Lichteintrittsfläche des Gehäuses bzw. des betreffenden Stirnseitenabschnitts bezogen sein, falls die Lichteintrittsfläche oder der Stirnseitenabschnitt nicht plan ausgebildet sondern beispielsweise gewölbt ist.
Aufgrund des schrägen Verlaufs der genannten Flächennormalen relativ zueinander wird erreicht, dass die Leiterbahnstirnseite bzw. der betreffende Stirnseitenabschnitt das in das Gehäuse eintretende Licht in einer schrägen Richtung derart reflektiert, dass eine Beaufschlagung des Lichtsensors durch das reflektierte Licht vermieden wird. Vorzugsweise ist eine Reflexion zur Seite vorgesehen, weggerichtet von dem Lichtsensor. Insbesondere kann die betreffende Stirnseite oder der Stirnseitenabschnitt derart schräg ausgerichtet sein, dass das Licht, welches durch die Lichteintrittsfläche des Gehäuses hindurch auf die Stirnseite bzw. den Stirnseitenabschnitt trifft, unter Vermeidung einer Totalreflexion wieder aus dem Gehäuse herausgeführt wird. Alternativ kann vorgesehen sein, dass das Licht, welches durch die Lichteintrittsfläche des Gehäuses hindurch auf die betreffende Stirnseite bzw. den Stirnseitenabschnitt gelangt, in einen Bereich der Temperaturmesseinheit umgelenkt wird, in dem das Licht letztlich absorbiert wird, insbesondere nach mehrfacher Reflexion.
Um eine derartige Wirkung einer Umlenkung zu erzielen, ist es bevorzugt, wenn die betreffende Stirnseite bzw. der Stirnseitenabschnitt sich bezüglich der Lichteintrittsfläche des Gehäuses schräg erstreckt, d. h. geneigt ist. Alternativ oder zusätzlich kann sich die betreffende Stirnseite bzw. der Stirnseitenabschnitt bezüglich der Lichteintrittsfläche des Lichtsensors schräg erstrecken.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Temperaturfühler der Temperaturmesseinheit dazu ausgebildet, zumindest einen Teil des Lichts, welches durch die Lichteintrittsfläche des Gehäuses hindurch zu dem Temperaturfühler gelangt, zu absorbieren oder bezüglich einer Flächennormalen durch das Zentrum der Lichteintrittsfläche des Gehäuses in einer schrägen Richtung zu reflektieren. Durch diese Maßnahmen wird verhindert, dass dasjenige Sonnenlicht, welches nicht unmittelbar zu dem Lichtsensor gelangt sondern den Temperaturfühler beaufschlagt, auf indirektem Wege zu dem Lichtsensor geführt wird und dort unerwünschte Störsignalanteile hervorruft.
Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass der Temperaturfühler zumindest bereichsweise mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehen ist, insbesondere an einer der Lichteintrittsfläche des Gehäuses zugewandten Stirnseite. Hierfür kann beispielsweise eine lichtabsorbierende Farbe oder ein lichtabsorbierendes Harz vorgesehen sein.
Um das dem Temperaturfühler beaufschlagende Licht von dem Lichtsensor wegzuführen, ist es bevorzugt, wenn eine Stirnseite des Temperaturfühlers, die benachbart zu der Lichteintrittsfläche des Gehäuses angeordnet und dieser im Wesentlichen zugewandt ist, eine Flächennormale besitzt, die schräg zu der Flächennormale der Lichteintrittsfläche des Gehäuses verläuft. Auch in diesem Zusammenhang soll die jeweilige Flächennormale auf das Zentrum der Lichteintrittsfläche des Gehäuses bzw. der Stirnseite des Temperaturfühlers bezogen sein, falls die Lichteintritts fläche oder die Stirnseite nicht plan ausgebildet sondern beispielsweise gewölbt ist.
Um das den Temperaturfühler beaufschlagende Licht von dem Lichtsensor wegzulenken, ist es von Vorteil, wenn der Temperaturfühler bezüglich der Lichteintrittsfläche des Gehäuses und/oder bezüglich der Lichteintrittsfläche des Lichtsensors schräg angeordnet ist, d. h. geneigt ausgerichtet ist.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Lichtsensor auf einer zugeordneten Auflagefläche einer der mehreren Leiterbahnen sitzt, wobei das in das Gehäuse ragende Ende wenigstens einer anderen der mehreren Leiterbahnen relativ zu dieser Auflagefläche für den Lichtsensor zurück versetzt ist, also von der Lichteintrittsfläche des Gehäuses weiter beabstandet ist als die genannte Auflagefläche. Hierdurch werden Lichtreflexionen an der betreffenden Leiterbahn und insbesondere an deren Stirnseite zwar nicht unmittelbar absorbiert oder schräg umgelenkt. Allerdings kann ein derartiges Zurückversetzen der betreffenden Leiterbahn bereits bewirken, dass das an der Leiterbahn reflektierte Licht den Lichtsensor nicht mehr oder nur noch in einem vernachlässigbar geringen Ausmaß erreicht, beispielsweise weil die Lichtreflexionen dann außerhalb des für eine Totalreflexion maßgeblichen Winkelbereichs liegen. Somit wird auch durch diese einfache Maßnahme eine Verfälschung des Signals des Lichtsensors vermieden.
Gemäß einer besonders einfachen Weiterbildung ragt die betreffende (zurückversetzte) Leiterbahn weniger tief in Richtung der Lichteintrittsfläche des Gehäuses in das Gehäuse hinein als diejenige Leiterbahn, an der der Lichtsensor angeordnet ist. Mit anderen Worten wird diese Leiterbahn gezielt kürzer ausgebildet als die den Lichtsensor tragende Leiterbahn.
Grundsätzlich ist es möglich, dass die genannten Leiterbahnen freitragend ausgebildet sind, d. h. die Leiterbahnen sind nicht unbedingt durch eine gemeinsame Trägereinrichtung miteinander mechanisch verbunden. Insbesondere können die Leiterbahnen durch eine Leiterrahmen-Anordnung gebildet sein (sogenannte Leadframe-Konstruktion), bei der die Leiterbahnen typischerweise flächig ausgebildet sind und im Wesentlichen innerhalb einer gemeinsamen Erstreckungsebene verlaufen.
Alternativ hierzu ist es jedoch möglich, dass eine gemeinsame Trägereinrichtung für die Leiterbahnen vorgesehen ist, beispielsweise eine starre oder flexible Platine oder Leiterkarte. Die Leiterbahnen sind in diesem Fall insbesondere als Metallisierungen ausgebildet.
Bei einem derartigen Aufbau mit Trägereinrichtung kann diese an einer Stirnseite, die der Lichteintrittsfläche des Gehäuses zugewandt ist, zumindest bereichsweise lichtabsorbierend ausgebildet sein, insbesondere indem die betreffende Stirnseite mit einer lichtabsorbierenden Schicht versehen ist. Hierdurch wird – ähnlich wie vorstehend für die Stirnseiten der Leiterbahnen erläutert – verhindert, dass an der Stirneseite der Trägereinrichtung hervorgerufene Lichtreflexionen zu dem Lichtsensor gelangen und dort unerwünschte Störsignalanteile hervorrufen.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Stirnseite der genannten Trägereinrichtung, die der Lichteintrittsfläche des Gehäuses zugeordnet und dieser im Wesentlichen zugewandt ist, oder ein Abschnitt einer solchen Stirnseite eine Flächennormale besitzen, die schräg zu der Flächennormalen der Lichteintrittsfläche des Gehäuses verläuft (ggf. wiederum bezogen auf das jeweilige Zentrum des Stirnseitenabschnitts bzw. der Lichteintrittsfläche). Hierdurch kann erreicht werden, dass an der betreffenden Stirnseite auftretende Lichtreflexionen zur Seite umgelenkt werden und somit den Lichtsensor nicht mehr erreichen. Insbesondere ist die betreffende Stirnseite bzw. der Stirnseitenabschnitt bezüglich der Lichteintrittsfläche des Gehäuses und/oder bezüglich der Lichteintrittsfläche des Lichtsensors schräg ausgerichtet.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.
1 zeigt eine bekannte Temperaturmesseinheit in einer schematischen Querschnittsansicht.
2 bis 9 zeigen verschiedene Ausführungsformen einer Temperaturmesseinheit in einer jeweiligen schematischen Querschnittsansicht.
1 zeigt eine bekannte Temperaturmesseinheit 11. Diese besitzt drei Leiterbahnen 13a, 13b, 13c. Ein Temperaturfühler 17, beispielsweise ein NTC-Widerstandselement, ist an den Leiterbahnen 13a und 13b angeordnet, die zur elektrischen Kontaktierung des Temperaturfühlers 17 dienen. An einer Stirnseite 15b der mittleren Leiterbahn 13b ist ein Lichtsensor 19 angeordnet, der beispielsweise durch eine Fotodiode gebildet ist und eine Lichteintrittsfläche 21 besitzt. Der Temperaturfühler 17, der Lichtsensor 19 und Teile der Leiterbahnen 13a, 13b, 13c sind in einem Gehäuse 23 aus lichtdurchlässigem Kunstharz vergossen. Die einem Fahrzeug-Innenraum 25 zugewandte stirnseitige Außenfläche des Gehäuses 23 bildet eine Lichteintrittsfläche 27.
Die Temperaturmesseinheit 11 ist an einer Frontblende 29 eines hier nicht näher dargestellten Klimaanlagen-Steuergeräts befestigt, wobei die Frontblende 29 das Gehäuse 23 der Temperaturmesseinheit 11 umfäng lich umschließt. Die drei Leiterbahnen 13a, 13b, 13c sind mit einer gegenüber der Frontblende 29 zurück versetzten Hauptplatine 31 gekoppelt und hierdurch mit einer Auswerteeinrichtung 33 elektrisch leitend verbunden. Diese Auswerteeinrichtung 33 kann mit einer hier nicht näher dargestellten elektronischen Steuereinheit des genannten Klimaanlagen-Steuergeräts verbunden sein oder Teil dieser Steuereinheit sein.
Die in 1 gezeigte Temperaturmesseinheit 11 dient dazu, einen Sonnenlicht-kompensierten Temperaturmesswert für den Fahrzeug-Innenraum 25 zu ermitteln. Hierfür wird mittels des Temperaturfühlers 17 ein Temperaturmesswert ermittelt, der im Wesentlichen der Lufttemperatur im Fahrzeug-Innenraum 25 entspricht, da der Temperaturfühler 17 über das Gehäuse 23 wärmeleitfähig mit dem Fahrzeug-Innenraum 25 gekoppelt ist. Das Signal des Temperaturfühlers 17 wird von der Auswerteeinrichtung 33 über die Leiterbahnen 13a und 13b erfasst.
Sofern jedoch die Frontblende 29 und insbesondere das Gehäuse 23 der Temperaturmesseinheit 11 direkt von Sonnenlicht beaufschlagt wird, das in den Fahrzeug-Innenraum 25 einfällt, bewirkt dies eine Oberflächenerwärmung der Frontblende 29 und des Gehäuses 23. Hierdurch ermittelt der Temperaturfühler 17 letztlich eine höhere Temperatur, als dies der tatsächlichen Lufttemperatur im Fahrzeug-Innenraum 25 entspricht. Um den Temperaturmesswert entsprechend kompensieren zu können, wird mittels des Lichtsensors 19 deshalb der Sonnenlichteinfall erfasst. In Abhängigkeit von dem Einfallwinkel des Sonnenlichts relativ zu einer Flächennormalen N der Lichteintrittsfläche 27 und in Abhängigkeit von der Intensität des einfallenden Sonnenlichts erzeugt der Lichtsensor 19 ein Signal, das bezüglich des Einfallswinkels im Wesentlichen eine Kosinus-Abhängigkeit zeigt. Dieses Signal wird von der Auswerteeinrichtung 33 über die beiden Leiterbahnen 13b und 13c ausgelesen, wobei der Licht sensor 19 über einen Bonddraht (in 1 der besseren Übersicht halber nicht gezeigt) mit der Leiterbahn 13c verbunden ist. Anhand dieses zusätzlichen Signals kompensiert die Auswerteeinrichtung 33 den mittels des Temperaturfühlers 17 ermittelten Temperaturmesswert.
Ein Problem bei dieser Signalermittlung und -auswertung besteht jedoch darin, dass die innerhalb des Gehäuses 23 vorhandenen Grenzflächen zwangsläufig Lichtreflexionen verursachen, die zu einer indirekten Lichtbeaufschlagung des Lichtsensors 19 und somit zu einer Verfälschung des Signals des Lichtsensors 19 führen können. Insbesondere können sich hierdurch unerwünschte Abweichungen von der genannten Kosinus-Abhängigkeit des Signals des Lichtsensors 19 ergeben, sodass die erläuterte Kompensation des Sonnenlichteinfalls nicht mit der erwünschten Genauigkeit durchgeführt werden kann. Beispielhaft ist in 1 ein einfallender Lichtstrahl 35 gezeigt, der im Inneren des Gehäuses 23 zunächst an der Stirnseite 15c der Leiterbahn 13c reflektiert wird. Der reflektierte Lichtstrahl 37 gelangt durch Totalreflexion an der Innenseite der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 schließlich zur Lichteintrittsfläche 21 des Lichtsensors 19 und verursacht dort eine entsprechende Signalerhöhung.
Zur Vermeidung derartiger Signalverfälschungen werden solche Lichtreflexionen innerhalb des Gehäuses 23 vermieden, die ohne zusätzliche Gegenmaßnahmen letztlich den Lichtsensor 19 erreichen würden. Dies wird nachfolgend anhand der 2 bis 9 für verschiedene Ausführungsformen erläutert. Gleichartige Elemente wie in 1 sind darin entsprechend dargestellt und/oder mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Stirnseite 15a der Leiterbahn 13a und die Stirnseite 15c der Leiterbahn 13c jeweils vollständig mit einer lichtabsorbierenden Schicht 41 versehen sind. Diese Schicht 41 kann durch jegliches Material gebildet sein, das im Zusammenhang mit der Fertigung von Halbleiterbaugruppen geeignet oder üblich ist, solange dieses Material lichtabsorbierende Eigenschaften besitzt (beispielsweise sogenanntes Glob Top).
Da diejenigen Stirnseiten 15a, 15c der Leiterbahnen 13a, 13c mit der lichtabsorbierenden Schicht 41 bedeckt sind, welche der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 zugewandt sind, werden die im Zusammenhang mit 1 erläuterten Lichtreflexionen und die hiermit verbundenen Verfälschungen der Signale des Lichtsensors 19 vermieden.
Zu der 2 ist noch anzumerken, dass die lichtabsorbierende Schicht 41 auch den Bonddraht 43 umschließen kann, der üblicherweise vorgesehen ist, um die betreffende Leiterbahn 13c mit dem Lichtsensor 19 elektrisch leitend zu verbinden. Ferner kann es ausreichend sein, wenn lediglich eine Stirnseite 15a oder 15c mit der lichtabsorbierenden Schicht 41 versehen ist, und/oder wenn die Stirnseiten 15a, 15c lediglich bereichsweise mit der lichtabsorbierenden Schicht 41 versehen sind. Außerdem können diejenigen Bereiche der Stirnseite 15b der mittleren Leiterbahn 13b, welche den Lichtsensor 19 seitlich umgeben, ebenfalls mit einer derartigen lichtabsorbierenden Schicht 41 versehen sein.
3 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie in 2. Hier ist diejenige Stirnseite des üblicherweise rechteckigen Temperaturfühlers 17, die der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 zugeordnet ist, mit einer lichtabsorbierenden Schicht 41 versehen (z. B. lichtundurchlässiges Kunstharz, schwarze Farbe). Hierdurch wird vermieden, dass das durch die Lichteintrittsfläche 27 in das Gehäuse 23 einfallende Sonnenlicht an der betreffenden Seitenfläche des Temperaturfühlers 27 reflektiert wird und letztlich zu der Lichteintrittsfläche 21 des Lichtsensors 19 gelangt. Selbstverständ lich kann diese Ausführungsform mit der Ausführungsform gemäß 2 kombiniert werden.
4 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Stirnseite 15a der Leiterbahn 13a, welche der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 zugeordnet und im Wesentlichen zugewandt ist, einen geneigten Verlauf besitzt. Die Flächennormale N' dieser Stirnseite 15a verläuft somit schräg – d. h. in einem Winkel zwischen 0° und 90° – zu der Flächennormale N der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23. Da in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel die Lichteintrittsfläche 27 im Wesentlichen plan ausgebildet ist, bedeutet dies, dass die betreffende Stirnseite 15a schräg zu der Lichteintrittsfläche 27 verläuft. Hierdurch wird das aus dem Fahrzeug-Innenraum 25 über die Lichteintrittsfläche 27 in das Gehäuse 23 einfallende Sonnenlicht an der betreffenden Stirnseite 15a zur Seite reflektiert, sodass das reflektierte Licht nicht mehr zu dem Lichtsensor 19 gelangt.
Aus 4 geht auch hervor, dass eine der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 zugewandte Leiterbahnstirnseite auch lediglich abschnittsweise den erläuterten schrägen Verlauf besitzen kann. Dies ist in 4 für die Leiterbahn 13c gezeigt. Deren Stirnseite 15c besitzt zwei Schrägflächenabschnitte 45. Die jeweilige Flächennormale N' dieser Schrägflächenabschnitte 45 verläuft schräg zu der Flächennormale N der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23.
Eine ähnliche vorteilhafte Wirkung lässt sich auch erzielen, wenn diejenige Stirnseite 47 des Temperaturfühlers 17, die der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 zugeordnet und im Wesentlichen zugewandt ist, bezüglich der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 schräg verläuft. Dies ist in 5 gezeigt. Mit anderen Worten ist bei dieser Ausführungsform der Temperaturfühler 17 verkippt angeordnet. Die Flächennormale N' der betreffenden Stirnseite 27 verläuft also schräg zu der Flächennormale N der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 (bezogen auf das Zentrum der Lichteintrittsfläche 27). Falls das durch die Lichteintrittsfläche 27 in das Gehäuse 23 einfallende Sonnenlicht auf die betreffende Stirnseite 47 des Temperaturfühlers 17 fällt, wird das Licht zur Seite abgelenkt. Hierdurch wird weitgehend vermieden, dass das vom Temperaturfühler 17 reflektierte Licht auf den Lichtsensor 19 trifft und dort eine unerwünschte Signalverfälschung bewirkt.
6 zeigt eine Ausführungsform einer Temperaturmesseinheit 11, bei der Lichtreflexionen an den Stirnseiten 15a und 15c der beiden äußeren Leiterbahnen 13a und 13c zwar nicht gezielt absorbiert und auch nicht zur Seite umgelenkt werden. Allerdings bildet die Stirnseite 15b der mittleren Leiterbahn 13b hier eine Auflagefläche 49 für den Lichtsensor 19, und bezüglich dieser Auflagefläche 49 sind die mit dem Bonddraht 43 versehene Stirnseite 15c und die weitere Stirnseite 15a der Leiterbahnen 13c und 13a gegenüber der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 zurück versetzt. Allein durch diese einfache Maßnahme kann bereits erreicht werden, dass die Winkelcharakteristik der Lichtreflexionen, die an den Stirnseiten 15a und 15c durch das durch die Lichteintrittsfläche 27 in das Gehäuse 23 gelangende Sonnenlicht verursacht werden, nicht mehr ausreicht, um über Totalreflexion an der Innenseite der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 einen signifikanten parasitären Lichteinfall am Lichtsensor 19 zu bewirken. Somit lässt sich diese Ausführungsform fertigungstechnisch besonders einfach realisieren, da die beiden äußeren Leiterbahnen 13a und 13c lediglich kürzer auszubilden sind als die den Lichtsensor 19 tragende mittlere Leiterbahn 13b. Bezüglich des üblichen Aufbaus (vgl. 1) ist es lediglich erforderlich, den Bonddraht 43 etwas länger auszuführen.
7 illustriert, dass verschiedene der genannten Maßnahmen zur Unterdrückung von Gehäuse-internen Lichtreflexionen, die den Lichtsensor 19 beaufschlagen könnten, miteinander kombiniert werden können. In dem hier gezeigten Beispiel sind die Stirnseiten 15a und 15c der beiden äußeren Leiterbahnen 13a und 13c mit einer lichtabsorbierenden Schicht 41 versehen, und der Temperaturfühler 17 ist bezüglich der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 bzw. bezüglich der Lichteintrittsfläche 21 des Lichtsensors 19 in einer schrägen Ausrichtung angeordnet.
Bei den vorstehend erläuterten Ausführungsformen besitzen die Leiterbahnen 13a, 13b und 13c einen Leiterstreifen-Aufbau und sind freitragend ausgebildet, d. h. die Leiterbahnen 13a, 13b und 13c der Temperaturmesseinheit 11 sind allein durch das Gehäuse 23 aneinander fixiert. Alternativ hierzu können die Leiterbahnen 13a, 13b und 13c an einer gemeinsamen Trägereinrichtung, beispielsweise einer starren oder flexiblen Leiterkarte ausgebildet sein, die auch den Temperaturfühler 17 und den Lichtsensor 19 trägt.
Dies ist in 8 gezeigt. Die Leiterbahnen 13a, 13b und 13c sind hier durch Metallisierungen gebildet, die an einer gemeinsamen Trägerplatine 51 ausgebildet sind. Ein Teil der Trägerplatine 51 ist von dem Gehäuse 23 formschlüssig umgeben. Auch bei einer derartigen Ausgestaltung der Temperaturmesseinheit 11 kann das erläuterte Problem von Gehäuseinternen Lichtreflexionen auftreten, die letztlich den Lichtsensor 19 beaufschlagen und dort Signalverfälschungen hervorrufen. Derartige unerwünschte Lichtreflexionen können insbesondere durch diejenige Stirnseite 53 der Trägerplatine 51 verursacht werden, die der Lichteintrittsfläche 27 des lichtdurchlässigen Gehäuses 23 zugewandt ist. Erfindungsgemäß werden derartige Lichtreflexionen, die den Lichtsensor 19 beaufschlagen könnten, unterdrückt. Bei der in 8 gezeigten Ausführungsform ge schieht dies dadurch, dass die betreffende Stirnseite 53 mit einer lichtabsorbierenden Schicht 41 versehen ist.
9 zeigt eine ähnliche Ausführungsform wie 8. Diejenige Stirnseite 53 der Trägerplatine 51, die der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 zugeordnet und im Wesentlichen zugewandt ist, besitzt hier zwei Schrägflächenabschnitte 55, deren jeweilige Flächennormale N' schräg bezüglich der Flächennormale N der Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 (bezogen auf das Zentrum der Lichteintrittsfläche 27 im Falle einer gewölbten Lichteintrittsfläche 27) verläuft. Hierdurch wird Sonnenlicht, das durch die Lichteintrittsfläche 27 des Gehäuses 23 auf die betreffende Stirnseite 53 der Trägerplatine 51 gelangt, in seitliche Richtung umgelenkt, sodass dieses Licht nicht den Lichtsensor 19 erreicht.
Sofern im Zusammenhang mit der Erfindung auf eine schräge Ausrichtung von Stirnseiten von Leiterbahnen (vgl. 4), von Stirnseiten des Temperaturfühlers (vgl. 5 und 7) oder von Stirnseiten einer Trägereinrichtung (vg. 9) Bezug genommen wird, ist es besonders vorteilhaft, wenn diese schräge Ausrichtung derart gewählt ist, dass Sonnenlicht, welches durch die Lichteintrittsfläche des Gehäuses frontal in das Gehäuse einfällt, von dem Lichtsensor weg gelenkt wird.

11: Temperaturmesseinheit
13a, 13b, 13c: Leiterbahn
15a, 15a, 15c: Stirnseite
17: Temperaturfühler
19: Lichtsensor
21: Lichteintrittsfläche
23: Gehäuse
25: Fahrzeug-Innenraum
27: Lichteintrittsfläche
29: Frontblende
31: Hauptplatine
33: Auswerteeinrichtung
35: einfallender Lichtstrahl
37: reflektierter Lichtstrahl
41: lichtabsorbierende Schicht
43: Bonddraht
45: Schrägflächenabschnitt
47: Stirnseite
49: Auflagefläche
51: Trägerplatine
53: Stirnseite
55: Schrägflächenabschnitt
N: Flächennormale
N': Flächennormale

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10312077 B3 [0003, 0004]

Claims

Temperaturmesseinheit (11) zur Ermittlung einer Sonnenlichtkompensierten Temperatur im Innenraum (25) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Temperaturfühler (17), einem Lichtsensor (19) und mehreren metallischen Leiterbahnen (13a, 13b, 13c) zur elektrischen Kontaktierung des Temperaturfühlers und des Lichtsensors, wobei der Temperaturfühler, der Lichtsensor und Teile der Leiterbahnen von einem gemeinsamen Gehäuse (23) umschlossen sind, das zumindest in einem Bereich zwischen einer Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses und dem Lichtsensor (19) lichtdurchlässig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Temperaturmesseinheit (11) innerhalb des Gehäuses (23) dazu ausgebildet ist, den Lichtsensor (19) beaufschlagende Lichtreflexionen (37) zu unterdrücken.
Temperaturmesseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine (13a, 13c) der Leiterbahnen eine Stirnseite (15a, 15c) aufweist, die benachbart zu der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) angeordnet ist, wobei diese Stirnseite dazu ausgebildet ist, in das Gehäuse eintretendes Licht (35) zu absorbieren.
Temperaturmesseinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (15a, 15c) zumindest bereichsweise mit einer lichtabsorbierenden Schicht (41) versehen ist.
Temperaturmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine (13a, 13c) der Leiterbahnen eine Stirnseite (15a, 15c) aufweist, die benachbart zu der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) angeordnet ist, wobei die Flächennormale (N') dieser Stirnseite (15a) oder eines Abschnitts (45) dieser Stirnseite (15c) schräg zu der Flächennormale (N) der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) verläuft.
Temperaturmesseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (15a) oder der Stirnseitenabschnitt (45) bezüglich der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) und/oder bezüglich der Lichteintrittsfläche (21) des Lichtsensors (19) schräg verläuft.
Temperaturmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (17) zumindest bereichsweise lichtabsorbierend ausgebildet ist.
Temperaturmesseinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Stirnseite des Temperaturfühlers (17), die benachbart zu der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) angeordnet ist, mit einer lichtabsorbierenden Schicht (41) versehen ist.
Temperaturmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (17) eine Stirnseite (47) aufweist, die be nachbart zu der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) angeordnet ist, wobei die Flächennormale (N') dieser Stirnseite (47) schräg zu der Flächennormale (N) der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) verläuft.
Temperaturmesseinheit nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Temperaturfühler (17) bezüglich der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) und/oder bezüglich der Lichteintrittsfläche (21) des Lichtsensors (19) schräg ausgerichtet ist.
Temperaturmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine (13a, 13c) der mehreren Leiterbahnen weniger tief in Richtung der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) in das Gehäuse (23) hineinragt als diejenige Leiterbahn (13b), an der der Lichtsensor (19) angeordnet ist.
Temperaturmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (19) auf einer Auflagefläche (49) einer (13b) der mehreren Leiterbahnen sitzt, wobei das in das Gehäuse (23) ragende Ende wenigstens einer anderen (13a, 13c) der mehreren Leiterbahnen von der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) bezüglich der Auflagefläche (49) für den Lichtsensor (19) zurückversetzt ist.
Temperaturmesseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (13a, 13b, 13c) freitragend ausgebildet sind.
Temperaturmesseinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (13a, 13b, 13c) durch eine Leiterrahmenanordnung gebildet sind.
Temperaturmesseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterbahnen (13a, 13b, 13c) an einer gemeinsamen Trägereinrichtung (51) ausgebildet sind.
Temperaturmesseinheit nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägereinrichtung (51) zumindest an einer Stirnseite (53), die der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) zugewandt ist, lichtabsorbierend ausgebildet ist.
Temperaturmesseinheit nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Stirnseite (53) der Trägereinrichtung (51), die benachbart zu der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) angeordnet ist, oder ein Abschnitt (55) dieser Stirnseite (53) bezüglich der Lichteintrittsfläche (27) des Gehäuses (23) und/oder bezüglich der Lichteintrittsfläche (21) des Lichtsensors (19) schräg verläuft.