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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.
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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.
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Eine
derartige Temperaturmesseinheit ist aus der
DE 103 12 077 B3 bekannt,
deren Inhalt in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung
einbezogen wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Insbesondere
kann die betreffende Leiterbahnstirnseite mit einer lichtabsorbierenden
Schicht versehen sein, beispielsweise mit einer lichtabsorbierenden
Farbe oder einem lichtabsorbierenden Harz.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die
Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
eine bekannte Temperaturmesseinheit in einer schematischen Querschnittsansicht.
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2 bis 9 zeigen
verschiedene Ausführungsformen einer Temperaturmesseinheit
in einer jeweiligen schematischen Querschnittsansicht.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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]