DE102012101919A1 - Light source for vehicle has two lighting units, where each lighting unit is provided with multiple light emitting diode chips, while lighting units are separated from each other to emit light on reflector in switchable manner - Google Patents
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Abstract
Description
Es werden eine Lichtquelle und ein Fahrzeug mit Lichtquelle angegeben.A light source and a vehicle with light source are indicated.
In üblichen Scheinwerfersystemen für Kraftfahrzeuge, die auf Leuchtdioden (LEDs) basieren, werden üblicherweise separate optische Komponenten, also Lichtquellen mit eigens zugeordneten separaten Reflektoren verwendet, um unterschiedliche Lichtfunktionen verwirklichen zu können. Beispielsweise sind Scheinwerfersysteme bekannt, die einen Scheinwerfer für das Abblendlicht und einen weiteren Scheinwerfer für das Tagfahrlicht aufweisen, die in getrennten oder auch in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. In conventional headlight systems for motor vehicles, which are based on light-emitting diodes (LEDs), separate optical components, that is to say light sources with dedicated separate reflectors, are usually used in order to be able to realize different light functions. For example, headlamp systems are known which have a headlight for the low beam and another headlight for the daytime running lights, which are arranged in separate or in a common housing.
Weiterhin ist es bekannt, beispielsweise bei LED-basierten Projektionssystemen unterschiedlich Lichtfunktionen über unterschiedliche Shutter zu realisieren. Furthermore, it is known, for example, to realize different light functions via different shutters in LED-based projection systems.
Zumindest eine Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, eine Lichtquelle mit veränderbarer Abstrahlcharakteristik anzugeben. Eine weitere Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen ist es, ein Fahrzeug mit einer Lichtquelle anzugeben.At least one object of certain embodiments is to provide a light source with variable radiation characteristics. Another object of certain embodiments is to provide a vehicle with a light source.
Diese Aufgaben werden durch Gegenstände gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des Gegenstands und des Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.These objects are achieved by articles according to the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of the subject matter and of the method are characterized in the dependent claims and furthermore emerge from the following description and the drawings.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist eine Lichtquelle eine erste Leuchteinheit mit zumindest einem Leuchtdiodenchip und eine zweite Leuchteinheit mit zumindest einem weiteren Leuchtdiodenchip auf. Weiterhin weist die Lichtquelle einen Reflektor auf, auf den die erste und die zweite Leuchteinheit getrennt voneinander schaltbar im Betrieb Licht abstrahlen, wobei die erste Leuchteinheit mit dem Reflektor eine erste Abstrahlcharakteristik und die zweite Leuchteinheit mit dem Reflektor eine zweite Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle bewirken. Die Abstrahlcharakteristiken sind getrennt voneinander schaltbar, indem die erste und zweite Leuchteinheit getrennt voneinander schaltbar sind. Dabei bewirken die erste und die zweite Leuchteinheit zwei von der Lichtquelle abstrahlbare, getrennt voneinander schaltbare unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass durch abwechselndes Einschalten, also durch Hin- und Herschalten zwischen der ersten und zweiten Leuchteinheit, zwischen der ersten und zweiten Abstrahlcharakteristik der Lichtquelle gewechselt werden kann.In accordance with at least one embodiment, a light source has a first lighting unit with at least one light-emitting diode chip and a second lighting unit with at least one further light-emitting diode chip. Furthermore, the light source has a reflector, on which the first and the second light emitting unit separately operable light emit light, wherein the first light unit with the reflector cause a first emission and the second light unit with the reflector a second emission characteristic of the light source. The emission characteristics can be switched separately from each other by the first and second lighting unit can be switched separately. In this case, the first and the second lighting unit cause two different emission characteristics which can be emitted by the light source and which can be switched separately from one another. In other words, this means that it is possible to alternate between the first and second emission characteristics of the light source by alternately switching on, that is, by switching back and forth between the first and second lighting units.
Mit Vorteil ist es bei der hier beschriebenen Lichtquelle somit möglich, zwei unterschiedliche Lichtfunktionen in Form der unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken mit ein und demselben Reflektor zu erreichen.It is thus advantageously possible with the light source described here to achieve two different light functions in the form of the different emission characteristics with one and the same reflector.
Die Leuchtdiodenchips der Leuchteinheiten sind so zum Reflektor angeordnet, dass zumindest ein Großteil des jeweils von den Leuchtdiodenchips abgestrahlten Lichts auf den Reflektor abgestrahlt wird. Das kann insbesondere bedeuten, dass der Reflektor derart ausgebildet ist, dass er den jeweiligen Abstrahlungsraumwinkelbereich der ersten und zweiten Leuchteinheit überdeckt. The light-emitting diode chips of the light units are arranged to the reflector so that at least a majority of each of the light emitted by the light-emitting diode chip is emitted to the reflector. This may mean in particular that the reflector is designed such that it covers the respective radiation space angle range of the first and second lighting unit.
Besonders bevorzugt sind die Leuchteinheiten so ausgebildet, dass das von der ersten Leuchteinheit abgestrahlte Licht und das von der zweiten Leuchteinheit abgestrahlte Licht jeweils eine Hauptabstrahlrichtung aufweisen und die beiden Hauptabstrahlrichtungen parallel zueinander sind. Mit anderen Worten strahlen die erste und die zweite Leuchteinheit besonders bevorzugt Licht in zueinander parallelen Richtungen ab. Der Reflektor kann ein derartige Form aufweisen, dass allein durch die Positionierung der ersten Leuchteinheit und der zweiten Leuchteinheit an verschiedenen Positionen relativ zum Reflektor die unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken erreicht werden können, ohne dass die Abstrahlrichtungen der Leuchteinheiten unterschiedlich zueinander sind. Dadurch kann es mit Vorteil möglich sein, die Leuchtdiodenchips der ersten und zweiten Leuchteinheit parallel zueinander anzuordnen.The light units are particularly preferably designed such that the light emitted by the first light unit and the light emitted by the second light unit each have a main emission direction and the two main emission directions are parallel to one another. In other words, the first and the second lighting unit particularly preferably emit light in mutually parallel directions. The reflector may have such a shape that the different emission characteristics can be achieved solely by the positioning of the first lighting unit and the second lighting unit at different positions relative to the reflector without the radiation directions of the lighting units being different from each other. As a result, it may be possible with advantage to arrange the light-emitting diode chips of the first and second lighting unit parallel to one another.
Durch die unterschiedliche Position der ersten und zweiten Leuchteinheit können sich die Einfallswinkel des von der ersten Leuchteinheit auf den Reflektor eingestrahlten Lichts und des von der zweiten Leuchteinheit auf den Reflektor eingestrahlten Lichts unterscheiden. Dadurch kann es möglich sein, dass durch jede Leuchteinheit jeweils der gesamte Reflektor ausgeleuchtet und gleichzeitig die unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken erreicht werden können.Due to the different position of the first and second lighting unit, the angles of incidence of the light radiated by the first lighting unit onto the reflector and of the light radiated by the second lighting unit onto the reflector may differ. As a result, it may be possible for the entire reflector to be illuminated by each lighting unit and, at the same time, for the different emission characteristics to be achieved.
Je nach gewünschten Abstrahlcharakteristiken für das Licht der ersten und zweiten Leuchteinheit kann der Reflektor eine Form aufweisen, die zumindest als Teil eines Ellipsoiden, eines Paraboloiden, einer Kugel, einer Freiformfläche oder einer Kombination hieraus ausgebildet ist. Depending on the desired emission characteristics for the light of the first and second lighting unit, the reflector may have a shape which is formed at least as part of an ellipsoid, a paraboloid, a sphere, a free-form surface or a combination thereof.
Der Reflektor kann einen Kunststoff oder ein Metall, etwa Aluminium, aufweisen. Weiterhin kann der Reflektor eine reflektierende Beschichtung, beispielsweise eine Metallbeschichtung wie etwa eine Silberbeschichtung, aufweisen.The reflector may comprise a plastic or a metal, such as aluminum. Furthermore, the reflector may have a reflective coating, for example a metal coating, such as a silver coating.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Leuchtdiodenchip, also der jeweilige zumindest eine Leuchtdiodenchip der ersten und/oder der zweiten Leuchteinheit zumindest eine Halbleiterschichtenfolge auf, die geeignet ist, im Betrieb Licht zu erzeugen. Die Leuchtdiodenchips der hier beschriebenen Lichtquelle können insbesondere so ausgebildet sein, dass die erste und die zweite Leuchteinheit jeweils weißes Licht abstrahlen. Dazu können die Leuchtdiodenchips beispielsweise kurzwelliges Licht, also etwa ultraviolettes bis grünes Licht, abstrahlen, das durch einen beispielsweise in Form einer Beschichtung oder eines Wellenlängenkonversionselements auf einem Leuchtdiodenchip angeordneten Wellenlängenkonversionsstoff teilweise in längerwelliges Licht, beispielsweise blaues und/oder grünes und/oder gelbes und/oder rotes Licht, umgewandet wird, so dass die Überlagerung des kurzwelligen und des längerwelligen Lichts weißes Licht ergibt. Materialien und Aufbau einer Licht emittierenden Halbleiterschichtenfolge, eines geeigneten Wellenlängenkonversionselements sowie weiterer Elemente von Leuchtdiodenchips sind dem Fachmann bekannt und werden daher an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt. According to a further embodiment, a light-emitting diode chip, that is to say the respective at least one light-emitting diode chip of the first and / or second light-emitting unit, has at least one semiconductor layer sequence which is suitable for producing light during operation. The light-emitting diode chips of the light source described here can be designed in particular such that the first and the second lighting unit each emit white light. For this purpose, the light-emitting diode chips can, for example, emit short-wave light, that is to say ultraviolet to green light, which is partly converted into longer-wavelength light, for example blue and / or green and / or yellow, by a wavelength conversion substance arranged on a light-emitting diode chip, for example in the form of a coating or a wavelength conversion element. or red light, is converted, so that the superposition of the short-wave and the longer-wavelength light gives white light. Materials and structure of a light-emitting semiconductor layer sequence, a suitable wavelength conversion element and further elements of light-emitting diode chips are known to the person skilled in the art and are therefore not further elaborated here.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste und zweite Leuchteinheit gleich ausgebildet und strahlen Licht mit dem gleichen Farbeindruck, insbesondere einem gleichen weißen Farbeindruck, ab. Alternativ hierzu können die erste und zweite Leuchteinheit unterschiedliches Licht abstrahlen. Beispielsweise können eine der Leuchteinheiten warmweißes Licht und die andere kaltweißes Licht abstrahlen, so dass durch die Leuchteinheiten zusätzlich zur unterschiedlichen Abstrahlcharakteristik auch ein unterschiedlicher Farbeindruck erreicht werden kann.According to a further embodiment, the first and second lighting unit are of the same design and emit light with the same color impression, in particular a same white color impression. Alternatively, the first and second lighting unit may emit different light. For example, one of the light units can emit warm white light and the other cool white light, so that a different color impression can be achieved by the light units in addition to the different radiation characteristics.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Leuchteinheit und die zweite Leuchteinheit auf einem gemeinsamen Träger angeordnet. Der gemeinsame Träger kann beispielsweise durch eine Platine, eine Leiterplatte, ein Kunststoffgehäuse oder einen Keramikträger gebildet sein, auf dem die Leuchtdiodenchips der Leuchteinheiten montiert sind.According to a further embodiment, the first lighting unit and the second lighting unit are arranged on a common carrier. The common carrier can be formed for example by a circuit board, a printed circuit board, a plastic housing or a ceramic carrier on which the LED chips of the light units are mounted.
Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass jede Leuchtdiodeneinheit einen eigenen Träger für die jeweiligen Leuchtdiodenchips aufweist. Weiterhin kann es auch möglich sein, dass jeder Leuchtdiodenchip der ersten und/oder der zweiten Leuchteinheit einen eigenen Träger aufweist.Alternatively, it may also be possible for each light-emitting diode unit to have its own carrier for the respective light-emitting diode chips. Furthermore, it may also be possible for each light-emitting diode chip of the first and / or the second lighting unit to have its own carrier.
Weiterhin können die erste Leuchteinheit und/oder die zweite Leuchteinheit weitere Elemente wie etwa eine Verkapselung, ein Licht lenkendes optisches Element, etwa eine Linse, und/oder elektrische Kontakte aufweisen.Furthermore, the first lighting unit and / or the second lighting unit may comprise further elements such as an encapsulation, a light-directing optical element, such as a lens, and / or electrical contacts.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die erste oder die zweite Leuchteinheit und besonders bevorzugt beide Leuchteinheiten jeweils eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips auf. Beispielsweise kann eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips einer Leuchteinheit zeilenförmige angeordnet sein. Insbesondere können auch beide Leuchteinheiten jeweils zeilenförmig angeordnete Leuchtdiodenchips aufweisen. Die Zeilen können dabei parallel zueinander und nebeneinander angeordnet sein. Mit anderen Worten können die erste und die zweite Leuchteinheit eine zweidimensionale, matrixartige Anordnung von Leuchtdiodenchips aufweisen. Durch eine derartige zweidimensionale Anordnung der Leuchtdiodenchips können die erste und zweite Leuchteinheit kompakt und mit geringem Platzbedarf ausgebildet werden. Insbesondere eignet sich eine solche zweidimensionale Anordnung der Leuchtdiodenchips für eine Anordnung der ersten und zweiten Leuchteinheit auf einem gemeinsamen Träger, wie weiter oben beschrieben. Die Leuchtdiodenchips der ersten Leuchteinheit bilden dabei eine erste Zeile von Leuchtdiodenchips, während die Leuchtdiodenchips der zweiten Leuchteinheit eine daneben angeordnete zweite Zeile von Leuchtdiodenchips bilden. Dadurch ist es möglich, die Leuchtdiodenchips in Form eines Moduls mit der ersten Leuchteinheit und der zweiten Leuchteinheit zu realisieren, das beispielsweise für eine Scheinwerferanwendung der Lichtquelle leicht austauschbar ist und leicht angepasst werden kann.According to a further embodiment, the first or the second lighting unit and particularly preferably both lighting units each have a plurality of light-emitting diode chips. For example, a plurality of light-emitting diode chips of a lighting unit can be arranged in a line-shaped manner. In particular, both light units may each have row-shaped light-emitting diode chips. The lines can be arranged parallel to each other and next to each other. In other words, the first and the second lighting unit can have a two-dimensional, matrix-like arrangement of light-emitting diode chips. By such a two-dimensional arrangement of the LED chips, the first and second lighting unit can be made compact and with a small footprint. In particular, such a two-dimensional arrangement of the light-emitting diode chips is suitable for arranging the first and second lighting unit on a common carrier, as described above. In this case, the light-emitting diode chips of the first lighting unit form a first row of light-emitting diode chips, while the light-emitting diode chips of the second lighting unit form a second row of light-emitting diode chips arranged next to it. This makes it possible to realize the LED chips in the form of a module with the first light unit and the second light unit, which is easily replaceable, for example, for a headlight application of the light source and can be easily adapted.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtquelle als Schienwerfer ausgebildet. Die Lichtquelle kann hierzu beispielsweise ein Gehäuse aufweisen, in dem die erste und die zweite Leuchteinheit sowie der gemeinsame Reflektor angeordnet sind. Weiterhin kann das Gehäuse eine transparente und insbesondere optisch klare Abdeckung, beispielsweise eine Kunststoff oder Glasabdeckung, aufweisen, die dem Reflektor im Strahlengang des von den Leuchteinheiten abgestrahlten Lichts nachgeordnet ist. Der Scheinwerfer kann insbesondere zusätzlich zum Reflektor keine die Abstrahlcharakteristiken unterschiedlich beeinflussenden optischen Komponenten aufweisen, so dass die Abstrahlcharakteristiken des Scheinwerfers allein durch die Abstrahlcharakteristiken der Lichtquelle und dadurch allein durch die Anordnung der Leuchteinheiten zum gemeinsamen Reflektor bestimmt sind.According to a further embodiment, the light source is designed as a railroad projector. For this purpose, the light source can have, for example, a housing in which the first and the second lighting unit as well as the common reflector are arranged. Furthermore, the housing may have a transparent and in particular optically clear cover, for example a plastic or glass cover, which is arranged downstream of the reflector in the beam path of the light emitted by the lighting units. In particular, in addition to the reflector, the headlamp can not have any optical components influencing the emission characteristics differently, so that the emission characteristics of the headlamp are determined solely by the emission characteristics of the light source and thus solely by the arrangement of the luminous units with respect to the common reflector.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Lichtquelle als Fahrzeugscheinwerfer ausgebildet.According to a further embodiment, the light source is designed as a vehicle headlight.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Fahrzeug einen Fahrzeugscheinwerfer auf, der die vorgenannte Lichtquelle aufweist, wobei zusammen mit dem gemeinsamen Reflektor die erste Leuchteinheit die Abstrahlcharakteristik eines Fernlichts und die zweite Leuchteinheit die Abstrahlcharakteristik eines Abblendlichts oder eines Tagfahrlichts bewirken kann. Alternativ hierzu ist es beispielsweise auch möglich, dass die erste Leuchteinheit die Abstrahlcharakteristik eines Abblendlichts und die zweite Leuchteinheit die Abstrahlcharakteristik eines Tagfahrlichts bewirken.According to a further embodiment, a vehicle has a vehicle headlamp, which has the aforementioned light source, wherein, together with the common reflector, the first lighting unit, the emission characteristic of a high beam and the second lighting unit the Abstrahlend characteristic of a low beam or a daytime running light can cause. Alternatively, for example, it is also possible for the first lighting unit to cause the emission characteristic of a low beam and the second lighting unit to produce the emission characteristic of a daytime running light.
Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Kraftwagen wie etwa ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen, ein Kraftrad wie etwa ein Motorrad, ein Moped oder ein Motorroller, oder ein Fahrrad sein. The vehicle may be, for example, a motor vehicle such as a passenger car or a truck, a motorcycle such as a motorcycle, a moped or a scooter, or a bicycle.
Durch die hier beschriebene Lichtquelle kann es somit möglich sein, einen kompakten Fahrzeugscheinwerfer mit reduzierter Systemkomplexität zu erhalten, bei dem es möglich ist, mithilfe der Lichtquelle mit nur einem Reflektor und den zwei Leuchteinheiten zwischen den verschiedenen Lichtfunktionen, also beispielsweise zwischen einer Abblend- und einer Fernlichtfunktion, hin und her zu schalten. Hierdurch können neue Designmöglichkeiten bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen entstehen, da zur Realisierung verschiedener Lichtfunktionen nur noch ein Scheinwerfer mit einem einzigen Reflektor verwendet werden muss.By the light source described here, it may thus be possible to obtain a compact vehicle headlight with reduced system complexity, in which it is possible using the light source with only one reflector and the two light units between the different light functions, so for example between a Abblend- and a High beam function to switch back and forth. This may result in new design possibilities in the development of motor vehicles, since only one headlamp with a single reflector must be used to realize different lighting functions.
Im Vergleich zum Stand der Technik ist es somit durch die hier beschriebene Lichtquelle nicht mehr nötig, in einem Scheinwerfersystem separate optische Komponenten mit jeweils eigenen Reflektoren zu verwenden, um unterschiedliche Lichtfunktionen realisieren zu können.Compared with the prior art, it is thus no longer necessary, by means of the light source described here, to use separate optical components, each with its own reflectors, in a headlamp system in order to be able to realize different light functions.
Weiterhin kann es auch möglich sein, dass die Lichtquelle beispielsweise als Blitzlichtscheinwerfer ausgebildet ist. Darüber hinaus kann eine Blitzvorrichtung einen Blitzlichtscheinwerfer mit der vorgenannten Lichtquelle aufweisen, wobei die erste Leuchteinheit und die zweite Leuchteinheit unterschiedliche Abstrahlcharakteristiken, beispielsweise eine Abstrahlcharakteristik zur direkten Beleuchtung eines Objekts und eine Abstrahlcharakteristik zur indirekten Beleuchtung eines Objekts, ermöglichen können. Furthermore, it may also be possible that the light source is designed, for example, as a flash headlight. In addition, a flashing device can have a flashlight with the aforementioned light source, wherein the first light unit and the second light unit different emission characteristics, such as a radiation pattern for direct illumination of an object and a radiation characteristic for indirect illumination of an object can enable.
Weitere Vorteile, vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.Further advantages, advantageous embodiments and developments emerge from the embodiments described below in conjunction with the figures.
Es zeigen:Show it:
In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.In the exemplary embodiments and figures, identical, identical or identically acting elements can each be provided with the same reference numerals. The illustrated elements and their proportions with each other are not to be regarded as true to scale, but individual elements, such as layers, components, components and areas, for better presentation and / or better understanding may be exaggerated.
In
Die erste Leuchteinheit
Die ersten und die zweite Leuchteinheit
Die erste Leuchteinheit
In
In
Die Fahrzeugscheinwerfer
Weiterhin ist es beispielsweise auch möglich, dass beispielsweise die Abstrahlcharakteristik
Ebenfalls kann die hier beschriebene Lichtquelle
Die Fahrzeugscheinwerfer
Die Funktionsweise der Lichtquelle
Der Reflektor
Parallel zur xy-Ebene, in der der Leuchteinheiten
In der xz-Ebene weist der Reflektor
In den
Jeder der Leuchtdiodenchips
Die Leuchtdiodenchips
Die für die im Folgenden gezeigten Simulationen verwendeten Abmessungen der ersten und zweiten Leuchteinheit
In den
Analog zu den Darstellungen in den
Aus den Simulationen der
Dadurch ergeben sich bei der Entwicklung von Kraftfahrzeugen und Kraftfahrzeugscheinwerfern neue Designmöglichkeiten, da insbesondere die Systemkomplexität reduziert werden kann. Weiterhin ist ein modularer Aufbau der Lichtquelle
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention is not limited by the description based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, including in particular any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
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