DE102015206471A1

DE102015206471A1 - Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102015206471A1
Application number: DE102015206471.9A
Authority: DE
Inventors: Daniel Weissenberger; Peter Ivicic
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2015-04-10
Filing date: 2015-04-10
Publication date: 2016-10-13
Also published as: WO2016162331A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit mehreren, auf einer Oberfläche (100) eines Trägers (10) angeordneten Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) und einer gemeinsamen Optik (7) für die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15), welche die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) abdeckt. Erfindungsgemäß ist die gemeinsame Optik (7) rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse (70) ausgebildet, die senkrecht zur Oberfläche (100) des Trägers (10) ausgerichtet ist und die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) sind symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse (70) auf dem Träger (10) angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
I. Stand der Technik
Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der DE 20 2014 002 809 U1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeugscheinwerfer mit mehreren Halbleiterlichtquellen, die von einer gemeinsamen Optik abgedeckt sind.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit einer möglichst symmetrischen Lichtverteilung und einer einfachen Konstruktion bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mehrere, auf einer Oberfläche eines Trägers angeordnete Halbleiterlichtquellen und eine gemeinsame Optik für die Halbleiterlichtquellen, welche die Halbleiterlichtquellen abdeckt. Erfindungsgemäß ist die gemeinsame Optik rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse ausgebildet, die senkrecht zur Oberfläche des Trägers ausgerichtet ist und die Halbleiterlichtquellen sind symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse auf dem Träger angeordnet.
Dadurch wird eine möglichst symmetrische Lichtverteilung, insbesondere im Fernfeld der Halbleiterlichtquellen, erzielt. Die Verwendung einer gemeinsamen Optik für alle Halbleiterlichtquellen erlaubt eine einfache Konstruktion der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung.
Vorzugsweise ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine erste Halbleiterlichtquelle in der Symmetrieachse der Optik auf der Oberfläche des Trägers angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, dass die erste Halbleiterlichtquelle, insbesondere in ihrem Fernfeld, zusammen mit der Optik eine symmetrische Lichtverteilung erzeugt.
Die anderen Halbleiterlichtquellen sind gemäß dem vorgenannten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise entlang mindestens eines Kreises, dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse der Optik liegt, auf der Oberfläche des Trägers angeordnet. Dadurch ist gewährleistet, dass auch die anderen Halbleiterlichtquellen, insbesondere in ihrem Fernfeld, zusammen mit der Optik eine symmetrische Lichtverteilung erzeugen. Zu dem vorgenannten Zweck sind die anderen Halbleiterlichtquellen vorzugsweise entlang des mindestens einen Kreises in gleichen Abständen angeordnet.
Vorteilhafterweise sind bei dem vorgenannten bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung Betriebsmittel für die Halbleiterlichtquellen vorgesehen, die derart ausgebildet sind, dass die erste Halbleiterlichtquelle separat von den anderen Halbleiterlichtquellen ein- und ausschaltbar ist, oder die Helligkeit der ersten Halbleiterlichtquelle separat von der Helligkeit der anderen Halbleiterlichtquellen steuerbar bzw. regelbar ist.
Die Halbleiterlichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind bei allen bevorzugten Ausführungsbeispielen vorteilhafterweise entlang mindestens eines konzentrischen Kreises, dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse der Optik liegt, auf der Oberfläche des Trägers angeordnet, um eine möglichst symmetrische Lichtverteilung, insbesondere im Fernfeld der Halbleiterlichtquellen, zu gewährleisten. Die erste Halbleiterlichtquelle des vorgenannten bevorzugten Ausführungsbeispiels ist in diesem Sinn auf einem Kreis mit dem Durchmesser 0 mm und dem Mittelpunkt in der Symmetrieachse der Optik angeordnet. Besonders bevorzugt sind die Halbleiterlichtquellen äquidistant auf jedem konzentrischen Kreis, dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse der Optik liegt, angeordnet.
Vorzugsweise liegt ein parallel zur Oberfläche des Trägers gemessener, maximaler Durchmesser der Optik der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung im Wertebereich von 3 mm bis 6 mm. Dadurch ist gewährleistet, dass die einzelnen Halbleiterlichtquellen im ihrem Fernfeld bzw. im Fernfeld vor der Optik nicht mehr optisch auflösbar bzw. separierbar sind, sondern das von ihnen emittierte Licht für den Betrachter von einer einzigen Lichtquelle zu stammen scheint.
Vorzugsweise ist die Optik der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung derart ausgebildet, dass ein parallel zur Oberfläche des Trägers gemessener Durchmesser der Optik mit zunehmendem Abstand zur Oberfläche des Trägers abnimmt. Dadurch wird ein gewünschtes Abstrahlmuster erreicht.
Die Optik der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung weist aus dem vorgenannten Grund senkrecht zur Oberfläche des Trägers vorzugweise einen elliptischen Querschnitt auf. Der Quotient aus einer maximalen Höhe der Optik über der Oberfläche des Trägers und ihrem maximalen Durchmesser liegt vorzugsweise im Wertebereich von 0,3 bis 1,1.
Vorteilhafterweise ist die Optik der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung als optische Linse ausgebildet. Dadurch wird eine einfache Konstruktion der Optik und der Beleuchtungseinrichtung gewährleistet. Vorzugsweise besteht die optische Linse der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung aus Silikon und die Halbleiterlichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind vorzugsweise im Silikonmaterial der optischen Linse eingebettet. Dadurch werden die Halbleiterlichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung durch das Silikonmaterial vor Beschädigung geschützt und es ist keine weitere Abdeckung für die Halbleiterlichtquellen erforderlich. Außerdem kann eine optische Linse aus Silikon auf einfache Weise aus flüssigem Silikon mittels eines Dispensers gefertigt werden.
Die Halbleiterlichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind vorteilhafterweise innerhalb eines Kreises auf der Oberfläche des Trägers angeordnet, dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse der Optik liegt und dessen Durchmesser im Bereich des 0,4-fachen bis 0,8-fachen Wertes des maximalen Durchmessers der Optik liegt. Dadurch wird ein symmetrisches Abstrahlmuster sowie eine hohe Auskoppeleffizienz des Lichts aus der Linse erreicht.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist eine ringförmige optische Blende vorgesehen, welche die Halbleiterlichtquellen und die Optik umgibt und deren Ringachse in der Symmetrieachse der Optik liegt. Dadurch wird Licht, das von den Halbleiterlichtquellen nahezu parallel zur Oberfläche des Trägers abgestrahlt wird blockiert bzw. in andere Richtungen umgelenkt.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise als Lichtquelle im Kraftfahrzeug, insbesondere zur Erzeugung des Rücklichts oder Bremslichts oder beider vorgenannter Beleuchtungsfunktionen vorgesehen. Alternativ kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung durch Anpassungen bei der Anordnung der Halbleiterlichtquellen, den Abmessungen der Halbleiterlichtquellen sowie der Farbe des von den Halbleiterlichtquellen emittierten Lichts und mittels daran angepasster Elektronik auch für Tagfahrlicht und Fahrtrichtungsanzeiger eingesetzt werden.
III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispielen der Erfindung
2 eine Draufsicht auf das elektrische Anschlusselement der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung
3 einen Längsschnitt durch die in 1 und 2 abgebildete Beleuchtungseinrichtung
4 eine vergrößerte Darstellung der Optik und der Halbleiterlichtquellen aus dem Längsschnitt der 3
5 eine Draufsicht auf die Optik und die Halbleiterlichtquellen der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
6 eine Draufsicht auf die Halbleiterlichtquellen und die Optik der Beleuchtungseinrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
7 eine vergrößerte, längs geschnittene Darstellung der Optik und der Halbleiterlichtquellen gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung
In den 1 bis 5 sind unterschiedliche Ansichten einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung abgebildet, die als Lichtquelle im Heckbereich von Kraftfahrzeugen zum Erzeugen des Schlusslichts und Bremslichts vorgesehen ist.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt fünf auf einem Träger 10 angeordnete Halbleiterlichtquellen 11, 12, 13, 14, 15, die von einer Optik 7 abgedeckt sind, ein Gehäuse 2, einen Kühlkörper 3 zur Kühlung der Halbleiterlichtquellen und eine Elektronik 8 zum Betreiben der Halbleiterlichtquellen 11, 12, 13, 14, 15 sowie ein elektrisches Anschlusselement 4 zur Energieversorgung der Halbleiterlichtquellen 11, 12, 13, 14, 15.
Bei den Halbleiterlichtquellen 11, 12, 13, 14, 15 handelt es sich um fünf Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15, die gemeinsam mit der Elektronik 8 zum Betreiben der Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 auf einer Montageplatine 10 angeordnet sind. Die Montageplatine 10 dient als gemeinsamer Träger 10 für die Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 und die Elektronik 8. Die Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 und die Elektronik 8 sind auf einer Oberfläche 100 der Montageplatine 10 montiert und durch Leiterbahnen elektrisch miteinander verbunden. Die Elektronik 8 ist als Treiberschaltung, insbesondere als sogenannter Lineartreiber, das heißt, als linearer Spannungsregler ausgebildet.
Alternativ ist auch eine reine Widerstandschaltung möglich. Neben dem reinen Betrieb der Lichtquellen kann der Treiber auch diverse Schutzfunktionen realisieren, z.B. Verpolschutz, ESD und Schutz gegen positive, negative Spannungspulse aus dem Kfz-Bordnetz. Der Treiber kann bei Bedarf auch ein elektronisches Derating, Dimmen und Abschalten einzelner Chips umsetzen.
Die Optik 7 wird von einer optischen Linse aus transparentem, farblosem Silikon gebildet, die alle Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 abdeckt. Die optische Linse 7 ist somit als gemeinsame Optik für alle Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 ausgebildet. Die optische Linse 7 ist mit Hilfe eines Dispensers für flüssiges Silikon auf die Oberfläche 100 der Montageplatine 10 aufgebracht. Mit Hilfe eines Dispensers wird flüssiges Silikon auf die Oberfläche 100 der Montageplatine 10 aufgebracht, so dass die Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 in der Silikonmasse eingebettet sind. Nach dem Erkalten bildet die Silikonmasse eine optische Linse 7, welche die Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 abdeckt.
Die optische Linse 7 ist auf der Oberfläche 100 der Montageplatine angeordnet und rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse 70 ausgebildet, die senkrecht zur Oberfläche 100 der Montageplatine 10 verläuft. Die optische Linse 7 besitzt in Schnittebenen, die senkrecht zur Oberfläche 100 der Montageplatine 10 verlaufen, einen elliptischen Querschnitt. Der parallel zur Oberfläche 100 der Montageplatine 10 gemessene, maximale Durchmesser D_max der optischen Linse 7 beträgt 4,5 mm. Der parallel zur Oberfläche 100 der Montageplatine 10 gemessene Durchmesser D der optischen Linse 7 nimmt mit zunehmender Höhe über der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 ab. Die maximale Höhe H der optischen Linse 7 über der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 beträgt 3 mm.
Die Leuchtdiode 11 ist in der Symmetrieachse 70 der optischen Linse 7 auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 angeordnet. Damit ist die Leuchtdiode 11 auch im Schnittpunkt zweier maximaler Durchmesser 71, 72 der optischen Linse 7 angeordnet. Die vier anderen Leuchtdioden 12, 13, 14, 15 sind äquidistant entlang eines Kreises 73, dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse 70 der optischen Linse 7 liegt, auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 angeordnet. Diese vier Leuchtdioden 12, 13, 14, 15 liegen daher an den Ecken eines Quadrats auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10. Die Leuchtdioden 14 und 15 sind entlang eines ersten maximalen Durchmessers 71 der optischen Linse 7 angeordnet und die Leuchtdioden 12 und 13 sind entlang eines zweiten maximalen Durchmessers 72 der optischen Linse 7 angeordnet. Die Leuchtdiode 11 befindet sich im Schnittpunkt der beiden maximalen Durchmesser 71, 72. Alle Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 sind innerhalb eines Kreises 74 auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 angeordnet, dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse 70 der optischen Linse 7 liegt und dessen Durchmesser 2,7 mm beträgt.
Das Gehäuse 2 ist ringförmig und als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet. Das ringförmige Gehäuse 2 besitzt eine erste Stirnseite mit einer eben ausgebildeten ringscheibenförmigen Stirnfläche 20. Entlang des äußeren Umfangs der ringscheibenförmigen Stirnfläche 20 sind drei Verriegelungselemente 21, 22, 23 angeordnet, die radial von der äußeren Mantelfläche des ringförmigen Gehäuses 2 abstehen und eine Bajonettverriegelung mit entsprechend geformten Gegenstücken einer Fassung der Kraftfahrzeugleuchte bilden. Die Unterseiten der drei Verriegelungselemente 21, 22, 23 definieren eine Ebene, welche als Referenzebene für die Ausrichtung der Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 bezüglich des Gehäuses 2 und bezüglich der optischen Achse der Fassung der Kraftfahrzeugleuchte dient, in welche die Beleuchtungseinrichtung eingesetzt wird. Zur Aktivierung der Bajonettverriegelung wird die Beleuchtungseinrichtung in die Fassung der Kraftfahrzeugleuchte gesteckt und anschließend im Uhrzeigersinn um die Ringachse des Gehäuses 2 gedreht. Ein Verriegelungselement 23 weist zur Begrenzung der vorgenannten Drehbewegung einen Anschlag 230 auf, der in der Fassung bzw. Montageöffnung der Kraftfahrzeugleuchte nach der Bajonettverriegelung anliegt. Die Bajonettverriegelung kann mit einem produktspezifischen Schlüssel ausgeführt werden, sodass jeder Typ von Beleuchtungseinrichtung einen eigenen Schlüssel besitzt und somit Vertauschungen vermieden werden. Die notwendige Anpresskraft der Beleuchtungseinrichtung zur Fassung liefert ein Dichtungsring 5.
An seiner ersten Stirnseite besitzt das ringförmige Gehäuse 2 zwei Stege 201, die von der ringscheibenförmigen Stirnfläche 20 abgewinkelt sind und deren Enden sich parallel zur Ringachse des Gehäuses 2 erstrecken sowie in passgerechte Durchbrüche der Montageplatine 10 greifen.
An seiner zweiten Stirnseite weist das ringförmige Gehäuse 2 einen ringförmigen Flanschabschnitt 24 auf, der radial nach außen von der äußeren Mantelfläche des ringförmigen Gehäuses 2 absteht, eine Auflagefläche 240 für einen Dichtungsring 5 formt und zusammen mit den Verriegelungselementen 21, 22, 23 eine ringförmige Nut 200 zur Aufnahme des Dichtungsrings 5 aus Silikon oder Gummi bildet. Entlang des Umfangs des ringförmigen Flanschabschnitts 24 sind drei Stege 241 angeordnet, die sich parallel zur Ringachse des ringförmigen Flanschabschnitts 24 erstrecken und in Durchbrüche eines ringförmigen Kühlkörperabschnitts 31 greifen.
Der Kühlkörper 3 besitzt einen hohlzylindrisch geformten Kühlkörperabschnitt 31, der in der Aussparung, das heißt Ringöffnung des Gehäuses 2 angeordnet ist und an seiner der Stirnfläche 20 des Gehäuses 2 zugewandten Seite eine ebene Auflagefläche 30 für die Montageplatine 10 ausbildet. Die Zylinderachse des hohlzylindrisch geformten Kühlkörperabschnitts 31 ist identisch mit der Ringachse des ringförmigen Gehäuses 2. Die Auflagefläche 30 ist senkrecht zur Zylinderachse des hohlzylindrisch geformten Kühlkörperabschnitts 31 angeordnet und mit der Montageplatine 10 mit elektrisch isolierendem, wärmeleitfähigem Klebstoff verklebt. Die Auflagefläche 30 des hohlzylindrisch geformten Kühlkörperabschnitts 31 weist einen Durchbruch 300 auf, durch den drei elektrische Kontaktstifte 41, 42, 43 des elektrischen Anschlusselements 4 hindurchgeführt sind. Die drei elektrischen Kontaktstifte 41, 42, 43 bilden mit der Montageplatine 10 eine Presspassung.
Der Kühlkörper 3 besitzt außerdem einen zweiten, ringscheibenförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitt 32, der an dem hohlzylindrisch geformten Kühlkörperabschnitt 31 angeformt ist und dessen Ringachse mit der Zylinderachse des hohlzylindrischen Kühlkörperabschnitts 31 zusammenfällt. Der zweite, ringscheibenförmig ausgebildete Kühlkörperabschnitt 32 ist nach Art eines Sandwichs zwischen dem ringscheibenförmigen Flanschabschnitt 24 des Gehäuses 2 und einem kreisscheibenförmigen Flanschabschnitt 40 des elektrischen Anschlusselements 4 angeordnet und mit beiden mittels Klebstoff 6 verbunden. Alternativ ist durch die Öffnungen für die Stege 241 auch eine komplette Umspritzung des Kühlkörpers mit Kunststoff möglich, sodass nur ein einziges Kunststoffteil vorhanden ist, welches den Kühlkörper umgibt.
An dem zweiten, ringscheibenförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitt 32 sind entlang seines Umfangs angeordnete Kühlrippen 33 angeformt. Die Kühlrippen 33 sind von dem zweiten, ringscheibenförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitt 32 jeweils um einen Winkel von 90 Grad abgewinkelt und erstrecken sich jeweils parallel zur Ringachse des zweiten, ringscheibenförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitts 32. Der Kühlkörper 3 besteht aus Metall, beispielsweise aus Edelstahlblech oder Aluminium, und ist einteilig, als Tiefziehbiegeteil ausgebildet.
Das elektrische Anschlusselement 4 ist als Kunststoffspritzgussteil ausgebildet und weist drei elektrische Kontaktstifte 41, 42, 43 auf, die jeweils aus Metall bestehen und im Kunststoffmaterial des elektrischen Anschlusselements 4 eingebettet sind. Das elektrische Anschlusselement 4 besitzt einen kreisscheibenförmigen Flanschabschnitt 40, der am zweiten, ringscheibenförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitt 32, an seiner vom Gehäuse 2 abgewandten Seite, anliegt. Der Flanschabschnitt 40 des elektrischen Anschlusselements 4 ist durch Klebstoff 6 mit dem zweiten, ringscheibenförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitt 32 verbunden. Der Klebstoff 6 dient zusätzlich auch als Dichtungsmittel zwischen dem Flanschabschnitt 40 des elektrischen Anschlusselements 4 und dem zweiten, ringförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitt 32 sowie zwischen dem ringscheibenförmigen Flanschabschnitt 24 des Gehäuses 2 und dem zweiten, ringscheibenförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitt 32. Der Klebstoff 6 ist zu diesem Zweck ringförmig auf beiden Seiten des zweiten, ringscheibenförmig ausgebildeten Kühlkörperabschnitts 32 aufgetragen. Alternativ kann der Klebstoff auch in Höhe der Auflagefläche 30 aufgetragen werden und dort, in geringem Abstand zu der Platine 10 die Dichtfunktionen mit dem Gehäuse 2 gewährleisten.
Das elektrische Anschlusselement 4 weist außerdem einen als Buchse 44 ausgebildeten Abschnitt auf, der sich parallel zur Ringachse des Gehäuses 2 erstreckt und parallel versetzt zu dieser Ringachse angeordnet ist und an den kreisscheibenförmigen Flanschabschnitt 40 angeformt ist. Die freien Enden der elektrischen Kontaktstifte 41, 42, 43 erstrecken sich jeweils in die Buchse 44 und dienen dort als elektrische Kontakte der Beleuchtungseinrichtung und sind zum Anschließen eines auf die Buchse 44 aufsteckbaren Steckers vorgesehen. Nach dem Zusammenfügen von Buchse und Stecker ist diese Verbindung dichtend. Die anderen Enden der drei elektrischen Kontaktstifte 41, 42, 43 ragen jeweils durch den Durchbruch 300 in der Auflagefläche 30 des Kühlkörpers 3 hindurch und bilden eine Presspassung mit der Montageplatine 10 und sind jeweils mit einem elektrischen Kontakt auf der Montageplatine 10 verbunden. Die elektrischen Kontaktstifte 41, 42 dienen zur Energieversorgung der ersten Leuchtdiode 11 und die elektrischen Kontaktstifte 41, 43 dienen zur Energieversorgung der vier im Quadrat angeordneten Leuchtdioden 12, 13, 14, 15.
Die fünf Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 emittieren während des Betriebs rotes Licht. Die an den Ecken des fiktiven Quadrats angeordneten Leuchtdioden 12, 13, 14, 15 dienen gemeinsam zum Erzeugen des Bremslichts. Die zentrale Leuchtdiode 11 dient zum Erzeugen des Schlusslichts. Die Elektronik 8 erlaubt einen Betrieb der Leuchtdiode 11 separat von den anderen vier Leuchtdioden 12, 13, 14, 15, die gemeinsam betrieben werden.
Die Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 sind jeweils als Leuchtdiodenchip ausgebildet, deren Licht emittierende Oberfläche eine Seitenlänge im Bereich von 0,4 mm bis 0,6 mm aufweist. Alternativ können auch Leuchtdiodenchips verwendet werden, deren Licht emittierende Oberfläche eine Seitenlänge im Bereich von 0,7 mm bis 0,8 mm oder 0,9 mm bis 1,1 mm aufweist.
In 6 ist schematisch eine Draufsicht auf die Oberfläche 100 der Montageplatine 10 einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der dargestellt.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die unterschiedliche Anzahl und Anordnung der Leuchtdioden 11‘, 12‘, 13‘, 14‘, 15‘, 16‘ auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung überein. Daher werden in den 1 bis 7 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt zwei Gruppen von je drei Leuchtdioden 11‘, 12‘, 13 und 14‘, 15‘, 16‘, die während des Betriebs rotes Licht erzeugen. Die erste Gruppe von Leuchtdioden 11‘, 12‘, 13 ist äquidistant entlang eines ersten Kreises 75 angeordnet, dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse 70 der optischen Linse 7 liegt. Die zweite Gruppe von Leuchtdioden 14‘, 15‘, 16‘ ist äquidistant entlang eines zweiten Kreises 76 angeordnet, dessen Mittelpunkt ebenfalls in der Symmetrieachse 70 der optischen Linse 7 liegt und der einen größeren Durchmesser als der erste Kreis 75 besitzt. Alle Leuchtdioden 11‘, 12‘, 13 und 14‘, 15‘, 16‘ sind innerhalb eines Kreises 77, dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse 70 der optischen Linse 7 liegt und dessen Durchmesser 3,6 mm beträgt, auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 angeordnet. Der maximale Durchmesser der optischen Linse 7 beträgt auch beim zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 4,5 mm.
Die Leuchtdioden der ersten Gruppe 11‘, 12‘, 13 dienen zum Erzeugen eines Schlusslichts für ein Kraftfahrzeug. Zu diesem Zweck werden die Leuchtdioden der ersten Gruppe 11‘, 12‘, 13 simultan betrieben. Zum Erzeugen eines Bremslichts werden die die Leuchtdioden der beider Gruppen 11‘, 12‘, 13 und 14‘, 15‘, 16‘ gemeinsam betrieben.
In 7 ist schematisch und ausschnittweise ein Querschnitt durch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch eine zusätzliche optische Blende 9, welche auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 angeordnet ist und welche die optische Linse 7 und die Leuchtdioden 11, 12, 13, 14, 15 umschließt. Die Ringachse der optischen Blende 9 ist identisch mit der Symmetrieachse 70 der optischen Linse 7. Die ringförmige optische Blende 9 ist opak und besteht aus Metall oder Kunststoff. Die Höhe der optischen Blende 9 über der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 liegt bei einem Wert im Bereich von 2 mm bis 3,5 mm.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem in 5 abgebildeten ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung keine mittig angeordnete Halbleiterlichtquelle bzw. Leuchtdiode 11 besitzt. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem ersten und vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dient nur für eine Beleuchtungsfunktion, beispielsweise zum Erzeugen des Bremslichts oder des Schlusslichts.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur dadurch, dass sie anstelle von rotes Licht emittierenden Leuchtdioden weißes Licht emittierende Leuchtdioden besitzt. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung wird beispielsweise zum Erzeugen des Rückfahrlichts im Rückscheinwerfer des Kraftfahrzeugs eingesetzt oder zum Erzeugen des Tagfahrlichts im Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs verwendet.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem in 5 abgebildeten ersten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung die mittig angeordnete Leuchtdiode 11 gelbes oder gelbliches Licht emittiert und die anderen vier Leuchtdioden 12 bis 15 jeweils weißes Licht emittieren. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem ersten und sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird beispielsweise zum Erzeugen von Nebellicht und Tagfahrlicht im Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs eingesetzt, wobei die zentrale, mittig angeordnete Leuchtdiode 11 das Nebellicht erzeugt und die anderen vier Leuchtdioden gemeinsam das Tagfahrlicht erzeugen.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von dem in 6 abgebildeten zweiten Ausführungsbeispiel nur dadurch, dass bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Leuchtdioden 11‘, 12‘, 13‘ der ersten Gruppe von Leuchtdioden während ihres Betriebs rotes Licht emittieren und die Leuchtdioden 14‘, 15‘, 16‘ der zweiten Gruppe von Leuchtdioden während ihres Betriebs orangefarbenes Licht emittieren. Die Leuchtdioden 11‘, 12‘, 13‘ bzw. 14‘, 15‘, 16‘ jeder Gruppe werden jeweils simultan betrieben. Die Leuchtdioden 11‘, 12‘, 13‘ der ersten Gruppe dienen gemeinsam zum Erzeugen eines Schlusslichts und die Leuchtdioden 14‘, 15‘, 16‘ der zweiten Gruppe dienen gemeinsam zum Erzeugen eines Blinklichts für den Fahrtrichtungsanzeiger im Heckbereich eines Kraftfahrzeugs. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem zweiten und siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein.
Die einzelnen Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung können gruppenweise zusammengefasst sein, um jeder Gruppe von Halbleiterlichtquellen eine eigene Beleuchtungsfunktion zuzuordnen. Beispielsweise können Halbleiterlichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, die Licht derselben Farbe emittieren, zu einer Gruppe zusammengefasst und gemeinsam betrieben werden. Außerdem sind bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung die Halbleiterlichtquellen jeder Gruppe auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 punktspiegelsymmetrisch bezüglich des Schnittpunkts der Symmetrieachse 70 der Optik 7 mit der Oberfläche 100 der Montageplatine angeordnet, um eine Beleuchtungseinrichtung mit möglichst hoher Symmetrie und entsprechend symmetrischer Lichtabstrahlung zu erreichen. Beispielsweise bildet bei der in 5 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Leuchtdiode 11 eine erste Gruppe und die anderen Leuchtdioden 12, 13, 14, 15 bilden ein zweite Gruppe von Leuchtdioden, die simultan betreibbar sind. Die Leuchtdiode 11 der ersten Gruppe sowie auch die Leuchtdioden 12, 13, 14, 15 der zweiten Gruppe sind jeweils punktspiegelsymmetrisch bezüglich des Schnittpunkts der Symmetrieachse 70 der optischen Linse 7 mit der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 auf der Oberfläche 100 der Montageplatine 10 angeordnet.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der in 7 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur dadurch, dass die ringförmige optische Blende 9 im Silikonmaterial der optischen Linse 7 eingebettet ist. Die ringförmige optische Blende 9 kann vollständig vom Silikonmaterial der optischen Linse 7 umschlossen sein oder mit dem Rand der optischen Linse 7 abschließen.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele der Beleuchtungseinrichtung. Beispielsweise kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung zusätzlich zu oder anstelle der rotes Licht emittierenden Leuchtdioden auch orangefarbenes Licht emittierende Leuchtdioden aufweisen, um eine Blinklichtfunktion zu ermöglichen. Alternativ oder zusätzlich kann die Beleuchtungseinrichtung auch weißes Licht emittierende Leuchtdioden umfassen, um beispielsweise ein Rückfahrlicht zu ermöglichen oder um die Beleuchtungseinrichtung im Frontbereich des Kraftfahrzeugs zum Erzeugen von Tagfahrlicht, Blinklicht, Positionslicht oder Nebellicht einsetzen zu können.
Außerdem kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung auch eine andere Anzahl von Leuchtdioden aufweisen, je nach gewünschter Applikation. Ferner können die Leuchtdioden 11, 12 beispielsweise als LED-Chips mit Gehäuse oder ohne Gehäuse ausgebildet sein. Bei Verwendung von LED-Chips ohne Gehäuse können die elektrischen Kontakte der LED-Chips mittels Silikon vergossen sein.
Ferner kann die Beleuchtungseinrichtung anstelle von Leuchtdioden auch Laserdioden, gegebenenfalls gemeinsam mit Leuchtstoff zum Erzeugen von weißem Licht, aufweisen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202014002809 U1 [0002]

Claims

Beleuchtungseinrichtung mit mehreren, auf einer Oberfläche (100) eines Trägers (10) angeordneten Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) und einer gemeinsamen Optik (7) für die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15), welche die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) abdeckt, dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Optik (7) rotationssymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse (70) ausgebildet ist, die senkrecht zur Oberfläche (100) des Trägers (10) ausgerichtet ist und die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) symmetrisch bezüglich der Symmetrieachse (70) auf dem Träger (10) angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei eine erste Halbleiterlichtquelle (11) in der Symmetrieachse (70) auf der Oberfläche (100) des Trägers (10) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die anderen Halbleiterlichtquellen (12, 13, 14, 15) entlang mindestens eines Kreises (73), dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse (70) liegt, auf der Oberfläche (100) des Trägers (10) angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei die anderen Halbleiterlichtquellen (12, 13, 14, 15) entlang des mindestens einen Kreises (73) in gleichen Abständen angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei Betriebsmittel (8) für die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) vorgesehen sind, die derart ausgebildet sind, dass die erste Halbleiterlichtquelle (11) separat von den anderen Halbleiterlichtquellen (12, 13, 14, 15) ein- und ausschaltbar ist oder die Helligkeit der ersten Halbleiterlichtquelle (11) separat von der Helligkeit der anderen Halbleiterlichtquellen (12, 13, 14, 15) steuerbar bzw. regelbar ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die Halbleiterlichtquellen (11‘, 12‘, 13‘, 14‘, 15‘, 16‘) entlang mindestens eines konzentrischen Kreises (75, 76), dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse (70) der Optik (7) liegt, auf der Oberfläche (100) des Trägers (10) angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ein parallel zur Oberfläche (100) des Trägers (10) gemessener, maximaler Durchmesser (D_max) der Optik (7) im Wertebereich von 3 mm bis 6 mm liegt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein parallel zur Oberfläche (100) des Trägers (10) gemessener Durchmesser (D) der Optik (7) mit zunehmendem Abstand zur Oberfläche (100) des Trägers (10) abnimmt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Quotient aus einer maximalen Höhe (H) der Optik (7) über der Oberfläche (100) des Trägers (10) und ihrem maximalen Durchmesser (D_max) im Wertebereich von 0,3 bis 1,1 liegt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Optik (7) senkrecht zur Oberfläche (100) des Trägers (10) einen elliptischen Querschnitt aufweist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Optik (7) als optische Linse ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 11, wobei die optische Linse (7) aus Silikon besteht und die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) im Silikonmaterial der optischen Linse (7) eingebettet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) innerhalb eines Kreises (74), dessen Mittelpunkt in der Symmetrieachse (70) der Optik (7) liegt, auf der Oberfläche (100) des Trägers (10) angeordnet sind, dessen Durchmesser im Bereich des 0,4-fachen bis 0,8-fachen Wertes eines maximalen Durchmessers (D_max) der Optik (7) liegt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei eine ringförmige optische Blende (9) vorgesehen ist, welche die Halbleiterlichtquellen (11, 12, 13, 14, 15) und die Optik (7) umgibt und deren Ringachse in der Symmetrieachse (70) der Optik (7) liegt.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei die Halbleiterlichtquellen (11; 12, 13, 14, 15) in Gruppen von simultan betreibbaren Halbleiterlichtquellen aufgeteilt sind, und wobei die Halbleiterlichtquellen jeder Gruppe punktspiegelsymmetrisch bezüglich des Schnittpunktes der Symmetrieachse (70) der Optik (7) mit der Oberfläche (100) des Trägers (10) auf der Oberfläche (100) des Trägers (10) angeordnet sind.