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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein kleines Lichtquellenmodul,
bei dem eine kleine Einpunkt-Lichtquelle, wie etwa eine LED, als
Lichtquelle angebracht ist, und auf eine Lichtquelleneinheit, die
aus einer Anordnung einer Vielzahl derartiger Module besteht.
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2. Stand der Technik
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Lichtquelleneinheiten,
bei denen LEDs (Leuchtdioden) verwendet werden, werden bei Fahrzeugen
als Bremsleuchten verwendet. Da der Lichtemissions-Winkelbereich einer
LED begrenzt ist, wenn sie gepackt ist, ist es bei dieser Anwendung notwendig,
eine große
Zahl von LEDs zu verwenden, um den Zustand einer Lichtemissionsfläche zu erreichen.
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Demzufolge
besteht unter Berücksichtigung des
oben beschriebenen Zustandes ein Ziel der vorliegenden Erfindung
darin, ein kleines Lichtquellenmodul anzugeben, das in der Lage
ist, Licht zu emittieren und der Flächenlichtquelle mit einer möglichst großen Oberfläche nahekommt,
wobei eine kleine Einpunkt-Lichtquelle,
wie etwa eine LED, verwendet wird, die einen begrenzten Lichtemissions-Winkelbereich
hat, und eine Lichtquelleneinheit anzugeben, die mit Hilfe eines
derartigen kleinen Lichtquellenmoduls in der Lage ist, eine Flächen lichtemission
mit einem großen
Oberflächenbereich
zu erzeugen, obwohl lediglich eine geringe Zahl von Lichtquellen
verwendet wird.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP
0 974 485 A2 beschreibt eine Warnleuchte für ein Fahrzeug,
bestehend aus einer Vielzahl von LED-Lampen, einer reflektierenden
Fläche
entsprechend der Lichtemissionsfläche der Leuchte die in Segmente unterteilt
ist, einem Gehäuse
für die
Aufnahme der LED-Lampen und einem Außenende, das der reflektierenden
Fläche
gegenüberliegt.
Die LED-Lampen sind
entlang des Randes der Lichtemissionsfläche angeordnet.
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US 4.929.866 , als dem Stand
der Technik am nächsten
kommend, beschreibt eine Leuchtdioden-Lampe mit einer Vielzahl von
Dioden an einer Ecke eines Fensters oder hinter einem Rahmen des Fensters,
durch den das Licht emittiert wird. Die Lampe enthält zudem
eine Vielzahl von lichtreflektierenden Flächen, die Licht von den Dioden
zum Fenster reflektieren.
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Die
europäische
Patentanmeldung
EP
0 886 101 A2 beschreibt eine Leuchte für ein Kraftfahrzeug, enthaltend
einen Körper
mit einer transparenten Platte und einer reflektierenden Wand, die
der Platte gegenüberliegt.
Auf der Kopffläche
eines transparenten Lichtreflektors, der als Lichtstreueinrichtung
fungiert, können
reflektierenden Flächen
vorgesehen sein.
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ÜBERSICHT ÜBER DIE ERFINDUNG
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Um
die oben erwähnte
Ziele zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung durch die Merkmale
von Anspruch 1 definiert.
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Durch
Bewirken, dass das Licht aus der kleinen Einpunkt-Lichtquelle auf
die reflektierende Fläche
in einer Neigung zu dieser trifft, reflektierte diese Licht über eine
große
fächerförmige Fläche. Wenn eine
kleine Einpunkt-Lichtquelle, wie etwa eine LED, die einen begrenzten
Lichtemissions-Winkelbereich aufweist, als Lichtquelle verwendet
wird, ist es somit möglich,
einen Zustand herzustellen, der nahe an eine Flächenlichtemission in einem
maximal möglichen
Oberflächenbe reich
heranreicht, wodurch eine Verringerung der Anzahl von Lichtquellen
im Bezug auf den lichtemittierenden Oberflächenbereich möglich ist.
Da die Möglichkeit
besteht, eine bestimmte Richtungswirkung zu erzeugen, obwohl die
lichtemittierende Fläche
erweitert ist, eignet sich diese Anordnung zudem für die Verwendung
beispielsweise bei Bremsleuchten eines Fahrzeugs.
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Der
Modulkörper
besteht aus einem transparenten Material, bei dem es, da das reflektierende Muster
integral auf der Außenoberfläche des
Modulkörpers
ausgebildet ist, möglich
ist, eine Linse oder dergleichen auf der Innenoberfläche anzubringen. Durch
Erzeugen des reflektierenden Musters auf der Außenoberfläche, wird die Herstellung vereinfacht.
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Eine
Anordnung von kleinen Linsen befindet sich auf der Innenfläche des
Modulkörpers.
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Da
sich beim Modul eine Anordnung kleiner Linsen auf der Innenfläche des
Modulkörpers
befindet, kann Licht, das die reflektierende Fläche erreicht, und Licht nach
der Reflexion durch die Linsen gebündelt oder gestreut werden,
wodurch die Herstellung eines Zustandes möglich ist, der der Flächenlichtemission
näher kommt.
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Die
reflektierende Fläche
enthält
eine konkave gekrümmte
Oberfläche
im Bezug auf die kleine Einpunkt-Lichtquelle, wobei das reflektierende
Muster durch eine mehrstufige parabolische Oberfläche erzeugt
wird, um das reflektierte Licht zu parallelem Licht zu machen.
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Da
bei diesem Modul die reflektierende Fläche eine konkave Fläche ist,
besteht die Möglichkeit, das
gesamte Licht aus der Lichtquelle zu erfassen und die Reflexionseffizienz
zu erhöhen.
Durch Verwendung eines reflektierenden Musters in Gestalt einer
mehrstufigen parabolischen Fläche
ist es möglich,
eine einheitliche Richtwirkung des reflektierten Lichtes selbst
mit einem kompakten Modulkörper
zu erreichen.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer Lichtquelleneinheit
mit einer Vielzahl von Lichtquellenmodulen, in denen jeweils eine
kleine Einpunkt-Lichtquelle angeordnet ist und die in einem radialen
Muster innerhalb einer Ebene angeordnet sind, so dass die verschmälerten Enden ihrer
Modulkörper
der Innenseite der Einheit zugewandt sind und die gegenüberliegenden
verbreiterten Enden ihrer Modulkörper
der Außenseite
der Einheit zugewandt sind, wobei diese Anordnung integral in einem
runden Gehäuse
angebracht ist.
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Durch
Verwendung kleiner Lichtquellenmodule, deren äußere Formen im wesentlichen
fächerförmig sind,
und durch Anordnen der Module in einem radialen Muster innerhalb
eines runden Gehäuses
besteht bei dieser Lichtquelleneinheit die Möglichkeit, eine kompakte Bauform
zu erzielen und eine runde Flächenlichtemission
mit einer hohen Lichtintensität
zu erzeugen.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer Lichtquelleneinheit
mit einer Vielzahl von Lichtquellenmodulen, in denen jeweils eine
kleine Einpunkt-Lichtquelle angeordnet ist und die in einem radialen
Muster innerhalb einer Ebene angeordnet sind, so dass die verschmälerten Enden ihrer
Modulkörper
der Außenseite
der Einheit zugewandt sind und die gegenüberliegenden verbreiterten
Enden ihrer Modulkörper
der Innenseite der Einheit zugewandt sind, wobei diese Anordnung
integral in einem runden Gehäuse
angebracht ist.
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Durch
Anordnen der im wesentlichen fächerförmigen Module
in einem Kreis in der entgegengesetzten Ausrichtung des sechsten
Aspektes besteht bei dieser Lichtquelleneinheit die Möglichkeit,
eine ausgeprägte
Form zu erreichen, die bei Verwendung als Signalleuchte sehr gut
sichtbar ist, wodurch die Sicherheit verbessert wird.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer Lichtquelleneinheit
mit einer Vielzahl von Lichtquellenmodulen, in denen jeweils eine
kleine Einpunkt-Lichtquelle angeordnet ist und die vertikal in einem
linearen Muster angeordnet sind, wobei die verschmälerten Enden
ihrer Modulkörper in
dieselbe Querrichtung weisen und diese Anordnung integral in einem
rechteckigen Gehäuse
angebracht ist.
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Durch
lineares Anordnen der kleinen Lichtquellenmodule wird bei dieser
Lichtquelleneinheit ein linearer Aufbau erreicht, mit dem es möglich ist,
eine Flächenlichtemission
mit einem großen
Oberflächenbereich
und einer hohen Lichtintensität
zu erzeugen, wodurch die Anordnung für Anwendungen, wie etwa die
Bremsleuchte eines Fahrzeugs, geeignet ist.
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Ein
weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht in einer Lichtquelleneinheit
mit einer Vielzahl von Lichtquellenmodulen, in denen jeweils eine
kleine Einpunkt-Lichtquelle angeordnet ist und die in einem linearen
Muster angeordnet sind, wobei sich die verschmälerten Enden und die gegenüberliegenden
verbreiterten Enden ihrer Modulkörper
in der Ausrichtung entlang der linearen Anordnung abwechseln und
diese Anordnung integral in einem rechteckigen Gehäuse angebracht
ist.
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Durch
lineares Anordnen der kleinen Lichtquellenmodule wird bei dieser
Lichtquelleneinheit, ähnlich
der vorangehenden Einheit, eine lineare Form erreicht, bei der es
möglich
ist, einen Flächenlichtemissionszustand
zu erzeugen. Darüber
hinaus ist es bei diesem Aspekt durch Abwechseln der Ausrichtung
der verschmälerten
und verbreiterten Enden der Module möglich, eine dichte Anordnung
von Modulen zu erreichen, wodurch sich diese Anordnung für die Verwendung
einer hoch angebrachten Bremsleuchte bei einem Fahrzeug eignet.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
obigen und weiteren Gegenstände
und neuartigen Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der
folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden
Zeichnungen besser verständlich.
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1A und 1B sind
Zeichnungen, die ein kleines Lichtquellenmodul darstellen. 1A ist eine
Aufsicht, 1B ist eine Seitenansicht und 1C ist
eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie Ic-Ic, die in 1A gezeigt
ist;
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2A und 2B sind
Zeichnungen, die eine beispielhafte, konzeptionelle Konfiguration
darstellen, wobei 2A eine Aufsicht und 2B eine Seitenansicht
ist;
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3A und 3B sind
Zeichnungen, die eine Lichtquelleneinheit darstellen, wobei 3A eine
Aufsicht und 3B eine Querschnittsansicht entlang
der Schnittlinie IIIb-IIIb aus 1A ist;
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4 ist
eine Aufsicht, die eine Lichtquelleneinheit zeigt;
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5 ist
eine Aufsicht einer Lichtquelleneinheit;
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6 ist
eine Aufsicht einer Lichtquelleneinheit; und
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7A, 7B, 7C und 7D sind Zeichnungen,
die ein Lichtquellenmodul gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung zeigen, wobei 7A eine
Aufsicht, 7B eine Seitenansicht, 7C eine
Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie VIIc-VIIc aus 1A und 7D eine Querschnittsansicht
entlang der Schnittlinie VIId-VIId aus 7A ist.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend im Detail unter Bezugnahme
auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben.
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1A, 1B und 1C zeigen
den Aufbau eines kleinen Lichtquellenmoduls, bei dem eine LED 18,
die eine kleine Einpunkt-Lichtquelle ist, als Lichtquelle an einem
Modulkörper
angebracht ist.
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Der
Modulkörper 11 hat
die Form einer flachen Schale, deren innere Bodenfläche eine
konkave gekrümmte
Oberfläche
mit einer abwärtsgerichteten
Neigung vom verbreiterten Ende 10B zum verschmälerten Ende 10A einer
Fächerform
ist, wobei eine im wesentlichen fächerförmige reflektierende Fläche 12 auf
eine konkaven, gekrümmten
inneren Bodenfläche
derart angebracht ist, dass sie der Form des Modulkörpers 11 entspricht.
Die LED 18, die Licht H1 über einen vorgegebenen Winkelbereich
zur reflektierenden Fläche 12 emittiert,
ist am verschmälerten
Ende 10A des Moduls angebracht. Ein LED-Anbringungsteil 16 befindet
sich am ver schmälerten
Ende 10A des Modulkörpers 11,
wobei die LED 18 an diesem über eine Zwischenkonsole 17 angebracht
ist.
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Der
Grund, das Modul 11 fächerförmig auszubilden,
wird im folgenden unter Bezugnahme auf 2A und 2B beschrieben.
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In 2A und 2B kennzeichnet
das Bezugszeichen 1 eine LED, 2 eine reflektierende
Oberfläche, 3 eine
Normale zur reflektierenden Oberfläche 2, 4 eine
Lichtachse, 5 ein projizierten Lichtbereich auf der reflektierenden
Fläche 2 des
Lichtes von der LED 1, θ1
die Neigung der Lichtachse 4 im Bezug auf die Normale 3, θ2 den Lichtemissionswinkel
der LED 1 und L den Abstand zwischen der reflektierenden
Fläche 2 und
der LED 1.
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Wenn
das Licht von der LED 1 auf die reflektierende Fläche 2 senkrecht
(d.h., wenn θ1
= 0) trifft, ist das Muster des projizierten Lichtes rund. Wenn
jedoch die Lichtachse geneigt ist (d.h., wenn θ1 nicht 0 ist), hat der projizierte
Lichtbereich 5, wie es in der Zeichnung dargestellt ist,
eine Form, die der eines Fächers
gleicht, wobei der projizierte Lichtflächenbereich zunimmt.
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Angesichts
des oben Genannten, besteht der Grund, dass das Modul 10 fächerförmig ausgebildet
ist, darin, die beste Effizienz beim Extrahieren des reflektierten
Lichtes über
einen möglichst
großen Bereich
zu erreichen, indem die äußere Umrissform der
reflektierenden Fläche
mit dem im wesentlichen fächerförmigen projizierten
Lichtbereich 5 abgestimmt ist.
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Da
jedoch lediglich durch fächerförmiges Ausbilden
der reflektierenden Fläche
und durch Neigen des Lichtes das Licht gestreut würde, ist
im Modul 10, das in 1A gezeigt
ist, eine parabolische Fläche
als reflektierendes Muster 13 derart ausgebildet, dass
das Licht H1 von der LED 1 als paralleles Licht H2 reflektiert
wird. In diesem Fall ist das reflektierende Muster 13 integral
im Modulkörper 11 ausgebildet,
wobei ein reflektierender Metallfilm darauf ausgebildet ist, wodurch
die reflektierende Oberfläche 12 ausgebildet
ist, die über
das reflektierende Muster 13 verfügt.
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Befestigungslaschen 14 und 15 für das verbreiterte
Ende 10B bzw. das verschmälerte Ende 10A sind
an der Außenfläche des
Modulkörpers 11 vorgesehen.
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Gemäß einem
kleinen Lichtquellenmodul 10, das in dieser Weise aufgebaut
ist, ist es möglich,
das Licht von der LED 18, das einen begrenzten Lichtemissionswinkel
hat, in einem Zustand, der der Flächenlichtemission gleicht, über den
maximal möglichen
Oberflächenbereich
zu reflektieren. Zudem besteht die Möglichkeit, einen Grad einer
Richtungswirkung hervorzurufen, obwohl die lichtemittierende Fläche verbreitert
ist. Mit Hilfe einer Fächerform
ist es möglich,
eine große
Zahl der Module innerhalb einer Ebene anzuordnen, wodurch die Erzeugung
von Lichtquelleneinheiten ermöglicht
wird, die unterschiedliche lichtemittierende Muster haben.
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3A und 3B zeigen
eine Lichtquelleneinheit M1, die unter Verwendung des oben beschriebenen
Moduls 10 hergestellt ist. Die Lichtquelleneinheit M1,
die in 3A gezeigt ist, hat eine Vielzahl
kleiner Lichtquellenmodule 10, die radial in einer Ebene
angeordnet sind, wobei deren verschmälerten Enden 10A über die
LED 18 verfügen,
die der Innenseite (dem Zentrum) der Einheit zugewandt ist und diese
Anordnung integral in einem runden Gehäuse 21 angebracht
ist.
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Bei
dieser Konfiguration mit fächerförmigen Modulen
ist es möglich,
die Module 10 dicht nebeneinander anzuordnen, wodurch eine
Flächenlichtemission
mit hoher Intensität
erzeugt wird.
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Wie
es in 3B gezeigt ist, sind Vorsprünge 22 und 23 derart
ausgebildet, dass sie konzentrisch vom inneren Bodenteil des runden
Aufnahmegehäuses 21 hervorragen,
wobei die Befestigungslaschen 14 und 15 an diese
Vorsprünge 22 und 23 geschraubt
sind, um so die Module 10 entlang des Randes anzubringen
und anzuordnen. In 3B kennzeichnet das Bezugszeichen 25 ein
Innenpaneel, das von einer ringförmigen
Stufe 24 gehalten ist, die entlang des Innenrandes der Öffnung des
Gehäuses 21 ausgebildet
ist, und kennzeichnet 26 einen Abstandhalter, der zwischen
eine äußere Linse 27 und
das innere Paneel 25 eingefügt ist.
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Es
besteht die Möglichkeit,
die Module 10 in einer Vielfalt anderer Arten zu kombinieren.
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Beispielsweise
hat eine Lichtquelleneinheit M2 in 4 eine Anordnung
von Modulen 10, die der Gegensatz jener Anordnung ist,
die in 3A gezeigt ist. Das heißt, die
Vielzahl von Modulen 10 ist radial in einer Ebene in einem
runden Gehäuse 21B angeordnet,
wobei die verschmälerten
Enden 10A derselben der Außenseite zugewandt sind und
die verbreiterten Enden 10B der Innenseite zugewandt sind
und diese Anordnung integral im runden Gehäuse 21B angebracht
ist.
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Gemäß dieser
Lichtquelleneinheit M2 ist es durch Einrichtung einer Ausrichtung
von fächerförmigen Modulen 10,
die jener der zuvor beschriebenen Anordnung entgegengesetzt ist,
möglich,
eine spezielle Lichtemissionsform zu erzeugen.
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Bei
einer Lichtquelleneinheit M3, die in 5 gezeigt
ist, sind Module 10 linear in einer vertikalen Richtung
angeordnet, wobei die verschmälerten
Enden 10A derselben Querrichtung zugewandt sind und diese
Anordnung integral in einem rechteckigen Gehäuse 21C angebracht
ist.
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Bei
einer Lichtquelleneinheit M4 sind Module 10 linear in einer
vertikalen Richtung angeordnet, wobei sich die Ausrichtungen der
verschmälerten
Enden 10A und der verbreiterten Enden 10B derselben abwechseln
und diese Anordnung integral in einem rechteckigen Gehäuse 21D angebracht
ist.
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Die
Lichtquelleneinheiten M3 und M4 verwenden lineare Anordnungen der
Module 10, wodurch die Erzeugung einer Flächenlichtemission
mit einer linear angeordneten Form ermöglicht wird. Insbesondere in
dem Fall einer Lichtquelleneinheit von 6 ist es
möglich,
eine dichte Anordnung der Module 10 zu erreichen, wodurch
eine Flächenlichtemission
mit einer hohen Intensität
ermöglicht
wird.
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7A, 7B, 7C und 7D zeigen ein
kleines Lichtquellenmodul 50 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Wo
das oben beschriebene Modul 10, vorausgesetzt ein Modulkörper 11 besteht
aus einem transparenten Material, eine reflektierende Fläche 12 hat,
die auf der inneren Bodenfläche
des Modulkörpers 11 ausgebildet
ist, ist bei dem Modul 50 gemäß der fünften Ausführungsform ein Modulkörper 51 aus einem
transparenten Harz ausgebildet und eine reflektierende Fläche 52 auf
der äußeren Bodenfläche des
Modulkörpers 51 ausgebildet,
wobei ein reflektierendes Muster 52 integral auf der äußeren Bodenfläche in Gestalt
einer mehrstufigen parabolischen Fläche ausgebildet ist. Kleine
Linsen 59 sind in einer Anordnung auf der inneren Bodenfläche gegenüberliegend
der LED 18 ausgebildet.
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Durch
integrales Ausbilden einer reflektierenden Fläche 53 auf der äußeren Bodenfläche des Modulkörpers 51 ermöglicht das
Modul 50 die Anordnung von kleinen Linsen 59 auf
der inneren Bodenfläche.
Daher kann Licht, das die reflektierende Fläche 52 erreicht, oder
Licht nach der Reflexion durch die kleinen Linsen 59 gebündelt oder
gestreut werden, wodurch die Erzeugung eines Zustandes möglich ist, der
der Flächenlichtemission
näherkommt.
Da sich das reflektierende Muster 53 auf der Außenfläche befindet,
ist der Vorteil einer einfachen Herstellung gegeben.
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Für den Fall
des kleinen Lichtquellenmoduls 50 ist es durch geeignetes
Anordnen der Positionierung der verschmälerten Enden 50A und
der verbreiterten Enden 50B des Moduls 50 ebenfalls
möglich, unterschiedliche
Lichtquelleneinheiten, wie etwa jene herzustellen, die in 3A bis 6 gezeigt
sind.