DE4228895C2 - Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung mit mehreren Halbleiterlichtquellen - Google Patents
Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung mit mehreren HalbleiterlichtquellenInfo
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung
nach der Gattung des Anspruchs 1.
Eine solche Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise durch
die DE 33 15 785 A1 bekannt. Diese Beleuchtungseinrichtung
weist mehrere Halbleiterlichtquellen in Form von Leuchtdioden
als Lichtquellen auf. Die Leuchtdioden sind dabei als Drei
phasen-Leuchtdioden ausgeführt, die je nach elektrischer An
steuerung Licht in wenigstens zwei verschiedenen Farben ab
strahlen können. Bei dieser Beleuchtung kann somit zwischen
wenigstens zwei verschiedenen Farben umgeschaltet werden, wobei
jedoch vorgesehen ist, daß sämtliche Leuchtdioden Licht der
selben Farbe abstrahlen. Durch diese Ausbildung kann die Be
leuchtungseinrichtung für verschiedene Leucht- oder Signal
funktionen eingesetzt werden. Eine Verwendung dieser Beleuch
tungseinrichtung als Scheinwerfer ist jedoch nur eingeschränkt
möglich, da die Leuchtdioden kein weißes Licht abstrahlen,
sondern rotes, grünes oder gelbes Licht. Außerdem sind die
Dreiphasen-Leuchtdioden gegenüber einfachen Halbleiterlichtquellen,
die lediglich Licht einer Farbe abstrahlen, teurer.
Auch die Ansteuerung der 3-Phasen-Leuchtdioden erfordert einen
erhöhten Aufwand, so dass diese Beleuchtungseinrichtung
insgesamt einen hohen Fertigungsaufwand erfordert und nicht
kostengünstig hergestellt werden kann.
Darüber hinaus ist aus der US 4,857,801 ein Flachbildschirm
mit einer Vielzahl matrixartig nebeneinander angeordneter
Leuchtdioden unterschiedlicher Farben bekannt. Insbesondere
wird vorgeschlagen, jeweils vier Leuchtdioden in einer 2 × 2-
Matrix anzuordnen, wobei eine Leuchtdiode rotes Licht, eine
andere Leuchtdiode grünes Licht und zwei Leuchtdioden blaues
Licht ausstrahlen. Diese vier in der 2 × 2-Matrix angeordneten
Leuchtdioden bilden einen Bildpunkt des Bildschirms. Je nach
Ansteuerung der Leuchtdioden kann der Bildschirm Licht
unterschiedlicher Farben aussenden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten
Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass sie
mit einem möglichst geringen Fertigungsaufwand und
kostengünstig hergestellt werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung eine
Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des
Anspruchs 1 vor.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung hat den Vorteil,
dass trotz der Verwendung einfacher, jeweils nur Licht einer
Farbe abstrahlender Halbleiterlichtquellen gewünschte
einheitliche Lichtfarben erzielt werden können. So kann bspw.
durch geeignete Auswahl und Anordnung einzelner
Halbleiterlichtquellen weißes Licht erzielt werden, so dass
die Beleuchtungseinrichtung als Scheinwerfer verwendet werden
kann.
Durch die optischen Elemente der Lichtscheibe ist eine
gezielte Überlagerung des von den einzelnen Lichtquellen
abgestrahlten Lichts und damit eine gleichmäßige Farbmischung
erreicht. Durch die optischen Elemente an der Abdeckung der
Halbleiterlichtquellen ist ebenfalls eine gleichmäßige
Farbmischung erreicht. Die Abdeckung kann dabei
vorteilhafterweise bereits bei der Herstellung der
Lichtquellen angebracht werden.
In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Beleuchtungseinrichtung angegeben. Bei
der in dem Anspruch 3 angegebenen Ausbildung der optischen
Elemente der einzelnen Halbleiterlichtquellen kann auf eine
gemeinsame Lichtscheibe mit optischen Elementen verzichtet
werden, und es braucht erforderlichenfalls lediglich eine
klare Scheibe als Abdeckung vorgesehen zu werden. Durch die in
dem Anspruch 5 angegebene Ausbildung der optischen Elemente
als beugungsoptische
Elemente können diese auch auf kleinen Abdeckungen der
Halbleiterlichtquellen untergebracht werden, was bei bekannten
makroskopischen Linsen und/oder Prismen schwierig wäre.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er
läutert. Es zeigen Fig. 1 eine Beleuchtungseinrichtung nach
einem ersten Ausführungsbeispiel, Fig. 2 ein zweites Aus
führungsbeispiel der Beleuchtungseinrichtung und Fig. 3 eine
Halbleiterlichtquelle der Beleuchtungseinrichtung von Fig. 2
in vergrößerter Darstellung.
Eine in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Beleuchtungseinrich
tung für Fahrzeuge weist als Lichtquellen eine Vielzahl von
Halbleiterlichtquellen 10 auf. Die Halbleiterlichtquellen 10
sind auf einer Grundplatte 12 angeordnet, an der diese gehalten
und elektrisch untereinander und mit einer Spannungsquelle ver
bunden sind. Die Anzahl der Halbleiterlichtquellen 10 richtet
sich nach der für die jeweilige Verwendung der Beleuchtungsein
richtung erforderlichen Beleuchtungsstärke. Die Halbleiter
lichtquellen 10 strahlen Licht unterschiedlicher Farben ab,
wobei jedoch jede Halbleiterlichtquelle 10 nur für eine Licht
farbe ausgelegt ist. Die unterschiedliche Lichtfarben abstrah
lenden Halbleiterlichtquellen können unregelmäßig verteilt an
geordnet sein oder in einem bestimmten Muster.
Die Halbleiterlichtquellen 10 sind mit einer Lichtscheibe 14
abgedeckt, die mit optischen Elementen versehen ist, durch die
das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht beeinflußt, das
heißt gestreut und/oder abgelenkt wird. Durch die Streuung
und/oder Ablenkung des von den Lichtquellen 10 abgestrahlten
Lichts wird eine Farbmischung erreicht, indem die von den
einzelnen Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtbündel einander
überlagert werden. Das aus der Beleuchtungseinrichtung aus
tretende Licht weist damit eine einheitliche Farbe auf, die von
der Wahl der Lichtfarben der einzelnen Halbleiterlichtquellen
10 abhängt. Bei der Verwendung von blauem, rotem und gelbem
Licht abstrahlenden Halbleiterlichtquellen 10
in etwa der gleichen Anzahl kann dabei
erreicht werden, daß das aus der Beleuchtungseinrichtung aus
tretende Licht weiß ist. Bei dieser Auswahl der Halbleiter
lichtquellen 10 kann die Beleuchtungseinrichtung als Fahrzeug
scheinwerfer verwendet werden. Durch entsprechende Wahl der
Lichtfarben der Halbleiterlichtquellen sowie geeignete Anzahl
und Anordnung der unterschiedliche Lichtfarben abstrahlenden
Lichtquellen können unterschiedliche einheitliche Lichtfarben
erreicht werden, so daß die Beleuchtungseinrichtung für ver
schiedene Verwendungen eingesetzt werden kann. Die Anzahl der
Halbleiterlichtquellen 10 hängt auch von dem von diesen ausge
sandten Lichtstrom ab; so strahlen unter Umständen Halbleiter
lichtquellen unterschiedlicher Farben nicht den gleichen Licht
strom ab, so daß für diese unterschiedliche Anzahlen erforder
lich sind, um weißes Licht zu erhalten.
Durch die optischen Elemente wird außerdem das von den Halb
leiterlichtquellen 10 abgestrahlte Licht zur Bildung einer
gewünschten oder vorgeschriebenen Lichtstärkeverteilung
beeinflußt. Für Beleuchtungseinrichtungen bei Fahrzeugen
bestehen dabei gesetzliche Vorschriften über Lichtstärkever
teilungen, in denen sowohl maximal zulässige als auch
mindestens erforderliche Lichtstärkewerte in verschiedenen
Bereichen der von der Beleuchtungseinrichtung zu beleuchtenden
Umgebung geregelt sind.
Die optischen Elemente der Lichtscheibe 14 können in bekannter
Weise als makroskopische Linsen und/oder Prismen ausgebildet
sein. Alternativ können die optischen Elemente auch als beu
gungsoptische Elemente ausgebildet sein, die aus Beugungs
strukturen bestehen, deren Abmessungen lediglich in der Größen
ordnung der Wellenlängen des von den Halbleiterlichtquellen 10
abgestrahlten Lichts liegen. Durch die beugungsoptischen
Elemente wird Licht nicht durch Brechung abgelenkt und/oder
gestreut, sondern durch die Beugung des Lichts an diesen, was
durch die Wellennatur des Lichts bedingt ist. Dabei wird die
Ausbreitungsrichtung des Lichts verändert, wenn die Ausbreitung
des Lichts durch die ein Hindernis darstellenden beugungsopti
schen Elemente gestört ist. Hierzu wird auf die deutsche
Patentanmeldung DE 42 15 584 A1 verwiesen, deren Inhalt zu dieser
Ausgestaltung die vorliegende Patentanmeldung ergänzen soll.
Bei einem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel
der Beleuchtungseinrichtung sind ebenfalls eine Vielzahl von
Halbleiterlichtquellen 20 als Lichtquellen vorgesehen, die
Licht unterschiedlicher Farben abstrahlen. Abweichend vom
ersten Ausführungsbeispiel ist jede Halbleiterlichtquelle 20
mit einer transparenten Abdeckung 22 versehen, wie dies in
Fig. 3 dargestellt ist. Die Abdeckungen 22 sind mit optischen
Elementen versehen, durch die das von den Halbleiterlicht
quellen 20 abgestrahlte Licht beeinflußt wird. Die optischen
Elemente sind dabei vorzugsweise, wie vorstehend zur Licht
scheibe 14 angegeben, als beugungsoptische Elemente ausge
bildet, so daß diese ohne Schwierigkeiten auf den nur geringe
Abmessungen aufweisenden Abdeckungen 22 angeordnet werden
können. Die beugungsoptischen Elemente sind dabei so ausge
bildet und angeordnet, daß diese einerseits eine Überlagerung
des von den einzelnen Halbleiterlichtquellen 20 abgestrahlten
Lichts bewirken und damit für eine Farbmischung sorgen. Ande
rerseits wird durch die von den beugungsoptischen Elementen
bewirkte Ablenkung und/oder Streuung des Lichts auch eine ge
wünschte oder vorgeschriebene Lichtverteilung erzeugt. Dabei
ist es erforderlich, daß die einzelnen Halbleiterlichtquellen
20 Abdeckungen mit unterschiedlichen beugungsoptischen Elemen
ten erhalten, abhängig von deren Position auf der Grundplatte.
Bei dieser Ausbildung der einzelnen Halbleiterlichtquellen 20
ist nur die Anordnung einer klaren Lichtscheibe 24 zur Abdec
kung über den Halbleiterlichtquellen 20 erforderlich, die keine
optischen Elemente aufzuweisen braucht. Die Abdeckungen 22
werden vorteilhafterweise bereits bei der Herstellung der
Halbleiterlichtquellen 20 angebracht.
Alternativ können die Halbleiterlichtquellen 20 mit Abdeckungen
22 mit gleichen beugungsoptischen Elementen versehen werden,
wobei dann durch diese eine Vorverteilung des von den Halb
leiterlichtquellen 20 abgestrahlten Lichts erfolgt, beispiels
weise zur Farbmischung, während durch eine mit optischen Ele
menten versehene Lichtscheibe 24 die gewünschte Lichtstärke
verteilung erzeugt wird.
Als Halbleiterlichtquellen 10, 20 können Leuchtdioden verwendet
werden, die bei einem Stromfluß Strahlung abgeben. Außerdem
können auch Laserdioden verwendet werden, die die unmittelbare
Umwandlung elektrischer Energie im Laserlicht ermöglichen.
Insgesamt können bei der Verwendung von Halbleiterlichtquellen
die Beleuchtungseinrichtungen mit gegenüber der Verwendung von
Glühlampen wesentlich verringerter Bautiefe ausgebildet werden
und für diese bestehen vielfältige Design- und Gestaltungsmög
lichkeiten.
Claims (6)
1. Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung mit mehreren
Halbleiterlichtquellen (10; 20) als Lichtquellen, dadurch
gekennzeichnet, dass
jede Halbleiterlichtquelle (10; 20) jeweils Licht nur einer Farbe abstrahlt;
das von verschiedenen Halbleiterlichtquellen (10; 20) abgestrahlte Licht unterschiedliche Farben aufweist; und
die einzelnen Halbleiterlichtquellen (10; 20) in Abhängigkeit der von ihnen jeweils abgestrahlten Lichtfarbe derart ausgewählt und verteilt angeordnet sind, dass aus der Beleuchtungseinrichtung durch Überlagerung des von sämtlichen Halbleiterlichtquellen (10; 20) abgestrahlten Lichts Licht einer vorgebbaren einheitlichen Farbe austritt,
wobei die Halbleiterlichtquellen (10) mit einer gemeinsamen transparenten Lichtscheibe (14) abgedeckt sind, die mit optischen Elementen zur gegenseitigen Überlagerung des von den einzelnen Halbleiterlichtquellen (10) abgestrahlten Lichts zum Zwecke der Farbmischung des von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichts ausgebildet ist,
oder jede Halbleiterlichtquelle (20) mit einer transparenten Abdeckung (22) abgedeckt ist, die mit optischen Elementen zur gegenseitigen Überlagerung des von den einzelnen Halbleiterlichtquellen (10) abgestrahlten Lichts zum Zwecke der Farbmischung des von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichts ausgebildet ist.
jede Halbleiterlichtquelle (10; 20) jeweils Licht nur einer Farbe abstrahlt;
das von verschiedenen Halbleiterlichtquellen (10; 20) abgestrahlte Licht unterschiedliche Farben aufweist; und
die einzelnen Halbleiterlichtquellen (10; 20) in Abhängigkeit der von ihnen jeweils abgestrahlten Lichtfarbe derart ausgewählt und verteilt angeordnet sind, dass aus der Beleuchtungseinrichtung durch Überlagerung des von sämtlichen Halbleiterlichtquellen (10; 20) abgestrahlten Lichts Licht einer vorgebbaren einheitlichen Farbe austritt,
wobei die Halbleiterlichtquellen (10) mit einer gemeinsamen transparenten Lichtscheibe (14) abgedeckt sind, die mit optischen Elementen zur gegenseitigen Überlagerung des von den einzelnen Halbleiterlichtquellen (10) abgestrahlten Lichts zum Zwecke der Farbmischung des von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichts ausgebildet ist,
oder jede Halbleiterlichtquelle (20) mit einer transparenten Abdeckung (22) abgedeckt ist, die mit optischen Elementen zur gegenseitigen Überlagerung des von den einzelnen Halbleiterlichtquellen (10) abgestrahlten Lichts zum Zwecke der Farbmischung des von der Beleuchtungseinrichtung ausgesandten Lichts ausgebildet ist.
2. Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einer
Beleuchtungseinrichtung, bei der die
Halbleiterlichtquellen (10) mit einer gemeinsamen
transparenten Lichtscheibe (14) abgedeckt sind, die
Lichtscheibe (14) weiterhin mit optischen Elementen zur
Beeinflussung des von den einzelnen
Halbleiterlichtquellen (10) abgestrahlten Lichts zum
Zwecke der Bildung einer bestimmten Lichtstärkeverteilung
der Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist.
3. Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einer
Beleuchtungseinrichtung, bei der jede
Halbleiterlichtquelle (20) mit einer transparenten
Abdeckung (22) abgedeckt ist, die Abdeckungen (22)
weiterhin mit optischen Elementen zur Beeinflussung des
von den einzelnen Halbleiterlichtquellen (20)
abgestrahlten Lichts zum Zwecke der Bildung einer
bestimmten Lichtstärkeverteilung der
Beleuchtungseinrichtung ausgebildet ist.
4. Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass bei einer
Beleuchtungseinrichtung, bei der jede
Halbleiterlichtquelle (20) mit einer transparenten
Abdeckung (22) abgedeckt ist, die Halbleiterlichtquellen
(20) identische Abdeckungen (22) aufweisen und dass die
Halbleiterlichtquellen (20) mit einer gemeinsamen
transparenten Lichtscheibe (24) abgedeckt sind, die mit
optischen Elementen zur Beeinflussung des von den
einzelnen Halbleiterlichtquellen (20) abgestrahlten
Lichts zum Zwecke der Bildung einer bestimmten
Lichtstärkeverteilung der Beleuchtungseinrichtung
ausgebildet ist.
5. Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung nach einem der
Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die
optischen Elemente als beugungsoptische Elemente zur
Veränderung der Ausbreitungsrichtung des von den
Halbleiterlichtquellen (10; 20) abgestrahlten Lichts
durch Beugung ausgebildet sind.
6. Kraftfahrzeug-Beleuchtungseinrichtung nach einem der
vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Halbleiterlichtquellen (10; 20) als Leuchtdioden oder
Laserdioden ausgebildet sind.
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