DE102014203245A1 - Lighting device of a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs. Die Beleuchtungseinrichtung (10) umfasst mindestens eine Halbleiterlichtquelle (26) zum Aussenden von Primärlicht (24) einer ersten Wellenlänge und mindestens einen zu der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (26) beabstandeten und im Strahlengang des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (26) ausgesandten Primärlichts (24) angeordneten Wellenlängenkonverter (28), der das Primärlicht (24) in Sekundärlicht (32) mindestens einer anderen Wellenlänge umwandelt. Es wird vorgeschlagen, dass der Wellenlängenkonverter (28) mindestens zwei unterschiedliche Lumineszenzfarbstoffe aufweist, welche das von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (26) ausgesandte Primärlicht (24) in Sekundärlicht (32) mindestens zweier unterschiedlicher, jeweils von der Wellenlänge des Primärlichts (24) abweichender Wellenlängen konvertieren. The invention relates to a lighting device (10) of a motor vehicle. The illumination device (10) comprises at least one semiconductor light source (26) for emitting primary light (24) of a first wavelength and at least one spaced apart from the at least one semiconductor light source (26) and in the beam path of the primary light (24) emitted by the at least one semiconductor light source (26) ) arranged wavelength converter (28) which converts the primary light (24) into secondary light (32) of at least one other wavelength. It is proposed that the wavelength converter (28) has at least two different luminescent dyes which divide the primary light (24) emitted by the at least one semiconductor light source (26) into secondary light (32) of at least two different, each of the wavelength of the primary light (24) Convert wavelengths.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst mindestens eine Halbleiterlichtquelle zum Aussenden von Primärlicht einer ersten Wellenlänge und mindestens einen zu der mindestens einen Halbleiterlichtquelle beabstandeten und im Strahlengang des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ausgesandten Primärlichts angeordneten Wellenlängenkonverter, der das Primärlicht in Sekundärlicht mindestens einer anderen Wellenlänge umwandelt. The present invention relates to a lighting device of a motor vehicle. The illumination device comprises at least one semiconductor light source for emitting primary light of a first wavelength and at least one wavelength converter spaced from the at least one semiconductor light source and arranged in the beam path of the primary light emitted by the at least one semiconductor light source, which converts the primary light into secondary light of at least one other wavelength.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge bekannt. So unterscheidet man zwischen Scheinwerfern und Leuchten. Scheinwerfer sind im Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet. Sie dienen neben der Verkehrssicherheit durch eine Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer insbesondere der Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug, insbesondere durch eine Lichtverteilung in Form von Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht oder einer beliebig anderen, bspw. adaptiven Lichtverteilung (z.B. Stadtlicht, Autobahnlicht, Teilfernlicht, Markierungslicht, etc), um die Sicht für den Fahrer des Fahrzeugs zu verbessern. Various lighting devices for motor vehicles are known from the prior art. How to distinguish between headlights and lights. Headlamps are located in the front of a vehicle. They serve in addition to road safety by visualizing the vehicle for other road users in particular the illumination of the road ahead of the vehicle, in particular by a light distribution in the form of low beam, high beam, fog light or any other, for example. Adaptive light distribution (eg city lights, motorway lights, Teilfernlicht , Marker light, etc) to improve the visibility for the driver of the vehicle.
Leuchten dienen überwiegend der Verkehrssicherheit durch Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer. So werden Bugleuchten im Frontbereich des Fahrzeugs beispielsweise als weiß leuchtendes Tagfahrlicht oder Begrenzungs- bzw. Positionslicht, oder als gelb leuchtendes Blinklicht eingesetzt. Heckleuchten werden im Heckbereich eines Fahrzeugs beispielsweise als rot leuchtendes Bremslicht, Rücklicht, Nebelschlusslicht, als weiß leuchtendes Rückfahrlicht oder als gelb leuchtendes Blinklicht eingesetzt. Die Bugleuchten können dabei in einem Scheinwerfer integriert sein oder als separate Leuchten ausgebildet und im Frontbereich des Fahrzeugs angeordnet sein. Eine Leuchte kann eine oder mehrere Leuchtenfunktionen erfüllen. In einer Heckleuchte sind üblicherweise mehrere Leuchtenfunktionen integriert. Lights are mainly used for traffic safety by visualizing the vehicle for other road users. Thus, front lights are used in the front of the vehicle, for example, as a white-lit daytime running or limiting or position light, or as a flashing yellow flashing light. Tail lights are used in the rear of a vehicle, for example, as a red glowing brake light, tail light, rear fog light, as white backlit or flashing yellow flashing light. The front lights can be integrated in a headlight or formed as a separate lights and arranged in the front of the vehicle. A luminaire can fulfill one or more luminaire functions. In a tail light usually several lighting functions are integrated.
Bei Beleuchtungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen, bei denen die Lichtquelle als Halbleiterlichtquellen, z.B. als Leuchtdioden (LEDs), realisiert sind, werden derzeit LED-Chips mit Gehäuse (sogenannte LED-Packages) oder ungehäuste LED-Chips auf Leiterplatten (sogenannte chip-on-board-Technologie) eingesetzt. Die Lichtverteilungen zum Ausleuchten der Fahrbahn vor einem Kraftfahrzeug haben üblicherweise (zumindest in Deutschland gesetzlich vorgeschrieben) eine weiße Farbe. Bei Scheinwerfern mit Halbleiterlichtquellen werden üblicherweise LEDs eingesetzt, die blaues Licht oder UV-Strahlung aussenden, das auf einen Wellenkonverter fällt und in Licht anderer Farbe umgewandelt wird. Das gewünschte weiße Licht ergibt sich durch additive Mischung der Spektralfarben der von den LEDs ausgesandten Strahlung und des umgewandelten Lichts. Bei Verwendung blauer LEDs wird durch den Konverter gelbes Licht erzeugt, wobei eine additive Farbmischung von blauem und gelbem Licht weißes Licht ergibt. Als gelber Lumineszenzfarbstoff wird bspw. Phosphor oder Cer-dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Ce3+) eingesetzt. Bei Verwendung von UV-LEDs wird durch einen Konverter rotes, grünes und blaues Licht erzeugt, wobei eine additive Farbmischung des umgewandelten roten, grünen und blauen Lichts weißes Licht ergibt. In lighting devices of motor vehicles, in which the light source as semiconductor light sources, e.g. As light-emitting diodes (LEDs) are realized, currently LED chips with housing (so-called LED packages) or unpackaged LED chips on printed circuit boards (so-called chip-on-board technology) are used. The light distributions for illuminating the road in front of a motor vehicle usually have (at least in Germany required by law) a white color. In the case of headlamps with semiconductor light sources, LEDs are usually used which emit blue light or UV radiation that falls on a wave converter and is converted into light of a different color. The desired white light results from additive mixing of the spectral colors of the radiation emitted by the LEDs and the converted light. When using blue LEDs, the converter generates yellow light, with additive color mixing of blue and yellow light producing white light. As a yellow luminescent dye, for example, phosphorus or cerium-doped yttrium-aluminum garnet (YAG: Ce3 +) is used. When using UV LEDs, a converter generates red, green and blue light, with additive color mixing of the converted red, green and blue light giving white light.
Die
Der Lumineszenzfarbstoff eines Wellenlängenkonverters ist bei ausgeschalteten Halbleiterlichtquellen aufgrund der in modernen Beleuchtungseinrichtungen häufig verwendeten klaren Abdeckscheiben, die eine Lichtaustrittsöffnung eines Gehäuses der Beleuchtungseinrichtung verschließen, ohne optisch wirksame Elemente (z.B. Zylinderlinsen, Prismen) von außerhalb gut sichtbar. Dies ist insbesondere der Fall, wenn sog. Remotekonverter verwendet werden, die beabstandet zu der Halbleiterlichtquelle angeordnet sind. Wenn die Beleuchtungseinrichtung zudem eine Linse aufweist, wie dies bspw. bei Scheinwerfern nach dem Projektionsprinzip häufig der Fall ist, wird der Lumineszenzfarbstoff eines Wellenlängenkonverters noch vergrößert sichtbar gemacht. Insgesamt ergibt sich dadurch ein unbefriedigendes optisches Erscheinungsbild der ausgeschalteten Beleuchtungseinrichtung (sog. Spiegelei-Effekt). Es wird teilweise versucht, das gelbe Erscheinungsbild des Lumineszenzkonverters zu kaschieren, was allerdings sehr aufwändig ist und den Wirkungsgrad der Beleuchtungseinrichtung beeinträchtigen kann. The luminescent dye of a wavelength converter is easily visible from outside when the semiconductor light sources are turned off due to the clear cover lenses frequently used in modern lighting devices, which close a light exit opening of a housing of the illumination device without optically active elements (e.g., cylindrical lenses, prisms). This is the case in particular if so-called remote converters are used, which are arranged at a distance from the semiconductor light source. If the illumination device also has a lens, as is often the case, for example, with headlights according to the projection principle, the luminescence dye of a wavelength converter is made even more visible. Overall, this results in an unsatisfactory visual appearance of the switched-off lighting device (so-called fried egg effect). It is sometimes attempted to mask the yellow appearance of the luminescence converter, which is very complex and can affect the efficiency of the lighting device.
Ausgehend von dem beschriebenen Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten und weiterzubilden, dass trotz Verwendung eines Wellenlängenkonverters ein gewünschtes äußeres Erscheinungsbild der ausgeschalteten Beleuchtungseinrichtung erzielt werden kann. Insbesondere soll eine Möglichkeit geschaffen werden, die Farbe des von außen sichtbaren Wellenlängenkonverters bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung in gewünschter Weise einzustellen. Based on the described prior art, the present invention has the object to design a lighting device of the type mentioned in such a way and further that despite use a wavelength converter, a desired external appearance of the switched-off lighting device can be achieved. In particular, a possibility should be created to adjust the color of the visible from the outside wavelength converter with the lighting device off in the desired manner.
Zur Lösung der Aufgabe wird ausgehend von der Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass der Wellenlängenkonverter mindestens zwei unterschiedliche Lumineszenzfarbstoffe aufweist, welche das von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ausgesandte Primärlicht in Sekundärlicht mindestens zweier unterschiedlicher, jeweils von der Wellenlänge des Primärlichts abweichender Wellenlängen konvertieren und die zumindest auf einen Teil eines im Strahlengang angeordneten Trägerelements in mindestens einer Schicht flächig aufgebracht oder in das Trägerelement eingebracht sind. To solve the problem is proposed starting from the illumination device of the type mentioned that the wavelength converter has at least two different luminescent, which convert the emitted from the at least one semiconductor light source primary light in secondary light at least two different, each deviating from the wavelength of the primary wavelengths and the at least on a part of a carrier element arranged in the beam path are applied flat in at least one layer or introduced into the carrier element.
Erfindungsgemäß wird also vorgeschlagen, für einen Wellenlängenkonverter nicht nur einen Lumineszenzfarbstoff einer bestimmten Farbe, sondern mehrere, vorzugsweise unterschiedlich farbige Lumineszenzfarbstoffe zu verwenden. Als Farbe des Lumineszenzfarbstoffs wird dabei die Farbe verstanden, die der Farbstoff für den Betrachter bei ausgeschalteten Halbleiterlichtquellen hat, d.h. wenn nur Umgebungslicht auf den Lumineszenzfarbstoff fällt. Jeder der Lumineszenzfarbstoffe konvertiert das von der mindestens einen Lichtquelle ausgesandte Primärlicht in Sekundärlicht einer von der Wellenlänge des Primärlichts abweichenden Wellenlänge. Vorzugsweise unterscheiden sich die Wellenlängen des von den verschiedenen Lumineszenzfarbstoffen erzeugten Sekundärlichts von einander. According to the invention, it is therefore proposed to use not only one luminescent dye of a specific color but a plurality of, preferably differently colored, luminescent dyes for a wavelength converter. The color of the luminescent dye is understood to be the color which the dye has for the viewer when semiconductor light sources are switched off, i. when only ambient light falls on the luminescent dye. Each of the luminescent dyes converts the primary light emitted by the at least one light source into secondary light of a wavelength deviating from the wavelength of the primary light. Preferably, the wavelengths of the secondary light generated by the different luminescent dyes differ from each other.
Die Lumineszenzfarbstoffe werden in mindestens einer Schicht flächig auf einem im Strahlengang angeordneten Trägerelement aufgebracht oder – bei einem transparenten Trägerelement – in dieses eingebracht. Durch geschickte Auswahl, Ausgestaltung und Kombination der verschiedenen Lumineszenzfarbstoffe kann erreicht werden, dass die von der Halbleiterlichtquelle ausgesandte elektromagnetische Strahlung (Primärlicht) in Sekundärlicht verschiedener Farben umgewandelt wird und durch additive Farbmischung des verschiedenfarbigen Sekundärlichts oder des Primär- und Sekundärlichts eine gewünschte Lichtfarbe der resultierenden Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung erzielt wird. Ein besonderer Vorteil besteht somit darin, dass mit dem erfindungsgemäßen Wellenlängenkonverter durch geeignete Mischung verschiedener Lumineszenzfarbstoffe bei eingeschalteter Beleuchtungseinrichtung Licht einer nahezu beliebigen Farbe erzeugt werden kann. The luminescent dyes are applied in at least one layer in a planar manner on a carrier element arranged in the beam path or - in the case of a transparent carrier element - introduced into this. By skillful selection, design and combination of the various luminescent dyes can be achieved that the emitted from the semiconductor light source electromagnetic radiation (primary light) is converted into secondary light of different colors and additive color mixing of different colored secondary light or primary and secondary light, a desired light color of the resulting light distribution the lighting device is achieved. A particular advantage is thus that with the wavelength converter according to the invention by a suitable mixture of different luminescent dyes with the lighting device turned on light of almost any color can be generated.
Bevorzugte Farben der Lumineszenzfarbstoffe sind rot und grün. Abhängig von der Art der Lichtquelle kann auch ein blauer Lumineszenzfarbstoff zur Anwendung kommen. Die Farbstoffe werden bevorzugt schichtweise auf das Trägerelement aufgebracht, wobei eine Schicht auch aus einer Mischung verschiedener Lumineszenzfarbstoffe bestehen kann. Preferred colors of the luminescent dyes are red and green. Depending on the type of light source, a blue luminescent dye may also be used. The dyes are preferably applied in layers to the carrier element, whereby a layer can also consist of a mixture of different luminescent dyes.
Wenn die Luminszenzfarbstoffe als Gemisch in einer Schicht auf ein Trägerelement aufgebracht oder in dieses eingebracht sind, ergibt sich bei ausgeschalteten Halbleiterlichtquellen ein Farbeindruck des Wellenlängenkonverters durch eine Farbmischung der Farben der unterschiedlichen Lumineszenzfarbstoffe. Auf diese Weise kann ein nahezu beliebiger Farbeindruck der ausgeschalteten Beleuchtungseinrichtung erzeugt werden. Damit wird die besondere Ausgestaltung des Wellenlängenkonverters zu einem wichtigen Designelement, das den Eindruck, den ein Betrachter von der ausgeschalteten Beleuchtungseinrichtung hat, maßgeblich beeinflusst. If the luminescent dyes are applied as a mixture in a layer on a carrier element or introduced into this, results in a switched off semiconductor light sources, a color impression of the wavelength converter by a color mixing of the colors of the different luminescent. In this way, almost any color impression of the switched-off lighting device can be generated. Thus, the particular configuration of the wavelength converter becomes an important design element that significantly influences the impression that a viewer has of the switched off illumination device.
Die Lumineszenzfarbstoffe werden vorzugsweise schichtweise übereinander auf ein Trägerelement aufgebracht. Durch geschickte Auswahl, Ausgestaltung und Kombination der verschiedenen Schichten (z.B. Schichtdicke, Material, etc.) kann erreicht werden, dass die von der Halbleiterlichtquelle ausgesandte elektromagnetische Strahlung (Primärlicht) in Sekundärlicht verschiedener Farben umgewandelt wird und durch additive Farbmischung des verschiedenfarbigen Sekundärlichts oder des Primär- und Sekundärlichts die gewünschte Lichtfarbe der resultierenden Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung erzielt wird. The luminescent dyes are preferably applied in layers one above the other onto a carrier element. By skillful selection, design and combination of different layers (eg layer thickness, material, etc.) can be achieved that the emitted from the semiconductor light source electromagnetic radiation (primary light) is converted into secondary light of different colors and additive color mixing of the different colored secondary light or the primary - And secondary light, the desired light color of the resulting light distribution of the lighting device is achieved.
Gleichzeitig kann durch geschickte Anordnung der verschiedenen Schichten erreicht werden, dass sich bei einem Blick von außen in das Innere der Beleuchtungseinrichtung ein gewünschtes Erscheinungsbild des Wellenlängenkonverters einstellt. Dies kann bspw. dadurch erreicht werden, dass die oberste Schicht eines Lumineszenzfarbstoffes bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung entweder alleine oder in Kombination mit mindestens einer darunter liegenden Schicht eines anderen Lumineszenzfarbstoffes einen gewünschten Farbeffekt der ausgeschalteten Beleuchtungseinrichtung erzeugt. So wäre es bspw. denkbar, mindestens eine auf einer anderen Lumineszenzfarbstoffschicht angeordnete Lumineszenzfarbstoffschicht oder eine Schicht einer Farbstoffmischung teiltransparent auszugestalten, so dass durch die obere Schicht hindurch die darunter liegende Schicht sichtbar ist. Ein Farbeindruck des Wellenlängenkonverters bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung ergibt sich dann durch eine additive Farbmischung der Farben der beiden Schichten. Durch Variation des Grads der Teiltransparenz kann ein gewünschter Farbeindruck erzielt werden. At the same time can be achieved by skillful arrangement of the various layers that adjusts a desired appearance of the wavelength converter in a view from the outside into the interior of the illumination device. This can be achieved, for example, in that the uppermost layer of a luminescent dye produces a desired color effect of the switched-off illumination device when the illumination device is switched off, either alone or in combination with at least one underlying layer of another luminescent dye. For example, it would be conceivable to design at least one luminescent dye layer or a layer of a dye mixture arranged on another luminescent dye layer to be partially transparent, so that the underlying layer is visible through the upper layer. A color impression of the wavelength converter with the illumination device switched off then results from additive color mixing of the colors of the two Layers. By varying the degree of partial transparency, a desired color impression can be achieved.
Ferner wird aufgrund der Teiltransparenz einer oberen, auf einer anderen Lumineszenzfarbstoffschicht aufgebrachten Lumineszenzfarbstoffschicht sichergestellt, dass das Primärlicht der mindestens einen Lichtquelle in gewünschter Weise auf die Lumineszenzfarbstoffe sämtlicher Schichten auftreffen und in das verschiedenfarbige Licht konvertiert werden kann. Auch hier kann durch eine Variation der Teiltransparenz der verschiedenen Lumineszenzfarbstoffschicht die Lichtfarbe des resultierenden Lichts der Beleuchtungseinrichtung eingestellt werden (z.B. warmweiß, kaltweiß, etc.). Furthermore, due to the partial transparency of an upper luminescent dye layer applied to a different luminescent dye layer, it is ensured that the primary light of the at least one light source can strike the luminescent dyes of all layers as desired and can be converted into the differently colored light. Again, by varying the partial transparency of the different luminescent dye layer, the light color of the resulting light of the illumination device can be adjusted (e.g., warm white, cool white, etc.).
Ein Wellenlängenkonverter kann Licht einer ersten Wellenlänge nur in Licht einer längeren Wellenlänge, also in energieärmeres Licht, umwandeln. Das bedeutet insbesondere, dass eine Konvertierung des Lichts mittels eines Wellenlängenkonverters nur in ein energieärmeres Licht möglich ist (z.B. UV -> Violett -> Blau -> Grün -> Gelb -> Orange -> Rot). A wavelength converter can convert light of a first wavelength only into light of a longer wavelength, that is, into lower-energy light. This means in particular that a conversion of the light by means of a wavelength converter is possible only in a lower-energy light (for example UV -> violet -> blue -> green -> yellow -> orange -> red).
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die verschiedenen Lumineszenzfarbstoffe derart ausgebildet sind, dass durch einen jeweils ausgewählten Lumineszenzfarbstoff Lichtstrahlen einer gewünschten Farbe erzeugt werden. Damit werden aus der Beleuchtungseinrichtung Lichtstrahlen in mindestens zwei unterschiedlichen Farben, also polychromatisches Licht, ausgesandt. Dabei ist es auch möglich, dass ein Teil des von der mindestens einen Lichtquelle erzeugten Primärlichts nicht auf einen Lumineszenzfarbstoff trifft und somit nicht konvertiert wird. Das unkonvertierte Primärlicht verlässt ebenfalls die Beleuchtungseinrichtung und ist dann Teil des polychromatischen Lichts. According to the invention, it is provided that the different luminescent dyes are formed in such a way that light beams of a desired color are produced by a respectively selected luminescent dye. In this way, light beams in at least two different colors, ie polychromatic light, are emitted from the illumination device. It is also possible that a part of the primary light generated by the at least one light source does not strike a luminescent dye and thus is not converted. The unconverted primary light also leaves the illumination device and is then part of the polychromatic light.
Der Lumineszenzfarbstoff kann auf unterschiedliche Weise auf ein Trägerelement aufgebracht werden. Das Trägerelement kann dabei ein sowieso in der Beleuchtungseinrichtung vorhandenes Bauteil oder ein zusätzlich vorgesehenes Bauteil sein. Das Trägerelement kann transparent oder lichtundurchlässig sein. Der Lumineszenzfarbstoff oder die Farbstoffmischung kann als Suspension in einem aushärtenden Medium oder als Pulver auf das Trägerelement aufgebracht werden. Es ist denkbar, dass eine Teiltransparenz einer Schicht eines Lumineszenzfarbstoffs oder einer Farbstoffmischung durch das wellenlängenkonvertierende Material an sich gegeben ist oder aber durch eine bestimmte Art des Auftragens erzielt wird. Dazu kann der Lumineszenzfarbstoff oder die Farbstoffmischung bspw. besonders dünn oder aber in einer Gitterstruktur oder einer anderen Struktur aufgetragen werden, welche das Primärlicht durch Zwischenräume in der Schicht auf die darunter liegende Schicht eines anderen Lumineszenzfarbstoffs gelangen lässt. The luminescent dye can be applied in different ways to a carrier element. The carrier element may be a component which is present anyway in the illumination device or an additionally provided component. The carrier element may be transparent or opaque. The luminescent dye or the dye mixture can be applied to the carrier element as a suspension in a hardening medium or as a powder. It is conceivable that a partial transparency of a layer of a luminescent dye or a dye mixture is given by the wavelength-converting material per se or is achieved by a certain type of application. For this purpose, the luminescent dye or the dye mixture can be applied, for example, particularly thinly or else in a lattice structure or another structure which allows the primary light to pass through interspaces in the layer to the underlying layer of another luminescent dye.
Die verschiedenen Lumineszenzfarbstoffe wandeln das Primärlicht (z.B. UV-Strahlung oder blaues Licht) in Sekundärlicht unterschiedlicher Farben. Durch eine additive Farbmischung der verschiedenen Farben des Sekundärlichts oder des Primär- und Sekundärlichts ergibt sich die gewünschte Lichtfarbe der resultierenden Lichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung. So ist es bspw. denkbar, dass blaues Primärlicht durch die verschiedenen Lumineszenzfarbstoffe in grünes und rotes Licht umgewandelt wird. Eine additive Farbmischung des blauen Primärlichts sowie des roten und grünen Sekundärlichts ergibt dann das gewünschte weiße Licht. Ebenso ist es denkbar, dass ultraviolette Primärstrahlung durch die verschiedenen Lumineszenzfarbstoffe in rotes, grünes und blaues Sekundärlicht umgewandelt wird. Eine additive Farbmischung des roten, grünen und blauen Sekundärlichts ergibt dann das gewünschte weiße Licht. Selbstverständlich sind beliebig andere Farben des Sekundärlichts denkbar, um eine resultierende Lichtverteilung einer von weiß abweichenden Farbe zu erzeugen, bspw. rotes oder oranges bzw. bernsteinfarbenes Licht. In einem konkreten Anwendungsfall könnte bspw. die Halbleiterlichtquelle UV-Strahlung aussenden, wobei im Strahlengang ein erster Lumineszenzfarbstoff mit wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften angeordnet ist, der die UV-Strahlung in ein rotes Licht umwandelt und im Strahlengang der UV-Strahlung ein zweiter Lumineszenzfarbstoff mit wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften angeordnet ist, das die UV-Strahlung in ein grünes Licht umwandelt. Additiv gemischt entsteht so ein gelbes bzw. oranges oder bernsteinfarbenes Licht der resultierenden Lichtverteilung, das z.B. zur Realisierung eines Blinklichts verwendet werden kann. The various luminescent dyes convert the primary light (e.g., UV or blue light) into secondary light of different colors. Additive color mixing of the different colors of the secondary light or of the primary and secondary light results in the desired light color of the resulting light distribution of the illumination device. For example, it is conceivable that blue primary light is converted by the various luminescent dyes into green and red light. An additive color mixture of the blue primary light and the red and green secondary light then gives the desired white light. Likewise, it is conceivable that ultraviolet primary radiation is converted by the various luminescent dyes into red, green and blue secondary light. An additive color mixture of the red, green and blue secondary light then gives the desired white light. Of course, any other colors of the secondary light are conceivable to produce a resulting light distribution of a different color from white, for example, red or orange or amber light. In a specific application, for example, the semiconductor light source could emit UV radiation, a first luminescent dye with wavelength-converting properties being arranged in the beam path, which converts the UV radiation into a red light and arranges a second luminescent dye with wavelength-converting properties in the beam path of the UV radiation is that converts the UV radiation into a green light. Additively mixed, a yellow or orange or amber light thus results from the resulting light distribution, which is e.g. can be used to realize a flashing light.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass eine oberste, von außerhalb der Beleuchtungseinrichtung sichtbare Schicht eines Lumineszenzfarbstoffs, insbesondere bezüglich der Farbe der Schicht bei ausgeschalteten Halbleiterlichtquellen, so gewählt ist, dass die sichtbare Schicht einen gewünschten optischen Eindruck bei dem Betrachter bewirkt. Es ist keine bestimmte Reihenfolge der einzelnen Lumineszenzfarbstoffe erforderlich, um eine gewünschte Farbe des resultierenden Lichts zu erzeugen. Für die additive Farbmischung ist es ohne Bedeutung, ob der eine Lumineszenzfarbstoff auf dem anderen oder umgekehrt aufgebracht ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die oberste, von außerhalb der Beleuchtungseinrichtung sichtbare Schicht derart gewählt werden kann, dass sie bei ausgeschalteter Beleuchtungseinrichtung den gewünschten optischen Eindruck erzeugt. Insbesondere kann der Lumineszenzfarbstoff der obersten, von außen sichtbaren Schicht so gewählt werden, dass er farblich optisch ansprechend in ein Design der Beleuchtungseinrichtung oder der Fahrzeugkarosserie passt. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that an uppermost layer of a luminescent dye which is visible from outside the illumination device, in particular with respect to the color of the layer when the semiconductor light sources are switched off, is selected such that the visible layer effects a desired optical impression on the viewer. No particular order of the individual luminescent dyes is required to produce a desired color of the resulting light. For additive color mixing, it is irrelevant whether one luminescent dye is applied to the other or vice versa. This results in the advantage that the topmost layer visible from outside the illumination device can be chosen such that it generates the desired visual impression when the illumination device is switched off. In particular, the luminescent dye of the uppermost, externally visible layer can be selected such that it matches the design of the lighting device or the vehicle body in a visually appealing color.
Bspw. ist es möglich, die Farbe der von außen sichtbaren Schicht der Farbe der Fahrzeugkarosserie anzupassen oder zumindest zusammen mit der Fahrzeuglackierung ein ansprechendes optisches Gesamt-Erscheinungsbild zu erzeugen. Zum Beispiel könnte die obere, sichtbare Schicht im Innenraum der Beleuchtungseinrichtung blau, grün oder rot scheinen. Das optische Erscheinungsbild kann dabei im Unterschied zum bekannten, gelblichen Konverter wesentlich verbessert werden. Es kann dadurch auch ein charakteristisches Merkmal für einen bestimmten Fahrzeugtyp geschaffen werden. For example. it is possible to adapt the color of the externally visible layer of the color of the vehicle body, or at least to produce an appealing overall appearance together with the vehicle paint. For example, the upper, visible layer in the interior of the illuminator could appear blue, green, or red. The visual appearance can be significantly improved in contrast to the known yellowish converter. It can also be created a characteristic feature for a particular vehicle type.
Möglich ist auch, dass die Lumineszenzfarbstoffe oder Farbstoffmischungen mit unterschiedlichen wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften auf einer gemeinsamen Fläche aber in zueinander benachbarten Segmenten des Trägerelements angeordnet sind. Das bedeutet, dass die Schichten mit den wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften im Strahlengang des Lichts nicht hintereinander, sondern nebeneinander, also seitlich versetzt zueinander, angeordnet sind. Dies kann z.B. fertigungstechnische Vorteile bringen. So ist es bspw. denkbar, zwei verschiedene Lumineszenzfarbstoffe oder Farbstoffmischungen schachbrettartig auf einem Trägerelement anzuordnen. Die Flächen der einzelnen Segmente können so klein gewählt werden, dass sich bei einem Blick auf das Trägerelement von außen eine einheitliche Farbe ergibt. Ebenso erscheint das Trägerelement bei eingeschalteten Halbleiterlichtquellen als eine in einer einheitlichen Farbe leuchtende Fläche, wobei sich die Farbe aus der additiven Farbmischung des verschiedenfarbigen Primär- und/oder Sekundärlichts ergibt. Es ist aber auch denkbar, dass die Flächen der einzelnen Segmente bewusst so groß gewählt werden, dass sie bei ausgeschalteten Halbleiterlichtquellen bei einem Blick von außen wahrgenommen werden können, um ein auffälliges optisches Erscheinungsbild der Beleuchtungseinrichtung im ausgeschalteten Zustand zu erzeugen. Im eingeschalteten Zustand sollte die Beleuchtungseinrichtung auch bei großflächigeren Segmenten Licht einer einheitlichen Farbe aussenden. It is also possible that the luminescent dyes or dye mixtures having different wavelength-converting properties are arranged on a common surface but in mutually adjacent segments of the carrier element. This means that the layers with the wavelength-converting properties in the beam path of the light are not arranged one behind the other, but side by side, ie laterally offset from one another. This can e.g. bring manufacturing advantages. Thus, for example, it is conceivable to arrange two different luminescent dyes or dye mixtures on a carrier element in a checkerboard pattern. The areas of the individual segments can be chosen so small that results in a look at the support element from the outside a uniform color. Likewise, when the semiconductor light sources are switched on, the carrier element appears as a surface which is luminous in a uniform color, the color resulting from the additive color mixing of the primary and / or secondary light of different colors. However, it is also conceivable that the areas of the individual segments are deliberately chosen so large that they can be perceived when the semiconductor light sources are switched off when viewed from the outside in order to produce a conspicuous visual appearance of the illumination device in the switched-off state. When switched on, the illumination device should emit light of a uniform color even with larger-area segments.
Außerdem ist es denkbar, dass die Lumineszenzfarbstoffe des Wellenlängenkonverters auf oder in optisch wirksame, d.h. die hindurchtretenden Lichtstrahlen formende Elementen der Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind. Ein solches Element kann bspw. eine Vorsatzoptik aus einem transparenten Material zum Bündeln des von einer Halbleiterlichtquelle ausgesandten Lichts mittels Totalreflexion, eine Reflexionsfläche eines Reflektors, eine Sekundäroptik (z.B. eine Sammellinse) oder eine Abdeckscheibe sein. All diese Elemente sind geeignet, die Lumineszenzfarbstoffe in geeigneter Weise darauf anzuordnen. In addition, it is conceivable that the luminescent dyes of the wavelength converter can be placed on or in optically effective, i. the passing light beams forming elements of the illumination device are arranged. Such an element may, for example, be a front lens made of a transparent material for bundling the light emitted from a semiconductor light source by total reflection, a reflection surface of a reflector, a secondary optic (e.g., a condenser lens), or a cover plate. All of these elements are suitable for arranging the luminescent dyes appropriately thereon.
Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass das wellenlängenkonvertierende Material in mindestens eine im Strahlengang angeordnete lichtdurchlässige Scheibe eingebracht oder auf der Scheibe aufgetragen ist. Die lichtdurchlässige Scheibe ist vorzugsweise nur für den Wellenlängenkonverter in den Strahlengang eingebracht. Die Scheibe stellt damit eine separat ausgebildete Konvertereinheit dar, die das äußere Erscheinungsbild der Beleuchtungseinrichtung entscheidend beeinflussen kann. Alternatively, it can be provided that the wavelength-converting material is introduced into at least one light-transmissive disk arranged in the beam path or applied to the disk. The translucent disk is preferably introduced into the beam path only for the wavelength converter. The disk thus represents a separately formed converter unit which can decisively influence the external appearance of the lighting device.
Insbesondere bei der Verwendung der lichtdurchlässigen Scheibe mit dem wellenlängenkonvertierenden Material ist es möglich, dass mindestens eine im Strahlengang des Lichts angeordnete Schicht mit wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften Mittel zum Streuen des Lichts umfasst. Die Mittel können z.B. kleine Kristalle umfassen, die in die Schicht mit den wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften zusätzlich eingebracht werden. Durch die Streuung kann bspw. die additive Farbmischung des Primär- und/oder Sekundärlichts gefördert werden. In particular, when using the translucent disk with the wavelength-converting material, it is possible that at least one layer arranged in the beam path of the light with wavelength-converting properties comprises means for diffusing the light. The means may e.g. small crystals are included, which are additionally introduced into the layer with the wavelength-converting properties. By the scattering, for example, the additive color mixing of the primary and / or secondary light can be promoted.
In der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist weiterhin vorgesehen, dass die mindestens eine Halbleiterlichtquelle ultraviolettes Licht oder blaues Licht aussendet. Das UV- bzw. das blaue Licht stellt im Lichtspektrum ein relativ energiereiches Licht dar, das ein Konvertieren des Lichts in eine Vielzahl anderer Farben zulässt. Insbesondere kann ein Sekundärlicht in den Farben grün, gelb, orange und rot erzeugt werden. Durch eine additive Farbmischung können die Farben zur Realisierung der Scheinwerfer- und Leuchtenfunktionen (weiß, gelb und rot) in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung erzeugt werden. Halbleiterlichtquellen, die blaues Licht aussenden, weisen zudem einen besonders hohen Wirkungsgrad auf. In the illumination device according to the invention, it is further provided that the at least one semiconductor light source emits ultraviolet light or blue light. The UV or the blue light is a relatively high-energy light in the light spectrum, which allows a conversion of the light in a variety of other colors. In particular, a secondary light in the colors green, yellow, orange and red can be generated. By means of additive color mixing, the colors for realizing the headlamp and luminaire functions (white, yellow and red) can be produced in the illumination device according to the invention. Semiconductor light sources emitting blue light also have a particularly high efficiency.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Es zeigen, jeweils in einer schematischen Darstellung: Further features and advantages of the present invention will be explained in more detail below with reference to the figures. They show, in each case in a schematic representation:
Im Inneren der Beleuchtungseinrichtung
Leuchtenfunktionen im Frontbereich eines Fahrzeugs können bspw. ein weiß leuchtendes Tagfahrlicht oder Positionslicht, oder ein gelb leuchtendes Blinklicht sein. Im Heckbereich stellen Leuchtenfunktionen bspw. ein rot leuchtendes Bremslicht, Rücklicht oder Nebelschlusslicht, ein weiß leuchtendes Rückfahrlicht oder ein gelb leuchtendes Blinklicht dar. In dem Gehäuse
Das Lichtmodul
Die Reflexionsfläche
Das wellenlängenkonvertierende Material
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist jede Scheibe
Zusätzlich kann mindestens eine Scheiben
In einem ersten beispielhaften Anwendungsfall könnte die mindestens eine Halbleiterlichtquelle
In einem zweiten Anwendungsfall könnten nur zwei Schichten eines Lumineszenzfarbstoffs bzw. zwei Scheiben
In einem dritten Anwendungsfall könnten ebenfalls nur zwei Schichten eines Lumineszenzfarbstoffs bzw. Scheiben
Bei der additiven Farbmischung ist eine Reihenfolge der Schichten mit den verschiedenen Lumineszenzfarbstoffen bzw. der Scheiben
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform (
Im Unterschied zur ersten Ausführungsform (
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform kann das wellenlängenkonvertierende Material
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungseinrichtung
Wenn im Rahmen der Erfindung von einer bestimmten Farbe eines Lumineszenzfarbstoffes die Rede ist, ist damit die Farbe des Farbstoffs bei ausgeschalteter Lichtquelle
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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