CN109973919A - 具有发光元件的照明模块，该发光元件具有渐变的截止 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其用于机动车辆的照明/信号指示装置的发光模块(400)，包括：至少一个光源(401)，所述至少一个光源(401)包括亚毫米大小的发光元件的集合；发光元件分布在第一区域和第二区域中，以使得第一区域发射第一发光强度，并且第二区域提供在第一区域附近的第一发光强度和第二发光强度之间的过渡，该第二发光强度低于第一发光强度。

Description

具有发光元件的照明模块，该发光元件具有渐变的截止
技术领域
本申请涉及照明模块领域，尤其涉及用于机动车辆中的照明/信号指示的照明模块。
背景技术
术语“照明模块”应理解为意指能够发光的任何装置，特别是用于机动车辆中的照明和/或信号指示。
为此目的，这样的照明模块包含光源。用于机动车辆中的照明和信号指示的光源越来越普遍地由发光二极管制成，与传统光源相比，该发光二极管尤其在体积和自主性方面获得优势。在照明和/或信号指示模块中使用发光二极管还使得市场参与者(机动车辆制造商和照明和/或信号指示装置设计者)在设计这些装置时能够增加创意，尤其对于这些发光二极管的不断增加的数量的使用以产生光学效果。
光源可具有两个不同的发光二极管的集合，每个集合包含在光源的给定区域内，两个区域通过截止(cutoff)分开。
参考图1，示出了根据现有技术的光源100的两个区域101和102，用于在垂直于图1的平面的方向上照亮，区域101和102由截止103分开。
区域101和102可单独寻址(addressedindividually)，使得可以使用相同的光源执行多个照明功能。
举例来说，光源100能够执行：
-近光功能，当仅区域101中的一个或更多个二极管被点亮时，区域102的二极管关闭；
-远光功能，当区域101和102中的二极管被点亮时。
然而，法规限制倾向于在区域101和102之间应用截止103，该截止103或多或少是尖锐的。
尤其是，欧洲法规在近光的情况下，亮区域101和暗区域102之间应用非常高的强度的梯度，而美国法规在两个区域之间应用更渐变的梯度。
因此，需要在照明功能(例如近光功能)的情况下在暗区域和亮区域之间产生发光强度的过渡。
本发明改进了这种情况。
发明内容
本发明的第一方面涉及一种尤其用于机动车辆的照明/信号指示装置的发光模块，包括：
至少一个光源，所述至少一个光源包括亚毫米大小的发光元件的集合；
发光元件分布在第一区域和第二区域中，使得第一区域发射第一发光强度，并且第二区域提供在第一区域附近的第一发光强度和低于第一发光强度的第二发光强度之间的过渡。
发光元件从共同的基板生长并且电连接，以使得它们可被选择性地、单独地或发光元件的每个子集被激活。诸如这样的被称为“单片”光源的构造相对于传统的发光二极管允许可以被选择性激活的像素彼此非常接近地布置，其旨在被焊接到印刷电路板上。
在光源中使用亚毫米大小的发光元件允许这些元件潜在地被单独供电，并且它们的小尺寸又允许以高分辨率执行像素化照明功能，尤其在近光的边界区域中的过渡情况下的照明过渡。
根据一个实施例，发光元件可以是亚毫米大小的发光垫和/或棒。
棒形状允许发光元件的面密度增加，并因此增加由光源传递的发光强度。
根据本发明的一个实施例，发光元件的集合可包括发光元件的第一集合和发光元件的第二集合，第一集合的发光元件可由控制电路以第一电气强度值供电，以及第二集合中的至少两个发光元件可由控制电路以彼此不同的发光强度值供电，以便产生所述过渡。
因此，通过布置由不同电流供电的发光元件的子集，可以在第二区域中产生发光强度的梯度。
另外，第二集合的发光元件的供电可以由控制电路控制，以便修改过渡的发光强度的梯度。
因此，过渡的光强度的梯度不是静态的，并且可以是重新配置的。因此，可以在具有不同法规限制的多个国家中使用同一个发光模块。
而且另外，发光模块还可包括人机界面，该人机界面被配置成驱动控制电路，以便修改过渡的发光强度的梯度。
因此，诸如驾驶员等的用户可以例如根据他或她所在的国家来修改他或她自己的过渡的发光强度的梯度。
根据一个实施例，第二区域至少包括彼此不同的第一子区域和第二子区域，第一子区域比第二子区域更靠近第一区域，并且第一子区域中的第一发光元件密度高于第二子区域中的第二发光元件密度，以便提供第一发光强度和第二发光强度之间的过渡。
因此，在对传输到第二集合的发光元件的电流的变化的补充，或作为替代，本发明设想改变各子区域中的发光元件的密度。当该实施例是一种替代方案时，因为过渡是由发光元件的各密度产生的，所以它可以避免使用复杂的控制电路，第二集合的发光元件能够通过相同的电流被供电。
根据一个实施例，发光元件还可分布在第三区域中，第二区域至少部分地位于第一区域和第三区域之间，并且第三区域可发射第三发光强度，该第三发光强度等于或低于第二发光强度。
因此，在两个区域之间提供照明过渡。例如，第三区域可在近光配置中是暗的并且在远光配置中是亮的。
本发明的第二方面涉及一种尤其用于机动车辆的照明装置，包括根据本发明第一方面的发光模块。
附图说明
通过研究下面的具体实施方式和附图，本发明的其他特征和优点将显现出来，其中：
-图1示出了根据现有技术的光源；
-图2示出了根据一个实施例的光源的发光元件；
-图3是根据一个实施例的照明模块的光源的剖视图；
-图4示出了根据本发明的一个实施例的照明模块；
-图5示出了根据本发明的第一实施例的照明模块的光源；
-图6示出了根据本发明的第二实施例的照明模块的光源。
具体实施方式
本发明有利地使用亚毫米大小的发光元件。具体地，这些元件都能够潜在地单独寻址，并且它们的尺寸允许以高分辨率执行像素化照明功能。
举例来说，亚毫米大小的发光元件可以是亚毫米大小的发光棒，如参照图2和图3所示的那样。
图2示出了根据本发明的一个实施例的发光元件的集合。
在图4中，举例来说，发光元件是亚毫米大小的发光棒8，该亚毫米大小的发光棒8在下文中将被称为发光棒。这些发光棒8源于同一个基板10。每个发光棒8垂直地或基本上垂直地从基板10突出，在这种情况下该发光棒8使用氮化镓GaN形成，在这种情况下该基板10是基于硅生产的，在不脱离本发明的范围的情况下，诸如碳化硅等的其他材料能够用于基板。举例来说，发光棒8可以是由基于氮化铝和氮化镓AlN/GaN的化合物，或者基于铝、铟和镓AlN/GaN/InGaN的化合物生产的。
在图2中，基板10具有下面12和上面16，第一电极14被施加在该下面12上，并且发光棒8从该上面16突出并且第二电极18被施加在该上面16上。
应当注意，图4中仅示出了发光棒8的一个子集，并且根据本发明的发光源包括多个子集，如下面详细描述的那样。
尤其是，如下面详细描述的那样，发光元件的集合可至少包括第一集合和第二集合，第二集合能够包括至少一个发光元件的多个子集。在这种情况下，一个或更多个电极14和18可专用于同一个子集，以使得每个子集能够单独地被供电，即独立于其他子集被供电。
各材料层可堆叠在上面16上，尤其在发光棒从基板生长之后。
在这些各层之中可以找到至少一个导电材料层，以便允许发光棒8被供电。该层被蚀刻成将每个可单独寻址的子集的棒彼此连接在一起。
亚毫米大小的发光棒8从基板10延伸，并且可以如图2所示的那样，每个发光棒8包括由氮化镓制成的芯部19，由不同材料(在这种情况下，氮化镓和氮化镓铟)的层的径向堆叠形成的量子阱20围绕该芯部19布置，以及也由氮化镓制成的壳体21环绕该量子阱。
每个棒沿着限定其高度的纵向轴线22延伸，每个棒的基部23布置在基板10的上面16的平面24中。
发光棒8可以有利地采用相同的形状。这些发光棒8分别由端面26和沿纵向轴线延伸的周向壁28描绘(delineated)。当发光棒8被掺杂和偏置时，在光源100的输出处产生的光主要从周向壁28发射，应理解的是，可以提供至少少量的光辐射还从端面26发射。这样的结果是每个发光棒8用作单个发光二极管，并且发光棒8的密度增加了光源100的强度。
对应于氮化镓壳体的发光棒8的周向壁28可通过透明导电氧化物(TCO)层29覆盖，该透明导电氧化物(TCO)层形成每个发光棒的阳极，与由基板形成的阴极互补。
该周向壁28可沿着纵向轴线22从基板10延伸直至端面26，从端面26到基板的上面16的距离限定每个发光棒8的高度，发光棒8源于该上面16。举例来说，可以设置发光棒8的高度在1微米和10微米之间，而可以设置端面的垂直于所讨论的发光棒的纵向轴线的最大横向尺寸小于2微米。
还可以设置将发光棒8在垂直于该纵向轴线22的截面中的表面积限定在确定的值范围内，尤其是在1.96平方微米和4平方微米之间。
通过非限制性示例给出的这些尺寸使得可以将包括亚毫米大小的发光元件的光源100与具有平坦发光二极管的光源区分开。
还可以为根据本发明的光源100提供其他特定的尺寸，尤其是例如照明表面的尺寸至多10×10mm2。可以进一步计算发光棒8的密度和照明表面的面积，使得由多个发光棒实现的强度例如是至少60Cd/mm2。本发明的一个实施例尤其是基于发光元件的可变密度的，如下面详细描述的那样。
还可以修改发光棒8在光源100内的高度，使得一些发光棒的高度可以与其他发光棒的高度不同。
发光棒8的形状也可以变化，尤其在棒的横截面方面和端面26的形状方面。图2示出了具有圆柱形总体形状的发光棒，具体地是具有多边形的横截面，在这种情况下更具体地是六边形。应理解的是，重要的是光能够通过周向壁被发射，该周向壁例如具有多边形或圆形的形状。
此外，端面26可具有基本上平坦的并垂直于周向壁的形状，使得它基本上平行于基板10的上面16延伸，如图2所示，否则它可以具有在其中心处弯曲的或尖头的形状，以便使从该端面发射的光的方向多样。
如图3所示，
在图3中，发光棒8以二维阵列布置，该二维阵列构成一个子集。该子集例如可以对应于所投射的图像的像素，并且光源100因此可包括与相应像素对应的多个子集。子集包括至少一个发光元件8。
这种布置可以使得发光棒布置在梅花形(quincunx)中。本发明涵盖了棒的其他分布，尤其具有可以从一个子集到下一个子集变化的棒密度。
如图3所示，光源100还可包括聚合物材料层30，发光棒8至少部分地嵌入该聚合物材料层30中。因此，层30可以在基板的整个范围延伸，或者仅围绕一个子集或集合延伸。
聚合物材料使得可以保护发光棒8而不损害光线的扩散，该聚合物材料尤其可以是硅树脂基的(silicone-based)。
通常可以将波长转换机构(例如发光体)并入该聚合物材料层30中，该波长转换机构能够吸收由发光棒8中的一个发射的至少一部分辐射并将至少一部分所吸收的激发光转换成光发射，该光发射具有与激发光的波长不同的波长。
光源100还可包括光反射材料涂层32，该光反射材料涂层32布置在发光棒8之间，以使最初朝向基板10取向的光线朝向发光棒8的端面26偏转。换句话说，基板10的上面16可包括反射机构，该反射机构将最初朝向上面16取向的光线朝向光源100的输出面返回。因此恢复了否则将被丢失的光线。该涂层32可布置在透明导电氧化物层29上的发光棒8之间。
图4示出了根据本发明的一个实施例的发光模块400。这种发光模块可并入照明/信号指示装置中，例如尤其是在机动车辆中的前照灯。
发光模块包括光源401，该光源401包括亚毫米大小的发光元件的集合。根据本发明，发光元件8分布在光源的第一区域和第二区域中，使得第一区域发射第一发光强度，并且第二区域提供在第一区域附近的第一发光强度和低于第一发光强度的第二发光强度之间的过渡。
所讨论的第一区域可对应于图1所示的现有技术的区域101。然而，本发明还提供了过渡区域，使得发光强度从第一区域的强度逐渐减小。例如，发光强度可降低到第二发光强度，该第二发光强度可对应于第三区域的最大发光强度，该第三区域可对应于图1所示的现有技术的区域102。根据本发明，第三区域的加入是可选的。
例如，可以根据法规限制来设置或调整第一发光强度与第二发光强度的比例R或发光强度的梯度。
例如，在欧洲，法规限制要求R至少等于16.2。在美国，法规限制要求R在10.8和88.9之间。
亚毫米大小的发光元件的分布允许产生这种过渡。参考图5和图6对发光元件的分布的两个实施例进行描述。
发光模块400还可包括整形光学器件，该整形光学器件使得可以将来自光源401的光线聚焦在光轴403的方向上。发光模块还可包括控制电路404，下面将对其进行详细描述。
图5示出了根据本发明的第一实施例的发光模块的光源500。
根据第一实施例，光源500包括发光元件的第一集合和发光元件的第二集合，该发光元件的第一集合和发光元件的第二集合分布在第一区域501和第二区域502中。举例来说，发光元件的第三集合可以在第三区域503中，如图5所示。
在第一实施例中，第一集合和第二集合分布在由边界506界定的彼此不同的区域中。因此，第一集合的发光元件包括在第一区域501内，并且第二集合的发光元件包括在第二区域502内，第一区域和第二区域由边界506分开。然而，本发明可以规定第一集合和第二集合的至少一些发光元件是混合的，即第一区域501和第二区域502的交集不是零集合。
第一集合包括分布在第一区域501中的发光元件504。发光元件504被配置并被供电，使得第一区域以第一发光强度发射。在发光强度在第一区域内变化的情况下，第一发光强度优选对应于由第一区域501的边界506附近的发光元件发射的发光强度。
根据本发明的第一实施例，第二集合的发光元件被供电而处于彼此不同的发光强度值，以便产生在第一发光强度和第二发光强度之间的过渡。
为此，第二集合的发光元件可分布在至少一个发光元件的各子集中，每个子集能够被单独寻址，即发光元件的子集彼此独立地被供电。
例如，发光元件505.1和发光元件505.2可属于两个不同的子集，因此可单独地被供电。因此，比元件505.2更远离边界506的发光元件505.1可发射比发光元件505.2发射的发光强度低的发光强度。例如，由于发光元件505.1位于与第三集合503的边界处，所以发光元件505.1可以以第二发光强度发射。
此外，发光元件505.3可属于第三子集。位于边界506附近的发光元件505.3可以第一发光强度发光。
根据另外的实施例，由第二集合的发光元件的各子集发射的相应发光强度可由控制电路404控制和修改。因此，这使得可以产生不同的过渡，也称为“截止模糊“，这些过渡在第一发光强度和第二发光强度之间或多或少是渐变的。例如，当机动车辆进入对照明具有不同法规限制的国家时，可以调节该过渡。
控制电路404例如可以由人机界面(图中未示出)驱动，该人机界面可以由机动车辆的驾驶员访问。因此，驾驶员可调整过渡的渐变性或强度的梯度。为此，他或她可设置截止模糊值，例如在百分比方面，在0和100％之间。该数值接下来由控制电路404进行解释，以便调节向发光元件的第二集合的各子集供电的电流。
控制电路404还可用于在校准照明/信号指示装置的过程中调节向第二集合502的子集供电的电流。
所传输的电流例如可根据与第一区域501的边界506的距离遵循减小的仿射定律。
图6示出了根据本发明的第二实施例的发光模块的光源600。
对于第一实施例，发光元件的集合包括至少第一集合和第二集合，该第一集合和第二集合分布在第一区域601和第二区域602中。此外，并且可选地，光源600可包括第三区域603中的发光元件的第三集合，如上面针对第一实施例所述的那样。
对于第一实施例，第一集合的发光元件在第一区域中组合在一起，以及第二集合的发光元件在第二区域602中组合在一起，第一区域和第二区域是由边界606界定的。
如上所述，第一集合和第二集合的发光元件可以混合，使得两个区域重叠。
与第一实施例不同，第一强度和第二强度之间的过渡是通过分布第二集合602的发光元件以改变发光元件的密度而产生的。例如，发光元件至少在包括第一元件密度的第一子区域605.1和包括第二元件密度的第二子区域605.2中组合在一起。由于第一子区域605.1更靠近第一区域601，因此第一元件密度高于第二元件密度。当然，第二集合的发光元件可以在两个以上的子区域中组合在一起，以使过渡更加渐变。
第一子区域605.1的发光元件和第二子区域605.2的发光元件可属于同一个子集，即它们由相同的电流供电。在这种情况下，元件密度的变化独自决定了第一强度和第二强度之间的过渡的分辨率和梯度。
作为变型，第一子区域605.1的元件和第二子区域605.2的发光元件可属于不同的子集，以便单独地供电。在这种情况下，元件密度的变化和用于向元件的子集供电的各电流决定了第一强度和第二强度之间的过渡的分辨率和梯度。根据该变型，第二实施例因此与第一实施例结合在一起。
当然，本发明不限于上述和仅通过举例提供的实施例。本发明包含本领域技术人员在本发明的范围内能够想到的各种修改、替代形式和其他变体，特别是上述各实施例的任意组合。

Claims (8)

1.一种尤其用于机动车辆的照明/信号指示装置的发光模块(400)，所述发光模块(400)包括：
至少一个光源(401、500、600)，所述至少一个光源包括亚毫米大小的发光元件(8)的集合；
所述发光元件分布在第一区域和第二区域中，使得所述第一区域(501、601)发射第一发光强度，并且所述第二区域(502、602)提供在所述第一区域附近的第一发光强度和低于所述第一发光强度的第二发光强度之间的过渡。
2.根据权利要求1所述的发光模块，其中，所述发光元件是亚毫米大小的发光棒(8)。
3.根据权利要求1和2中的任一项所述的发光模块，其中，所述发光元件的集合包括发光元件的第一集合和发光元件的第二集合，
其中，所述第一集合的发光元件(8)由控制电路(404)以第一电气强度值供电；以及
所述第二集合中的至少两个发光元件由所述控制电路供电而处于彼此不同的发光强度值，以便产生所述过渡。
4.根据权利要求3所述的发光模块，其中，所述第二集合(502、602)的发光元件的供电能够由所述控制电路(404)控制，以便修改所述过渡的发光强度的梯度。
5.根据权利要求4所述的发光模块，还包括人机界面，所述人机界面被配置成驱动所述控制电路，以便修改所述过渡的发光强度的梯度。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的发光模块，其中，所述第二区域至少包括彼此不同的第一子区域(605.1)和第二子区域(605.2)，所述第一子区域比所述第二子区域更靠近所述第一区域；并且所述第一子区域中的第一发光元件密度高于所述第二子区域中的第二发光元件密度，以便提供所述第一发光强度和所述第二发光强度之间的过渡。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的发光模块，其中，所述发光元件(8)还分布在第三区域(503、603)中，所述第二区域至少部分地位于所述第一区域和所述第三区域之间；
所述第三区域发射第三发光强度，所述第三发光强度等于或低于所述第二发光强度。
8.一种尤其用于机动车辆的照明装置，所述照明装置包括根据前述权利要求中的任一项所述的发光模块(400)。
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