DE10133869B4 - Leuchtvorrichtung, insbesondere ein Scheinwerfer oder Leuchte für Kraftfahrzeuge, mit einer Anordnung von punktförmigen elektrolumineszenten Lichtquellen - Google Patents

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Abstract

Leuchtvorrichtung, insbesondere Scheinwerfer oder Leuchte für Kraftfahrzeuge, mit einer ersten Platte aus transparentem Material (2); einer Anordnung elektrolumineszenter Punktquellen (3) vom SMD-Typ, die in mindestens einer Reihe auf eine erste Seite (2b) der transparenten Platte (2) aufgebracht sind, wobei jede Quelle ein Elektrodenpaar aufweist; einer ersten Lage aus transparentem elektrisch leitfähigem Material (4), welche zwischen die Quellen (3) und die erste Seite (2b) der transparenten Platte (2) zur Verbindung mit Erde einer ersten Elektrode jeder Quelle (3) gesetzt ist, wobei die Lage (4) überdies geeignet ist, durch Leitung wenigstens einen Teil der durch die Quellen (3) erzeugten Wärme zu dissipieren; einer zweiten leitfähigen Lage (6), die auf die erste Seite (2b) der transparenten Platte (2) aufgebracht und mit den zweiten Elektroden der Punktquellen (3) verbunden ist;
dadurch gekennzeichnet, dass
– jede Punktquelle ihre Elektroden an gegenüberliegenden Seiten der Punktquelle besitzt,
– die erste Lage des transparenten elektrisch...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine neu konzipierte Leuchtvorrichtung, die insbesondere als Scheinwerfer oder Lampe für Kraftfahrzeuge verwendbar ist.
  • In den letzten Jahren hat der Anmelder Studien und Untersuchungen zur Herstellung von Leuchtvorrichtungen durchgeführt, welche insbesondere als Scheinwerfer oder Lampen für Kraftfahrzeuge verwendet werden können und sich durch extrem kleine Abmessungen und eine hohe Leistungsfähigkeit auszeichnen. Das europäische Patent EP 0766115 B1 auf den Namen des jetzigen Anmelders betrifft beispielsweise eine Lösung dieses Typs, bei welcher ein Fahrzeugscheinwerfer einfach die Form einer relativ dünnen Platte aus synthetischem Material annimmt, mit der eine oder mehrere Lichtquellen verbunden sind.
  • Kürzlich sind auch neue Technologien auf dem Gebiet der Lichtquellen zur Verfügung gestellt worden, insbesondere was elektrolumineszente Punktquellen angeht, die zum Beispiel von dem Typ der als ”Weißlicht emittierende Dioden” oder ”Weiß-LEDs” bezeichnet wird, von dem sogenannten ”Quantenwall-Laser”-Typ, ”Diodenlaser”-Typ oder ”Quantenpunkt”-Typ sind (siehe beispielsweise Hummel & Guenther, ”Thin films for optical coatings”, Vol. I, Handbook of Optical Properties C. R. C. Press; Satoru Sugano, ”Microcluster Physics”, Springer; Arai, Mihama, Yamamoto & Sugano, ”Mesoscopic materials and cluster”, Kodansha Springer; Jacak, Hawrylak & Wois, ”Quantum dots”, Springer; W Ekardt, ”Metal clusters”, Wiley; und P. Harrison, ”Quantum wells, wires and dots”, Wiley). Die genannten Vorrichtungen sind jedoch wegen ihrer relativ geringen Leistungsfähigkeit in Bezug auf den Prozentsatz der erzeugten Lichtenergie, der nach außen geführt werden kann, und weil LEDs zusätzlich Probleme bei der Wärmeableitung machen, bis jetzt noch nicht in einer voll befriedigenden Weise eingesetzt worden.
  • Eine Leuchtvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 198 54 899 C1 bekannt geworden. Eine weitere Leuchtvorrichtung dieser Art ist aus der DE 38 27 083 A1 bekannt, wenn auch in diesem Falle die Lagen aus leitfähigem Material nicht transparent sind.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine neue Lösung für eine Leuchtvorrichtung anzugeben, die effizienter und kompakter ist als die von dem jetzigen Anmelder bereits vorgeschlagen früheren Lösungen, und mit der elektrolumineszente Punktquellen des betrachteten Typs ausgenutzt werden können, wobei gleichzeitig die mit dem Einsatz dieser Art von Vorrichtungen gewöhnlich verbundenen Probleme gelöst werden.
  • Im Hinblick auf eine Lösung der obigen Aufgabe ist Gegenstand der vorliegenden Erfindung eine Leuchtvorrichtung, insbesondere Scheinwerfer oder leuchte für Kraftfahrzeuge, mit den Merkmalen nach Anspruch 1.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen die genannten Kollimationsmittel aus einer Anordnung reflektierender Mikrovorsprünge, von denen jeder mit einer Punktlichtquelle verbunden ist. Vorzugsweise ist die zuvor genannte zweite Platte eine gegossene Platte aus Plastikmaterial mit den zuvor genannten Mikrovorsprüngen, die mit einer reflektierenden Beschichtung versehen sind und ein Parabolprofil oder ein Profil irgendeiner anderen einfachen oder komplexen geometrischen Form, oder sogar ein segmentiertes Profil aufweisen.
  • Die leitfähigen Lagen sind mit den Elektroden der Quelle in Form von Chips verbunden, wobei Technologien vom Typ Wire-Bonden verwendet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die nur als nicht- beschränkende Beispiele angegeben sind:
  • 1 ist eine schematische Querschnittsansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Vorrichtung;
  • 2 ist eine Querschnittsansicht entsprechend der durch die Linie II-II von 1 angegebenen Ebene;
  • 3 veranschaulicht in einem vergrößerten Maßstab einen Ausschnitt aus 1;
  • 4 veranschaulicht eine Variante von 3; und
  • 5, 5A, 6 und 7 veranschaulichen zwei weitere Varianten.
  • Unter Bezugnahme auf 1 bezeichnet die Ziffer 1 eine Leuchtvorrichtung in ihrer Gesamtheit, die zum Beispiel als ein Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs verwendet werden kann. Die Vorrichtung 1 hat im wesentlichen die Form einer relativ dünnen Platte. Sie umfasst eine erste Platte 2 aus transparentem Material, zum Beispiel aus Glas oder einem synthetischen Material wie PET, PMMA, APEC oder LEXAN. In dem letzten Fall kann die Platte 2 auch mit einem gewissen Grad an Flexibilität gefertigt werden, so dass sie an die Karosserie eines Kraftfahrzeugs, angepasst an die Krümmung der Karosserie, montiert werden kann. Die Platte 2 hat eine nach außen gewandte Seite 2a und eine gegenüberliegende Seite 2b, auf welche eine Anordnung von elektrolumineszenten Punktquellen 3, zum Beispiel bestehend aus LED-Chips 3, aufgebracht ist. Die typische Größe jeder LED 3 liegt im Bereich von 200–300 im.
  • Die Platte 2 kann eine Dicke von zwischen 1 mm und 5 cm haben.
  • Jede LED 3 hat, was an sich bekannt ist, ein Paar von Stromversorgungselektroden. Zwischen den LEDs 3 und der Seite 2b der Platte 2 ist eine Lage aus elektrisch leitfähigem Material 4 (siehe auch 2) gesetzt, welche auch die Funktion hat, wenigstens einen Teil der durch die Quellen 3 erzeugten Wärme zu dissipieren. Es ist möglich, ein transparentes leitfähiges Material, wie Indium-Zinn-Oxid (ITO) zu verwenden. Die gegenüberliegenden Elektroden der LEDs 3 sind durch Verbindungen 5 mit einer zweiten leitfähigen Lage 6 parallel verbunden, die ebenso auf die Oberfläche der Platte 2 aufgebracht wird.
  • Auf die Seite der Quellen 3, die der Platte 2 gegenüberliegt, ist eine zweite Platte 7 gesetzt, welche beispielsweise aus gegossenem Plastikmaterial gefertigt ist und mit Mitteln zur Kollimierung der von den Quellen 3 emittierten Lichtstrahlen versehen ist, wobei die genannten Mittel in dem veranschaulichten Beispiel die Form einer Anordnung von Mikrovorsprüngen 7 annehmen, von denen jeder mit einer Quelle 3 verbunden ist und mit einer reflektierenden Beschichtung 8 versehen ist. Die Mikrovorsprünge 7 können ein Parabolprofil oder jedes andere einfache oder komplexe geometrische Profil, oder sogar ein segmentiertes Profil haben. Wie aus 3 ersichtlich ist, werden die von jeder Quelle 3 emittierten Lichtstrahlen zur reflektierenden Oberfläche 8 gerichtet, die sie in einem kollimierten Strahl oder mit einer vorbestimmten Konvergenz nach außen zurückwirft. Gemäß einem weiteren Merkmal kann die äußere Oberfläche 2a der Platte 2 eine Anordnung von lichtbeugenden oder lichtbrechenden Mikrovorsprüngen 9 aufweisen, um am Ausgang einen Lichtstrahl mit den gewünschten Eigenschaften zu erhalten.
  • Vorzugsweise ist die Platte 7 aus dem gleichen transparenten Plastikmaterial gefertigt wie die Platte 2 oder hat einen Brechungsindex, welcher zu jener der Platte 2 gleich ist.
  • 4 veranschaulicht statt dessen eine Variante, bei welcher die Platte 7 eine Vielzahl von konkaven Linsen hat, eine für jede Lichtquelle, mit einer reflektierenden Beschichtung auf der Oberfläche. Die Platten 2 und 7 sind nebeneinander gesetzt oder sind mittels eines Klebstoffs miteinander verbunden, wobei eine Lücke 10 zwischen den Quellen 3 und der Platte 7 gelassen wird. Wenn die Vorrichtung in einem Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre hergestellt wird, wird dieser Zustand in der Lücke 10 bewahrt.
  • Dank den oben beschriebenen Eigenschaften ist die Leuchtvorrichtung durch sehr kleine Abmessungen gekennzeichnet, die ihre Verwendung zum Herstellen von Scheinwerfern oder Leuchten für Kraftfahrzeuge sehr interessant machen. Zusätzlich weist die Vorrichtung, dank der Möglichkeit einen prevalenten Teil des durch die elektrolumineszenten Punktquellen erzeugten Lichts auswärts zu richten, eine hohe Leistungsfähigkeit auf. Gleichzeitig wird das Problem der Ableitung der durch die genannten Quellen erzeugten Wärme dank der Vor-Anordnung der mit den Elektroden der. Quellen verbundenen leitfähigen Lagen gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung umfasst ferner die Implementierung einer elektronischen Karte zur Kontrolle des Chips, LED, Quantenwall-, Quantenpunkt- oder SMD-Quellen, wobei photolithographische und LIGA-Technologien verwendet werden. Ein dünner Film aus Glas, PET, PMMA, LEXAN oder Polycarbonat kann als Unterlage zur Abscheidung des durch Einsatz der Photolithographie oder Elektroabscheidung von leitfähigem Material oder ITO erzeugten Teils verwendet werden. Unter Einsatz der gleichen Technologie ist es möglich Chips aus leitfähigem Material für den zusätzlichen Zweck der Ableitung von durch die Quelle erzeugte Wärme herzustellen. Auf Grundlage dieser Art ist es möglich die zuvor genannten Komponenten zu verlöten, wobei übliche Die-Bond-Techniken (mit leitfähigen Epoxyharzen) und Wire-Bond-Techniken (Ultraschall) verwendet werden.
  • Die Mikro-Optiken für eine Vorrichtung dieser Art können ebenso durch Vakuumgießen entsprechend der Veranschaulichung in 5 erhalten werden (5A veranschaulicht ein Detail von 5 in einem vergrößerten Maßstab).
  • Gemäß einer alternativen Lösung können die oben bezeichneten Quellen entweder in dem Plastikmaterial oder in dem Epoxymaterial, das schon genannt wurde, welches die Mikro-Optiken bildet, eingebettet werden (durch Spritzgießen), und können mittels einfacher Drähte mit einem variablen Querschnitt, die auch in dem Plastikmaterial eingebettet sind, direkt versorgt werden, wie in 6 veranschaulicht ist.
  • Die Einzeleinheit entsprechend jeder Einzelquelle kann mit anderen ähnlichen Zellen mittels Blätter aus dünnem Plastikmaterial (MYLAR) 20 verbunden werden, um einen verlängerten Scheinwerfer oder Lampe, welche an den Verbindungen flexibel sind, herzustellen, so wie es in 7 veranschaulicht ist.

Claims (7)

  1. Leuchtvorrichtung, insbesondere Scheinwerfer oder Leuchte für Kraftfahrzeuge, mit einer ersten Platte aus transparentem Material (2); einer Anordnung elektrolumineszenter Punktquellen (3) vom SMD-Typ, die in mindestens einer Reihe auf eine erste Seite (2b) der transparenten Platte (2) aufgebracht sind, wobei jede Quelle ein Elektrodenpaar aufweist; einer ersten Lage aus transparentem elektrisch leitfähigem Material (4), welche zwischen die Quellen (3) und die erste Seite (2b) der transparenten Platte (2) zur Verbindung mit Erde einer ersten Elektrode jeder Quelle (3) gesetzt ist, wobei die Lage (4) überdies geeignet ist, durch Leitung wenigstens einen Teil der durch die Quellen (3) erzeugten Wärme zu dissipieren; einer zweiten leitfähigen Lage (6), die auf die erste Seite (2b) der transparenten Platte (2) aufgebracht und mit den zweiten Elektroden der Punktquellen (3) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, dass – jede Punktquelle ihre Elektroden an gegenüberliegenden Seiten der Punktquelle besitzt, – die erste Lage des transparenten elektrisch leitenden Materials in Form eines ersten kontinuierlichen Streifens (4), der sich in Richtung der Reihe erstreckt, angeordnet ist, wobei die Elektroden der Punktquellen (3) der Reihe dem ersten Streifen (4) zugewandt sind und mit dem Streifen parallel verbunden sind, – die zweite leitfähige Lage (6) in Form eines Streifens (6) parallel und vom ersten Streifen (4) beabstandet ist, so dass sie von der ersten Lage (4) isoliert ist, wobei die zweite leitfähige Lage mit den Elektroden der Punktquellen (3), die vom ersten Streifen (4) weggerichtet sind, parallel verbunden ist, – eine zweite Platte (7) auf die Seite der Punktquellen (3) gegenüber der ersten Platte (2) gesetzt ist, welche Mittel zum Kollimieren der von den Punktquellen (3) emittierten Lichtstrahlen definiert.
  2. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollimationsmittel eine Anordnung reflektierender Mikrovorsprünge (7) umfassen, von denen jeder mit einer Lichtquelle (3) verbunden und von denen jeder mit einer reflektierenden Beschichtung (8) versehen ist.
  3. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Platte (7) eine gegossene Platte aus Plastikmaterial mit reflektierenden Mikrovorsprüngen (7) ist, von denen jeder ein Parabolprofil oder ein Profil irgendeiner anderen einfachen oder komplexen geometrischen Form, oder sogar ein segmentiertes Profil, aufweist.
  4. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierenden Mikrovorsprünge (7) aus Kunststoffmaterial gefertigt sind, welches das gleiche wie das der Platte (2) aus transparentem Material ist.
  5. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Seite der ersten Platte (2) eine Anordnung von lichtbeugenden oder lichtbrechenden Mikrolinsen (7) oder ein Beugungsgitter aufweist.
  6. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrolumineszenten Punktquellen aus LED-Quellen, Quantenwall-Laser-Quellen, Laserdiode-Quellen und Quantenpunkt-Quellen gewählt sind.
  7. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Platte (7) eine Vielzahl von konkaven Oberflächen mit reflektierender Beschichtung aufweist.
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