DE10161177A1

DE10161177A1 - Leuchteinheit für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE10161177A1
Application number: DE10161177A
Authority: DE
Inventors: Erik Woldt
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2001-12-13
Filing date: 2001-12-13
Publication date: 2003-06-18

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchteinheit für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle zur Erzeugung einer Lichtverteilung, wobei die Lichtquelle durch eine Elektronenstrahleinheit gebildet ist, in der eine Elektronenstrahlquelle zur Erzeugung eines Elektronenstrahls und eine Umwandlungsfläche zur Umwandlung des Elektronenstrahls in einen Lichtstrahl angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchteinheit für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
Aus der DE 199 07 943 A1 ist eine Leuchteinheit für Fahrzeuge bekannt, die im Wesentlichen aus einer Lichtquelle und einem Reflektor besteht. Der Reflektor dient zur Umlenkung der von der Lichtquelle emittierten Lichtstrahlen entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung. Als Lichtquellen werden üblicherweise Glühlampen, Gasentladungslampen oder neuerdings auch Leuchtdioden (LED) verwendet.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Leuchteinheit für Fahrzeuge derart weiterzubilden, dass die Einstellbarkeit der räumlichen Lichtstromverteilung verbessert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle durch eine mittels energetischer Anregung zum Leuchten gebrachte Leuchtfläche entsprechend einer vorgegebenen Leuchtdichteverteilung gebildet ist.
Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass es möglich ist, gezielt eine Leuchtfläche mit einer vorgegebenen Leuchtdichteverteilung zu erzeugen, die als Lichtquelle ein Lichtbündel abstrahlt. Dieser Lichtquelle braucht lediglich eine Linse zugeordnet werden, um diese Leuchtfläche entsprechend vorgegebener Leuchtdichteverteilung abzubilden. Die Leuchtfläche kann eine inhomogene Leuchtdichteverteilung aufweisen, um beispielsweise unterhalb der Hell- Dunkel-Grenze einen relativ hohen Lichtintensitätswert zu erzielen.
Vorteilhaft ermöglicht die Erfindung durch Anregen der Leuchtfläche mittels einer Elektronenstrahlquelle eine gezielte räumliche Steuerung des von der Leuchtfläche abgestrahlten Lichtstromes. Dadurch, dass die Elektronenstrahlen mit relativ hoher Frequenz auf eine Umwandlungsfläche treffen, in der sie in Lichtstrahlen umgewandelt werden, wird eine Leuchtfläche gebildet, die eine vorgegebenen Leuchtdichteverteilung aufweisen kann. Vorteilhaft dient somit die Elektronenstrahlröhre zur Bildung einer flächigen Lichtquelle, wobei die Leuchtdichteverteilung derselben durch die Ansteuerbarkeit der Elektronenstrahle einfach veränderbar bzw. einstellbar ist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Elektronenstrahlquelle und der Umwandlungsfläche eine Elektronenablenkeinheit. Hierdurch kann eine Fokussierung des Elektronenstrahls erfolgen, was sich auf die Schärfe das nachfolgend generierten Lichtstrahles auswirkt. Darüber hinaus dient die Elektronenablenkeinheit zum Ablenken des Elektronenstrahls auf einen vorgegebenen Punkt der Umwandlungsfläche.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird die Elektronenstrahlquelle mit einer solchen Frequenz angesteuert, dass zeilenweise auf der Umwandlungsfläche jeweils Lichtstrahlen emittierende Lichtpunkte erzeugt werden. Hierdurch entsteht eine zweidimensional oder dreidimensional verlaufende Leuchtfläche, von der das Licht in eine entgegen zur Elektronenstrahlquelle gerichteten Richtung abgestrahlt wird. In Abhängigkeit von der Frequenz bzw. Intensität der abgegebenen Elektronenstrahlen wird eine homogene oder inhomogene Leuchtfläche erzeugt. Vorzugsweise kann die Umwandlungsfläche einen scharfen Übergang zwischen einem von den Elektronenstrahlen nicht erfassten dunklen Bereich zu dem durch die von Elektronenstrahlen erfassten und durch die Leuchtfläche gebildeten Bereich erzielt werden. Durch Intensivierung der Elektronenstrahlung an diesem Rand der Leuchtfläche kann somit eine scharfe Hell-Dunkel-Grenze auf der Straße abgebildet werden, sofern die Leuchteinheit als Scheinwerfer eingesetzt wird.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist in Abstrahlrichtung der Umwandlungsfläche eine Linse vorgelagert, die vorzugsweise einen Abschluss der Elektronenstrahlröhre bildet. Die Linse ermöglicht eine Abbildung der von den Punkten der Leuchtscheibe emittierten Lichtstrahlen entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Umwandlungsfläche elektrisch leitfähig ausgebildet, so dass eine elektrische Ableitung von Elektronen ermöglicht wird. Auf diese Weise kann eine elektrische Aufladung verhindert werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung besteht die Umwandlungsfläche aus einem Keramikmaterial, das zur Umwandlung des Elektronenstrahls in einen Lichtstrahl geeignet ist. Beim Aufprall auf die Umwandlungsfläche werden die Elektronen des Keramikmaterials in einen energiereicheren Zustand gebracht, so dass nach dem Zurückfallen derselben in die ursprüngliche Bahn die Energie freigesetzt wird in Lichtenergie. Die Lichtstärke des so gebildeten Leuchtpunktes hängt von der Intensität des Elektronenstrahls, von der Materialeigenschaft des Keramiks sowie von der Frequenz ab, mit der die Elektronenstrahlquelle angesteuert wird.
Weitere Vorteile ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Leuchteinheit.
Eine Leuchteinheit 1 für Fahrzeuge besteht aus einer Elektronenstrahleinheit 2, in der eine Elektronenstrahlquelle 3, eine Elektronenstrahlsteuereinheit 4 und eine Umwandlungsfläche 5 angeordnet sind. Die Elektronenstrahleinheit 2 ist als Elektronenstrahlröhre ausgebildet. Die Elektronenstrahlquelle dient zur Erzeugung von Elektronenstrahlen 6, die in Lichtaustrittsrichtung abgestrahlt werden. Zu diesem Zweck weist die Elektronenstrahlquelle 3 eine geheizte Katode auf, der in Lichtaustrittsrichtung 7 eine oder mehrere Anoden nachgeordnet ist zur Beschleunigung des Elektronenstrahles 6.
Die der Elektronenstrahlquelle 3 nachgeordnete Elektronenstrahlsteuereinheit 4 besteht zum einen aus einer Fokussiereinheit, die aus mehreren rohrförmigen Elektroden (Gitter) gebildet ist. Die Elektroden werden mit unterschiedlich hohen positiven Spannungen betrieben, so dass der aus der Elektronenstrahlquelle leicht gebündelte Elektronenstrahl zum Punkt fokussiert wird.
Die Elektronenstrahlsteuereinheit 4 weist zum anderen eine Ablenkeinheit auf, die durch zwei um 90° zueinander versetzte und mit einer elektrischen Spannung beaufschlagten Plattenpaare gebildet ist. Das senkrecht stehende Plattenpaar bewirkt eine horizontale Ablenkung, das waagerecht liegende Paar bewirkt eine vertikale Ablenkung. Der negative Elektronenstrahl wird jeweils von den positiven Platten angezogen, so dass die Strahlablenkung relativ trägheitslos erfolgen kann. Durch die Ablenkeinheit wird ermöglicht, dass der Elektronenstrahl 6 auf einen vorgegebenen Punkt 8 der Umwandlungsfläche 5 auftrifft. Die Umwandlungsfläche 5 dient zur Umwandlung des Elektronenstrahls 6in einen Lichtstrahl oder ein Lichtbündel 9. Er bildet somit eine punktförmige Lichtquelle auf der Umwandlungsfläche 5.
Durch entsprechende Ansteuerung der Ablenkeinheit 4 kann der Elektronenstrahl 6 periodisch und rasterartig auf ein vorgegebenen Leuchtfläche umgelenkt werden, die eine Teilfläche der Umwandlungsfläche 5 bildet. Die Leuchtfläche kann die Form bzw. Kontur einer vorgegebenen Lichtverteilung aufweisen, wobei ein in vertikaler Richtung unten liegender Rand der Leuchtfläche eine Hell-Dunkel-Grenze bildet. Die Elektronenstrahlquelle 3 kann derart angesteuert werden, dass die Menge bzw. Geschwindigkeit der an diesem Rand auftreffenden Elektronen besonders groß ist. Hierdurch lässt sich eine größere Leuchtdichte unmittelbar am Rand der Hell-Dunkel-Grenze erzielen. Im Übrigen ermöglicht die feine Ansteuerung des Elektronenstrahls 6 einen kontrastreichen Übergang von der Leuchtfläche zu einer nicht beleuchteten Fläche der Umwandlungsfläche 5.
Die Ablenkeinheit wird mit einer solchen Frequenz angesteuert, dass die nacheinander erfassten Lichtpunkte auf der Umwandlungsfläche 5 eine relativ homogene Leuchtfläche bilden. Diese Leuchtfläche dient als Lichtquellenfläche, von der aus quasi gleichzeitig von der Mehrzahl von Lichtpunkten Lichtbündel in Lichtaustrittsrichtung 7 abgestrahlt werden. Das von der Leuchtfläche abgegebene Lichtbündel wird in einer randseitig an der Elektronenstrahlröhre 2 angeordneten Linse 10 gebeugt zur Bildung einer vorgegebenen Lichtverteilung.
Die Leuchteinheit 1 weist somit eine flächenhafte Lichtquelle auf, deren Form bzw. Kontur sowie die Intensität von Teilbereichen derselben einfach steuerbar sind. Sie kann vorzugsweise als Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden.
Die Umwandlungsfläche 5 ist scheibenförmig ausgebildet und besteht aus einem Keramikmaterial. Zur Vermeidung einer elektrischen Aufladung weist die Umwandlungsfläche elektrisch leitfähige Bestandteile auf. Die Umwandlungsfläche 5 weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass ein langes Nachleuchten ermöglicht wird. Die Elektronenstrahlröhre 2 ist als Vakuumröhre ausgebildet.
Alternativ kann die Umwandlungsfläche auch bogenförmig oder kuppelförmig ausgebildet sein. Die Form der Umwandlungsfläche 5 hängt davon ab, wie die Lichtverteilung gestaltet werden soll. Beispielsweise können bestimmte Lichtfunktionen, wie Basislicht, Schlechtwetterlicht und dergleichen realisiert werden. Die Ansteuerung der Ablenkeinheit kann mit einer Frequenz im Bereich von 5 kHz bis 20 kHz erfolgen.
Nach einer alternativen Ausführungsform der Leuchteinheit kann diese auch eine Lichtstrahleinheit bestehend aus einer Laserlichtquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls aufweisen. Die Laserlichtquelle wirkt mit einer Umwandlungsfläche 5 zusammen, die das Laserlicht in einen zur Ausleuchtung erforderlichen Spektralbereich umwandelt.

Claims

1. Leuchteinheit für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle zur Erzeugung einer Lichtverteilung, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle durch eine mittels energetischer Anregung zum Leuchten gebrachte Leuchtfläche (5) entsprechend einer vorgegebenen Leuchtdichteverteilung gebildet ist.

2. Leuchteinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anregung der Leuchtfläche (5) eine Elektronenstrahlquelle (3) zur Erzeugung eines Elektronenstrahls (6) vorgesehen ist, der auf eine als Leuchtfläche ausgebildete Umwandlungsfläche (5) zur Umwandlung des Elektronenstrahls (6) in einen Lichtstrahl (9) trifft.

3. Leuchteinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Elektronenstrahlquelle (3) und der Umwandlungsfläche (5) eine Elektronenstrahlsteuereinheit (4) angeordnet ist.

4. Leuchteinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenstrahlsteuereinheit (4) eine Fokussiereinheit aufweist zur Fokussierung des aus der Elektronenstrahlquelle (3) abgegebenen Elektronenstrahls (6).

5. Leuchteinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektronenstrahlsteuereinheit (4) eine Ablenkeinheit aufweist zur Ablenkung des Elektronenstrahls (6) quer zu seiner Bewegungsrichtung.

6. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (4) mit einer solchen Frequenz angesteuert wird, dass eine Mehrzahl von eine Leuchtfläche bildenden Lichtpunkten auf der Umwandlungsfläche (5) periodisch durch den Elektronenstrahl (6) zum Leuchten angeregt werden.

7. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablenkeinheit (4) derart angesteuert wird, dass auf der Umwandlungsfläche (5) eine Leuchtfläche mit einer vorgegebenen Form und Kontur gebildet ist.

8. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwandlungsfläche (5) eine Linse (10) nachgeordnet ist, mittels derer die von der Leuchtfläche abgestrahlten Lichtstrahlen (9) entsprechend einer vorgegebenen Lichtverteilung in Lichtaustrittsrichtung (7) projiziert werden.

9. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsfläche (5) aus einem Keramikmaterial gebildet ist.

10. Leuchteinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umwandlungsfläche (5) elektrisch leitfähig ausgebildet ist, derart, dass eine elektrische Ableitung von Elektronen ermöglicht wird.

11. Leuchteinheit für Fahrzeuge mit einer Lichtquelle zur Erzeugung einer Lichtverteilung, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle durch eine Lichtstrahleinheit gebildet ist, die eine Laserlichtquelle zur Erzeugung eines Laserstrahls und eine Umwandlungsfläche zur Umwandlung des Laserstrahls in einen Lichtstrahl aufweist.