DE102007017756A1

DE102007017756A1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102007017756A1
Application number: DE102007017756A
Authority: DE
Inventors: Takashi Futami
Original assignee: Stanley Electric Co Ltd
Current assignee: Stanley Electric Co Ltd
Priority date: 2006-04-17
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2007-11-22
Anticipated expiration: 2027-04-17
Also published as: JP4587048B2; KR20070102937A; DE102007017756B4; US7441928B2; JP2007287490A; US20070242463A1; KR101310746B1

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung wird bereitgestellt, welche umfassen kann: zumindest eine LED-Lichtquelle mit zumindest einem LED-Chip, wobei die LED-Lichtquelle dazu eingerichtet ist, einem vom LED-Chip emittierten Licht eine gewisse Richtwirkung in einer Richtung einer optischen Achse davon zu verleihen; einen ersten Reflektor, der vor der LED-Lichtquelle aufwärts in der Richtung der optischen Achse angeordnet ist, wobei sich der erste Reflektor nach vorne und über die optische Achse auf eine schräge Weise von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite erstreckt, um einen Teil eines Lichts zu reflektieren, das von einem oberen Teil der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optische Achse emittiert wird; einen zweiten Reflektor, der im Wesentlichen parallel zu und unterhalb des ersten Reflektors angeordnet ist, wobei der zweite Reflektor dazu eingerichtet ist, Licht vom ersten Reflektor zu reflektieren; einen dritten Reflektor, der vor der LED-Lichtquelle abwärts in der Richtung der optischen Achse angeordnet ist, wobei sich der Reflektor nach vorne und unterhalb der optischen Achse auf eine schräge Weise von der zweiten Seite zur ersten Seite erstreckt, um einen Teil eines Lichts zu reflektieren, das von einem unteren Teil der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optische Achse emittiert wird; und einen vierten Reflektor, der im Wesentlichen parallel zu und oberhalb des dritten Reflektors angeordnet ist, wobei der vierte Reflektor dazu eingerichtet ist, Licht vom dritten Reflektor ...

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Beleuchtungsvorrichtungen zur Verwendung in Fahrzeugscheinwerfern, Nebelleuchten und anderen Leuchten für ein Fahrzeug.
2. Beschreibung des verwandten Standes der Technik
Allgemein ist eine herkömmliche LED-Lichtquelle so eingerichtet, dass sie einen einzelnen LED-Chip umfasst, als auch einen Linsenteil, der als eine sogenannte „Kanonenkugel"-Packung geformt ist, welche den LED-Chip umgibt.
Eine solche LED-Lichtquelle weist einen hohen Lichtauskopplungswirkungsgrad von der Lichtquellenpackung auf und ist zu niedrigen Kosten verfügbar. Jedoch kann eine solche LED-Lichtquelle mit der obigen Struktur aufgrund ihrer intrinsischen Eigenschaften nicht als eine lineare Lichtquelle dienen, so wie ein linearer Glühfaden einer Glühlampe.
Typische Fahrzeugscheinwerfer sind bis zu ca. 60 cm entfernt von der Straßenoberfläche angeordnet, um die Straße vor dem Fahrzeug aus dieser Position zu beleuchten. Diese Art von Fahrzeugscheinwerfer muss ein bestimmtes Lichtverteilungsmuster bilden, in welchem die Fläche der Straße direkt vor dem Fahrzeug nicht so hell beleuchtet wird, während die entfernte Fläche mit einer bestimmten Intensität von Licht, d. h., einer horizontal breiten Lichtverteilung beleuchtet wird. Im Hinblick darauf ist die oben beschriebene LED-Lichtquelle nicht als eine Lichtquelle zur Verwendung in einem Fahrzeugscheinwerfer geeignet.
Es werde beispielsweise angenommen, dass ein Fahrzeugscheinwerfer einen parabolischen Reflektor verwendet. In diesem Fall ist ein solcher Scheinwerfer dazu eingerichtet, eine Vorbeifahrlichtverteilung (oder eine Abblendlichtverteilung) einschließlich einer Abschneidefläche zwischen einer hellen Fläche und einer dunklen Fläche bereitzustellen, um ein Blendlicht auf ein entgegenkommendes Fahrzeug zu verhindern. Die oben beschriebene LED-Lichtquelle weist jedoch keinen hohen Kontrast an seinem ihrem Leuchtteil auf. Dementsprechend ist es schwierig, eine solche Abblendlichtverteilung zu bilden.
Um die oben angesprochenen Probleme zu lösen, sind bestimmte LED-Lichtquellen für Scheinwerfer beispielsweise in den japanischen Veröffentlichungsschriften Nr. 2005/093191 und Nr. 2005/063706 offenbart. Die beschriebene LED-Lichtquelle weist eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen in einer Linie auf, um eine Multi-Chip-LED zu bilden, wodurch sie als eine gestreckte Lichtquelle dient.
Ein weiteres Problem besteht darin, dass die aktuelle LED-Lichtquelle im Vergleich zu einer Halogenlampe und einer Hochintensitätsentlade („high intensity discharge"; HID)-Brennquelle, welche als eine Fahrzeugbeleuchtung verwendet werden, erheblich niedrig in der Intensität ist. Um dieses Problem zu lösen, besteht eine vereinigte LED-Lichtquelle aus einer Mehrzahl der oben angesprochenen LED-Lichtquellen, und eine benötigte Anzahl der so erlangten vereinigten LED-Lichtquellen werden kombiniert, um eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung mit einer benötigten Lichtintensität zu erlangen (siehe beispielsweise die japanischen Patentveröffentlichungsschriften Nr. 2003/317513 und Nr. 2004/095479).
Alternativ kann ein großer LED-Chip verwendet werden, um eine höhere Intensität zur Verwendung als ein Scheinwerfer zu erlangen, während die Zahl der verwendeten LED-Lichtquellen sinkt. In diesem Fall wird jedoch ein relativ großer Strom zum Antreiben solch eines großen LED-Chips benötigt. Zusätzlich dazu kann vom aktivierten LED-Chip eine große Wärmemenge erzeugt werden. Falls dementsprechend solch ein großer LED-Chip, welcher einen großen Strom benötigt, verwendet wird, benötigt diese Art von Scheinwerfer einen großen Ventilator (siehe beispielsweise die japanische Patentveröffentlichungsschrift Nr. 2005/209538).
Ferner werden neuartige Außenentwürfe, welche LED-Lichtquellen verwenden, nicht nur für Scheinwerfer benötigt, sondern auch für verschiedene Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen wie Rücklichter, hoch montierte Bremslichter, Positionslichter, Blinker und dergleichen.
Herkömmlicherweise werden verschiedene Arten von Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen, welche eine LED-Lichtquelle verwenden, in die Praxis umgesetzt, einschließlich einer Direktbeleuchtungs-Leuchtvorrichtung unter Verwendung einer LED-Lichtquelle als solcher, einer Reflexions- und Streu-Beleuchtungsvorrichtung unter Verwendung eines Reflektors zum Reflektieren von Licht von der LED-Lichtquelle und einer Diffusions-Beleuchtungsvorrichtung unter Verwendung eines Linsenschliffs zur Streuung.
Jedoch weisen die in den japanischen Patentveröffentlichungsschriften Nr. 2005/093191 und Nr. 2005/063706 veröffentlichten Technologien die Probleme auf, dass ein Teil des von den entsprechenden LED-Chips ausgestrahlten Lichts auf benachbarte LED-Chips trifft, wodurch es daran gehindert wird, nach außen emittiert zu werden. Dies kann einen Lichtverlust erhöhen und einen Lichtauskopplungswirkungsgrad der LED verringern.
Im Fall von Multi-Chip-LEDs kann ein Entwerten und Herstellen von Multi-Chip-LEDs die Gesamtkosten erhöhen. Ferner sind die LED-Packungen teuer, da die Multi-Chip-LEDs nicht als Mehrzweck-Typen eingerichtet sind, sondern als eine bestimmte Lichtquelle zur Verwendung in Scheinwerfern eingerichtet sind.
Die Strukturen mit einer Vielzahl von vereinigten LED-Lichtquellen, welche in den japanischen Patentveröffentlichungsschriften Nr. 2003/317513 und 2004/095479 offenbart sind, benötigen eine hochgradige Positionierungsgenauigkeit und Zusammenbaugenauigkeit für jede der Lichtquellen. Dementspre chend ist es schwierig, die Schwankung der Ausrichtung an der optischen Achse aufgrund der oben angesprochenen Gründe bis auf ein gewisses Niveau zu unterdrücken. Um die optischen Achsen der vereinigten Lichtquellen aneinander auszurichten, ist ein Einstellmechanismus für die optische Achse für jede der LED-Lichtquellen der obigen Konfiguration nötig, was zu einer komplexen Struktur und Zusammenbau führt.
Ferner mag die in der japanischen Patentveröffentlichungsschrift Nr. 2005/209538 offenbarte Struktur eine große und komplette Befestigungsstruktur für einen großen Ventilator als auch einen Raum zum Befestigen des großen Ventilators benötigen. Dies bedeutet, dass die Tiefe der LED-Lichtquelle 100 mm oder größer sein kann, und daher mag die gesamte vereinigte Lichtquelle größer und schwerer hergestellt werden. Aus Entwurfssicht ist es schwierig, sie als eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung, beispielsweise eines Rücklichts, zu verwenden, welches stärker verdünnt werden muss.
Verschiedene Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen, welche eine LED-Lichtquelle verwenden, umfassen den Direktemissions-Typ, in welchem die LED-Lichtquelle als eine Punktquelle dient. Wenn eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl solcher LED-Lichtquellen verwendet, mag Licht, das von der Beleuchtungsvorrichtung emittiert wird, dem Betrachter einen grobkörnigen Anblick bieten. Eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung, in welcher Licht, das von einer LED-Lichtquelle emittiert wird, mittels eines Reflektors oder eines Linsenschliffs gestreut wird, kann als eine Oberflächenlichtquellenvorrichtung dienen.
Dementsprechend gab es keine herkömmliche Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung, welche eine LED als eine Lichtquelle verwendet und einen linearen Lichtemissionsteil mit einer schmalen Breite aufweist.
Insbesondere befindet sich ein typisches mittiges hoch montiertes Bremslicht allgemein an einem Rückfenster und sollte eine vertikale Ausdehnung (vertikale Breite) aufweisen, die so schmal wie möglich ist, um ein rückwärtiges Blickfeld sicherzustellen.
Wenn eine solche lineare Lichtquelle unter Verwendung von LEDs eingerichtet wird, wird eine Vielzahl von LEDs in einer Linie angeordnet. Dementsprechend liegt die vertikale Breite ungefähr im Bereich von 15 mm bis 20 mm.
Wenn eine lineare Lichtquelle eingerichtet wird, falls die vertikale Breite schmaler gemacht werden soll, ist es notwendig, die oberen und unteren Flächen der Lichtquelle abzudecken, wodurch Licht von diesen Flächen nachteiligerweise abgeschirmt wird. Dies kann den Lichtauskopplungswirkungsgrad der LEDs verschlechtern. Daher ist diese Technik bisher nicht realisiert worden, um eine lineare Lichtquelle unter Verwendung einer LED-Lichtquelle zu erlangen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Im Hinblick auf die oben beschriebenen und weitere Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung, insbesondere eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung, mit einem einfachen Aufbau mit einer schmaleren vertikalen Breite bei niedrigen Kosten und ohne Verschlechtern des Lichtauskopplungswirkungsgrads bereitzustellen. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann auch eine hohe Flexibilität bereitstellen.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, zu umfassen:
eine LED-Lichtquelle mit mindestens einem LED-Chip, wobei die LED-Lichtquelle dazu eingerichtet ist, einem vom LED-Chip emittierten Licht eine bestimmte Richtcharakteristik bzw. Richtwirkung mitzugeben, und zwar in einer Richtung einer optischen Achse davon;
einen ersten Reflektor, der vor der LED-Lichtquelle aufwärts in der Richtung der optischen Achse angeordnet ist, wobei sich der erste Reflektor nach vorne und oberhalb der optischen Achse auf eine schräge Art von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite erstreckt, um so Licht, das von einem oberen Teil der LED-Lichtquelle bezüglich der optischen Achse emittiert wird, zu reflektieren;
einen zweiten Reflektor, der im Wesentlichen parallel zum und unterhalb des ersten Reflektors angeordnet ist, wobei der zweite Reflektor dazu eingerichtet ist, Licht vom ersten Reflektor zu emittieren;
einen dritten Reflektor, welcher vor der LED-Lichtquelle nach unten in der Richtung der optischen Achse angeordnet ist, wobei sich der dritte Reflektor nach vorne und unterhalb der optischen Achse auf eine schräge Art von der zweiten Seite zur ersten Seite erstreckt, um so einen Teil des Lichts, das von einem unteren Teil der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optische Achse emittiert wird, zu reflektieren; und
einen vierten Reflektor der im Wesentlichen parallel zum und oberhalb des dritten Reflektors angeordnet ist, wobei der vierte Reflektor dazu eingerichtet ist, Licht vom dritten Reflektor zu reflektieren.
Das Licht, dem eine vorgegebene Richtwirkung mitgegeben wird und welches vom Mittelteil der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optische Achse als einer Mitte emittiert wird, kann nach vorne laufen und aufgrund der mitgegebenen Richtwirkung mit einem vorbestimmten Lichtverteilungsmuster beleuchten. Ein Teil des Lichts, das vom oberen Teil der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optische Achse als einer Mitte emittiert wird, wird durch den ersten Reflektor leicht nach unten und in Richtung der ersten Seite reflektiert. Dann trifft das reflektierte Licht auf den zweiten Reflektor. Das auftreffende Licht wird durch diesen zweiten Reflektor nach vorne und im Wesentlichen horizontal reflektiert. Ein Teil des Lichts, das von dem unteren Teil der LED-Lichtquelle emittiert wird, wird durch den dritten Reflektor leicht nach oben und in Richtung der zweiten Seite reflektiert. Dann trifft das reflektierte Licht auf den vierten Reflektor. Das auftreffende Licht wird durch diesen vierten Reflektor nach vorne und im Wesentlichen horizontal reflektiert.
In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung wird nämlich das Licht vom oberen Teil und das vom unteren Teil der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle durch den ersten bzw. den dritten Reflektor reflektiert, um so nach rechts und links auf dem gleichen horizontalen Niveau zur Mitte gerichtet zu werden. Dann wird das durch den ersten Reflektor und das durch den dritten Reflektor reflektierte Licht wieder durch den zweiten und den vierten Reflektor reflektiert. Dementsprechend wird in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung das reflektierte Licht sowohl von der rechten als auch der linken Seite abgestrahlt und auf dem gleichen Niveau bzw. der gleichen Höhe wie die mittlere Fläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle nach vorne gerichtet.
Das von der so eingerichteten erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung emittierte abgestrahlte Licht kann eine schmalere vertikale Breite aufweisen als die Breite der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle. Dies wird durch die ersten und dritten Reflektoren erreicht, welche Licht auf der gleichen Höhe wie die Mittelfläche reflektieren kann. Daher kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung einen Leuchtteil mit einer schmaleren Breite aufweisen.
Mit anderen Worten kann in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung fast das ganze von den oberen, mittleren und unteren Teilen der LED-Lichtquelle emittierte Licht nach vorne abgestrahlt werden. In diesem Fall würde ein Reflexionsgradverlust des Lichts an den entsprechenden Reflektoren liegen. Jedoch kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ihren Lichtauskopplungswirkungsgrad des Lichts, das von der LED-Lichtquelle emittiert ist wird im Vergleich zu der herkömmlichen Beleuchtungsvorrichtung verbessern, welche eine schmale Leuchtfläche aufweist, die durch Abschirmen des oberen und des unteren Lichts von der LED-Beleuchtungsvorrichtung gebildet wird. Daher kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtverteilungseigenschaft mit einer ausreichenden Lichtintensität bereitstellen. Dies bedeutet, dass die Zahl der verwendeten LED-Lichtquellen im Vergleich zur herkömmlichen verringert werden kann, wodurch auch die Herstellungskosten als auch die Betriebskosten verringert werden. Es ist auch möglich, die elektrische Energie zu sparen.
Zusätzlich dazu ist es, um eine höhere Lichtintensität zu erlangen, nicht notwendig, eine Hochleistungs-LED-Vorrichtung in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung zu verwenden. Dementsprechend ist ein kleinerer Wärmeventilator für diesen Zweck ausreichend, wie beispielsweise ein Ventilator, der aus Plattenteilen hergestellt ist, es ist nämlich eine große Aluminium-Wärmesenke nicht nötig. In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann der kleinere Wärmeventilator die Tiefengröße der Beleuchtungsvorrichtung verringern, was zu einer Verringerung in Größe und Gewicht der gesamten Beleuchtungsvorrichtung führt. Dies stellt auch den erhöhten Freiheitsgrad für das Design bzw. den Entwurf der Beleuchtungsvorrichtung bereit.
Da die Form der Leuchtoberflächen in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung eine schmale Breite aufweisen kann, kann die lineare Form eine Lichtverteilung mit Kontrast bereitstellen. Dementsprechend ist es möglich, einfach die Beleuchtungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Scheinwerfer, mit einer horizontal langen Lichtverteilungseigenschaft mit hohem Kontrast zu versehen. Dies beseitigt die Notwendigkeit, eine Multi-Chip-Lichtquelle bereitzustellen, die für einen Scheinwerfer ausgestaltet ist, wodurch ein LED-Scheinwerfer mit niedrigen Kosten aufgebaut wird. Dementsprechend kann in der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung die Leuchtform schmaler Breite, welche herkömmlicherweise nicht bereitgestellt werden kann, ein Rücklicht mit beispielsweise einem neuartigen Aussehen erzeugen. Die Leuchtform schmaler Breite der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann vorteilhafterweise dazu verwendet werden, eine weitere Funktion mittels des spezifisch entworfenen Leuchtteils der Leuchtvorrichtung bereitzustellen, wodurch der Entwurfsfreiheitsgrad verbessert wird.
In der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung können der erste und der zweite Reflektor und der dritte und der vierte Reflektor symmetrisch in Bezug auf die optische Achse der LED-Lichtquelle sein. In einer bevorzugten beispielhaften Ausführungsform mag der erste Reflektor an einer Position angeordnet sein, die der oberen Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optisch Achse als einer Mitte entspricht und mag eine größere Breite als die Leuchtoberfläche aufweisen. Zusätzlich dazu mag der dritte Reflektor an einer Position angeordnet sein, die der unteren Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optische Achse als einer Mitte entspricht. Weiterhin mögen der zweite und der vierte Reflektor auf der gleichen Höhe wie derjenigen der mittigen Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle angeordnet sein. In diesem Fall sind die Leuchtpositionen in der Vorwärtsrichtung des durch die entsprechenden Reflektoren reflektierten Lichts auf der gleichen Höhe wie die Mitte der Drittelfläche der LED-Lichtquelle angeordnet. Dies bedeutet, dass die gesamte erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung einen Leuchtteil mit einer vertikalen Breite bereitstellen kann, die so schmal wie ein Drittel der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle ist, und zwar kann eine Leuchtoberfläche mit schmaler Breite bereitgestellt werden.
In der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann die LED-Lichtquelle durch ein Befestigungselement gestützt werden, und ein gegossener Teil kann integral mit dem Befestigungselement ausgebildet sein, wobei die ersten bis vierten Reflektoren durch den gegossenen Teil erzeugt werden (insbesondere durch die Oberfläche des gegossenen Teils). Der gegossene Teil kann obere und untere Hälften umfassen, die an der Mitte getrennt sind und jeweils mindestens eine reflektierende Oberfläche aufweisen, welche der Reflexionsoberflächenbehandlung unterworfen worden sind. Ferner kann eine Vielzahl der LED-Lichtquellen bereitgestellt werden. In diesem Fall wird sich das Befestigungselement von den LED-Lichtquellen geteilt. Dementsprechend können die ersten bis vierten Reflektoren genau und einfach in Bezug auf die entsprechende der LED-Lichtquellen positioniert werden. Dies kann jeden Einstellmechanismus für die optische Achse beseitigen und einen einfachen Zusammenbau mit einer einfachen Struktur vereinfachen. Dies kann auch die Zusammenbaukosten für die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung verringern.
Der gegossene Teil der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann einen Leuchtteil in Bezug auf die LED-Lichtquellen aufweisen, und der Leuchtteil kann mit einer Linse, die einem Streuprismaverarbeiten unterworfen worden ist, einer Streufolie, einer Streulinse oder anderen Lichtstreuelementen ausgerüstet sein. In diesem Fall kann Licht direkt von der LED-Lichtquelle und Licht, das durch die ersten bis vierten Reflektoren reflektiert worden ist, nach vorne abgestrahlt werden, nachdem es durch das Lichtstreuelement gestreut worden ist. In der oben angesprochenen Konfiguration kann das Lichtstreuelement integral mit dem Gussteil ausgebildet sein. Dann ist es nicht notwendig, das Lichtstreuelement in Bezug auf die optische Achse zu positionieren, wodurch der Zusammenbau bei niedrigen Kosten vereinfacht wird.
In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann der Leuchtteil der LED-Lichtquelle mit einer Folie ausgerüstet sein, auf welche ein Phosphormaterial aufgegeben ist. In diesem Fall treffen das Licht direkt von der LED-Lichtquelle und dasjenige, welches von den ersten bis vierten Reflektoren reflektiert worden ist, auf die phosphorbeschichtete Folie. Dann wird das Licht durch den Phosphor wellenlängenumgewandelt, um dadurch nach vorne abgestrahlt zu werden. In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann die phosphorbeschichtete Folie integral mit dem Gussteil ausgebildet sein. Dadurch ist es nicht notwendig, die phosphorbeschichtete Folie in Bezug auf die optische Achse zu positionieren, wodurch der Zusammenbau bei niedrigen Kosten vereinfacht wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann einen zusätzlichen Reflektor aufweisen, der aus einer parabolischen Oberfläche, einer Multi-Reflektor-Oberfläche, einer frei gekrümmten Oberfläche oder einer ähnlichen Oberfläche hergestellt ist. Der zusätzliche Reflektor weist einen Brennpunkt dergestalt auf, dass der Leuchtteil der LED-Lichtquelle in der Nähe des Brennpunkts des zusätzlichen Reflektors angeordnet ist. In diesem Fall werden das Licht direkt von der LED-Lichtquelle und dasjenige, das von den ersten bis vierten Reflektoren reflektiert wird, durch den zusätzlichen Reflektor nach vorne reflektiert. Der zusätzliche Reflektor mag integral mit dem Gussteil ausgebildet sein. Dadurch ist es nicht notwendig, den zusätzlichen Reflektor in Bezug auf die optische Achse zu positionieren, wodurch der Zusammenbau unter niedrigen Kosten vereinfacht wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Linse einschließlich einer Projektorlinse, einer zylindrischen Linse oder einer ähnlichen Oberfläche aufweisen. Die Linse weist einen Brennpunkt dergestalt auf, dass der Leuchtteil der LED-Lichtquelle sich in der Nähe des Brennpunkts der Linse befindet. In diesem Fall wird das Licht direkt von der LED-Lichtquelle und dasjenige, das von den ersten bis vierten Reflektoren reflektiert wird, gerichtet und durch die Linse nach vorne konvergiert. Die Linse mag integral mit dem Gussteil ausgebildet sein. Dadurch ist es nicht notwendig, die Linse in Bezug auf die optische Achse zu positionieren, wodurch der Zusammenbau unter niedrigen Kosten vereinfacht wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Mehrzahl von LED-Lichtquellen aufweisen, und einigeder LED-Lichtquellen sind dergestalt angeordnet, dass die ersten bis vierten Reflektoren Licht in einer Richtung reflektieren können, welche bezüglich der Vorderseite der ersten Seite angewinkelt ist. Das von diesen LED-Lichtquellen emittierte Licht wird durch die zugehörigen ersten bis vierten Reflektoren reflektiert, um in der Schrägrichtung in einer vorbestimmten Richtung abgestrahlt zu werden. Im Fall des Durchfahrens einer gekrümmten Straße werden beispielsweise solche LED-Lichtquellen angeschaltet und dienen als ein Kurvenlicht, um die Sichtbarkeit in der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs sicherzustellen.
Die Leuchtvorrichtung kann eine Vielzahl von LED-Lichtquellen aufweisen, und die LED-Lichtquellen können entsprechende LED-Chips mit unterschiedlichen Farben aufweisen. In diesem Fall können die entsprechenden farbigen LED-Chips in der Leuchtintensität eingestellt werden. Dies kann ein emittiertes Licht mit einer gewünschten Farbe bereitstellen.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Vielzahl von LED-Lichtquellen aufweisen, und jede der LED-Lichtquellen kann in ihrer Leuchtintensität eingestellt werden. Durch diese Einstellung kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung eine gewünschte Lichtverteilungseigenschaft bereitstellen.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Vielzahl von LED-Lichtquellen aufweisen, und einige der LED-Lichtquellen, einschließlich der ersten bis vierten Reflektoren, sind an einer Position dergestalt angeordnet, dass die LED-Lichtquellen um die optische Achse herum gedreht sind. Beispielsweise sind einige der LED-Lichtquellen nicht nur horizontal, sondern auch diagonal oder vertikal angeordnet. Solch eine Beleuchtungsvorrichtung einschließlich horizontal, diagonal oder vertikal angeordneter LED-Lichtquellen kann verschiedene einzigartige Ausgestaltungen bereitstellen.
Die so konfigurierte erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann Licht auf der gleichen Höhe wie der der Mittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle emittieren durch Reflektieren des Lichts von den oberen und unteren Flächen der Leuchtoberfläche mittels der ersten und zweiten Reflektoren bzw. der dritten und vierten Reflektoren.
Dementsprechend kann die Breite des Leuchtteils im Vergleich zur vertikalen Breite der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle mittels der ersten und dritten Reflektoren verengt werden, wodurch die Beleuchtungsvorrichtung mit einer Leuchtfläche schmaler Breite bereitgestellt wird. Zusätzlich dazu wird das Licht, das durch die ersten und dritten Reflektoren reflektiert wird, ferner durch die entsprechenden zweiten und vierten Reflektoren nach vorne reflektiert. Dementsprechend kann, außer für den Reflexionsverlust des Lichts aufgrund der Reflektivität des Reflektors, fast das gesamte von der gesamten Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle emittierte Licht vorteilhafterweise verwendet werden.
Daher kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung aufgrund der effektiven Lichtnutzung aus einer geringeren Zahl an LED-Lichtquellen bestehen, wodurch die Teilezahl als auch die Zusammenbauskosten verringert werden. Zusätzlich dazu kann in der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung die geringere Zahl der verwendeten LED-Lichtquellen den Leistungsverbrauch verringern.
Die erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung kann zur Verwendung in einer Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung geeignet sein, Beispiele wovon umfassen: Scheinwerfer, hoch angebrachte Bremslichter, Rückleuchten, Nebelleuchten und andere Hilfsscheinwerfer, Schlussleuchten, Bremslichter, hoch angebrachte mittige Bremslichter, vordere Blinker, hintere Blinker, Seitenkennzeichnungslichter, Positionslichter, Kurvenlichter und verschiedene andere Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Diese und andere Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen klar, wobei:
1 eine schematische perspektivische Ansicht ist, welche den Aufbau einer ersten beispielhaften Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung zeigt, welche gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist;
2 eine perspektivische Explosionsansicht der Beleuchtungsvorrichtung von 1 ist;
3 eine teilweise vergrößerte perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung von 1 ist, welche den Aufbau in der Nähe der LED-Lichtquelle zeigt;
4 eine teilweise, vergrößerte perspektivische Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung von 1 ist, welche den Leuchtteil der LED-Lichtquelle zeigt;
5 eine schematische Querschnittsansicht ist, welch den Aufbau einer zweiten beispielhaften Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung zeigt, welche gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist;
6 eine schematische Querschnittsansicht ist, welche den Aufbau einer dritten beispielhaften Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung zeigt, welche gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist;
7 eine teilweise, vergrößerte Ansicht von unten auf die Beleuchtungsvorrichtung von 6 ist;
8A, 8B und 8C Graphen sind, welche die Lichtverteilungsmuster zeigen, wenn man in einem normalen Zustand fährt (8A), wenn man entlang einer linken Kurve fährt (8B) und wenn man entlang einer rechten Kurve fährt (8C);
9 ein Graph ist, der das Lichtverteilungsmuster gemäß einer Variation der Beleuchtungsvorrichtung von 5 zeigt;
10 ein Graph ist, der Lichtverteilungsmuster gemäß einer weiteren Variation der Beleuchtungsvorrichtung von 5 zeigt;
11 eine schematische Querschnittsansicht ist, welche den Aufbau einer vierten beispielhaften Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung zeigt, die gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist; und
12 eine schematische Querschnittsansicht ist, welche den Aufbau einer fünften beispielhaften Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung zeigt, welche gemäß dem Prinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
GENAUE BESCHREIBUNG DER BEISPIELHAFTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Es wird nun eine Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gegeben.
1 und 2 zeigen den Aufbau der ersten beispielhaften Ausführungsform, in welcher die Beleuchtungsvorrichtung, welche gemäß dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, auf eine Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung 10 angewandt wird, welche als eine Scheinwerfer verwendet wird. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 ist dazu eingerichtet, eine Vielzahl von LED-Lichtquellen 11 (sechs (6) in der Zahl in dem dargestellten Beispiel), die horizontal in einer Linie angeordnet sind, und ein Paar von Befestigungselementen 12 und 13 zu umfassen.
Die LED-Lichtquelle 11 kann unter Verwendung Verwenden einer kommerziell erhältlichen allgemeinen LED-Lichtquelle aufgebaut sein. Die LED-Lichtquelle 11, wie sie in 2 gezeigt ist, kann als eine viereckige Hochleistungspackung aufgebaut sein und eine Lichtsteuerlinse an der vorderen Oberfläche eines LED-Chips zum Aufgeben der Richtwirkung des Lichts aufweisen. Typische Kanonenkugel-LED-Lichtquellen können als die LED-Lichtquelle 11 verwendet werden.
Die LED-Lichtquelle 11 ist auf einem metallischen Schaltungssubstrat 11a montiert und wird mit einer geeigneten Betriebsspannung über das Substrat 11a versorgt, um angeschaltet zu werden.
Die Befestigungselemente 12 und 13 werden so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen die gleiche Form aufweisen und einen ersten Reflektor 14 und einen zweiten Reflektor 15 aufweisen, als auch einen dritten Reflektor 16 bzw. einen vierten Reflektor 17, welche entsprechend der zugehörigen LED-Lichtquelle 11 ausgebildet werden.
Die Befestigungselemente 12 und 13 werden aus einem Harz oder einem Metall mittels beispielsweise Spritzgießens hergestellt.
Die Reflektoren 14, 15, 16 und 17 werden durch Unterwerfen der inneren Oberflächen der Befestigungselemente 12 und 13 einer Dünnschichtoberflächenbehandlung gebildet, welche Gasphasenabscheidung, Sputtern oder ähnliche Verfahren unter Verwendung eines glänzenden Metalls, wie Aluminium, Silber oder dergleichen, umfassen mag.
In diesem Fall wird das obere Befestigungselement 12 mit dem ersten Reflektor 14 und dem vierten Reflektor 14 ausgestattet, und das untere Befestigungselement 13 wird mit dem zweiten Reflektor und dem dritten Reflektor 16 ausgestattet, und zwar unter Berücksichtigung der Gussfreigaberichtung während des Vergießens.
Diese Befestigungselemente 12 und 13 werden mittels Schweißens (wie beispielsweise einem Vibrationsschweißen), Wärmeabdichtens, Verschraubens, Verklebens oder durch andere Mittel miteinander verbaut.
Nach Zusammenbau der Befestigungselemente 13 wird das metallische Schaltungssubstrat, auf weichem die entsprechenden LED-Lichtquellen 11 montiert worden sind, unter Bezug auf die Rückseite der integrierten Befestigungselemente 12 und 13 positioniert und wird dann daran mittels Schraubens, thermischen Abdichtens oder durch andere Mittel befestigt. Dadurch definieren die vereinigten Befestigungselemente 12 und 13 eine Öffnung, die als ein Lichtemissionsteil 18 dient, welches auf der optischen Achse jeder der LED-Lichtquellen 11 positioniert ist und eine gestreckte schlitzartige Form entlang der mit den in Reihe angeordneten LEDs 11 aufweist.
Wie oben diskutiert, mögen die Befestigungselemente 12 und 13 die gleiche Form aufweisen, wenn die zusammengesetzten Elemente horizontal getrennt sind (siehe 2).
Nun wird eine Beschreibung jedes der ersten bis vierten Reflektoren 14 bis 17 unter Bezug auf 3 gegeben.
Der erste Reflektor 14 kann einen ebenen Spiegel oder einen konvexen oder konkaven Spiegel mit einem großen Krümmungsradius umfassen. Seine Reflexionsoberfläche ist auf die zur Abstrahlrichtung entgegengesetzte Richtung gerichtet, um so auf die Leuchtoberflächen der zugehörigen LED-Lichtquelle 11 zu blicken.
Genauer gesagt, ist der erste Reflektor 14 von einer Seite zur nächsten Seite nach vorne geneigt, nämlich von der linken Seite zur rechten Seite in 3 und zwar um einen Winkel von ungefähr 45 Grad. Zusätzlich dazu ist der erste Reflektor 14 leicht nach unten geneigt, beispielsweise um einen Winkel von ca. 1 bis 30 Grad.
Der so aufgebaute erste Reflektor 14 entspricht dem oberen Drittel der Fläche bzw. oberen Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle 11, wenn die Oberfläche in der vertikalen Richtung dreigeteilt ist. Ferner weist der Reflektor 14 eine breitere horizontale Breite auf als diejenige der LED-Lichtquelle 11.
Der zweite Reflektor 15 kann einen ebenen Spiegle oder eine konvexen oder konkaven Spiegel mit einem großen Krümmungsradius umfassen. Seine Reflexionsoberfläche ist zur Vorderrichtung hin gerichtet, oder zur Abstrahlrichtung, und schaut auf die Reflexionsoberfläche des ersten Reflektors 14.
Ferner ist der zweite Reflektor 15 vor der LED-Lichtquelle 11 positioniert und im Wesentlichen parallel zum ersten Reflektor 14. Mit anderen Worten ist der zweite Reflektor 15 nach vorne von der einen Seite zur anderen Seite geneigt, nämlich von der linken Seiten zur rechten Seite in 3, und zwar um einen Winkel von ca. 45 Grad, ähnlich zum ersten Reflektor 14. Zusätzlich dazu ist der zweite Reflektor 15 leicht nach oben geneigt, beispielsweise um einen Winkel von ca. 1 bis 30 Grad. Der so aufgebaute zweite Reflektor 15 befindet sich auf der gleichen Höhe wie die mittlere Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle 11.
Der dritte Reflektor 16 und der vierte Reflektor 17 sind rotationssymmetrisch zum ersten Reflektor 14 und dem zweiten Reflektor 15 in Bezug auf die optische Achse der zugehörigen LED-Lichtquelle 11. Dementsprechend weisen sie die gleiche Form wie die der ersten und zweiten Reflektoren auf, wenn sie um 180 Grad um die optische Achse gedreht sind.
Wenn ein Teil des Leuchtbereichs 18 von seiner Vorderseite aus gesehen wird, wie in 4 gezeigt, sind der zweite Reflektor und der vierte Reflektor 17 an beiden Seiten der LED-Lichtquelle 11 in dem gestreckten Leuchtbereich 18 so angeordnet, dass sie als Leuchtoberflächen bzw. Licht emittierende Oberflächen dienen.
In der wie oben gemäß der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform aufgebauten Beleuchtungsvorrichtung 10 wird von dem Licht, dass von der LED-Lichtquelle 11 emittiert wird, Licht L1, das von der vertikalen mittigen Drittelfläche der Leuchtoberfläche (Leuchtmitte) emittiert wird, nach vorne abgestrahlt.
Von dem Licht, das von der LED-Lichtquelle 11 emittiert wird, wird Licht L2, das von der vertikal oberen Drittelfläche der Leuchtoberfläche in Bezug auf die Abstrahlmitte emittiert wird, auf den ersten Reflektor 14 auftreffen und zur anderen Seite und leicht nach unten reflektiert, um in Richtung des zweiten Reflektors 15 gerichtet zu werden.
Das Licht L2, das auf den zweiten Reflektor 15 auftrifft, wird durch den zweiten Reflektor 15 nach vorne und im Wesentlichen horizontal reflektiert, um in der Beleuchtungsrichtung abgestrahlt zu werden.
Licht L3, das von der vertikal tieferen Drittelfläche der Leuchtoberfläche in Bezug auf das Emissionszentrum emittiert wird, trifft auf den dritten Reflektor 16 auf und wird zu der einen Seite leicht nach oben reflektiert, um in Richtung des vierten Reflektors 17 gerichtet zu werden.
Das Licht L3, das auf den vierten Reflektor 17 auftrifft, wird durch den vierten Reflektor 17 nach vorne und im Wesentlichen horizontal reflektiert, um in der Beleuchtungsrichtung abgestrahlt zu werden.
In diesem Fall wird das Licht L2, das von der oberen Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle 11 emittiert wird, durch den ersten Reflektor 14 und den zweiten Reflektor 15 so reflektiert, dass es auf der gleichen Höhe wie der der mittigen Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle 11 nach vorne abgestrahlt wird, während es in Richtung der anderen Seite verschoben wird. Zusätzlich wird das Licht L3, das von der unteren Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle 11 emittiert wird, durch den dritten Reflektor 16 und den vierten Reflektor 17 so reflektiert, dass es nach vorne reflektiert wird, und zwar auf der gleichen Höhe wie derjenigen der mittigen Drittelfläche der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle 11, während es in Richtung der anderen Seite verschoben wird.
Daher werden das Licht L1, Licht L2 und Licht L3 von jeder der LED-Lichtquellen 11 reflektiert und an der Fläche der mittigen Drittelfläche der LED-Lichtquelle ausgerichtet. Dementsprechend kann die vertikale Breite der Leuchtfläche als ein Drittel der vertikalen Breite der Leuchtoberfläche der LED-Lichtquelle 11 ausgestaltet werden, wodurch eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Leuchtoberfläche mit schmaler Breite erlangt wird. In einer beispielhaften Ausführungsform kann, wenn eine Allzweck-LED-Lichtquelle mit einem Durchmesser von 4,5 mm als eine LED-Lichtquelle 11 verwendet wird, die Breite der vertikalen Breite ungefähr 1,5 mm betragen, und die horizontale Breite mag ca. 13,5 mm betragen.
Licht, das von den LED-Lichtquellen 11 emittiert wird, wird von der Mitte der Lichtquelle nach vorne abgestrahlt, und übriges Licht wird von beiden Seiten der LED-Lichtquelle 11 aus durch die ersten und zweiten Reflektoren 14 und 15 und die dritten bzw. vierten Reflektoren 16 und 17 nach vorne abgestrahlt. Dementsprechend wird fast das gesamte von den LED-Lichtquellen 11 emittierte Licht nach vorne abgestrahlt.
Wenn in diesem Fall der Reflexionsgrad der ersten und vierten Reflektoren 14 bis 17 ungefähr 90% beträgt, ergibt sich der Lichtausnutzungswirkungsgrad der LED-Lichtquellen 11 wie folgt: 33% (von der mittleren Drittelfläche emittiertes Licht) + 33% (von der oberen oder unteren Drittelfläche emittiertes Licht) × 90% (die Reflektivität des ersten oder dritten Reflektors) × 90% (die Reflektivität des zweiten oder vierten Reflektors) × 2 (obere und untere Flächen) = 87,3%.
Der gesamte Reflexionsverlust beträgt ca. 13%, und der Lichtausnutzungswirkungsgrad beträgt ca. 87%. Dementsprechend kann dies eine geeignete Lichtverteilungseigenschaft mit einer ausreichenden Intensität bereitstellen.
5 zeigt den Aufbau der zweiten beispielhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung.
In 5 mag die Beleuchtungsvorrichtung 20 als ein Scheinwerfer für ein Fahrzeug dienen und weist eine dreistufige Struktur auf.
Die Beleuchtungsvorrichtung 20 besteht aus drei Beleuchtungsvorrichtungen 21. Die Vorrichtungen 21 weisen die gleiche Struktur auf, und dementsprechend wird hier eine Beleuchtungsvorrichtung 21 beschrieben.
Die Vorrichtung 21 weist nämlich fast den gleichen Aufbau wie die in 1 gezeigte Beleuchtungsvorrichtung 1 auf. Zusätzlich dazu ist eine Projektionslinse 22 vor dem Leuchtbereich 18 vorgesehen.
Die Beleuchtungsvorrichtung ist so aufgebaut, dass der Leuchtbereich 18 vergrößert und durch die Projektorlinse 22 nach vorne projiziert ist. Um den Kontrast der Lichtquelle zu erhöhen, wird die Oberfläche, außer für den Leuchtbereich 18, aus einem Material mit niedriger Reflektivität hergestellt. Die Oberfläche der Beleuchtungsvorrichtung 21 mag schwarz bemalt sein, oder alternativ mag die gesamte Oberfläche aus einem schwarz gefärbten Material ausgebildet werden.
Die Projektorlinse 22 mag eine asphärische Linse oder eine zylindrische Linse sein und weist einen rückseitigen Brennpunkt auf, in dessen Nähe der Leuchtbereich 18 der Beleuchtungsvorrichtung 21 angeordnet ist.
In dem dargestellten Beispiel mögen die Projektionslinsen 22 integral miteinander ausgebildet sein. In dieser Ausführung sind die Leuchtbereiche 18 vergrö ßert bzw. durch die Projektionslinsen 22 nach vorne projiziert, wodurch das gewünschte Lichtverteilungsmuster gebildet wird.
In diesem Fall wird das Licht, das von jeder der LED-Lichtquellen 11 der Beleuchtungsvorrichtung 21 emittiert wird, zweimal durch die ersten bis vierten Reflektoren 14 bis 17 reflektiert, wodurch ein horizontal gestreckter Leuchtbereich mit einer vertikalen Breite gleich einem Drittel des LED-Leuchtbereichs gebildet wird. Dieser Aufbau kann ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster definieren, das horizontal lang ist.
In der oben angesprochenen Beleuchtungsvorrichtung 20 kann ein optisches Streuelement, wie eine Linse, welche einer Prismenverarbeitung zur Streuung unterworfen worden ist, eine Streufolie, eine Streulinse oder ein anderes Element mit einer Streufunktion dem Leuchtbereich 18, bereitgestellt werden, um eine Ungleichheit der Lichtintensität, die von dem Leuchtbereich 18 der Beleuchtungsvorrichtung 21 emittiert worden ist, zu unterdrücken. In diesem Fall kann das optische Streuelement das Licht streuen, das vom Leuchtbereich 18 emittiert worden ist, um die Ungleichmäßigkeit der Lichtintensität zu verringern.
In der oben angesprochenen Beleuchtungsvorrichtung 20 sind die entsprechenden Beleuchtungsvorrichtungen 21 horizontal in lateraler Richtung angeordnet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Beleuchtungsvorrichtungen 21 können geeignet geneigt sein, um ein gewünschtes Lichtverteilungsmuster zu bilden. Beispielsweise können die Beleuchtungsvorrichtungen 21 um 15 Grad geneigt sein, um ein Abblendlicht-Verteilungsmuster zu bilden.
In der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung 20 wird eine Projektorlinse 22 mit einer Beleuchtungsvorrichtung 21 kombiniert, um einen sogenannten Projektions-Scheinwerfer bereitzustellen. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung 20 einen Reflexions-Scheinwerfer umfassen. Solch ein Reflexions-Scheinwerfer kann aufgebaut sein durch Kombinieren der oben angesprochenen Beleuchtungsvor richtung 21 mit einer reflektierenden Oberfläche, wie einer parabolischen Oberfläche, einer mehrfach reflektierenden Oberfläche, einer frei gekrümmten Oberfläche oder anderen reflektierenden Oberflächen, und durch Anordnen des Leuchtbereichs 18 der Beleuchtungsvorrichtung 21 in der Nähe des Brennpunkts der reflektierenden Oberfläche.
Nun wird eine Beschreibung der dritten beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung gegeben, die gemäß dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist, und zwar unter Bezug auf die 6 und 7.
6 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 30, welche eine Art Variation der in 5 gezeigten Beleuchtungsvorrichtung 20 ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 30 ist so aufgebaut, dass sie ein linksseitiger Scheinwerfer ist und eine dreistufige Struktur umfasst.
Die Beleuchtungsvorrichtung 30 besteht aus drei Beleuchtungsvorrichtungen 31, wie in dem Fall der in 5 gezeigten Beleuchtungsvorrichtung 20, welche drei Beleuchtungsvorrichtungen 21 aufweist. Wie in 7 genauer gezeigt, ist eine Vielzahl von Beleuchtungsvorrichtungen 31, von denen jede eine LED-Lichtquelle 11b und zugehörige Reflektoren 14 bis 17 aufweist, an einer Seite angeordnet (in dem dargestellten Beispiel sind zwei Beleuchtungsvorrichtungen an der Eckseite in der Richtung der Fahrzeugbreite positioniert), als auch entlang der gekrümmten Fahrzeugoberfläche angeordnet. In diesem Fall befindet sich eine gekrümmte zylindrische Linse 32 vor den LED-Lichtquellen 11b. Die Vielzahl von LED-Lichtquellen 11b und zugehörigen Reflektoren 14 bis 17 ist nämlich entlang der gekrümmten zylindrischen Linse 32 an der eckseitigen Fläche der Fahrzeugkarosserie angeordnet.
Die anderen LED-Lichtquellen 11 und die zugehörigen Reflektoren 14 bis 17 sind in einer Linie angeordnet; und unter ihnen ist die LED-Lichtquelle 11c mit einer zylindrischen Linse 33 zur Streuung vor der Lichtquelle 11c ausgerüstet. Ferner ist eine Vielzahl von Beleuchtungsvorrichtungen 31, die am anderen Ende angeordnet sind (in dem dargestellten Beispiel sind drei Beleuchtungsvor richtungen nach innen in der Richtung der Fahrzeugbreite positioniert), mit sphärischen Linsen 34 zum Bilden eines entsprechend konvergierten Punktlichts vorgesehen.
In der gezeigten beispielhaften Ausführungsform werden die LED-Lichtquellen 11b, 11c und 11d unabhängig angetrieben, um entsprechendes Licht zu emittieren.
Gemäß der so aufgebauten Beleuchtungsvorrichtung 30 werden während eines normalen Fahrens nur die LED-Lichtquellen 11c an der mittleren Fläche angeschaltet, um so das in der 8A gezeigte Lichtverteilungsmuster zu bilden, und zwar mittels des Lichts L4 von der LED-Lichtquelle 11c.
Umgekehrt werden die LED-Lichtquellen 11b während eines Fahrens entlang einer linken Kurve angeschaltet, um so ein wie in 8B gezeigtes Lichtverteilungsmuster zu bilden, und zwar durch das Licht L5 von der LED-Lichtquelle 11b, wodurch die Straße mit geeignetem Licht in der Fahrtrichtung beleuchtet wird. Dies kann die Sichtbarkeit in der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs sicherstellen.
Während des Fahrens entlang einer Rechtskurve werden die zugehörigen LED-Lichtquellen 11b für den rechten Scheinwerfer, welcher symmetrisch zu der Beleuchtungsvorrichtung 30 ist, angeschaltet, um Licht L6 mit einem wie in 8C gezeigten Lichtverteilungsmuster auszustrahlen, wodurch die Straße mit geeignetem Licht in der Fahrtrichtung beleuchtet wird. Dies kann die Sichtbarkeit in der Fahrtrichtung eines Fahrzeugs sicherstellen.
Während eines Fahrens auf einer Schnellstraße werden die LED-Lichtquellen 11d zusätzlich angeschaltet, um Licht L7 wie in 8A mit der gestrichelten Linie gezeigt zu emittieren, wodurch die Straße mit geeignetem Licht in der Fahrtrichtung beleuchtet wird. Auch kann die Fernsicht verbessert werden.
Die oben beschriebene Beleuchtungsvorrichtung 30 kann Vollfarb-LED-Lichtquellen verwenden, welche einen RGB-Chip in sich eingebaut haben, und zwar anstatt einer weißen LED als einer LED-Lichtquelle.
In diesem Fall werden die entsprechenden LED-Chips der LED-Lichtquellen unabhängig angetrieben, um Licht mit einer Vielzahl von Farben auszustrahlen. Wenn beispielsweise eine Aufmerksamkeit eines Fahrers abgelenkt wird, ist es möglich, die Farbe des Lichts, welches von einem Teil der LED-Lichtquellen emittiert wird, innerhalb einer Spezifikation für die weiße Farbe des Scheinwerfers anzupassen.
In einer Variation der vorliegenden beispielhaften Ausführungsform kann beispielsweise dann, wenn ein Fußgänger durch ein sogenanntes Nachtsichtsystem erfasst wird, die Farbe des Lichts in der Fläche bzw. im Gebiet X, wie in 9 gezeigt, geändert werden, um anzuzeigen, dass der Fußgänger sich in der Fläche X befindet. Alternativ kann die Intensität des Lichts für diesen Zweck geändert werden, oder ein Blinken kann durchgeführt werden.
In einer weiteren Abwandlung kann die Beleuchtungsvorrichtung zusammen mit einem Fahrzeugnavigationssystem betrieben werden. In diesem Fall können, bevor man in eine Kurve einfährt, LED-Lichtquellen 11b, die an einer gekrümmten Fahrzeugkarosserie angeordnet sind, nacheinander auf der Grundlage der durch das Fahrzeugnavigationssystem erlangten Straßeninformation angeschaltet werden. In diesem Fall kann, wie in 10 gezeigt, das Punktlicht des Lichts L6 von den LED-Lichtquellen 11b aufeinanderfolgend lateral bewegt werden.
11 zeigt den Aufbau der vierten beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung, die gemäß dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
In 11 ist die Beleuchtungsvorrichtung 40 als ein hoch angebrachtes Bremslicht für ein Fahrzeug aufgebaut und im Rückfenster des Fahrzeugs an geordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung 40 kann eine Beleuchtungsvorrichtung 41 umfassen, welche die gleiche ist wie die Beleuchtungsvorrichtung 10 von 1, als auch eine Streulinse 42.
Die Streulinse 42 weist darauf ausgebildet einen Linsenschliff 42a auf und umfasst eine Anzahl feiner Prismen, sodass sie Licht, das von den LED-Lichtquellen 11 der Beleuchtungsvorrichtung 41 emittiert wird, streuen kann, wodurch eine gewünschte Lichtverteilungseigenschaft bereitgestellt wird.
In der so aufgebauten Beleuchtungsvorrichtung 40 werden die entsprechenden LED-Lichtquellen der Beleuchtungsvorrichtung 41 angeschaltet, um Licht als ein Licht schmaler Breite zu emittieren, und dann wird das Licht weiter durch die Streulinse gestreut. Diese hoch angebrachte Bremsleuchte kann durch einen Fahrer eines anderen Fahrzeugs mit hoher Sichtbarkeit erkannt werden.
Aufgrund der verbesserten Sichtbarkeit kann die Beleuchtungsvorrichtung 40 tiefer als üblich angeordnet werden, wenn sie als eine hoch angebrachte Bremsleuchte in einem Rückfenster montiert wird. Dies kann die rückwärtige Sicht des Fahrers verbreitern, wodurch die rückwärtige Sichtbarkeit verbessert wird.
Ferner kann die Beleuchtungsvorrichtung 40 als eine lineare Lichtquelle beobachtet werden und zeigt daher ein neues und einzigartiges Aussehen, das von der herkömmlichen hoch angebrachten Bremsleuchte abweicht, die nur aus Glühlampen oder LED-Lichtquellen aufgebaut ist.
12 zeigt den Aufbau der fünften beispielhaften Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung, die gemäß dem Grundprinzip der vorliegenden Erfindung hergestellt worden ist.
In 12 mag die Beleuchtungsvorrichtung 50 als ein Rücklicht für ein Fahrzeug dienen und weist eine dreistufige Struktur auf.
Die Beleuchtungsvorrichtung 50 besteht aus drei Beleuchtungsvorrichtungen 51. Die Vorrichtungen 51 weisen die gleiche Struktur auf, und dementsprechend wird hier eine Beleuchtungsvorrichtung 51 beschrieben.
Die Beleuchtungsvorrichtung 51 weist nämlich die gleiche Struktur wie diejenige der Beleuchtungsvorrichtung 21 aus 5 oder die Beleuchtungsvorrichtung 10 aus 1 auf und befindet sich an einem rückwärtigen Teil der Fahrzeugkarosserie. Ferner sind zylindrische Linsen 52 so angeordnet, dass sie auf die entsprechenden Leuchtbereiche 18 ausgerichtet sind.
Die zylindrische Linse 52 weist einen Brennpunkt in der Nähe des Leuchtbereichs 18 der Beleuchtungsvorrichtung 51 auf, der so angeordnet ist, dass die zylindrische Linse 52 Licht von den entsprechenden LED-Lichtquellen der zugehörigen Beleuchtungsvorrichtung 51 streuen kann.
Die zylindrische Linse 52, welche zur Beleuchtungsvorrichtung 51 gehört, kann eine gewünschte optische Eigenschaft aufweisen, um eine gewünschte Lichtverteilungseigenschaft bereitzustellen, die beispielsweise für einen Blinker, eine Rückleuchte, eine Bremsleuchte oder eine Rücksetzleuchte geeignet ist.
Wenn die LED-Lichtquellen angeschaltet werden, wird lineares Licht schmaler Breite von der Beleuchtungsvorrichtung 51 emittiert bzw. ausgestrahlt, und wird ferner durch die zylindrische Linse 52 gestreut, um nach hinten abgestrahlt zu werden. Dieses abgestrahlte lineare Licht kann durch einen Fahrer in einem anderen Fahrzeug beobachtet werden.
In diesem Fall können die entsprechenden Beleuchtungsvorrichtungen 51 der Beleuchtungsvorrichtung 50 getrennt verwendet werden, um unterschiedliche Funktionen zu zeigen. Zusätzlich dazu können die Beleuchtungsvorrichtungen 51 in der Tiefenrichtung dünn ausgebildet werden, wodurch der Freiheitsgrad zu ihrem Anbringen in dem rückwärtigen Bereich eines Fahrzeugs verbessert wird.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen weisen die Beleuchtungsvorrichtungen 10 bis 50 ihre LED-Lichtquellen 11 horizontal angeordnet auf. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die Beleuchtungsvorrichtung kann die LED-Lichtquellen vertikal oder diagonal angeordnet haben, um ein einzigartiges, ästhetisches Aussehen mit einem linearen Leuchtbereich schmaler Breite bereitzustellen. In den oben beschriebenen Ausführungsformen weisen die Beleuchtungsvorrichtungen 10 bis 50 ihre LED-Lichtquellen 11 auf, welche weiße LEDs oder dreifarbige LEDs sind. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann eine blaue LED als eine LED-Lichtquelle verwendet werden, und eine Folie, die mit einem Phosphor beschichtet ist, wird in der Nähe des Leuchtbereichs 18 angeordnet. Wenn die blaue LED betrieben wird, um Licht zu emittieren, trifft das davon emittierte blaue Licht auf die Folie, um in eine andersfarbige Fluoreszenz wellenlängenumgewandelt zu werden, und das blaue Licht und das wellenlängenumgewandelte Licht können gemischt werden, um weißes Licht bereitzustellen.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen weisen die Beleuchtungsvorrichtungen 10, 21, 31, 41 und 51 jeweils eine Vielzahl von (beispielsweise 6) LED-Lichtquellen 11 auf. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Es ist für die Beleuchtungsvorrichtung ausreichend, mindestens eine LED-Lichtquelle 11 aufzuweisen. In diesem Fall kann die Zahl der LED-Lichtquellen ungefähr in Übereinstimmung mit einem gewünschten Lichtverteilungsmuster, einer gewünschten Leuchtintensität oder anderer gewünschter Spezifikationen bestimmt werden.
In den oben beschriebenen Ausführungsformen dienen die Beleuchtungsvorrichtungen 10 bis 50 als ein Scheinwerfer, ein hoch angebrachtes Bremslicht oder als ein Rücklicht. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann geeignet sein zur Verwendung in einer Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtung, wobei Beispiele davon Nebelleuchten und andere Hilfsscheinwerfer, Schlussleuchten, Stoppleuchten, mittige hoch montierte Bremsleuchten, Anzeigeleuchten, rückseitige Blinker, Seitenmarkierungsleuchten, Positionsleuchten, Umfahrleuchten und andere verschiedene Fahrzeugbeleuchtungsvorrichtungen umfassen.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist einen einfachen Aufbau mit einer schmalen vertikalen Breite bei niedrigen Kosten und ohne Verschlechtern des Lichtauskopplungswirkungsgrads auf. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann auch eine hohe Vielseitigkeit bereitstellen.

Claims

Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend: zumindest eine LED-Lichtquelle mit zumindest einem LED-Chip, wobei die LED-Lichtquelle dazu eingerichtet ist, einem vom LED-Chip emittierten Licht eine bestimmte Richtwirkung in einer Richtung einer optischen Achse davon zu verleihen; einen ersten Reflektor, der vor der LED-Lichtquelle aufwärts in der Richtung der optischen Achse angeordnet ist, wobei sich der erste Reflektor nach vorne und oberhalb der optischen Achse auf eine schräge Weise von einer ersten Seite zu einer zweiten Seite erstreckt, um einen Teil eines Lichts zu reflektieren, das von einem oberen Teil der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optische Achse emittiert wird; einen zweiten Reflektor, der im Wesentlichen parallel zu und unterhalb des ersten Reflektors angeordnet ist, wobei der zweite Reflektor dazu eingerichtet ist, Licht vom ersten Reflektor zu reflektieren; einen dritten Reflektor, der vor der LED-Lichtquelle abwärts in der Richtung der optischen Achse angeordnet ist, wobei sich der Reflektor nach vorne und unterhalb der optischen Achse auf eine schräge Weise von der zweiten Seite zur ersten Seite erstreckt, um einen Teil eines Lichts zu reflektieren, das von einem unteren Teil der LED-Lichtquelle in Bezug auf die optische Achse emittiert wird; und einen vierten Reflektor, der im Wesentlichen parallel zu und oberhalb des dritten Reflektors angeordnet ist, wobei der vierte Reflektor dazu eingerichtet ist, Licht vom dritten Reflektor zu reflektieren.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der der erste und der zweite Reflektor und der dritte und der vierte Reflektor rotationssymmetrisch in Bezug auf die optische Achse der LED-Lichtquelle sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der: die LED-Lichtquelle eine Licht emittierende Oberfläche einer bestimmten Größe besitzt; der erste Reflektor in einer Position angeordnet ist, die einer oberen Drittelfläche der Licht emittierenden Oberfläche der LED-Lichtquelle entspricht und eine breitere Breite als die Licht emittierende Oberfläche besitzt; der dritte Reflektor in einer Position angeordnet ist, die einer unteren Drittelfläche der Licht emittierenden Oberfläche der LED-Lichtquelle entspricht; der zweite und der vierte Reflektor auf der gleichen Höhe angeordnet sind, wie die der mittleren Drittelfläche der Licht emittierenden Oberfläche der LED-Lichtquelle.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der: die LED-Lichtquelle durch ein Befestigungselement gestützt wird, ein gegossener Teil integral mit dem Befestigungselement ausgebildet ist; die ersten bis vierten Reflektoren durch die Oberfläche den gegossenen Teil erzeugt sind; der gegossene Teil obere und untere Hälften umfasst, die an der Mitte getrennt sind und jeweils mindestens eine reflektierende Oberfläche aufweisen, welche der Reflektionsoberflächenbehandlung unterworfen worden ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der eine Vielzahl der LED-Lichtquellen bereitgestellt wird; und das Befestigungselement von den LED-Lichtquellen zusammen genutzt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der der gegossene Teil einen Leuchtteil in Bezug auf die LED-Lichtquellen aufweist; und der Leuchtteil mit einem optischen Streuelement ausgerüstet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, bei der der gegossene Teil einen Leuchtteil in Bezug auf die LED-Lichtquellen aufweist; und der Leuchtteil mit einem Element ausgerüstet ist, auf welches ein Phosphormaterial aufgegeben ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, ferner aufweisend einen zusätzlichen Reflektor, der aus einer parabolischen Oberfläche, einer Multi-Reflektor-Oberfläche oder einer frei gekrümmten Oberfläche besteht, und wobei der zusätzliche Reflektor einen Brennpunkt dergestalt auf weist, dass sich der Leuchtteil der LED-Lichtquelle in der Nähe des Brennpunkts des zusätzlichen Reflektors befindet.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, ferner aufweisend eine Linse einschließlich einer Projektorlinse oder einer zylindrischen Linse; und wobei die Linse einen Brennpunkt dergestalt aufweist, dass der Leuchtteil der LED-Lichtquelle sich in der Nähe des Brennpunkts der Linse befindet.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der die Beleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl der LED-Lichtquellen aufweist, und einige der LED-Lichtquellen dergestalt angeordnet sind, dass die ersten bis vierten Reflektoren Licht in einer Schrägrichtung in einer vorbestimmten Richtung reflektieren.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei der die Beleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl von LED-Lichtquellen aufweist, und die LED-Lichtquellen entsprechende LED-Chips mit unterschiedlichen Farben aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bei der die Beleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl von LED-Lichtquellen aufweist, und jede der LED-Lichtquellen in der Leuchtintensität eingestellt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 bei der die Beleuchtungsvorrichtung eine Vielzahl von LED-Lichtquellen aufweist, und einige der LED-Lichtquellen, welche die ersten bis vierten Reflektoren aufweisen, an einer Position dergestalt angeordnet sind, dass die LED-Lichtquellen um die optischen Achse herum gedreht sind.