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Die
Erfindung betrifft eine Beleuchtungsschaltung für Kraftfahrzeuge
mit einer Anzahl von i Zeilen und j Spalten matrixartig zusammengeschalteter
Leuchtdioden, die an einer Versorgungsgleichspannung angeschlossen
sind.
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Ferner
betrifft die Erfindung eine Beleuchtungsvorrichtung für
Kraftfahrzeuge.
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Aus
der
EP 0 793 403 B1 ist
eine Beleuchtungsschaltung für Kraftfahrzeuge bekannt,
bei der eine Leuchtdiodenmatrix bestehend aus i Zeilen und j Spalten
von Leuchtdioden matrixartig zusammengeschaltet und an einer Versorgungsgleichspannung angeschlossen
ist. Die bekannte Beleuchtungsschaltung ist auf die Erzeugung einer
Signallichtfunktion begrenzt. Zur Bereitstellung einer Platz sparenden Beleuchtungsvorrichtung
ist es aus der
DE
102 07 694 A1 bekannt geworden, ein flächiges
Lichtleitelement in Lichtabstrahlrichtung vor einem aus einer Lichtquelle
und einem Reflektor bestehenden Lichteinheit anzuordnen. Dabei deckt
das flächige Lichtleitelement den Reflektor des Lichtmoduls
vollständig ab. An einer Schmalseite des flächigen
Lichtleitelementes ist eine Reihe von Leuchtdioden angeordnet, so
dass das von denselben emittierte Licht an der Schmalseite des Lichtleitelementes
eingekoppelt und an einer gegenüberliegenden flächigen
Vorderseite und Rückseite totalreflektiert wird. An der
flächigen Rückseite des Lichtleitelementes sind
Auskoppelelemente angeordnet, so dass das eingespeiste Licht in Richtung
der Vorderseite abgelenkt und an derselben ausgekoppelt wird. Die
dem Reflektor zugeordnete Lichtquelle ist als eine Glühlampe
ausgebildet, die unabhängig von der Reihe von dem Lichtleitelementen
zugeordneten Leuchtdioden ein- und abschaltbar ist. In einer ersten
Betriebsstellung der Beleuchtungsschaltung kann beispielsweise allein
die Glühlampe bestromt sein zur Erzeugung einer ersten Lichtfunktion.
In einer zweiten Betriebsstellung kann beispielsweise ausschließlich
oder kumulativ zu der Glühlampe die Reihe von Leuchtdioden
bestromt sein, so dass eine zweite Lichtfunktion erzeugbar ist. Nachteilig
an der bekannten Beleuchtungsvorrichtung ist, dass der Platzbedarf
zur Erzeugung mehrerer Lichtfunktionen relativ groß ist.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsschaltung und
eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge derart
weiterzubilden, dass zum einen der schaltungstechnische Aufwand zur
Erzeugung einer Mehrzahl von Lichtfunktionen verringert und zum
anderen die Mehrzahl von Lichtfunktionen Platz sparend und kostengünstig
in einem Gehäuse bereitstellbar sind.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit
dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekenn zeichnet, dass
einer ersten Anzahl a, b von i Zeilen eine erste Stromeinprägeeinheit 20 zugeordnet
ist, derart, dass durch die erste Anzahl a, b von i Zeilen ein erster
Betriebsstrom fließt, und dass einer zweite Anzahl c von
i Zeilen eine zweite Stromeinprägeeinheit zugeordnet ist, derart,
dass durch die zweite Anzahl c von i Zeilen ein zweiter Betriebstrom
fließt, der größer ist als der erste
Betriebsstrom.
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Der
besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch das erfindungsgemäße
Vorsehen einer ersten Stromeinprägeeinheit und einer zweiten Stromeinprägeeinheit,
die jeweils einer unterschiedlichen Anzahl von Leuchtdioden zugeordnet
sind, eine an die lichttechnischen Forderungen angepasste Ansteuerung
der Lichtquellen erfolgen kann. Vorteilhaft kann ein partiell unterschiedlicher
Lichtstrom erzeugt werden, der zur Bereitstellung von unterschiedlichen Lichtfunktionen,
wie beispielsweise Schlusslicht und Bremslicht genutzt werden kann.
Insbesondere kann durch die höhere Bestromung einer zweiten
Anzahl von Leuchtdioden ein lichttechnisch schwächer ausgebildeter
Teilbereich einer Lichtfunktion ohne Erhöhung der Leuchtdiodenanzahl
und des Bauraums ausgeglichen werden. Hierbei dient die höher
bestromte zweite Anzahl von Leuchtdioden wie die vergleichsweise
niedriger bestromte erste Anzahl von Leuchtdioden zur Erzeugung
derselben Lichtfunktion. Andererseits kann die höher bestromte
zweite Anzahl von Leuchtdioden auch zur Bildung einer im Vergleich
zur ersten Anzahl der Leuchtdioden gesonderten Lichtfunktion eingesetzt
werden.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Beleuchtungsschaltung
ist die erste Stromeinprägeeinheit als eine Stromquelle
ausgebildet, an der alle Zeilen von Leuchtdiode in Reihe angeschlossen sind.
Die zweite Stromeinprägeeinheit kann als eine zweite Stromquelle
oder als eine Spannungsquelle ausgebildet sein, derart, dass in
einem zu der ersten Stromquelle parallelen Zweig ein zusätzlicher
Strom der zweiten Anzahl von Leuchtelementen zuführbar ist.
Vorteilhaft kann hier durch Überlagerung des Stromes die
Leuchtdichte der zweiten Anzahl von Leuchtelementen erhöht
werden, und zwar in Abhängigkeit von der vorgegebenen Betriebsstellung
der Beleuchtungsschaltung. Beispielsweise kann zur Erzeugung einer
Bremslichtfunktion die zweite Stromeinprägeeinheit zugeschaltet
werden. Alternativ kann zur Erzeugung der Bremslichtfunktion auch ein
höherer Strom mittels der ersten Stromeinprägeeinheit
erzeugt werden, der durch die erste Anzahl und die zweite Anzahl
von Leuchtdioden fließt.
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Zur
Lösung der Aufgabe weist die Erfindung die Beleuchtungsvorrichtung
gemäß dem Patentanspruch 5 auf.
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Die
erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht
die Bereitstellung von unterschiedlichen Lichtfunktionen Platz sparend
ausschließlich durch Lichtquellen, die als Leuchtdioden
ausgebildet sind. In Abhängigkeit von der vorgegebenen
Lichtfunktion können unterschiedliche Leuchtdichten erzeugt
werden. Beispielsweise können die Leuchtdichten auch räumlich
unterschiedlich verteilt sein, so dass zum einen die Bauraumtiefe
und/oder zum anderen die Bauraumbreite des Gehäuses der
Beleuchtungsvorrichtung für unterschiedliche Lichtfunktionen
verringert werden kann. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung
ermöglicht eine Platz sparende Bereitstellung von mehreren
Lichtfunktionen, wobei die Geometrie der Beleuchtungsvorrichtung vorgegebenen
Designanforderungen genügt. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung eine
gefeilte Anordnung aufweisen.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine
erste Anzahl von Leuchtdioden als optisches Mittel einem Reflektor
und eine zweite Anzahl von Leuchtdioden einem flächigen
Lichtleitelement zugeordnet, wobei das flächige Lichtleitelement
in Lichtabstrahlrichtung vor dem Reflektor angeordnet ist. In Hauptabstrahlrichtung
sind somit zwei Lichteinheiten hintereinander angeordnet, die in Abhängigkeit
von der Betriebsstellung mit dem gleichen Betriebsstrom oder mit
einem unterschiedlichen Betriebsstrom betreibbar sind zur Erzeugung
der gleichen Lichtfunktion.
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Nach
einer Weiterbildung der Erfindung kann sich das flächige
Lichtleitelement auch bis in einen seitlichen Randbereich der Beleuchtungsvorrichtung erstrecken,
in dem es sich im Wesentlichen parallel zu einer Hauptabstrahlrichtung
der ersten und/oder zweiten Lichtfunktion erstreckt, so dass eine
Seitenmarkierungslichtfunktion erzeugt werden kann. Die Seitenmarkierungslichtfunktion
wird hierbei ausschließlich durch das von dem flächigen
Lichtleitelement abgestrahlte Lichtbündel erzeugt. Vorteilhaft kann
hierbei der dem flächigen Lichtleitelement zugeordneten
Leuchtdioden beaufschlagende Betriebsstrom an die Anforderungen
der Seitenmarkierungslichtfunktion angepasst sein. Der Betriebsstrom der
ersten Anzahl von Leuchtdioden ist derart gewählt, dass
die vorgegebene erste Lichtfunktion und/oder zweite Lichtfunktion
durch Überlagerung mit den durch das flächige
Lichtleitelement abgestrahlten Lichtstrom erzeugt wird. Die Erfindung
gewährleistet somit einen Platz sparenden und variablen
Einsatz von Lichteinheiten.
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Weitere
Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
Vorderansicht einer Beleuchtungsvorrichtung,
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2 einen
Horizontalschnitt durch die Beleuchtungsvorrichtung mit Angabe der
Lichtstromverteilung entlang eines flächigen Lichtleitelementes,
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3 einen
teilweisen vergrößerten Vertikalschnitt der Beleuchtungsvorrichtung,
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4 einen
Schaltplan der Beleuchtungsschaltung und
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5 einen
Vertikalschnitt durch eine Beleuchtungsvorrichtung nach einer alternativen
Ausführungsform.
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Nach
einer ersten Ausführungsform einer Beleuchtungsvorrichtung
gemäß den 1 bis 3 ist
ein Gehäuse 1 vorgesehen, in dem eine Mehrzahl
von Lichteinheiten 2 angeordnet sind.
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Das
Gehäuse 1 weist einen in horizontaler Richtung
mittleren scherbenförmigen Reflektor 3 auf, an
dem sich auf einer der Fahrzeuglängsachse zugewandten inneren
Seite ein innerer Reflektor 4 und an dem sich auf einer
gegenüberliegenden, der Fahrzeuglängsachse abgewandten äußeren
Seite ein äußerer Reflektor 5 anschließen.
Der mittlerer Reflektor 3, der innere Reflektor 4 und
der äußere Reflektor 5 sind von einem
flächigen Lichtleitelement 6 abgedeckt, das sich
in Hauptabstrahlrichtung 7 der Beleuchtungsvorrichtung
vor den Reflektoren 3, 4, 5 erstreckt.
In Hauptabstrahlrichtung 7 vor dem flächigen Lichtleitelement 6 ist
eine rot eingefärbte Abdeckscheibe 8 vorgesehen.
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Die
Beleuchtungsvorrichtung ist als eine Signalleuchte ausgebildet zur
Erzeugung einer Schluss-, Blinklicht-, Bremslicht- und Seitenmarkierungslichtfunktion.
Die Lichteinheiten 2 bestehen jeweils aus einer Anzahl
von Leuchtdioden und denselben zugeordneten optischen Mitteln.
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Die
Blinklicht-Lichteinheit 2 ist gebildet aus einer mit einer
Mehrzahl von Leuchtdioden bestückten Leiterplatte 9 und
dem mittleren Reflektor 3. Der mittlere Reflektor 3 weist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel neun Reflektorsegmente
auf, die sich im Wesentlichen in vertikaler Richtung zu einem Reflektorstreifen
erstrecken. Die Leiterplatte 9 ist in dem Gehäuse
in vertikaler Richtung und seitlich zum dem mittleren Reflektor 3 positioniert.
In Hauptabstrahlrichtung 7 vor dem mittleren Reflektor 3 ist
eine verspiegelte Optikscheibe 10 vorgesehen, die sich
zwischen einem vorderen Rand des mittleren Reflektors 3 und
dem flächigen Lichtleitelement 6 erstreckt. Die verspiegelte
Optikscheibe 10 verhindert, dass von außen der
Aufbau der Leiterplatte 9 sichtbar ist.
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Zur
Bildung der Schlusslicht-/Bremslichtfunktion ist dem inneren Reflektor 4 eine
erste Leiterplatte 11 und dem äußeren
Reflektor 5 eine zweite Leiterplatte 12 zugeordnet,
die jeweils in vertikaler Richtung angeordnet sind. Im vorliegenden
Ausführungsbeispiel kann die zweite Leiterplatte 12 einstückig
mit der Leiterplatte 9 verbunden sein, wobei auf einer
dem inneren Reflektor 4 zugewandten Seite gelbe Leuchtdioden
und auf einer dem äußeren Reflektor 5 zugewandten
Seite rote Leuchtdioden 12' angeordnet sind. Die erste
Leiterplatte 11 ist – wie die zweite Leiterplatte 12 – mit
roten Leuchtdioden 11' bestückt.
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Als
weitere Lichteinheit
2 dient das flächige Lichtleitelement
6 in
Verbindung mit einer dritten Leiterplatte
13, die sich
parallel zu der ersten Leiterplatte
11 und der zweiten
Leiterplatte
12 erstreckt und die mit einer Anzahl von
Leuchtdioden
13' bestückt ist. Die dritte Leiterplatte
13 ist
im Bereich einer Schmalseite
14 des Lichtleitelementes
6 angeordnet,
so dass das von den Leuchtdioden
13' abgestrahlte Licht
in die Schmalseite
14 des Lichtleitelementes
6 eingekoppelt
und an einer flächigen Vorderseite
16 und einer
flächigen Rückseite
17 desselben totalreflektiert
wird. An der flächigen Rückseite
17 sind
eine Mehrzahl von nicht dargestellten Auskoppelelementen angeordnet,
so dass das eingekoppelte Licht an der flächigen Vorderseite
16 homogen
ausgekoppelt wird. Die Auskoppelelemente können durch Bedruckung
oder durch Laserstrukturierung oder durch Erodierung oder durch Ätzung
aufgebracht sein, wie es aus der
DE 10 2005 018 212 A1 bekannt ist. Alternativ
können die Auskoppelelemente auch als kugelförmige
oder prismenförmige Oberflächenabschnitte ausgebildet
sein, so dass diese beim Spritzgießen des Lichtleitelemen tes
6 hergestellt
werden können. Alternativ können die Auskoppelelemente
auch an der Vorderseite
16 angeordnet sein. Wesentlich
ist, dass mittels der Auskoppelelemente ein über die Fläche
des Lichtleitelementes
6 homogene Lichtabstrahlung ermöglicht
wird, so dass das Lichtleitelement
6 quasi als „Lichtvorhang"
für die in Hauptabstrahlrichtung
7 hinter demselben
angeordneten Lichteinheiten
2 dient. Das flächige
Lichtleitelement
6 ermöglicht somit eine Vergleichmäßigung
und Erhöhung der Leuchtdichte der rückseitig gelagerten Lichteinheiten
2.
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In 2 ist
eine Lichtverteilung des Lichtleitelementes 6 dargestellt,
wobei die Länge der Linien S zu der Höhe der in
diesem Bereich in Richtung einer Flächennormalen des Lichtleitelementes 6 abgestrahlten
Lichtstärke korrespondiert. Durch eine in Pfeilrichtung 18 größer
werdende Ausbildung der Auskoppelelemente steigt die Lichtstärke
ausgehend von der als Lichteinkoppelfläche dienenden Schmalseite 14 von
innen nach außen an bis in einen mittleren Bereich des
Lichtleitelementes 6, in dem eine Flächennormale
F bzw. eine Linie S des Lichtleitelementes 6 einen Winkel
von 40° bis 50° zu einer Längsmittelebene
L des Fahrzeugs bildet. Im weiteren Verlauf nimmt die Lichtstärke
ab, wobei sich das Lichtleitelement 6 bis in einen seitlichen
Randbereich 19 erstreckt, der über den äußeren
Reflektor 5 hinausgeht. In diesem seitlichen Randbereich 19 erstreckt
sich das Lichtleitelement 6 im Wesentlichen parallel zu
der Hauptabstrahlrichtung 7 der Beleuchtungsvorrichtung.
Die Leuchtdioden 13' der dritten Leiterplatte 13 sind
derart angesteuert, dass das in dem seitlichen Randbereich 19 abgestrahlte
Lichtbündel zur Erzeugung einer Seitenmarkierungslichtfunktion
dient.
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Die
Leuchtdioden der Leitplatten 9, 11, 12, 13 werden
durch eine Beleuchtungsschaltung angesteuert. In 4 ist
ein Teil der Beleuchtungsschaltung zur Erzeugung der Bremslicht-,
Schlusslicht- und Seitenmarkierungslichtfunktion dargestellt. Die erste
Leiterplatte 11 weist eine Anzahl a von Leuchtdioden 11' auf,
die an einer als Stromquelle ausgebildeten ersten Stromeinprägeeinheit 20 angeschlossen
sind. Die erste Stromeinprägeeinheit 20 ist zusammen
mit einer Eingangsschutzbeschaltung 21 und einer Pulsweitenmodulationserzeugungsschaltung
(PWM-Schaltung) 22 auf der ersten Leiterplatte 11 angeordnet.
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Die
zweite Leiterplatte 12 ist mit einer Anzahl b von Leuchtdioden 12' bestückt,
die – wie die Leuchtdioden 11' – parallel
zueinander geschaltet sind. Die Anzahl b von Leuchtdioden 12' sind
in Reihe zu der Anzahl a der Leuchtdioden 11' geschaltet.
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Die
dritte Leiterplatte 13 weist eine Anzahl c von Leuchtdioden 13' auf,
die parallel zueinander geschaltet sind. die Anzahl c der Leuchtdioden 13' sind in
Reihe zu den Leuchtdioden 11' bzw. 12' geschaltet.
Wie aus 4 ersichtlich ist, ist der Kathodenanschluss
der Leuchtdioden 13' an der Masse M angeschlossen.
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In
schaltungstechnischer Hinsicht bilden die Leuchtdioden 11', 12', 13' eine
Leuchtdioden-Matrix mit i Zeilen (i = 1 bis n) sowie j Spalten (j
= 1 bis n), wobei im vorliegenden Beispiel drei Zeilen und neun Spalten
vorgesehen sind.
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Die
erste Stromeinprägeeinheit 20 ist über die
Eingangsschutzbeschaltung 21 an einem Schlusslichtanschluss 23 und
einem Bremslichtanschluss 26 angeschlossen. In einer ers ten
Betriebsstellung der Beleuchtungsschaltung ist der Schlusslichtanschluss 23 aktiviert
und der Bremslichtanschluss 26 deaktiviert (über
einen nicht dargestellten Schalter), so dass ein erster Betriebsstrom
I1 durch die Leuchtdioden 11', 12', 13' fließt.
Die Leuchtdioden 13' der dritten Leiterplatte 13 sind
zusätzlich zu der ersten Stromeinprägeeinheit 20 an
einer zweiten Stromeinprägeeinheit 24 angeschlossen,
so dass in der Schlusslichtbetriebsstellung (erste Betriebsstellung)
ein erhöhter Betriebsstrom I2 durch
die Leuchtdioden 13' fließt, der um einen Faktor
X größer ist als der erste Betriebsstrom I1. Die zweite Stromeinprägeeinheit 24 ist
durch einen zu den Leuchtdioden 11', 12' und der
ersten Stromeinprägeeinheit 20 parallelen und
einen Widerstand R aufweisenden Zweig 25 sowie einer Schlusslichtversorgungsgleichspannung 23 gebildet.
Durch den Parallelzweig 25 fließt der zusätzliche
Strom IZ, um den der zweite Betriebsstrom I2 im Vergleich zum ersten Betriebsstrom I2 erhöht ist.
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Dadurch,
dass durch die Leuchtdioden 13' ein erhöhter Betriebsstrom
I2 fließt, kann zur Erzielung einer
vorgegebenen Leuchtdichte bzw. Leuchtstärke des Lichtleitelementes 6 eine
geringere Anzahl von Leuchtdioden eingesetzt werden. Zusätzlich kann
die erforderliche Leuchtdichte zur Erzeugung einer Seitenmarkierungslichtfunktion
dienen.
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In
einer zweiten Betriebsstellung der Beleuchtungsschaltung ist der
Schlusslichtanschluss 23 deaktiviert und der Bremslichtanschluss 26 aktiviert. Der
Zusatzzweig 25 ist hierbei nicht mit einer Spannung beaufschlagt,
so dass durch die Reihen a, b, c von Leuchtdioden 11', 12', 13' ein
gleicher im Vergleich zum Betriebsstrom I1,
I2 der Schlusslichtbetriebsstellung erhöhter
Betriebsstrom fließt. Der Betriebsstrom in der Bremslichtbetriebsstellung
kann um den Faktor zehn größer sein als der Betriebsstrom
I1 in der Schlusslichtbetriebsstellung.
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Nach
einer nicht dargestellten alternativen Ausführungsform
der zweiten Stromeinprägeeinheit 24 kann diese
durch eine zweite Stromquelle gebildet sein.
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Nach
einer weiteren nicht dargestellten Ausführungsform der
Betriebsschaltung kann die zweite Stromeinprägeeinheit 24 auch
in einer zweiten Betriebsstellung zugeschaltet werden, so dass ausschließlich
durch Veränderung des Betriebsstroms in der dritten Leiterplatte 13 eine
andere Lichtfunktion, beispielsweise eine Bremslichtfunktion, erzeugbar ist.
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Die
Betriebsströme werden vorzugsweise durch eine getaktete
Ansteuerung mittels der PWM-Schaltung erzeugt.
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Die
Leuchtdioden 13' können nach einer alternativen
Ausführungsform auch mit den Leuchtdioden 11' und/oder 12' auf
einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sein.
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Nach
einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gemäß 5 kann
eine erste Leiterplatte 31 mit einer ersten Anzahl von
Leuchtdioden 31' bestückt sein, denen jeweils
Reflektoren 32 zugeordnet sind zur Bildung einer ersten
Lichtfunktion, beispielsweise einer Schlusslichtfunktion. In einem
Winkel zu der ersten Leiterplatte 31 ist eine zweite Leiterplatte 33 angeordnet,
die mit einer zweiten Anzahl von Leuchtdioden 33' bestückt
ist, denen jeweils ein Reflektor 34 zugeordnet sind zur
Erzeugung einer Seitenmarkierungslichtfunktion.
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Die
Leuchtdioden 33' sind in Reihe zu den Leuchtdioden 31' angeordnet,
so dass mittels der den Leuchtdioden 31' zugeordneten ersten Stromeinprägeinheit 20 der
Betriebsstrom I1 durch die parallel zueinander
angeordneten Leuchtdioden 31' fließt. Zusätzlich
sind die Leuchtdioden 33' der zweiten Leiterplatte 33 an
ein zweite Stromeinprägeeinheit 24 angeschlossen,
mittels derer ein zusätzlicher Strom IZ zugeführt
wird, so dass durch die parallel zueinander geschalteten zweiten
Leuchtdioden 33' der resultierende Betriebsstrom I2 fließt, wobei I2 =
I1 + IZ gilt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0793403
B1 [0003]
- - DE 10207694 A1 [0003]
- - DE 102005018212 A1 [0025]