DE102010043295A1 - Light emitter module - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft Innenraumbeleuchtungen, insbesondere mittels LEDs, wie sie beispielsweise in Automobilen zum Einsatz kommen. Eine solche Beleuchtung kann eine sogenannte Ambientebeleuchtung oder Effektbeleuchtung, aber auch eine Signalbeleuchtung (bspw. bei Gefahr) sein. Das erfindungsgemäße Lichtemittermodul umfasst: eine LED (5) und einen Sensor (2), wobei die LED (5) und der Sensor (2) über eine Steuereinheit in Verbindung stehen, einen in das Modul einführbaren, der LED (5) gegenüberliegenden Lichtleiter (4A– B), sowie ein Gehäuse (G), in dem die LED (5) und der Sensor (2) aufgenommen sind, wobei der Sensor (2) so angeordnet ist, dass er ein von der LED (5) in den Lichtleiter (4A) eingekoppeltes und ein wieder aus dem Lichtleiter (4B) ausgekoppeltes Licht erfassen kann.The present invention relates to interior lighting, in particular by means of LEDs, such as those used in automobiles. Such lighting can be so-called ambient lighting or effect lighting, but also signal lighting (for example in the event of danger). The light emitter module according to the invention comprises: an LED (5) and a sensor (2), the LED (5) and the sensor (2) being connected via a control unit, an optical fiber that can be inserted into the module and is opposite the LED (5) ( 4A-B), and a housing (G) in which the LED (5) and the sensor (2) are accommodated, the sensor (2) being arranged in such a way that it passes from the LED (5) into the light guide (4A) coupled in and can again detect a light coupled out of the light guide (4B).
Description
1. Technisches Gebiet1. Technical area
Die vorliegende Erfindung betrifft Innenraumbeleuchtungen, insbesondere mittels LEDs, wie sie beispielsweise in Automobilen zum Einsatz kommen. Eine solche Beleuchtung kann eine sogenannte Ambientebeleuchtung oder Effektbeleuchtung, aber auch eine Signalbeleuchtung (bspw. bei Gefahr) sein.The present invention relates to interior lighting, in particular by means of LEDs, as used for example in automobiles. Such lighting can be a so-called ambient lighting or effect lighting, but also a signal lighting (eg. In case of danger).
2. Stand der Technik2. State of the art
Im Bereich der Ambientebeleuchtung für Fahrzeuge besteht neben bereits bekannter einfarbiger Beleuchtung der Wunsch nach Mehrfarbigkeit. Betriebsintern ist es bekannt, eine solche Mehrfarbigkeit mit mehreren einfarbigen LEDs umzusetzen. Allerdings ist der zur Verfügung stehende Bauraum klein, weshalb der an die LEDs angekoppelte Lichtleiter einen gewissen Durchmesser nicht überschreiten sollte. Da die Lichtleitung weiter homogen über große Längen gewährleistet werden soll, wird üblicherweise von einem maximalen Lichtleitungsdurchmesser von 5,5 mm ausgegangen. Bei einem solchen Durchmesser kann man allerdings mittels maximal zweier einfarbiger LEDs Licht einkoppeln.In the field of ambient lighting for vehicles, in addition to already known monochromatic lighting, there is a desire for multicolor. In-house, it is known to implement such multicolor with multiple single-color LEDs. However, the available space is small, which is why the coupled to the LEDs light guide should not exceed a certain diameter. Since the light pipe is to be ensured further homogeneous over long lengths, it is usually assumed that a maximum light pipe diameter of 5.5 mm. With such a diameter, however, one can couple light by means of a maximum of two monochromatic LEDs.
Durch die Mischung der Intensität dieser beiden LEDs können neben einer spezifischen Farbe einer LED zusätzliche Mischfarben erzeugt werden, die in der CIE-Normtafel auf Verbindungsgeraden zwischen den Reinfarben liegen.By mixing the intensity of these two LEDs, in addition to a specific color of an LED, additional mixed colors can be generated, which lie in the CIE standard table on connecting lines between the pure colors.
Um die Farbenvielfalt im Fahrzeug weiter zu vergrößern, und gar eine unbegrenzte Anzahl an Farben bereitstellen zu können, wäre anstelle mehrerer einfarbiger LEDs eine Lichteinkoppelung mittels einer RGB-LED von Vorteil. Bei Verwendung einer solchen RGB-LED könnten darüber hinaus Lichtleiter mit einem Durchmesser von 3,5 mm eingesetzt werden.In order to be able to further increase the variety of colors in the vehicle, and even to be able to provide an unlimited number of colors, it would be advantageous to use one RGB LED instead of several single-color LEDs. When using such an RGB LED could also be used light guide with a diameter of 3.5 mm.
Zur Steuerung der RGB-LED könnte ein Farbsensor eingesetzt werden. Allerdings stellt sich das Problem, dass das von der RGB-LED abgestrahlte Licht erst ausreichend durchmischt werden muss, bevor es den Farbsensor erreicht. Eine direkte Einstrahlung in den Farbsensor ist nicht möglich, weil die Intensitäts- und Farbortangabe verfälscht werden.A color sensor could be used to control the RGB LED. However, the problem arises that the light emitted by the RGB LED light must be thoroughly mixed before it reaches the color sensor. A direct irradiation in the color sensor is not possible because the intensity and color coordinates are falsified.
Als Stand der Technik ist das Dokument
Als weiterer Stand der Technik ist das Dokument
Ein anderer Stand der Technik, die
3. Gegenstand der Erfindung3. Subject of the invention
Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, ein Modul mit einer LED und einem Sensor bereitzustellen, bei dem die Komponenten in einem kleinen Bauraum untergebracht werden können, und gleichzeitig das von der LED emittierte Licht durch die Messung mit dem Sensor kaum abgeschwächt wird.The object of the present invention is to provide a module with an LED and a sensor, in which the components can be accommodated in a small installation space, and at the same time the light emitted by the LED is hardly attenuated by the measurement with the sensor.
Zur Lösung dieser erfindungsgemäßen Aufgabe wird ein Modul gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung sind den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.To achieve this object according to the invention, a module according to claim 1 is provided. Exemplary embodiments of the invention can be found in the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung stellt hierfür ein Lichtemittermodul bereit, in das eine LED sowie ein Sensor aufgenommen sind. In das Lichtemittermodul wird bei der Montage ein Lichtleiter eingeführt und dort befestigt. Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, das von der LED in den Lichtleiter eingekoppelte Licht durch den Sensor zu erfassen. Der Sensor gibt die Messergebnisse an eine Steuereinheit weiter, die wiederum die LED regelt.The present invention provides for this purpose a light emitting module, in which an LED and a sensor are accommodated. In the light emitter module, a light guide is inserted during assembly and fixed there. The basic idea of the present invention is to detect the light coupled into the light guide by the LED through the sensor. The sensor transmits the measurement results to a control unit, which in turn controls the LED.
Die genannten Komponenten können somit auf geringem Bauraum in einem Modul untergebracht werden. Auch muss der Sensor nur einmal für ein spezifisches Modul kalibriert/abgestimmt werden. Die Regelung ist somit unabhängig von der sich ändernden Geometrie des Lichtleiters.The components mentioned can thus be accommodated in a module in a small space. Also, the sensor needs to be calibrated / tuned only once for a specific module. The control is thus independent of the changing geometry of the light guide.
Die Regelung kann nicht nur zur Farbabstimmung, sondern auch zur Helligkeitsregelung eingesetzt werden. Auch wird durch die vorliegende Erfindung verhindert, dass das von der LED emittierte Licht durch die Messung negativ beeinflusst wird.The control can be used not only for color matching but also for brightness control. Also, the present invention prevents the light emitted from the LED from being adversely affected by the measurement.
In einer besonderen Ausführungsform ist es deshalb vorgesehen, dass Rastnasen eines Lichtleiters, die zu dessen Befestigung am Modul vorgesehen sind, dafür genutzt werden, einen geringen Teil des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts in Richtung des Sensors abzulenken. Hierfür wird dieser Lichtanteil wieder aus dem Lichtleiter ausgekoppelt, und zum Sensor geführt. In a particular embodiment, it is therefore provided that locking lugs of a light guide, which are provided for its attachment to the module, are used to deflect a small portion of the light coupled into the light guide in the direction of the sensor. For this purpose, this proportion of light is coupled out of the light guide again, and guided to the sensor.
In einer alternativen Ausführungsform ist der Sensor derart am Gehäuse fixiert, dass seine Detektierfläche dem Lichtleiter gegenüberliegt, und der Sensor somit das bereits in den Lichtleiter eingekoppelte, durchmischte Licht erfassen kann.In an alternative embodiment, the sensor is fixed to the housing such that its detection surface is opposite the optical fiber, and the sensor can thus detect the mixed-in light already coupled into the optical fiber.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die LED eine sogenannte RGB-LED mit mehreren Farbdioden. Üblicherweise ist eine RGB-LED mit einer grünen, einer blauen und einer roten Farbdiode ausgestattet. Durch Mischung der einzelnen Farben kann ein breites Farbspektrum realisiert werden.In a preferred embodiment, the LED is a so-called RGB LED with a plurality of color diodes. Typically, an RGB LED is equipped with a green, a blue and a red color diode. By mixing the individual colors, a broad color spectrum can be realized.
Weiter ist es bevorzugt, dass der Sensor bei der Montage in das Lichtemittermodul bezüglich der ebenfalls im Lichtemittermodul bereits montierten LED kalibriert wird. Somit kann der Sensor auf die Gegebenheiten im spezifischen Modul eingestellt werden. Dies ist insbesondere von Vorteil, wenn – im Falle einer RGB-LED – je nach Lichtemittermodul verschiedene Farbanteile vom Sensor erfasst werden.Further, it is preferred that the sensor is calibrated during assembly in the light emitter module with respect to the LED also already mounted in the light emitter module. Thus, the sensor can be adjusted to the conditions in the specific module. This is particularly advantageous if - in the case of an RGB LED - depending on the light emitter module different color components are detected by the sensor.
Somit kann die mit der LED und dem Sensor verbundene Steuereinheit auf Grundlage der Messdaten des Sensors die LED gezielt ansteuern, und somit die gewünschte Farbe exakt einstellen. Dabei ist es in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der verwendete Lichtleiter einen Durchmesser zwischen 2–5 mm, bevorzugt etwa 3,5 mm, aufweist. Dabei ist das Maß von ca. 3,5 mm eine gängig eingesetzte Größe. Somit wird im genannten Durchmesserbereich die Lichtleitung homogen über relativ große Strecken gewährleistet.Thus, the control unit connected to the LED and the sensor based on the measurement data of the sensor can control the LED targeted, and thus set the desired color exactly. It is provided in a further preferred embodiment that the optical fiber used has a diameter between 2-5 mm, preferably about 3.5 mm. The size of about 3.5 mm is a commonly used size. Thus, the light pipe is guaranteed homogeneously over relatively long distances in said diameter range.
In einer weiteren Ausführungsform weist der Sensor eine Detektierfläche auf, die in die Ausstrahlrichtung der LED weist. Hierdurch lässt sich eine äußerst kompakte Bauweise realisieren.In a further embodiment, the sensor has a detection surface facing in the direction of emission of the LED. This makes it possible to realize an extremely compact design.
In einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die LED sowie der Sensor auf einer gemeinsamen Basis fixiert. Hierdurch kann die relative Ausrichtung des Sensors zur LED gewährleistet werden. Insbesondere wird als gemeinsame Basis eine Leiterplatte verwendet (PCB = printed circuit board).In a preferred embodiment of the present invention, the LED and the sensor are fixed on a common base. As a result, the relative orientation of the sensor to the LED can be ensured. In particular, a circuit board is used as a common base (PCB = printed circuit board).
Zur Befestigung des Lichtleiters am Lichtemittermodul kann der Lichtleiter sogenannte Rastnasen aufweisen. Diese Rastnasen werden in einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dazu verwendet, einen Teil des Lichts im Lichtleiter umzulenken, und diesen Lichtteil zum Sensor zu führen. Demnach erfüllen die Rastnasen, neben der mechanischen Montage des Lichtleiters im Lichtemittermodul eine weitere Aufgabe. Das für die Messung mit dem Sensor umgelenkte Licht mindert die Lichtleitereigenschaft des Lichtleiters nur unwesentlich, da es sich lediglich um einen kleinen Teil des in den Lichtleiter eingekoppelten Lichts handelt.For fixing the light guide to the light emitter module, the light guide can have so-called latching noses. These locking lugs are used in one embodiment of the present invention to deflect a portion of the light in the light guide, and to guide this light portion to the sensor. Accordingly, the locking lugs, in addition to the mechanical mounting of the light guide in the light emitting module fulfill another task. The deflected for the measurement with the sensor light reduces the optical fiber property of the light guide only insignificantly, since it is only a small part of the light coupled into the light guide.
In einer Ausführungsform ist es dabei vorgesehen, dass das Licht derart an einer Rastnase reflektiert wird, dass es abschnittsweise wieder durch den Lichtleiter gelangt, und an einer Position vom Lichtleiter austritt. Anschließend wird es vom Sensor erfasst.In one embodiment, it is provided that the light is reflected at a latching nose in such a way that it again passes in sections through the light guide and exits at a position from the light guide. Then it is detected by the sensor.
In einer besonderen anderen Ausführungsform ist der Sensor am Gehäuse des Lichtemittermoduls fixiert, bevorzugt eingegossen. Dabei ist in dieser Ausführungsform der Sensor derart positioniert, dass er dem in das Lichtemittermodul eingeführten Lichtleiter gegenüberliegt, so dass er ein von der LED in den Lichtleiter eingekoppeltes Licht erfassen kann.In a particular other embodiment, the sensor is fixed to the housing of the light emitting module, preferably encapsulated. In this case, in this embodiment, the sensor is positioned such that it opposes the light guide inserted into the light emitter module, so that it can detect a light coupled into the light guide by the LED.
Hierzu ist es bevorzugt vorgesehen, dass ein Abschnitt des Lichtleiters, an dem sich der Sensor befindet, trübe ist, so dass an dieser Stelle ein Teil des Lichts vom Lichtleiter ausgekoppelt und vom Sensor erfasst werden kann.For this purpose, it is preferably provided that a portion of the light guide on which the sensor is located, is cloudy, so that at this point a part of the light can be coupled out from the light guide and detected by the sensor.
4. Kurze Beschreibung der Zeichnungen4. Brief description of the drawings
5. Detaillierte Beschreibung der beispielhaften Ausführungsform5. Detailed description of the exemplary embodiment
Nachfolgend werden drei bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, three preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Hierbei wird auf einer Leiterplatte
Mit RGB-LED ist im Zusammenhang dieser Anmeldung eine LED (light emitter diode) mit mehreren Dioden gemeint. Unter diesen Begriff fallen beispielsweise auch RGGBs, RGBWs oder ähnliche LEDs. Die vorliegende RGB-LED
Da der Endabschnitt
Der Sensor
Die Fixierung der RGB-LED
Die Detektiersektion des Sensors
Eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
Der Lichtleiter
Für die Detektion des im Lichtleiter
Dieser Ausführungsform liegt die Erkenntnis zugrunde, dass beim Vorhandensein von Rastnasen an einem Lichtleiter stets eine Streuung des eingekoppelten Lichts stattfindet. In diesem Fall wird diese Streuung genutzt, ohne zusätzliches Licht an der Einkoppelstelle (Endabschnitt
In
Bei den Ausführungsformen 2 und 3 (
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Kontaktpins am Farbsensor
Das in den Ausführungsformen 1–3 dargestellte Modul aus RGB-LED
Demnach eröffnet sich ein breites Spektrum für die gewerbliche Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung. Bevorzugt wird diese für eine sogenannte Ambiente- oder Effektbeleuchtung eingesetzt, beispielsweise in einem Automobil. Jedoch ist auch eine Signalbeleuchtung bei Gefahr oder auch eine Funktionsbeleuchtung denkbar. Auch kann das vorliegende Modul als optischer Schalter aufgebaut werden, wenn z. B. eine Aktivität (beispielsweise eine Berührung) mit einem Finger die Eigenschaften des Lichts ändern soll, und dies zum Sensor detektiert wird.Accordingly, a wide range of industrial applicability of the present invention opens up. Preferably, this is used for a so-called ambient or effect lighting, for example in an automobile. However, a signal lighting in case of danger or a functional lighting is conceivable. Also, the present module can be constructed as an optical switch when z. B. an activity (such as a touch) with a finger to change the properties of the light, and this is detected to the sensor.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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