DE102010056311A1

DE102010056311A1 - Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs

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Publication number: DE102010056311A1
Application number: DE102010056311A
Authority: DE
Inventors: Dirk Blum; Manfred Nagel; Michael Hiegler; Uwe Bormann
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2010-12-27
Filing date: 2010-12-27
Publication date: 2012-06-28

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtfunktionen. Die Beleuchtungseinrichtung (10) umfasst dabei eine Halbleiterlichtquelle (18), die mindestens einen Licht emittierenden Halbleiterchip (26, 28; 30; 31) aufweist, und eine Primäroptik (24) zum Bündeln des von der Halbleiterlichtquelle (18) ausgesandten Lichts. Die Halbleiterlichtquelle (18) und die Primäroptik (24) sind derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt, dass durch eine gezielte elektrische Ansteuerung der Halbleiterlichtquelle (18) in Verbindung mit einer geeigneten Ausgestaltung der Primäroptik (24) mindestens zwei unterschiedliche Lichtfunktionen erzeugbar sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtfunktionen. Die Beleuchtungseinrichtung umfasst eine Halbleiterlichtquelle, die mindestens einen Licht emittierenden Halbleiterchip aufweist, und eine Primäroptik zum Bündeln des von der Halbleiterlichtquelle ausgesandten Lichts.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedenartige Beleuchtungseinrichtungen für Fahrzeuge bekannt. So unterscheidet man zwischen Scheinwerfern und Leuchten. Scheinwerfer sind ausschließlich im Frontbereich eines Fahrzeugs angeordnet. Sie dienen neben der Verkehrssicherheit durch eine Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrsteilnehmer insbesondere der Ausleuchtung der Fahrbahn vor dem Fahrzeug in Form von Abblendlicht, Nebellicht, Fernlicht oder einer beliebig anderen geeigneten Lichtverteilung, um die Sicht für den Fahrer zu verbessern. Scheinwerfer können als Lichtquelle mindestens eine Glühlampe, Gasentladungslampe oder Halbleiterlichtquelle (zum Beispiel Leuchtdiode) aufweisen. Es ist möglich, dass ein Scheinwerfer durch eines oder mehrere darin angeordnete Lichtmodule unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugen kann. Scheinwerfer können nach einem Reflexionsprinzip arbeiten, wobei von einer Lichtquelle ausgesandtes Licht durch einen Reflektor auf die Fahrbahn vor das mit dem Scheinwerfer ausgestattete Fahrzeug zur Erzeugung einer gewünschten Lichtverteilung reflektiert wird. Alternativ können Scheinwerfer auch nach einem Projektionsprinzip arbeiten, wobei das von einer Primäroptik (zum Beispiel einem Reflektor oder einer Vorsatzoptik mit total reflektierenden Eigenschaften) gebündelte Licht durch eine Sekundäroptik (zum Beispiel eine Projektionslinse) zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug projiziert wird.
Leuchten dienen überwiegend der Verkehrssicherheit durch Sichtbarmachung des Fahrzeugs für andere Verkehrteilnehmer. So werden Bugleuchten im Frontbereich des Fahrzeugs beispielsweise als Positionslicht, Blinklicht oder Tagfahrlicht und Heckleuchten im Heckbereich des Fahrzeugs beispielsweise als Bremslicht, Rücklicht, Blinklicht, Positionslicht oder Rückfahrlicht eingesetzt. Seitlich am Fahrzeug angeordnete Leuchten dienen beispielsweise als Seitenmarkierungslicht. Die Bugleuchten können in den Scheinwerfer integriert sein oder als separate Leuchte am Kraftfahrzeug ausgebildet sein. Leuchten können eine oder mehrere Leuchtfunktionen erfüllen. Als Lichtquellen weisen Leuchten üblicherweise Glühlampen oder Halbleiterlichtquellen (zum Beispiel Leuchtdioden) auf und arbeiten bevorzugt nach dem Reflektionsprinzip.
Zur Realisierung des Tagfahrlichts, Positionslichts und Fernlichts im Bugbereich des Fahrzeugs sowie zur Realisierung des Rückfahrlichts im Heckbereich des Fahrzeugs werden weiß leuchtende Lichtquellen benötigt. Das Blinklicht im Bug- oder Heckbereich wird mit gelb beziehungsweise orange oder bernsteinfarben leuchtenden Lichtquellen oder durch entsprechend eingefärbte Farbfilter realisiert. Das Bremslicht und Rücklicht im Heckbereich wird durch rot leuchtende Lichtquellen oder durch entsprechend eingefärbte Farbfilter realisiert. Bei einer Verwendung von Halbleiterlichtquellen, zum Beispiel Leuchtdioden, müssen bei einer geometrischen Anordnung von beispielsweise Blinklicht und Tagfahr-/Positionslicht im Bugbereich direkt nebeneinander verschiedenfarbige Leuchtdioden auf sehr kleinem Raum angeordnet werden, um die entsprechenden Lichtfunktionen zu realisieren. Die Realisierung der gesetzlich benötigten Lichtfarben ist jedoch wegen der dicht zueinander angeordneten Leuchtdioden sehr aufwändig und technisch nur mit einem sehr großen Aufwand zu realisieren, da die Temperatur der Leuchtdioden die Farbe des emittierten Lichts beeinflusst.
Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine Beleuchtungseinrichtung zu schaffen, in der mindestens zwei unterschiedliche Lichtverteilungen durch eine einzige Halbleiterlichtquelle erzeugt werden können, um eine möglichst kompakte, kleinbauende und leichte Beleuchtungseinrichtung zu schaffen. Die mindestens zwei Lichtverteilungen sollen dabei bevorzugt in zwei unterschiedliche Farben strahlen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, dass die Halbleiterlichtquelle und die Primäroptik derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass durch eine gezielte elektrische Ansteuerung der Halbleiterlichtquelle in Verbindung mit einer geeigneten Ausgestaltung der Primäroptik mindestens zwei unterschiedliche Lichtfunktionen erzeugbar sind.
Der Erfindung liegt die Idee zu Grunde, mit ein und derselben Einheit einer Beleuchtungseinrichtung, die Einheit umfassend die Halbleiterlichtquelle und die Primäroptik, unterschiedliche Lichtfunktionen realisieren zu können. Es ist sogar denkbar mit ein und derselben Einheit, drei oder mehr unterschiedliche Lichtfunktionen zu realisieren. Ein Umschalten zwischen den verschiedenen Lichtfunktionen erfolgt ohne bewegliche Teile rein elektrisch durch geeignetes Ansteuern der Halbleiterlichtquelle. Das Ansteuern kann eine Aktivierung bzw. Deaktivierung von Teilbereichen der Halbleiterlichtquelle und/oder ein Dimmen der gesamten oder Teilbereiche der Halbleiterlichtquelle umfassen. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist besonders kleinbauend, leicht und weist eine besonders geringe Anzahl an Bauteilen auf, was zu einer höheren Qualität und geringeren Herstellungskosten führt.
Zur Realisierung der unterschiedlichen Lichtfunktionen sendet die Halbleiterlichtquelle durch geeignete Ansteuerung unterschiedliche Lichtbündel aus. Die unterschiedlichen Lichtbündel werden vorzugsweise zu verschiedenen Zeitpunkten ausgesandt. Es ist aber auch denkbar, die unterschiedlichen Lichtbündel gleichzeitig zu erzeugen, wobei eine der Lichtfunktionen beim Aktivieren der anderen Lichtfunktion bspw. gedimmt werden könnte. Die unterschiedlichen Lichtfunktionen können sich in ihrer absoluten Intensität, in ihrer Intensitätsverteilung, in ihrer Farbe oder in sonstiger Weise von einander unterscheiden. Die Primäroptik der Einheit hat die Aufgabe, die unterschiedlichen Lichtbündel derart zu formen und/oder umzulenken, dass die resultierende Lichtverteilung den gesetzlichen Vorgaben an die entsprechende Lichtfunktion genügt.
Dabei ist denkbar, dass das von der Primäroptik geformte und/oder umgelenkte Lichtbündel noch durch eine im Strahlengang befindliche Sekundäroptik hindurchtritt und nochmals verändert wird, bevor es zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug gelangt. Auch kann durch eine im Strahlengang angeordnete Abdeckscheibe der Beleuchtungseinrichtung das von der Primäroptik erzeugte und ggf. von der Sekundäroptik veränderte Lichtbündel nochmals verändert, insbesondere gestreut werden, falls die Abdeckscheibe mit entsprechenden optisch wirksamen Profilen, bspw. Prismen oder Zylinderlinsen, versehen ist.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Halbleiterlichtquelle mindestens zwei Halbleiterchips zum Emittieren von Licht unterschiedlicher Farbe aufweist. Die zwei unterschiedlichen Typen von Halbleiterchips sind dabei auf einem gemeinsamen Trägerelement angeordnet und von einem Gehäuse der Halbleiterlichtquelle umschlossen. Das Gehäuse kann ein Verguss sein, mit dem die Halbleiterlichtquelle nach der Anordnung auf dem Trägerelement und dem elektrischen Anschluss der Halbleiterchips zum Schutz umschlossen wird. Selbstverständlich kann die Halbleiterlichtquelle auch mehr als einen Halbleiterchip eines bestimmten Typs aufweisen. Dabei kann jeder der Halbleiterchips entweder direkt Licht in einer bestimmten Wellenlänge (Lichtfarbe) emittieren oder das Licht kann nach dem Emittieren in einer bestimmten Wellenlänge durch einen Farbkonverter in eine gewünschte Farbe konvertiert werden. So emittiert beispielsweise ein Indiumgalliumnitrid-Chip (InGaN) bläuliches Licht, das anschließend durch eine Fluoreszenzschicht in weißes Licht konvertiert werden kann.
Die Halbleiterlichtquelle kann derart ausgebildet sein, dass ein erster Halbleiterchip beispielsweise gelbes, orangefarbenes oder bernsteinfarbenes Licht für eine Blinklichtverteilung und ein zweiter Halbleiterchip weißes Licht für eine Tagfahrlichtverteilung erzeugt. Beliebig andere Kombinationen von Lichtverteilungen beziehungsweise Lichtfunktionen sind denkbar. So kann beispielsweise in einer Heckleuchte der mindestens eine erste Halbleiterchip gelbes Licht für die Blinklichtverteilung und der mindestens eine zweite Halbleiterchip rotes Licht für ein Bremslicht oder Rücklicht erzeugen. Natürlich können beide Halbleiterchips auch Licht der gleichen Farbe emittieren, so dass die Einheit aus Halbleiterlichtquelle und Primäroptik bspw. im Frontbereich Fernlicht und Tagfahrlicht sowie im Heckbereich Bremslicht und Rücklicht erzeugen kann. Bezüglich dem Halbleiterchip für Fernlicht bzw. Bremslicht ist der Halbleiterchip für Tagfahrlicht bzw. Rücklicht gedimmt oder es wird ein Halbleiterchip mit geringerer Lichtleistung verwendet.
Als Ergänzung zur ersten Ausführungsform ist es auch möglich, dass die Halbleiterlichtquelle mindestens zwei Halbleiterchips zum Emittieren von Licht einer ersten Farbe und mindestens zwei weitere Halbleiterchips zum Emittieren von Licht einer anderen Farbe aufweist, wobei einzelne Gruppen von Halbleiterchips separat angesteuert werden können und dabei auch gezielt abschaltbar sind. Dadurch wird ein Array aus mehreren unterschiedlichen Halbleiterchips in einer gemeinsamen Halbleiterlichtquelle integriert. Eine solche Halbleiterlichtquelle stellt eine besonders kompakte Einheit dar
In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist es möglich, dass die Halbleiterlichtquelle einen Halbleiterchip mit mehreren Bereichen zum Emittieren von Licht unterschiedliche Farbe aufweist, wobei die einzelnen Bereiche des Halbleiterchips separat ansteuerbar sind. Dabei kann jeder Bereich des Halbleiterchips entweder direkt Licht in einer bestimmten Wellenlänge (Lichtfarbe) emittieren oder das Licht kann nach dem Emittieren in einer bestimmten Wellenlänge durch einen Farbkonverter in eine gewünschte Farbe konvertiert werden. So emittiert beispielsweise ein Bereich des Halbleiterchips aus Indiumgalliumnitrid (InGaN) bläuliches licht, das anschließend durch eine Fluoreszenzschicht in weißes Licht konvertiert werden kann.
In noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es auch möglich, dass die Halbleiterlichtquelle einen variabel ansteuerbaren Halbleiterchip aufweist, wobei der Halbleiterchip bei unterschiedlicher Ansteuerung unterschiedlich farbiges Licht emittiert. Das bedeutet, dass durch Verändern einer Stromstärke beziehungsweise einer elektrischen Spannung zum Betreiben der Halbleiterlichtquelle die entsprechend gewünschte Lichtfarbe eingestellt werden kann. Dabei wird die elektrische Energieversorgung vorzugsweise geregelt, insbesondere in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Halbleiterlichtquelle, um die Farbe des ausgesandten Lichts möglichst konstant zu halten. Bei dieser Ausführungsform ist zu berücksichtigen, dass immer nur jeweils eine gewünschte Lichtfarbe von der Halbleiterlichtquelle ausgesandt werden kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der oder mindestens einer der Halbleiterchips der Halbleiterlichtquelle dimmbar ist. Dadurch kann ein von dem mindestens einen Halbleiterchip ausgesandtes Lichtbündel, das zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung dient, lediglich durch Dimmen zur Erzeugung einer anderen Lichtverteilung mit geringerem Lichtstrom eingesetzt werden. So ist es beispielsweise möglich, aus einer Fernlichtverteilung durch Dimmen ein Tagfahrlicht zu erzeugen. Durch weiteres Dimmen kann aus dem Tagfahrlicht ein Positionslicht erzeugt werden. Das bedeutet, dass in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung Scheinwerferfunktionen (Fernlicht) und Leuchtenfunktionen (Tagfahrlicht, Positionslicht) kombiniert werden können. Ebenso kann eine Lichtquelle zur Erzeugung von Bremslicht durch Dimmen zur Erzeugung eines Rücklichts eingesetzt werden. Zur Erzeugung der unterschiedlichen Lichtverteilungen ist nur ein einziger Halbleiterchip beziehungsweise ein einziger Bereich des Halbleiterchips der Halbleiterlichtquelle zum Emittieren von Licht nötig. Diese Ausgestaltung führt zu einer weiteren Kosteneinsparung durch Verwendung von nur einer Lichtquelle für mehr als zwei unterschiedliche Lichtfunktionen.
Wenn die Halbleiterlichtquelle außer dem dimmbaren Halbleiterchip bzw. dem dimmbaren Bereich des Halbleiterchips noch weitere Halbleiterchips bzw. weitere Bereiche aufweist, können diese zur Erzeugung von mindestens einer zusätzlichen weiteren Lichtfunktion genutzt werden.
Zum Dimmen der Lichtquelle gibt es verschiedene Möglichkeiten. So kann zunächst einmal die anliegende Spannung und/oder der hindurchfließende Strom verringert werden. Bei einer Halbleiterlichtquelle, insbesondere bei einer Leuchtdiode, kann das Dimmen analog durch Reduzieren der Stromstärke geschehen. Alternativ dazu kann die Stromstärke auch mittels einer Pulsweitenmodulation reduziert werden. Alternativ kann bei Verwendung eines Arrays mit mehreren einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Leuchtdioden, einer Leuchtdiode mit mehreren einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren Leuchtdiodenchips oder einem Leuchtdiodenchip mit mehreren einzeln oder gruppenweise ansteuerbaren lichtemittierenden Bereichen zum Dimmen des Lichts die Anzahl der an der Erzeugung des Lichts beteiligten Leuchtdioden, Leuchtdiodenchips bzw. Leuchtdiodenchipbereiche reduziert werden. Natürlich können auch hier die einzelnen eingeschalteten Leuchtdioden des Arrays, die Leuchtdiodenchips oder die lichtemittierenden Leuchtdiodenchipbereiche durch Analogdimmung oder durch Dimmung mittels Pulsweitenmodulation gedimmt werden.
Üblicherweise wird die Halbleiterlichtquelle der Beleuchtungseinrichtung im gedimmten Zustand betrieben, um bspw. ein Tagfahrlicht oder ein Rücklicht zu erzeugen. Falls dann Fernlicht oder Bremslicht aktiviert werden soll, wird die Energiezufuhr zu der Halbleiterlichtquelle angehoben.
Es bieten sich insbesondere zwei Möglichkeiten, die Primäroptik zur Bündelung der von der Lichtquelle ausgesandten Lichtstrahlen auszugestalten. Eine erste Ausgestaltung sieht beispielsweise vor, dass die Primäroptik als ein Reflektor mit einer facettierten Reflektionsfläche ausgebildet ist, wobei einige der Facetten als Primärfacetten mindestens einem ersten Halbleiterchip der Halbleiterlichtquelle und andere Facetten als Primärfacetten mindestens einem weiteren Halbleiterchip der Lichtquelle zugeordnet sind. Umgekehrt sind die dem mindestens einen ersten Halbleitchip zugeordneten Primärfacetten dem mindestens einen weiterem Halbleiterchip als Sekundärfacetten und die dem mindestens einen weiteren Halbleiterchip zugeordneten Primärfacetten dem mindestens einen ersten Halbleiterchip als Sekundärfacetten zugeordnet. Die Reflektionsfläche des Reflektors umfasst also zwei verschiedene Typen von Facetten, wobei jeder Facettentyp jeweils primär das Licht einer der beiden Lichtquellen zur Erzeugung der entsprechenden Lichtverteilung formt. Der restliche, sekundäre Anteil der Lichtverteilung wird von dem jeweils anderen Typ der Facetten erzeugt. Die Facetten, die den jeweiligen sekundären Beitrag zu einer bestimmten Lichtverteilung leisten, können üblicherweise nicht mit einer maximalen Effizienz arbeiten. Trotzdem ist der sekundäre Beitrag so groß, dass die Beleuchtungseinrichtung die entsprechend vorgesehene Lichtverteilung gemäß der gesetzlich geforderten Vorgaben erfüllen kann, obwohl bspw. durch das von den Primärfacetten reflektierte Licht diese Vorgaben unter Umständen noch nicht erfüllt würden. Es ist ferner denkbar, dass allein durch die Primärfacetten die gesetzlichen Anforderungen an die Lichtstärkeverteilung einer Lichtverteilung erfüllt werden, so dass diese bspw. eine Erstreckung von etwa +/–20° horizontal und etwa +/–10° vertikal aufweist. Durch das von den Sekundärfacetten reflektierte Licht könnten dann die gesetzlichen Anforderungen an die Sichtbarkeit der Beleuchtungseinrichtung erfüllt werden, so dass die Beleuchtungseinrichtung bspw. in einem Bereich von etwa 45° nach innen und etwa 80° nach außen in horizontaler Richtung und etwa +/–15° in vertikaler Richtung sichtbar ist. Die Sekundärfacetten bewirken also in erster Linie eine Streuung des von der Lichtquelle ausgesandten Lichts.
Eine zweite mögliche Ausgestaltung der Primäroptiken sieht vor, dass die Primäroptik als eine transparente Vorsatzoptik mit in Bereiche unterteilten totalreflektierenden oder Licht brechenden Flächen ausgebildet ist, wobei einige der Flächenbereiche als Primärbereiche mindestens einem ersten Halbleiterchip der Halbleiterlichtquelle und andere Flächenbereiche als Primärflächen mindestens einem weiteren Halbleiterchip der Halbleiterlichtquelle zugeordnet sind. Umgekehrt sind dem mindestens einen ersten Halbleiterchip zugeordnete Primärbereiche dem mindestens einen weiteren Halbleiterchip als Sekundärbereiche und die dem mindestens einen weiteren Halbleiterchip zugeordneten Primärbereiche dem ersten Halbleiterchip als Sekundärbereiche zugeordnet. Auch die zweite Ausgestaltungsmöglichkeit der Primäroptiken kann die gesetzlichen Vorgaben zur Erzeugung einer vorgegebenen Lichtverteilung erfüllen. Auch hierbei ergänzen sich der Primärbeitrag mit dem jeweiligen Sekundärbeitrag der entsprechenden totalreflektierenden und brechenden Flächen zu der Lichtverteilung gemäß der gesetzlichen Vorgaben bezüglich Lichtstärkeverteilung und Sichtbarkeit.
Die Halbleiterlichtquelle der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist derart ausgebildet, dass die Halbleiterlichtquelle zur Erzeugung einer beliebigen Kombination der nachfolgend angeführten Lichtfunktionen ausgebildet ist: Bei einer im Frontbereich eines Kraftfahrzeugs angeordneten Beleuchtungseinrichtung: Abblendlicht, Nebellicht, Fernlicht, Tagfahrlicht, Blinklicht, Positionslicht, aktive Seitenmarkierungslicht; bei einer im Heckbereich eines Fahrzeugs angeordneten Beleuchtungseinrichtung: Blinklicht, Rücklicht, Bremslicht, Rückfahrlicht, Nebelrücklicht, aktives Seitenmarkierungslicht; und bei einer seitlich an einem Fahrzeug angeordneten Beleuchtungseinrichtung: Blinklicht oder aktives Seitenmarkierungslicht.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einen wesentlichen Aspekt der Erfindung darstellen können. Die Figuren zeigen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs in einer stark vereinfachten, perspektivischen Darstellung;
2 ein Lichtmodul der Beleuchtungseinrichtung aus 1 im Detail;
3 eine Halbleiterlichtquelle in einer ersten Ausführungsform mit zwei Halbleiterchips;
4 eine Halbleiterlichtquelle in einer zweiten Ausführungsform mit einem Halbleiterchip;
5 eine Halbleiterlichtquelle in einer dritten Ausführungsform mit einem Halbleiterchip;
6 eine Halbleiterlichtquelle mit zwei Arrays von Halbleiterchips;
7 einen Reflektor eines aus dem Stand der Technik bekannten Lichtmoduls;
8 einen Reflektor des Lichtmoduls aus 2 mit einer Halbleiterlichtquelle nach einer der 3, 4 oder 5;
9 eine Vorsatzoptik eines Lichtmoduls mit einer Halbleiterlichtquelle nach einer der 3, 4 oder 5;
10 einen Reflektor des Lichtmoduls aus 2 mit einer dimmbaren Halbleiterlichtquelle nach einer der 3 oder 4; und
11 einen Reflektor des Lichtmoduls aus 2 mit einer dimmbaren Halbleiterlichtquelle nach 6.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 10 eines Kraftfahrzeugs in einer stark vereinfachten, perspektivischen Ansicht, die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Scheinwerfer ausgebildet ist. Selbstverständlich kann die Beleuchtungseinrichtung 10 auch als eine Fahrzeugleuchte, insbesondere als eine Bug-, Heck- oder Seitenleuchte, ausgestaltet sein. Die Beleuchtungseinrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12, in welchem ein beliebiges erstes Lichtmodul 14, beispielsweise zur Erzeugung eines Abblendlichts, Fernlichts und/oder einer beliebig anderen Lichtverteilung, angeordnet ist. Das Lichtmodul 14 kann als ein Reflektionsmodul oder als ein Projektionsmodul ausgebildet sein. Als Lichtquellen des Lichtmoduls 14 können eine oder mehrere Glühlampen, Gasentladungslampen oder Halbleiterlichtquellen eingesetzt werden. Außer dem Lichtmodul 14 kann der Scheinwerfer 10 noch weitere Lichtmodule zur Erzeugung weiterer Lichtfunktionen aufweisen. Ferner können in dem Scheinwerfer 10 auch beliebige Leuchtenfunktionen integriert sein, wie bspw. Blinklicht, Positionslicht, Tagfahrlicht, etc..
Des weiteren ist in dem Gehäuse 12 ein weiteres Lichtmodul 16 angeordnet. Dieses weist eine Lichtquelle in Form einer Halbleiterlichtquelle 18, insbesondere einer Leuchtdiode (LED), auf und wird deshalb auch als Leuchtdiodenmodul oder LED-Modul bezeichnet. Nähere Informationen zur Halbleiterlichtquelle 18 folgen weiter hinten. Selbstverständlich kann das LED-Modul 16 auch mehr als eine Halbleiterlichtquelle 18 aufweisen. Das Lichtmodul 16 dient zur Erzeugung mehrerer unterschiedlicher Lichtfunktionen. Diese weichen vorzugsweise von der von dem Lichtmodul 14 erzeugten Lichtfunktion ab. Es ist auch denkbar, dass eine bestimmte Lichtfunktion durch ein Zusammenwirken des ersten Lichtmoduls 14 und des Leuchtdiodenmoduls 16 erzeugt wird. So wäre es bspw. denkbar, dass eines der Module 14, 16 eine Basislichtverteilung und das andere Modul 16, 14 eine Spotlichtverteilung erzeugt, wobei eine Überlagerung der Basislichtverteilung und der Spotlichtverteilung eine Abblendlichtverteilung ergibt. Die Lichtfunktion kann dabei jeweils eine Scheinwerferfunktion oder eine Leuchtenfunktion darstellen.
2 zeigt das Leuchtdiodenmodul 16 in einer detaillierten Darstellung. Die Leuchtdiode 18 ist auf einem Trägerelement 20 angeordnet, das eine Platine darstellt. Das Trägerelement 20 kann auf einem Kühlkörper 22 angeordnet sein, wobei das Trägerelement 20 in diesem Fall als Wärmeleitkörper dient. Der Kühlkörper 22 ist aus einem besonders gut wärmeleitfähigen Material gefertigt, vorzugsweise aus einem Metall, besonders bevorzugt aus Aluminium oder Kupfer. Der Halbleiterlichtquelle 18 ist eine Primäroptik in Form eines Reflektors 24, der insbesondere als ein Halbschalenreflektor ausgebildet ist, zugeordnet. Der Reflektor 24 ist auf der Oberseite des Kühlkörpers 22 befestigt. Natürlich könnte auch ein anders geformter Reflektor oder sogar eine Vorsatzoptik aus transparentem Material mit totalreflektierenden Eigenschaften als Primäroptik zur Bündelung des von der Lichtquelle 18 ausgesandten Lichts eingesetzt werden. Nähere Informationen zur Ausgestaltung des Reflektors 24 und einer Vorsatzoptik folgen weiter hinten.
Die 3 bis 6 zeigen verschiedene mögliche Ausführungsformen einer Halbleiterlichtquelle 18. In allen Ausführungsformen ist die Halbleiterlichtquelle 18 derart ausgebildet, dass sie bei geeigneter elektrischer Ansteuerung mindestens zwei unterschiedliche Lichtbündel aussenden kann. Die Lichtbündel können sich bspw. in ihrer Hauptabstrahlrichtung, ihrer Erstreckung, ihrer Lichtstärke, ihrer Farbe oder hinsichtlich anderer charakteristischer Eigenschaften der Lichtbündel voneinander unterscheiden. Die verschiedenen Lichtbündel dienen zur Erzeugung von mindestens zwei unterschiedlichen Lichtfunktionen. Die Lichtfunktionen können sich bspw. in der Hauptabstrahlrichtung, der Erstreckung in horizontaler und/oder vertikaler Richtung, der Lichtstärkeverteilung, der Farbe oder hinsichtlich anderer charakteristischer Eigenschaften der die Lichtfunktionen realisierenden Lichtverteilungen voneinander unterscheiden. Die bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eingesetzte Halbleiterlichtquelle 18 ist in den 3 bis 6 jeweils rechts gezeigt. Links sind in den 3 bis 6 zur Veranschaulichung der den Halbleiterlichtquellen 18 entsprechenden Funktionen mehrere separat nebeneinander angeordnete Halbleiterlichtquellen 18' dargestellt. Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung liegt jedoch darin, dass unterschiedliche Lichtfunktionen, die bisher von mehreren separaten Halbleiterlichtquellen 18' erfüllt wurden (vgl. die linken Abbildungen in den 3 bis 6), nunmehr durch in einer einzige Halbleiterlichtquelle 18 integriert sind (vgl. die rechten Abbildungen in den 3 bis 6).
3 zeigt eine erste Ausführungsform der Halbleiterlichtquelle 18 (z. B. LED). In der Halbleiterlichtquelle 18 sind dabei zwei Halbleiterchips 26, 28 (z. B. LED-Chips) integriert, wobei das emittierte Licht des oberen Halbleiterchips 26 bevorzugt gelb beziehungsweise orangefarben oder bernsteinfarben und das emittierte Licht des unteren Halbleiterchips 28 bevorzugt weiß ist. Durch eine gezielte Auswahl der Halbleitermaterialien und der Dotierung können die Lichtfarben bei der Herstellung der Halbleiterlichtchips 26, 28 entsprechend variiert werden. Vor allem der Spektralbereich des Lichts und die Effizienz der Halbleiterlichtquelle 18 lassen sich damit beeinflussen. So leuchtet beispielsweise ein aus Indiumgalliumaluminiumphosphid (InGaAlP) hergestellter Halbleiterchip 26 gelb beziehungsweise orange und ein aus Indiumgalliumnitrid (InGaN) hergestellter Halbleiterchip 28 blau, wobei das blaue Licht nach dem Zusammenwirken mit einem Wellenlängenkonverter (nicht dargestellt) in weißes Licht umgewandelt werden kann. Der Wellenlängenkonverter kann durch eine Fluoreszenzschicht realisiert werden, welche die Wellenlängen des ursprünglich blauen Lichts des InGaN-Halbleiterchips 28 in weißem Licht entsprechende Wellenlängen konvertiert. Die Einheit bestehend aus Halbleiterchip 28 und Konverter sendet also weißes Licht aus. Natürlich könnte auch das gelb/orange emittierte Licht des Halbleiterchips 26 durch ein geeignetes Halbleitermaterial im Zusammenspiel mit einem geeigneten Wellenlängenkonverter erzeugt werden. Die Halbleiterlichtquelle 18 aus 3 stellt also eine integrale Einheit dar, die je nach elektrischer Ansteuerung Lichtbündel in zwei unterschiedlichen Farben emittiert.
4 zeigt eine zweite mögliche Ausführungsform der Halbleiterlichtquelle 18. Die Halbleiterlichtquelle 18 aus 4 weist nur einen einzigen Halbleiterchip 30 auf, der jedoch zwei getrennt ansteuerbare Bereiche 26, 28 umfasst. Die Funktionen der beiden Halbleiterchips 26, 28 der Halbleiterlichtquelle 18 aus 3 sind in der zweiten Ausführungsform der 4 durch die verschiedenen Bereiche des Halbleiterchips 30 realisiert, d. h. in einem gemeinsamen Halbleiterchip 30 zusammengefasst bzw. integriert. Auch hierbei erzeugen die ansteuerbaren Bereiche 26, 28 Lichtbündel in unterschiedlichen Farben. Die Lichtfarbe kann auch hier direkt von dem entsprechenden Bereich 26, 28 des Halbleiterchip 30 emittiert werden, sie kann aber auch mittels eines Wellenlängenkonverters erzeugt werden.
5 zeigt eine dritte mögliche Ausführungsform der Halbleiterlichtquelle 18. Die Halbleiterlichtquelle 18 aus 5 weist nur einen einzigen Halbleiterchip 31 mit einem einzigen Bereich auf, wobei die Halbleiterlichtquelle 18 je nach Ansteuerung des Chips 31 Licht unterschiedlicher Farbe aussendet. Zur Ansteuerung der Halbleiterlichtquelle 18 bzw. des Chips 31 kann eine beliebige elektrische Größe (Stromstärke und/oder Spannung) der Halbleiterlichtquelle 18 variiert werden. Solche sog. Multicolor-Halbleiterlichtquellen können durch eine gezielte elektrische Ansteuerung sogar das gesamte Farbspektrum erzeugen. Bei dieser Ausführungsform der Halbleiterlichtquelle 18 ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Halbleiterlichtquelle 18 im Betrieb zu einem bestimmten Zeitpunkt jeweils nur Licht einer einzigen gewünschten Farbe aussenden kann, wobei in den zuvor genannten Ausführungsformen auch zwei Lichtbündel unterschiedlicher Farbe gleichzeitig erzeugt werden können. Auch die Halbleiterlichtquelle 18 aus 5 kann somit durch geeignete Ansteuerung mindestens zwei unterschiedliche Lichtbündel zur Erzeugung verschiedener Lichtverteilungen erzeugen.
Eine vierte Ausführungsform der Halbleiterlichtquelle 18 ist in 6 dargestellt und stellt eine Weiterführung der ersten Ausführungsform von 3 dar. Dabei werden Gruppen unterschiedlicher Halbleiterchips 26 und 28 zu sogenannten Arrays 32, 33 zusammengefasst, wobei die Arrays 32, 33 Licht in unterschiedlichen Farbe aussenden können. In der Halbleiterlichtquelle 18 sind die beiden Arrays 32, 33 zu einem gemeinsamen Array 34 zusammengefasst, wobei zumindest die Halbleiterchips 26 des Teilarrays 32 separat von den Halbleiterchips 28 des Teilarrays 33 ansteuerbar sind. Die Anzahl der Halbleiterchips 26, 28 in den jeweiligen Teilarrays 32, 33 ist dabei natürlich beliebig. Es wäre sogar denkbar, die einzelnen Halbleiterchips 26; 28 innerhalb eines Arrays 32; 33 separat anzusteuern. Durch Deaktivieren bzw. Aktivieren einzelner Halbleiterchips 26, 28 der Arrays 32, 33 kann die Lichtstärke des von den Arrays 32; 33 jeweils ausgesandten Lichts variiert werden. Durch Verwendung des Arrays 34 mit mehreren Halbleiterchips 26, 28 eines Typs in der Halbleiterlichtquelle 18 kann insbesondere die Lichtstärke des von dem Lichtmodul 16 ausgesandten Lichts entscheidend erhöht werden.
Alle genannten Ausführungsformen der Halbleiterlichtquelle 18 sowie eine Vielzahl weiterer Ausführungsformen können in dem Lichtmodul 16 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10 eingesetzt werden. Das bedeutet in jedem Fall einen konstruktiv einfachen Aufbau mit wenigen Bauteilen auf dem Trägerelement 20 für die Halbleiterlichtquelle 18 zur Erzeugung von mindestens zwei unterschiedlichen Lichtverteilungen. Durch die Verwendung der verschiedenen Halbleiterlichtquellen 18 ist es möglich, schnell und zuverlässig ohne bewegliche Teile auf rein elektrischem Wege zwischen verschiedenen Lichtfunktionen der Beleuchtungseinrichtung 10 umzuschalten.
Durch die Variationsmöglichkeit zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtfarben ist es möglich, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung 10 bspw. eine Frontleuchte ist und dass beispielsweise der Halbleiterchip 26 gelbes Licht für eine Blinklichtverteilung und der Halbleiterchip 28 weißes Licht für eine Tagfahrlichtverteilung erzeugt. Beliebig andere Kombinationen sind natürlich denkbar. So kann die Beleuchtungseinrichtung 10 bspw. auch als eine Heckleuchte ausgebildet sein, in der der Halbleiterchip 26 gelbes Licht für eine Blinklichtverteilung und der Halbleiterchip 28 rotes Licht für ein Bremslicht oder Rücklicht erzeugen. Natürlich können beide Halbleiterchips 26, 28 auch Licht in der gleichen Farbe emittieren, so dass beispielsweise eine beliebige Kombination für den Frontbereich des Fahrzeugs aus Tagfahrlicht, Positionslicht und/oder Fernlicht sowie für den Heckbereich des Fahrzeugs eine Kombination aus Bremslicht und Rücklicht möglich ist. Das Licht beider Chips 26, 28 wird an demselben Reflektor 24 reflektiert, möglicherweise jedoch an unterschiedlichen Bereichen des Reflektors 24.
Die beiden Lichtquellen 26, 28 liegen in der integralen Einheit der Halbleiterlichtquelle 18 vorzugsweise möglichst eng beieinander, so dass die beiden Lichtbündel von einer nahezu identischen Position bezüglich des Reflektors 24 aus emittiert werden. Dadurch kann die Größe des Lichtmoduls sowie dessen Gewicht reduziert werden, so dass das Lichtmodul 16 sehr kompakt aufgebaut ist. Durch die Integration mehrerer Licht erzeugender Chips bzw. Bereiche 26, 28 in einer einzigen Halbleiterlichtquelle 18 kann darüber hinaus auch die Anzahl der Leitungsverbindungen von der Lichtquelle 18 zur Ansteuerelektronik sowie der Lötstellen reduziert werden.
7 zeigt zwei, aus dem Stand der Technik bekannte, getrennt angeordnete Halbleiterlichtquellen 18'. Bei der aus dem Stand der Technik bekannten Anordnung ist der Reflektor 24 derart ausgebildet, dass jeder der zwei Halbleiterlichtquellen 18' einer eigenen Hälfte 36, 38 der Reflektionsfläche des Reflektors 24 zugeordnet ist. So ist der auf der in Lichtaustrittsrichtung rechten Seite des Reflektors 24 angeordneten Halbleiterlichtquelle 18' ein zusammenhängender Bereich 36 der Reflektionsfläche des Reflektors 24 zugeordnet und der auf der linken Seite angeordneten Halbleiterlichtquelle 18' ein anderer zusammenhängender Bereich 38 der Reflektionsfläche des Reflektors 24 zugeordnet. Die Halbleiterlichtquellen 18' sind in einem relativ großen Abstand zueinander angeordnet, in dem sich bspw. ein Kühlkörper befinden kann. Die Reflexionsfläche der Teilreflektoren 36 und 38 kann facettiert sein, wobei die der rechten Halbleiterlichtquelle 18' zugeordneten Facetten mit dem Bezugszeichen 40 und die der linken Halbleiterlichtquelle 18' zugeordneten Facetten mit dem Bezugszeichen 42 bezeichnet sind. Beim Stand der Technik sind die Facetten 40 ausschließlich auf der rechten Reflektorhälfte 36 und die Facetten 42 ausschließlich auf der linken Reflektorhälfte 38 angeordnet.
Bei der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10 wird Licht für mindestens zwei unterschiedliche Lichtverteilungen von einer einzigen Halbleiterlichtquelle 18 ausgesandt, die mindestens zwei separat ansteuerbare Halbleiterchips 26, 28, mindestens zwei separat ansteuerbare Bereiche 26, 28 eines Halbleiterchips 30 oder einen zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtfarben ansteuerbaren Halbleiterchip 31 aufweist. Dabei erzeugt die Halbleiterlichtquelle 18 entsprechend der elektrischen Ansteuerung die Lichtfarbe der gewünschten Lichtverteilung. Die Ausgestaltung der Lichtverteilung selbst wird durch eine auf die Position der Halbleiterlichtquelle 18 bzw. der Halbleiterchips 26, 28; 30; 31 abgestimmte Ausgestaltung und Positionierung des Reflektors 24, insbesondere von dessen Reflektionsfläche, beeinflusst. Es ist denkbar, dass die reflektierten Lichtstrahlen ohne weitere optische Brechung oder Umlenkung die gewünschte Lichtverteilung erzeugen. Alternativ ist es aber auch denkbar, dass die reflektierten Lichtstrahlen noch von im Strahlengang angeordneten optisch wirksamen Elementen, z. B. von einer Projektionslinse und/oder von auf einer Abdeckscheibe der Beleuchtungseinrichtung 10 ausgebildeten Prismen oder Zylinderlinsen, beeinflusst werden, bevor sie zur Erzeugung der Lichtverteilung auf die Fahrbahn vor das Fahrzeug oder auf einen in einem Abstand vor dem Fahrzeug angeordneten Messschirm treffen.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Reflektionsfläche des Lichtmoduls 16 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10 zeigt 8. In der bevorzugten Ausgestaltung umfasst die Reflektionsfläche zwei verschiedene Typen von Facetten 40 und 42, die alternierend, bevorzugt schachbrettartig auf der Reflektionsfläche ausgebildet sind. Der Übersichtlichkeit wegen sind nur jeweils zwei Facetten 40 beziehungsweise 42 mit dem entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet. Die unterschiedlichen Facetten 40, 42 sind durch unterschiedliche Schraffuren kenntlich gemacht. Als Lichtquelle ist die in 4 dargestellte Halbleiterlichtquelle 18 mit dem Halbleiterchip 30 mit zwei separat ansteuerbaren Bereichen 26, 28 vorgesehen. So sind zum Beispiel die Facetten 40 primär dem Halbleiterteilbereich 26 zugeordnet, und die Facetten 42 sind dem Bereich 26 nur sekundär zugeordnet. Umgekehrt sind die dem Halbleiterteilbereich 26 sekundär zugeordneten Facetten 42 dem Halbleiterteilbereich 28 primär und die dem Halbleiterteilbereich 26 primär zugeordneten Facetten 40 dem Halbleiterteilbereich 28 nur sekundär zugeordnet.
Dabei bedeutet eine primär bzw. sekundäre Zuordnung der Facetten 40, 42 zu den Chips bzw. Bereichen 26, 28, dass das Licht eines ersten Chips oder Bereichs 26, das zur Erzeugung einer ersten Lichtverteilung dient, größtenteils an den Primärfacetten 40 reflektiert wird. Die durch die Reflexion an den Primärfacetten 40 erzeugte Lichtverteilung erfüllt die gesetzlichen Anforderungen an die Lichtverteilung bereits vollständig oder in weiten Teilen. Das restliche von dem Chip oder Bereich 26 ausgesandte Licht wird an den Sekundärfacetten 42 reflektiert. Das durch die Sekundärfacetten 42 reflektierte Licht kann bspw. zur Ergänzung der ersten Lichtverteilung dienen, damit diese die gesetzlichen Anforderungen erfüllt. Es ist aber auch denkbar, dass die durch die Primärfacetten reflektierte erste Lichtverteilung zwar die gesetzlichen Anforderungen an die Lichtstärkeverteilung erfüllt, bspw. in einem Bereich von +/–20° horizontal und +/–10° vertikal, nicht jedoch die Anforderungen an die Sichtbarkeit der Beleuchtungseinrichtung 10. In diesem Fall können durch das an den Sekundärfacetten 42 reflektierte Licht die gesetzlichen Anforderungen an die Sichtbarkeit der Beleuchtungseinrichtung 10 erfüllt werden, bspw. in einem Bereich von horizontal 45° nach innen und 80° nach außen und vertikal +/–15°. Dementsprechend wird das Licht eines zweiten Chips oder Bereichs 28, das zur Erzeugung einer zweiten Lichtverteilung dient, größtenteils an den Primärfacetten 42 reflektiert. Die durch die Reflexion an den Primärfacetten 42 erzeugte Lichtverteilung erfüllt die gesetzlichen Anforderungen an die Lichtverteilung bereits vollständig oder in weiten Teilen. Das restliche von dem Chip oder Bereich 28 ausgesandte Licht wird an den Sekundärfacetten 40 reflektiert. Das durch die Sekundärfacetten 40 reflektierte Licht kann bspw. zur Ergänzung der ersten Lichtverteilung dienen, damit diese die gesetzlichen Anforderungen erfüllt, oder zur Verbesserung der Sichtbarkeit der Beleuchtungseinrichtung 10 bei der Erzeugung der zweiten Lichtverteilung genutzt werden.
Die entsprechenden Lichtverteilungen gemäß der gesetzlichen Vorgaben können entweder unmittelbar durch das an dem Reflektor 24 reflektierte Licht oder mittelbar nach der Variation durch im Strahlengang befindliche optisch wirksame. Elemente erzeugt werden.
9 zeigt eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10, wobei die der Halbleiterlichtquelle 18 zugeordnete Primäroptik nicht als Reflektor 24, sondern als eine Vorsatzoptik 44 aus transparentem Material mit totalreflektierenden Eigenschaften ausgebildet ist. Bei einer Vorsatzoptik 44 erfolgt die Bündelung des Lichts durch Totalreflexion bzw. Brechung an Grenzflächen 46 der Vorsatzoptik. Die Grenzflächen 46 sind vorzugsweise in verschiedene Bereiche unterteilt. Einige Bereiche der Grenzflächen 46 sind als Primärbereiche dem ersten Halbleiterchip 26 der Halbleiterlichtquelle 18 bzw. einem ersten Licht emittierenden Bereich des Halbleiterchips 30 und andere Bereiche der Grenzflächen 46 als Primärbereiche dem weiteren Halbleiterchip 28 der Halbleiterlichtquelle 18 bzw. einem zweiten Licht emittierenden Bereich des Halbleiterchips 30 zugeordnet. Umgekehrt sind die dem ersten Halbleiterchip 26 bzw. dem ersten Bereich des Chips 30 zugeordneten Primärbereiche dem weiteren Halbleiterchip 28 bzw. dem zweiten Bereich des Chips 30 als Sekundärbereiche und die dem weiteren Halbleiterchip 28 bzw. dem zweiten Bereich des Chips 30 zugeordneten Primärbereiche dem ersten Halbleiterchip 26 bzw. dem ersten Bereich des Chips 30 als Sekundärbereiche zugeordnet.
Auch hier kann durch eine speziell zugeschnittene Ausgestaltung und Ausrichtung der Bereiche der Grenzflächen 46 und durch die primäre und sekundäre Zuordnung der entsprechenden Bereiche der Grenzflächen 46 die Erzeugung unterschiedlicher Lichtverteilungen gemäß gesetzlicher Vorgaben realisiert werden. Dazu können die Grenzflächen 46 neben glatten Linsenflächen zumindest bereichsweise auch Fresnelstrukturen 48 und/oder konkav oder konvex ausgebildete Facetten (nicht dargestellt) aufweisen. Auch hier wird die resultierende Lichtverteilung entweder direkt durch die Vorsatzoptik 44 gestaltet oder mittelbar nach einer Variation des Lichtbündels durch im Strahlengang befindliche optisch wirksame Elemente (nicht dargestellt). Dabei ergänzen sich der Primärbeitrag und der jeweilige Sekundärbeitrag der entsprechenden totalreflektierenden und Licht brechenden Flächen zur Erzeugung der gewünschten Lichtverteilung.
Es ist denkbar, dass das an einer Lichtquelle zugeordneten Primärflächenbereichen der Vorsatzoptik 44 reflektierte Licht alleine zur Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen an die resultierende Lichtverteilung noch nicht ausreicht und dass die gesetzlichen Anforderungen erst durch die Überlagerung mit dem an der Lichtquelle zugeordneten Sekundärflächenbereichen reflektierten Licht erfüllt werden können. Alternativ ist es denkbar, dass das an einer Lichtquelle zugeordneten Primärflächenbereichen reflektierte Licht alleine zur Erfüllung der gesetzlichen Anforderungen an die resultierende Lichtverteilung ausreicht. Das an den Primärflächen reflektierte Licht erfüllt bspw. die Anforderungen an die minimale und maximale Beleuchtungsstärke in einem Bereich von etwa +/–20° horizontal und etwa +/–10° vertikal. Durch das von den Sekundärflächenbereichen der Vorsatzoptik 44 reflektierte Licht werden die gesetzlichen Anforderungen an die Sichtbarkeit der Beleuchtungseinrichtung 10 erfüllt, so dass die Beleuchtungseinrichtung 10 bspw. in einem Bereich von etwa 40° nach innen und etwa 80° nach außen in horizontaler Richtung und etwa +/–20° in vertikaler Richtung sichtbar ist. Die Sekundärflächenbereiche bewirken in diesem Fall also in erster Linie eine Streuung des von der zugeordneten Lichtquelle ausgesandten Lichts. Entsprechendes gilt auch für die Primärfacetten und Sekundärfacetten des Reflektors 24.
10 zeigt den Reflektor 24 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10 mit vier dimmbaren Halbleiterchips 26, 28 gemäß 3, wobei die gezeigte Halbleiterlichtquelle 18 in diesem Ausführungsbeispiel jeweils zwei Chips 26 eines ersten Typs und zwei Chips 28 eines zweiten Typ aufweist. Eine Reflexionsfläche des Reflektors 24 weist zwei Typen von bspw. schachbrettartig angeordneten Facetten 40, 42 auf. Die Halbleiterchips 26 können je nach Anwendungsfall z. B. gelb bzw. orangefarben leuchten, die Halbleiterchips 28 können z. B. weiß leuchten. Die Anzahl der jeweiligen Halbleiterchips 26, 28 ist beliebig. Statt der mehreren Halbleiterchips 26, 28 könnten auch mehrere Halbleiterchips 30 gemäß 4 in der Halbleiterlichtquelle 18 vorgesehen sein.
In dieser Ausgestaltung können ausgehend von einer lichtstarken Lichtverteilung allein durch Dimmen bspw. der Halbleiterchips 28 weitere, schwächere Lichtverteilungen erzeugt werden. So ist es beispielsweise möglich, ausgehend von einer Fernlichtverteilung durch Dimmen einiger der Halbleiterchips 26 bzw. 28 ein lichtschwächeres Tagfahrlicht zu erzeugen. Durch weiteres Dimmen kann aus dem Tagfahrlicht ein nochmals lichtschwächeres Positionslicht erzeugt werden. Das bedeutet, dass in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10 Scheinwerferfunktionen (Fernlicht) und Leuchtenfunktionen (Tagfahrlicht, Positionslicht) kombiniert werden können. Der Halbleiterchip 26 könnte zusätzlich noch eine Blinklichtverteilung im Lichtmodul 16 ergänzen, so dass sogar vier unterschiedliche Lichtverteilungen in dem Lichtmodul 16 erzeugt werden könnten. Statt einer einzigen Halbleiterlichtquelle 18 mit mehreren Chips 26, 28, könnten alternativ auch mehrere Halbleiterlichtquellen eingesetzt werden.
Zum Dimmen gibt es bevorzugt zwei Möglichkeiten. So kann bei einer ersten Möglichkeit das Dimmen analog durch Reduzieren der Stärke des durch die Halbleiterlichtquelle 18 bzw. die Halbleiterchips 26, 268; 30; 31 fließenden Stroms realisiert werden. Alternativ dazu kann eine Stromstärke bspw. auch mittels einer Pulsweitenmodulation reduziert werden. Ebenso ist es theoretisch denkbar, zum Dimmen der Lichtquelle 18 die an den Halbleiterchips 26, 28; 30; 31 anliegende Spannung zu reduzieren.
Sind – wie in 10 gezeigt – mehrere Halbleiterchips 26; 28 des gleichen Typs vorhanden, kann die Dimmung auch so realisiert werden, dass einzelne oder Gruppen von Halbleiterchips 26; 28 abgeschaltet werden. Durch das Zu- und Abschalten verschiedener Halbleiterchips 26; 28 können unterschiedlich stark leuchtende Lichtbündel des Lichtmoduls 16 erzeugt werden.
11 zeigt in einer weiteren Ausführungsform den Reflektor 24 des Lichtmoduls 16 mit der zugeordneten Halbleiterlichtquelle 18 gemäß 6, also mit einem Array 34 umfassend zwei separat ansteuerbare Teilarrays 32, 33, die in 11 jeweils drei Halbleiterchips 26; 28 umfassen. Die Anzahl von Halbleiterchips 26; 28 je Teilarray 32; 33 bestimmt eine Leuchtstärke des Teilarrays 32, 33. Die Anzahl der Chips 26, 28 je Teilarray 32, 33 kann in Abhängigkeit von der gewünschten Lichtstärke des resultierenden Lichtbündels gewählt werden. Die Anzahl der Chips 26, 28 kann in beiden Teilarrays 32, 33 unterschiedlich sein. Die Halbleiterchips 26 des Teilarrays 32 können dabei z. B. für einen Einsatz in einer Frontleuchte gelb bzw. orangefarben zur Erzeugung eines Blinklichts leuchten. Die Halbleiterchips 28 des Teilarrays 33 können z. B. weiß zur Erzeugung eines Tagfahrlichts oder Positions- bzw. Begrenzungslichts leuchten. Für einen Einsatz in einer Heckleuchte ist z. B. auch eine Kombination von rot leuchtenden Halbleiterchips 26 des Teilarrays 32 zur Erzeugung eines Brems- oder Rückfahrlichts und von weiß leuchtenden Halbleitchips 28 des Teilarrays 33 zur Erzeugung eines Rückfahrlichts möglich. Durch die separate Ansteuerung der beiden Teilarrays 32, 33 ist es z. B. auch möglich, zumindest ein Teilarray 32; 33 gemäß der zu 10 beschriebenen Verfahren zu dimmen, um z. B. im gleichen Lichtmodul aus einem Tagfahrlicht ein lichtschwächeres Positions- bzw. Begrenzungslicht zu erzeugen.

Claims

Beleuchtungseinrichtung (10) eines Kraftfahrzeugs zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtfunktionen, die Beleuchtungseinrichtung (10) umfassend eine Halbleiterlichtquelle (18), die mindestens einen Licht emittierenden Halbleiterchip (26, 28; 30; 31) aufweist, und eine Primäroptik (24) zum Bündeln des von der Halbleiterlichtquelle (18) ausgesandten Lichts, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquelle (18) und die Primäroptik (24) derart ausgebildet und aufeinander abgestimmt sind, dass durch eine gezielte elektrische Ansteuerung der Halbleiterlichtquelle (18) in Verbindung mit einer geeigneten Ausgestaltung der Primäroptik (24) mindestens zwei unterschiedliche Lichtfunktionen erzeugbar sind.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquelle (18) mindestens zwei Halbleiterchips (26, 28) zum Emittieren von Licht unterschiedlicher Farbe aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquelle (18) mindestens zwei Halbleiterchips (32) zum Emittieren von Licht einer ersten Farbe und mindestens zwei weitere Halbleiterchips (33) zum Emittieren von Licht einer anderen Farbe aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquelle (18) einen Halbleiterchip (30) mit mehreren Bereichen zum Emittieren von Licht unterschiedlicher Farbe aufweist.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquelle (18) mindestens einen variabel ansteuerbaren Halbleiterchip (31) aufweist, wobei der Halbleiterchip (31) bei unterschiedlicher Ansteuerung Licht unterschiedlicher Farbe emittiert.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder mindestens einer der Halbleiterchips (26, 28; 30; 31) der Halbleiterlichtquelle (18) dimmbar ist.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptik als ein Reflektor (24) mit einer facettierten Reflexionsfläche ausgebildet ist, wobei einige der Facetten als Primärfacetten (40) mindestens einem ersten Halbleiterchip (26) der Halbleiterlichtquelle (18) und andere Facetten als Primärfacetten (42) mindestens einem weiteren Halbleiterchip (28) der Halbleiterlichtquelle (18) zugeordnet sind und umgekehrt die dem mindestens einen ersten Halbleiterchip (26) zugeordneten Primärfacetten (40) dem mindestens einen weiteren Halbleiterchip (28) als Sekundärfacetten (40) und die dem mindestens einen weiteren Halbleiterchip (28) zugeordneten Primärfacetten (42) dem mindestens einen ersten Halbleiterchip (26) als Sekundärfacetten (42) zugeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Primäroptik als eine transparente Vorsatzoptik (44) mit in Bereiche unterteilten totalreflektierenden und Licht brechenden Grenzflächen (46, 48) ausgebildet ist, wobei einige der Flächenbereiche als Primärbereiche mindestens einem ersten Halbleiterchip (26) der Halbleiterlichtquelle (18) und andere der Flächenbereiche als Primärbereiche mindestens einem weiteren Halbleiterchip (28) der Halbleiterlichtquelle (18) zugeordnet sind und umgekehrt die dem mindestens einen ersten Halbleiterchip (26) zugeordneten Primärbereiche dem mindestens einen weiteren Halbleiterchip (28) als Sekundärbereiche und die dem mindestens einen weiteren Halbleiterchip (28) zugeordneten Primärbereiche dem mindestens einen ersten Halbleiterchip (26) als Sekundärbereiche zugeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquelle (18) zur Erzeugung einer beliebigen Kombination der nachfolgend angeführten Lichtfunktionen ausgebildet ist: Fernlicht, Tagfahrlicht, Blinklicht, Positionslicht, Rücklicht, Bremslicht, Rückfahrlicht, Nebelrücklicht und/oder aktives Seitenmarkierungslicht.
Beleuchtungseinrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleiterlichtquelle (18) als eine Leuchtdiode und der mindestens eine Licht emittierende Halbleiterchip (26, 28; 30; 31) einen Leuchtdiodenchip umfasst.