-
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit einer flächigen Halbleiterlichtquelle und mindestens einer Reflektoreinheit, insbesondere eine Fahrzeugleuchte. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung.
-
Es sind Scheinwerfer im Automobilbereich bekannt, die mehrere lichttechnische Funktionen oder Lichtfunktionen (Abblendlicht, Fernlicht, Kurvenlicht usw.) gleichzeitig erfüllen. Zur Erzeugung des Lichts der Lichtfunktionen werden mehrere Lichtquellen verwendet, die je nach Lichtfunktion einzeln oder in vorbestimmten Gruppen aktiviert werden. Dabei können einige der Lichtfunktionen durch eine der anderen Lichtfunktionen zuzüglich einer dedizierten Lichterzeugung realisiert werden (z. B. Fernlicht aus Abblendlicht und einem zusätzlichen weitstrahlenden Lichtbündel, Kurvenlicht aus Tagfahrlicht und einem zusätzlichen, seitlich ausgerichteten Lichtbündel usw.). Nachteilig hierbei ist, dass eine vergleichsweise hohe Zahl an Lichtquellen benötigt wird.
-
In Bi-Xenon- oder Bi-Halogen-Projektionssystemen für Kraftfahrzeuge wird nur eine einzige Gasentladungs-Lichtquelle eingesetzt, um mit einer Reflektorkavität, einer Blende (Shutter) und einer Projektionslinse abwechselnd die Abblendlicht- und die Fernlichtfunktion in einem Kfz-Scheinwerfer zu beschalten.
-
Insbesondere bei Lichtfunktionen, die ähnliche Anforderungen in ihrem Lichtverteilungsmuster aufweisen, sich aber in ihrem integralen Lichtstrom unterscheiden, kann ein Anpassen einer Helligkeit (”Dimmen”) der einen Lichtquelle in Verbindung mit derselben Optik genutzt werden, um beide Lichtfunktionen abwechselnd schalten zu können. Ein Beispiel dafür ist die H15-Glühlampe, welche zwei Filamente aufweist, von denen eines alleine als Lichtquelle für Tagfahrlicht und Positionslicht genutzt wird und beide zusammen das Abblendlicht erzeugen.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und insbesondere eine Leuchtvorrichtung, insbesondere Fahrzeug-Leuchtvorrichtung, bereitzustellen, welche auf besonders einfache Weise mehrere Lichtabstrahlmuster erzeugen kann.
-
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend: mindestens eine flächige Halbleiterlichtquelle und mindestens eine Reflektoreinheit, wobei die Reflektoreinheit zwischen mehreren Reflektorstellungen umschaltbar ist und wobei in einer ersten Reflektorstellung eine erste Reflektorfläche der Reflektoreinheit von der Halbleiterlichtquelle bestrahlbar ist und in einer zweiten Reflektorstellung eine zweite Reflektorfläche der Reflektoreinheit von der Halbleiterlichtquelle bestrahlbar ist.
-
Die erste Reflektorfläche und/oder die zweite Reflektorfläche können spekular oder diffus reflektierend sein.
-
Die mindestens eine flächige Lichtquelle kann insbesondere eine oder mehrere Halbleiterlichtquellen aufweisen, deren Emitterfläche(n) eine nicht-vernachlässigbare Ausdehnung in zumindest zwei Richtungen aufweist (also nicht nur punktförmig oder linienförmig sind). Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen (primären) Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z. B. mindestens einer Fresnel-Linse, Kollimator, und so weiter.
-
Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z. B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z. B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Werden mehrere, insbesondere anorganische, Leuchtdioden eingesetzt, so können diese insbesondere direkt aneinander grenzend angeordnet sein. Dabei können schmale, in der Praxis nicht merklich wahrnehmbare Spalte zwischen benachbarten Emitterflächen vorhanden sein und so eine virtuell flächige Emitterfläche erzeugen. Die anorganische(n) Leuchtdiode(n) kann bzw. können in Form von nicht abschließend gehäusten LED-Chips vorliegen. Die LED-Chips können selbst schon eine ausgedehnte Emitterfläche aufweisen.
-
Bei Vorliegen mehrerer Halbleiterlichtquellen, insbesondere Leuchtdioden, können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z. B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z. B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (z. B. ”IR-LED”) oder ein ultraviolettes Licht (z. B. ”UV-LED”) sein. Mehrere Halbleiterlichtquellen können ein Mischlicht erzeugen; z. B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED). Der Leuchtstoff kann alternativ oder zusätzlich entfernt von der Halbleiterlichtquelle angeordnet sein (”remote phosphor”). Mehrere Halbleiterlichtquellen können auf einem gemeinsamen Substrat (”Submount”) montiert sein.
-
Die Reflektoreinheit kann ein oder mehrere Elemente aufweisen.
-
Die Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass zur Erzeugung, auch erheblich unterschiedlich geformter Abstrahlmuster nur vergleichsweise wenige Lichtquellen benötigt werden. Zudem ist diese Leuchtvorrichtung durch die Verwendung von Halbleiterlichtquellen einfach dimmbar. Durch die Verwendung flächiger Halbleiterlichtquellen wird eine homogene Lichtverteilung insbesondere auch ohne eine Verwendung einer strahlaufweitenden Optik ermöglicht, was eine besonders kompakte und preiswerte Leuchtvorrichtung ermöglicht. Noch ein weiterer Vorteil ist eine vergleichsweise einfache thermische Anbindbarkeit und folglich effektive Kühlbarkeit der mindestens einen Halbleiterlichtquelle.
-
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Lichtquelle und die Reflektoreinheit direkt (d. h., ohne zwischengeschaltete optische Elemente) benachbart zueinander angeordnet sind.
-
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung mindestens einen weiteren Reflektor aufweist, welcher der Reflektoreinheit optisch nachgeschaltet ist. So kann das von der Reflektoreinheit reflektierte Licht weiter umgelenkt und/oder geformt werden. Anstelle oder zusätzlich zu dem mindestens einen weiteren Reflektor kann auch mindestens ein weiteres optisches Element der Reflektoreinheit optisch nachgeschaltet sein, z. B. eine Linse.
-
Der mindestens eine weitere Reflektor kann einen oder mehrere Reflektorelemente aufweisen. Der mindestens eine weitere Reflektor kann insbesondere mindestens ein schalenartiges, insbesondere halbschaliges, Reflektorelement aufweisen.
-
Der mindestens eine weitere Reflektor mag insbesondere zwei gegenüberliegend angeordnete, insbesondere halbschalig ausgebildete, Reflektoren aufweisen. Diese beiden Reflektoren mögen eine gleiche oder eine unterschiedliche Grundform und/oder Größe aufweisen. Der mindestens eine weitere Reflektor mag insbesondere eine elliptische, parabolische, hyperbolische oder freiförmige Reflexionsfläche aufweisen. Der mindestens eine weitere Reflektor mag facettiert und unfacettiert sein.
-
In unterschiedlichen Reflektorstellungen mögen die gleichen, unterschiedliche oder teilweise die gleichen, teilweise unterschiedliche weitere Reflektorelemente bestrahlbar sein.
-
Das mindestens eine weitere Reflektorelement kann spekular oder diffus reflektierend ausgestaltet sein.
-
Es ist auch eine Weiterbildung, dass sich die mindestens eine Reflektoreinheit in einem von dem mindestens einen weiteren Reflektorelement begrenzten Raum befindet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte und einfach aufgebaute Leuchtvorrichtung.
-
Es ist eine Ausgestaltung, dass zumindest eine der Reflektorflächen das von der mindestens einen Lichtquelle abgestrahlte Lichtbündel forminvariant umlenkt. Die Reflektoreinheit kann also in zumindest einer Reflektorstellung als Winkeldreher (”Angle Rotator”) dienen. Die grundsätzliche Wirkweise von winkeldrehenden Optiken wird beispielsweise in Julius Chaves: „Introduction to Nonimaging Optics", CRC Press, 2008, beschrieben.
-
Der Umlenkwinkel kann insbesondere größer als 0° sein und bis 180° reichen. Der Umlenkwinkel kann insbesondere ca. 90° betragen (rechtwinklige Umlenkung).
-
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass zumindest eine der Reflektorflächen das von der mindestens einen Lichtquelle abgestrahlte Lichtbündel in mindestens zwei Teil-Lichtbündel, insbesondere gleichartige Teil-Lichtbündel, aufspaltet. So können insbesondere mehrere weitere Reflektorflächen und/oder mehrere Reflexionsbereiche einer weiteren Reflektorfläche auf einfache Weise angestrahlt werden. Insbesondere mag in einer Reflektorstellung das von der mindestens einen Lichtquelle abgestrahlte Lichtbündel nicht aufgespalten werden und in einer anderen Reflektorstellung aufgespalten werden.
-
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass zumindest eine der Reflektorflächen zwei Teil-Reflektorflächen mit gleichem (insbesondere konstanten) Radius und unterschiedlicher Ausrichtung aufweist. So kann das von der mindestens einen Lichtquelle abgestrahlte Lichtbündel in mindestens zwei (insbesondere genau zwei) ähnliche oder sogar im Wesentlichen identisch geformte Teil-Lichtbündel aufgespalten werden.
-
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass eine Breite zumindest einer der Reflektorflächen zumindest im Wesentlichen einer (ggf. kumulativen) Breite der mindestens einen Lichtquelle entspricht. Dies ermöglicht eine besonders gleichmäßige, großflächige Bestrahlung der Reflektoreinheit auch ohne eine zwischen die mindestens eine Lichtquelle und die mindestens eine Reflektoreinheit geschaltete Optik. Jedoch kann alternativ die mindestens eine Lichtquelle (kumulativ) auch kürzer oder länger sein als die Breite zumindest einer der Reflektorflächen.
-
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens ein Radius mindestens einer der (gekrümmten) Reflektorflächen zumindest im Wesentlichen einer Höhe der mindestens einen Lichtquelle entspricht. Dies unterstützt insbesondere eine winkeldrehende Wirkweise mit einer homogenen Lichtverteilung des winkelumgelenkten Lichtbündels.
-
Es ist außerdem eine Weiterbildung, dass eine Höhe der mindestens einen Lichtquelle einer Höhe zumindest einer der Reflektorflächen entspricht.
-
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass die Reflektoreinheit einen zwischen den Reflektorstellungen drehbaren Reflektor umfasst. Der Reflektor weist in anderen Worten mindestens zwei der Reflektorflächen auf, welche durch eine Drehung des Reflektors wahlweise in den Strahlengang des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle erzeugten Strahlengangs bringbar sind. Vorteilhafterweise genügt so die Drehung eines einzigen Körpers, nämlich des Reflektors, zur Erzeugung unterschiedlicher Lichtabstrahlmuster der Leuchtvorrichtung.
-
Insbesondere hierbei, aber auch allgemein, wird ein Reflektor bevorzugt, welcher aus einem kompakten (also nicht dünnen, schalenförmigen) Körper besteht.
-
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Reflektoreinheit einen Reflektor mit der ersten Reflektorfläche und eine bewegliche Blende (”Shutter”) mit mindestens einer Blenden-Reflektorfläche aufweist, wobei in der ersten Reflektorstellung die Blende aus einem Lichtpfad entfernt ist (also nicht bestrahlbar wird) und die erste Reflektorfläche von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle bestrahlbar ist und in einer zweiten Reflektorstellung die zweite Reflektorfläche der Reflektoreinheit mittels zumindest eines Teils der ersten Reflektorfläche und der Blenden-Reflektorfläche gebildet wird. Dadurch kann der Reflektor statisch angeordnet sein, und es wird eine einfache Zuschaltung von Reflektorteilflächen ermöglicht. In der zweiten Reflektorstellung wird die zweite Reflektorfläche also additiv gebildet.
-
Die mindestens eine Blenden-Reflektorfläche kann diffus oder spekular reflektierend ausgestaltet sein.
-
Es ist eine alternative Weiterbildung, dass die Blende nicht reflektierend wirkt, sondern eine lichtabsorbierende Blende ist.
-
Es ist eine Weiterbildung, dass in der zweiten Reflektorstellung die zweite Reflektorfläche der Reflektoreinheit mittels der (ganzen) ersten Reflektorfläche und der Blenden-Reflektorfläche gebildet wird. Die Blende kann dabei insbesondere ein von der ersten Reflektorfläche reflektiertes Teillichtbündel umlenken. Der Reflektor kann in der ersten Reflektorstellung insbesondere einen ersten weiteren Reflektor oder Reflektorbereich und einen zweiten weiteren Reflektor oder Reflektorbereich bestrahlen und in der zweiten Reflektorstellung nur einen der weiteren Reflektoren oder Reflektorbereiche.
-
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass in der zweiten Reflektorstellung die Blende die erste Reflektorfläche teilweise abschattet (und in der ersten Reflektorstellung die Blende die erste Reflektorfläche folglich nicht abschattet). Die zweite Reflektorfläche wird folglich durch die Blenden-Reflektorfläche und die nicht-abgeschattete oder nicht abschattbare Teilfläche der ersten Reflektorfläche dargestellt. Dies ermöglicht eine besonders verlustarme Reflexion.
-
Es ist noch eine Ausgestaltung, ein Radius des nicht-abgeschatteten Teils der ersten Reflektorfläche zumindest im Wesentlichen einer Höhe der mindestens einen Halbleiterlichtquelle entspricht. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Winkelablenkung.
-
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Blenden-Reflektorfläche zumindest angrenzend an den Reflektor einen Radius aufweist, welcher dem Radius des nicht-abgeschatteten Teils der ersten Reflektorfläche zumindest annähernd entspricht, dies ermöglicht eine hochgradig homogene Lichtverteilung am Übergang zwischen der ersten Reflektorfläche und der Blenden-Reflektorfläche. Zum gleichen Zweck kann die Blenden-Reflektorfläche in der zweiten Reflektorstellung vorteilhafterweise zumindest annähernd glatt an den nicht-abgeschatteten Teil der ersten Reflektorfläche anschließen. Insbesondere eine Kombination dieser Merkmale ermöglicht in der zweiten Reflektorstellung eine große einheitlich wirkende Reflexionsfläche unter Einbeziehung der Blende.
-
Die bewegliche Blende kann insbesondere verschieblich oder drehbar gelagert sein.
-
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die flächige Lichtquelle und/oder die mindestens eine Reflektoreinheit eine bezüglich ihrer Breite linearextrudierte Grundform aufweisen, also entlang ihrer Breiteausdehnung im Wesentlichen gestaltinvariant sind. Die Reflektoreinheit kann dann insbesondere einen drehbaren Reflektor mit einem mehrseitigen Querschnitt aufweisen, wobei zumindest zwei unterschiedliche Seiten zumindest zwei unterschiedlichen Reflektorflächen entsprechen können. Alternativ ist beispielsweise auch eine Extrudierung entlang einer gekrümmten Kurve, insbesondere eine Rotation eines zweidimensionalen Profils, möglich.
-
Es ist noch eine Weiterbildung, dass ein Zwischenraum zwischen der mindestens einen Lichtquelle und der mindestens einen Reflektoreinheit, insbesondere deren Reflektor, seitlich abgedeckt ist, z. B. durch entsprechende Blendenelemente.
-
Allgemein kann die Leuchtvorrichtungen auch drei oder noch mehr Reflektorstellungen aufweisen.
-
Es ist eine besonders bevorzugte Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung ein Fahrzeugscheinwerfer ist. Ein Fahrzeug kann beispielsweise ein Kfz (Pkw, Lkw usw.), Zweirad, Flugzeug, Schiff usw. sein.
-
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Leuchtvorrichtung mit mindestens einer flächigen Lichtquelle und mindestens einer Reflektoreinheit, wobei das Verfahren mindestens die folgenden Schritte aufweist: Bringen der mindestens einen Reflektoreinheit in eine erste Reflektorstellung, in welcher eine erste Reflektorfläche der Reflektoreinheit von der Lichtquelle bestrahlt wird, und Bringen der mindestens einen Reflektoreinheit in eine zweite Reflektorstellung, in welcher eine zweite Reflektorfläche der Reflektoreinheit von der Lichtquelle bestrahlt wird.
-
Das Verfahren ergibt die gleichen Vorteile wie die Leuchtvorrichtung und kann auch analog dazu ausgestaltet werden.
-
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
-
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht optische Komponenten einer Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einer ersten Reflektorstellung;
-
2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht Halbleiterlichtquellen und eine Reflektoreinheit der Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in der ersten Reflektorstellung;
-
3 zeigt in einer ersten Schrägansicht die Halbleiterlichtquellen und die Reflektoreinheit der Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in der ersten Reflektorstellung;
-
4 zeigt ausschnittweise die Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einer zweiten Schrägansicht in der ersten Reflektorstellung;
-
5 zeigt in einer Schrägansicht die Halbleiterlichtquellen und die Reflektoreinheit der Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einer alternativen, zweiten Reflektorstellung;
-
6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer ersten Reflektorstellung;
-
7 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform in einer zweiten Reflektorstellung;
-
8 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform in einer zweiten Reflektorstellung;
-
9 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform in einer zweiten Reflektorstellung; und
-
10 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform in einer ersten Reflektorstellung.
-
1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht optische Komponenten einer Leuchtvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform, nämlich zu einer Lichterzeugungseinheit zusammengeschlossene flächige Halbleiterlichtquellen in Form von Leuchtdioden 11, eine Reflektoreinheit in Form eines drehbaren Reflektors 12 und zwei weitere, dem Reflektor 12 nachgeschaltete, schalenförmige Reflektoren 13, 14. 2 zeigt die Leuchtdioden 11 und den Reflektor 12 in einer vergrößerten Ansicht. 3 zeigt die Leuchtdioden 11 und den Reflektor 12 in einer ersten Schrägansicht und 4 zeigt die Leuchtdioden 11 und den Reflektor 12 zusammen mit einem Teil des weiteren Reflektors 14.
-
Die schalenförmigen Reflektoren 13 und 14 sind jeweils als Halbschalenreflektoren mit einer mehrfach facettierten, freiförmigen, inneren Reflexionsoberfläche 13a bzw. 14a ausgestaltet. Die Reflexionsoberflächen 13a bzw. 14a können diffus oder, bevorzugt, spekular reflektierend ausgebildet sein. Die Reflexionsoberflächen 13a bzw. 14a sind einander zugewandt und können jeweils um eine x-Achse x sektorweise drehsymmetrisch ausgestaltet sein, wobei die x-Achse hier einer Längsachse der Leuchtvorrichtung 10 entspricht. Die Reflexionsoberflächen 13a und 14a können eine gleiche Form und/oder Größe aufweisen oder verschieden ausgeformt sein.
-
Die Reflektoren 13 und 14 begrenzen einen Innenraum 15, in welchem sich die Lichterzeugungseinheit 16 befindet. Die Lichterzeugungseinheit 16 weist vier in einem 2×2-Matrixmuster benachbart angeordnete Leuchtdioden 11 mit flächig ausgedehnten Emitterflächen 18 auf, wie in 3 und 4 genauer gezeigt. Die Emitterflächen 18 erstrecken sich in einer zu der x-Achse senkrechten (y, z)-Ebene. Die Emitterflächen 18 weisen hier ein bevorzugtes Verhältnis einer Breite B entlang der Ausrichtung der z-Achse z zu einer Höhe H entlang der Ausrichtung der y-Achse y von 4:1,5 auf, jedoch sind auch andere Längenverhältnisse möglich.
-
Nahe an der Lichterzeugungseinheit 16 und dieser optisch nachgeschaltet befindet sich der kompakte Reflektor 12. Der Reflektor 12 ist als ein (kompakter (d. h. insbesondere, als ein in alle drei Richtungen erheblich ausgedehnter) Körper ausgebildet. Der Reflektor 12 weist eine in Ausrichtung der z-Achse z längsextrudierte Form auf. Eine Querschnittsform ist zumindest annähernd rechteckig, wobei zwei entgegengesetzt angeordnete Seiten eine erste Reflektorfläche 20 und eine zweite Reflektorfläche 21 darstellen.
-
Eine Breite der Reflektorflächen 20, 21 entspricht zumindest annähernd einer kumulierten Breite der Lichterzeugungseinheit 16 bzw. der Emitterflächen 18 der Leuchtdioden 11 als Gruppe von ca. 2·B. So können die Reflektorflächen 20, 21 gleichmäßig angestrahlt werden. Allgemein mag die Breite der Reflektorflächen 20, 21 auch größer oder kleiner sein als die kumulierte Breite der Emitterflächen 18. Auch mögen der Reflektor 12 und dessen Reflektorflächen 20, 21 gegenüber der Lichterzeugungseinheit 16 und deren Emitterflächen 18 seitlich (entlang einer Ausrichtung der z-Achse z) versetzt sein.
-
Ferner entspricht einer kumulierten Höhe der Lichterzeugungseinheit 16 bzw. der Emitterflächen 18 der Leuchtdioden 11 einer Höhe der ersten Reflektorfläche 20 und der zweiten Reflektorfläche 21.
-
Die Reflektorflächen 20, 21 sind spekular reflektierend. Die anderen Seiten des Reflektors 12 können (diffus oder spekular) reflektierend ausgestaltet sein.
-
Der Reflektor 12 ist um die z-Achse z zwischen einer ersten Reflektorstellung und einer zweiten Reflektorstellung drehbar. Der Reflektor 12 weist dazu seitlich jeweils einen Zapfen 22 zum Angriff einer Drehvorrichtung (o. Abb.) auf. In der gezeigten ersten Reflektorstellung ist die erste Reflektorfläche 20 der Lichterzeugungseinheit 16 zugewandt und somit davon direkt bestrahlbar, und die zweite Reflektorfläche 21 ist der Lichterzeugungseinheit 16 abgewandt. In der in 5 gezeigten zweiten Reflektorstellung ist die zweite Reflektorfläche 21 der Lichterzeugungseinheit 16 zugewandt und die erste Reflektorfläche 20 abgewandt.
-
Die erste Reflektorfläche 20 weist eine im Profil zumindest annähernde Kreissektorform auf, hier in Form eines Viertelkreises. Ein konstanter Krümmungsradius R der ersten Reflektorfläche 20 in der (x, y)-Ebene entspricht einem Abstand zu einem oberen Rand 23 der Emitterflächen 18 der Lichterzeugungseinheit 16. Die erste Reflektorfläche 20 ist ferner mit ihrer unteren Kante 24 möglichst nahe an der Lichterzeugungseinheit 16 angeordnet.
-
Bei einem Betrieb der Leuchtvorrichtung 10 strahlen aktivierte Emitterflächen 18 der Lichterzeugungseinheit 16 in der ersten Reflektorstellung teilweise oben (in Richtung der y-Achse y) an dem Reflektor 12 vorbei auf den weiteren Reflektor 13. Ein größerer Teil des von der Lichterzeugungseinheit 16 erzeugten Lichts fällt jedoch auf die erste Reflektorfläche 20 und wird im Wesentlichen forminvariant um 90° nach oben auf den weiteren Reflektor 13 umgelenkt. Die erste Reflektorfläche 20 dient folglich als ein sog. ”Angle Rotator”.
-
Für den weiteren Reflektor 13 erscheint eine durch den oberen Rand 23 und eine obere Kante des Reflektors 12 gebildete Lichtaustrittsebene E1 als eine ”virtuelle” Lichtquelle. Der obere Rand 23 und die obere Kante des Reflektors 12 können dabei insbesondere als Abschneidekante (”Cut-Off”) dienen. Die Lichtaustrittsebene E1 mag sich insbesondere an oder in der Nähe eines Brennpunkts oder einer Brennebene des weiteren Reflektors 13 befinden.
-
Mit dem Umschalten des Reflektors 12 in die zweite Reflektorstellung durch ein Drehen des Reflektors 12 um 180°, ist nun die zweite Reflektorfläche 21 der Lichterzeugungseinheit 16 zugewandt, wie in 5 gezeigt.
-
Die zweite Reflektorfläche 21 ist im Profil bezüglich der (x, z)-Ebene spiegelsymmetrisch mit entsprechenden Reflektorteilflächen 21a und 21b ausgebildet, so dass das von der Lichterzeugungseinheit 16 erzeugte und auf die zweite Reflektorfläche 21 einfallende Lichtbündel in zwei im Wesentlichen gleichartige, aber in eine andere Richtung abgelenkte Teil-Lichtbündel aufgeteilt wird. Das auf die zweite Reflektorfläche 21 einfallende Licht wird folglich in gleiche Anteile aufgeteilt. Noch ein anderer Teil des von der Lichterzeugungseinheit 16 erzeugten Lichts läuft direkt durch Lichtaustrittsflächen E2 bzw. E3 auf die weiteren Reflektorflächen 13, 14. Die Lichtaustrittsflächen E2 bzw. E3 dienen folglich als jeweilige ”virtuelle Lichtquellen” für die Reflektoren 13 bzw. 14.
-
Jede der zueinander spiegelsymmetrischen Teilflächen 21a, 21b weist den gleichen Krümmungsradius R auf (wobei dies allgemein nicht notwendig ist), sind aber unterschiedlich ausgerichtet. Durch die Beleuchtung auch des unteren, zweiten weiteren Reflektors 14 kann die Leuchtvorrichtung 10 ein insbesondere weit strahlendes Lichtmuster abstrahlen.
-
In der ersten Reflektorstellung mag die Leuchtvorrichtung 10 insbesondere ein Abblendlicht abstrahlen, in der zweiten Reflektorstellung insbesondere ein Fernlicht.
-
Aufgrund seiner Nähe zu den Emitterflächen 18 weist der Reflektor 12 einen Grundkörper auf, der vorzugsweise aus einem thermisch und mechanisch ausreichend widerstandsfähigen Material besteht, insbesondere aus Metall, z. B. aus Aluminium, aber auch aus Kunststoff, Glas, Keramik usw.
-
Die Leuchtvorrichtung 10 kann insbesondere ein Fahrzeugleuchte oder ein Teil davon sein, z. B. ein Fahrzeugscheinwerfer oder ein Einsatz dafür. Insbesondere in diesem Fall ist die Möglichkeit vorteilhaft, die Leuchtdioden 11 einfach über die dem Reflektor 12 abgewandte Seite thermisch anzubinden und zu kühlen.
-
6 zeigt eine Leuchtvorrichtung 30 gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer ersten Reflektorstellung. Die Leuchtvorrichtung 30 ist ähnlich zu der Leuchtvorrichtung 10 ausgestaltet, wobei aber nun die erste Reflektorfläche 31 einen Sektorabschnitt von mehr als 90° darstellt und auch nicht kreisförmig ausgestaltet zu sein braucht.
-
Insbesondere in diesem Fall ist die Lichtaustrittsebene E2a der Reflektor 32 der Leuchtvorrichtung 30 in der ersten Reflektorstellung bezüglich der horizontalen (x, z)-Ebene angewinkelt, hier um ca. 20°.
-
Auch sind die in der zweiten Reflektorstellung angestrahlten Teilflächen 33a, 33b der zweiten Reflektorfläche 33 nicht mehr spiegelsymmetrisch ausgebildet.
-
In der ersten Reflektorstellung wird mittels der ersten Reflektorfläche 31 eine Winkelumlenkung um ca. 110° auf den ersten weiteren Reflektor 13 erreicht, in der zweiten Reflektorstellung eine Winkelumlenkung um ca. 100° auf den ersten weiteren Reflektor 13.
-
Der Reflektor 32 weist beispielsweise ein höhere Sammeleffizienz auf als der Reflektor 12.
-
7 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung 40 gemäß einer dritten Ausführungsform in einer zweiten Reflektorstellung. Die Leuchtvorrichtung 40 weist nun einen kompakten Reflektor 41 auf, welcher nicht drehbar ist und nur eine erste Reflektorfläche 42 aufweist, die der Lichterzeugungseinheit 16 zugewandt ist. Die erste Reflektorfläche 42 ist der zweiten Reflektorfläche 21 der Leuchtvorrichtung 10 zumindest ähnlich.
-
In einer nicht dargestellten ersten Reflektorstellung analog zu der zweiten Reflektorstellung der Leuchtvorrichtung 10 wird auf die erste Reflektorfläche 42 einfallendes Licht in zwei Teilstrahlen aufgeteilt, welche die weitere Reflektorfläche 13 bzw. die weitere Reflektorfläche 14 beleuchten.
-
In der dargestellten zweiten Reflektorstellung ist eine bewegliche Blende (Shutter) 43 in den Lichtpfad eingebracht worden. Die Blende 43 grenzt an einen unteren Rand 47 der Emitterflächen 18 der Lichterzeugungseinheit 16 und des Reflektors 41 und deckt die dadurch gebildete untere Lichtaustrittsfläche E4 ab. Die Blende 43 weist zumindest im Bereich der Lichtaustrittsfläche E4 eine reflektierende ebene Blenden-Reflektorfläche 44 auf. Die Reflektoreinheit 45 wird also zumindest durch den Reflektor 41 und die Blende 43 gebildet, wobei die zweite Reflektorfläche 42, 44 einer Kombination der ersten Reflektorfläche 42 und der Blenden-Reflektorfläche 44 entspricht. Eine Breite der Blende 43 entspricht mindestens einer Breite der Lichterzeugungseinheit 16 bzw. ihrer Emitterflächen und/oder einer Breite der ersten Reflektorfläche 42.
-
In der zweiten Reflektorstellung wird also verhindert, dass Licht nach unten (gegen die y-Achse y) auf den weiteren Reflektor 14 fällt. Durch die Blenden-Reflektorfläche 44 wird dieses Licht durch eine obere Lichtaustrittsöffnung E5 auf den weiteren Reflektor 13 gestrahlt. Zwischen der ersten Reflektorfläche 42 und der Blenden-Reflektorfläche 44 mag ein schmaler Spalt 46 bestehen.
-
Zwischen den beiden Reflektorstellungen kann also durch ein Umklappen oder Verschieben der Blende 43 umgeschaltet werden.
-
8 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung 50 gemäß einer vierten Ausführungsform in einer zweiten Reflektorstellung. Die Leuchtvorrichtung 50 ist ähnlich zu der Leuchtvorrichtung 40, wobei die erste Reflektorfläche 51 des Reflektors 52 nicht in spiegelsymmetrische angeordnete Teilflächen aufgeteilt ist, sondern die Teilflächen 51a, 51b eine im Schnitt unterschiedliche Gestalt aufweisen. Die Teilflächen 51a, 51b sind hier zwar in ihrer Form spiegelsymmetrisch, und weisen folglich auch den gleichen Krümmungsradius auf, jedoch entlang der x-Achse x versetzt.
-
Insbesondere weist hier die Teilfläche 51b beispielhaft eine geringere Fläche auf, so dass ihr ein geringerer Lichtanteil zugewiesen ist. In der ersten Reflektorstellung wird folglich definiert weniger Licht auf die zweite weitere Reflektorfläche 14 gestrahlt als auf die erste weitere Reflektorfläche 13. Allgemein sind strahldivergierende Teilflächen zur Erzeugung unterschiedlich großer Lichtanteile in beliebigen Prozentsätzen realisierbar.
-
9 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung 60 gemäß einer fünften Ausführungsform in einer zweiten Reflektorstellung. Die Leuchtvorrichtung 60 ist ähnlich zu der Leuchtvorrichtung 40 und nutzt auch den gleichen Reflektor 41.
-
Im Gegensatz zu der Leuchtvorrichtung 40 weist eine hier verwendete (Shutter-)Blende 61 keine ebene Blenden-Reflektorfläche auf, sondern eine im Profil gekrümmte Blenden-Reflektorfläche 62.
-
In der ersten Reflektorstellung, wenn sich die Blende 61 nicht im Strahlengang der Leuchtvorrichtung 60 befindet, wird ein zu der Leuchtvorrichtung 40 in der ersten Reflektorstellung zumindest ähnliches Lichtabstrahlmuster erzeugt.
-
In der zweiten Reflektorstellung, ist die Blende 61 in eine Position gebracht worden, in welcher sie die Reflektorteilfläche 42b der ersten Reflektorfläche 42, welche das von der Lichterzeugungseinheit 16 einfallende Licht auf den unteren weiteren Reflektor 14 richtet, abschattet. Licht, das in der ersten Reflektorstellung auf die Reflektorteilfläche 42b fallen würde, fällt nun auf die Blenden-Reflektorfläche 62. Die nicht-abgeschattete Reflektorteilfläche 42a wird in beiden Reflektorstellungen von der Lichterzeugungseinheit 16 auf gleiche Weise bestrahlt.
-
Dadurch, dass nun Licht auf die Blenden-Reflektorfläche 62 fällt, wird der untere weitere Reflektor 14 nicht bestrahlt, dafür der obere weitere Reflektor 13 verstärkt bestrahlt. Im speziellen grenzt die Blenden-Reflektorfläche 62, ggf. über einen nur schmalen Spalt 63, an die untere Grenze der nicht-abgeschatteten Reflektorteilfläche 42a. Diese untere Grenze entspricht der Kante, welche einen Übergang zwischen der nicht-abgeschatteten Reflektorteilfläche 42a und der abgeschatteten oder abschattbaren Reflektorteilfläche 42b darstellt. So können Lichtverluste gering gehalten werden. Ferner werden die nicht-abgeschattete Reflektorteilfläche 42a und die Blenden-Reflektorfläche 62 als eine im Wesentlichen einheitliche zweite Reflektorfläche 42a, 62 wahrgenommen. Der Krümmungsradius R der Blenden-Reflektorfläche 62 entspricht dem Krümmungsradius R der nicht-abgeschatteten Reflektorteilfläche 42a. Zudem schließt die Blenden-Reflektorfläche 62 glatt an der nicht-abgeschatteten Reflektorteilfläche 42a an, d. h., ohne eine Stufe oder Kante. Die zweite Reflektorfläche 42a, 62 weist somit einen gleichmäßigen Krümmungsradius R auf und wirkt folglich als eine winkeldrehende Reflektorfläche.
-
10 zeigt in einer Ansicht von schräg hinten einen Ausschnitt aus einer Leuchtvorrichtung 70 gemäß einer sechsten Ausführungsform in einer ersten Reflektorstellung.
-
Die Leuchtvorrichtung 70 entspricht der Leuchtvorrichtung 40 oder 60 (mit der in der ersten Reflektorstellung entfernten Blende nicht sichtbar) und weist zusätzlich seitlich an dem Reflektor 41 in Richtung der Lichterzeugungseinheit 16 vorstehende Seitenblenden 71 auf. Die Seitenblenden 71 können spekular oder diffus reflektierend ausgebildet sein, alternativ lichtabsorbierend. Durch die Seitenblenden 71 wird ein durch die Lichterzeugungseinheit 16, in der zweiten Reflektorstellung die Blende 43 bzw. 61 und den Reflektor 41 begrenzter Raum seitlich abgeschlossen. Die Verwendung der Blenden 71 ermöglicht eine erhöhte Lichtausbeute, eine verbesserte Lichtdurchmischung und eine Verringerung von Störlicht.
-
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
-
So können allgemein Emitterflächen verwendet werden, welche keine rechteckige Grundform aufweisen. Auch mögen allgemein Emitterflächen verwendet werden, die nicht in einer Ebene liegen, sondern z. B. gekrümmt sind. Auch ist die Anordnung der Emitterflächen allgemein nicht auf ein Matrixmuster beschränkt, insbesondere nicht auf ein 2×2-Matrixmuster. Beispielsweise mag auch ein 1×5-Matrixmuster usw. verwendet werden.
-
Allgemein mag anstelle mehrerer Leuchtdioden auch eine einzelne Leuchtdiode mit einer entsprechend großen Emitterfläche verwendet werden, insbesondere eine organische LED, z. B. eine Polymer-LED. Diese weist die Vorteile einer besonders einfachen Ansteuerung als auch einer einheitlichen, lückenlosen Emitterfläche auf.
-
Auch ist es eine allgemeine Weiterbildung, dass die Zahl und/oder Helligkeit der aktivierten Halbleiterlichtquellen sich mit der Reflektorstellung ändern kann.
-
Darüber hinaus können Seitenblenden mit sämtlichen Leuchtvorrichtungen verwendet werden, z. B. auch welchen mit drehbarem Reflektor. Die Seitenblenden können allgemein separate Elemente sein und brauchen z. B. nicht mit dem Reflektor fest verbunden zu sein.
-
Auch mag die (Shutter-)Blende diffus reflektierend oder licht-absorbierend ausgebildet sein. Diese Blende mag auch entfernt von der Reflektoreinheit angeordnet sein. Ganz allgemein mag die Blende einen Lichteinfall auf einem bestimmten Reflektor oder Reflektorbereich verhindern. Die Blende mag allgemein auch kastenförmig oder wannenförmig ausgebildet sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Leuchtvorrichtung
- 11
- Leuchtdiode
- 12
- Reflektor
- 13
- schalenförmiger Reflektor
- 13a
- Reflexionsoberfläche
- 14
- schalenförmiger Reflektor
- 14a
- Reflexionsoberfläche
- 15
- Innenraum
- 16
- Lichterzeugungseinheit
- 18
- Emitterfläche
- 20
- erste Reflektorfläche
- 21
- zweite Reflektorfläche
- 21a
- Reflektorteilfläche
- 21b
- Reflektorteilfläche
- 22
- Zapfen
- 23
- oberer Rand
- 24
- untere Kante
- 30
- Leuchtvorrichtung
- 31
- Reflektorfläche
- 32
- Reflektor
- 33
- Reflektorfläche
- 33a
- Teilfläche
- 33b
- Teilfläche
- 40
- Leuchtvorrichtung
- 41
- Reflektor
- 42
- erste Reflektorfläche
- 42a
- Reflektorteilfläche
- 42b
- Reflektorteilfläche
- 43
- Blende
- 44
- Blenden-Reflektorfläche
- 45
- Reflektoreinheit
- 46
- Spalt
- 47
- unterer Rand
- 50
- Leuchtvorrichtung
- 51
- erste Reflektorfläche
- 51a
- Teilfläche
- 51b
- Teilfläche
- 52
- Reflektor
- 60
- Leuchtvorrichtung
- 61
- Blende
- 62
- Blenden-Reflektorfläche
- 63
- Spalt
- 70
- Leuchtvorrichtung
- 71
- Seitenblende
- B
- Breite
- E1
- Lichtaustrittsebene
- E2
- Lichtaustrittsebene
- E2a
- Lichtaustrittsebene
- E3
- Lichtaustrittsebene
- E4
- Lichtaustrittsebene
- E5
- Lichtaustrittsebene
- H
- Höhe
- R
- Krümmungsradius
- x
- x-Achse
- y
- y-Achse
- z
- z-Achse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Nicht-Patentliteratur
-
- Julius Chaves: „Introduction to Nonimaging Optics”, CRC Press, 2008 [0021]
