DE102012220457A1

DE102012220457A1 - Beleuchtungseinrichtung

Info

Publication number: DE102012220457A1
Application number: DE102012220457.1A
Authority: DE
Inventors: Roland Fiederling; Philipp Helbig; Thomas Feil
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Plastic Omnium Lighting Systems De GmbH
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-11-10
Also published as: US20140133168A1; CN103807714A; CN103807714B; DE102012220457B4; US9188299B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit mehreren Halbleiterlichtquellen (101 bis 104) und mehreren Lichtleitern (201 bis 205, 210, 215), wobei die Lichtleiter ((201 bis 205, 210, 215) jeweils mindestens eine Lichteinkoppelfläche (201a bis 215a, 211b bis 215b) und eine Lichtauskoppelfläche (201c bis 215c) besitzen, wobei den Lichteinkoppelflächen (201a bis 215a, 211b bis 215b) der Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) jeweils eine lichtemittierende Oberfläche (1010, 1020, 1030, 1040) mindestens einer Halbleiterlichtquelle (101 bis 104) zugeordnet ist, so dass von der lichtemittierenden Oberfläche (1010, 1020, 1030, 1040) der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (101 bis 104) ausgesandtes Licht auf die Lichteinkoppelfläche (201a bis 215a, 211b bis 215b) des ihr zugeordneten Lichtleiters (201 bis 205, 210, 215) trifft, und wobei die Lichtauskoppelflächen (201c bis 215c) der Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) matrixartig angeordnet sind, wobei die Lichteinkoppelfläche (201a bis 215a, 211b bis 215b) des jeweiligen Lichtleiters (201 bis 205, 210, 215) kleiner ist als die lichtemittierende Oberfläche (1010, 1020, 1030, 1040) der diesem Lichtleiter (201 bis 207) zugeordneten mindestens einen Halbleiterlichtquelle (101 bis 104), und eine gitterartige optische Blende (4) mit Gitterzellen (401) vorgesehen ist, die im Bereich der Lichteinkoppelflächen (201a bis 215a, 211b bis 215b) der Lichtleiter (201 bis 207) angeordnet ist, so dass zu unterschiedlichen Lichtleitern (201 bis 205, 210, 215) gehörende Lichteinkoppelflächen (201a bis 215a, 211b bis 215b) in unterschiedlichen Gitterzellen (401) der gitterartigen optischen Blende (4) angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
I. Stand der Technik
Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der EP 1 842 723 B1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung für einen Fahrzeugscheinwerfer, die mehrere matrixartig angeordnete Halbleiterlichtquellen und mehrere Lichtleiter besitzt, die den Halbleiterlichtquellen zugeordnet sind.
II. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine für die Verwendung im Fahrzeugscheinwerfer geeignete Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, die Lichtverteilung an unterschiedliche Funktionen, wie beispielsweise Abblendlicht und Fernlicht etc., anzupassen und die Ausbildung einer scharf ausgeprägten Hell-Dunkelgrenze zwischen beleuchteten und unbeleuchteten Bereichen vor dem Kraftfahrzeug gewährleistet.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weist mehrere Halbleiterlichtquellen und mehrere Lichtleiter auf, wobei die Lichtleiter jeweils mindestens eine Lichteinkoppelfläche und eine Lichtauskoppelfläche besitzen, und den Lichteinkoppelflächen der Lichtleiter jeweils eine lichtemittierende Oberfläche mindestens einer Halbleiterlichtquelle zugeordnet ist, so dass von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle ausgesandtes Licht auf die Lichteinkoppelfläche des der mindestens einen Halbleiterlichtquelle zugeordneten Lichtleiters trifft, und wobei die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter matrixartig angeordnet sind. Erfindungsgemäß ist die Lichteinkoppelfläche des jeweiligen Lichtleiters kleiner als die lichtemittierende Oberfläche der diesem Lichtleiter zugeordneten mindestens einen Halbleiterlichtquelle. Außerdem ist erfindungsgemäß eine gitterartige optische Blende mit Gitterzellen vorgesehen, die im Bereich der Lichteinkoppelflächen der Lichtleiter angeordnet ist, so dass zu unterschiedlichen Lichtleitern gehörende Lichteinkoppelflächen in unterschiedlichen Gitterzellen der gitterartigen optischen Blende angeordnet sind.
Dadurch wird gewährleistet, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung beim Einsatz in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer unterschiedliche Beleuchtungsfunktionen, wie beispielsweise ADB (Advanced Driving Beam), Abblendlicht, Nebellicht und Tagfahrlicht etc., verwirklicht werden können. Insbesondere ermöglicht die Verwendung von mehreren Halbleiterlichtquellen und mehreren Lichtleitern, deren Lichteinkoppeleinflächen jeweils der lichtemittierenden Oberfläche mindestens einer der Halbleiterlichtquellen zugeordnet sind, eine kontrollierbare Veränderung der Lichtverteilung des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts, indem einzelne Halbleiterlichtquellen selektiv ein- oder ausgeschaltet werden oder deren Helligkeit oder Farbe variiert wird. Die matrixartige Anordnung der Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter erlaubt mittels der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine flächenhafte, matrixartige Ausleuchtung. Außerdem wird dadurch, dass die Lichteinkoppelfläche der Lichtleiter jeweils kleiner ist als die lichtemittierende Oberfläche der diesem Lichtleiter zugeordneten mindestens einen Halbleiterlichtquelle und dadurch, dass zu unterschiedlichen Lichtleitern gehörende Lichteinkoppelflächen in unterschiedlichen Gitterzellen der gitterartigen optischen Blende angeordnet sind, sichergestellt, dass ausschließlich Licht in den jeweiligen Lichtleiter eingekoppelt wird, das von der diesem Lichtleiter zugeordneten mindestens einen Halbleiterlichtquelle emittiert wurde. Zusätzlich wird hierdurch gewährleistet, dass die Toleranzempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung bezüglich der relativen Positionierung der Lichteinkoppelflächen der Lichtleiter und der lichtemittierenden Oberflächen der Halbleiterlichtquellen deutlich reduziert wird. Die gitterartige optische Blende verbessert die optische Trennung zwischen benachbarten Lichtleitern. Insbesondere wird durch die gitterartige optische Blende die Lichteinkoppelfläche eines jeden Lichtleiters gegenüber dem Licht abgeschattet, das von den Halbleiterlichtquellen emittiert wird, die den benachbarten Lichtleitern zugeordnet sind. Außerdem führt die gitterartige optische Blende die Lichtleiter bei der Montage in die gewünschte Position über den Lichtaustrittsflächen der Halbleiterlichtquellen. Diese Maßnahmen ermöglichen die Ausbildung einer scharfen Hell-Dunkel-Grenze zwischen mittels der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ausgeleuchtetem und nicht ausgeleuchtetem Bereich vor dem Kraftfahrzeug. Insbesondere kann dadurch die asymmetrische Lichtverteilung für das Abblendlicht mit scharf definierter Hell-Dunkel-Grenze realisiert werden.
Vorzugsweise weist die gitterartige optische Blende der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung geschwärzte Oberflächen auf, um Streulicht und Lichtreflexion an der gitterartigen optischen Blende zu vermeiden.
Die gitterartige optische Blende der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist vorteilhafter Weise als Bestandteil einer Halterung für die Lichtleiter ausgebildet, um die mechanische Stabilität und den Zusammenhalt der Lichtleiter zu verbessern und um eine exakte Ausrichtung der Lichteinkoppelflächen der Lichtleiter bezüglich der lichtemittierenden Oberflächen der Halbleiterlichtquellen auch im Fall einer thermischen Ausdehnung der Lichtleiter während des Betriebs der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zu gewährleisten.
Vorteilhafter Weise sind die Lichtleiter der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung im Bereich ihrer Lichtauskoppelflächen miteinander verbunden, um die mechanische Stabilität und den Zusammenhalt der Lichtleiter weiter zu verbessern und um die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter in ihrer relativen Position und Ausrichtung auch im Fall einer thermischen Ausdehnung der Lichtleiter während des Betriebs der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zu fixieren.
Vorzugsweise sind die Lichtleiter zu dem vorgenannten Zweck im Bereich ihrer Lichtauskoppelflächen durch eine gemeinsame transparente Abdeckung miteinander verbunden. Diese transparente Abdeckung hat zusätzlich zur mechanischen Stabilisierung der Lichtleiter den weiteren Vorteil, dass sie die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter vor Verschmutzung und Beschädigung schützt, ohne die Lichtemission zu behindern. Außerdem können mit Hilfe der transparenten Abdeckung Längenunterschiede bei den Lichtleitern oder vorstehende Lichtauskoppelflächen, die beispielsweise durch unterschiedliche hohe lichtemittierende Oberflächen der Halbleiterlichtquellen bedingt sind, ausgeglichen werden.
Vorteilhafter Weise sind die Lichtauskoppelflächen benachbarter Lichtleiter lückenlos nebeneinander angeordnet. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass beim Einsatz der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung im Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs gitterartige Schatten auf der Fahrbahn vor dem Kraftfahrzeug vermieden werden.
Vorzugsweise sind die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung jeweils viereckig oder sechseckig ausgebildet. Die vorgenannten Formen erlauben auf einfache Weise eine lückenlose, formschlüssige Anordnung der Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter. Die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter sind gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung plan ausgebildet, um sie in der Brennebene einer optischen Linse platzieren zu können. Alternativ können die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter aber auch gewölbt ausgebildet sein, um sie beispielsweise in der Brennfläche eines Freiformreflektors platzieren zu können. Die Länge der Lichtleiter kann ferner individuell unterschiedlich sein, um beispielsweise Höhenunterschiede der lichtemittierenden Oberflächen der Halbleiterlichtquellen auszugleichen.
Die Lichtleiter der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind vorteilhafter Weise jeweils konisch ausgebildet, so dass die Lichteinkoppelfläche an einem konisch verjüngten Ende des jeweiligen Lichtleiters und die Lichtauskoppelfläche an einem konisch verbreiterten Ende des jeweiligen Lichtleiters angeordnet ist. Dadurch wird ermöglicht, dass die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter größer als ihre Lichteinkoppelflächen sind und die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eine entsprechend größere Leuchtfläche besitzt.
Die Lichtleiter der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind vorteilhafter Weise jeweils als TIR-Optik ausgebildet. Die Abkürzung "TIR" in dem Begriff "TIR-Optik" steht für "total internal reflexion". Der Begriff "TIR-Optik" bezeichnet daher eine Optik, deren Funktion auf dem Prinzip der inneren Totalreflexion beruht, das heißt, bei der Lichtstrahlen auf die Grenzfläche vom optisch dichteren Medium zum optisch dünneren Medium unter einem Einfallswinkel größer als der kritische Winkel der Totalreflexion auftreffen und somit an dieser Grenzfläche total reflektiert werden, so dass kein Übertritt in das optische dünnere Medium stattfindet. Bei dem optisch dichteren Medium handelt es sich um das Material des Lichtleiters, beispielsweise Glas- oder durchsichtiges Kunststoffmaterial, und bei dem optisch dünneren Material um Luft oder Vakuum. Bei einem als TIR-Optik ausgebildeten Lichtleiter kann das in den Lichtleiter eingekoppelte Licht den Lichtleiter nur an seinen Enden verlassen, weil es an der Mantelfläche des Lichtleiters mittels Totalreflexion reflektiert wird. Die TIR-Optik kann allerdings auch in ein Kühlmedium, beispielsweise Wasser oder Graphit oder geeignete wärmeleitfähige, Nanotubes, beispielsweise Carbon-Nanotubes, enthaltende Materialien, eingebettet sein oder von diesen umströmt werden. Deshalb ist vorteilhafterweise die Oberfläche der Lichtleiter außerhalb der Lichteinkoppelfläche und der Lichtauskoppelfläche verspiegelt ausgebildet. Dadurch wird gewährleistet, dass das in den jeweiligen Lichtleiter eingekoppelte Licht an der verspiegelten Oberfläche reflektiert wird und den Lichtleiter nur an seiner Lichtauskoppelfläche oder Lichteinkoppelfläche verlassen kann.
Vorteilhafterweise ist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer optischen Linse ausgestattet, die hinsichtlich des Strahlengangs des von den Halbleiterlichtquellen emittierten Lichts den Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter nachgeschaltet ist. Mit Hilfe der mindestens einen optischen Linse kann die von den Halbleiterlichtquellen und den Lichtleitern erzeugte Lichtverteilung abgebildet werden. Beispielsweise erlaubt die mindestens eine optische Linse im Fall des Einsatzes der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung im Kraftfahrzeugscheinwerfer, dass die von den Halbleiterlichtquellen und den Lichtleitern erzeugte Lichtverteilung in den Bereich vor dem Kraftfahrzeug abgebildet wird. Zu diesem Zweck ist die mindestens eine optische Linse vorzugsweise derart ausgebildet und platziert, dass die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter in der Brennebene der mindestens einen optischen Linse angeordnet sind. Die mindestens eine optische Linse bildet daher eine sogenannte Sekundäroptik und die Lichtleiter bilden eine sogenannte Primäroptik.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers ausgebildet, um mit ihrer Hilfe unterschiedliche Lichtverteilungen, wie beispielsweise Lichtverteilungen für ADB(Advanced Driving Beam), Abblendlicht, Nebellicht, Tagfahrlicht, Positionslicht und dynamisches Kurvenlicht zu erzeugen.
III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1 Eine schematische Darstellung des Aufbaus der Beleuchtungseinrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung
2 Eine Draufsicht auf die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung
3 Eine Draufsicht auf die Lichteinkoppelflächen der in 2 abgebildeten Lichtleiter
4 Eine perspektivische Ansicht der in den 2 und 3 abgebildeten Lichtleiter
5 Eine Seitenansicht der auf dem gemeinsamen Träger angeordneten Halbleiterlichtquellen, der Lichtleiter und der transparenten Abdeckung der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung
6 Eine Draufsicht auf die gitterartige optische Blende der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt zwanzig Halbleiterlichtquellen 101, 102, 103, 104, fünfzehn Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 für das von den Leuchtdioden emittierte Licht, eine transparente Abdeckung 3 für die Lichtauskoppelflächen der Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215, eine gitterartige optische Blende 4 und eine optische Linse 5. Der Aufbau dieser Beleuchtungseinrichtung ist schematisch in 1 dargstellt. In den 1 bis 6 sind nur vier der insgesamt zwanzig Halbleiterlichtquellen und nur sieben der insgesamt fünfzehn Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 abgebildet.
Alle zwanzig Halbleiterlichtquellen sind als Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 ausgebildet, die matrixartig in vier Zeilen und fünf Reihen auf einem gemeinsamen Träger 2 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 emittieren während ihres Betriebs weißes Licht. Sie sind mittels einer in den Figuren nicht dargestellten Betriebsschaltung einzeln oder in Gruppen ansteuerbar, so dass die Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 separat voneinander eingeschaltet und ausgeschaltet werden können und die Helligkeit der Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 unabhängig voneinander regulierbar ist. Die lichtemittierende Oberfläche jeder Leuchtdiode 101, 102, 103, 104 hat eine Fläche von 0,5625 mm².
Die fünfzehn Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 besitzen insgesamt zwanzig Lichteinkoppeleinflächen 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b 210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b, die jeweils einer der zwanzig Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 zugeordnet und in geringem Abstand zu der lichtemittierenden Oberfläche 1010, 1020, 1030, 1040 der entsprechenden Leuchtdiode 101, 102, 103, 104 angeordnet sind. Außerdem besitzen die fünfzehn Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 jeweils eine ebene Lichtauskoppelfläche 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c, aus denen das in den jeweiligen Lichtleiter eingekoppelte Licht wieder austritt. Die Lichtauskoppelflächen 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c der Lichtleiter sind in drei Zeilen und fünf Reihen lückenlos nebeneinander angeordnet. Das bedeutet, benachbarte Lichtauskoppelflächen sind ohne Abstand nebeneinander angeordnet und die Seitenkanten der Lichtauskoppelflächen sind möglichst geradlinig und scharfkantig, das heißt, möglichst ohne Rundungsradius, ausgebildet, so dass ein etwaiger Spalt zwischen benachbarten Lichtauskoppelflächen eine Breite von höchstens 50 Mikrometer hat. Die in der dritten Zeile angeordneten Lichtauskoppelflächen 211c, 212C, 213c, 214c, 215c besitzen jeweils eine rechteckige Form und eine Fläche von 2 mm mal 10 mm entsprechend 20 mm². Die zu diesen Lichtauskoppelflächen 211c, 212c, 213c, 214c, 215c gehörenden Lichtleiter 215 weisen jeweils zwei Lichteinkoppelflächen 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b auf, so dass in diese Lichtleiter 215 jeweils Licht von zwei Leuchtdioden 103, 104 eingekoppelt wird. Die in der ersten und zweiten Zeile angeordneten Lichtauskoppelflächen 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c besitzen jeweils eine quadratische Form und eine Fläche von 4 mm². Alle Lichteinkoppelflächen 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b 210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b besitzen jeweils eine quadratische Form mit einer Fläche von 0,49 mm².
Die Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 bestehen aus einem durchsichtigen, farblosen Kunststoffmaterial, vorzugsweise aus Polycarbonat. Alternativ können aber auch andere durchsichtige, farblose Kunststoffmaterialen, wie beispielsweise Polymethylmethacrylat(PMMA) oder Polymethacrylmethylimid PMMI verwendet werden. Die Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 sind jeweils als TIR-Optik ausgebildet, so dass das in den jeweiligen Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 eingekoppelte Licht an seiner Mantelfläche aufgrund von Totalreflexion reflektiert wird. Die Mantelflächen der Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215, das heißt, die außerhalb der Lichteinkoppelfläche und Lichtauskoppelfläche liegenden Bereiche der äußeren Oberfläche der Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 können zusätzlich mittels einer Aluminiumbeschichtung verspiegelt ausgebildet sein. Alle Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 sind konisch ausgebildet, so dass ihre Lichteinkoppelflächen 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b 210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b jeweils an einem verjüngten Ende des jeweiligen Lichtleiters 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 und ihre Lichtauskoppelflächen 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c an einem verbreiterten Ende des jeweiligen Lichtleiters 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 angeordnet sind.
Im Bereich ihrer Lichtauskoppelflächen 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c sind die Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 durch die transparente Abdeckung 3 miteinander verbunden. Die transparente Abdeckung 3 besteht aus durchsichtigem, farblosem Polycarbonat und ist mittels Kunststoffspritzgusstechnik mit den Lichtleitern im Bereich ihrer Lichtauskoppelflächen verschmolzen. Die Abdeckung 3 dient zur mechanischen Halterung der Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 und zur Stabilisierung des Formschlusses der Lichtauskoppelflächen 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c der Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215. In 4 sind der besseren Übersicht halber nicht alle Lichtauskoppelflächen mit ihren Bezugszeichen versehen.
Im Bereich der Lichteinkoppelflächen 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b 210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b der Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 befindet sich die gitterartige optische Blende 4. Sie ist derart ausgebildet und platziert, dass alle Lichteinkoppelflächen 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b 210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b jeweils in einer separaten Gitterzelle 401 der gitterartigen optischen Blende 4 angeordnet sind. Die optische Blende 4 schattet die Lichteinkoppelflächen 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b 210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b gegeneinander ab, so dass in jede Lichteinkoppelfläche 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b 210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b nur Licht von einer der zwanzig Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 eingekoppelt wird. Zusätzlich dient die optische Blende 4 auch als Halterung für die Lichtleiter und zur mechanischen Stabilisierung der Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 im Bereich ihrer Lichteinkoppeleinflächen 201a, 202a, 203a, 204a, 205a, 206a, 207a, 208a, 209a, 209b 210a, 211a, 211b, 212a, 212b, 213a, 213b, 214a, 214b, 215a, 215b. Die gitterartige optische Blende 4 besteht aus Edelstahlblech oder Aluminiumblech oder aus Kunststoff und weist zwei Durchbrüche 41, 42 für Schrauben zu Ihrer Befestigung am Träger 2 auf. Die Oberflächen der gitterartigen optischen Blende 4 sind schwarz eloxiert. Die gitterartige optische Blende 4 ist in einem Abstand von 0,1 mm zu den lichtemittierenden Oberflächen 1010, 1020, 1030, 1040 der Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 angeordnet.
Die optische Linse 5 der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als plan-konvexe optische Linse mit einer Brennweite von 100 mm ausgebildet. Insbesondere ist die optische Linse 5 als chromatisch korrigiertes Doublett ausgeführt, das aus Gläsern oder transparenten farblosen Kunststoffen mit unterschiedlichem Brechungsindex hergestellt ist. Die optische Linse 5 ist den Lichtleitern 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 in Bezug auf den Strahlengang des von den Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 emittierten Lichts nachgeordnet, das heißt, das von den Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 emittierte Licht trifft zuerst auf die Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 bevor es die optische Linse 5 erreicht. Die Lichtauskoppelflächen 201c, 202c, 203c, 204c, 205c, 206c, 207c, 208c, 209c, 210c, 211c, 212c, 213c, 214c, 215c der Lichtleiter 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 sind in der Brennebene der optischen Linse 5 angeordnet.
Mit Hilfe der optischen Linse 5 wird die von den Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 und Lichtleitern 201, 202, 203, 204, 205, 210, 215 generierte Lichtverteilung auf die Straße vor dem Kraftfahrzeug abgebildet. Zur Variation der Lichtverteilung werden einzelne oder mehrere der zwanzig Leuchtdioden 101, 102, 103, 104 selektiv ein- oder ausgeschaltet oder ihre Helligkeit oder Farbe wird reguliert.
Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers vorgesehen. Zum Erzeugen der Lichtverteilungen für die Funktionen ADB, Abblendlicht, Nebellicht, Tagfahrlicht, Positionslicht und Parklicht können eine oder mehrere solcher Beleuchtungseinrichtungen im Kraftfahrzeugscheinwerfer angeordnet sein.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf das oben näher erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung. Beispielsweise kann die Anzahl, sowie die Anordnung der Leuchtdioden und dementsprechend der Lichtleiter variiert werden. 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. Außerdem können anstelle von Leuchtdioden auch andere Arten von Halbleiterlichtquellen, wie beispielsweise Laserdioden mit oder ohne Leuchtstoff zur Wellenlängenkonversion des Laser-Anregungslichts, verwendet werden. Ferner kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung zusätzlich auch farbiges Licht, insbesondere orangefarbenes Licht, emittierende Halbleiterlichtquellen aufweisen, um beispielsweise im Frontbereich des Fahrzeugs zusätzlich die Funktion Fahrtrichtungsanzeiger verwirklichen zu können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1842723 B1 [0002]

Claims

Beleuchtungseinrichtung mit mehreren Halbleiterlichtquellen (101 bis 104) und mehreren Lichtleitern (201 bis 205, 210, 215), wobei die Lichtleiter ((201 bis 205, 210, 215) jeweils mindestens eine Lichteinkoppelfläche (201a bis 215a, 211b bis 215b) und eine Lichtauskoppelfläche (201c bis 215c) besitzen, wobei den Lichteinkoppelflächen (201a bis 215a, 211b bis 215b) der Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) jeweils eine lichtemittierende Oberfläche (1010, 1020, 1030, 1040) mindestens einer Halbleiterlichtquelle (101 bis 104) zugeordnet ist, so dass von der lichtemittierenden Oberfläche (1010, 1020, 1030, 1040) der mindestens einen Halbleiterlichtquelle (101 bis 104) ausgesandtes Licht auf die Lichteinkoppelfläche (201a bis 215a, 211b bis 215b) des ihr zugeordneten Lichtleiters (201 bis 205, 210, 215) trifft, und wobei die Lichtauskoppelflächen (201c bis 215c) der Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) matrixartig angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteinkoppelfläche (201a bis 215a, 211b bis 215b) des jeweiligen Lichtleiters (201 bis 205, 210, 215) kleiner ist als die lichtemittierende Oberfläche (1010, 1020, 1030, 1040) der diesem Lichtleiter (201 bis 207) zugeordneten mindestens einen Halbleiterlichtquelle (101 bis 104), und eine gitterartige optische Blende (4) mit Gitterzellen (401) vorgesehen ist, die im Bereich der Lichteinkoppelflächen (201a bis 215a, 211b bis 215b) der Lichtleiter (201 bis 207) angeordnet ist, so dass zu unterschiedlichen Lichtleitern (201 bis 205, 210, 215) gehörende Lichteinkoppelflächen (201a bis 215a, 211b bis 215b) in unterschiedlichen Gitterzellen (401) der gitterartigen optischen Blende (4) angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei die gitterartige optische Blende (4) geschwärzte Oberflächen (40) aufweist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die gitterartige optische Blende (4) als Bestandteil einer Halterung für die Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) im Bereich ihrer Lichtauskoppelflächen (201c bis 215c) miteinander verbunden sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, wobei die Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) im Bereich ihrer Lichtauskoppelflächen (201c bis 215c) durch eine gemeinsame transparente Abdeckung (3) miteinander verbunden sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Lichtauskoppelflächen (201c bis 215c) benachbarter Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) lückenlos nebeneinander angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Lichtauskoppelflächen (201c bis 215c) der Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) viereckig oder sechseckig ausgebildet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) konisch ausgebildet sind, so dass die Lichteinkoppelfläche (201a bis 215a, 211b bis 215b) an einem konisch verjüngten Ende des Lichtleiters (201 bis 205, 210, 215) und die Lichtauskoppelfläche (201c bis 215c) an einem konisch verbreiterten Ende des Lichtleiters (201 bis 207) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) als TIR-Optiken ausgebildet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Oberfläche der Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) außerhalb der Lichteinkoppelfläche (201a bis 215a, 211b bis 215b) und der Lichtauskoppelfläche (201c bis 215c) verspiegelt ausgebildet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine optische Linse (5) aufweist, die hinsichtlich des Strahlengangs des von den Halbleiterlichtquellen (101 bis 104) emittierten Lichts den Lichtauskoppelflächen (201c bis 215c) der Lichtleiter (201 bis 205, 210, 215) nachgeschaltet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Beleuchtungseinrichtung als Bestandteil eines Fahrzeugscheinwerfers ausgebildet ist.