DE102013219710A1

DE102013219710A1 - Leuchtvorrichtung und System

Info

Publication number: DE102013219710A1
Application number: DE201310219710
Authority: DE
Inventors: Matthias Goldbach; Jürgen Holz
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2013-09-30
Filing date: 2013-09-30
Publication date: 2015-04-02

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend eine Flächenlichtquelle zum Erzeugen einer Lichtstrahlung und eine bewegbare Blende. Die Blende weist eine Durchtrittsöffnung für die mit der Flächenlichtquelle erzeugte Lichtstrahlung auf. Die Leuchtvorrichtung weist ferner eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Blende auf. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System, aufweisend eine solche Leuchtvorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, welche eine Flächenlichtquelle zum Erzeugen einer Lichtstrahlung und eine Blende aufweist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein System aufweisend eine solche Leuchtvorrichtung.
Für Frontscheinwerfer von Fahrzeugen, deren Lichtquellen einen Lichtstrom von 2000 lm überschreiten, ist in Deutschland seit dem 01.01.1990 eine automatisch-dynamische Leuchtweitenregulierung gesetzlich vorgeschrieben. Dies betrifft zum Beispiel Scheinwerfer mit Xenon-Lampen. Die Leuchtweitenregulierung gewährleistet, dass entgegenkommender Verkehr nicht geblendet wird. Üblicherweise ist die Leuchtweitenbegrenzung mechanisch verwirklicht, indem ein Scheinwerfer zum Beispiel mit Hilfe eines hydro-dynamischen Stellmotors verkippt wird. Möglich ist ferner eine Walzen-Justage. Derartige Ansätze sind relativ aufwändig und teuer.
Im Automobilbereich werden zum Teil planare Leuchtmittel für die Frontbeleuchtung eingesetzt. Bekannte Scheinwerfer mit Flächenlichtquellen können auf Leuchtdioden (LED, Light Emitting Diode) basieren. In einer bekannten Ausgestaltung sind mehrere Leuchtdiodenchips, auf welchen Konversionselemente zur Strahlungskonversion aufgebracht sind, auf einem Träger angeordnet. Neben diesen Komponenten kommt eine Blende (Shutter) zum Einsatz. Die Blende besitzt eine Durchtrittsöffnung, welche genau definierte Kanten zum Ermöglichen eines hohen Kontrasts aufweist. Die Blende ist zum Beispiel aus Silizium ausgebildet, und fest mit den Chips vergossen.
LED-Scheinwerfer können zur Leuchtweitenregulierung ebenfalls auf mechanische Art und Weise verkippt werden. Ein anderer Ansatz ist die Verwendung von LED-Matrizen mit selektiv ansteuerbaren Leuchtdioden. Im Betrieb werden Leuchtdioden, welche nicht in ein nicht benötigtes Segment abstrahlen, ausgeschaltet. Hierbei wird nicht der volle zur Verfügung stehende Lichtstrom genutzt.
Eine Anforderung von LED-Scheinwerfern besteht in einem genauen Einbau des Trägers mit der aus Leuchtdiodenchips aufgebauten Flächenlichtquelle in eine dazugehörige Halterung, so dass die Flächenlichtquelle präzise in Bezug auf ein nachgeordnetes optisches System ausgerichtet ist. Zu diesem Zweck können Maßnahmen wie eine Ausgestaltung des Trägers mit Präzisionslöchern in Betracht kommen. Andere Konzepte beziehen sich auf eine Feinjustage eines Scheinwerfers bei der Montage, um die Position der Flächenlichtquelle genau festzulegen. Derartige Ansätze sind mit einem hohen Aufwand verbunden.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Lösung für eine verbesserte Leuchtvorrichtung und ein dazugehöriges System anzugeben.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird eine Leuchtvorrichtung vorgeschlagen. Die Leuchtvorrichtung weist eine Flächenlichtquelle zum Erzeugen einer Lichtstrahlung und eine bewegbare Blende auf. Die Blende weist eine Durchtrittsöffnung für die mit der Flächenlichtquelle erzeugte Lichtstrahlung auf. Die Leuchtvorrichtung weist ferner eine Antriebseinrichtung zum Bewegen der Blende auf.
Die Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung mit der bewegbaren Blende ermöglicht es, eine Abstrahlcharakteristik der Leuchtvorrichtung zu verändern. Hierdurch lässt sich ein Abstrahlverhalten der Leuchtvorrichtung auf gezielte Weise einstellen. Da lediglich die Blende bewegt wird, kann die dazugehörige Antriebseinrichtung einen einfachen und dadurch kostengünstigen Aufbau aufweisen.
Die der Flächenlichtquelle nachgeordnete Blende kann relativ klein sein und eine kleine Masse aufweisen. Die Blende und die Flächenlichtquelle bzw. eine aktive Leuchtfläche der Flächenlichtquelle, über welche die von der Flächenlichtquelle im Leuchtbetrieb erzeugte Lichtstrahlung abgegeben werden kann, können relativ nahe zueinander positioniert sein. Dadurch lässt sich das Abstrahlverhalten mit einem kleinen Bewegungsweg der Blende variieren. Die kleine Masse und kleine Bewegungswege der Blende ermöglichen eine schnelle Positionierung der Blende zur Veränderung der Abstrahlcharakteristik.
Für die Leuchtvorrichtung können unterschiedliche Ausführungsformen in Betracht kommen, wie im Folgenden näher beschrieben wird.
In einer möglichen Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist die Blende translatorisch bewegbar bzw. verschiebbar. In dieser Ausgestaltung kann die Leuchtvorrichtung zum Beispiel in einem Scheinwerfer einer Frontbeleuchtung eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen. Hierbei kann der Blende eine optische Einrichtung, zum Beispiel ein Reflektor, nachgeordnet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtvorrichtung weist die Durchtrittsöffnung der Blende kleinere laterale Abmessungen auf als eine Leuchtfläche der Flächenlichtquelle. Hierdurch kann erzielt werden, dass ein Lichtbündel, welches über die Durchtrittsöffnung der Blende abgestrahlt werden kann, in unterschiedlichen Positionen der Blende einen scharfen Hell-Dunkel-Kontrastübergang aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist die Blende parallel zu der Flächenlichtquelle bzw. zu einer Leuchtfläche der Flächenlichtquelle bewegbar. In dieser Ausgestaltung können die Blende und damit die Durchtrittsöffnung der Blende variabel über der Leuchtfläche der Flächenlichtquelle positioniert werden, was jeweils zu einer entsprechenden Abstrahlcharakteristik führt.
Die vorgenannte Ausgestaltung kann zum Beispiel eingesetzt werden, um eine Leuchtweitenregulierung bei einem Frontbeleuchtungssystem eines Fahrzeugs zu verwirklichen. In diesem Zusammenhang kann die Leuchtvorrichtung ferner dahingehend ausgebildet sein, dass die Blende entlang einer Bewegungsrichtung, d.h. in eine Richtung und in eine hierzu entgegen gesetzte Richtung, bewegbar ist. Im Zusammenspiel mit einer der Blende nachgeordneten optischen Einrichtung, zum Beispiel einem Reflektor, kann auf diese Weise ein von einem Frontscheinwerfer auf eine Straße projiziertes Leuchtfeld modifiziert werden. Hierbei kann die Leuchtrichtung des Scheinwerfers vertikal verstellt, und infolgedessen die Leuchtweite verändert werden.
Eine Leuchtweitenregulierung erfordert ein Nachführen der Leuchtweite innerhalb einer dynamischen Justage-Zeit von 0,3 Sekunden. Diese Anforderung kann mit Hilfe der Leuchtvorrichtung erreicht werden. Die Leuchtvorrichtung kann zum Beispiel derart ausgebildet sein, dass die Blende Bewegungen mit einer Auslenkung im Bereich von 50 bis 200 µm ausführen kann. Auf diese Weise ist ein schnelles Bewegen bzw. Hin- und Herbewegen der Blende mit Frequenzen im Bereich von zum Beispiel mehreren 10 kHz und höher möglich.
Neben der Leuchtweitenregulierung kann die bewegbare Ausgestaltung der Blende auch zum Verwirklichen anderer dynamischer Funktionen einer Fahrzeugfrontbeleuchtung eingesetzt werden. In Betracht kommt zum Beispiel ein Kurvenlicht, also eine horizontale Verstellung der Leuchtrichtung. Die Blende kann hierbei ebenfalls parallel zu der Flächenlichtquelle und entlang einer Bewegungsrichtung bewegt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist die Blende entlang mehrerer verschiedener Bewegungsrichtungen bewegbar. Hierdurch kann die Leuchtvorrichtung eine hohe Flexibilität in Bezug auf ein Variieren eines Abstrahlverhaltens zur Verfügung stellen.
Es ist zum Beispiel möglich, dass die Blende parallel zu der Flächenlichtquelle und entlang zweier verschiedener Bewegungsrichtungen bewegbar ist. Diese Ausgestaltung kann in Bezug auf eine Frontbeleuchtung eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen, um sowohl eine Leuchtweitenregulierung als auch ein Kurvenlicht zu verwirklichen. Hierfür können die beiden Bewegungsrichtungen, entlang welcher die Blende bewegbar ist, senkrecht zueinander ausgerichtet sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist die Blende senkrecht zu der Flächenlichtquelle bzw. zu einer Leuchtfläche der Flächenlichtquelle bewegbar. Hierdurch kann eine durch die Durchtrittsöffnung der Blende vorgegebene Kontrastebene verschoben werden, und auf diese Weise zum Beispiel auf den Fokus einer der Blende nachgeordneten optischen Einrichtung, zum Beispiel eines Reflektors, abgestimmt werden. Dies kann zum Beispiel vorgesehen sein, um eine toleranzbedingte Höhenabweichung der Leuchtfläche der Flächenlichtquelle zu kompensieren.
Die bewegbare Blende ermöglicht des Weiteren einen kostengünstigeren Einbau eines die Leuchtvorrichtung umfassenden Frontscheinwerfers in einem Fahrzeug. Hierbei kann auf aufwändige und kostenintensive Maßnahmen, zum Beispiel eine Ausgestaltung eines die Flächenlichtquelle tragenden Trägers mit Präzisionslöchern oder eine Feinjustage des Scheinwerfers während der Montage, verzichtet werden. Denn die bewegbare Blende kann dazu genutzt werden, um die Leuchteigenschaften des Scheinwerfers nach dem Einbau zu korrigieren und präzise festzulegen.
Die Leuchtvorrichtung kann auch in einem anderen Gebiet als dem Automobilbereich zur Anwendung kommen. Es ist zum Beispiel möglich, dass die Leuchtvorrichtung in einem Projektor eingesetzt wird. In dieser Ausgestaltung kann über die bewegbare Blende eine Ausleuchtung einer der Blende nachgeordneten optischen Einrichtung, welche bei einem Projektor in Form einer Mikrospiegelanordnung zur Lichtmodulation vorliegen kann, verändert werden. Auf diese Weise kann ein von dem Projektor auf eine Leinwand projiziertes Leuchtfeld modifiziert werden, um zum Beispiel die Projektionseigenschaften zu verbessern.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Flächenlichtquelle der Leuchtvorrichtung einen Leuchtdiodenchip auf. Auf dem Leuchtdiodenchip kann ein Konversionselement (zum Beispiel plättchenförmig) zur Strahlungskonversion angeordnet sein. Die Flächenlichtquelle kann des Weiteren mehrere Leuchtdiodenchips aufweisen. Hierbei kann ebenfalls auf jedem Leuchtdiodenchip ein Konversionselement zur Strahlungskonversion angeordnet sein. Denkbar ist ferner, dass auf mehreren Leuchtdiodenchips ein gemeinsames Konversionselement angeordnet ist. Möglich ist es auch, dass bei mehreren Leuchtdiodenchips nicht sämtliche Leuchtdiodenchips oder kein Leuchtdiodenchip mit einem Konversionselement ausgestattet sind.
Abhängig von der jeweiligen Ausgestaltung der Flächenlichtquelle kann eine Leuchtfläche der Flächenlichtquelle auf unterschiedliche Art und Weise gebildet sein. Die Leuchtfläche kann zum Beispiel von einer vorderseitigen Oberfläche eines Konversionselements gebildet sein. Möglich ist es auch, dass die Leuchtfläche aus mehreren Teilflächen zusammengesetzt ist. Hierbei kann es sich um mehrere vorderseitige Oberflächen mehrerer Konversionselemente handeln. Möglich ist es auch, dass die Leuchtfläche vorderseitige Oberflächen von einem oder mehreren Leuchtdiodenchips und von einem oder mehreren Konversionselementen umfasst. Des Weiteren kann die Leuchtfläche von einer vorderseitigen Oberfläche eines Leuchtdiodenchips oder von mehreren vorderseitigen Oberflächen mehrerer Leuchtdiodenchips gebildet sein.
Die Leuchtvorrichtung kann darüber hinaus weitere Komponenten aufweisen. Hierunter fällt der oben bereits erwähnte Träger, auf welchem die Flächenlichtquelle bzw. der oder die Leuchtdiodenchips angeordnet sein können. Auf dem Träger kann ferner eine reflektive Vergussmasse angeordnet sein, welche die Flächenlichtquelle bzw. den oder die Leuchtdiodenchips nebst Konversionselement(en) derart umgibt, dass lediglich die Leuchtfläche der Flächenlichtquelle freigestellt ist.
Im Leuchtbetrieb kann über die Blende ein Teil der von der Flächenlichtquelle erzeugten Lichtstrahlung blockiert werden. Um zu unterdrücken, dass die Blende Lichtstrahlung bis hinein in den Infrarotbereich absorbiert und der über die Durchtrittsöffnung ausgesendete Lichtstrom signifikant reduziert wird, ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Blende eine als Spiegel wirkende reflektierende Schicht an einer der Flächenlichtquelle zugewandten Seite aufweist. Hierdurch kann Lichtstrahlung, welche auf die Blende auftrifft, zurück zu der Flächenlichtquelle oder zu anderen Komponenten wie einem reflektiven Verguss reflektiert werden. Infolgedessen kann ein großer Teil der von der Blende abgeschatteten Lichtstrahlung nach Streuprozessen erneut zur Lichtabgabe genutzt werden.
Die reflektierende Schicht kann zum Beispiel Silber, Aluminium oder auch ein anderes Metall aufweisen. Die Blende kann zum Beispiel eine metallische Basisschicht aufweisen, auf welcher die reflektierende Schicht angeordnet ist. Die Basisschicht kann zum Beispiel in Form eines Blechs verwirklicht sein.
Es ist möglich, dass die reflektierende Schicht in Form eines Stapels aus verschiedenen Teilschichten verwirklicht ist. Beispielsweise kann eine der Teilschichten eine Silberschicht sein, welche durch eine oder mehrere andere Teilschichten geschützt ist. Ein möglicher Schichtenstapel kann zum Beispiel eine Silberschicht, eine Aluminiumschicht und eine Aluminiumoxidschicht umfassen.
An einer der Flächenlichtquelle abgewandten Seite kann die Blende mit einer schwarzen Farbe ausgebildet sein. Hierdurch kann die Blende eine deutliche Hell-Dunkel-Kontrastgrenze für ein über die Durchtrittsöffnung ausgesendetes Strahlungsbündel zur Verfügung stellen. Zu diesem Zweck kann die Blende bzw. kann die oben erwähnte Basisschicht der Blende zum Beispiel in Form einer geschwärzten eloxierten Aluminiumschicht verwirklicht sein.
In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtvorrichtung, welche zusammen mit der oben erwähnten reflektierenden Schicht in Betracht kommen kann, weist die Blende eine gekrümmte Querschnittsform in einem Randbereich auf. Hierdurch ist es möglich, Lichtstrahlung der Flächenlichtquelle, welche in Richtung des Blendenrands emittiert wird und in diesem Bereich auf die Blende auftrifft, mit einer hohen Effektivität in Richtung der Flächenlichtquelle zurück zu reflektieren, so dass diese wieder nutzbar ist. Die gekrümmte Querschnittsform kann zum Beispiel an einer, oder auch an mehreren Randseiten der Blende vorgesehen sein.
Für die zum Verstellen der Blendenposition eingesetzte Antriebseinrichtung der Leuchtvorrichtung können unterschiedliche Ausführungsformen in Betracht kommen. Möglich sind zum Beispiel miniaturisierte elektromechanische bzw. mikromechanische Ausgestaltungen.
In einer möglichen Ausführungsform weist die Antriebseinrichtung einen Piezoaktor auf. Hierdurch ist ein relativ einfacher und kostengünstiger Aufbau der Antriebseinrichtung möglich. Die Antriebseinrichtung kann mit lediglich einem, oder auch mit mehreren Piezoaktoren verwirklicht sein. Mehrere Piezoaktoren können zum Beispiel zur Anwendung kommen, um die Blende entlang verschiedener Bewegungsrichtungen parallel zur Leuchtfläche der Flächenlichtquelle, oder auch senkrecht zur Leuchtfläche der Flächenlichtquelle bewegen zu können. Ein Piezoaktor kann mit der Blende verbunden sein, zum Beispiel über ein Verbindungselement.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Antriebseinrichtung ein Rückstellelement auf. Das Rückstellelement, welches mit der Blende verbunden sein kann, kann zum Beispiel ein Federelement, beispielsweise eine Spiralfeder, sein. Das Rückstellelement kann zum Beispiel im Zusammenspiel mit einem Piezoaktor zur Anwendung kommen, um die Blende entlang einer Bewegungsrichtung zu bewegen. Hierbei kann vorgesehen sein, dass der Piezoaktor die Blende in eine Richtung, und dass das Rückstellelement die Blende in eine hierzu entgegen gesetzte Richtung bewegt bzw. zieht. Es ist möglich, dass die Antriebseinrichtung ein oder mehrere Rückstellelemente aufweist.
Für die Antriebseinrichtung der Leuchtvorrichtung können darüber hinaus weitere Ausgestaltungen in Betracht kommen. Beispielsweise kann die Antriebseinrichtung anstelle eines piezoelektrischen Elements ein Galvanometer aufweisen. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Antriebseinrichtung ein Bimetall und eine elektrische Heizung, welche temperaturkompensiert betrieben wird. In einer weiteren Ausgestaltung umfasst die Antriebseinrichtung einen Schritt- bzw. Linearmotor. Dieser kann im Vergleich zu einem herkömmlichen Stellmotor, welcher für eine Leuchtweitenregulierung zum Schwenken eines gesamten Frontscheinwerfers eingesetzt wird, relativ klein ausgebildet sein.
Die Blende kann zum Beispiel freitragend über der Flächenlichtquelle angeordnet sein. Die freitragende Anordnung kann zum Beispiel mit Hilfe von wenigstens einem Piezoaktor und wenigstens einem Rückstellelement, welche mit der Blende verbunden sein können, verwirklicht sein. In dieser Ausgestaltung können der wenigstens eine Piezoaktor und das wenigstens eine Rückstellelement in geeigneter Weise auf einem Träger der Leuchtvorrichtung befestigt sein.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Leuchtvorrichtung eine Auflageeinrichtung auf, auf welcher die Blende bewegbar angeordnet ist. Hierdurch ist es möglich, die Blende auf zuverlässige Weise in einem vorgegebenen Abstand parallel zu der Flächenlichtquelle zu halten und zu bewegen. Die Auflageeinrichtung kann zum Beispiel in Form eines Rahmens oder in Form von zwei balkenförmigen Auflageelementen ausgebildet sein, und zum Beispiel auf einem Träger der Leuchtvorrichtung angeordnet sein. Des Weiteren kann die Auflageeinrichtung, auf welcher die Blende bewegbar gelagert ist, aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten wie zum Beispiel Teflon ausgebildet sein. Hierdurch ist ein leichtes Bewegen der Blende auf der Auflageeinrichtung möglich, und kann signifikanter Abrieb beim Bewegen der Blende vermieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Leuchtvorrichtung ist die Blende sowohl parallel als auch senkrecht zu der Flächenlichtquelle bzw. zu einer Leuchtfläche der Flächenlichtquelle bewegbar. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe von Piezoaktoren verwirklicht sein. Darüber hinaus kann die oben beschriebene Auflageeinrichtung zum Einsatz kommen. Für die Bewegung parallel zur Flächenlichtquelle kann die Blende auf der Auflageeinrichtung entlang bewegt werden. Eine Bewegung der Blende senkrecht zur Flächenlichtquelle kann dadurch erfolgen, dass die Auflageeinrichtung senkrecht zur Flächenlichtquelle bewegt wird. Hierfür kann die Auflageeinrichtung zum Beispiel mit Hilfe von einem oder zwei Piezoaktoren, oder mit einer anderen Antriebseinrichtung bewegt werden.
Eine zuverlässige Betriebsweise der Leuchtvorrichtung kann erzielt werden, wenn sich die Position der bewegbaren Blende und damit die Position der Durchtrittsöffnung der Blende in Bezug auf eine Leuchtfläche der Flächenlichtquelle mit einer hohen Genauigkeit einstellen lässt. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel eine manuelle Kalibrierung der Leuchtvorrichtung durchgeführt werden. Bei einer Frontscheinwerfer-Anwendung der Leuchtvorrichtung kann die Kalibrierung zum Beispiel unmittelbar nach einem Einbau in einem Fahrzeug durchgeführt werden. Hierbei kann die Blende bewegt werden, und gleichzeitig der sich verändernde Lichtkegel des Scheinwerfers erfasst werden.
Im Rahmen der Kalibrierung können Steuerungsparameter einer geeigneten Steuereinrichtung, welche zum Steuern der die Blende bewegenden Antriebseinrichtung eingesetzt werden kann, festgelegt werden. Die Steuereinrichtung und die Leuchtvorrichtung können Bestandteile eines Beleuchtungssystems sein.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Auftreten eines Photoeffekts, hervorgerufen durch von außen kommendes Streulicht (zum Beispiel Umgebungslicht bzw. Albedostrahlung), zu nutzen. Beispielsweise kann in Betracht kommen, bei einer Ausgestaltung der Flächenlichtquelle mit wenigstens einem Leuchtdiodenchip den bei einer Bestrahlung des wenigstens einen Leuchtdiodenchips über die Durchtrittsöffnung der Blende erzeugten Photostrom zu messen. Bei der Messung ist die Flächenlichtquelle nicht aktiviert. Eine Bewegung der Blende und damit der Durchtrittsöffnung der Blende in Bezug auf die Flächenlichtquelle kann eine Veränderung eines bestrahlten Bereichs der Flächenlichtquelle, und damit eine Veränderung des Photostroms zur Folge haben. Dies kann zum Bestimmen der Blendenposition sowie zum Kalibrieren einer Steuereinrichtung genutzt werden.
Die Leuchtvorrichtung kann zum Beispiel derart ausgebildet sein, dass sich die Blende parallel zu der Flächenlichtquelle verschieben lässt. Insbesondere ab einer Position der Blende, ab welcher sich die Durchtrittsöffnung nicht mehr vollständig über der Leuchtfläche befindet, sondern über den Rand der Leuchtfläche hinweg bewegt wird, kann eine merkliche Photostromabnahme auftreten. Für eine Kalibrierung kann vorgesehen sein, die Blende derart hin und her zu bewegen, dass die Durchtrittsöffnung der Blende an zwei entgegen gesetzten Randseiten über den Rand der Leuchtfläche hinweg bewegt wird, um an diesen Stellen jeweils eine deutliche Photostromabnahme hervorzurufen. Hierauf basierend kann eine Mittelstellung der Blende festgelegt werden, bei welcher sich die Durchtrittsöffnung mittig über der Leuchtfläche befindet.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Leuchtvorrichtung eine Schutzdiode auf. Die Schutzdiode kann elektrisch mit der Flächenlichtquelle verbunden sein, und einen Schutz der Flächenlichtquelle gegenüber einer elektrostatischen Entladung ermöglichen (ESD-Diode, Electrostatic Discharge).
In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, die Schutzdiode zur Photostromerzeugung und damit zum Erfassen einer Position der Blende zu nutzen. Hierfür kommt eine Ausführungsform der Blende mit einer weiteren Öffnung in Betracht, über welche die Schutzdiode mit von außen kommender Licht- bzw. Streustrahlung bestrahlbar ist. In dieser Ausgestaltung kann ebenfalls durch Messen des Photostroms, welcher vorliegend in der Schutzdiode erzeugt wird, die Position der Blende und damit die Position der Durchtrittsöffnung der Blende in Bezug auf die Flächenlichtquelle bestimmt werden. Auch in diesem Fall ist die Flächenlichtquelle bei der Photostrommessung nicht aktiviert. Eine Bewegung der Blende und damit der weiteren Öffnung der Blende kann eine Veränderung eines bestrahlten Bereichs der Schutzdiode, und damit eine Veränderung des Photostroms zur Folge haben. Hierauf basierend kann die Blendenposition bestimmt oder eine Steuereinrichtung kalibriert werden. Da die Schutzdiode im Unterschied zu einem Leuchtdiodenchip nicht von einer weiteren Komponente wie einem Konversionselement bedeckt sein kann, kann die Photostrommessung in dieser Ausführungsform mit einer hohen Genauigkeit und Zuverlässigkeit erfolgen.
In den vorgenannten unterschiedlichen Ausführungsformen kann der Photostrom mit Hilfe einer geeigneten Messeinrichtung erfasst werden. Die Messeinrichtung und die Leuchtvorrichtung können Bestandteile eines Beleuchtungssystems sein. Die Photostrommessung kann auch im Leuchtbetrieb der Flächenlichtquelle durchgeführt werden, sofern eine gepulste Betriebsweise vorliegt. Hierbei kann die Photostrommessung in einer oder mehreren Pulspausen erfolgen.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird des Weiteren ein System vorgeschlagen. Das System weist eine Leuchtvorrichtung auf. Die Leuchtvorrichtung besitzt den oben beschriebenen Aufbau bzw. einen Aufbau entsprechend einer oder mehrerer der oben beschriebenen Ausführungsformen. Das System weist darüber hinaus eine Steuereinrichtung zum Steuern der Antriebseinrichtung auf. Die Steuereinrichtung kann des Weiteren dazu verwendet werden, ein Aktivieren bzw. Bestromen der Flächenlichtquelle zum Erzeugen einer Lichtstrahlung zu steuern.
Bei dem System können die gleichen Merkmale, Details und Vorteile vorliegen, wie sie oben erläutert wurden. Mögliche Vorteile sind zum Beispiel ein kostengünstiger Aufbau.
Bei dem System kann es sich zum Beispiel um ein Frontbeleuchtungssystem eines Fahrzeugs handeln. Hierbei kann die Leuchtvorrichtung Bestandteil eines Scheinwerfers sein, und kann die Steuereinrichtung mit Sensoreinrichtungen des Fahrzeugs verbunden sein, um Signale zu empfangen, anhand derer die Steuereinrichtung ein Verstellen der Position der Blende veranlassen kann. Die hierdurch verwirklichte Veränderung des Abstrahlverhaltens kann zum Beispiel zur Leuchtweitenregulierung eingesetzt werden. Die Leuchtweite kann zum Beispiel im Hinblick auf eine Verkippung bzw. ein Schrägstehen einer Fahrzeugkarosserie bei einseitiger Beladung, Nickbewegungen infolge von Beschleunigen, Bremsen oder infolge einer unebenen Straßenoberfläche, dynamische Fahrsituationen wie zum Beispiel eine Fahrt im Starkregen mit eingeschalteter Beleuchtung, usw. angepasst werden. Möglich ist auch eine geschwindigkeitsabhängige Leuchtweitenregulierung. Denkbar ist ferner das Verwirklichen eines Kurvenlichts, wobei die Blende hierbei in Abhängigkeit einer Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Lenkwinkels verstellt werden kann. Das Frontbeleuchtungssystem kann zwei Scheinwerfer mit Leuchtvorrichtungen aufweisen, deren Blenden mit Hilfe der Steuereinrichtung verstellt werden können.
Eine weitere Anwendung bzw. Ausgestaltung des Systems ist ein Projektor. Der Projektor kann eine der Leuchtvorrichtung nachgeordnete Mikrospiegelanordnung zur Lichtmodulation aufweisen. Durch Verstellen der Blende kann das Ausleuchten der Mikrospiegelanordnung mit einer von der Flächenlichtquelle erzeugten Lichtstrahlung verändert werden. Die Steuereinrichtung kann zum Beispiel mit einer Bedieneinrichtung gekoppelt sein, über welche ein Benutzer eine Ausleuchtung der Mikrospiegelanordnung, und damit die Projektionseigenschaften des Projektors verändern kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist das System eine Messeinrichtung auf. Die Messeinrichtung dient zum Erfassen eines bei Bestrahlung der Flächenlichtquelle oder der Schutzdiode der Leuchtvorrichtung photoelektrisch erzeugten Stroms. Hierdurch ist es möglich, eine Position der Blende in Bezug auf die Flächenlichtquelle zu erfassen.
Die Messeinrichtung kann mit der Steuereinrichtung verbunden sein, um der Steuereinrichtung den erfassten Photostrom bzw. ein dazugehöriges Messsignal zu übermitteln. Hierauf basierend kann die Steuereinrichtung ein genaues Steuern der Antriebseinrichtung zum Einstellen der Blendenposition vornehmen.
Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können – außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen – einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 und 2 eine perspektivische Darstellung und eine seitliche Darstellung einer Leuchtvorrichtung, welche eine Flächenlichtquelle und eine Blende mit einer Durchtrittsöffnung für eine mit der Flächenlichtquelle erzeugte Lichtstrahlung aufweist, wobei die Blende in einer Ebene parallel zu der Flächenlichtquelle und entlang einer Bewegungsrichtung bewegbar ist;
3 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung, bei welcher die Blende entlang zweier verschiedener Bewegungsrichtungen bewegbar ist;
4 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung, welche eine Auflageeinrichtung für eine bewegliche Lagerung der Blende aufweist;
5 eine seitliche Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung, bei welcher die Blende eine zusätzliche Öffnung zum Ermöglichen eines Bestrahlens einer Schutzdiode aufweist;
6 und 7 eine seitliche Darstellung und eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung, bei welcher die Blende am Rand eine gekrümmte Querschnittsform aufweist;
8 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung mit Auflageeinrichtung und Blende mit einer am Rand gekrümmten Querschnittsform;
9 eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung, bei welcher die Blende senkrecht zu der Flächenlichtquelle bewegbar ist; und
10 bis 12 Darstellungen unterschiedlicher Systeme mit einer Leuchtvorrichtung mit bewegbarer Blende.
Auf der Grundlage der folgenden schematischen Figuren werden Ausführungsformen von Leuchtvorrichtungen und von Beleuchtungssystemen mit solchen Leuchtvorrichtungen beschrieben. Die Leuchtvorrichtungen weisen jeweils eine Flächenlichtquelle 110 mit einer planen Leuchtfläche 113 und eine der Flächenlichtquelle 110 nachgeordnete Blende 120 auf. Die Blende 120 ist translatorisch bewegbar, wodurch sich eine Abstrahlcharakteristik auf gezielte Weise verändern lässt. Die Leuchtvorrichtungen weisen des Weiteren eine Antriebseinrichtung 140 zum Bewegen der Blende 120 auf. Da lediglich die Blende 120 bewegt wird, kann die Antriebseinrichtung 140 einen kleinen und kostengünstigen Aufbau aufweisen.
Es wird darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass die Leuchtvorrichtungen und Systeme neben gezeigten und beschriebenen Bestandteilen selbstverständlich weitere Bestandteile aufweisen können.
1 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Leuchtvorrichtung 101. Eine dazugehörige seitliche Darstellung der Leuchtvorrichtung 101 ist in 2 gezeigt. Die Leuchtvorrichtung 101 weist eine Flächenlichtquelle 110 zum Erzeugen einer Lichtstrahlung 241 auf, wie in 2 anhand eines Pfeils angedeutet ist. Die Lichtstrahlung 241 wird über eine Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 abgegeben.
Die Flächenlichtquelle 110 umfasst mehrere Leuchtdiodenchips 111. Wie in 1 gezeigt ist, kann die Flächenlichtquelle 110 fünf Leuchtdiodenchips 111 aufweisen, welche in Form einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Auf jedem der Leuchtdiodenchips 111 ist ferner, wie in 2 gezeigt ist, ein plättchenförmiges Konversionselement 112 zur Strahlungskonversion angeordnet. Die Konversionselemente 112, welche einen oder mehrere Leuchtstoffe aufweisen, dienen dazu, die von den Leuchtdiodenchips 111 erzeugte primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise in eine oder mehrere sekundäre Lichtstrahlungen zu konvertieren. Die von der Flächenlichtquelle 110 abgegebene Lichtstrahlung 241 kann auf diese Weise eine unterschiedliche Strahlungsanteile umfassende Mischstrahlung sein.
Die Leuchtdiodenchips 111 können in an sich bekannter Weise hergestellt sein und nicht gezeigte Komponenten wie zum Beispiel eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung aufweisen. Bei den Leuchtdiodenchips 111 kann es sich zum Beispiel um dünnfilmtechnisch erzeugte Oberflächenemitter handeln, welche die Lichtstrahlung im Wesentlichen über eine vorderseitige Oberfläche abgeben. Auf der vorderseitigen Oberfläche der Leuchtdiodenchips 111 sind die Konversionselemente 112 angeordnet. Die Konversionselemente 112 können zum Beispiel aus Silikon mit darin eingebetteten Leuchtstoffpartikeln ausgebildet sein. Möglich ist auch eine Ausgestaltung als keramische Konversionselemente 112. Über die vorderseitigen Oberflächen der Konversionselemente 112 wird die Lichtstrahlung 241 der Flächenlichtquelle 110 abgegeben. Somit setzt sich die aktive Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 aus den separaten vorderseitigen Oberflächen der Konversionselemente 112 zusammen. Die gesamte Leuchtfläche 113 weist vorliegend eine rechteckförmige Außenkontur auf.
Die Leuchtdiodenchips 111 können zum Beispiel zum Erzeugen einer blauen Primärstrahlung ausgebildet sein. Die Konversionselemente 112 können zum Beispiel dazu ausgebildet sein, die blaue Lichtstrahlung zum Teil in eine oder mehrere Sekundärstrahlungen im grünen bis roten Spektralbereich zu konvertieren. Auf diese Weise können die mit den Konversionselementen 112 ausgestatteten Leuchtdiodenchips 111 zum Beispiel eine weiße Mischstrahlung 241 abgeben. In dieser Ausgestaltung kann die Leuchtvorrichtung 101 zum Beispiel in einer Frontbeleuchtung eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen.
Die Leuchtvorrichtung 101 weist des Weiteren, wie in 2 gezeigt ist, einen Träger 118 auf. Der Träger 118 kann zum Beispiel eine Metallkernplatine sein. Auf dem Träger 118 sind die mit den Konversionselementen 112 versehenen Leuchtdiodenchips 111 angeordnet. Der Träger 118 weist Leiterbahnen und Kontakte auf, welche in geeigneter Weise, zum Beispiel unter Verwendung eines Lotmittels und/oder Bonddrähten mit Anschlusskontakten der Halbleiterchips 111 verbunden sind (nicht dargestellt). Auf diese Weise können die Leuchtdiodenchips 111 über den Träger 118 mit elektrischer Energie versorgt werden.
Auf dem Träger 118 ist des Weiteren, wie in 2 gezeigt ist, ein reflektiver Verguss 116 angeordnet. Hierbei kann es sich um Silikon mit darin eingebetteten reflektiven Partikeln, zum Beispiel TiO₂-Partikeln, handeln. Die Halbleiterchips 111 und Konversionselemente 112 sind derart von dem reflektiven Verguss 116 umgeben, dass lediglich die Vorderseiten der Konversionselemente 112 und damit die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle freigestellt ist. Hierbei reicht der reflektive Verguss 116 bis zu den Vorderseiten der Konversionselemente 112, und ist auch zwischen den Leuchtdiodenchips 111 und Konversionselementen 112 vorhanden. Durch den reflektiven Verguss 116 wird erzielt, dass im Betrieb der Flächenlichtquelle 110 Lichtstrahlung 241 lediglich über die vorderseitige Leuchtfläche 113 abgegeben wird.
Die Leuchtvorrichtung 101 weist des Weiteren eine der Flächenlichtquelle 110 nachgeordnete und in einem Abstand zu der Flächenlichtquelle 110 angeordnete Blende 120 auf. Der Abstand kann zum Beispiel in einem Bereich von 5 bis 500 µm liegen, und zum Beispiel 100 µm betragen. Die Blende 120 ist flächig ausgebildet, und besitzt eine Rechteckform mit vier Außen- bzw. Randseiten 171, 172, 173, 174. Hierbei sind die Randseiten 171, 173 Langseiten, und sind die Randseiten 172, 174 Kurzseiten. Die Blende 120 weist eine der Flächenlichtquelle 110 zugeordnete rechteckige Durchtrittsöffnung 121 auf. Durch die Durchtrittsöffnung 121 kann die von der Flächenlichtquelle 110 erzeugte Lichtstrahlung 241 bzw. ein Teil der Lichtstrahlung 241 durchtreten. Die Durchtrittsöffnung 121 weist definierte Kanten auf, so dass ein scharfer Hell-Dunkel-Kontrastübergang zur Verfügung gestellt werden kann.
Die Leuchtvorrichtung 101 ist derart ausgebildet, dass die Blende 120 in einer Ebene parallel zur Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 translatorisch bewegt werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, die Abstrahlcharakteristik der Leuchtvorrichtung 101 auf gezielte Weise zu verändern. Bei der Leuchtvorrichtung 101 kann die Blende 120 entlang einer vorgegebenen Bewegungsrichtung bewegt werden.
In 1 ist anhand von mit x, y und z bezeichneten Achsen ein orthogonales Koordinatensystem angedeutet. Hierbei ist die Ebene, in welcher die Blende 120 bewegbar ist, eine x-y-Ebene. Auch die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 erstreckt sich in einer hierzu parallelen x-y-Ebene. Die Blende 120 kann entlang der x-Richtung, d.h. sowohl in positiver x-Richtung als auch hierzu entgegen gesetzt in negativer x-Richtung (also nach rechts und links in den 1 und 2) bewegt werden. Die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 und die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 sind, bezogen auf deren Längserstreckung, in y-Richtung orientiert. Für die Bewegung der Blende 120 weist die Leuchtvorrichtung 101 eine miniaturisierte elektromechanische Antriebseinrichtung 140 auf, welche weiter unten noch näher beschrieben wird. Im Folgenden wird zunächst auf weitere Details der Blende 120 eingegangen.
Die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 ist von den lateralen Abmessungen her kleiner als die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110. Beispielsweise kann die rechteckige Durchtrittsöffnung 121 laterale Abmessungen von 1 × 5 mm², und kann die gesamte rechteckige Leuchtfläche 113 (bzw. deren Außenkontur) laterale Abmessungen von 1,4 × 5,4 mm² aufweisen. Auf diese Weise ist es möglich, den scharfen Hell-Dunkel-Kontrastübergang in unterschiedlichen Positionen der Blende 120 in Bezug auf die Flächenlichtquelle 110 zu erzielen. Dies ist der Fall, wenn die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 jeweils lediglich die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 überdeckt, und nicht über den Rand der Leuchtfläche 113 hinweg bewegt ist.
Im Leuchtbetrieb blockiert die Blende 120 einen Teil der von der Flächenlichtquelle 110 erzeugten Lichtstrahlung 241. Bei den oben genannten lateralen Abmessungen der Durchtrittsöffnung 121 und der Leuchtfläche 113 kann in erster Näherung eine Abschattung von ca. 66% vorliegen. Um zu vermeiden, dass im Leuchtbetrieb der Flächenlichtquelle 110 der über die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 ausgesendete Lichtstrom merklich reduziert wird, ist die Blende 120 an der der Flächenlichtquelle 110 zugewandten Seite mit einer reflektierenden Verspiegelung ausgebildet.
2 veranschaulicht hierzu einen möglichen Aufbau der Blende 120. Die Blende 120 weist eine Basisschicht 122 und eine Spiegelschicht 123 auf der der Flächenlichtquelle 110 zugewandten Seite bzw. Rückseite der Blende 120 auf. Über die Spiegelschicht 123 kann hier auftreffende Lichtstrahlung 241 zurück zu der Flächenlichtquelle 110 oder zu anderen Komponenten wie dem reflektiven Verguss 116 reflektiert werden. Auf diese Weise kann, nach entsprechenden Streuprozessen, ein großer Teil der von der Blende 120 abgeschatteten Lichtstrahlung 241 erneut genutzt werden. Hierdurch kann die Leuchtvorrichtung 101 eine hohe Leuchtdichte aufweisen.
Die Spiegelschicht 123 kann zum Beispiel Silber, Aluminium oder ein anderes Metall aufweisen. Des Weiteren kann die Spiegelschicht 123 in Form eines Stapels aus verschiedenen übereinander angeordneten Teilschichten verwirklicht sein. Beispielsweise kann eine der Teilschichten eine Silberschicht sein, welche durch eine oder mehrere andere Teilschichten geschützt ist. Ein mögliches Beispiel ist eine dreischichtige Schichtanordnung umfassend zum Beispiel eine Silberschicht, eine Aluminiumschicht und eine Aluminiumoxidschicht, wie es in 2 angedeutet ist. Die Spiegelschicht 123 kann zum Beispiel durch Aufdampfen auf der Basisschicht 122 aufgebracht sein. Die Basisschicht 122 kann zum Beispiel in Form eines dünnen Blechs ausgebildet sein, und zum Beispiel Aluminium aufweisen.
Für das Bereitstellen der Hell-Dunkel-Kontrastgrenze weist die Blende 120 ferner an einer der Flächenlichtquelle 110 abgewandten Seite bzw. Vorderseite eine schwarze Farbe auf. Zu diesem Zweck kann die Blende 120 bzw. kann die Aluminium-Basisschicht 122 der Blende 120 zum Beispiel schwarz eloxiert sein. Möglich ist auch zum Beispiel die Verwendung einer vorderseitig auf der Basisschicht 122 aufgebrachten Schicht (nicht dargestellt).
1 veranschaulicht Details zu der Antriebseinrichtung 140 der Leuchtvorrichtung 101, mit deren Hilfe die Blende 120 parallel zu der Flächenlichtquelle 110 und entlang einer Bewegungsrichtung (x-Richtung) bewegt werden kann. Da lediglich die Blende 120 bewegt wird, kann die Antriebseinrichtung 140 einen einfachen und dadurch kostengünstigen Aufbau aufweisen.
Die Antriebseinrichtung 140 umfasst einen Aktor 141, welcher in Form eines piezoelektrischen Elements verwirklicht ist. Der Piezoaktor 141 befindet sich seitlich neben der Blende 120 und ist über ein streifenförmiges Verbindungselement 143 mit der Blende 120 verbunden. Das Verbindungselement 143 grenzt mittig an die Randseite 171 der Blende 120 an. Weiter vorgesehen sind zwei parallel zueinander verlaufende Rückstellelemente 145, welche an der hierzu entgegen gesetzten Randseite 173 beabstandet zueinander mit der Blende 120 verbunden sind. Die Rückstellelemente 145 können in Form von Spiralfedern verwirklicht sein.
Mit Hilfe der Antriebseinrichtung 140 bzw. deren Komponenten 141, 143, 145 ist die Blende 120 frei schwebend bzw. freitragend über der Flächenlichtquelle 110 angeordnet. Der Piezoaktor 141 und die Rückstellelemente 145 sind zu diesem Zweck in geeigneter Weise auf dem Träger 118 der Leuchtvorrichtung 101 befestigt. Hierbei können weitere nicht gezeigte Strukturen zum Halten bzw. Tragen des Piezoaktors 141 und der Rückstellelemente 145 vorgesehen sein.
Mit Hilfe des Piezoaktors 141 und der Rückstellelemente 145 kann die Blende in x-Richtung ausgelenkt und hin und her bewegt werden. Zu diesem Zweck wird der Piezoaktor 141 durch Anlegen einer elektrischen Spannung angesteuert. Dies ist mit einer Ausdehnung oder Kontraktion des Piezoaktors 141 und infolgedessen mit einer entsprechenden Auslenkung der Blende 120 ausgehend von einer Ausgangsposition gegen eine in entgegen gesetzter Richtung wirkende Rückstellkraft der Rückstellelemente 145 verbunden. In Bezug auf 1 wird die Blende 120 bei einer Kontraktion des Piezoaktors 141 nach rechts, und bei einer Ausdehnung nach links verschoben. Die Höhe und Polarität der angelegten Spannung gibt die Auslenkung der Blende 120 vor. Sofern die Spannung reduziert wird, kann die Blende 120 wieder in Richtung der Ausgangsposition verstellt werden. In der Ausgangsposition kann die Blende 120 zum Beispiel derart positioniert sein, dass sich die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 mittig über der Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 befindet (vgl. 2).
Der Piezoaktor 141 und die Rückstellelemente 145 ermöglichen es somit, die Blende 120 und damit die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 variabel über der Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 zu positionieren. Neben der oben beschriebenen Betriebsweise kann es ferner in Betracht kommen, den Piezoaktor 141 zum Beispiel lediglich zum Ausführen einer Kontraktion anzusteuern, um die Blende 120 hierdurch in eine Richtung (nach rechts in den 1 und 2) auszulenken. Sofern die angelegte Spannung abnimmt, kann die Blende 120 mit Hilfe der Rückstellelemente 145 in die hierzu entgegen gesetzte Richtung (nach links) gezogen werden. Bei einer solchen Betriebsweise kann die Blende 120 in der Ausgangsposition nicht mittig, sondern hierzu versetzt über der Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 angeordnet sein.
Das Verstellen der lateralen Position der Blende 120 und damit der Position der Durchtrittsöffnung 121 in Bezug auf die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 bietet die Möglichkeit, das Abstrahlverhalten der Leuchtvorrichtung 101 auf gezielte Weise zu verändern bzw. festzulegen. Die Veränderung kann auf relativ schnelle Weise vollzogen werden. Dies liegt zum einen daran, dass die Blende 120 relativ klein ist und daher eine relativ kleine Masse aufweisen kann. Des Weiteren sind die Blende 120 und die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 relativ nahe zueinander positioniert, wodurch ein verändertes Abstrahlverhalten mit einem kleinen Bewegungsweg der Blende 120 hervorgerufen werden kann.
Für die Leuchtvorrichtung 101 können zum Beispiel laterale Auslenkungen der Blende 120 im Bereich von 50 bis 200 µm vorgesehen sein. Des Weiteren lässt sich mit Hilfe der Antriebseinrichtung 140 ein Hin- und Herbewegen der Blende 120 mit Frequenzen im Bereich von zum Beispiel mehreren 10 kHz und mehr erzielen.
Aufgrund dieser Eigenschaften kann die Leuchtvorrichtung 101 zum Beispiel in einem Frontscheinwerfer eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen, um eine Leuchtweitenregulierung zu verwirklichen. Denn hierfür wird ein Nachführen der Leuchtweite des Scheinwerfers innerhalb einer dynamischen Justage-Zeit von 0,3 s gefordert. In dieser Ausgestaltung ist der Leuchtvorrichtung 101 bzw. der Blende 120 eine optische Einrichtung, zum Beispiel ein Reflektor, nachgeordnet, über welchen die Lichtstrahlung 241 auf eine Straße projiziert werden kann (nicht dargestellt). Durch Variieren der Blendenposition kann das auf die Straße projizierte Leuchtfeld vertikal verstellt, und infolgedessen die Leuchtweite verändert werden.
Anhand der folgenden Figuren werden weitere Ausführungsformen von Leuchtvorrichtungen mit bewegbarer Blende 120 beschrieben. Diese basieren auf dem zuvor anhand der 1 und 2 erläuterten Aufbau bzw. stellen Abänderungen oder Weiterbildungen dieses Aufbaus dar. Übereinstimmende Merkmale sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden daher im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass Merkmale und Details, welche in Bezug auf eine Ausführungsform genannt werden, auch bei einer anderen Ausführungsform zur Anwendung kommen können bzw. dass Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können.
3 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung 102. Die Leuchtvorrichtung 102 ist dahingehend ausgebildet, dass die Blende 120 nicht nur entlang einer Bewegungsrichtung, sondern stattdessen entlang zweier verschiedener Bewegungsrichtungen, auch hier parallel zur Leuchtfläche 113 der dazugehörigen Flächenlichtquelle 110, bewegbar ist. Dadurch ist eine höhere Flexibilität in Bezug auf das Variieren des Abstrahlverhaltens möglich. Die beiden Bewegungsrichtungen sind senkrecht zueinander orientiert. In Bezug auf das Koordinatensystem von 3 handelt es sich um die x- und um die y-Richtung.
Die Antriebseinrichtung 140 der Leuchtvorrichtung 102 weist zwei Piezoaktoren 141, 142 auf, welche seitlich neben der Blende 120 angeordnet und über Verbindungselemente 143 mit der Blende 120 verbunden sind. Die Verbindungselemente 143 grenzen jeweils mittig an unterschiedliche Seiten, vorliegend an die Randseite 171 und die Randseite 172 der Blende 120 an. Weiter vorgesehen sind zwei mit der Blende 120 verbundene Rückstellelemente 145. Diese grenzen jeweils mittig an die weiteren Randseiten 173, 174 der Blende 120 an. Über diese Komponenten 141, 142, 143, 145 ist die Blende 120 freitragend über der Flächenlichtquelle 110 aufgehängt. Die Leuchtvorrichtung 102 weist wie die zuvor erläuterte Leuchtvorrichtung 101 den die Flächenlichtquelle 110 tragenden Träger 118 auf (vgl. 2). Auf dem Träger 118 sind die Piezoaktoren 141, 142 und Rückstellelemente 145 befestigt.
Bei der Leuchtvorrichtung 102 kann die Blende 120 durch Ansteuern des Piezoaktors 141 entlang der x-Richtung bewegt werden. Durch Ansteuern des anderen Piezoaktors 142 kann die Blende entlang der y-Richtung bewegt werden. Über die Rückstellelemente 145 kann jeweils eine entgegen wirkende Rückstellkraft zur Verfügung gestellt werden. Es ist möglich, beide Piezoaktoren 141, 142 gemeinsam zu betreiben, so dass eine Bewegungsrichtung gleichzeitig eine x- als auch eine y-Richtungskomponente umfassen kann.
Die Leuchtvorrichtung 102 kann ebenfalls in einem Frontscheinwerfer eines Fahrzeugs zur Anwendung kommen. Durch die Bewegbarkeit der Blende 120 entlang der zwei verschiedenen Bewegungsrichtungen kann eine Leuchtweitenregulierung und ein Kurvenlicht, also eine horizontale Verstellung der Leuchtrichtung, verwirklicht werden. In dieser Ausgestaltung kann die Bewegung der Blende 120 in x-Richtung zum Verstellen der Leuchtweite, und die Bewegung in y-Richtung für das Kurvenlicht genutzt werden.
Es ist möglich, eine Leuchtvorrichtung lediglich zum Bereitstellen eines Kurvenlichts auszubilden. Hierzu kann beispielsweise ein Aufbau vorgesehen sein, bei dem abweichend von 3 der Piezoaktor 141 und dessen Verbindungselement 143 weggelassen ist. Des Weiteren können abweichend von 3 zwei parallel angeordnete Rückstellelemente 145 mit der Randseite 174 der Blende 120 verbunden sein.
Anstatt die Blende 120 freitragend aufzuhängen, kann eine Leuchtvorrichtung mit einer Auflageeinrichtung für die bewegbare Blende 120 ausgebildet sein. Eine in diesem Sinne aufgebaute Leuchtvorrichtung 103 ist perspektivisch in 4 gezeigt. Die Leuchtvorrichtung 103 weist eine Auflageeinrichtung auf, welche in Form von zwei balkenförmigen Auflageelementen 150 verwirklicht ist. Die Auflageelemente 150 sind parallel zueinander, und in Bezug auf das Koordinatensystem von 4 in der x-Richtung erstreckend ausgerichtet. Die Leuchtvorrichtung 103 weist wie die Leuchtvorrichtung 101 den die Flächenlichtquelle 110 tragenden Träger 118 auf (vgl. 2). Auf dem Träger 118 sind die Auflageelemente 150 angeordnet.
Die Blende 120, welche bei der Leuchtvorrichtung 103 entsprechend der Leuchtvorrichtung 101 entlang der x-Richtung bewegbar ist, liegt jeweils am Rand im Bereich der zwei Randseiten 172, 174 auf den Auflageelementen 150 auf. Die Auflageelemente 150, auf welchen die Blende 120 verschiebbar angeordnet ist, dienen als Abstandshalter. Hierdurch kann die Blende 120 auf zuverlässige Weise in einem vorgegebenen Abstand zu der Flächenlichtquelle 110 gehalten und bewegt werden. Die Auflageelemente 150 sind aus einem Material mit einem geringen Reibungskoeffizienten wie zum Beispiel Teflon ausgebildet. Auf diese Weise ist ein leichtes Bewegen bzw. Gleiten der Blende 120 auf den Auflageelementen 150 möglich.
Auch andere Leuchtvorrichtungen wie zum Beispiel die Leuchtvorrichtung 102 von 3 können mit einer Auflageeinrichtung, zum Beispiel in Form der balkenförmigen Auflageelemente 150 von 4, ausgebildet sein. Des Weiteren kann eine Auflageeinrichtung mit einem von 4 abweichenden Aufbau bzw. mit einer anderen geometrischen Struktur verwirklicht sein. Möglich ist zum Beispiel eine Ausgestaltung in Form eines die Flächenlichtquelle 110 umlaufenden Rahmens, wobei die Blende 120 im Bereich sämtlicher Randseiten 171, 172, 173, 174 auf dem Rahmen aufliegen kann (nicht dargestellt).
Eine zuverlässige Betriebsweise einer Leuchtvorrichtung mit bewegbarer Blende 120 kann erzielt werden, wenn sich die Position der bewegbaren Blende 120 und damit die Position der Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 in Bezug auf die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 mit einer hohen Genauigkeit einstellen lässt. Dies kann zum Beispiel mit Hilfe von Mitteln zum Erfassen einer Blendenposition erreicht werden.
5 zeigt eine seitliche Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung 104, welche in diesem Sinne ausgebildet ist. Die Leuchtvorrichtung 104 weist eine Schutzdiode 160 auf, welche wie die Flächenlichtquelle 110 auf dem Träger 118 angeordnet ist. Die Schutzdiode 160 ist in geeigneter Weise elektrisch mit der Flächenlichtquelle 110 verbunden. Die Schutzdiode 160 dient dazu, die Flächenlichtquelle 110 bei einer elektrostatischen Entladung zu schützen. Auch die zuvor erläuterten Leuchtvorrichtungen 101, 102, 103 können mit der Schutzdiode 160 ausgebildet sein.
Bei der Leuchtvorrichtung 104 von 5 wird die Schutzdiode 160 nicht nur zum Schutz der Flächenlichtquelle 100, sondern auch zum Erfassen der Blendenposition genutzt. Zu diesem Zweck weist die Blende 120 der Leuchtvorrichtung 104 eine weitere Öffnung 125 auf, welche der Schutzdiode 160 zugeordnet ist. Über die Öffnung 125 kann die Schutzdiode 160 mit von außen kommender Lichtstrahlung 242 (Tages- bzw. Umgebungslicht) bestrahlt werden. Der bei der Bestrahlung auftretende Photoeffekt führt dazu, dass die Schutzdiode 160 einen elektrischen Strom erzeugen kann.
Die Blende 120 der Leuchtvorrichtung 104 ist ebenfalls in einer Ebene parallel zur Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 bewegbar. Hierfür kann die Leuchtvorrichtung 104 entsprechend den zuvor erläuterten Leuchtvorrichtungen 101, 102, 103 mit einer Antriebseinrichtung 140 und gegebenenfalls einer Auflageeinrichtung für die Blende 120 ausgebildet sein (nicht dargestellt). In der in 5 dargestellten Position der Blende 120 befindet sich die Blendenöffnung 125 mittig über der Schutzdiode 160, wodurch die Schutzdiode 160 eine maximale Bestrahlung erfahren kann. Hierbei kann sich die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 ebenfalls mittig über der Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 befinden, wie in 5 gezeigt ist. Bei einer Verschiebung der Blende 120 nimmt der bestrahlte Bereich und damit der Bestrahlungsgrad der Schutzdiode 160 ab, was mit einer Abnahme der Photostromerzeugung in der Schutzdiode 160 verbunden ist.
Durch Messen des Photostroms ist es folglich möglich, die Position der Blende 120 bzw. der Öffnung 125 der Blende 120 in Bezug auf die Schutzdiode 160, und damit die Position der Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 in Bezug auf die Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 100 zu erfassen. Eine Ungenauigkeit, hervorgerufen durch eine Variabilität des Umgebungslichts 242, kann durch wiederholtes Messen reduziert werden. Eine Messung des Photostroms kann durchgeführt werden, wenn die Flächenlichtquelle 110 nicht zum Erzeugen von Lichtstrahlung aktiviert ist und somit keine Vorwärtsspannung an den Leuchtdiodenchips 111 anliegt. In dieser Hinsicht ist es zum Beispiel möglich, die Flächenlichtquelle 110 gepulst zu betreiben, und die Photostrommessung in den Pulspausen durchzuführen.
Die 6 und 7 zeigen in einer seitlichen Darstellung und in einer perspektivischen Darstellung eine weitere Leuchtvorrichtung 105. Die Blende 120 der Leuchtvorrichtung 105 ist entsprechend der Leuchtvorrichtung 101 in einer Ebene parallel zu der Flächenlichtquelle 110 und entlang der x-Richtung bewegbar. Im Unterschied zu der Leuchtvorrichtung 101 weist die Blende 120 der Leuchtvorrichtung 105 im Bereich der Randseiten 171, 173 eine gekrümmte Querschnittsform auf. Bestandteile der Antriebseinrichtung 140 wie das Verbindungselement 143 und die Rückstellelemente 145 sind in gleicher Weise mit den Randseiten 171, 173 verbunden. Abgesehen von der gekrümmten Form ist die Blende 120 mit dem oben beschriebenen Schichtaufbau, d.h. einschließlich der reflektierenden Verspiegelung 123 ausgebildet (nicht in 6 gezeigt, vgl. hierzu 2). Die gekrümmte Form der Blende 120 macht es möglich, auch am Rand auf die Blende 120 auftreffende Lichtstrahlung 241 der Flächenlichtquelle 110 effektiv in Richtung der Flächenlichtquelle 110 zu reflektieren, so dass diese nach einer Streuung erneut nutzbar ist. Dies ist in 6 für die Randseite 173 angedeutet. Hierdurch kann das Bereitstellen einer hohen Leuchtdichte weiter begünstigt werden.
Es ist möglich, die Blende 120 auch derart auszubilden, dass eine gekrümmte Querschnittsform nicht nur im Bereich der Randseiten 171, 173, sondern ebenfalls im Bereich der beiden anderen Randseiten 172, 174 vorliegt (nicht dargestellt). Hierdurch kann eine noch höhere Leuchtdichte zur Verfügung gestellt werden.
Bei der Leuchtvorrichtung 105 ist die Blende 120 wie bei der Leuchtvorrichtung 101 mit Hilfe der Antriebskomponenten 141, 143, 145 freitragend über der Flächenlichtquelle 110 angeordnet. Es ist jedoch auch möglich, eine Blende 120 mit gekrümmtem Rand zusammen mit einer Auflageeinrichtung einzusetzen.
8 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren Leuchtvorrichtung 106, welche in diesem Sinne ausgebildet ist. Die Leuchtvorrichtung 106 weist die anhand von 4 erläuterten balkenförmigen Auflageelemente 150 auf. Die Blende 120 der Leuchtvorrichtung 106 weist an den Randseiten 171, 173 eine gekrümmte Querschnittsform auf. An den anderen Randseiten 172, 174 weist die Blende 120 seitlich auskragende Auflageabschnitte 129 auf. Die Blende 120 liegt mit den Auflageabschnitten 129 auf den Auflageelementen 150 auf, und ist auf diese Weise auf den Auflageelementen 150 verschiebbar angeordnet. Die Blende 120 ist auch hier in einer Ebene parallel zu der Flächenlichtquelle 110 und entlang der x-Richtung bewegbar.
Eine Leuchtvorrichtung kann derart ausgebildet sein, dass die Blende 120 nicht nur parallel zu der Flächenlichtquelle 110 bewegbar ist. Dies ist der Fall bei der in 9 perspektivisch gezeigten weiteren Leuchtvorrichtung 107. Bei der Leuchtvorrichtung 107 kann die Blende 120 senkrecht zur Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle translatorisch bewegt werden. Die Bewegungsrichtung, entlang welcher die Blende 120 bewegbar ist, ist die lotrecht auf einer x-y-Ebene stehende z-Richtung des Koordinatensystems von 9.
Die Antriebseinrichtung 140 der Leuchtvorrichtung 107 umfasst zwei Piezoaktoren 141. Die zwei Piezoaktoren 141 befinden sich unterhalb der Blende 120 und sind über Verbindungselemente 144 mit der Blende 120 verbunden. Die Verbindungselemente 144 grenzen im Bereich der Randseiten 172, 174 an die Blende 120 an. Die Leuchtvorrichtung 107 weist wie die Leuchtvorrichtung 101 den die Flächenlichtquelle 110 tragenden Träger 118 auf (vgl. 2). Auf dem Träger 118 sind die Piezoaktoren 141 angeordnet. Über die Piezoaktoren 141 und Verbindungselemente 144 ist die Blende 120 freitragend über der Flächenlichtquelle 110 angeordnet. Für ein Bewegen der Blende werden die Piezoaktoren 141 gleichzeitig durch Anlegen einer elektrischen Spannung angesteuert. Dies ist mit einer Ausdehnung oder Kontraktion der Piezoaktoren 141 und infolgedessen mit einer entsprechenden Verschiebung der Blende 120 verbunden. Die Höhe und die Polarität der angelegten Spannung gibt die Auslenkung der Blende 120 vor.
Durch die Bewegung der Blende 120 senkrecht zur Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 kann der Abstand zwischen der Blende 120 und der Leuchtfläche 113 verändert werden. Hiermit verbunden ist eine Veränderung einer durch die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 vorgegebenen Kontrastebene. Auf diese Weise kann die Kontrastebene zum Beispiel auf den Fokus einer der Blende 120 nachgeordneten optischen Einrichtung (nicht dargestellt) abgestimmt werden. Bei einer möglichen Anwendung der Leuchtvorrichtung 107 in einem Frontscheinwerfer kann es sich bei der optischen Einrichtung, wie oben angegeben, zum Beispiel um einen Reflektor handeln. Durch das Verschieben der Kontrastebene kann zum Beispiel eine toleranzbedingte Höhenabweichung der Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 kompensiert werden.
Eine Leuchtvorrichtung kann ferner derart ausgebildet sein, dass die Blende 120 sowohl parallel als auch senkrecht zur Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 bewegbar ist. Zu diesem Zweck kann zum Beispiel eine Auflageeinrichtung zum Einsatz kommen, wie sie anhand von 4 beschrieben wurde.
Für die Bewegung parallel zur Leuchtfläche 113 kann die Blende 120 auf der Auflageeinrichtung entlang bewegt werden. Eine Bewegung der Blende 120 senkrecht zur Leuchtfläche 113 kann dadurch erfolgen, dass die Auflageeinrichtung senkrecht zur Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 bewegt wird. In Bezug auf die Leuchtvorrichtungen 103, 106 der 4, 8 mit den Auflageelementen 150 kann zum Beispiel eine Weiterbildung in Betracht kommen, in welcher Piezoaktoren zwischen den Auflageelementen 150 und dem Träger 118 (vgl. 2) angeordnet sind. Auf diese Weise können die Auflageelemente 150 senkrecht zu dem Träger 118 bewegt werden (nicht dargestellt).
Eine Leuchtvorrichtung mit bewegbarer Blende 120 kann in einem Beleuchtungssystem zum Einsatz kommen. Möglich Ausgestaltungen eines solchen Systems werden anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Es wird darauf hingewiesen, dass Merkmale und Details, welche oben mit Bezug auf die Leuchtvorrichtungen beschrieben wurden, auch bei den im Folgenden beschriebenen Systemen zur Anwendung kommen können.
10 zeigt eine Darstellung eines Systems 201, umfassend eine Leuchtvorrichtung 100. Bei der Leuchtvorrichtung 100 kann es sich um eine der oben beschriebenen Leuchtvorrichtungen handeln. Die Leuchtvorrichtung 100 weist den Träger 118 mit der Flächenlichtquelle 110, die bewegbare Blende 120 mit der Durchtrittsöffnung 121 und die Antriebseinrichtung 140 zum Bewegen der Blende 120 auf.
Das System 201 umfasst des Weiteren eine Steuereinrichtung 210. Die Steuereinrichtung 210 dient dazu, die Antriebseinrichtung 140 und damit die Bewegung und Positionierung der Blende 120 über der Flächenlichtquelle 110 zu steuern. Hierfür kann die Steuereinrichtung eine Stromversorgung der Antriebseinrichtung 140 steuern. Die Steuereinrichtung 210 kann darüber hinaus eine Stromversorgung und infolgedessen einen Leuchtbetrieb der Flächenlichtquelle 110 steuern (nicht dargestellt).
Bei dem System 201 kann es sich zum Beispiel um ein Frontbeleuchtungssystem eines Fahrzeugs handeln. In dieser Ausgestaltung kann die Leuchtvorrichtung 100 in einem Scheinwerfer angeordnet sein, und kann der Blende 120 der Leuchtvorrichtung 100 eine nicht gezeigte optische Einrichtung, zum Beispiel ein Reflektor, nachgeordnet sein, um ein Leuchtfeld auf eine Straße zu projizieren.
Die bewegbare Blende 120 ermöglicht einen kostengünstigen Einbau des die Leuchtvorrichtung 100 umfassenden Frontscheinwerfers in dem dazugehörigen Fahrzeug. Denn die bewegbare Blende 120 kann dazu eingesetzt werden, die Leuchteigenschaften des Scheinwerfers unmittelbar nach dem Einbau im Rahmen einer Kalibrierung präzise festzulegen. Hierfür wird die Flächenlichtquelle 110 betrieben, und wird das Leuchtfeld des Scheinwerfers erfasst. Durch Variieren der Blendenposition mit Hilfe der Steuereinrichtung 210 und Antriebeinrichtung 140 kann das Leuchtfeld korrigiert werden, bis ein gewünschtes Leuchtfeld vorliegt. Hierauf basierend können Steuerungsparameter für die Steuereinrichtung 210 vorgegeben werden.
Die Steuereinrichtung 210 kann ferner mit nicht gezeigten Sensoren des Fahrzeugs verbunden sein, wodurch der Steuereinrichtung 210 entsprechende Sensorsignale übermittelt werden können. Dies kann dazu genutzt werden, um eine automatischdynamische Funktionsweise des Beleuchtungssystems 201 zu verwirklichen. Bei einer solchen Funktionsweise veranlasst die Steuereinrichtung 210 ein Verstellen der Position der Blende 120 auf der Grundlage der Sensorsignale.
Die Blende 120 kann zum Beispiel in einer Ebene parallel zur Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 bewegbar sein, um eine Leuchtweitenregulierung zu ermöglichen. Hierbei kann die Steuereinrichtung 210 Signale entsprechender Sensoren auslesen bzw. empfangen, zum Beispiel von Sensoren an der Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs, mit denen erfasst werden kann, wie stark hier befindliche Dämpfer eingedrückt sind. Weitere Sensoren sind zum Beispiel ein Geschwindigkeitssensor und ein Regensensor. Auf der Grundlage der Sensorsignale kann die Steuereinrichtung 210 eine Leuchtweite berechnen und hierauf basierend ein Verstellen der Blendenposition mit Hilfe der Antriebseinrichtung 140 veranlassen. Die Leuchtweite kann auf diese Weise zum Beispiel im Hinblick auf ein Schrägstehen der Fahrzeugkarosserie bei einseitiger Zuladung, Nickbewegungen infolge von Beschleunigen, Bremsen oder infolge einer unebenen Straßenoberfläche, sowie dynamische Fahrsituationen wie zum Beispiel eine Fahrt im Starkregen angepasst werden. Des Weiteren ist eine geschwindigkeitsabhängige Regelung der Leuchtweite möglich. Darüber hinaus kann zusätzlich oder alternativ ein Kurvenlicht verwirklicht werden, indem die Blende 120 in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit und eines Lenkwinkels in geeigneter Weise verstellt wird.
Auch im Hinblick auf eine solche dynamische Funktionsweise kann eine Kalibrierung durchgeführt werden. Hierbei kann die Blende 120 bewegt werden, und gleichzeitig der sich verändernde Lichtkegel des Scheinwerfers erfasst werden. Hierauf basierend kann das Steuerungsverhalten bzw. können Steuerungsparameter der zum Steuern der Antriebseinrichtung 140 eingesetzten Steuereinrichtung 210 festgelegt werden.
11 zeigt ein weiteres System 202, welches eine Weiterbildung des Systems 201 von 10 darstellt. Bei dem System 202 ist die Blende 120 der Leuchtvorrichtung 100 mit der zusätzlichen Öffnung 125 zum Bestrahlen der Schutzdiode 160 ausgebildet, was zur Positionserfassung der Blende 120 genutzt werden kann. Bei der Leuchtvorrichtung 100 kann es sich um die anhand von 5 erläuterte Leuchtvorrichtung 104 handeln.
Das System 202 weist eine in geeigneter Weise mit der Schutzdiode 160 verbundene Messeinrichtung 220 auf, mit deren Hilfe der bei einer Bestrahlung der Schutzdiode 160 mit von außen kommender Lichtstrahlung photoelektrisch erzeugte Strom erfasst werden kann. Die Messeinrichtung 220 ist weiter mit der Steuereinrichtung 210 verbunden, wodurch der Steuereinrichtung 210 ein entsprechendes Strommesssignal übermittelt werden kann. Hierauf basierend kann die Steuereinrichtung 210 die Position der Blende 120 bestimmen, und ein möglichst genaues Positionieren der Blende 120 durch Ansteuern der Antriebseinrichtung 140 durchführen. Die Positionserfassung kann auch im Rahmen einer Kalibrierung zur Anwendung kommen, um Steuerungsparameter der Steuereinrichtung 210 mit einer hohen Genauigkeit festzulegen.
Wie oben angegeben wurde, kann die Messung des Photostroms durchgeführt werden, wenn die Flächenlichtquelle 110 nicht zum Erzeugen von Lichtstrahlung aktiviert ist. In diesem Zusammenhang ist es zum Beispiel möglich, dass die Flächenlichtquelle 110 gepulst betrieben wird, und dass die Photostrommessung in den Pulspausen erfolgt.
Auch die Leuchtdiodenchips 111 der Flächenlichtquelle 110 unterliegen dem Photoeffekt bei einer Bestrahlung mit von außen kommender Lichtstrahlung. Die Bestrahlung kann über die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 erfolgen. Dies kann ebenfalls zur Positionserfassung der Blende 120 genutzt werden.
Zur Veranschaulichung zeigt 12 ein weiteres System 203, welches ebenfalls eine Weiterbildung des Systems 201 von 10 darstellt. Das System 203 weist die mit der Steuereinrichtung 210 gekoppelte Messeinrichtung 220 auf, welche in dieser Ausgestaltung in geeigneter Weise mit der Flächenlichtquelle 110 bzw. den Leuchtdiodenchips 111 der Flächenlichtquelle 110 verbunden ist. Eine Bewegung der Blende 120 und damit der Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 in Bezug auf die Flächenlichtquelle 110 kann zu einer Veränderung eines mit Streustrahlung durch die Durchtrittsöffnung 121 belichteten Bereichs der Flächenlichtquelle 110, und damit zu einer Veränderung des mit der Messeinrichtung 220 erfassbaren Photostroms führen. Dadurch kann die Position der Blende 120 erfasst werden.
Bei dem System 203 kann die Blende 120 zum Beispiel entlang einer Bewegungsrichtung parallel zur Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 bewegbar sein. Ab einer Position der Blende 120, ab welcher sich die Durchtrittsöffnung 121 nicht mehr vollständig über der Leuchtfläche 113 befindet, sondern über den Rand der Leuchtfläche 113 hinweg bewegt wird, kann eine merkliche Photostromabnahme auftreten, da die Leuchtfläche 113 nur noch zum Teil direkt bestrahlt wird.
Dieser Zusammenhang kann dazu genutzt werden, um eine Kalibrierung durchzuführen. Zu diesem Zweck wird die Blende 120 derart hin und her bewegt, dass die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 an zwei entgegen gesetzten Randseiten der Leuchtfläche 113 über den Rand der Leuchtfläche 113 hinweg bewegt wird. Auf diese Weise kann an diesen Stellen jeweils eine deutliche Photostromabnahme auftreten. Hierauf basierend kann eine Mittelstellung der Blende 120 festgelegt werden, bei welcher sich die Durchtrittsöffnung 121 der Blende 120 mittig über der Leuchtfläche 113 befindet.
Die anhand der Figuren erläuterten Ausführungsformen stellen bevorzugte bzw. beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung dar. Neben den beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. In Bezug auf weitere Kombinationen ist es zum Beispiel denkbar, die Leuchtvorrichtung 102 von 3 mit einer Blende 120 mit gekrümmten Randseiten (zum Beispiel der Blende der 6, 7) auszustatten. Des Weiteren kann die Öffnung 125 zum Bestrahlen der Schutzdiode 160, wie es bei der Blende 120 der Leuchtvorrichtung 104 von 5 gezeigt ist, auch bei den Blenden 120 anderer der oben beschriebenen Leuchtvorrichtungen, zum Beispiel der Leuchtvorrichtungen 102, 103, 105, 106, 107, vorgesehen sein.
Weitere mögliche Abwandlungen bestehen darin, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zu verwenden.
Darüber hinaus können obige Angaben zu Farben von Lichtstrahlungen und obige Zahlenangaben durch andere Angaben ersetzt werden.
Des Weiteren ist es zum Beispiel möglich, anstelle der oben beschriebenen Antriebseinrichtungen 140, welche Piezoaktoren 141, 142 und gegebenenfalls Rückstellelemente 145 umfassen, andere Antriebseinrichtungen 140 vorzusehen. Beispielsweise kann eine Antriebseinrichtung 140 ein mit der Blende 120 verbundenes Galvanometer zum Verstellen der Position der Blende 120 aufweisen. Möglich ist auch die Verwendung eines Bimetalls und einer elektrischen Heizung. Durch Heizen kann das Bimetall verformt bzw. verbogen werden, so dass die mit dem Bimetall verbundene Blende 120 bewegt werden kann. Die Heizung wird hierbei temperaturkompensiert betrieben. Möglich ist auch eine Ausgestaltung einer Antriebseinrichtung 140 mit einem mit der Blende 120 gekoppelten miniaturisierten Schritt- bzw. Linearmotor. Derartige Antriebseinrichtungen 140 können ebenfalls in der oben beschriebenen Art und Weise von einer Steuereinrichtung 210 gesteuert werden.
Eine Flächenlichtquelle 110 kann mit anderen Anzahlen und/oder Anordnungen an Leuchtdiodenchips 111 verwirklicht sein. Möglich ist zum Beispiel eine Ausgestaltung mit lediglich einem einzelnen Leuchtdiodenchip 111, welcher mit einem Konversionselement 112 versehen sein kann. Mehrere Leuchtdiodenchips 111 können zum Beispiel in Form von mehreren oder zwei Reihen nebeneinander angeordnet sein. In Bezug auf Ausgestaltungen mit mehreren Leuchtdiodenchips 111 können separate Konversionselemente 112 auf den Leuchtdiodenchips 111 angeordnet sein, wie es oben beschrieben wurde. Alternativ kann auf mehreren Leuchtdiodenchips 111 ein gemeinsames Konversionselement 112 angeordnet sein, welches eine Leuchtfläche 113 der Flächenlichtquelle 110 bilden kann. Gegebenenfalls kann die Verwendung von Konversionselementen 112 entfallen, oder können bei mehreren Leuchtdiodenchips 111 nicht alle Leuchtdiodenchips 112 mit Konversionselementen 111 versehen sein. Hierdurch können ein oder mehrere Leuchtdiodenchips 111 selbst eine Leuchtfläche 113 oder einen Teil einer Leuchtfläche 113 bilden.
Darüber hinaus wird auf die Möglichkeit hingewiesen, dass die oben beschriebenen Leuchtvorrichtungen sowie deren mögliche Abwandlungen auch in einem anderen Gebiet als dem Automobilbereich eingesetzt werden können. Möglich ist zum Beispiel die Verwendung in einem Projektor. Hierfür kann die Flächenlichtquelle 110 dazu ausgebildet sein, verschiedenfarbige Lichtstrahlungen (beispielsweise RGB, d.h. rot, grün und blau) abzugeben. Dies kann mit Hilfe von selektiv ansteuerbaren Leuchtdiodenchips 111 verwirklicht sein, welche Lichtstrahlungen unterschiedlicher Farben abgeben können. Hierbei ist es möglich, dass keine Konversionselemente 112 zum Einsatz kommen, oder ein bzw. mehrere Konversionselemente 112 nur auf einem oder mehreren einzelnen Halbleiterchips 111 angeordnet sind (zum Beispiel um durch Strahlungskonversion einer blauen Primärstrahlung eine grüne Mischstrahlung zu erzeugen). Der Blende 120 kann eine Mikrospiegelanordnung zur Lichtmodulation nachgeordnet sein. Über die bewegbare Blende 120 kann eine Ausleuchtung der Mikrospiegelanordnung verändert werden. Auf diese Weise kann ein von dem Projektor auf eine Leinwand projiziertes Leuchtfeld modifiziert werden.
In diesem Zusammenhang ist es zum Beispiel möglich, dass das System 201 von 10 Bestandteil eines solchen Projektors ist. Hierbei kann die Steuereinrichtung 210 zum Beispiel mit einer nicht gezeigten Bedieneinrichtung gekoppelt sein, über welche ein Benutzer eine Ausleuchtung der Mikrospiegelanordnung, und damit die Projektionseigenschaften des Projektors einstellen kann.
Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

100, 101: Leuchtvorrichtung
102, 103: Leuchtvorrichtung
104, 105: Leuchtvorrichtung
106, 107: Leuchtvorrichtung
110: Flächenlichtquelle
111: Leuchtdiodenchip
112: Konversionselement
113: Leuchtfläche
116: Reflektiver Verguss
118: Träger
120: Blende
121: Durchtrittsöffnung
122: Basisschicht
123: Spiegelschicht
125: Öffnung
129: Auflageabschnitt
140: Antriebseinrichtung
141, 142: Piezoaktor
143, 144: Verbindungselement
145: Rückstellelement
150: Auflageelement
160: Schutzdiode
171, 172: Randseite
173, 174: Randseite
201, 202: System
203: System
210: Steuereinrichtung
220: Messeinrichtung
241, 242: Lichtstrahlung
x, y, z: Achse, Richtung

Claims

Leuchtvorrichtung (100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107), aufweisend: eine Flächenlichtquelle (110) zum Erzeugen einer Lichtstrahlung (241); eine bewegbare Blende (120), wobei die Blende (120) eine Durchtrittsöffnung (121) für die mit der Flächenlichtquelle (110) erzeugte Lichtstrahlung (241) aufweist; und eine Antriebseinrichtung (140) zum Bewegen der Blende (120).
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Blende (120) parallel zu der Flächenlichtquelle (110) bewegbar ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blende (120) entlang einer Bewegungsrichtung bewegbar ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blende (120) entlang mehrerer verschiedener Bewegungsrichtungen bewegbar ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blende (120) senkrecht zu der Flächenlichtquelle (110) bewegbar ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Flächenlichtquelle (110) einen Leuchtdiodenchip (111) aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blende (120) eine reflektierende Schicht (123) an einer der Flächenlichtquelle (110) zugewandten Seite aufweist.
Leuchtvorrichtung nach Anspruch 7, wobei die reflektierende Schicht (123) in Form eines Stapels aus verschiedenen Teilschichten verwirklicht ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blende (120) eine gekrümmte Querschnittsform in einem Randbereich aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (140) einen Piezoaktor (141) aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebseinrichtung (140) ein Rückstellelement (145) aufweist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend eine Auflageeinrichtung (150), auf welcher die Blende (120) bewegbar angeordnet ist.
Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiter aufweisend eine Schutzdiode (160), wobei die Blende (120) eine weitere Öffnung (125) aufweist, über welche die Schutzdiode (160) mit Lichtstrahlung (242) bestrahlbar ist.
System, aufweisend eine Leuchtvorrichtung (100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und eine Steuereinrichtung (210) zum Steuern der Antriebseinrichtung (140).
System nach Anspruch 14, weiter aufweisend eine Messeinrichtung (220) zum Erfassen eines bei Bestrahlung der Flächenlichtquelle (110) oder der Schutzdiode (160) der Leuchtvorrichtung photoelektrisch erzeugten Stroms.