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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist per se bekannt und weist eine erste Lichtquelle, eine zweite Lichtquelle und ein optisches System auf. Die erste Lichtquelle erzeugt Licht einer ersten Lichtfarbe. Die zweite Lichtquelle erzeugt Licht einer zweiten Lichtfarbe. In das optische System wird jeweils das Licht von wenigstens einer der genannten Lichtquellen eingespeist. Das optische System ist dazu eingerichtet, eine regelkonforme erste Lichtverteilung zu erzeugen, wenn nur Licht der ersten Lichtquelle in das optische System eingespeist wird, und es ist dazu eingerichtet, eine regelkonforme zweite Lichtverteilung weißer Lichtfarbe zu erzeugen, wenn das Licht der zweiten Lichtquelle in das optische System eingespeist wird.
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Beim Stand der Technik ist die erste Lichtfarbe das Gelb einer Blinklichtverteilung und die zweite Lichtfarbe ist das Weiß einer Tagfahrlichtverteilung.
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In den Letzten Jahren wurden immer mehr Lichtfunktionen wie Tagfahrlicht, Blinklicht dynamisches Kurvenlicht, Abbiegelicht oder blendungsfreies Fernlicht in Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtungen integriert. Durch die Vielzahl der dafür benötigten Strukturen wie Lichtquellen, Lichtleiter, Reflektoren, Linsen und dergleichen, wird der zur Verfügung stehende Einbauraum in der Beleuchtungseinrichtung zunehmend knapper.
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Als Lichtquelle werden zunehmend Leuchtdioden verwendet. Dies gilt sowohl für Signallichtfunktionen als auch für Scheinwerferlichtfunktionen wie Abblendlicht und Fernlicht. Die mit Leuchtdioden erreichbaren Leuchtdichten sind in der Regel kleiner als mit Gasentladungslampen erreichbare Leuchtdichten. Um mit Leuchtdioden Lichtströme zu erzeugen, die mit den hohen Lichtströmen von Gasentladungslampen vergleichbar sind, werden größere optische Flächen benötigt. Beispiele optischer Flächen sind die Einkoppelfläche eines Lichtleiters, die Fläche eines Leuchtenreflektors oder die Fläche einer Linse. Die breite Verwendung von Leuchtdioden verschärft damit das Problem des knapper werdenden Einbauraums.
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In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, in der Beleuchtungseinrichtung Mehrfunktionslichtmodule zu verwenden, die sich dadurch auszeichnen, dass dieselben optischen Flächen für unterschiedliche Lichtfunktionen und damit mehrfach genutzt werden.
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In Bezug auf Lichtmodule für Signallichtfunktionen lassen sich vor allem Positionslicht, Tagfahrlicht und Blinklicht so kombinieren, dass dieselben optischen Flächen für die Erzeugung der zugehörigen Lichtverteilungen genutzt werden. Diese Möglichkeit ergibt sich aus der Ähnlichkeit der Gestalt der jeweils zu erzeugenden Lichtverteilung.
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Aufgrund der verschiedenen Lichtfarben Gelb für Blinklicht und Weiß für Tagfahrlicht und Positionslicht, werden jedoch unterschiedliche Leuchtmittel benötigt. Bei einer Verwendung von Leuchtdioden sind dies also gelbes Licht erzeugende Leuchtdioden und weißes Licht erzeugende Leuchtdioden. Im Folgenden werden Leuchtdioden auch mit der Farbe des von ihnen erzeugten Lichtes bezeichnet, also zum Beispiel als weiße, gelbe, blaue oder rote Leuchtdioden.
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Das gelbe wie das weiße Licht wird dabei üblicherweise mit blauen Emittern erzeugt, deren blaues Licht für gelbe Leuchtdioden durch eine vergleichsweise dicke Phosporkonverterschicht in gelbes Licht umgewandelt wird. Für weiße Leuchtdioden wird eine vergleichsweise dünnere Phosphorkonverterschicht verwendet, die nur einen Teil des blauen Lichtes in gelbes Licht umwandelt. Der zunächst verbleibende Blauanteil ergibt dann zusammen mit dem in gelbes Licht umgewandelten Anteil die weiße Lichtfarbe.
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Bei der bekannten Beleuchtungseinrichtung wird ein Lichtmodul verwendet, bei dem die erste Lichtquelle durch mehrere gelbe Leuchtdioden und die zweite Lichtquelle durch mehrere weiße Leuchtdioden gebildet wird. Um die Lichtströme beider Lichtquellen zum Beispiel in ein und denselben Lichtleiter einzukoppeln, um diesen mehrfach zu nutzen, ist eine entsprechend große optische Fläche in Form der Lichteintrittsfläche des Lichtleiters erforderlich. In der Regel müssen dazu die Lichtleiterquerschnitte im Vergleich zu Querschnitten, bei denen sie nur zur Erfüllung einer Lichtfunktion benötigt werden, nahezu verdoppelt werden. Dies zieht lange Prozesszeiten bei der Fertigung des Lichtleiters und andere Nachteile (Gewicht, Bauraum) nach sich.
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Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe einer Beleuchtungseinrichtung der eingangs genannten Art, bei der optische Flächen eines zur Erzeugung mehrerer Lichtverteilungen genutzten optischen Systems kleiner sind als beim Stand der Technik. Ein Beispiel einer solchen optischen Fläche ist die zur Einkopplung des verschiedenfarbigen Lichtes mehrerer Lichtquellen benötigte Einkoppelfläche eines Lichtleiters
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Farbort der ersten Lichtfarbe in einem CIE Farbdiagramm auf einer ersten Seite eines ECE-Weißfeldes liegt, ein Farbort der zweiten Lichtfarbe in dem CIE Farbdiagramm auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des ECS-Weißfeldes liegt und eine Verbindungsgerade der beiden Farborte durch das ECE-Weißfeld hindurchläuft oder es zumindest berührt. Die Buchstaben CIE sind eine Abkürzung für Commission Internationale de l'Éclairage, also für die Internationale Beleuchtungskommission. Die ECE-Homologation ist ein überstaatliches System für die Zulassung von Fahrzeugen und Fahrzeugteilen.
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Das auch als Normfarbtafel bezeichnete CIE Farbdiagramm dient zur messtechnischen Charakerisierung von Farben. Jede Farbe wird dort durch ein Zahlenpaar charakterisiert.
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Mischt man Licht eines Farbortes der ersten Lichtfarbe, der in dem CIE Farbdiagramm auf einer ersten Seite eines ECE-Weißfeldes liegt, mit Licht eines Farbortes einer zweiten Lichtfarbe, die in dem CIE Farbdiagramm auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des ECS-Weißfeldes liegt, kann eine Mischfarbe erzeugt werden, die auf der Verbindungsgerade der beiden Farborte liegt. Wenn diese Gerade durch das ECE-Weißfeld hindurchläuft, kann insbesondere weißes Licht erzeugt werden.
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Zur Veranschaulichung und ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird im Folgenden angenommen, dass die erste Lichtfarbe Gelb und die zweite Lichtfarbe Blau ist. Mit dem gelben Licht allein lässt sich eine Blinklichtfunktion verwirklichen. Durch Hinzufügen von blauem Licht passenden Farbortes und passender Lichtstromstärke ergibt sich weißes Licht, mit dem sich eine Positionslichtverteilung und/oder eine Tagfahrlichtverteilung erzeugen lässt.
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Die Leuchtdioden und Lichtquellen, welche Licht einer bestimmten Farbe erzeugen, werden im Folgenden mit dieser Farbe bezeichnet. Gelbes Licht erzeugende Leuchtdioden werden also als gelbe Leuchtdioden, blaues Licht erzeugende Leuchtdioden als blaue Leuchtdioden bezeichnet.
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Bei der Erfindung werden zumindest einzelne gelbe Leuchtdioden mehrfach genutzt, in dem sie sowohl für die Erzeugung der Blinklichtverteilung als auch für die Erzeugung einer Lichtverteilung weißer Lichtfarbe eingeschaltet werden.
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Durch diese Mehrfachnutzung der gelben Lichtquelle reicht es aus, wenn die zweite Lichtquelle nur einen kleineren Lichtstrom erzeugt als beim Stand der Technik, bei dem die zweite Lichtquelle den für die weiße Lichtverteilung erforderlichen Lichtstrom allein erzeugen muss.
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Als Beispiel wird wieder eine gelbe Blinklichtverteilung und eine weiße Lichtverteilung, insbesondere eine Tagfahrlichtverteilung betrachtet. Beide Lichtverteilungen benötigen etwa gleich große Lichtströme, die im betrachteten Beispiel von jeweils n Leuchtdioden erzeugt werden.
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Beim Stand der Technik sind dazu n gelbe Leuchtdioden als erste Lichtquelle und n weiße Leuchtdioden als zweite Lichtquelle erforderlich. Entsprechend groß muss die Lichteintrittsfläche eines Lichtleiters sein, der das optische System bildet oder einen Teil davon darstellt. Das optische System kann zum Beispiel auch eine mit streuenden Strukturen versehene Abdeckscheibe mit umfassen. Die Lichteintrittsfläche muss insbesondere mindestens so groß sein wie die Summe aller Lichtaustrittsflächen der 2n Leuchtdioden.
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Die Erfindung kommt dagegen bei dem betrachteten Beispiel, bei dem eine Lichtverteilung mit n Leuchtdioden erzeugt wird, mit insgesamt weniger Leuchtdioden aus. Wenn alle Leuchtdioden untereinander gleiche Lichtströme liefern, kommt die Erfindung mit n gelben und n/2 blauen Leuchtdioden aus. Die Tagfahrlichtverteilung wird dann dadurch erzeugt, dass n/2 gelbe Leuchtdioden mit n/2 blauen Leuchtdioden zusammen betrieben werden. Die Lichteintrittsfläche des Lichtleiters, die hier ein Beispiel für eine optische Fläche des optischen Systems darstellt, muss in dem betrachteten Beispiel also nur so groß sein wie 3/2 n Lichtaustrittsflächen einer einzelnen Leuchtdiode. Hier wurde vorausgesetzt, dass die Leuchtdioden gleich groß sind und gleiche Lichtströme erzeugen. Der Vorteil einer verringerten Zahl an benötigten Leuchtdioden und einer verringerten Gesamtfläche ihrer Lichtaustrittsflächen ergibt sich aber auch losgelöst von diesem speziellen Beispiel.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die erste Lichtfarbe Gelb ist und die zweite Lichtfarbe Blau ist.
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Bevorzugt ist auch, dass das Gelb einen Farbort in einem ECE-Bereich für Blinkleuchten besitzt.
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Bevorzugt ist auch, dass die zweite Lichtfarbe ein Blau mit einer Wellenlänge ist, die in dem Wellenlängenbereich zwischen 470 nm und 505 nm, insbesondere zwischen 480 nm und 500 nm liegt.
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Bevorzugt ist auch, dass die gelbes Licht erzeugenden Leuchtdioden auf den gleichen blaues Licht emittierenden Emittern basieren wie die blaues Licht emittierenden Leuchtdioden.
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Bevorzugt ist auch, dass die gelbes Licht emittierenden Leuchtdioden eine auf den blaues Licht emittierenden Emittern aufliegende Phosphorkonverterschicht aufweisen.
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Bevorzugt ist auch, dass die erste Lichtfarbe Rot ist und die zweite Lichtfarbe Blau ist.
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Bevorzugt ist auch, dass die erste Lichtquelle n Leuchtdioden aufweist und die zweite Lichtquelle m Leuchtdioden aufweist, wobei m kleiner als n ist.
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Bevorzugt ist auch, dass die Leuchtdioden der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle gemeinsamen auf einer einstückigen Platine angeordnet sind, die auf einem Kühlkörper befestigt ist.
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Bevorzugt ist auch, dass die Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden einer optischen Fläche eines optischen Systems gegenüber liegen.
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Bevorzugt ist auch, dass die optische Fläche eine Lichteintrittsfläche des optischen Systems ist, so dass das von den Leuchtdioden ausgehende Licht über die Lichteintrittsfläche in das optische System eintritt.
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Bevorzugt ist auch, dass das optische System einen oder mehrere Lichtleiter und/oder einen oder mehrere Hohlspiegelreflektoren und/oder eine oder mehrere Linsen aufweist.
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Bevorzugt ist auch, dass die erste Lichtverteilung eine Blinklichtverteilung und die zweite Lichtverteilung eine Tagfahrlichtverteilung oder eine Positionslichtverteilung ist.
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Bevorzugt ist auch, dass die erste Lichtquelle aus einer ersten Gruppe von Leuchtdioden und einer zweiten Gruppe von Leuchtdioden besteht, wobei die erste Gruppe von einem ersten Schalter der Beleuchtungseinrichtung ein- und ausgeschaltet wird, die zweite Gruppe von einem zweiten Schalter der Beleuchtungseinrichtung ein- und ausgeschaltet und die zweite Lichtquelle von einem dritten Schalter der Beleuchtungseinrichtung ein- und ausgeschaltet wird.
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
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1 eine Normfarbtafel mit verschiedenen Farbfeldern;
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2 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung;
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3 eine Gestalt regelkonformer Lichtverteilungen; und
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4 ein elektrisches Schaltungsschema einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
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Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente.
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Die 1 zeigt ein auch als Normfarbtafel bezeichnetes CIE Farbdiagramm zur messtechnischen Charakterisierung von Farben. Jede Farbe besitzt einen Rotanteil X, einen Grünanteil Y und einen Blauanteil Z. Bei der Normfarbtafel sind die Rotanteile auf der Abszisse und die Grünanteil auf der Ordinate aufgetragen. Der Blauanteil ergibt sich jeweils rechnerisch durch Subtraktion der Summe aus Rotanteil und Blauanteil vom Wert 1 und fehlt daher in der zweidimensionalen Darstellung.
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Jeder Punkt der hufeisenförmigen Fläche 1 repräsentiert einen Farbort. Die gekrümmte Linie 2, welche die hufeisenförmige Fläche begrenzt, wird als Spektralfarbenlinie bezeichnet. Auf ihr liegen die monochromatischen Farben, also die Farben von Licht, das nur Wellenlängen aus einem schmalen Bereich aufweist. Auf der Linie 2 links unten liegen die Lichtfarben mit kurzen Wellenlängen. Der linke untere Endpunkt 3 entspricht dem blau-violetten Ende des Spektrums des sichtbaren Lichtes. Durchläuft man die Spektralfarbenlinie im Uhrzeigersinn, werden die Wellenlängen immer länger. Der rechte Endpunkt 4 entspricht dem roten Ende des Spektrums des sichtbaren Lichtes.
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Innerhalb der hufeisenförmigen Fläche liegen die Farborte von Mischfarben. Im Zentrum der hufeisenförmigen Fläche ergibt sich als Mischfarbe Weiß. In dem Farbdiagramm liegt ein ECE-Weißfeld 5 für die Tagfahrlichtfunktionen und Positionslichtfunktionen sowie das Gelbfeld 6 für die Blinklichtfunktion.
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Mischt man Licht eines Farbortes der ersten Lichtfarbe, der in dem CIE Farbdiagramm auf einer ersten Seite des ECE-Weißfeldes liegt, mit Licht eines Farbortes einer zweiten Lichtfarbe, die in dem CIE Farbdiagramm auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite des ECS-Weißfeldes liegt, kann eine Mischfarbe erzeugt werden, die auf der Verbindungsgerade der beiden Farborte liegt. Wenn diese Gerade durch das ECE-Weißfeld hindurchläuft, kann insbesondere weißes Licht erzeugt werden. In den Beispielen, die in der 1 dargestellt sind, liegen die Farborte der ersten Lichtfarbe jeweils im ECE-Gelbfeld 6 und die Farborte der zweiten Lichtfarbe liegen auf der Spektralfarbenlinie im Bereich blauer bis blaugrüner Farben, also im Bereich von 470 nm bis 505 nm, insbesondere im Bereich von 480 nm bis 500 nm.
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Die Schnittmenge der Verbindungsgeraden 7 der Farborte 8 und 9 mit dem ECE-Weißfeld 5 liefert die Menge aller Farborte im ECE-Weißfeld, die sich aus Licht der Farborte 8 und 9 mischen lässt. Die Lage des resultierenden Farbortes auf der Geraden 7 hängt von den Lichtströmen ab. Vergrößern des Lichtstroms des Farbortes 9 bewirkt eine Verschiebung nach links, während ein Vergrößern des Lichtstroms des Farbortes 8 eine Verschiebung nach rechts bewirkt.
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Der Farbort der weißen Mischfarbe auf der Verbindungsgeraden zwischen den Farborten der blauen und der gelben Leuchtdioden wird durch das Verhältnis der elektrischen Ströme bestimmt, mit denen die blauen und die gelben Leuchtdioden betrieben werden. Dies gilt, weil der Lichtstrom von diesem Betriebsstrom abhängig ist. Wenn die elektrischen Betriebsströme der jeweiligen Leuchtdioden an die tatsächlichen Farborte der Leuchtdioden angepasst werden, was durch eine Farbortmessung möglich ist, können insbesondere bei der Wahl des Farbortes der blauen Lichtquelle große Toleranzen zugelassen werden.
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Eine theoretisch auch mögliche additive Farbmischungen aus den drei Grundfarben Rot (R), Grün (G) und Blau (B), was durch eine Anordnung von RGB-Leuchtdioden theoretisch möglich wäre und wegen der Verbreitung dieser Methode auch näherliegen würde als die hier vorgestellte Lösung, ist schwierig zu verwirklichen. Dies liegt daran, dass der ECE-Gelbbereich am Rand des hufeisenförmigen Bereiches liegt. Nachteilig ist auch, dass RGB-LEDs Chips besitzen, die auf unterschiedlichen Technologien basieren, so dass die Technologie, die den schwächsten Lichtstrom erlaubt, den Gesamtlichtstrom der RGB-LED entsprechend beschränkt. Nachteilig ist auch, dass die verschiedenen LED-Chips ein voneinander verschiedenes Temperaturverhalten aufweisen. Im Ergebnis variiert der Farbort der Mischfarbe dann als Funktion der Temperatur, was natürlich unerwünscht ist.
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Grundsätzlich kann mit dem Farbdiagram zwar ermittelt werden, welche Farborte sich mit zwei vorgegebenen Lichtquellen einstellen lassen. Dies sind alle Farborte, die auf der Verbindungslinie zwischen diesen beiden Punkten liegen. Durch die Farbtoleranzen der Einzellichtquellen, insbesondere der grünen Lichtquelle, wird die Einstellung der Farbe Gelb aus Rot und Grün schwierig bis unmöglich, weil die Verbindungslinie das Gelbfeld unter Umständen nicht schneidet.
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Durch die Farbtoleranzen der Einzellichtquellen ergibt sich insgesamt ein sehr empfindliches System. Der Weißbereich wird mit dem RGB System zwar gut abgedeckt, es überwiegen aber die Schwierigkeiten bei Gelb, so dass sich insbesondere regelkonforme Blinklichtverteilungen nur schwer mit RGB Systemen einstellen lassen.
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2 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10 in stark schematisierter Form. Die Beleuchtungseinrichtung weist ein Gehäuse 12 mit einer Lichtaustrittsöffnung auf, die durch eine transparente Abdeckscheibe 14 abgedeckt ist. Die Beleuchtungseinrichtung weist eine erste Lichtquelle 16 auf, die Licht einer ersten Lichtfarbe erzeugt. Die erste Lichtquelle weist n = 2 Leuchtdioden auf, wobei n auch eine von 2 abweichende Zahl sein kann.
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Darüber hinaus weist die Beleuchtungseinrichtung eine zweite Lichtquelle 18 auf, die Licht einer zweiten Lichtfarbe erzeugt. Die zweite Lichtquelle weist hier n/2 gleich eine Leuchtdiode auf, wobei n auch eine von 2 abweichende Zahl sein kann. Die zweite Lichtquelle kann auch m Leuchtdioden aufweisen, wobei m ungleich n/2 ist. Entscheidend ist jeweils, dass die Summe der Lichtaustrittsflächen der m Leuchtdioden kleiner ist als beim Stand der Technik, bei dem das weiße Licht allein durch die zweite Lichtquelle und ohne Beteiligung der andersfarbigen ersten Lichtquelle erzeugt wird. In der Regel wird m kleiner als n sein.
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Die erste Lichtfarbe ist besonders bevorzugt Gelb oder Rot, wobei Gelb eine Farbe aus dem ECE-Gelbbereich für Blinkleuchten und Rot eine Farbe aus einem ECE-Rotbereich für Heckleuchten ist. Die zweite Lichtfarbe ist bevorzugt Blau, wobei Blau insbesondere Licht aus dem Wellenlängenbereich zwischen 470 nm und 505 nm, insbesondere zwischen 480 nm und 500 nm ist.
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In einer bevorzugten Ausgestaltung, bei der blaue Leuchtdioden und gelbe Leuchtdioden verwendet werden, basieren die gelben Leuchtdioden auf den gleichen Halbleiterchips wie die blauen Leuchtdioden. Die gelben Leuchtdioden entstehen dabei aus blauen Leuchtdioden durch eine gelbe Konvertierungschicht, die auf den blaues Licht emittierenden Emittern der Halbleiterchips aufliegt. Bekanntlich absorbiert diese Schicht bei hinreichender Dicke das blaue Licht und gibt aus der Absorption resultierende Anregungsenergie in Form von gelbem Licht wieder ab. Das bedeutet, dass man für die Erzeugung des gelben Lichtes und des blauen Lichtes elektrisch gleiche oder sehr ähnliche Leuchtdioden verwenden kann, die sich nur durch eine Konvertierungsschicht oder die Dicke einer Konvertierungsschicht unterscheiden. Hinsichtlich der Ansteuerung hat man es also nur mit blauen, elektrisch gleichen oder ähnlichen Emittern zu tun, was einfachere Steuergeräte ermöglicht und was eine unerwünschte Variation des Farbortes der Mischfarbe als Funktion der Temperatur vermindert.
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Die Leuchtdioden der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle sind bevorzugt gemeinsamen auf einer einstückigen Platine 20 angeordnet, die auf einem Kühlkörper 22 befestigt ist, so dass Abwärme der Leuchtdiodenchips über die Platine in den Kühlkörper fließt. Auf der Platine sind Leiterbahnen zur Versorgung der Leuchtdioden mit elektrischer Energie und gegebenenfalls elektronische Bauelemente, die zur Steuerung der Leuchtdioden dienen, angeordnet.
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Die Lichtaustrittsflächen der Leuchtdioden liegen einer optischen Fläche 24 eines optischen Systems 26 gegenüber. Die optische Fläche ist hier eine Lichteintrittsfläche des optischen Systems, so dass das von den Leuchtdioden ausgehende Licht über die Lichteintrittsfläche in das optische System eintritt. Das optische System weist zum Beispiel einen oder mehrere Lichtleiter und/oder einen oder mehrere Hohlspiegelreflektoren und/oder eine oder mehrere Linsen auf. Linsen unterscheiden sich dabei von Lichtleitern dadurch, dass Lichtumlenkungen bei Linsen nur beim Durchtritt durch Grenzflächen auftreten, während bei Lichtleitern zusätzlich umlenkende Reflexionen an seitlichen Transportflächen auftreten.
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Das optische System ist dazu eingerichtet, aus dem eingekoppelten Licht regelkonforme Lichtverteilungen zu erzeugen. Wie das im Einzelnen geht, ist vom Serieneinsatz her bekannt und hat nur insofern mit der Erfindung zu tun, als diese eine Verkleinerung der optischen Flächen des optischen Systems erlaubt, insbesondere eine Verkleinerung der Lichteintrittsfläche eines Lichtleiters des optischen Systems.
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Das Zentrum einer solchen Lichtverteilung liegt auf einer optischen Achse 28 des optischen Systems und ist in der 3 dargestellt. Die in der 3 dargestellte Ebene ist senkrecht zu der optischen Achse ausgerichtet. Der Kreuzungspunkt der Vertikalen V und der Horizontalen H stellt den Durchstoßpunkt der optischen Achse durch diese Ebene dar. In diesem Kreuzungspunkt ergibt sich bei regelkonformen Signallichtverteilungen eine maximale Helligkeit des von der Beleuchtungseinrichtung ausgehenden Lichtes. Von diesem Zentrum ausgehend fällt die Helligkeit längs der horizontalen Richtung H und der vertikalen Richtung V mit zunehmendem Abstand vom Zentrum immer weiter ab, wobei innerhalb des umrandeten Bereichs, der zwischen –20° und +20° auf der Horizontalen und –10° und +10° auf der Vertikalen liegt, vorgegebene, zur maximalen Helligkeit im Zentrum proportionale Helligkeitswerte nicht unterschritten werden dürfen.
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Die Erfindung eignet sich besonders zur Erzeugung von Lichtverteilungen, die beide die gleiche Gestalt haben, weil dann ein und dasselbe optische System mehrfach genutzt werden kann. Dies ist zum Beispiel bei der Blinklichtverteilung und der Tagfahrlichtverteilung sowie der Positionslichtverteilung der Fall, die alle die in der 3 dargestellte Form besitzen.
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4 zeigt ein Schaltungsschema, das neben der ersten Lichtquelle 16 und der zweiten Lichtquelle 18 eine Stromquelle 19, Schalter 30, 32, 34 und ein Steuergerät 36 sowie Eingangssignale für das Steuergerät bereitstellende Signalgeber 38 und 40 aufweist. Die erste Lichtquelle besteht aus einer ersten Gruppe 16.1 von Leuchtdioden und einer zweiten Gruppe 16.2 von Leuchtdioden. Die erste Gruppe 16.1 wird von einem ersten Schalter 30 ein- und ausgeschaltet. Die zweite Gruppe wird von einem zweiten Schalter 32 ein- und ausgeschaltet. Die zweite Lichtquelle wird von einem dritten Schalter 34 ein- und ausgeschaltet.
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Die Schalter 30, 32 und 34 werden von einem Steuergerät 36 betätigt, das seinerseits Eingangssignale von einem Blinksignalwunsch-Geber 38 und einem Tagfahrlichtwunsch-Geber 40 erhält. Wenn mit dem Geber 38 eine Blinklichtverteilung angefordert wird, schließt und öffnet das Steuergerät die beiden Schalter der beiden Gruppen 16.1 und 16.2 von Leuchtdioden der ersten Lichtquelle, intermittierend, wobei es die beiden Schalter bevorzugt jeweils gleichzeitig öffnet und schließt. Damit werden die gelben Leuchtdioden als geschlossene Gruppe abwechselnd ein- und ausgeschaltet, um eine Blinklichtverteilung mit einer zur Zahl der gleichzeitig eingeschalteten Leuchtdioden proportionalen Helligkeit zu erzeugen.
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Mit dem Ein- und Ausschalten ist hier ein Betätigen der Schalter in Zeitabständen gemeint, bei denen der menschliche Sehsinn den Wechsel zwischen eingeschaltet leuchtenden und ausgeschaltet nicht-leuchtenden Leuchtdioden als blinkendes Signal wahrnimmt. Die Schaltfrequenz liegt in der Größenordnung von einem Hz.
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Davon zu unterscheiden ist ein höherfrequentes Ein- und Ausschalten, das beispielsweise mit einer festen Frequenz von mehr als 100 Hz und variablem Tastverhältnis erfolgt, um die mittlere Helligkeit einzustellen. Ein so schneller Wechsel wird vom menschlichen Sehsinn nicht als Hell-Dunkel-Wechsel, sondern nur als mittlere Helligkeit wahrgenommen.
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Mit dem oben gebrauchten Gleichzeitigkeitsbegriff ist gemeint, dass der menschliche Sehsinn eine mittlere Helligkeit wahrnimmt, die sich als Summe der Einzelhelligkeiten beiden Gruppen ergibt. Dabei können die einzelnen Schalter gegebenenfalls unabhängig voneinander mit der höheren Frequenz getaktet werden.
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Eine solche höherfrequente Taktung eignet sich auch zum Dimmen der Lichtquelle. In einer alternativen Ausgestaltung wird der Lichtstrom des gelben Lichtes nicht durch Abschalten einzelner Leuchtdioden oder einer Gruppe von Leuchtdioden verringert, sondern durch ein Dimmen sämtlicher gelber Lichtquellen.
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Um eine weiße Tagfahrlichtverteilung zu erzeugen, wird in einer Ausgestaltung nur eine der beiden Gruppen von Leuchtdioden der ersten Lichtquelle permanent eingeschaltet, und gleichzeitig wird die zweite Lichtquelle permanent eingeschaltet. Der Begriff der Gleichzeitigkeit ist dabei auch hier so zu verstehen, dass der menschliche Sehsinn nicht die einzelnen Lichtfarben Blau und Gelb, sondern deren Mischfarbe Weiß wahrnimmt. Dabei können die einzelnen Schalter gegebenenfalls unabhängig voneinander mit der höheren Frequenz getaktet werden.
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Da für Blinklichtverteilungen und Tagfahrlichtverteilungen ungefähr gleich Lichtstärkewerte gefordert werden, kann der gelbe Lichtstrom bei der Erzeugung der Tagfahrlichtverteilung gegenüber der Erzeugung der Blinklichtverteilung deutlich reduziert werden. Er wird etwa halbiert. Dies geschieht je nach Ausgestaltung durch Dimmen oder durch Abschalten einzelner LEDs.
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In einer Ausgestaltung wird bei Erzeugen einer Blinklichtverteilung abwechselnd eine Gruppe der gelben Leuchtdioden zeitgleich mit einem Einschalten der zweiten Lichtquelle ausgeschaltet und zeitgleich mit einem Ausschalten der zweiten Lichtquelle eingeschaltet. Dann ergibt sich ein Wechsel zwischen Einschaltphasen der gelben Blinklichtverteilung und der weißen Tagfahrlichtverteilung.
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Die Erfindung kann prinzipiell auch mit roten Leuchtdioden und blauen Leuchtdioden verwirklicht werden. Dies ergibt sich der Normfarbtafel. Verbindet man einen nahe am roten Ende 4 liegenden Farbort mit einem zum Beispiel auf der blauen Seite bei 500 nm liegenden Farbort, so schneidet die Verbindungsgerade das Weißfeld. Diese Kombination aus roten und blauen Leuchtdioden ist im Heckleuchtenbereich verwendbar, um eine rote Lichtfunktion wie Schlusslicht oder Bremslicht durch dasselbe optische System erzeugen zu lassen wie ein weißes Rückfahrlicht.
