DE102014010372A1 - Vorrichtung zur Lichtemission und Fahrzeugleuchte - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Lichtemission, umfassend zumindest eine Anregungsquelle (2 bis 8) zur Emission einer Anregungsstrahlung (A) und zumindest ein plattenförmiges Leuchtelement (10), wobei das Leuchtelement (10) eine Mehrzahl von Phosphorelementen (11.1 bis 11.n) umfasst, welche mittels der Anregungsstrahlung (A) zur Erzeugung von Lichtstrahlung anregbar sind. Erfindungsgemäß umfasst das Leuchtelement (10) zumindest einen optisch mit den Phosphorelementen (11.1 bis 11.n) gekoppelten Lichtleiter (9) und die Anregungsquelle (2 bis 8) ist derart mit dem Lichtleiter (9) optisch gekoppelt, dass die Anregungsstrahlung (A) in den Lichtleiter (9) einkoppelbar und mittels diesem zu den Phosphorelementen (11.1 bis 11.n) leitbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrzeugleuchte, umfassend zumindest eine solche Vorrichtung (1).

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Lichtemission, umfassend zumindest eine Anregungsquelle zur Emission einer Anregungsstrahlung und zumindest ein plattenförmiges Leuchtelement, wobei das Leuchtelement eine Mehrzahl von Phosphorelementen umfasst, welche mittels der Anregungsstrahlung zur Erzeugung von Lichtstrahlung anregbar sind.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Fahrzeugleuchte, umfassend zumindest eine solche Vorrichtung.
  • Aus dem Stand der Technik sind als Pixelscheinwerfer bezeichnete Fahrzeugscheinwerfer bekannt, welche mehrere in einem so genannten Array angeordnete und als Leuchtdioden ausgebildete Lichtquellen umfassen. Bei der Herstellung werden die Leuchtdioden auf einer gemeinsamen Platine gelötet, wobei anschließend eine Funktionsprüfung der einzelnen Leuchtdioden erfolgt. Weiterhin treten Toleranzen der Leuchtdioden, das heißt von deren Gehäuse und einer Positionierung eines Leuchtiodenchips im Gehäuse, besonders in Richtung einer optischen Achse, sowie Toleranzen einer Positionierung der Leuchtdioden zueinander auf der Platine auf. Auch ist ein Abstand zwischen zwei leuchtenden Flächen von Gehäuseabmaßen der Leuchtdioden vorgegeben.
  • Aus der DE 10 2006 029 203 A1 ist eine lichtemittierende Vorrichtung bekannt, welche eine, eine Strahlung erster Wellenlänge emittierende Strahlungsquelle, einen Lichtleiter, in den die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung eingekoppelt wird, und ein Konvertermaterial, das die durch den Lichtleiter transportierte Strahlung in Licht einer zweiten, längeren Wellenlänge konvertiert, umfasst. Dabei ist das Konvertermaterial an einem Ende des Lichtleiters angeordnet, aus dem die durch den Lichtleiter transportierte Strahlung austritt.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2006 061 164 A1 eine lichtemittierende Vorrichtung bekannt, welche eine Strahlungsquelle zur Emission einer Strahlung einer ersten Wellenlänge und einen elongierten, gekrümmten Lichtleitkörper, in den die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung eingekoppelt wird und der aufgrund der eingekoppelten Strahlung erster Wellenlänge Licht in einem Winkel zu seiner Längsachse auskoppelt, umfasst. Der Lichtleitkörper weist ein Konvertermaterial auf, das die Strahlung erster Wellenlänge in Licht einer zweiten, längeren Wellenlänge konvertiert. Weiterhin ist ein Lichtleiter vorgesehen ist, über den die Strahlung erster Wellenlänge in den Lichtleitkörper eingekoppelt wird. Das Konvertermaterial ist an einem der Strahlungsquelle abgewandten Ende des Lichtleiters angeordnet.
  • Aus der DE 10 2007 055 480 B3 ist eine Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs mit einer Lichtquelle und einem im Strahlengang der Lichtquelle angeordneten optischen Abbildungselement bekannt, wobei zwischen der Lichtquelle und dem Abbildungselement ein Flächenelement angeordnet ist, welches zur Ausleuchtung einer Brennebene des Abbildungselements ausgebildet ist. Das Flächenelement ist in der Brennebene des Abbildungselements angeordnet und weist mehrere definiert begrenzte Flächensegmente auf. Das Flächenelement ist zur Ausleuchtung der Brennebene durch Lichtemission aufgrund von Anregung des Materials des Flächenelements durch das von der Lichtquelle emittierte Licht ausgebildet. Weiterhin ist das Flächenelement eben ausgebildet und aus einem, eine Phosphorzusammensetzung aufweisenden Material gebildet.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung zur Lichtemission und eine verbesserte Fahrzeugleuchte anzugeben.
  • Die Aufgabe wird hinsichtlich der Vorrichtung erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und hinsichtlich der Fahrzeugleuchte durch die im Anspruch 8 angegebenen Merkmale gelöst.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Die Vorrichtung zur Lichtemission umfasst zumindest eine Anregungsquelle zur Emission einer Anregungsstrahlung und zumindest ein plattenförmiges Leuchtelement, wobei das Leuchtelement eine Mehrzahl von Phosphorelementen umfasst, welche mittels der Anregungsstrahlung zur Erzeugung von Lichtstrahlung anregbar sind.
  • Erfindungsgemäß umfasst das Leuchtelement zumindest einen optisch mit den Phosphorelementen gekoppelten Lichtleiter und die Anregungsquelle ist derart mit dem Lichtleiter optisch gekoppelt, dass die Anregungsstrahlung in den Lichtleiter einkoppelbar und mittels diesem zu den Phosphorelementen leitbar ist.
  • Die als passive sekundäre Lichtquellen dienenden Phosphorelemente ermöglichen dabei eine einfache und kostengünstige Konstruktion eines so genannten Arrays für einen Pixelscheinwerfer eines Fahrzeugs, wobei unter einem Array vorliegend eine beliebige Anordnung mehrerer Lichtquellen, beispielsweise in mehreren Zeilen und mehreren Spalten, verstanden wird. Dabei sind die Lichtquellen vorzugsweise einzeln ansteuerbar, um verschiedene, auch komplexe Lichtverteilungen zu erzeugen.
  • In besonders vorteilhafter Weise ist nur eine aktive primäre Anregungsquelle zur Anregung der Phosphorelemente erforderlich, wodurch sich im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen ein Kosten- und Wartungsaufwand sowie eine Ausfallwahrscheinlichkeit signifikant verringern.
  • Auch ist es bei Verwendung der Phosphorelemente gegenüber Leuchtdioden möglich, eine Positionierung der Phosphorelemente ohne Zwischenabstände zu ermöglichen. Eine Aufbringung der Phosphorelemente auf den Lichtleiter ist dabei sehr exakt durchführbar, so dass Positionierungstoleranzen minimiert sind.
  • Aufgrund dessen, dass das Leuchtelement plattenförmig ausgebildet ist und den Lichtleiter umfasst, ist das Array besonders flach realisierbar, so dass bei einer Verwendung der Vorrichtung in einer Fahrzeugleuchte eine Baugröße dieser verringert werden kann.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,
  • 2 schematisch eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
  • 3 schematisch eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 ist in einer perspektivischen Ansicht ein mögliches erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt, welche beispielsweise für eine Verwendung in einer als so genannter Pixelscheinwerfer ausgebildeten Fahrzeugleuchte vorgesehen ist.
  • Die Vorrichtung 1 umfasst mehrere, beispielsweise als Leuchtdioden ausgebildete Anregungsquellen 2 zur Erzeugung einer Anregungsstrahlung A, welche an einer Eingangsseite 9.1 in einen Lichtleiter 9 eines plattenförmigen Leuchtelements 10 der Vorrichtung 1 eingekoppelt wird.
  • Der Lichtleiter 9 ist beispielsweise aus Glas oder Kunststoff gebildet und für die Anregungsstrahlung A durchlässig ausgebildet.
  • An einer Flachseite des Lichtleiters 9 sind in der Form eines Arrays, d. h. in mehreren Spalten und Zeilen, mehrere Phosphorelemente 11.1 bis 11.n angeordnet, welche mittels der Anregungsstrahlung A zur Erzeugung von Lichtstrahlung anregbar sind. Die Phosphorzusammensetzung der einzelnen Phosphorelemente 11.1. bis 11.n kann verschieden sein um Lichtstrahlung unterschiedlicher Lichtfarbe zu erzeugen. Die von den Phosphorelementen 11.1 bis 11.n erzeugte Lichtstrahlung wird an der Flachseite des Lichtleiters 9 ausgekoppelt.
  • In nicht dargestellten Ausführungsbeispielen sind auch andere beliebige regelmäßige oder unregelmäßige geometrische Anordnungen der Phosphorelemente 11.1 bis 11.n möglich.
  • In nicht näher dargestellter Weise sind zwischen einer Lichtaustrittsfläche 9.2 des Leuchtelements 9 und den Phosphorelementen 11.1 bis 11.n mehrere in ihren optischen Eigenschaften ansteuerbare optische Elemente angeordnet, welche derart ansteuerbar sind, dass die Phosphorelemente 11.1 bis 11.n als einzeln ein- und ausschaltbar erscheinen. Insbesondere sind die optischen Elemente jeweils gemäß eines allgemein bekannten Aufbaus einer Flüssigkristallanzeige aus einer oder mehreren Polarisationsschichten und/oder Flüssigkristallschichten gebildet, welche die Phosphorelemente 11.1 bis 11.n abdecken. Insbesondere ist dabei jedem Phosphorelement 11.1 bis 11.n jeweils ein einzeln ansteuerbares optisches Element zugeordnet. Die optischen Elemente werden derart angesteuert, dass vorzugsweise eine Farbe der emittierten Lichtstrahlung beeinflussbar und/oder eine Helligkeit der Lichtstrahlung einstellbar ist.
  • In einer ebenfalls nicht dargestellten Ausbildung weist das Leuchtelement 10 zumindest in einem nicht von den Phosphorelementen 11.1 bis 11.n und der Eingangsseite 9.1 eingenommenen Bereich an seinen Außenflächen eine mit einer Reflexionsseite ins Innere des Leuchtelements 10 gerichtete Reflexionsschicht zur Reflexion der Anregungsstrahlung A auf. Somit wird zumindest nahezu die gesamte Anregungsstrahlung A auf die Phosphorelemente 11.1 bis 11.n gelenkt und Strahlungsverluste werden minimiert. Daraus folgend erhöht sich eine Effizienz der Vorrichtung 1.
  • Ebenfalls nicht näher dargestellt ist eine Ausführung, in welcher zwischen der Eingangsseite 9.1 des Lichtleiters 9 und den Anregungsquellen 2 bis 8 zumindest ein optisches Element, beispielsweise eine optische Linse, angeordnet ist, mittels welcher Eigenschaften der Anregungsstrahlung A beeinflussbar sind.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines möglichen zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1.
  • Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist lediglich eine Anregungsquelle 2 zur Erzeugung der Anregungsstrahlung A vorgesehen. Um eine möglichst großflächige Einkopplung der Anregungsstrahlung A in die Eingangsseite 9.1 des Lichtleiters 9 zu realisieren, ist zwischen der Eingangsseite 9.1 des Lichtleiters 9 und der Anregungsquelle 2 ein als Lichtleiter ausgebildetes optisches System 12 angeordnet. Diese Anordnung hat den besonderen Vorteil, dass die Anregungsquelle 2 auch entfernt zum Leuchtelement 10 angeordnet sein kann. Somit kann bei geringen Bauräumen das Leuchtelement 10 getrennt von der Anregungsquelle 2 angeordnet und gleichzeitig eine zuverlässige Kühlung der Anregungsquelle 2 realisiert werden.
  • In 3 ist in einer perspektivischen Ansicht ein mögliches drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 dargestellt.
  • Im Unterschied zu dem in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel sind mehrere Anregungsquellen 2 bis 7 zur Erzeugung der Anregungsstrahlung A innerhalb des Lichtleiters 9 angeordnet. Insbesondere erfolgt dabei die Herstellung des Lichtleiters 9 in einem Spritz- und/oder Gussverfahren, in welchen die Anregungsquellen 2 bis 7 in das Lichtleitermaterial eingebracht werden. Elektrischen Anschlusselemente sind dabei nach außerhalb des Lichtleiters 9 geführt.
  • Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Anregungsstrahlung A mit sehr geringen Verlusten in den Lichtleiter 9 einkoppelbar ist. Insbesondere bei diesem Ausführungsbeispiel ist die beschriebene Anordnung der Reflexionsschicht sehr vorteilhaft, da in Kombination mit der Einkopplung innerhalb des Lichtleiters 9 ein besonders hoher lichttechnischer Wirkungsgrad erzielt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Vorrichtung
    2 bis 8
    Anregungsquelle
    9
    Lichtleiter
    9.1
    Eingangsseite
    9.2
    Lichtaustrittsfläche
    10
    Leuchtelement
    11.1 bis 11.n
    Phosphorelement
    12
    optisches System
    A
    Anregungsquelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102006029203 A1 [0004]
    • DE 102006061164 A1 [0005]
    • DE 102007055480 B3 [0006]

Claims (8)

  1. Vorrichtung (1) zur Lichtemission, umfassend – zumindest eine Anregungsquelle (2 bis 8) zur Emission einer Anregungsstrahlung (A) und – zumindest ein plattenförmiges Leuchtelement (10), – wobei das Leuchtelement (10) eine Mehrzahl von Phosphorelementen (11.1 bis 11.n) umfasst, – welche mittels der Anregungsstrahlung (A) zur Erzeugung von Lichtstrahlung anregbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass – das Leuchtelement (10) zumindest einen optisch mit den Phosphorelementen (11.1 bis 11.n) gekoppelten Lichtleiter (9) umfasst und – die Anregungsquelle (2 bis 8) derart mit dem Lichtleiter (9) optisch gekoppelt ist, dass die Anregungsstrahlung (A) in den Lichtleiter (9) einkoppelbar und mittels diesem zu den Phosphorelementen (11.1 bis 11.n) leitbar ist.
  2. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Lichtaustrittsfläche (9.2) des Leuchtelements (10) und den Phosphorelementen (11.1 bis 11.n) mehrere in ihren optischen Eigenschaften ansteuerbare optische Elemente angeordnet sind.
  3. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (10) zumindest in einem nicht von den Phosphorelementen (11.1 bis 11.n) eingenommenen Bereich an seinen Außenflächen eine mit einer Reflexionsseite ins Innere des Leuchtelements (10) gerichtete Reflexionsschicht zur Reflexion der Anregungsstrahlung (A) aufweist.
  4. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Anregungsquelle (2 bis 8) zumindest eine Leuchtdiode umfasst.
  5. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Eingangsseite (9.1) des Lichtleiters (9) und der Anregungsquelle (2 bis 8) zumindest ein weiteres optisches Element angeordnet ist.
  6. Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen einer Eingangsseite (9.1) des Lichtleiters (9) und der Anregungsquelle (2 bis 8) zumindest ein optisches System (12) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das optische System (12) ein weiterer Lichtleiter ist.
  8. Fahrzeugleuchte, umfassend zumindest eine Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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DE202017104281U1 (de) * 2017-07-19 2018-10-25 Zumtobel Lighting Gmbh Leuchte

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DE102006029203A1 (de) 2006-06-26 2007-12-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtemittierende Vorrichtung
DE102006061164A1 (de) 2006-12-22 2008-06-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtemittierende Vorrichtung
DE102007055480B3 (de) 2007-11-21 2009-08-13 Audi Ag Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs

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