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Die Erfindung geht aus von einer Lichtquellenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung die Verwendung der Lichtquellenanordnung und eine Fahrzeugleuchte mit der Lichtquellenanordnung.
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Im Stand der Technik sind Lichtquellen, insbesondere im Automobilbereich, bekannt, die beispielsweise eine oder mehrere lichtemittierende Dioden (LEDs) aufweisen. Hierbei handelt es sich um eine Lichtquelle, welche in ihren Ausmaßen fest definiert ist. Eine derartige Lichtquelle kann für eine Lichtfunktion eines Fahrzeugs, beispielsweise für eine Rücklichtfunktion, eingesetzt sein. Sind mehrere LEDs oder Lichtquellen vorgesehen, so können diese für die Lichtfunktion gemeinsam ein- oder ausgeschaltet werden. Es ist auch möglich, diese nacheinander einzuschalten. Insgesamt kann dann von einer „digitalen” Lichtquelle gesprochen werden, da die Lichtquellen üblicherweise nur die Betriebszustände AUS (Betriebszustand 1) oder VOLLE LEISTUNG AN (Betriebszustand 2) einnehmen, aber keine Intensitäts-Zwischenzustände und auch keine zeitlich und örtlich variablen Lichtverteilungen erzeugen können. Einer Lichtquelle oder mehrere der Lichtquellen kann beispielsweise eine Optik nachgeschaltet sein. Eine Lichtverteilung, die beispielsweise durch die nachgeschaltete Optik realisiert ist, führt bei derartigen Lichtquellen bzw. bei einer derartigen digitalen Ansteuerung von Lichtquellen zu Hell-Dunkel-Mustern bzw. Dunkel-Hell-Übergängen, speziell beim Einschalten der Lichtquellen, welche für einen Fahrer des Fahrzeugs als sehr störend und ablenkend empfunden werden können. Dennoch werden bei Fahrzeugen weitere Lichtfunktionen mit derartigen Lichtquellen eingeführt, mit denen eigentlich Sicherheitsgewinne erzielt werden sollen. Bei diesen Lichtfunktionen handelt es sich beispielsweise um ein adaptives Frontlichtsystem (AFS) oder um einen adaptive driving beam (ADB) oder um ein Abbiegelicht.
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Des Weiteren ist ein „Eindimmen”, also eine Steuerung der Stromzufuhr, insbesondere bei klassischen Lichtquellen, wie beispielsweise einer Halogenlampe oder einer HID(High Intensity Discharge)-Lampe bei einer Lichtfunktion bekannt. Das Eindimmen, also eine langsame Steigerung der Lichtfunktion, ist für das Auge angenehmer, da keine plötzlichen Dunkel-Hell-Übergänge erzeugt werden. Allerdings sind die gerade genannten Lichtquellen nicht dazu ausgelegt, im Fahrbetrieb räumlich und zeitlich variierende Lichtmuster zu erzeugen. Sind LEDs als Lichtquelle vorhanden, so können diese beispielsweise im Einsatz eines (längsgestreckten) Blinkers des Fahrzeugs nacheinander, beispielsweise in einem Zeitintervall von ca. 150 Millisekunden, eingeschaltet werden. Hierbei handelt es sich dann um einen sog. „wischenden Blinker”, der dazu dient, eine Signallichtfunktion eindeutiger darzustellen.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtquellenanordnung für ein Fahrzeug zu schaffen, bei der eine Sicherheit und/oder eine ästhetische Anmutung erhöht ist. Des Weiteren soll eine vorteilhafte Verwendung einer Lichtquellenanordnung geschaffen werden und eine Fahrzeugleuchte mit einer Lichtquellenanordnung.
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Diese Aufgabe hinsichtlich der Lichtquellenanordnung wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich der Verwendung gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14 und hinsichtlich der Fahrzeugleuchte gemäß den Merkmalen des Anspruchs 15.
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Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
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Eine Lichtquellenanordnung oder eine Leuchtenanordnung oder eine Lichtquelle oder ein Leuchtmodul für ein Fahrzeug weist vorzugsweise zumindest eine Pumplichtquelle oder einen Pumplichtkanal auf. Diesem kann ein Konverter, also ein Lichtkonversionselement, das zumindest teilweise das Pumplicht in ein, z. B. gelbes, Konversionslicht umwandelt, nachgeschaltet sein. Dieser ist mit einem Anregungslicht, beispielsweise einem blauen Laserlicht, beispielsweise im Wellenlängenbereich von 405 bis 470 nm, oder blauen Licht einer LED, von der Pumplichtquelle bestrahlbar. Ausgangsseitig des Konverters ist ein Nutzlicht, insbesondere mit der Farbe weiß, abgestrahlt. Das Nutzlicht ist beispielsweise aus dem Konversionslicht, bei dem es sich um gelbes Licht handeln kann, und ggf. dem unkonvertierten Anregungslicht, bei nicht vollständiger Konversion, gebildet und dessen Farbkoordinaten liegen bei Weißlicht-Frontscheinwerferanwendungen im genormten ECE-Weißfeld. Vorteilhafterweise ist eine steuerbare Optikvorrichtung zur Steuerung des Pumplichts vorgesehen.
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Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, eine steuerbare Optikvorrichtung zur Steuerung des Nutzlichts vorzusehen.
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Diese Lösung hat den Vorteil, dass es sich bei der Leuchtenanordnung um eine „analoge” Lichtquelle handelt, mit der eine Lichtverteilung graduell, teilweise in kleinen oder variablen Schrittweiten, eingedimmt oder verändert werden kann, und zwar sowohl zeitlich als auch örtlich. Dagegen ist es im Stand der Technik bei einer sog. „digitalen” Lichtquelle nur möglich, die Lichtverteilung als Ganzes einzublenden oder mithilfe mehrerer Einzellichtquellen örtlich, beispielsweise im Winkelraum, sequenziell einzuschalten, wobei bei Verwendung von LED-Chips oder CoB (Chip-on-Board) Anordnungen deren individuelle Leuchtflächen unveränderlich sind und somit nur ein pixeliertes Abstrahlmuster mit pro Chip festgelegter Winkelbreite der Abstrahlung erzeugt werden kann.
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Bei der erfindungsgemäßen Lichtquellenanordnung findet die eigentliche finale spektralgemischte Lichterzeugung erst am Konverter statt, in dem beispielsweise blaues Anregungslicht in gelbes Konversionslicht umgewandelt wird und mit dem gestreuten Anregungslicht eine weiße Lichtemission oder ein weißes Nutzlicht bildet, womit der Konverter als Lichtquelle oder als Ursprung des Nutzlichts angesehen werden kann. Somit kann bei einem einzelnen Konverter von einer einzelnen Lichtquelle gesprochen werden, auch wenn beispielsweise mehrere Pumplichtquellen vorgesehen sind, die in ihrer Abstrahlung durch die steuerbare Optikvorrichtung veränderbar sind. Durch die erfindungsgemäße Lichtquellenanordnung ist somit eine Lichtfunktion analog durch die steuerbare Optikvorrichtung ausführbar. Eine Art und eine Abfolge eines Durchlaufens der Lichtfunktion kann auf diese Weise zeitlich und räumlich völlig variabel gestaltet sein.
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Mit Vorteil wird die Lichtquellenanordnung für eine Signallichtfunktion eines Fahrzeugs verwendet oder eingesetzt. Bei einer Signallichtfunktion, wie beispielsweise bei einem Blinker oder bei einem Bremslicht, kann durch die Lichtquellenanordnung vorteilhafterweise eine örtliche Leuchtdichteverteilung einer Fläche („Aussehen”) einer Fahrzeugleuchte, die die Lichtquellenanordnung einsetzt, flexibel verändert werden. Ein derartiges „Aussehen” der Fahrzeugleuchte bzw. des abgestrahlten Lichtmusters wird von einem menschlichen Auge oder einem Sensor direkt wahrgenommen. Typischerweise werden bei einer Signallichtfunktion vergleichsweise große Flächen verwendet, zum Beispiel im Bereich von einigen 10 cm2. Fläche bedeutet hier beispielsweise eine Austrittsfläche für Nutzlicht aus einer Fahrzeugleuchte. Durch die steuerbare Optikvorrichtung, insbesondere für das Pumplicht, kann somit auf einfache Weise die Leuchtdichteverteilung bei einer Signallichtfunktion einfach, insbesondere kontinuierlich, verstellt werden. Vorzugsweise ist bei der Signallichtfunktion durch die Optikvorrichtung eine Leuchtdichteverteilung des Nutzlichts und damit das abgestrahlte Lichtmuster veränderbar. Zusätzlich kann das Pumplicht der Primärlichtquelle zeitlich in seiner Intensität verändert werden, zum Beispiel, mit zunehmender Intensität, oder moduliert, z. B. PWM-moduliert. Dadurch lassen sich weitere Aufmerksamkeitseffekte erzielen.
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Des Weiteren kann die Lichtquellenanordnung vorzugweise für eine Beleuchtungsfunktion eines Fahrzeugs eingesetzt sein. Die Beleuchtungsfunktion, wie beispielsweise bei einem Abblendlicht, einem Nebelscheinwerfer oder einem Abbiegelicht, hat üblicherweise nicht nur den Zweck, die eigene Sichtbarkeit für andere Verkehrsteilnehmer zu erhöhen, sondern um primär Bereiche beispielsweise einer Straße auszuleuchten. Durch die Beleuchtungsfunktion hat üblicherweise der Fahrer oder Nutzer selbst eine bessere Sicht. Des Weiteren ist üblicherweise hierbei die Leuchtdichteverteilung der leuchtenden Fläche der Fahrzeugleuchte mit der Beleuchtungsfunktion vergleichsweise uninteressant, und es kommt im Wesentlichen auf eine Winkel- und Intensitätsverteilung des Nutzlichts an. Die Leuchtdichteverteilung kann allerdings bei einer Auslegung eines ästhetischen Designs der die Beleuchtungsfunktion aufweisenden Fahrzeugleuchte berücksichtigt werden. Durch die steuerbare Optikvorrichtung der Lichtquellenanordnung kann somit auf einfache Weise die geforderte Winkel- und Intensitätsverteilung des ausgesendeten Lichts bei einer Beleuchtungsfunktion, insbesondere kontinuierlich, verändert werden.
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Des Weiteren ist denkbar, die Lichtquellenanordnung für eine Coming-Home-Funktion oder -Effekt einen Nachbareffekt oder für eine Nachbarfunktion eines Fahrzeugs zu verwenden oder einzusetzen. Bei einer Coming-Home-Funktion handelt es sich üblicherweise um eine Funktion, die nicht verkehrsrelevant ist, allerdings aufgrund ihrer Auffälligkeit und ihrer vorteilhaften ästhetischen Anmutung von Fahrzeugherstellern eingesetzt wird. Bei einer Coming-Home-Funktion oder einem „Gimmick” handelt es sich beispielsweise um die Beleuchtung einer Wand oder Garagenwand von einem die Lichtquellenanordnung einsetzenden Fahrzeugs mit einem Firmenlogo des Fahrzeugherstellers oder einem anderen Bild oder Zeichen oder Text- oder Videodarstellung. Des Weiteren kann es sich bei der Coming-Home-Funktion um eine Ausleuchtung eines Türbereichs zum sicheren und/oder trockenen Ein- und Ausstieg handeln („Pfützenlicht”). Durch die erfindungsgemäße Lichtquellenanordnung kann vorteilhafterweise dann bei einer derartigen Coming-Home-Funktion beispielsweise ein dynamischer Effekt eingesetzt werden, wie ein „Einfahren” oder eine Konzentration oder eine Verkleinerung eines Lichtspots auf einen zu beleuchtenden Bereich, wie beispielsweise eine Pfütze. Des Weiteren ist denkbar, dass eine Wand oder Garagenwand dynamisch beleuchtet wird, indem die Coming-Home-Funktion beispielsweise dynamisch „eingefahren” oder verfahren wird. Somit kann ein beleuchteter Bereich durch die Lichtquellenanordnung auf einfache Weise in seiner Ausdehnung und seiner Form kontinuierlich bzw. analog verändert werden, wodurch die sog. Coming-Home-Funktion klar sichtbar für den Fahrer ist, was im Vergleich bei statischen Beleuchtungen nicht ermöglicht ist. Des Weiteren ist denkbar, dass als Coming-Home-Funktion ein Signalisierungsprozess für eine Aktivierung einer Diebstahlwarnanlage-, wie er beispielsweise beim Verschließen eines Fahrzeugs angezeigt werden kann, verbessert darstellbar ist, was zu einer neuen Dimension einer Erlebbarkeit sowie Erhöhung des Sicherheitsgefühls für einen Fahrer (m/w) führen kann. In der Coming-Home-Funktion ist somit vorzugsweise eine Winkelverteilung und/oder Intensitätsverteilung und/oder eine Leuchtdichtenverteilung dynamisch veränderbar.
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Vorteilhafterweise ist mit der Optikvorrichtung zur Steuerung des Pumplichts oder des Nutzlichts eine Leuchtdichteverteilung und/oder ein Abstrahlwinkel des Nutzlichts veränderbar oder verstellbar. Die Verstellung der Leuchtdichteverteilung und/oder des Abstrahlwinkels kann hierbei kontinuierlich oder stetig erfolgen. Somit ist der Abstrahlwinkel und/oder die Leuchtdichteverteilung kontinuierlich über die Zeit veränderbar, womit eine „analoge” Lichtquelle durch die Lichtquellenanordnung geschaffen ist. Dies ist äußerst vorteilhaft für die oben stehend beschriebenen Funktionen, da je nach Einsatz der Lichtquellenanordnung im Fahrzeug auf einfach Weise eine analoge Verstellung erfolgen kann. Zusätzlich kann die Pumplichtquelle in ihrer Intensität variiert werden.
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Die Optikvorrichtung hat zur Steuerung des Pumplichts oder des Nutzlichts vorzugsweise einen verstellbaren und/oder modulierbaren und/oder beweglichen Spiegel. Hierdurch kann insbesondere eine Richtung des Pumplichts auf einfache Weise verändert werden. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass die Optikvorrichtung als mikromechanisches System oder als microelectromechanical system (MEMS) oder mikro-optisch-elektrisch-mechanisches (MOEMS) System ausgebildet ist. Des Weiteren ist denkbar, dass eine Verstellung der Optikvorrichtung piezoelektrisch erfolgt. Alternativ oder zusätzlich kann als Optikvorrichtung auch eine verstellbare Blende oder ein verstellbarer Shutter vorgesehen sein, der in das Pumplicht oder das Nutzlicht ein- und ausführbar ist. Mit der beschriebenen Optikvorrichtung ist somit beispielsweise ein kontinuierliches, zum Beispiel zeilenweises, Verschieben eines (oder mehrerer) Lichtspots des Pumplichts beispielsweise beim Konverter ermöglicht, um die Leuchtdichteverteilung oder den Abstrahlwinkel des Nutzlichts zu verändern. Die Fläche des Konversionselements kann z. B. mit einer Wiederholfrequenz von einigen Hundert Hertz (100 bis 400 Hz) zeilenförmig oder freiförmig abgescannt werden. Ist als Optikvorrichtung ein beweglicher Shutter vorgesehen, so kann dieser beispielsweise direkt vor dem Konverter angeordnet werden. Als Pumplichtquelle dient dann beispielsweise eine blaue LED. Durch Bewegen des Shutters in Öffnungsrichtung kann dann die vom Anregungslicht angestrahlte Fläche des Konverters vergrößert und in Schließrichtung verkleinert werden. Hierdurch ist dann eine winkelabhängige Einblendung ermöglicht. Denkbar wäre auch, dass der Shutter in Strahlungsrichtung oder optisch gesehen dem Konverter nachgeschaltet ist.
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Vorzugsweise ist als Signallichtfunktion eine Blinkerfunktion und/oder eine Bremslichtfunktion und/oder eine Rücklichtfunktion und/oder eine Tagfahrlichtfunktion und/oder eine Positionslichtfunktion und/oder eine Nebelfunktion und/oder Kombinationen der genannten sowie weiterer Funktionen vorgesehen. Wie vorstehend bereits erläutert, kann hierbei insbesondere die Leuchtdichteverteilung der leuchtenden Fläche eines Blinkers oder eines Bremslichts oder eines Rücklichts oder einer Tagfahrleuchte oder einer Positionsleuchte im Einsatz der Signallichtfunktion verändert werden, um eine Wahrnehmung für andere Verkehrsteilnehmer zu verbessern. Die Veränderung erfolgt hierbei durch die erfindungsgemäße Leuchtenanordnung analog.
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Als Beleuchtungsfunktion kann eine Abbiegelichtfunktion und/oder eine Nebellichtfunktion und/oder eine Abblendlichtfunktion und/oder eine Fernlichtfunktion vorgesehen sein. Die Abbiegelichtfunktion oder ein Abbiegelicht (engl. cornering light) wird in den UN-ECE-Regelungen zur Zulassung von Fahrzeugen den Signaling-Funktionen zugerechnet (ECE-R 119). Allerdings ist es in seiner Funktion für die Beleuchtung eines Teils eines Sichtfelds zuständig und nicht dafür, dass andere Verkehrsteilnehmer das Fahrzeug besser erkennen, wie es beispielsweise bei Rückleuchten vorgesehen ist. Im Stand der Technik sind derartige Funktionen statisch, weisen also eine unveränderte Lichtverteilung auf. Durch die erfindungsgemäße Lichtquellenanordnung kann nun auf einfache Weise eine Lichtmenge entsprechend einer tatsächlich benötigten Beleuchtungsfunktion besser verteilt werden („Lichtbudget”). Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn beispielsweise eine Kombination aus einer Nebellichtfunktion und Abbiegelichtfunktion verwendet wird. Beispielsweise ist denkbar, bei der Abbiegelichtfunktion (bzw. z. B. beim Ein- und/oder Ausschalten derselben) einen ausgeleuchteten Bereich langsam und/oder kontinuierlich zu vergrößern oder zu verkleinern. Ein derartiger Bereich kann beispielsweise in eine seitliche Richtung eines Fahrzeugs hin vergrößert oder „nach außen hin zu gedimmt” werden. Hierdurch wird eine Irritation oder Ablenkung eines Blicks des Fahrers vermieden. Grundsätzlich ist durch eine Veränderung des beleuchteten Bereichs auch auf einfache Weise eine Hervorhebung von beispielsweise Gefahren und/oder Personen ermöglicht, wie es im Rahmen von ADB-Systemen vorgesehen sein kann. Auch kann durch die variable Einstellmöglichkeit der Lichtverteilung Vorlieben des Fahrers berücksichtigt werden, beispielsweise in dem die Veränderung der Abstrahlung besonders schnell oder besonders langsam oder mit einem festlegbaren Zwischenlichtmuster vorgenommen wird. Dadurch erhöht sich die individuelle Sicherheit des Fahrers bzw. der Mitfahrer.
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Mit Vorteil ist die Optikvorrichtung zur Steuerung des Pumplichts derart ausgestaltet, dass eine Veränderung einer Lichtverteilung des Pumplichts und/oder eine Veränderung einer Richtung des Pumplichts und/oder eine Ausblendung oder Abblendung des Pumplichts vorgesehen ist. Die Veränderung der Lichtverteilung oder der Richtung oder die Abblendung des Pumplichts kann, wie bereits obenstehend erläutert, kontinuierlich oder auch diskret erfolgen, wobei dies zu einer gewünschten Veränderung des Nutzlichts führt. Des Weiteren kann die Optikvorrichtung zur Steuerung des Nutzlichts derart ausgestaltet sein, dass das Nutzlicht direkt verstellt wird, indem eine Veränderung einer Lichtverteilung des Nutzlichts und/oder eine Veränderung einer Richtung des Nutzlichts und/oder eine Abblendung des Nutzlichts vorgesehen ist.
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Vorzugsweise ist mit der Optikvorrichtung zur Steuerung des Pumplichts ein von dem Anregungsstrahl bestrahlter Bereich oder Spot auf dem Konverter veränderbar. Dieser Spot kann beispielsweise verschiebbar sein und/oder vergrößerbar sein und/oder verkleinerbar sein.
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Ist eine Blende vorgesehen, so kann diese zwischen dem Konverter und der Pumplichtquelle anordbar sein. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich die Blende oder eine weitere Blende dem Konverter nachgeschaltet sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Abstrahlwinkel und/oder eine Intensität des Nutzlichts, insbesondere Geschwindigkeitsabhängig, veränderbar. Dies ist äußerst vorteilhaft, wenn die Lichtquellenanordnung für eine Signallichtfunktion eingesetzt ist. Bei einem Blinker würde dies beispielsweise dazu führen, dass bei hohen Geschwindigkeiten, wie beispielsweise bei einer Autobahnfahrt des Fahrzeugs, höhere Intensitäten des Lichts nach vorne oder nach hinten und weniger zur Seite vorgesehen sind, da ein Blinker hierbei üblicherweise nicht zum Abbiegen sondern lediglich für einen Spurwechsel eingesetzt wird, bei dem keine großen Winkel angezeigt werden müssen. Bei der Veränderung des Abstrahlwinkels kann beispielsweise auch eine örtliche Leuchtdichteverteilung des Blinkers variiert werden.
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Vorzugsweise ist der Abstrahlwinkel und/oder die Leuchtdichteverteilung abhängig von einem Sensorsignal eines Sensors. Als Sensor kann beispielsweise ein Lenkwinkelsensor und/oder ein Geschwindigkeitssensor und/oder weitere Sensoren vorgesehen sein. Der Abstrahlwinkel und/oder die Leuchtdichteverteilung und/oder die Winkel- und Intensitätsverteilung einer Lichtfunktion, wie beispielsweise eines Blinkers oder des Abbiegelichts können dann in Abhängigkeit des Sensors variiert werden. Wird der Lenkwinkelsensor verwendet, so kann die Variation in Abhängigkeit eines Lenkeinschlags oder Lenkradwinkels sein. Möglich sind auch Sensoren, die das Martinshorn oder andere akustische Signale eines Polizei- oder Rettungsfahrzugs wahrnehmen und dann automatisch über die Fahrzeugelektronik die Aktivierung von Signal,- Blinkund Leuchtfunktionen veranlassen.
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Mit Vorteil hat die Beleuchtungsfunktion eine Kombination aus Nebellichtfunktion und zusätzlich Abbiegelichtfunktion. Vorteilhafter Weise kann hierbei eine Aufteilung einer Lichtmenge für die Nebellichtfunktion und die Abbiegelichtfunktion je nach Bedarf erfolgen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Konverter zumindest eine Optikbaugruppe für das Nutzlicht nachgeschaltet sein. Die Optikbaugruppe hat vorzugsweise zumindest eine Optik, wie beispielsweise eine oder mehrere Linsen. Eine optische Achse der Optikbaugruppe kann beispielsweise angewinkelt zu einer Fahrzeuglängsachse sein.
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Denkbar ist auch, dass die Optikbaugruppe eine Mehrzahl von Optikelementen aufweist, die als Optik-Array quer zur Strahlungsrichtung des Nutzlichts aneinander reihbar sind, so dass beim Überstreichen des Konversionselements mit Pumplicht verschiedene nebeneinander gelagerte Nutzlichtfunktionen realisiert werden können. Die Optikelemente oder Optikunterelemente können vergleichsweise klein sein. Des Weiteren ist denkbar, dass diese als Gleichteile oder auch individuell ausgelegt sein können.
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Des Weiteren ist denkbar, dass das Optik-Array als regelmäßiges Muster oder irregulär ausgestaltet ist.
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In einer Weiterbildung ist der Konverter inhomogen ausgestaltet und/oder weist Variationen auf. In Kombination mit der erfindungsgemäßen Lichtquellenanordnung können hierdurch weitere Kombinationsmöglichkeiten oder Verbesserungsmöglichkeiten zur Beeinflussung des Nutzlichts erreicht werden. Der Konverter hat beispielsweise unterschiedliche Bereiche mit unterschiedlichen Leuchtstoffen und/oder Konversionskonzentrationen und/oder Streuzentrenkonzentrationen und/oder Zusammensetzungen. Der Übergang zwischen den unterschiedlichen Bereichen kann beispielsweise graduell erfolgen. Auch können die Zusammensetzungen graduell sein.
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Vorzugsweise ist ein erster Bereich des Konverters derart ausgestaltet, dass dieser bei einer Bestrahlung mit der Anregungsstrahlung zu einem Nutzlicht mit einer ersten Farbe führt. Ein zweiter Bereich des Konverters kann dann derart ausgestaltet sein, dass dieser bei Bestrahlung mit der Anregungsstrahlung zu einem Nutzlicht mit einer zweiten Farbe führt. Dies führt vorteilhafterweise dazu, dass beispielsweise bei einer kombinierten Nebellichtfunktion und Abbiegelichtfunktion ein Zentralbereich des Konverters derart ausgestaltet ist, dass gelbes Licht resultiert, während im Äußeren Bereich des Konverters weißes Licht emittiert wird. Gelbes Licht oder „selective yellow” ist beispielsweise für Nebelscheinwerfer erlaubt, während weißes Licht für Abbiegelichter (Kurvenlichter) vorgeschrieben ist.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind eine erste und eine zweite Optikbaugruppe dem Konverter nachgeschaltet. Die erste Optikbaugruppe kann hierbei für eine erste Lichtfunktion und die zweite Optikbaugruppe für eine zweite Lichtfunktion eingesetzt sein. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar beide Optikbaugruppen für verschiedene oder überlappende Winkelbereiche in einer Fernfeldverteilung des Lichts einzusetzen. Die Optikbaugruppen sind vorzugsweise nebeneinander angeordnet.
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Eine optische Achse der ersten Optikbaugruppe ist vorzugsweise etwa parallel zu einer Fahrzeuglängsachse. Eine derartige Parallelität hat je nach Applikation und Zusammenspiel von Scheinwerfersätzen im Fahrzeug optische und designtechnische Vorteile für Lichtfunktionen, wie beispielsweise der Nebellichtfunktion. In weiterer Ausgestaltung wirken die unterschiedlichen Lichtfunktionen der ersten und zweiten Optikbaugruppe zusammen, in dem sie sich beispielsweise überlappen.
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Vorzugsweise hat der Konverter eine konvexe Lichtaustrittsfläche und/oder eine konkave Lichteintrittsfläche. Der Konverter kann beispielsweise gebogen sein. Alternativ kann durch eine bogenförmige oder gekrümmte Anordnung mehrerer scheibenförmiger Konverter/Konverterelemente eine im Wesentlichen gekrümmte Konverteranordnung gebildet sein. Somit ist es möglich den Konverter derart anzuordnen, dass ein Teil etwa in Richtung der Fahrzeuglängsachse weist und ein Teil etwa in eine seitliche Richtung weist. Der in Richtung der Fahrzeuglängsachse weisende Teil kann dann beispielsweise für die Nebellichtfunktion und der andere Teil für die Abbiegelichtfunktion eingesetzt werden. Alternativ ist denkbar den Konverter planar auszugestalten oder in einer dreidimensionalen Freiform.
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Vorzugsweise ist zwischen den Optikbaugruppen ein trennender Absorber vorgesehen, beispielweise eine absorbierende Trennfläche. Hierdurch kann ein sogenannter „Crosstalk”, also optisches Übersprechen, zwischen den Optikbaugruppen zumindest vermindert oder vermieden werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können eine Mehrzahl von steuerbaren Optikvorrichtungen, insbesondere MEMS-Baugruppen, vorgesehen sein, die vorzugsweise einem Konverter zugeordnet sind. Hierbei kann einer jeweiligen Optikvorrichtung dann jeweils zumindest eine Pumplichtquelle zugeordnet sein. Vorrichtungstechnisch einfach kann beispielsweise einer jeweiligen Optikvorrichtung jeweils eine im Konverter nachgeschaltete Optikbaugruppe zugeordnet sein. Örtliche Lichtverteilungen oder Beleuchtungsorte des Anregungslichts einer jeweiligen Pumplichtquelle können sich vollständig überlappen oder teilweise überlappen oder voneinander getrennt sein. Die Optikvorrichtungen können hierbei die jeweilige Anregungsstrahlung derart steuern, dass eine vollständige oder teilweise Überlappung oder eine Trennung vorgesehen ist.
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In Bereichen des Konverters, in denen weniger konvertiertes Licht benötigt wird oder nicht erwünscht wird, kann dies erreicht werden durch Ausschalten und/oder dimmen der Pumplichtquelle, wobei dies vorzugsweise kombiniert werden kann mit einer veränderten MEMS-Ansteuerungskurve und somit einer veränderten Aufenthaltswahrscheinlichkeit der Anregungsstrahlung auf dem Konverter.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann neben den beiden Optikbaugruppen zumindest eine weitere Optikbaugruppe dem Konverter nachgeschaltet sein. Somit sind beispielsweise drei sekundäre Optikbaugruppen vorgesehen. Diese können verschiedene, beispielsweise überlappende, Winkelbereiche in der Fernfeldverteilung aufweisen. Vorzugsweise sind die Optikbaugruppen etwa nebeneinander angeordnet. Denkbar ist auch, dass die weiteren Optikbaugruppen für weitere Lichtfunktionen eingesetzt sind. So kann eine dritte Optikbaugruppe für eine dritte Lichtfunktion eingesetzt werden.
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In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Optikbaugruppe vorgesehen die ein Optikelement hat, das eine Abbildung für vorzugsweise den gesamten Konverter übernimmt. Das Optikelement ist hierbei vorzugsweise refraktiv ausgestaltet. Beispielsweise kann es bei einer gekrümmten Konverteranordnung bzw. einem gebogenen Konverter für die Nebellichtfunktion und für die Abbiegelichtfunktion eingesetzt sein. Bei dem Optikelement handelt sich beispielsweise um eine Torus-Linse oder um eine „Potato-Chip-Linse”. Eine jeweilige Linse kann beispielsweise sphärische oder asphärische Flächen aufweisen, diese können hierbei beispielsweise zumindest teilweise verblendet sein. Ebenso ist denkbar, die Linse teilweise oder vollständig mit Freiformflächen auszulegen. Insbesondere kann vorgesehen sein, unterschiedliche Bereiche des Optikelements unterschiedlich auszubilden.
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Vorzugsweise ist die Lichtquellenanordnung in einer Fahrzeugleuchte vorgesehen, insbesondere in einem Scheinwerfer oder in einem Blinker oder in einer Bremsleuchte oder in einer Kombination aus Nebel- und Abbiegescheinwerfer oder in einer Rückleuchte oder in einem Nebelscheinwerfer oder in einem Abbiegescheinwerfer oder in einer Nebelleuchte oder in einem Tagfahrlicht oder in einem Positionslicht oder in Kombinationen der vorgenannten Leuchteinrichtungen ausgebildet.
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In einer erfindungsgemäßen Verwendung der Lichtquellenanordnung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte kann diese für eine Signallichtfunktion des Fahrzeugs und/oder für eine Beleuchtungsfunktion des Fahrzeugs und/oder für eine Coming-Home-Funktion des Fahrzeugs vorgesehen sein.
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Mit Vorteil hat eine Fahrzeugleuchte, wie beispielsweise ein Scheinwerfer oder ein Blinker oder eine Bremsleuchte oder eine Kombination aus Nebel- und Abbiegescheinwerfer oder eine Rückleuchte oder ein Nebelscheinwerfer oder ein Abbiegescheinwerfer oder eine Nebelleuchte oder ein Tagfahrlicht oder ein Positionslicht oder eine Kombinationen der vorgenannten Leuchteinrichtungen zumindest eine Lichtquellenanordnung gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte. Sind zwei oder mehr Lichtquellenanordnungen vorgesehen, so könne diese in Kombination beliebig hinsichtlich der Leuchtdichteverteilung und/oder hinsichtlich des Abstrahlwinkels und/oder hinsichtlich der Winkel- und Intensitätsverteilung verstellt werden, insbesondere in Abhängigkeit voneinander verstellt werden.
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Sind zwei oder mehr Lichtquellenanordnungen vorgesehen, so können diese beispielsweise eine gemeinsame nachgeschaltete Optik aufweisen.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 in einer schematischen Darstellung eine Lichtquellenanordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
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2 in einer schematischen Darstellung eine Lichtquellenanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel
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3 in einer schematischen Darstellung eine Lichtquellenanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel
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4 in einer schematischen Darstellung eine Lichtquellenanordnung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel
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5 in einer schematischen Darstellung eine Lichtquellenanordnung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel
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6 in einer schematischen Darstellung eine Lichtquellenanordnung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel
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7a, 7c und 7e jeweils eine Lichtintensitätsverteilung einer Lichtquellenanordnung für ein Abblendlicht und ein Abbiegelicht
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7b, 7d und 7f in einer perspektivischen Darstellung eine von der Lichtquellenanordnung beleuchtete Straße.
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In 1 ist eine Lichtquellenanordnung 1 für ein Fahrzeug dargestellt.
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Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Lichtquellenanordnung in einem Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen.
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Die Lichtquellenanordnung hat eine Pumplichtquelle 2. Von der Pumplichtquelle 2 emittiertes Anregungslicht 3 oder emittierte Anregungsstrahlung wird über eine verstellbare Optikvorrichtung 4 zu einem Konverter 6 gelenkt. Bei der Pumplichtquelle 2 handelt es sich beispielsweise um eine lichtemittierende Diode (LED), die blaue Anregungsstrahlung emittiert, oder um eine Laserlichtquelle, die blaues Laserlicht emittiert.
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Eine LED oder Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED-Chips, der eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemeinsamen Substrat (”Submount”) montiert sein und eine LED bilden. Die mindestens eine LED kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, beispielsweise mit mindestens einer Fresnel-Linse oder einem Kollimator. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z. B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die LED eine Laserdiode oder eine Laserdiodenanordnung sein.
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Die Pumplichtquelle 2 zusammen mit dem Konverter 6 bilden zusammen eine LARP(Laser Activated Remote Phosphor)-Technologie.
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Bei der LARP-Technologie wird ein von der Strahlungsquelle beabstandet angeordnetes Konversionselement (Konverter), das Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht, mit Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl (Pumpstrahl, Pumplaserstrahl) bestrahlt. Die Anregungsstrahlung des Anregungsstrahls wird vom Leuchtstoff absorbiert und zumindest teilweise in eine Konversionsstrahlung (Emissionsstrahlung) umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Bei der Down-Konversion wird die Anregungsstrahlung der Strahlungsquelle durch den bestrahlten Leuchtstoff in Konversionsstrahlung mit längeren Wellenlängen als die Anregungsstrahlung konvertiert. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversionselements blaue Anregungsstrahlung (blaues Laserlicht) in rote, gelbe oder grüne Konversionsstrahlung (Konversionslicht, Beleuchtungslicht) konvertiert werden.
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Ausgangsseitig wird von einer Konverteranordnung 6 Nutzlicht emittiert. Hierbei handelt es sich um Konversionslicht und ggf. unkonvertiertes Anregungslicht 3.
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Beispielsweise im Falle der Verwendung einer blauen Laserdiode, mit einer Anregungsstrahlung im Wellenlängenbereich von etwa 440 bis 470 nm, und eines gelben Leuchtstoffkonverters, beispielsweise aus Cer-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat, also Ce:YAG, ergibt sich mit abnehmenden Zumischungsanteil einer unkonvertierten Laserstrahlung zum Konversionslicht ein bläuliches, weißbläuliches („kaltweiß”), weißes, weiß-gelbliches („warmweiß”) oder gelbes Nutzlicht.
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Eine Einkoppelfläche des Konverters kann, zumindest teilweise, mit einer auf die Anregungsstrahlung wirkende Antireflex-Beschichtung und/oder dichroitischen Beschichtung beschichtet sein. Die dichroitische Beschichtung kann die Anregungsstrahlung transmittieren und die Konversionsstrahlung reflektieren. Verschiedene Seitenflächen können unterschiedliche Antireflex-Beschichtung und/oder dichroitischen Beschichtung aufweisen, beispielsweise je nachdem welche Anregungswellenlänge des jeweiligen auf eine Seitenfläche einstrahlenden Leuchtmittels verwendet wird.
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Die Konverteranordnung 6 ist bogenförmig ausgestaltet, wobei er eine konkave Lichteintrittsfläche 8 für das Anregungslicht 3 und eine konvexe Lichtaustrittsfläche 10 für das Nutzlicht hat.
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Nachgeschaltet zum Konverter sind eine erste und zweite Optikbaugruppe 12, 14. Die Optikbaugruppen 12 und 14 weisen jeweils zwei Linsen 16, 18 auf, die hintereinander angeordnet sind. Eine optische Achse 20 der Optikbaugruppe 12 erstreckt sich etwa im Parallelanstand zu einer Fahrzeuglängsachse. Dagegen ist eine optische Achse 22 der anderen Optikbaugruppe 14 angewinkelt zur optischen Achse 20 angeordnet.
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Die Lichtquellenanordnung 1 wird beispielsweise für eine Kombination aus einem Nebellicht und einem Abbiegelicht eingesetzt und ist somit für eine Beleuchtungsfunktion vorgesehen. Die Optikbaugruppen 12 und 14 dienen dann dazu, das Nutzlicht auf einer Straße abzubilden. Durch die Optikvorrichtung 4 kann das Anregungslicht 3 verstellt werden. So ist beispielsweise eine Richtung veränderbar oder ein Auftreffbereich des Anregungslichts 3 auf den Konverter 6. Hierdurch kann eine Lichtmenge, die durch die Optikbaugruppen 12 und 14 hindurchtreten soll, stetig oder dynamisch verteilt werden. Eine Lichtmenge, die beispielsweise über die Optikbaugruppe 14 treten soll, kann beispielsweise kontinuierlich über die Zeit vergrößert oder verkleinert werden, womit auf der Straße kontinuierlich ein beleuchteter Bereich vergrößert oder verkleinert werden kann.
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Somit wird gemäß 1 die Optikbaugruppe 12 für die Funktionalität des Nebellichts und die Optikbaugruppe 14 für die Funktionalität des Abbiegelichts verwendet. Denkbar ist, die beiden Optikbaugruppen 12 und 14 derart zu gestalten, dass sie beide Funktionen stärker gemeinschaftlich überlappend erzeugen.
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Gemäß 2 ist eine weitere Lichtquellenanordnung 24 dargestellt. Im Unterschied zur 1 ist neben der Pumplichtquelle 2 eine weitere Pumplichtquelle 26 vorgesehen. Eine zusätzliche Optikvorrichtung 28 lenkt ein Anregungslicht 29 der Pumplichtquelle 26 zum Konverter 6. Eine Lichtverteilung oder Beleuchtungsorte der Anregungslichter 3 und 29 auf der Lichteintrittsfläche 8 des Konverters 6 können sich beispielsweise vollständig oder teilweise oder gar nicht überlappen.
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In 3 ist eine Lichtquellenanordnung 30 im Unterschied zur Ausführungsform in 1 mit drei Optikbaugruppen 12, 14 und 32 ausgebildet. Hierbei ist denkbar, dass diese verschiedene, insbesondere überlappende Winkelbereiche in einer Fernfeldverteilung bedienen.
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Gemäß 4 ist eine Lichtquellenanordnung 34 dargestellt, die im Unterschied zur Ausführungsform in 1 eine einzelne Optikbaugruppe 36 hat. Diese hat ein durchgängiges refraktives Optikelement, das eine Abbildung für die gesamte Lichtaustrittsfläche 10 des Konverters 6 übernimmt. Das Optikelement ist beispielsweise als Torus-Linse oder „Potato-Chip-Linse” ausgebildet. Das Optikelement hat beispielsweise sphärische oder asphärische Flächen, die teilweise verblendet sein können. Denkbar wäre auch, eine teilweise oder vollständige Auslegung mit Freiformflächen. Ferner kann das Optikelement Bereiche aufweisen, die unterschiedlich ausgestaltet sind.
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In 5 ist eine Lichtquellenanordnung 38 dargestellt, die im Unterschied zur Ausführungsform in 4 eine Optikbaugruppe 40 mit einem Optik-Array aufweist. Das Optik-Array hat kleinere Optikunterelemente 42, die aneinander gereiht sind und sich entlang der Lichtaustrittsfläche 10 des Konverters 6 erstrecken. Die Optikunterelemente 42 sind als Gleichteile oder individuell ausgelegt.
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Denkbar ist, dass das Optik-Array als regelmäßiges Muster oder irregulär ausgelegt ist.
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In 6 ist eine weitere Lichtquellenanordnung 44 dargestellt. Diese hat einen etwa planaren Konverter 46 und eine Optikbaugruppe 48 mit einer einzelnen Linse. Denkbar ist, mehrere Linsen in Reihe anzuordnen. Eine optische Achse 50 der Optikbaugruppe 48 und des Konverters 46 ist hierbei mit einem Winkel α zur Fahrzeuglängsachse 52 angewinkelt.
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In den 7a, 7c und 7e ist eine Lichtverteilung eines Nutzlichts von einem Abblendlicht und einem Abbiegelicht des Fahrzeugs dargestellt. Auf der Abszisse und der Ordinate sind hierbei Längenangaben in Metern abgebildet. Etwa im Nullpunkt ist die Lichtquellenanordnung angeordnet. Einer jeweiligen 7a, 7c und 7e ist eine tatsächliche Lichtverteilung auf einer Fahrstraße gemäß der 7b, 7d und 7f gezeigt.
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In den 7a und 7b ist hierbei die Lichtverteilung eines Abblendlichts gezeigt, bevor ein Abbiegelicht hinzugeschaltet wird. Wird das Abbiegelicht hinzugeschaltet, so wird kontinuierlich ein ausgeleuchteter Bereich von dem Nutzlicht vergrößert, was in den 7c und 7d gezeigt ist. Der Bereich ist hierbei mit den Bezugszeichen 54 gekennzeichnet. In den 7e und 7f ist dann das vollständig zum Abblendlicht hinzugeschaltete Abbiegelicht mit dem Bereich 56 dargestellt.
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Offenbart ist eine Lichtquellenanordnung für ein Fahrzeug, das als Lichtquelle mit der LARP(Laser Activated Remote Phosphor)-Technologie eingesetzt ist. Hierbei ist eine Optikvorrichtung vorgesehen, mit der ein Anregungslicht einer Pumplichtquelle und/oder ein Nutzlicht der verstellt werden kann, womit die Lichtquellenanordnung für eine Signallichtfunktion eines Fahrzeugs oder für eine Beleuchtungsfunktion eines Fahrzeugs oder für eine Coming-Home-Funktion eines Fahrzeugs verwendet werden kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtquellenanordnung
- 2
- Pumplichtquelle
- 3
- Anregungslicht
- 4
- Optikvorrichtung
- 6
- Konverteranordnung
- 8
- Lichteintrittsfläche
- 10
- Lichtaustrittsfläche
- 12
- Optikbaugruppe
- 14
- Optikbaugruppe
- 16
- Linse
- 18
- Linse
- 20
- optische Achse 20
- 22
- optische Achse 22
- 24
- Lichtquellenanordnung
- 26
- Pumplichtquelle
- 28
- Optikvorrichtung
- 30
- Lichtquellenanordnung
- 32
- Optikbaugruppe
- 34
- Lichtquellenanordnung
- 36
- Optikbaugruppe
- 38
- Lichtquellenanordnung
- 40
- Optikbaugruppe
- 42
- Optikunterelemente
- 44
- Lichtquellenanordnung
- 46
- Konverter
- 48
- Optikbaugruppe
- 50
- optische Achse
- 52
- Fahrzeuglängsachse
- 54
- Bereich
- 56
- Bereich
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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