DE102016119326A1

DE102016119326A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug

Info

Publication number: DE102016119326A1
Application number: DE102016119326.7A
Authority: DE
Inventors: Martin Mügge; Diana Mundt
Original assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2016-10-11
Filing date: 2016-10-11
Publication date: 2018-04-12
Also published as: WO2018069175A1

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (11) für ein Fahrzeug, umfassend ein Mehrzahl von Leuchtdioden (1), die zeilen- und spaltenweise in einem Array (2) angeordnet sind, wobei die Leuchtdioden (1) im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung (11) Licht (5) aussenden, Optikmittel (4), durch die das von den Leuchtdioden (1) ausgehende Licht (5) hindurchtritt, Trennmittel, die sich zumindest teilweise in einem Bereich zwischen den Leuchtdioden (1) und den Optikmitteln (4) erstrecken und zur Separierung des von unterschiedlichen Leuchtdioden (1) ausgehenden Lichts (5) dienen, wobei die Trennmittel eine Mehrzahl von flächigen Begrenzungselementen (8) umfassen, die für das von den Leuchtdioden (1) ausgehende Licht (5) zumindest abschnittsweise und/oder teilweise undurchlässig sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine Beleuchtungsvorrichtung der vorgenannten Art ist aus der EP 0 326 668 B1 bekannt. Die darin beschriebene Beleuchtungsvorrichtung ist in eine Heckleuchte eines Kraftfahrzeuges integriert. Die Beleuchtungsvorrichtung weist ein Array von Leuchtdioden (LED) auf, wobei das von den Leuchtdioden ausgehende Licht durch ein Linsenarray hindurchtritt. Zwischen den Leuchtdioden und dem Linsenarray sind als Trennmittel dienende transparente Zylinder angeordnet, die jeweils eine der Leuchtdioden umgeben. Dabei ist zwischen den transparenten Zylindern benachbarter Leuchtdioden jeweils ein Luftspalt vorgesehen, so dass unter großen Winkel aus den Leuchtdioden austretende Lichtstrahlen an den äußeren Mantelflächen der Zylinder eine Totalreflexion erfahren und auf den direkt vor der jeweiligen Leuchtdiode angeordneten Bereich des Linsenarrays umgelenkt werden. Mit der Beleuchtungsvorrichtung können durch gezielte Ansteuerung der Leuchtdioden Signaturen erzeugt werden.
Als nachteilig bei der aus der EP 0 326 668 B1 bekannten Beleuchtungsvorrichtung erweist sich, dass durch das Vorsehen der transparenten Zylinder die Herstellungskosten der Beleuchtungsvorrichtung erhöht werden. Einerseits sind die Zylinder als solche vergleichsweise aufwendig gestaltet und damit teuer. Andererseits müssen die Zylinder einzeln montiert und justiert werden.
Nachteilig an den einfachen bekannten LED-Panels, wie sie beispielsweise für Werbezwecke wie Bandenwerbung in Stadien eingesetzt werden, ist die pixelierte Anordnung von Leuchtdioden in einer Matrix. Der Betrachter sieht einen hellen Punkt an jeder LED-Stelle und nur durch die sehr engen Abständen und eine entsprechend hohe Auflösung ist auch aus nahen Betrachtungsentfernungen für einen Beobachter ein scharfes Bild erkennbar. Deshalb sind bei derartigen LED-Panels aktuell bereits Abstände benachbarter Leuchtdioden von weniger als 2 mm vorgesehen beziehungsweise Abstände von 1 mm oder weniger angestrebt.
Für automobile Lichtanwendungen zum Darstellen von unterschiedlichen und vom Fahrer auswählbaren Leuchtsignaturen für ein Schlusslicht, ein Bremslicht, einen Fahrtrichtungsanzeiger, ein Positionslicht oder ein Tagfahrlicht ist keine so hohe Auflösung wie bei den aktuellen LED-Panels üblich beziehungsweise wie zukünftig vorgesehen erforderlich. Eine Pixelierung kann durchaus größer gestaltet sein und bei der Darstellung einer Leuchtsignatur mit einem gebogenen Konturverlauf eine treppenförmige Randkontur aufweisen, sofern eine deutliche und klare Abgrenzung gegeben ist.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die eine Abgrenzung des Lichts benachbarter Leuchtdioden ermöglicht und/oder kostengünstiger herstellbar ist.
Die wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteransprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Trennmittel eine Mehrzahl von flächigen Begrenzungselementen umfassen, die für das von den Leuchtdioden ausgehende Licht zumindest abschnittsweise und/oder teilweise undurchlässig sind. Die Begrenzungselemente können deutlich einfacher gestaltet sein als die aus dem Stand der Technik bekannten transparenten Zylinder, so dass die Beleuchtungsvorrichtung insgesamt kostengünstiger herstellbar ist.
Es besteht die Möglichkeit, dass die flächigen Begrenzungselementen sich jeweils von einem Bereich zwischen benachbarten Leuchtdioden in Richtung auf die Optikmittel oder von den Optikmitteln in Richtung auf einen Bereich zwischen benachbarten Leuchtdioden erstrecken, wobei die Begrenzungselemente insbesondere mindestens eine Fläche aufweisen, die sich in der mittleren Ausbreitungsrichtung des Lichts der Leuchtdioden erstreckt. Dadurch kann mit einfachen Mitteln eine klare Abgrenzung des Lichts einzelner benachbarter Leuchtdioden realisiert werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die flächigen Begrenzungselemente blendenartig ausgebildet sind. Insbesondere können dabei die Begrenzungselemente jeweils das von den einzelnen Leuchtdioden ausgehende Licht umgeben, insbesondere in Form eines sich in Ausbreitungsrichtung des Lichts erstreckenden Hohlkörpers wie beispielsweise eines hohlen Kubus oder eines Hohlzylinders. Die Begrenzungselemente können auf diese Weise in ihrer Gesamtheit eine Funktion wie eine Mehrzahl von Streulichtblenden erfüllen, die das von den einzelnen Leuchtdioden ausgehende Licht umgeben. Das von einer einzelnen Leuchtdiode ausgehende Licht wird also vor dem Auftreffen auf die Optikmittel nicht mit dem Licht benachbarter Leuchtdioden überlappen, so dass beispielsweise bei einer zu erzeugenden Signatur eine deutliche und klare Abgrenzung der durch die einzelnen Leuchtdioden gebildeten Pixel ermöglicht wird.
Es besteht die Möglichkeit, dass die flächigen Begrenzungselemente gitterähnlich angeordnet sind, wobei insbesondere jeweils zwischen zwei in dem Array benachbarten Leuchtdioden und/oder zwischen dem von benachbarten Leuchtdioden ausgehenden Licht mindestens ein Begrenzungselement angeordnet ist. Auf diese Weise ergibt sich eine einfache Trennung des von den einzelnen Leuchtdioden ausgehenden Lichts.
Die Form des von den Begrenzungselementen gebildeten Gitters beziehungsweise die Anordnung und/oder Ausbildung der Begrenzungselemente kann derart gewählt werden, dass quadratische oder rechteckige oder vieleckige oder kreisförmige oder ovale Gitterabschnitte entstehen. Dadurch kann die Form der Anordnung der Leuchtdioden unterstützt werden. Insbesondere können dadurch besondere Ausbildungsformen von Leuchtsignaturen beziehungsweise von Randkonturen der Leuchtsignaturen ermöglicht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl der Begrenzungselemente eine einstückige Baueinheit bildet oder dass sämtliche der Begrenzungselemente eine einstückige Baueinheit bilden oder dass die Optikmittel und eine Mehrzahl der Begrenzungselemente eine einstückige Baueinheit bilden oder dass die Optikmittel und sämtliche der Begrenzungselemente eine einstückige Baueinheit bilden. Durch das Zusammenfassen einzelner Begrenzungselemente zu einer Baueinheit können die Begrenzungselemente insbesondere als eine Baueinheit in die Beleuchtungsvorrichtung eingebaut werden, so dass dadurch die Herstellungskosten gesenkt werden können. Wenn zusätzlich noch die Begrenzungselemente und die Optikmittel eine Baueinheit bilden, wird der Montageaufwand weiter reduziert.
Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die einstückige Baueinheit, die eine Mehrzahl der Begrenzungselemente oder sämtliche der Begrenzungselemente einerseits und die Optikmittel andererseits umfasst, als Zwei-Komponenten-Spritzgussteil ausgebildet ist. Durch ein Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren lässt sich eine derartige Baueinheit einfach und kostengünstig herstellen.
Neben dem Zwei-Komponenten-Spritzguss ist auch eine Herstellung mittels eines Einlegeteils der Begrenzungselemente in ein Spritzgusswerkzeug möglich, das dann mit einem transparenten Kunststoff für die Optikmittel umspritzt wird. Hierbei kann das Begrenzungselement, das in das Werkzeug eingelegt wird, aus Kunststoff bestehen oder aus einem anderen Material, insbesondere aus einem metallischen Material, wenn das Begrenzungselement beispielsweise als dünnwandiges Blech-Gitter ausgeführt werden soll.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Optikmittel ein Linsenarray umfassen, wobei insbesondere jeder der Leuchtdioden derart eine der Linsen des Linsenarrays zugeordnet ist, dass das von einer der Leuchtdioden ausgehende Licht zumindest teilweise durch die der Leuchtdiode zugeordnete Linse hindurchtritt. Durch das Linsenarray und insbesondere durch die 1:1-Zuordnung der Leuchtdioden zu den Linsen wird eine geeignete Strahlformung des von den Leuchtdioden ausgehenden Lichts ermöglicht.
Es kann vorgesehen sein, dass die Optikmittel, insbesondere zusätzlich zu dem Linsenarray, ein Prismenarray umfassen und/oder dass die Optikmittel ein zumindest einseitig gewölbtes Substrat aufweisen. Durch ein Prismenarray kann erreicht werden, dass die mittlere Ausbreitungsrichtung des aus den Optikmitteln austretenden Lichts gegenüber der mittleren Ausbreitungsrichtung des aus den Leuchtdioden austretenden Lichts verkippt ist. Dadurch ist beispielsweise auch eine unter einem Einbauwinkel ungleich 0° vorgenommene Integration der Beleuchtungsvorrichtung in eine Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs möglich. Dabei kann die entsprechende Ausgestaltung der Optikmittel mit einer einseitig ausgerichteten Lichtabstrahlung diesen Einbauwinkel kompensieren und somit eine optimierte Anpassung des Arrays an die Form einer Abschlußscheibe der Heckleuchte ermöglichen, wobei die Bautiefe flach gehalten werden kann. Durch ein zumindest einseitig gewölbtes Substrat kann eine weitere Optimierung der Anpassung der Beleuchtungsvorrichtung an eine Kontur beispielsweise einer Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs erfolgen.
Es besteht die Möglichkeit, dass der Umriss des Arrays von Leuchtdioden von einer Rechteckform abweicht, beispielsweise keilförmig ist. Aufgrund eines von einer Rechteckform abweichenden Umrisses des Arrays der Leuchtdioden kann die Beleuchtungsvorrichtung besser in beispielsweise Heckleuchten oder Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs integriert werden, die ihrerseits einen von einer Rechteckform abweichenden Umriss aufweisen.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass Entwicklungskosten, Herstellungskosten und Stückkosten reduziert werden können, indem weniger Leuchtdioden verwendet werden sowie eine Ansteuerelektronik durch eine vorgegebene Auswahl an Leuchtsignaturen und Symbolen einfacher gestaltet ist als bei einem frei konfigurierbaren LED-Display mit beliebigen dargestellten Bildern. Die einfachste vorgegebene Leuchtsignatur kann die gesamte erleuchtete Matrix von Leuchtdioden sein. Ansonsten sind streifenförmige Signaturen mit beispielsweise einem oder mehreren Streifen, block- oder schachbrettartige Signaturen oder grafische Signaturen möglich, wobei beispielsweise C-förmige, L-förmige oder beliebig anders geformte Signaturen angezeigt werden könnten. Es kann auch vorgesehen sein, dass einfache Texte oder Symbole dargestellt werden können.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
1 Eine Vorderansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
2 einen schematischen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
3 eine perspektivische Ansicht der Ausführungsform gemäß 2 ohne Optikmittel;
4 einen beispielhaften Strahlengang durch eine Beleuchtungsvorrichtung ohne Begrenzungselemente;
5 einen beispielhaften Strahlengang durch eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung;
6 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform von Optikmitteln einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
7 ein Detail der 6;
8 einen beispielhaften Strahlengang durch eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung mit Optikmitteln gemäß 6;
9 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform von Optikmitteln einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
10 eine Draufsicht auf die Optikmittel gemäß 9;
11 eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
12 eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs mit zwei erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen;
13 eine gedrehte perspektivische Ansicht der Heckleuchte gemäß 12;
14 eine Draufsicht auf die Heckleuchte gemäß 12;
15 eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs mit mehreren erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen;
16 eine gedrehte schematische Ansicht der Heckleuchte gemäß 15;
17 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform einer Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs mit mehreren erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen;
18 ein Beispiel einer mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Signatur;
19 ein weiteres Beispiel einer mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Signatur;
20 ein weiteres Beispiel einer mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Signatur;
21 ein weiteres Beispiel einer mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Signatur.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die abgebildeten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 11 umfassen eine Mehrzahl von Leuchtdioden (LED) 1, die zeilen- und spaltenweise in einem zweidimensionalen Array 2 angeordnet sind. Dabei sind die Leuchtdioden 1 insbesondere auf einer gemeinsamen Leiterplatte 3 angebracht. Bei den Ausführungsformen gemäß 1 bis 3 weist das Array 2 der Leuchtdioden 1 einen quadratischen Umriss auf. Es besteht aber durchaus auch die Möglichkeit, dass das Array 2 der Leuchtdioden 1 einen von einer Rechteckform abweichenden Umriss aufweist. Ein entsprechendes Beispiel mit einer abschnittsweise keilförmigen Randkontur ist aus 11 ersichtlich.
Der Abstand der benachbarter Leuchtdioden 1 zueinander kann zwischen 2 mm und 6 mm betragen. Vorzugsweise kann ein Abstand benachbarter Leuchtdioden 1 zueinander zwischen 3 mm und 4 mm vorgesehen sein.
Die abgebildeten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung 11 umfassen weiterhin Optikmittel 4, durch die das von den Leuchtdioden 1 ausgehende Licht 5 hindurchtritt (siehe beispielsweise 5). Dabei weisen umfassen die Optikmittel 4 ein Substrat 6 aus einem transparenten Material, auf dessen den Leuchtdioden 1 zugewandten Seite ein Linsenarray mit einer Mehrzahl von Linsen 7 angeordnet ist. In den abgebildeten Ausführungsbeispielen sind diese Linsen 7 konvex ausgebildet.
Es besteht jedoch durchaus auch die Möglichkeit, die Linsen 7 konkav auszubilden. Weiterhin können die Linsen 7 auch auf der von den Leuchtdioden 1 abgewandten Seite des Substrats 6 angeordnet sein.
Die Anzahl der Linsen 7 entspricht der Anzahl der Leuchtdioden 1, wobei einer jeden der Leuchtdioden 1 derart eine der Linsen 7 des Linsenarrays zugeordnet ist, dass das von einer der Leuchtdioden 1 ausgehende Licht 5 durch die der Leuchtdiode 1 zugeordnete Linse 7 hindurchtritt. In 5 sind beispielsweise drei Leuchtdioden mit 1a, 1b und 1c sowie die drei diesen zugeordneten Linsen mit 7a, 7b und 7c bezeichnet.
Es besteht die Möglichkeit, dass direkt vor jeder der Leuchtdioden 1 jeweils noch eine Linsenoptik vorgesehen ist. Diese Linsenoptiken sind optional und in den Figuren nicht abgebildet.
Zwischen den Leuchtdioden 1 und den Optikmitteln 4 sind eine Mehrzahl von flächigen Begrenzungselementen 8 angeordnet, die als Trennmittel dienen. Die Begrenzungselemente 8 erstrecken sich von den Optikmitteln 4 bis nahe an die Leuchtdioden 1. Alternativ können die Begrenzungselemente 8 auch zwischen die Leuchtdioden 1 ragen und beispielsweise endseitig an der Leiterplatte 3 anliegen.
Dabei ist jeweils zwischen zwei benachbarten Leuchtdioden 1 beziehungsweise zwischen dem von benachbarten Leuchtdioden 1 ausgehenden Licht 5 ein Begrenzungselement 8 angeordnet, so dass diese ein Gitter in dem Raum zwischen den Optikmitteln 4 und den Leuchtdioden 1 bilden. Die Begrenzungselemente 8 erfüllen in ihrer Gesamtheit eine Funktion wie eine Mehrzahl von Streulichtblenden, die das von den einzelnen Leuchtdioden 1 ausgehende Licht 5 umgeben, insbesondere in Form eines sich in Ausbreitungsrichtung des Lichts 5 erstreckenden Hohlkörpers wie beispielsweise eines hohlen Kubus (siehe dazu 3).
Die Leiterplatte 3 mit den Leuchtdioden 1, die Optikmittel 4 und die Begrenzungselemente 8 können von einem gemeinsamen Gehäuse 14 umgeben sein, das in 1 und 3 sowie teilweise auch in 2 angedeutet ist.
Ein Vergleich der 4 mit der 5 zeigt die Wirkung der Begrenzungselemente 8. 4 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung, bei der keine Trennmittel beziehungsweise keine Begrenzungselemente 8 vorgesehen sind. Dadurch kann das von einer Leuchtdiode 1b ausgehende Licht nicht nur durch die der Leuchtdiode 1b zugeordnete Linse 7b hindurchtreten, sondern auch beispielsweise durch die beiden benachbarten Linsen 7a, 7c. Durch dieses Überstrahlen des Lichts einer Leuchtdiode 1b in die Bereiche der daneben angeordneten Leuchtdioden 1a, 1c definiert die Beleuchtungsvorrichtung 11 die Randkontur einer anzuzeigenden Signatur nicht als sauber begrenzte Linie.
Eine saubere Pixelierung und damit auch eine klar definierte Ausleuchtkante einer gewünschten Signatur bildet sich jedoch bei Verwendung der als Trennmittel dienen – den Begrenzungselemente 8 (siehe 5). Die Begrenzungselemente 8 bewirken, dass das beispielsweise von der Leuchtdiode 1b ausgehende Licht 5b nur durch die der Leuchtdiode 1b zugeordnete Linse 7b hindurchtritt. Das unter größeren Winkeln aus der Leuchtdiode 1b austretende Licht 5a, 5c, das ohne Begrenzungselemente 8 durch die Linsen 7a und 7c hindurchtreten würde, trifft auf die Begrenzungselemente 8 und wird von diesen absorbiert.
Dazu können die Begrenzungselemente 8 beispielsweise eine dunkle Farbe aufweisen, insbesondere schwarz sein. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass die Begrenzungselemente reflektierend sind, so dass das unter größeren Winkeln austretende Licht 5a, 5c von den Begrenzungselementen 8 in Richtung auf die Linse 6b reflektiert wird (nicht abgebildet).
Die Tiefenerstreckung der durch die Begrenzungselemente 8 gebildeten Gitterblende beziehungsweise der Abstand der Leiterplatte 3 zu den Optikmitteln 4 ist vorzugsweise so klein wie möglich. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Dicke der Begrenzungselemente 8 so schmal wie möglich zu gestalten.
Die Außenseite beziehungsweise die von den Leuchtdioden 1 abgewandte Seite des Substrats 6 der Optikmittel 4 kann plan ausgestaltet sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Außenseite mit einer Struktur 9 zu versehen (siehe beispielsweise 5 bis 8). Bei der Struktur 9 kann es sich um eine prismatische Struktur handeln, die insbesondere aus 7 ersichtlich ist. Durch eine prismatische Struktur 9 wird die mittlere Ausbreitungsrichtung des durch die Linsen 7 hindurchtretenden Lichts 5 verkippt. In 8 ist dies durch einen Winkel α zwischen der mittlere Ausbreitungsrichtung des Lichts vor dem Eintritt in die Linsen 7 und der mittleren Ausbreitungsrichtung des Lichts nach dem Austritt aus der prismatischen Struktur 9 angedeutet.
Die Auslegung der Optikmittel 4 beziehungsweise der Struktur 9 der Außenseite des Substrats 6 ermöglicht, unabhängig von der planaren Leiterplatte 3 im Hintergrund, eine Anpassung des Erscheinungsbilds beziehungsweise der Ausrichtung der Beleuchtungsvorrichtung 11. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung 11 gedreht oder unter einem Winkel in eine Leuchte eines Kraftfahrzeugs eingebaut werden, um dem Konturverlauf der Leuchte bestmöglich angepasst zu sein. Dabei kann die Lichtverteilung durch die entsprechende Ausgestaltung der Optikmittel mit einer einseitig ausgerichteten Lichtabstrahlung diesen Einbauwinkel kompensieren.
In 8 ist schematisch eine Austrittsebene 10 einer Leuchte eines Kraftfahrzeugs angedeutet. Gegenüber dieser Austrittsebene 10 verläuft die Außenseite des Substrats 6 unter einem Winkel β, weil die Beleuchtungsvorrichtung 11 entsprechend gedreht in die Leuchte des Kraftfahrzeugs eingebaut ist. Trotzdem erfolgt der Austritt des Lichts 5 unter einem Winkel von 90° zur Austrittsebene 10 der Leuchte, weil die prismatische Struktur 9 das austretende Licht um den Winkel α verkippt. Im abgebildeten Ausführungsbeispiel sind die Winkel α, β gleich groß. Es besteht durchaus auch die Möglichkeit, die Winkel α, β unterschiedlich groß zu wählen.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit, dass die Außenseite des Substrats 6 der Optikmittel 4 mit einer Struktur 9 versehen ist, die nicht prismatisch ist. Ein Beispiels dafür ist in 10 abgebildet. Weiterhin ist bei diesem Ausführungsbeispiel die Außenseite des Substrats 6 der Optikmittel 4 gewölbt, insbesondere konvex nach außen gewölbt. Hierdurch kann eine noch exaktere Anpassung der Beleuchtungsvorrichtung 11 an die Kontur beispielsweise einer Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs erfolgen.
Es besteht auch die Möglichkeit, die gewölbte Außenseite des Substrats 6 der Optikmittel 4 mit einer Struktur 9 zu versehen, die prismatisch ist und das Licht unter einem Winkel α ablenkt.
Alternativ oder zusätzlich kann auch vorgesehen sein, dass die Außenseite des Substrats 6 der Optikmittel 4 mit streuenden Strukturen 9 versehen ist. Hier kommen beispielsweise einer Erodier-, eine Ätz- oder eine Laserstruktur für eine diffuse Streuung in Betracht.
Es kann alternativ auch eine diffraktive Optik vorgesehen sein. Diese besitzt dann durch ihre typischerweise sehr kleine Strukturgröße im nm- beziehungsweise μm- Bereich ein diffuses Erscheinungsbild, kann dabei aber ebenfalls gewünschte Lichtverteilungen, insbesondere sehr exakt, erzeugen.
An Stelle eines transparenten Kunststoffs kann für die Optikmittel auch ein diffuser Kunststoff in Form eines Volumenstreuers vorgesehen sein.
Einige oder sämtliche Begrenzungselemente 8 können eine einstückige Baueinheit bilden. Diese Baueinheit kann als separates Bauteil zwischen Leiterplatte 3 und Optikmittel 4 vorgesehen sein. Dabei kann diese Baueinheit durch ein Spritzgussverfahren hergestellt sein. Alternativ kann die Baueinheit durch umgeformte Bleche gebildet sein oder durch mehrere, geschlitzte oder anderweitig bearbeitete, beispielsweise mit Lasern bearbeitete, Bleche zusammengesetzt sein. Es besteht auch die Möglichkeit, die Baueinheit oder die Begrenzungselemente 8 durch andere Herstellungsverfahren zu fertigen.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Optikmittel 4 und die Begrenzungselemente 8 eine einstückige Baueinheit bilden. Diese Baueinheit kann vorzugsweise durch ein Zwei-Komponenten-Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dabei kann beispielsweise an die transparenten scheibenförmigen Optikmittel ein opakes, insbesondere schwarzes, aus den Begrenzungselementen 8 bestehendes Gitterelement angespritzt werden. Hierdurch entfällt eine separate Herstellung des Gitterelements oder eine aufwändige Montage des Gitterelements aus Einzelteilen. Weiterhin ist eine exakte Zuordnung der Begrenzungselemente 8 zu den Optikmitteln 4 gewährleistet.
Aufgrund des optional von einer Rechteckform abweichenden Umrisses des Arrays 2 der Leuchtdioden 1 (siehe 11) kann die Beleuchtungsvorrichtung 11 in vorgegebene Leuchten, beispielsweise in Heckleuchten oder Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs integriert werden.
Eine Möglichkeit besteht darin, eine großflächige Beleuchtungsvorrichtung in beispielsweise eine Heckleuchte zu integrieren, wobei die Beleuchtungsvorrichtung 11 hinsichtlich der Fläche und der Randkontur im Wesentlichen der Heckleuchte entspricht. Die Heckleuchte kann also sehr großflächig genutzt werden. Alternativ kann auch nur ein definierter Teilbereich der Heckleuchte mit einer Beleuchtungsvorrichtung 11 versehen werden, wobei der Teilbereich beispielsweise eine bewusste Formgebung, wie C-förmig oder quadratisch oder dreieckig, der Beleuchtungsvorrichtung 11 aufweisen kann.
Es besteht weiterhin die Möglichkeit zwei oder mehr Beleuchtungsvorrichtungen 11 in beispielsweise eine Heckleuchte 12 zu integrieren (siehe 12 bis 17). Dabei können die Beleuchtungsvorrichtungen 11 winklig zueinander positioniert sein, so dass beispielsweise in einem vorderen, größeren Bereich der Heckleuchte 12 eine erste Beleuchtungsvorrichtung und in einem seitlichen Leuchtenbereich eine zweite, kleinere Beleuchtungsvorrichtung vorgesehen ist.
Auch eine kleinere Abstufung der Größe der verwendeten Beleuchtungsvorrichtungen 11 ist möglich. Weiterhin sind auch versetzt nebeneinander angeordnete Beleuchtungsvorrichtungen 11 möglich. Insbesondere ist bei kleineren Beleuchtungsvorrichtungen 11 auch eine abschnittsweise Aneinanderreihung möglich, so dass ein facettierter Flächenverlauf eines Gesamtsystems entsteht (siehe dazu 15 bis 17).
Die Beleuchtungsvorrichtung 11 kann mit einfarbigen Leuchtdioden 1 bestückt sein, beispielsweise mit roten Leuchtdioden 1 für einen Bereich, der die Funktionen Schlusslicht, Bremslicht und Nebelschlusslicht bereitstellt, sowie gelben Leuchtdioden 1 für einen Fahrtrichtungsanzeiger. Ein dritter Bereich kann mit weißen Leuchtdioden 1 bestückt sein, um ein Rückfahrlicht erzeugen zu können.
Im Scheinwerfer kann die Beleuchtungsvorrichtung 11 mit weißen und gelben Leuchtdioden 1 für die Funktionen Positionslicht, Tagfahrlicht und Fahrtrichtungsanzeiger ausgestattet sein.
Sowohl in der Heckleuchte als auch im Scheinwerfer kann auf dem Array 2 der Leuchtdioden 1 ein Bereich mit einer Sonderfarbe, wie beispielsweise blau, lila, cyan, grün oder eine andere erhältliche LED-Farbe vorgesehen sein, um beispielsweise eine farbige Coming-Leaving-Home-Funktion zu ermöglichen. Dabei kann es sich beispielsweise um lediglich eine einzeilige LED-Reihe handeln, die aktiviert eine schmale Ausleuchtlinie darstellt.
Für die jeweilige Funktion können mehrere unterschiedliche Ausleuchtbereiche beziehungsweise Signaturen vorbestimmt und vorgesehen sein, die beispielsweise in der Software des Fahrzeugs hinterlegt sind und vom Fahrer ausgewählt werden können. Auch eine automatische Umschaltung ist möglich. Beispielsweise kann das Fahrzeug durch seine Sensorik, die insbesondere Geschwindigkeit, GPS, Kamera-Bilderkennung beziehungsweise Schilderkennung umfassen kann, erkennen, ob das Fahrzeug in einer Stadt, auf der Landstraße oder auf der Autobahn bewegt wird. Dementsprechend kann die Beleuchtungsvorrichtung für jeden dieser Orte eine eigene Signatur, auch mit angepasster Helligkeit, zur Verfügung stellen, so dass das Fahrzeug selbstständig das Erscheinungsbild eines Schlusslichts oder Bremslichts wechselt.
In den 18 bis 21 sind einige Beispiele für mit einer Beleuchtungsvorrichtung 11 erzeugbare Signaturen 13 dargestellt.
Neben solchen Signaturen 13 können auch einfache Symbole oder Piktogramme dargestellt werden, die beispielsweise für besondere Verkehrssituationen vorgesehen sein können und gegebenenfalls sogar vom Fahrzeug automatisch geschaltet werden, beispielsweise im Pannenfall, beim Halten an einem Stauende, als, insbesondere einseitig am Fahrzeug vorgesehenes, Parklicht oder zum Anzeigen eines selbsttätigen Einparkvorgangs.
Bezugszeichenliste

1, 1a, 1b, 1c: Leuchtdiode
2: Array von Leuchtdioden
3: Leiterplatte
4: Optikmittel
5, 5a, 5b, 5c: Von einer Leuchtdiode ausgehendes Licht
6: Substrat der Optikmittel
7, 7a, 7b, 7c: Linse
8: Begrenzungselement
9: Struktur auf der Außenseite des Substrats
10: Austrittsebene einer Leuchte
11: Beleuchtungsvorrichtung
12: Heckleuchte
13: Signatur
14: Gehäuse
α: Winkel zwischen der mittlere Ausbreitungsrichtung des Lichts vor dem Eintritt in das Substrat und der mittleren Ausbreitungsrichtung des Lichts nach dem Austritt aus dem Substrat
β: Winkel zwischen der Austrittsebene und der Außenseite des Substrats

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 0326668 B1 [0002, 0003]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (11) für ein Fahrzeug, umfassend – ein Mehrzahl von Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c), die, insbesondere zeilen- und spaltenweise, in einem Array (2) angeordnet sind, wobei die Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung (11) Licht (5, 5a, 5b, 5c) aussenden, – Optikmittel (4), durch die das von den Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) ausgehende Licht (5, 5a, 5b, 5c) hindurchtritt, – Trennmittel, die sich zumindest teilweise in einem Bereich zwischen den Leuchtdioden (1) und den Optikmitteln (4) erstrecken und zur Separierung des von unterschiedlichen Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) ausgehenden Lichts (5, 5a, 5b, 5c) dienen, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittel eine Mehrzahl von flächigen Begrenzungselementen (8) umfassen, die für das von den Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) ausgehende Licht (5, 5a, 5b, 5c) zumindest abschnittsweise und/oder teilweise undurchlässig sind.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Begrenzungselementen (8) sich jeweils von einem Bereich zwischen benachbarten Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) in Richtung auf die Optikmittel (4) oder von den Optikmitteln (4) in Richtung auf einen Bereich zwischen benachbarten Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) erstrecken, wobei die Begrenzungselemente (8) insbesondere mindestens eine Fläche aufweisen, die sich in der mittleren Ausbreitungsrichtung des Lichts (5, 5a, 5b, 5c) der Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) erstreckt.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Begrenzungselemente (8) blendenartig ausgebildet sind.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungselemente (8) jeweils das von den einzelnen Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) ausgehende Licht (5, 5a, 5b, 5c) umgeben, insbesondere in Form eines sich in Ausbreitungsrichtung des Lichts (5, 5a, 5b, 5c) erstreckenden Hohlkörpers wie beispielsweise eines hohlen Kubus oder eines Hohlzylinders.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Begrenzungselemente (8) gitterähnlich angeordnet sind, wobei insbesondere jeweils zwischen zwei in dem Array benachbarten Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) und/oder zwischen dem von benachbarten Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) ausgehenden Licht (5, 5a, 5b, 5c) mindestens ein Begrenzungselement (8) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Begrenzungselemente (8) eine einstückige Baueinheit bildet oder dass sämtliche der Begrenzungselemente (8) eine einstückige Baueinheit bilden oder dass die Optikmittel (4) und eine Mehrzahl der Begrenzungselemente (8) eine einstückige Baueinheit bilden oder dass die Optikmittel (4) und sämtliche der Begrenzungselemente (8) eine einstückige Baueinheit bilden.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einstückige Baueinheit, die eine Mehrzahl der Begrenzungselemente (8) oder sämtliche der Begrenzungselemente (8) einerseits und die Optikmittel (4) andererseits umfasst, als Zwei-Komponenten-Spritzgussteil ausgebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikmittel (4) ein Linsenarray umfassen, wobei insbesondere jeder der Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) derart eine der Linsen (7, 7a, 7b, 7c) des Linsenarrays zugeordnet ist, dass das von einer der Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) ausgehende Licht (5, 5a, 5b, 5c) zumindest teilweise durch die der Leuchtdiode (1, 1a, 1b, 1c) zugeordnete Linse (7, 7a, 7b, 7c) hindurchtritt.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikmittel (4), insbesondere zusätzlich zu dem Linsenarray, ein Prismenarray umfassen und/oder dass die Optikmittel (4) ein zumindest einseitig gewölbtes Substrat (6) aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Umriss des Arrays (2) von Leuchtdioden (1, 1a, 1b, 1c) von einer Rechteckform abweicht, beispielsweise keilförmig ist.