DE102016207787A1 - High pixellated chip hybrid - Google Patents
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Abstract
Es soll eine Beleuchtungsvorrichtung insbesondere für Fahrzeugscheinwerfer bereitgestellt werden, die einerseits eine hohe Auflösung und andererseits eine hohe Homogenität der Lichtverteilung bietet. Daher wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Leuchteinrichtung, die einen hochpixelierten Chip (3) aufweist, nämlich einen Einzelchip, in den eine Vielzahl an Lichtpixelelementen und vorzugsweise auch eine Ansteuerelektronik zum individuellen Ansteuern jedes einzelnen der Leuchtpixelelemente integriert sind, und einer Sekundäroptik (2), mit der Lichtstrahlen der ersten Leuchteinrichtung lenkbar sind, vorgeschlagen. Die Beleuchtungsvorrichtung weist außerdem eine zweite Leuchteinrichtung auf, die unabhängig von der ersten Leuchteinrichtung betreibbar ist, die unmittelbar an einen Rand des hochpixelierten Chips (3) angeordnet ist und die eine Leuchtdiode (8) aufweist. Mit der Sekundäroptik (2) sind auch Lichtstrahlen der zweiten Leuchteinrichtung lenkbar.It is intended to provide a lighting device, in particular for vehicle headlights, which on the one hand offers high resolution and, on the other hand, high homogeneity of the light distribution. Therefore, a lighting device with a lighting device, which has a hochpixelierten chip (3), namely a single chip, in which a plurality of light pixel elements and preferably also a control electronics for individually controlling each of the light pixel elements are integrated, and a secondary optics (2), with the light beams of the first lighting device are steerable proposed. The lighting device also has a second lighting device, which is operable independently of the first lighting device, which is arranged directly on an edge of the hochpixelierten chip (3) and having a light emitting diode (8). With the secondary optics (2) and light beams of the second lighting device are steerable.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Fahrzeugscheinwerfer mit einer Leuchteinrichtung, die einen hochpixelierten Chip aufweist, nämlich einen Einzelchip, in den eine Vielzahl an Leuchtpixelelementen integriert ist, und einer Sekundäroptik (z.B. eine oder mehrere Linsen), mit der Lichtstrahlen der Leuchteinrichtung lenkbar sind. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Beleuchtungsverfahren insbesondere für ein Fahrzeug durch Erzeugen von Licht mit einem solchen hochpixelierten Chip und Lenken von Lichtstrahlen des hochpixelierten Chips mit einer Sekundäroptik. The present invention relates to a lighting device for a vehicle headlight with a lighting device having a hochpixelierten chip, namely a single chip, in which a plurality of light pixel elements is integrated, and a secondary optics (eg, one or more lenses), with the light beams of the lighting device are steerable , Moreover, the present invention relates to a lighting method, in particular for a vehicle, by generating light with such a highly-pixellated chip and directing light beams of the highly pixellated chip with secondary optics.
Automobil- bzw. Fahrzeugscheinwerfer, bei denen die Lichtverteilung, insbesondere für dynamisches Abblend- und Fernlicht durch mehrere separate optische Systeme, beispielsweise Projektoreinheiten, also Scheinwerfer, bei denen das erzeugte Licht mittels einer Projektionslinse auf die Straße geworfen wird, realisiert werden, sind insbesondere mit Leuchtdioden- und Laserlichtquellen bekannt. Die einzelnen optischen Systeme leuchten dabei scharf abgegrenzte Bereiche im Fernfeld aus. Speziell bei Matrixlicht, bestehend aus mehreren optischen Systemen, mit denen jeweils ein oder mehrere Licht-Pixel im Fernfeld erzeugt werden, besteht das Problem, dass erst ab einer gewissen Entfernung vom Scheinwerfer ein in einer Projektionsebene senkrecht zur Lichtausbreitung des Scheinwerfers geschlossenes Lichtbild entsteht. Das heißt, bis zu einer gewissen Entfernung weist die Lichtverteilung deutlich erkennbare Inhomogenitäten, beispielsweise Beleuchtungs-Lücken, auf, die unerwünscht sind. Solche Lücken sind insbesondere dann für den Fahrer sichtbar und störend, wenn die Scheinwerfer Objekte, beispielsweise ein Garagentor, Nebel oder dergleichen, beleuchten, welche einen geringen Abstand zum Scheinwerfer haben. Solche Inhomogenitäten können auch störend sein, wenn die Straße ausgeleuchtet wird, da die Straße eine abstandabhängige Projektionsfläche ist.Automotive or vehicle headlamps, in which the light distribution, in particular for dynamic low beam and high beam by a plurality of separate optical systems, such as projector units, ie headlights, in which the generated light is thrown onto the road by means of a projection lens, are in particular with LED and laser light sources known. The individual optical systems illuminate sharply defined areas in the far field. Especially in matrix light, consisting of several optical systems, each with one or more light pixels are generated in the far field, the problem is that only at a certain distance from the headlights in a projection plane perpendicular to the light propagation of the headlight closed light image is created. That is, up to a certain distance, the light distribution has clearly discernible inhomogeneities, such as illumination gaps, that are undesirable. Such gaps are particularly visible to the driver and disturbing when the headlights illuminate objects, such as a garage door, fog or the like, which have a small distance to the headlight. Such inhomogeneities can also be annoying when the road is illuminated because the road is a distance-dependent projection surface.
Dieser Effekt der erkennbaren Inhomogenitäten lässt sich dadurch erklären, dass die einzelnen optischen Systeme des Scheinwerfers relativ zueinander so ausgerichtet werden, dass sich deren jeweilige Lichtverteilungen in einer bestimmten Entfernung vom Scheinwerfer (z.B. übliches Justagemaß: 25m) in einer gewünschten Weise überlagern. In einer davon abweichenden Entfernung ergibt sich in der Regel eine Überlagerung (bei größerer Entfernung) bzw. einen Spalt (bei kleinerer Entfernung) der Einzel-Lichtverteilungen, die nicht gewünscht bzw. nicht optimal ist. This effect of noticeable inhomogeneities can be explained by aligning the individual optical systems of the headlamp relative to each other so that their respective light distributions are superimposed at a certain distance from the headlamp (for example, the usual adjustment measure: 25 m) in a desired manner. In a different distance there is usually a superposition (at a greater distance) or a gap (at a smaller distance) of the individual light distributions, which is not desired or not optimal.
Weiterhin ist aus einem Verbundprojekt mit dem Namen „µAFS“ des deutschen Bundesforschungsministeriums (Micro Advanced Front-lighting System) ein aus vielen Lichtpunkten bestehender Einzel-LED-Chip bekannt. Bei diesem Einzel-LED-Chip werden die einzelnen Lichtpunkte durch Leuchtpixelelemente realisiert, welche individuell leuchten oder abgeschaltet werden können. In den Einzel-LED-Chip ist auch die Ansteuerelektronik für das individuelle Ansteuern der einzelnen Leuchtpixelelemente integriert. Furthermore, from a joint project with the name "μAFS" of the German Federal Ministry of Research (Micro Advanced Front Lighting System), a single LED chip consisting of many points of light is known. In this single-LED chip, the individual points of light are realized by light pixel elements, which can be individually lit or switched off. In the single-LED chip and the control electronics for the individual control of the individual light pixel elements is integrated.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Beleuchtungsvorrichtung mit hoher Leuchtkraft und hoher Homogenität der Leuchtverteilung insbesondere für einen Fahrzeugscheinwerfer vorzuschlagen. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Beleuchtungsverfahren angegeben werden. The object of the present invention is thus to propose a lighting device with high luminosity and high homogeneity of the light distribution, in particular for a vehicle headlight. In addition, a corresponding lighting method should be specified.
Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug, ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung der Beleuchtungseinrichtung in einem Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen oder Kraftrad.The vehicle may be an aircraft or a waterborne vehicle or a land vehicle. The land-based vehicle may be a motor vehicle, a rail vehicle or a bicycle. Particularly preferred is the use of the lighting device in a truck or passenger car or motorcycle.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 und ein Beleuchtungsverfahren nach Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. According to the invention this object is achieved by a lighting device according to
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach eine Beleuchtungsvorrichtung z.B. für einen Fahrzeugscheinwerfer bereitgestellt mit einer ersten Leuchteinrichtung. Diese erste Leuchteinrichtung weist einen hochpixelierten Chip auf, d.h. einen Einzelchip, in den eine Vielzahl an Leuchtpixelelementen und vorzugsweiseeine Ansteuerelektronik zum individuellen Ansteuern jedes einzelnen der Leuchtpixelelemente integriert sind. Eine solche Ansteuerelektronik kann adressierbare Schalter sowie entsprechende Zuführungsleitungen zwischen den mehreren Pixelelementen und einem Betriebsgerät aufweisen. Bei diesem hochpixelierten Chip kann es sich beispielsweise um einen sogenannten µAFS-Chip handeln, bei dem jedes Pixel individuell leuchten oder abgeschaltet bzw. auch in einer modulierten Betriebsweise, z.B. einer PWM-Modulation, betrieben werden kann. Jedes dieser Leuchtpixelelemente ist also vorzugsweise durch ein einzelnes Leuchtdiodenelement realisiert. Die Leuchtpixelelemente sind auf dem Einzelchip in der Regel sehr kompakt angeordnet. Die Leuchtpixelelemente emittieren z.B. blaues Licht. Deshalb sind alle Leuchtpixelelemente für diesen Fall mit einer homogenen, zusammenhängenden Lage Leuchtstoff übersprüht, welcher das blaue Licht zumindest teilweise bzw. in Summe in weißes Licht konvertiert. Diese Konverterschicht sorgt dafür, dass in der Projektion auf der Straße keine Übergänge zwischen zwei benachbarten, eingeschalteten, Leuchtpixelelemente sichtbar sind. Mit dem hochpixelierten Chip können damit beliebige Leuchtfiguren mit sehr homogener Lichtverteilung erzeugt werden. Accordingly, according to the present invention, a lighting device is provided for example for a vehicle headlight with a first lighting device. This first lighting device has a hochpixelierten chip, ie a single chip, in which a plurality of light pixel elements, and preferably a control electronics for individually controlling each of the light pixel elements are integrated. Such a control electronics may comprise addressable switches and corresponding supply lines between the plurality of pixel elements and an operating device. This highly pixellated chip can be, for example, a so-called μAFS chip, in which each pixel can be individually lit or switched off or operated in a modulated mode of operation, for example a PWM modulation. Each of these light pixel elements is therefore preferably realized by a single light emitting diode element. The light pixel elements are arranged on the single chip usually very compact. The light pixel elements emit eg blue light. Therefore, all light pixel elements for this case are oversprayed with a homogeneous, coherent layer of phosphor which converts the blue light at least partially or in total into white light. This converter layer ensures that in the projection on the road no transitions between two adjacent, switched on, Light pixel elements are visible. With the highly pixellated chip, any luminous figures can be generated with very homogeneous light distribution.
Neben der ersten Leuchteinrichtung besitzt die Beleuchtungsvorrichtung eine Sekundäroptik, mit der Lichtstrahlen der ersten Leuchteinrichtung lenkbar sind. Beispielsweise besitzt die Sekundäroptik die Aufgabe, die Lichtstrahlen des hochpixelierten Chips, wenn er für einen Fahrzeugscheinwerfer benutzt wird, auf die Straße zu lenken. Die Sekundäroptik umfasst beispielsweise eine oder mehrere Linsen. In addition to the first lighting device, the lighting device has a secondary optics, with the light beams of the first lighting device are steerable. For example, the secondary optics has the task of directing the light rays of the hochpixelierten chip when it is used for a vehicle headlight on the road. The secondary optics include, for example, one or more lenses.
Des Weiteren besitzt die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung eine zweite Leuchteinrichtung, die unabhängig von der ersten Leuchteinrichtung betreibbar ist. Dies bedeutet, dass die zweite Leuchteinrichtung vorzugsweise einen Treiber besitzt, der von demjenigen der ersten Leuchteinrichtung zumindest funktional verschieden ist. Insbesondere ist der Treiber der zweiten Leuchteinrichtung nicht in den Einzelchip der ersten Leuchteinrichtung integriert. Die zweite Leuchteinrichtung ist unmittelbar an einem Rand des hochpixelierten Chips angeordnet. Damit kann erfindungsgemäß erreicht werden, dass die erste Leuchteinrichtung und die zweite Leuchteinrichtung örtlich sehr nahe zusammenwirken, um in Summe eine Beleuchtung zu bewirken, welche in zumindest einem Bereich, nämlich dem des hochpixelierten Chips, eine hohe Auflösung gewährleistet, während Beleuchtungsbereiche, die durch die zweite Leuchteinrichtung beleuchtet sind, weniger hoch aufgelöst sein können. So ist es beispielsweise von Vorteil, wenn ein Zentralbereich einer zu beleuchtenden Fläche durch den hochpixelierten Chip beleuchtet wird und ein Randbereich der zu beleuchtenden Fläche (z.B. Straßenrand) nur von der gegebenenfalls weniger hoch aufgelösten zweiten Leuchteinrichtung beleuchtet wird. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn die zweite Leuchteinrichtung mindestens eine und vorzugsweise mehrere Leuchtdioden klassischen Typs aufweist. Ein solcher klassischer Typ zeichnet sich dadurch aus, dass jede einzelne Diode durch einen separaten Chip gebildet ist und üblicherweise durch einen Chip-externen Treiber mit Strom versorgt wird. Insgesamt ist dann durch den hochpixelierten Chip der ersten Leuchteinrichtung und die mindestens eine Leuchtdiode der zweiten Leuchteinrichtung eine Hybrid-Beleuchtungsvorrichtung geschaffen, mit der in einem gewünschten Bereich eine hohe Homogenität und Intensität erreicht werden kann und in anderen Bereichen eine nicht so hochpixelierte, dafür kostengünstige Ausleuchtung realisierbar ist. Dabei erweist sich eine Sekundäroptik als vorteilhaft, die nicht nur die Lichtstrahlen der ersten Leuchteinrichtung, sondern auch diejenigen der zweiten Leuchteinrichtung auf die gewünschten Beleuchtungsflächen richtet. Furthermore, the lighting device according to the invention has a second lighting device, which is operable independently of the first lighting device. This means that the second lighting device preferably has a driver that is at least functionally different from that of the first lighting device. In particular, the driver of the second lighting device is not integrated in the single chip of the first lighting device. The second lighting device is arranged directly on an edge of the hochpixelierten chip. This can be achieved according to the invention that the first lighting device and the second lighting device locally very close together to effect a total of lighting, which ensures a high resolution in at least one area, namely that of hochpixelierten chips, while lighting areas by the second lighting device are lit, less high resolution can be. For example, it is advantageous if a central region of a surface to be illuminated is illuminated by the highly-pixellated chip and an edge region of the surface to be illuminated (for example roadside) is illuminated only by the optionally less highly resolved second illumination device. It is particularly advantageous if the second lighting device has at least one and preferably several light-emitting diodes of the classical type. Such a classic type is characterized in that each individual diode is formed by a separate chip and is usually powered by a chip-external driver. Overall, a hybrid lighting device is then created by the hochpixelierten chip of the first lighting device and the at least one light emitting diode of the second lighting device with a high homogeneity and intensity can be achieved in a desired range and in other areas not so hochpixelierte, but cost-effective illumination is feasible. It proves to be a secondary optics advantageous, which directs not only the light rays of the first lighting device, but also those of the second lighting device to the desired lighting surfaces.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist bezogen auf eine vorgegeben Mittenabstrahlrichtung der Beleuchtungsvorrichtung bei deren Betrieb ein erster Winkelbereich von –α < 0° < +α größtenteils von der ersten Leuchteinrichtung und mindestens ein von dem ersten Winkelbereich verschiedener zweiter Winkelbereich größtenteils von der zweiten Leuchteinrichtung beleuchtet. Diese bedeutet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Haupt- bzw. Mittenabstrahlrichtung besitzt, die einer 0°-Richtung entspricht. Links und rechts von dieser 0°-Richtung bis zu einem vorgebbaren Winkelbetrag α erfolgt eine Ausleuchtung durch den hochpixelierten Chip. Bei Winkeln, die größer oder gleich α sind, kann die Ausleuchtung durch die zweite Leuchteinrichtung erfolgen. Dabei kann sich der Winkel α auf die Horizontale wie auch auf die Vertikale beziehen (Wertebereiche für die Horizontal und Vertikale können unterschiedlich sein). Üblicherweise wird sich der Winkelbereich auf einen Raumwinkel, nämlich einem Anteil am gesamten Raum, beziehen, der durch hochpixelierten Chip beleuchtet wird. Bereiche außerhalb dieses Raumwinkels werden dann durch die eine oder die mehreren üblichen Leuchtdioden ausgeleuchtet. In an advantageous embodiment, with reference to a predetermined central radiation direction of the illumination device, during operation thereof a first angle range of -α <0 ° <+ α is largely illuminated by the first lighting device and at least one second angle range different from the first angular range is largely illuminated by the second lighting device. This means that the lighting device has a center radiation direction corresponding to a 0 ° direction. Left and right of this 0 ° direction up to a predetermined angular amount α is an illumination by the hochpixelierten chip. For angles that are greater than or equal to α, the illumination can be done by the second lighting device. The angle α may refer to the horizontal as well as to the vertical (value ranges for the horizontal and vertical may be different). Usually, the angular range will refer to a solid angle, namely a fraction of the total space illuminated by the highly pixellated chip. Areas outside this solid angle are then illuminated by the one or more conventional light-emitting diodes.
Der Betrag des Winkels α kann folgende Formel erfüllen: 5° ≤ |α| ≤ 10°. Insbesondere kann gelten: |α| = 7°. Diese Winkelwerte ergeben sich für die Anwendungen im Straßenverkehr, wo entsprechende Leuchtkegel gewährleistet werden müssen. Diese Beleuchtungskegel stellen beispielsweise ein Hauptsichtfeld dar, das mit dem hochpixelierten Chip beleuchtet wird. Nebensichtfelder werden durch die eine oder die mehreren Einzelleuchtdioden beleuchtet. The amount of the angle α can satisfy the following formula: 5 ° ≤ | α | ≤ 10 °. In particular, the following can apply: | α | = 7 °. These angle values result for the applications in the traffic, where appropriate light cones must be guaranteed. These illumination cones, for example, represent a main field of view that is illuminated by the highly pixellated chip. Side view fields are illuminated by the one or more individual light emitting diodes.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die zweite Leuchteinrichtung eine Primäroptik auf, mit der eine Leuchtfläche an dem Rand des hochpixelierten Chips realisiert ist. Mit der Primäroptik kann also neben der Leuchtfläche des hochpixelierten Chips eine weitere Leuchtfläche durch die zweite Leuchteinrichtung erzeugt werden. Die beiden Leuchtflächen der ersten Leuchteinrichtung und der zweiten Leuchteinrichtung können dann unmittelbar aneinander angrenzend angeordnet sein. Dies ist insbesondere für die homogene Beleuchtung einer zu beleuchtenden Fläche von Bedeutung. In a further embodiment, the second lighting device has a primary optics, with which a luminous area is realized at the edge of the hochpixelierten chip. With the primary optics, therefore, a further luminous area can be generated by the second luminous device in addition to the luminous area of the highly pixellated chip. The two luminous surfaces of the first lighting device and the second lighting device can then be arranged directly adjacent to each other. This is particularly important for the homogeneous illumination of a surface to be illuminated.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die zweite Leuchteinrichtung neben der ersten Leuchtdiode mindestens eine zweite Leuchtdiode aufweist, und mittels der Primäroptik von einem Licht der ersten Leuchtdiode ein erster Ausleuchtbereich auf der Leuchtfläche sowie von einem Licht der zweiten Leuchtdiode ein an den ersten Ausleuchtbereich unmittelbar angrenzender zweiter Ausleuchtbereich auf der Leuchtfläche ausleuchtbar ist. Dies bedeutet, dass die Leuchtfläche, die von der zweiten Leuchteinrichtung realisiert wird, das Licht mehrerer Leuchtdioden auf sich vereint. Die Ausleuchtbereiche der einzelnen Leuchtdioden dabei können voneinander getrennt sein, sie können sich aber auch überlappen oder identisch sein. Im letzteren Fall wird ein Ausleuchtbereich von mehreren Leuchtdioden mit Licht bestrahlt. According to a further development, it is provided that the second lighting device has, in addition to the first light-emitting diode, at least one second light-emitting diode, and by means of the primary optics of a light of the first light-emitting diode a first illumination region on the light surface and of a light of the second light-emitting diode directly adjacent to the first illumination region second footprint on the illuminated area is illuminable. This means that the luminous area, which is realized by the second lighting device, combines the light of several light-emitting diodes. The footprints of the individual LEDs can be separated from each other, but they can also overlap or be identical. In the latter case, a footprint of several light emitting diodes is irradiated with light.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die zweite Leuchteinrichtung eine von der Sekundäroptik getrennte Primäroptik aufweist, in die bei Betrieb nicht nur die erste Leuchteinrichtung, sondern auch die zweite Leuchteinrichtung Licht einkoppelt. Es kann also beispielsweise eine einteilige Primäroptik verwendet werden, um das Licht der ersten und zweiten Leuchteinrichtung zusammenzuführen. Das zusammengeführte Licht wird anschließend von der Sekundäroptik in die gewünschte Richtung gelenkt. In a further embodiment it can be provided that the second lighting device has a primary optics separate from the secondary optics, into which not only the first lighting device, but also the second lighting device couples in light during operation. Thus, for example, a one-piece primary optics can be used to merge the light of the first and second lighting device. The merged light is then directed by the secondary optics in the desired direction.
Die Primäroptik weist in einer besonderen Ausgestaltung einen Lichtleiter auf, um ein Licht der ersten Leuchtdiode zu der Leuchtfläche an dem Rand des hochpixelierten Chips zu lenken. Durch den Lichtleiter werden sehr viele Gestaltungsmöglichkeiten eröffnet, die Leuchtfläche insbesondere für die zweite Leuchteinrichtung zu realisieren. Vor allem besteht mit dem Lichtleiter die Möglichkeit, die Leuchtfläche ohne größeren Spalt sehr nahe an den hochpixelierten Chip zu bringen oder den Randbereich des hochpixelierten Chips zu überlagern. Auf diese Weise lässt sich der Übergang der beiden Leuchteinrichtungen der Hybrid-Beleuchtungsvorrichtung sehr homogen gestalten. In a particular embodiment, the primary optics has a light guide in order to direct a light of the first light-emitting diode to the light-emitting surface on the edge of the highly-pixellated chip. Through the light guide a lot of design options are opened to realize the luminous area, in particular for the second lighting device. Above all, with the light guide it is possible to bring the luminous area very close to the highly pixellated chip without a larger gap or to superimpose the edge region of the highly pixellated chip. In this way, the transition of the two lighting devices of the hybrid lighting device can be made very homogeneous.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die Sekundäroptik einen Achromat aufweist. Ein solcher Achromat sorgt dafür, dass in einem gewissen Bereich keine chromatische Aberration auftritt. Damit können etwaige chromatische Störungen, die durch die Optik verursacht werden, größtenteils reduziert werden. In a further advantageous development, it can be provided that the secondary optics has an achromat. Such an achromat ensures that no chromatic aberration occurs within a certain range. Thus, any chromatic disturbances caused by the optics can be largely reduced.
Vorzugsweise ist die Sekundäroptik auf die Leuchtfläche der Primäroptik, eine Oberfläche des hochpixelierten Chips oder einen Bereich dazwischen fokussiert. Demnach befindet sich also der Brennpunkt der Sekundäroptik entweder auf der Leuchtfläche der Primäroptik, auf dem hochpixelierten Chip oder auf einer Ebene, die zwischen der Leuchtfläche und der Oberfläche des hochpixelierten Chips liegt. Damit kann die Divergenz des Ausgangsstrahls möglichst gering gehalten werden. Die Leuchtflächen des hochpixelierten Chips und die der Primäroptik der zweiten Leuchteinrichtung können sich in Lichtausbreitungsrichtung auf unterschiedlichen Ebenen befinden. Dadurch kann eine der beiden Leuchtflächen aus dem Fokus der Sekundäroptik geschoben werden, wodurch ein gezieltes Verwaschen des Lichtbildes einer der beiden Leuchtflächen erreicht wird.The secondary optics are preferably focused on the primary optics illumination area, a surface of the highly-pixelated chip, or an area therebetween. Accordingly, the focal point of the secondary optics is thus located either on the primary optics illumination area, on the highly-pixellated chip or on a plane lying between the illumination area and the surface of the highly pixellated chip. Thus, the divergence of the output beam can be kept as low as possible. The luminous surfaces of the highly pixelated chip and the primary optics of the second luminous device can be located in different directions in the light propagation direction. As a result, one of the two luminous surfaces can be pushed out of the focus of the secondary optics, as a result of which targeted blurring of the light image of one of the two luminous surfaces is achieved.
Die oben genannte Aufgabe, wird, wie bereits erwähnt, auch durch das erfindungsgemäße Beleuchtungsverfahren gelöst. Entsprechend diesem Beleuchtungsverfahren insbesondere für Fahrzeuge erfolgt ein Erzeugen von Licht mit einem hochpixelierten Chip, nämlich einem Einzelchip, in den eine Vielzahl an Leuchtpixelelementen und vorzugsweise auch eine Ansteuerelektronik zum individuellen Ansteuern jedes einzelnen der Leuchtpixelelemente integriert sind, und ein Lenken von Lichtstrahlen des hochpixelierten Chips mit einer Sekundäroptik. Darüber hinaus erfolgt ein Erzeugen von zweitem Licht unabhängig von dem hochpixelierten Chip durch eine zweite Leuchteinrichtung unmittelbar an einem Rand des hochpixelierten Chips mittels mindestens einer Leuchtdiode sowie ein Lenken auch von Lichtstrahlen der zweiten Leuchteinrichtung mit der Sekundäroptik. Dieses Beleuchtungsverfahren lässt sich mit den oben genannten Merkmalen der Beleuchtungsvorrichtung weiterbilden, sofern es sich um entsprechende funktionelle Merkmale handelt, die auch als Verfahrensmerkmale zu sehen sind. The above object is, as already mentioned, also solved by the lighting method according to the invention. According to this illumination method, in particular for vehicles, light is generated by means of a highly pixellated chip, namely a single chip, in which a plurality of luminescent pixel elements and preferably also a control electronics for individually controlling each individual luminescent pixel elements are integrated, and directing light beams of the highly pixellated chip a secondary optics. In addition, a second light is generated independently of the hochpixelierten chip by a second lighting device directly to an edge of the hochpixelierten chips by means of at least one light emitting diode and a steering of light rays of the second lighting device with the secondary optics. This lighting method can be further developed with the above-mentioned features of the lighting device, as long as they are corresponding functional features, which are also to be regarded as process features.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen Merkmale nicht nur in den geschilderten Merkmalskombinationen, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen, technisch sinnvollen Kombinationen realisiert werden können. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention. It should be noted that the individual features can be realized not only in the described feature combinations, but also in isolation or in other technically meaningful combinations.
Die im Folgenden beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen können beispielsweise als Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge und andere Fahrzeuge verwendet werden. Darüber hinaus können sie auch zur Beleuchtung von Anlagen, der fotografischen Beleuchtung, der Studio-, Film- und Fernsehbeleuchtung, der Bühnen-, Show- und Effekt-Beleuchtung, der Solarsimulation und der Medizinischen Diagnostik und Therapie oder dergleichen eingesetzt werden. The lighting devices described below can be used, for example, as headlights for motor vehicles and other vehicles. In addition, they can also be used for lighting installations, photographic lighting, studio, film and television lighting, stage, show and effect lighting, solar simulation and medical diagnostics and therapy or the like.
Die Herausforderung der vorliegenden Erfindung besteht darin, mit möglichst einfachen Mitteln eine homogene Lichtverteilung auf einer zu beleuchtenden Fläche, die als Gebrauchsfläche bezeichnet werden kann, zu erzielen. Im Falle eines Kraftfahrzeugscheinwerfers handelt es sich bei der Gebrauchsfläche um das zu beleuchtende Sichtfeld. The challenge of the present invention is to achieve a homogeneous distribution of light on a surface to be illuminated, which can be referred to as the use surface, with the simplest possible means. In the case of a motor vehicle headlight, the area of use is the field of view to be illuminated.
Ein Gebrauchsfeld hat üblicherweise die Charakteristik, dass der Gebrauch vorwiegend im zentralen Bereich erfolgt, während in den Randbereichen typischerweise weniger Gebrauchshandlungen erfolgen. Im konkreten Fall des Kraftfahrzeugscheinwerfers bedeutet dies, dass in einem zentralen zu beleuchtenden Bereich diejenigen Objekte zu finden sind, denen die meiste Aufmerksamkeit geschenkt werden muss. Dies bedeutet, dass dieser zentrale Bereich am besten und vorzugsweise am homogensten ausgeleuchtet werden soll. An die Randbereiche hingegen können hinsichtlich der Homogenität der Lichtverteilung weniger Anforderungen gestellt werden. Diese Zweiteiligkeit des Beleuchtungsbedarfs führt zu der erfindungsgemäßen hybriden Beleuchtungsvorrichtung. Speziell kann eine erfindungsgemäße Lösung darin bestehen, eine einzige optische Einheit für beide Bereiche mit den unterschiedlichen Anforderungen bereitzustellen, wodurch eine räumliche Trennung von zwei oder mehr optischen Einheiten vermieden wird. Insbesondere kann eine einzige Projektoreinheit verwendet werden, mit der die gewünschte Lichtfunktion komplett realisiert wird. Das Licht aller Einzellichtquellen bzw. Leuchteinrichtungen muss somit eine einzige Optik (nachfolgend auch Sekundäroptik genannt) durchlaufen. A utility field usually has the characteristic that the use is predominantly in the central area, while in the peripheral areas typically less use takes place. In the specific case of the motor vehicle headlight, this means that in a central area to be illuminated those objects are to be found, which must be paid the most attention. This means that this central area should be best and preferably most homogeneously illuminated. On the other hand, less demands can be placed on the edge areas with regard to the homogeneity of the light distribution. This two-part lighting requirement leads to the hybrid lighting device according to the invention. Specifically, a solution according to the invention may be to provide a single optical unit for both areas with different requirements, thereby avoiding spatial separation of two or more optical units. In particular, a single projector unit can be used with which the desired lighting function is completely realized. The light of all individual light sources or lighting devices must therefore pass through a single optic (hereinafter also referred to as secondary optics).
Die einzelnen Leuchteinrichtungen bzw. Lichtquellen sollte so nahe aneinander platziert werden, dass zwischen ihnen praktisch kein Spalt besteht, da sonst ein solcher Spalt auch in der erzeugten Lichtverteilung sichtbar wäre. Eine solche enge Platzierung ist beispielsweise aus Packaging-Gründen nicht immer möglich. Dies gilt sowohl für konventionelle LEDs als auch für hochpixelierten Chips. Weder die konventionellen LEDs können spaltfrei nebeneinander angeordnet werden, noch mehrere hochpixelierten Chips wie etwa µAFS-Chips. The individual lighting devices or light sources should be placed so close to each other that there is practically no gap between them, otherwise such a gap would also be visible in the generated light distribution. Such a tight placement is not always possible for packaging reasons, for example. This applies both to conventional LEDs and to high-pixel chips. Neither the conventional LEDs can be arranged side by side without a gap, nor several highly pixellated chips such as μAFS chips.
Heutige Matrixsysteme, deren Pixel diskret angesteuert werden können, verfügen über Pixelanzahlen, welche meist noch unter einhundert liegen. Es ist aber gewünscht, insbesondere bei Kraftfahrzeugscheinwerfern, den zentralen Bereich (z.B. +/–7°) der Lichtverteilung feiner aufzulösen, als es mit konventionellen LEDs möglich ist. Für diesen zentralen Bereich bieten die erwähnten hochpixelierten Chips, bei denen die vielen einzelnen Pixel bzw. Leuchtpixelelemente einzeln ansteuerbar sind, eine Lösung. Today's matrix systems, whose pixels can be controlled discretely, have pixel numbers, which are usually under one hundred. However, it is desirable, particularly in automotive headlamps, to finer disperse the central area (e.g., +/- 7 °) of the light distribution than is possible with conventional LEDs. For this central area, the aforementioned highly-pixellated chips, in which the many individual pixels or luminous pixel elements can be controlled individually, offer a solution.
Ausleuchtbereiche von mehr als 7° und weniger als –7° horizontal bezogen auf eine Mittenabstrahlrichtung (0°-Richtung) eines Kraftfahrzeugscheinwerfers benötigen diese feine Auflösung nicht mehr. Insbesondere ist es nicht notwendig, dass der Straßenrand mit hoher Auflösung ausgeleuchtet wird. Hier reichen konventionelle LEDs aus, die jeweils einen ausgedehnteren Bereich im Fernfeld ausleuchten. Damit ergibt sich die erwähnte Hybrid-Lösung, mit der eine feine Auflösung im zentralen Bereich beispielsweise mittels µAFS-Chip und eine demgegenüber gröbere Auflösung im Randbereich realisiert werden kann. Illumination ranges of more than 7 ° and less than -7 ° horizontally relative to a center radiation direction (0 ° direction) of a motor vehicle headlight no longer require this fine resolution. In particular, it is not necessary that the roadside is illuminated with high resolution. Conventional LEDs are sufficient here, each of which illuminates a broader area in the far field. This results in the abovementioned hybrid solution, with which a fine resolution in the central region can be realized, for example, by means of the μAFS chip and, in contrast, coarser resolution in the edge region.
Im Zusammenhang mit den
In dem Beispiel von
Die eine oder die mehreren Leuchtflächen
Mit der in
Die zentrale Lichtverteilung wird durch den hochpixelierten Chip generiert. Das abgestrahlte Licht dieses hochpixelierten Chips wird von der Sekundäroptik
Mit der in
In
Die Sekundäroptik
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Leuchtanordnung The light assembly
- 22
- Sekundäroptik secondary optics
- 33
- hochpixelierter Chips highly pixellated chips
- 44
- Trägerplatte support plate
- 55
- Leuchtfläche light area
- 66
- Leuchtfläche light area
- 7, 7‘7, 7 '
- Primäroptik primary optics
- 88th
- LED/Leuchtdiode LED / light-emitting diode
Claims (12)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016207787.2A DE102016207787A1 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | High pixellated chip hybrid |
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DE102016207787A1 true DE102016207787A1 (en) | 2017-11-09 |
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ID=60119281
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DE102016207787.2A Pending DE102016207787A1 (en) | 2016-05-04 | 2016-05-04 | High pixellated chip hybrid |
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-
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- 2016-05-04 DE DE102016207787.2A patent/DE102016207787A1/en active Pending
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