DE102016216624A1 - MODULE AND LIGHTING SYSTEM - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein Modul, das eine Vielzahl von LEDs aufweist. Des Weiteren hat das Modul ein Konversionselement. Somit kann Strahlung von dem Modul über die LEDs und über das Konversionselement emittiert werden.Disclosed is a module having a plurality of LEDs. Furthermore, the module has a conversion element. Thus, radiation may be emitted from the module via the LEDs and via the conversion element.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Modul, das eine Mehrzahl von Licht emittierenden Dioden (LEDs) aufweist und beispielsweise in einem Fahrzeugscheinwerfer eines Fahrzeugs eingesetzt ist. Außerdem geht die Erfindung von einem Beleuchtungssystem mit einem Modul aus.The invention is based on a module which has a plurality of light-emitting diodes (LEDs) and is used for example in a vehicle headlight of a vehicle. In addition, the invention is based on a lighting system with a module.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise bekannt, für ein Fahrzeug einen sogenannten Matrix-Scheinwerfer einzusetzen. Dieser hat ein Modul mit einer Vielzahl von in einer Matrix angeordneter LEDs. Jede einzelne LED in dem Modul kann separat angesteuert und beispielsweise einund ausgeschaltet oder gedimmt werden. In einem derartigen Matrix-Scheinwerfer kann insbesondere ein sogenannter „Adaptive-Driving Beam (ADB)“ oder ein „Adaptive Front Lighting System (AFS)“ realisiert werden. For example, it is known from the prior art to use a so-called matrix headlight for a vehicle. This has a module with a plurality of LEDs arranged in a matrix. Each individual LED in the module can be controlled separately and, for example, switched on or off or dimmed. In particular, a so-called "Adaptive Driving Beam (ADB)" or an "Adaptive Front Lighting System (AFS)" can be realized in such a matrix headlight.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gegenüber dem Stand der Technik verbessertes Modul, insbesondere für einen Fahrzeugscheinwerfer eines Fahrzeugs, zu schaffen. Außerdem ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Beleuchtungssystem mit einem derartigen Modul zu schaffen. The object of the present invention is to provide a module that is improved over the prior art, in particular for a vehicle headlight of a vehicle. Moreover, it is an object of the invention to provide an improved lighting system with such a module.
Die Aufgabe hinsichtlich des Moduls wird gelöst gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Beleuchtungssystems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 14.The object with regard to the module is achieved according to the features of claim 1 and with regard to the illumination system according to the features of
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist ein Modul, das beispielsweise als Baueinheit oder Bauteil ausgestaltet ist, mit einer Mehrzahl von Licht emittierenden Dioden (LEDs) vorgesehen. Die Leuchtdioden LED können dabei direkt emittierende Leuchtdioden sein oder sogenannte phosphor-konvertierende Leuchtdioden, bei denen das von den Leuchtdioden emittierte Licht, üblicherweise blaues Licht, auf einen nachgelagerten Leuchtstoff, üblicherweise ein in gelbes Licht konvertierender Leuchtstoff, fällt und teilweise in gelbes Konversionslicht umgewandelt wird, was zusammen mit dem nichtkonvertierten Blauanteil weißes Nutzlicht ergibt. Das Modul kann beispielsweise für eine Fahrzeugleuchte oder für einen Fahrzeugscheinwerfer eines Fahrzeugs eingesetzt sein. Für Anwendungen in einem Fahrzeugscheinwerfer liegt der Weißpunkt des Nutzlichtes in einem sogenannten Weißfeld, das die
Mit Vorteil hat das Modul zumindest ein Konversionselement für ein Laser-Activated-Remote-Phosphor(LARP)-System, bei dem das Konversionselement, auch hier üblicherweise ein in gelbes Licht konvertierender Leuchtstoff, von blauer Laserstrahlung bestrahlt wird, und daraufhin das blaue Anregungslicht teilweise in gelbes Konversionslicht umwandelt, was dann zusammen mit dem nichtkonvertierten Blauanteil weißes Nutzlicht ergibt, das für Anwendungen in einem Fahrzeugscheinwerfer ebenfalls die
Durch das erfindungsgemäße Modul kann eine von den LEDs emittierbare Strahlung und eine von dem zumindest einen LARP-Konversionselement austretbare Strahlung eine gemeinsame Strahlungsquelle, beispielsweise für den Fahrzeugscheinwerfer, bilden. Somit ist vorrichtungstechnisch einfach ein Hybrid-Modul ausgebildet. Mit diesem können die Vorteile beider Systeme auf einfache Weise verknüpft werden. Mit den LEDs kann insbesondere ein großer Winkelbereich ausgeleuchtet werden. Mit dem LARP-Konversionselement des LARP-System ist möglicherweise ein Winkelbereich limitiert, allerdings weist dieses eine hohe Strahlungsintensität und/oder Leuchtdichte auf. Üblicherweise ist eine Reichweite von LEDs eines Moduls bei vorgegebenen optischen Systemen durch die Leuchtdichte der LEDs limitiert. Um die Leuchtdichte zu erhöhen, ohne ein LARP-System vorzusehen, müssten die optischen Systeme und/oder ein das Modul einsetzender Fahrzeugscheinwerfer deutlich größer ausgestaltet werden. Durch das erfindungsgemäße Modul kann somit bei gleichbleibendem Bauraum eine Reichweite durch den Einsatz zumindest eines Konversionselements für ein LARP-System vergrößert werden.By means of the module according to the invention, a radiation which can be emitted by the LEDs and a radiation which can be emitted by the at least one LARP conversion element can form a common radiation source, for example for the vehicle headlight. Thus, a hybrid module is simply designed device technology. With this, the advantages of both systems can be easily linked. In particular, a large angular range can be illuminated with the LEDs. With the LARP conversion element of the LARP system, an angular range may be limited, but this has a high radiation intensity and / or luminance. Typically, a range of LEDs of a module is limited in given optical systems by the luminance of the LEDs. In order to increase the luminance without providing a LARP system, the optical systems and / or a vehicle headlamp inserting the module would have to be designed significantly larger. As a result of the module according to the invention, a range can thus be increased by using at least one conversion element for a LARP system while maintaining the same installation space.
Bei dem LARP-System wird ein von der Strahlungsquelle beabstandet angeordnetes Konversionselement, das einen Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht, mit einer Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl (Pumpstrahl, Pumplaserstrahl) bestrahlt, insbesondere mit dem Anregungsstrahl einer Laserdiode. Die Anregungsstrahlung des Anregungsstrahls wird vom Leuchtstoff zumindest teilweise absorbiert und zumindest teilweise in eine Konversionsstrahlung umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversionselements blaue Anregungsstrahlung (blaues Laserlicht) in rote und/oder grüne und/oder gelbe Konversionsstrahlung (Konversionslicht) konvertiert werden, wobei die Überlagerung von nichtkonvertiertem blauen Anregungslicht und gelbem Konversionslicht weißes Nutzlicht ergibt.In the LARP system, a conversion element arranged at a distance from the radiation source and comprising or consisting of a phosphor is irradiated with excitation radiation, in particular an excitation beam (pumping beam, pump laser beam), in particular with the excitation beam of a laser diode. The excitation radiation of the excitation beam is at least partially absorbed by the phosphor and at least partially converted into a conversion radiation whose wavelengths and thus spectral properties and / or color is determined by the conversion properties of the phosphor. By way of example, blue excitation radiation (blue laser light) can thus be converted into red and / or green and / or yellow conversion radiation (conversion light) with the conversion element, the superposition of non-converted blue excitation light and yellow conversion light yielding white useful light.
Die 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 oder einzeln oder gemeinsam beispielsweise auf einer Platine (z.B. FR4, Metallkernplatine, etc.) befestigt sein ("CoB" = Chip on Board). 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 AlInGaN oder InGaN oder AlIn-GaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vorgelagerten Leuchtstoff aufweisen. Denkbar ist auch eine OLED-Leuchtschicht oder mehrere OLED-Leuchtschichten oder einen OLED-Leuchtbereich vorzusehen. Die Emissionswellenlängen der LED können im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Die LEDs können zusätzlich mit einem eigenen Konverter ausgestattet sein. Bevorzugt emittieren die LED-Chips weißes Licht im genormten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie, beispielsweise realisiert durch einen blauen Emitter und einen gelb/grünen Konverter.The LED or light-emitting diode can be present in the form of at least one individually packaged LED or in the form of at least one LED chip which has one or more light-emitting diodes. Multiple LED chips may be mounted on a common substrate ("submount") and form an LED, or individually or collectively, for example a board (eg FR4, metal core board, etc.) be attached ("CoB" = chip on board). The at least one LED can be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, for example with at least one Fresnel lens or a collimator. Instead of or in addition to inorganic LEDs, for example based on AlInGaN or InGaN or AlIn-GaP, it is generally also possible to use organic LEDs (OLEDs, eg polymer OLEDs). The LED chips can be directly emitting or have an upstream phosphor. It is also conceivable to provide an OLED luminescent layer or a plurality of OLED luminescent layers or an OLED luminescent region. The emission wavelengths of the LED can be in the ultraviolet, visible or infrared spectral range. The LEDs can additionally be equipped with their own converter. Preferably, the LED chips emit white light in the standardized ECE white field of the automotive industry, for example realized by a blue emitter and a yellow / green converter.
Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Fahrzeugscheinwerfers 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 or a rail vehicle or a bicycle. Particularly preferred is the use of the vehicle headlight in a truck or passenger car or motorcycle.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die LEDs und das zumindest eine Konversionselement an einem gemeinsamen Träger angeordnet. Bei diesem handelt es sich beispielsweise um ein Substrat oder um eine Leiterplatte. Ein derartiger Träger kann einfach hergestellt und montiert werden. In a further embodiment of the invention, the LEDs and the at least one conversion element are arranged on a common carrier. This is, for example, a substrate or a printed circuit board. Such a carrier can be easily manufactured and assembled.
Vorzugsweise haben die LEDs und das zumindest eine LARP-Konversionselement eine gemeinsame Lichtaustrittsseite für Nutzlicht. Denkbar ist auch, dass das zumindest eine LARP-Konversionselement und die LEDs etwa in einer Ebene oder auf oder in einer Kugelschale oder auf einer gebogenen Ebene angeordnet sind.The LEDs and the at least one LARP conversion element preferably have a common light exit side for useful light. It is also conceivable that the at least one LARP conversion element and the LEDs are arranged approximately in one plane or on or in a spherical shell or on a curved plane.
Mit Vorteil bilden die LEDs und das zumindest eine LARP-Konversionselement jeweils ein Pixel. Die LEDs können somit jeweils ein LED-Pixel und das LARP-Konversionselement ein LARP-Leuchtstoffpixel oder LARP-Pixel bilden. Sind mehrere LARP-Konversionselemente vorgesehen, so bilden diese ebenfalls jeweils ein LARP-Pixel. Mit anderen Worten sind durch das erfindungsgemäße Modul LED-Pixel durch zumindest ein Leuchtstoffpixel mit einer höheren Leuchtdichte ersetzt. Durch die höhere Leuchtdichte des LARP-Leuchtstoffpixels kann beispielsweise eine Reichweite des Fahrzeugscheinwerfers in bestimmten Winkelbereichen erhöht werden.Advantageously, the LEDs and the at least one LARP conversion element each form a pixel. The LEDs can thus each form an LED pixel and the LARP conversion element form a LARP phosphor pixel or LARP pixel. If several LARP conversion elements are provided, these also each form a LARP pixel. In other words, the module according to the invention replaces LED pixels with at least one phosphor pixel with a higher luminance. Due to the higher luminance of the LARP phosphor pixel, for example, a range of the vehicle headlight in certain angular ranges can be increased.
Es ist denkbar, dass die LEDs, insbesondere in einer sich etwa senkrecht zu der Hauptabstrahlachse erstreckenden Ebene gesehen, eine unterschiedliche Form aufweisen, wodurch eine Abstrahlcharakteristik des Moduls flexibel ausgestaltbar ist. Sind eine Mehrzahl von LARP-Konversionselementen vorgesehen, so können diese, insbesondere in der sich etwa senkrecht zu der Hauptabstrahlachse erstreckenden Ebene gesehen, ebenfalls eine unterschiedliche Form haben. Hierdurch kann ebenfalls auf einfache Weise die Abstrahlcharakteristik beeinflusst werden und die LARP-Konversionselemente beispielsweise flexibel an die Strahlungsquelle der Anregungsstrahlung angepasst werden.It is conceivable that the LEDs, seen in particular in a plane extending approximately perpendicular to the main emission axis, have a different shape, as a result of which a radiation characteristic of the module can be flexibly designed. If a plurality of LARP conversion elements are provided, they may also have a different shape, in particular in the plane extending approximately perpendicular to the main emission axis. As a result, the emission characteristic can also be influenced in a simple manner, and the LARP conversion elements can be flexibly adapted to the radiation source of the excitation radiation, for example.
Alternativ ist denkbar, dass die LEDs, insbesondere in der sich etwa senkrecht zu der Hauptabstrahlachse erstreckenden Ebene gesehen, eine gleiche Form aufweisen, womit das Modul kostengünstig herstellbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei einer Mehrzahl von LARP-Konversionselementen diese, insbesondere in der sich etwa senkrecht zu der Hauptabstrahlachse erstreckenden Ebene gesehen, eine gleiche Form haben, wodurch diese kostengünstig herstellbar sind. Denkbar ist auch, dass die LEDs und das zumindest eine LARP-Konversionselement, insbesondere in der sich etwa senkrecht zu der Hauptabstrahlachse erstreckenden Ebene gesehen, eine gleiche Form aufweisen. Somit kann beispielsweise das LARP-Konversionselement oder können die LARP-Konversionselemente hinsichtlich seiner/ihrer Form einfach an die LEDs angepasst werden, was zu einer vereinfachten Herstellung führt. Alternatively, it is conceivable that the LEDs, in particular seen in the approximately perpendicular to the main emission axis extending plane, have a same shape, so that the module is inexpensive to produce. Alternatively or additionally, it may be provided that in the case of a plurality of LARP conversion elements, these, in particular in the plane extending approximately perpendicular to the main emission axis, have the same shape, as a result of which they can be produced cost-effectively. It is also conceivable that the LEDs and the at least one LARP conversion element, in particular in the plane extending approximately perpendicular to the main emission axis, have the same shape. Thus, for example, the LARP conversion element or the LARP conversion elements can be easily adapted to the LEDs with respect to its shape, resulting in a simplified manufacturing.
Vorzugsweise weisen die LEDs, insbesondere in der sich etwa senkrecht zu der Hauptabstrahlachse erstreckenden Ebene gesehen, eine unterschiedliche Größe auf, wodurch das Modul beispielsweise flexibel an eine gewünschte Abstrahlcharakteristik anpassbar ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass bei einer Mehrzahl von LARP-Konversionselementen, insbesondere in der sich etwa senkrecht zu der Hauptabstrahlachse erstreckenden Ebene gesehen, diese ebenfalls eine unterschiedliche Größe haben. Preferably, the LEDs, in particular in the plane extending approximately perpendicular to the main emission axis, have a different size, as a result of which the module is flexibly adaptable to a desired emission characteristic, for example. Alternatively or additionally, it may be provided that in the case of a plurality of LARP conversion elements, in particular in the plane extending approximately perpendicular to the main emission axis, these likewise have a different size.
Mit Vorteil ist das zumindest eine LARP-Konversionselement oder ein jeweiliges LARP- Konversionselement größer als eine jeweilige LED. Hierdurch kann auf einfache Weise ein LARP-Konversionselement mehrere LEDs ersetzen. Um nur einen kleinen Bereich des Moduls mit einem Leuchtstoff auszubilden, ist denkbar, dass das zumindest eine LARP-Konversionselement oder ein jeweiliges LARP-Konversionselement kleiner als eine jeweilige LED ist. Advantageously, the at least one LARP conversion element or a respective LARP conversion element is larger than a respective LED. As a result, a LARP conversion element can easily replace a plurality of LEDs. In order to form only a small area of the module with a phosphor, it is conceivable that the at least one LARP conversion element or a respective LARP conversion element is smaller than a respective LED.
Vorzugsweise weisen die LEDs kostengünstig eine gleiche Größe auf. Sind eine Mehrzahl von LARP-Konversionselementen vorgesehen, so können diese ebenfalls kostengünstig alternativ oder zusätzlich eine gleiche Größe haben. Weiter vorzugsweise können die LEDs und das zumindest eine LARP-Konversionselement hinsichtlich ihrer Größe angepasst sein und somit ebenfalls eine gleiche Größe haben. Dies führt zu einer äußerst einfachen Herstellung des Moduls. Preferably, the LEDs have a similar size at low cost. If a plurality of LARP conversion elements are provided, then These may also be inexpensive or alternatively have an equal size. Further preferably, the LEDs and the at least one LARP conversion element can be adapted in size and thus also have an equal size. This leads to an extremely simple production of the module.
Wie vorstehend bereits erläutert, kann die von dem zumindest einen LARP-Konversionselement austretende Strahlung oder eine von einem jeweiligen LARP-Konversionselement austretende Strahlung eine höhere Leuchtdichte als eine emittierte Strahlung einer jeweiligen LED aufweisen. Somit können die LEDs vorzugsweise zum Ausleuchten eines großen Winkelbereichs mit einer tendenziell geringeren Leuchtdichte und das zumindest eine Konversionselement vorzugsweise für die Ausleuchtung eines kleineren Winkelbereichs mit einer hohen Leuchtdichte eingesetzt werden. As already explained above, the radiation emerging from the at least one LARP conversion element or a radiation emerging from a respective LARP conversion element may have a higher luminance than an emitted radiation of a respective LED. Thus, the LEDs can preferably be used to illuminate a large angle range with a tendency to lower luminance and the at least one conversion element preferably for the illumination of a smaller angle range with a high luminance.
Vorzugsweise sind die LEDs und/oder das zumindest eine LARP-Konversionselement in einem geordneten Schema angeordnet, was zu einer einfachen Herstellung führt. Insbesondere können die LEDs und/oder das zumindest eine LARP-Konversionselement als einreihige oder mehrreihige Matrix angeordnet sein. Bei dem Modul kann es sich somit um ein Hybrid-Matrix-System handeln. Preferably, the LEDs and / or the at least one LARP conversion element are arranged in an ordered pattern, resulting in a simple manufacture. In particular, the LEDs and / or the at least one LARP conversion element can be arranged as a single-row or multi-row matrix. The module may thus be a hybrid matrix system.
Vorzugsweise ist das zumindest eine LARP-Konversionselement oder sind eine Mehrzahl von LARP-Konversionselementen etwa mittig oder etwa im Zentrum der LED-Konfiguration angeordnet. Dies ist vorteilhaft, falls im Zentrum der Lichtverteilung eine hohe Reichweite vorliegen soll. Mit anderen Worten wird dies durch Anordnung der LARP-Leuchtstoffpixel möglichst mittig im Matrix-System erreicht. Mit einem derartigen Modul kann somit die Reichweite des Fahrzeugscheinwerfers im zentralen Winkelbereich erhöht werden. Ist die Lichtverteilung asymmetrisch ausgestaltet (beleuchtet also beispielsweise einen größeren Bereich auf der Außenseite eines Fahrzeuges), so kann es von Vorteil sein das LARP-Konversionselement entsprechend nicht-mittig anzuordnen.Preferably, the at least one LARP conversion element or a plurality of LARP conversion elements is arranged approximately centrally or approximately in the center of the LED configuration. This is advantageous if a high range is to be present in the center of the light distribution. In other words, this is achieved by arranging the LARP phosphor pixels as centrally as possible in the matrix system. With such a module, the range of the vehicle headlight in the central angle range can thus be increased. If the light distribution is configured asymmetrically (for example, illuminates a larger area on the outside of a vehicle), then it may be advantageous to arrange the LARP conversion element correspondingly non-centrally.
Es ist denkbar, bei einer Mehrzahl von LEDs und bei zumindest einem LARP-Konversionselement oder einer Mehrzahl von LARP-Konversionselementen diese gleichmäßig zu verteilen oder zu positionieren. Hierdurch kann die Reichweite der Strahlung des Moduls im gesamten ausgeleuchteten Winkelbereich erhöht werden. Hierbei ist denkbar, dass die LEDs und die LARP-Konversionselemente wechselweise oder schachbrettartig angeordnet sind. It is conceivable to evenly distribute or position these with a plurality of LEDs and with at least one LARP conversion element or a plurality of LARP conversion elements. As a result, the range of the radiation of the module in the entire illuminated angle range can be increased. It is conceivable that the LEDs and the LARP conversion elements are arranged alternately or checkerboard.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist ein Abstand zwischen den LEDs und dem zumindest einem LARP-Konversionselement möglichst gering. Mit anderen Worten sind die LED-Pixel und die LARP-Leuchtstoffpixel mit möglichst wenig Zwischenraum nebeneinander angeordnet. Denkbar ist auch, dass die LEDs und das zumindest eine LARP-Konversionselement aneinander anliegen. In a further embodiment of the invention, a distance between the LEDs and the at least one LARP conversion element is as small as possible. In other words, the LED pixels and the LARP phosphor pixels are arranged side by side with as little space as possible. It is also conceivable that the LEDs and the at least one LARP conversion element abut each other.
Mit Vorteil wird das LARP-Konversionselement oder ein jeweiliges LARP-Konversionselement von der derjenigen Seite von der Anregungsstrahlung bestrahlt, aus der die Strahlung oder das Nutzlicht austritt. Somit wird das LARP-Konversionselement oder werden die LARP-Konversionselemente vorzugsweise von vorne oder von der Nutzlichtseite her bestrahlt. Das LARP-Konversionselement oder die LARP-Konversionselemente sind beispielsweise aus einem Leuchtstoff ausgebildet, der auf einem reflektiven Substrat angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das zumindest eine LARP-Konversionselement oder die LARP-Konversionselemente von derjenigen Seite mit Anregungsstrahlung bestrahlt sind, die von der Seite weg weist, aus die Strahlung oder das Nutzlicht austritt. Somit kann das Konversionselement oder können die Konversionselemente von hinten bestrahlt werden und beispielsweise durch einen Leuchtstoff ausgebildet sein, der auf einem optisch transparenten Substrat angeordnet ist. Advantageously, the LARP conversion element or a respective LARP conversion element is irradiated by the side of the excitation radiation from which the radiation or the useful light emerges. Thus, the LARP conversion element or the LARP conversion elements is preferably irradiated from the front or from the Nutzlichtseite ago. The LARP conversion element or the LARP conversion elements are formed for example from a phosphor which is arranged on a reflective substrate. Alternatively or additionally, it is conceivable that the at least one LARP conversion element or the LARP conversion elements are irradiated from the side with excitation radiation which points away from the side from which the radiation or the useful light emerges. Thus, the conversion element or the conversion elements can be irradiated from the back and be formed for example by a phosphor which is arranged on an optically transparent substrate.
Vorzugsweise sind die LED-Pixel steuerbar, insbesondere ein- und ausschaltbar und/oder dimmbar. Bevorzugterweise sind die LARP-Leuchtstoffpixel gesteuert anstrahlbar, wodurch diese auch insbesondere einschaltbar oder ausschaltbar und/oder dimmbar sind. Eine Umfangsform, insbesondere in der sich etwa senkrecht zu der Hauptabstrahlachse erstreckenden Ebene gesehen, der LEDs und/oder des zumindest eines LARP-Konversionselements ist beispielsweise rechteckig oder quadratisch oder rund oder ellipsenförmig ausgestaltet oder weist eine Freiform auf.Preferably, the LED pixels are controllable, in particular switched on and off and / or dimmable. Preferably, the LARP phosphor pixels can be illuminated in a controlled manner, as a result of which they can also be switched on or off and / or dimmed in particular. A peripheral shape, in particular in the plane extending approximately perpendicular to the main emission axis, of the LEDs and / or of the at least one LARP conversion element is, for example, rectangular or square or round or elliptical or has a free form.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Vielzahl von LEDs vorgesehen, wobei in beide Erstreckungsrichtungen der Matrix eine gleiche Anzahl von LEDs vorgesehen sein kann und somit eine symmetrische Matrix ausgebildet sein kann. In a preferred embodiment, a plurality of LEDs are provided, wherein in both directions of extension of the matrix, an equal number of LEDs can be provided and thus a symmetrical matrix can be formed.
Mittig oder alternativ außermittig der Matrix kann anstelle von einer LED oder anstelle einer Mehrzahl von LEDs, insbesondere anstelle von vier LEDs, zumindest ein LARP-Konversionselement angeordnet sein. Dieses kann dabei zumindest die Größe aufweisen, wie die LEDs, die es ersetzt. Soll das LARP-Konversionselement vier LEDs ersetzen, so kann es beispielsweise eine Größe aufweisen, die größer als die vier LEDs ist. Es ist auch denkbar, dass beim Weglassen einer LED oder mehrerer LEDs dieses oder diese jeweils durch genau ein LARP-Konversionselement ersetzt ist/sind. So können beispielsweise vier LEDs mittig oder alternativ außermittig durch vier LARP-Konversionselemente ersetzt sein, wobei denkbar ist, dass die LARP-Konversionselemente eine gleiche Größe wie die LEDs haben, die ersetzt wurden. Durch die mittige Anordnung oder alternativ die außermittige Anordnung kann somit beispielsweise eine symmetrische Anordnung oder alternativ eine asymmetrische Anordnung umgesetzt werden.Central or alternatively off-center of the matrix may be arranged instead of an LED or instead of a plurality of LEDs, in particular instead of four LEDs, at least one LARP conversion element. This can have at least the size, as the LEDs that replaced it. If the LARP conversion element is to replace four LEDs, it may, for example, have a size that is greater than the four LEDs. It is also conceivable that when one LED or several LEDs are omitted, this or these are respectively replaced by exactly one LARP conversion element. For example, four LEDs can be centered or alternatively eccentric be replaced by four LARP conversion elements, it being conceivable that the LARP conversion elements have the same size as the LEDs that have been replaced. By the central arrangement or alternatively the eccentric arrangement can thus be implemented, for example, a symmetrical arrangement or alternatively an asymmetrical arrangement.
Des Weiteren ist denkbar, dass alternativ oder zusätzlich zur mittigen Anordnung des Konversionselements oder der Konversionselemente, eine ganze Reihe von LEDs durch eine oder mehrere Konversionselemente ersetzt ist. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine randseitige Reihe oder eine sich durch die Mitte erstreckende Reihe handeln.Furthermore, it is conceivable that, alternatively or in addition to the central arrangement of the conversion element or the conversion elements, a whole series of LEDs is replaced by one or more conversion elements. This may be, for example, an edge row or a row extending through the middle.
Außerdem ist denkbar, dass alternativ oder zusätzlich eine LED oder mehrere LEDs durch ein LARP-Konversionselement oder mehrere LARP-Konversionselemente benachbart zur Mitte oder benachbart zum Zentrum ersetzt ist/sind.It is also conceivable that, alternatively or additionally, one or more LEDs is / are replaced by a LARP conversion element or a plurality of LARP conversion elements adjacent to the center or adjacent to the center.
Erfindungsgemäß ist ein Beleuchtungssystem, insbesondere für ein Fahrzeug, vorgesehen, das beispielsweise als Matrix-System ausgebildet ist und ein Modul gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte aufweist. Ein derartiges Beleuchtungssystem kann zu einer breiten Lichtverteilung führen, wobei in bestimmten Bereichen durch das zumindest eine LARP-Konversionselement eine äußerst hohe Leuchtdichte ermöglicht ist.According to the invention, an illumination system, in particular for a vehicle, is provided which is designed, for example, as a matrix system and has a module according to one or more of the preceding aspects. Such an illumination system can lead to a broad distribution of light, wherein in certain areas an extremely high luminance is made possible by the at least one LARP conversion element.
Vorzugsweise hat das Beleuchtungssystem eine gemeinsame optische Vorrichtung oder Optik oder Sekundäroptik, die die von den LEDs emittierte Strahlung und die von dem zumindest einem LARP-Konversionselement ausgehende Strahlung ins Fernfeld abbildet. Bei dieser Optik kann des Weiteren zumindest eine Glättung oder ein Verschmieren der „dunklen Stege der Matrix“ erfolgen, dadurch dass die Lichtquellen nicht scharf ins Fernfeld abgebildet werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Positionierung der Lichtquellen zur Sekundäroptik nicht der der idealen Abbildung entspricht oder dass oberflächenstrukturierte optische Elemente verwendet werden, die das Bild der Matrix leicht „verschmieren“.The illumination system preferably has a common optical device or optics or secondary optics which images the radiation emitted by the LEDs and the radiation emanating from the at least one LARP conversion element into the far field. In addition, this optics can at least smooth or smear the "dark webs of the matrix" in that the light sources are not sharply imaged into the far field. This can be achieved, for example, by the fact that the positioning of the secondary optics light sources does not correspond to that of the ideal image or that surface-structured optical elements are used which easily "smear" the image of the matrix.
Insbesondere bei einer schachbrettartigen Anordnung von LEDs und LARP-Konversionselementen, kann durch die Optik beispielsweise eine so starke Mischung der Strahlung der verschiedenartigen Strahlungsquellen erfolgen, dass hierdurch eine Strahlungsverteilung im Fernfeld möglichst homogen sein kann.In particular, in the case of a checkerboard-like arrangement of LEDs and LARP conversion elements, the optics can for example be used to mix the radiation of the various radiation sources so strongly that a radiation distribution in the far field can be as homogeneous as possible.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist für die von den LEDs emittierte Strahlung eine separate Projektionsoptik vorgesehen. Alternativ oder zusätzlich kann für die von dem LARP-Konversionselement ausgehende Strahlung eine separate Projektionsoptik vorgesehen sein. Somit können beispielsweise zwei separate Projektionsoptiken vorgesehen sein. Die Projektionsoptik oder eine jeweilige Projektionsoptik dient vorzugsweise dann zur Projektion der Strahlung ins Fernfeld, insbesondere auf eine Oberfläche oder auf eine Straße oder auf eine Fahrbahn.In a further preferred embodiment, a separate projection optics is provided for the radiation emitted by the LEDs. Alternatively or additionally, a separate projection optics can be provided for the radiation emanating from the LARP conversion element. Thus, for example, two separate projection optics can be provided. The projection optics or a respective projection optics preferably then serves to project the radiation into the far field, in particular onto a surface or onto a road or onto a roadway.
Vorzugsweise hat das Beleuchtungssystem ein optisches System oder eine Primäroptik, wie beispielsweise eine Linse oder mehrere Linsen und/oder ein oder mehrere Spiegel, um Strahlung der Pumplichtquelle, bei der es sich beispielsweise um eine Laserdiode oder um eine Hochleistungs-LED handeln kann, zum zumindest einen LARP-Konversionselement zu führen. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, die Strahlung der Pumplichtquelle über eine Glasfaser oder eine Glasfaserleitung zum zumindest einen Konversionselement zu führen. Ein benötigter Bauraum für die Zuführung der Anregungsstrahlung zum LARP-Konversionselement kann dann im Design des Fahrzeugscheinwerfers berücksichtigt sein.Preferably, the illumination system has an optical system or a primary optic, such as one or more lenses and / or mirrors, for at least radiation of the pumping light source, which may be, for example, a laser diode or a high power LED to lead a LARP conversion element. Alternatively or additionally, it is conceivable to guide the radiation of the pumping light source via a glass fiber or a glass fiber line to the at least one conversion element. A required installation space for the supply of the excitation radiation to the LARP conversion element can then be taken into account in the design of the vehicle headlight.
Wie vorstehend bereits erläutert kann das zumindest eine LARP-Konversionselement Anregungsstrahlung, wie beispielsweise blaues Laserlicht, in rote, gelbe oder grüne Konversionsstrahlung konvertieren. Denkbar ist auch, Konversionsstrahlung in gelb/grünen Spektralbereich zu konvertieren, um dann zusammen mit dem nicht konvertierten blauen Laserlicht ein weißes Mischlicht auszusenden. Andere Kombinationen oder Wellenlängen sind ebenso denkbar, wie beispielsweise Anregungsstrahlung in rot, Infrarot (IR) oder in Ultraviolett (UV). Es ist auch denkbar, dass die Konversionsstrahlung neben den genannten Farben blau sein kann.As already explained above, the at least one LARP conversion element can convert excitation radiation, such as blue laser light, into red, yellow or green conversion radiation. It is also conceivable to convert conversion radiation into yellow / green spectral range, in order then to emit a white mixed light together with the unconverted blue laser light. Other combinations or wavelengths are also conceivable, such as excitation radiation in red, infrared (IR) or ultraviolet (UV). It is also conceivable that the conversion radiation in addition to the colors mentioned may be blue.
Erfolgt eine Mischung der Strahlung des Moduls, beispielsweise durch die nachgeschaltete optische Vorrichtung, dann ist denkbar, dass die LEDs im Vergleich zum LARP-Konversionselement eine Strahlung in einer völlig anderen Farbe emittieren. Hier kann beispielsweise eine bläuliche Strahlung der LEDs und eine gelbliche von dem zumindest einen LARP-Konversionselement ausgehende Strahlung, die beispielsweise durch eine Vollkonversion entsteht, zu einem weißen Mischlicht führen.If a mixture of the radiation of the module, for example by the downstream optical device, then it is conceivable that the LEDs emit radiation in a completely different color compared to the LARP conversion element. Here, for example, a bluish radiation of the LEDs and a yellowish radiation emanating from the at least one LARP conversion element, which radiation is produced, for example, by full conversion, lead to a white mixed light.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen: In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The figures show:
Gemäß
Das Konversionselement
Üblicherweise weisen LEDs in ihrem Peak Leuchtdichten in einer Größenordnung von 100 cd/mm2 auf. Eine gemittelte Leuchtdichte kann etwa bei etwa 80 cd/mm2 liegen. Es sind auch hochstromfähige, auf optische Leistung optimierte LEDs bekannt, die beispielsweise Peakleuchtdichten im Peak von etwa 200 cd/mm2 aufweisen. Mit Laserlicht als Anregungsstrahlung bestrahlte LARP-Konversionselemente, wie beispielsweise das LARP-Konversionselement
Durch das Modul
Gemäß
Gemäß
Gemäß
Gemäß
In
Bei den anderen Ausführungsformen gemäß den
Gemäß
Alternativ ist denkbar, dass die Strahlungsquelle
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist auch denkbar, dass die gemeinsame Optik
Offenbart ist ein Modul, das eine Vielzahl von LEDs aufweist. Des Weiteren hat das Modul ein Konversionselement. Somit kann Strahlung von dem Modul über die LEDs und über das Konversionselement emittiert werden. Disclosed is a module having a plurality of LEDs. Furthermore, the module has a conversion element. Thus, radiation may be emitted from the module via the LEDs and via the conversion element.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Beleuchtungssystem lighting system
- 22
- Modul module
- 44
- Träger carrier
- 66
- Oberseite top
- 88th
- LED LED
- 1010
- LARP-Konversionselement LARP-conversion element
- 1212
- Strahlungsquelle radiation source
- 1414
- optisches System/ Glasfaser optical system / glass fiber
- 1616
- Modul module
- 18 bis 2418 to 24
- LARP-Konversionselement LARP-conversion element
- 2626
- Modul module
- 28 bis 3828 to 38
- LARP-Konversionselement LARP-conversion element
- 4040
- Modul module
- 4242
- LED LED
- 4444
- LARP-Konversionselement LARP-conversion element
- 4646
- Modul module
- 4848
- LED LED
- 5050
- LARP-Konversionselement LARP-conversion element
- 5252
- Modul module
- 5454
- LED LED
- 5656
- LARP-Konversionselement LARP-conversion element
- 5858
- Modul module
- 6060
- LED LED
- 6262
- LARP-Konversionselement LARP-conversion element
- 6464
- optische Vorrichtung optical device
- 6666
- Beleuchtungssystem lighting system
- 6868
- Modul module
- 7070
- Konversionselement conversion element
- 7272
- Optik optics
- 7474
- Optik optics
- 7676
- Anregungsstrahlung excitation radiation
- 7878
- Einkoppelfläche coupling surface
- 8080
- Auskoppelfläche outcoupling
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature
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