DE102017112704B4 - LED-String sowie Lichtbaugruppe mit solch einem LED-String - Google Patents

LED-String sowie Lichtbaugruppe mit solch einem LED-String Download PDF

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Abstract

Leuchtdioden (LED)-String (10), der mit einer Komponentenoberfläche (22) verbindbar ist, umfassend:einen elektrisch leitfähigen Draht (12), der eine axiale Länge (L) aufweist; undeine Vielzahl von LEDs (14), die elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Draht (12) verbunden und entlang der axialen Länge (L) in Serie geschaltet sind, sodass die LEDs (14) konfiguriert sind, um Licht in einem Band von mindestens 180 Grad gegenüber der Komponentenoberfläche (22) zu emittieren; dadurch gekennzeichnet , dassdie Vielzahl von LEDs (14) über eine durchgehende Lotschicht (16) mit dem elektrisch leitfähigen Draht (12) elektrisch verbunden ist;wobei der Draht (12) und die Vielzahl von LEDs (14) von einem Rohr (18) umgeben sind, das eine Phosphorbeschichtung aufweist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen LED-String gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und eine Lichtbaugruppe mit solch einem LED-String.
  • Ein gattungsgemäßer LED-String geht der Art nach aus der WO 2015/ 180 978 A1 hervor. Ein der Art nach im Wesentlichen vergleichbarer LED-String geht ferner aus der DE 20 2008 002 044 U1 hervor.
  • HINTERGRUND
  • Die Beleuchtung wird für verschiedene funktionelle und ästhetische Zwecke verwendet. Das Anbringen einer Beleuchtungsgruppe hilft zum Beispiel an oder nahe einer Oberfläche, die Sichtbarkeit sowohl der beleuchteten Oberfläche als auch der Umgebung zu verbessern. Insbesondere bei Fahrzeuganwendungen können Umgebungsbeleuchtungsmerkmale an Teile der Innenraumverkleidung angeschlossen werden, um die Sichtverhältnisse im Fahrzeuginnenraum bei Dämmerung zu verbessern. Eine externe Fahrzeugbeleuchtung ist typischerweise über Scheinwerfer- und Rücklichtanordnungen, die an der Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs angeordnet sind, vorgesehen. Der Funktionsbereich einer externen Fahrzeugbeleuchtung beinhaltet die Tagfahrlicht- oder „DRL“ Funktion, die Positionsfunktion und einen Fahrtrichtungsanzeiger.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Erfindungsgemäß wird ein Lichtemissionsdioden (LED)-String vorgestellt, der sich durch die Merkmale des Anspruchs 1 auszeichnet.
  • Bezüglich LED-Lichtleiter und herkömmlichen LED-Vorrichtungen ist der hierin offenbarte LED-String beabsichtigt, Vorteile einer flachen Verpackung, Gewichtsreduzierung und einzigartige Styling-Alternativen bereitzustellen.
  • In einer nicht einschränkenden exemplarischen Anwendung kann der LED-String als Teil einer Fahrzeugscheinwerferbaugruppe verwendet werden, um Tagfahrlicht- (DRL) Positions- und/oder Frontbeleuchtungsfunktionen des in der Technik bekannten Typs bereitzustellen. Andere exemplarische Beleuchtungsanwendungen können eine innere oder äußere Fahrzeugumgebungs- oder Aufgabenbeleuchtung beinhalten. Nichtfahrzeuganwendungen können auch in Betracht gezogen werden, einschließlich Gerätebeleuchtung, Akzentbeleuchtung und Raumbeleuchtung, da der LED-String mit jeder geeigneten Oberfläche verbunden werden kann, mit der die gegenwärtig offenbarten Lichteffekte wünschenswert sind.
  • Der LED-String kann einen elektrisch leitfähigen Draht beinhalten, z. B. eine zylindrische Länge von Kupferdraht. Der LED-String weist eine axiale Länge auf, wobei mehrere LEDs in Reihe mit einer Oberfläche des Drahts entlang der axialen Länge elektrisch verbunden sind. Der LED-String kann eine Lotschicht beinhalten. In einer derartigen Ausführungsform können die einzelnen LEDs über die Lotschicht elektrisch mit dem Draht verbunden sein. Alternativ können die einzelnen LEDs separat verlötet oder leitend mit dem Draht verbunden werden.
  • Die LEDs können behandelt werden, um weißes Licht oder Licht einer beliebigen gewünschten Farbe zu emittieren, z. B. bernsteinfarbenes Licht, um einen vorderen Fahrtrichtungsanzeiger bereitzustellen. Bei Anschluss an eine Oberfläche emittiert der LED-String Licht in einem Band von mindestens 180 Grad in Bezug auf die Oberfläche. Die Oberfläche kann in einigen Ausführungsformen transparent sein, wie im Fall einer transparenten Acryl- oder Kunststofflinse. Die LEDs können auf gegenüberliegenden Seiten des Drahtes in einer derartigen transparenten Ausführungsform angeordnet sein, wobei das Licht bis zu 360 Grad in Bezug auf die Oberfläche, mit welcher der LED-String verbunden ist, emittiert wird.
  • Eine Lichtbaugruppe, die eine Komponentenoberfläche und eine oder mehrere der vorstehend beschriebenen LED-Strings beinhaltet, ist hierin ebenfalls offenbart. Jeder LED-String beinhaltet den elektrisch leitfähigen Draht und die LEDs, die mit dem Draht in Reihe längs der axialen Länge des Drahtes elektrisch verbunden sind. Die LED-Strings sind mit den gleichen oder unterschiedlichen Komponentenoberflächen verbunden.
  • Die Komponentenoberfläche kann in einer exemplarischen Ausführungsform eine Oberfläche einer Scheinwerferbaugruppe sein. Bei einer derartigen Ausführungsform die LEDs können die LEDs konfiguriert sein, um als Reaktion auf ein erstes Steuersignal von einer Steuerung zu beleuchten. So kann beispielsweise das erste Steuersignal in verschiedenen Ausführungsformen ein Blinksignal oder ein Übertragungspositionssignal, z. B. zum Anzeigen einer Scheinwerferdrehfunktion, einer DRL-Funktion oder einer Positionsfunktion, sein.
  • Ein anderer LED-String kann in Bezug auf die Komponentenoberfläche positioniert sein und zusätzliche LEDs beinhalten, die konfiguriert sind, um als Reaktion auf ein zweites Steuersignal von der Steuerung zu beleuchten. Alle LEDs eines LED-Strings können dieselbe Farbe aufweisen, z. B. können alle LEDs bernsteinfarben sein, die konfiguriert sind, um bernsteinfarbenes Licht zu emittieren, das für die Funktion der Drehfunktion geeignet ist, und alle LEDs des zusätzlichen LED-String können die gleiche Farbe aufweisen, z. B. können alle LEDs weiß sein, die konfiguriert sind, um weißes Licht für die DRL- oder Positionsfunktionen zu emittieren.
  • Die oben genannten sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bestmöglichen Weisen zur Umsetzung der Erfindung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen leicht erkennbar.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Darstellung eines exemplarischen LED-Strings, der, wie hierin dargelegt, konfiguriert ist.
    • 2 ist eine schematische Seitenansicht, welche den LED-String von 1 veranschaulicht.
    • 3 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines exemplarischen Fahrzeugs, das eine Lichtbaugruppe mit einem LED-String aufweist, wie hierin beschrieben.
    • 4 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer exemplarischen Scheinwerferbaugruppe, die mit dem Fahrzeug von 1 verwendbar ist.
    • 5 ist eine schematische Darstellung eines Paares von individuell adressierbaren LED-Strings gemäß einer möglichen Ausführungsform.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf dieselben oder ähnliche Komponenten in den verschiedenen Figuren beziehen, und beginnend mit 1 ist ein exemplarischer Leuchtdioden-String (LED) 10 dargestellt, der einen elektrisch leitfähigen Draht 12 mit einer axialen Länge (L) beinhaltet. Der Draht 12 kann zylindrisch sein, wie in 2 dargestellt, oder er kann ein langgestreckter abgeflachter Streifen sein, der in jedem Fall aus Kupfer oder einem anderen geeigneten elektrischen Leiter hergestellt ist. Der LED-String 10 beinhaltet ferner eine Vielzahl von LEDs 14, von denen jede elektrisch mit einer Außenfläche 15 des Drahtes 12 entlang der axialen Länge (L) verbunden ist. Der LED-String 10 kann eine Lotschicht 16 beinhalten, sodass die einzelnen LEDs 14 elektrisch über die dazwischenliegende Lotschicht 16 mit dem Draht 12 verbunden sind. Die Lotschicht 16 kann in verschiedenen Ausführungsformen jede kontinuierliche Schicht aus einem geeigneten Lotmaterial, z. B. eine Mischung aus Zinn und Blei oder einem bleifreien Lotmittel, sein. In anderen Ausführungsformen können die einzelnen LEDs 14 einzeln mit der Außenfläche 15 verlötet oder verklebt sein.
  • Die einzelnen LEDs 14 können in einer Reihe von alternierenden Farben angeordnet sein, sodass sich das von den LEDs 14 emittierte Licht vermischt, um eine gewünschte Farbe und ein ästhetisches Erscheinungsbild zu bilden. Ein derartiges Erscheinungsbild kann auf die beabsichtigte Anwendung zugeschnitten werden. So können beispielsweise in der in den 3 und 4 dargestellten nicht einschränkenden exemplarischen Fahrzeugscheinwerferbaugruppe die LEDs 14 als alternierend weiße und bernsteinfarbene LEDs 14 verkörpert sein. Alternativ kann der LED-String 10 LEDs 14 einer einzelnen Farbe beinhalten, z. B. bernsteinfarbene LEDs 14 zur Verwendung als vorderer Fahrtrichtungsanzeiger, rote LEDs 14, wenn sie als Teil einer Rücklichtbaugruppe verwendet werden, oder weiße LEDs 14, wenn sie als Tagfahrlicht (DRL) oder Positionsanzeige verwendet werden.
  • Der in 1 schematisch dargestellte LED-String 10 umfasst auch ein zylindrisches Rohr 18, z. B. eine flexible Länge eines transparenten oder lichtdurchlässigen Polymer-, Kunststoff- oder Acrylmaterials. Ein derartiges Rohr 18 kann den Draht 12 und die LEDs 14 abgrenzen und einkapseln, wodurch der Draht 12 und die LEDs 14 vor Kontakt und Schmutz geschützt werden. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Leuchtstoffbeschichtung 19 auf eine äußere Oberfläche 20 des Rohres 18 aufgebracht werden. Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, kann weißes Licht aus einer Kurzwellenlängen-LED 14, z. B. einer blauen LED 14, erzeugt werden, wenn Photonen, die durch die LED 14 erzeugt werden, durch die Leuchtstoffbeschichtung 19 hindurchtreten. Weißes Licht kann auch durch die Kombination von roten, grünen und blauen LEDs 14 entlang der axialen Länge (L) des Drahtes 12 erzeugt werden. Jede Ausführungsform kann als Teil des LED-Strings 10 verwendet werden.
  • Eine Steuereinrichtung 50, wie eine Steuerung oder eine Benutzereingabevorrichtung, z. B. ein Knopf, Schalter, Berührungsbildschirm, Blinkerhebel oder eine Getriebeposition/PRNDL-Hebel, kann ein Beleuchtungssteuersignal erzeugen (Pfeil CC10). Das Beleuchtungssteuersignal (Pfeil CC10) wird als Ergebnis der Verbindung des Drahtes 12 an eine Stromversorgung bereitgestellt oder verfügbar (nicht dargestellt), z. B. über eine Hilfsbatterie oder einen Hilfsausgang eines Spannungsreglers, um die entlang der axialen Länge (L) angeordneten LEDs 14 zu beleuchten. Wie in 5 dargestellt und nachfolgend erläutert, können in anderen Ausführungsformen mehrere LED-Strings 10, 100 verwendet und einzeln über entsprechende Beleuchtungssteuersignale (Pfeile CC10, CC100) z. B. wobei die LEDs 14 als Reaktion auf ein Steuersignal, das einer Fahrtrichtungsanzeige oder einem Übertragungspositionssignal im Fahrzeug 30 von 3 entspricht, z. B. ein DRL-Aktivierungssignal, gesteuert werden.
  • Wie in 2 dargestellt, kann der LED-String 10 mit einer Komponentenoberfläche 22, z. B. einer Oberfläche einer Platte, eines Systems, einer Beleuchtungsanordnung oder einer anderen Oberfläche, deren Beleuchtung gewünscht wird, verbunden sein. Der LED-String 10 kann mit der Komponentenoberfläche 22 mittels eines geeigneten Klebstoffmaterials oder durch Einbringen des LED-Strings 10 in einen nicht dargestellten Gegenkanal (nicht dargestellt), einen U-Kanal, der um einen Umfang einer Komponente mit der Komponentenoberfläche 22 angeordnet ist, verbunden werden.
  • Wenn die LEDs 14 in einer Reihe auf einer gemeinsamen Oberfläche oder Seite des Drahts 12 angeordnet oder linear ausgerichtet sind, sodass alle LEDs 14 auf einer Seite einer Achse Y liegen, die den Draht 12 halbiert und ausgerichtet ist, wenn der Draht 12 von einem Ende betrachtet wird, emittiert der LED-String 10 Licht in einem Lichtkegel (α) von etwa 35 bis 40 Grad im Hinblick auf die Komponentenoberfläche 22, die aus dem Rohr 18 austritt und sich zu einem breiteren Band (β) von mindestens 180 Grad gegenüber der Komponentenoberfläche 22 ausbreitet. Alternativ können die LEDs 14 mit beiden Seiten des Drahtes 12 verbunden sein, wie gestrichelt dargestellt, um mehr Licht als 180 Grad in Bezug auf die Komponentenoberfläche 22 zu verteilen. Wenn die Komponentenoberfläche 22 transparent ist, z. B. als ein geformtes Kunststoffverkleidungsteil oder eine Linse der in den 3 und 4 dargestellten exemplarischen Scheinwerferanordnung konfiguriert ist, kann ein voller 360-Grad-Lichteffekt erreicht werden.
  • Aufgrund der flexiblen Beschaffenheit des LED-Strings 10 und der geringen Pixilation von Licht, das vom LED-String 10 emittiert wird, können mehr homogen beleuchtete Bilder oder visuelle Effekte in verschiedenen möglichen Anwendungen genossen werden. Eine derartige Anwendung ist in den 3 und 4 dargestellt. Das Fahrzeug 30 beinhaltet, wie in 3 dargestellt, eine Karosserie 32 mit einer Haube 33 und einer Frontschürze 34. Das Fahrzeug 30 kann auch eine Scheinwerferanordnung 40, wie in den 3 und 4 dargestellt, beinhalten, die in Bezug auf die Karosserie 32 positioniert sind, d. h. zwischen der Haube 33 und der Frontschürze 34. Die Scheinwerferanordnung 40 kann eine Abblendlichtfunktion 41 und eine Fernlichtfunktion 42 aufnehmen, die beide konventionell sind. Der LED-String 10 kann bogenförmig konfiguriert sein, wie am besten in den 4 und 5 gezeigt ist, der zumindest teilweise um die Abblend- und Fernlichtfunktionen 41 und 42 angeordnet ist.
  • Wie in 4 dargestellt, kann der LED-String 10 unter Berücksichtigung auf die Lichtanordnung 40 angeordnet sein, wobei beispielsweise Funktionen wie Fahrtrichtungsanzeige, DRL und Positionsbeleuchtung dem LED-String 10 zugeordnet sind. Es kann mehr als ein LED-String 10 verwendet werden, z. B. kann ein zusätzlicher LED-String 100 verwendet werden, wobei jeder LED-String 10 und 100 einer bestimmten Beleuchtungsfunktion zugeordnet ist. So können beispielsweise der erste und der zweite LED-String 10 und 100 mit denselben oder unterschiedlichen Oberflächen einer Lichtanordnung 140 verbunden sein, beispielsweise Seite an Seite in einem gemeinsamen Kanal oder an verschiedenen Teilen der Lichtanordnung 140 angeklebt, wie in angeklebt, wie in 4 dargestellt.
  • Unter Bezugnahme auf 5 beleuchten die LEDs 14 in einigen Ausführungsformen als Reaktion auf das Beleuchtungssteuersignal (Pfeil CC10 oder CC100) von der Steuereinrichtung 50. Das Beleuchtungssteuersignal (Pfeil CC10) kann beispielsweise einem Blinksignal entsprechen. Das Beleuchtungssteuersignal (Pfeil CC100) kann als Übertragungspositionssignal ausgeführt sein, z. B. wenn die Steuervorrichtung 50 ein PRNDL-Hebel ausgebildet ist oder auf dessen Bewegung anspricht. Wenn die Lichtanordnung 40, 140 der 3 und 4 zwei oder mehr LED-Strings 10, 100, die durch eine Schnittstelle 17 getrennt sind, verwenden, kann jeder der LED-Strings 10, 100 so konfiguriert sein, dass er als Reaktion auf ein entsprechendes Steuersignal (Pfeil CC10, CC100) aufleuchtet. So kann beispielsweise ein vorderer Blinker einen LED-String 10 beleuchten, sodass bernsteinfarbenes Licht emittiert wird, wobei alle LEDs 14 dieses LED-Strings 10 bernsteinfarbene LEDs 14 sind, und ein PRNDL-Positionssignal kann einen anderen LED-String 100 in Weiß beleuchten, wobei alle LEDs des zusätzlichen LED-Strings 10 konfiguriert sind, um weißes Licht zu emittieren, z. B. als gelbe phosphorbeschichtete blaue LEDs 14. Der LED-String 10 kann alternierende weiße und gelbe LEDs 14 beinhalten, um die Notwendigkeit einer derartigen Phosphorbeschichtung zu eliminieren oder zu reduzieren.
  • Die Steuervorrichtung 50 kann in einigen Ausführungsformen ein Body Control Module (BCM) sein und kann einen Prozessor (P) und einen Speicher (M) beinhalten, d. h. ausreichende Mengen an Nur-Lese-Speicher, optischem Speicher, Flash-Speicher und dergleichen. Ein flüchtiger Speicher, wie ein Direktzugriffsspeicher und ein elektrisch löschbarer programmierbarer Nur-Lese-Speicher können auch zusammen mit anderen erforderlichen Schaltungen, einschließlich aber nicht beschränkt auf eine Hochgeschwindigkeitstaktung, eine Analog-zu-Digital-Schaltung, eine Digital-zu-Analog-Schaltung, ein digitaler Signalprozessor und jeglichen erforderlichen Eingabe-/Ausgabevorrichtungen und andere Signalaufbereitungs- und/oder Pufferschaltung, beinhaltet sein.

Claims (8)

  1. Leuchtdioden (LED)-String (10), der mit einer Komponentenoberfläche (22) verbindbar ist, umfassend: einen elektrisch leitfähigen Draht (12), der eine axiale Länge (L) aufweist; und eine Vielzahl von LEDs (14), die elektrisch mit dem elektrisch leitfähigen Draht (12) verbunden und entlang der axialen Länge (L) in Serie geschaltet sind, sodass die LEDs (14) konfiguriert sind, um Licht in einem Band von mindestens 180 Grad gegenüber der Komponentenoberfläche (22) zu emittieren; dadurch gekennzeichnet , dass die Vielzahl von LEDs (14) über eine durchgehende Lotschicht (16) mit dem elektrisch leitfähigen Draht (12) elektrisch verbunden ist; wobei der Draht (12) und die Vielzahl von LEDs (14) von einem Rohr (18) umgeben sind, das eine Phosphorbeschichtung aufweist.
  2. LED-String (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von LEDs (14) abwechselnd weiße und bernsteinfarbene LEDs (14) beinhaltet.
  3. LED-String (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von LEDs (14) nur bernsteinfarbene lichtemittierende LEDs (14) beinhaltet und die konfiguriert sind, um als Reaktion auf ein Steuersignal entsprechend einem vorderen Fahrtrichtungsanzeiger in einem Fahrzeug (30) zu beleuchten.
  4. LED-String (10) nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl von LEDs (14) nur weiße lichtemittierende LEDs (14) beinhaltet und die konfiguriert sind, um als Reaktion auf ein Steuersignal entsprechend dem Übertragungspositionssignal in einem Fahrzeug (30) zu beleuchten.
  5. LED-String (10) nach Anspruch 4, wobei das Übertragungspositionssignal einem Tagfahrlicht-Aktivierungssignal entspricht.
  6. Lichtbaugruppe, umfassend: eine Komponente, die eine Komponentenoberfläche (22) aufweist; und ein Leuchtdioden (LED)-String (10) gemäß Anspruch 1; wobei der mit der Komponentenoberfläche (22) verbunden und konfiguriert ist, um Licht in einem Band von mindestens 180 Grad im Hinblick auf die Komponentenoberfläche (22) zu emittieren.
  7. Lichtbaugruppe nach Anspruch 6, wobei die Komponente eine Fahrzeugscheinwerferanordnung ist und wobei die LEDs (14) als Reaktion auf ein erstes Steuersignal von einer Steuervorrichtung (50) beleuchten.
  8. Lichtbaugruppe nach Anspruch 7, ferner umfassend einen zusätzlichen LED-String (10), wobei der zusätzliche LED-String (10) im Hinblick auf die Komponentenoberfläche (22) positioniert ist und zusätzliche LEDs (14) aufweist, die konfiguriert sind, um als Reaktion auf ein zweites Steuersignal von der Steuervorrichtung (50) zu beleuchten.
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