DE102019129003A1

DE102019129003A1 - Beleuchtungsvorrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019129003A1
Application number: DE102019129003.1A
Authority: DE
Inventors: Stefan Kirmse; Robert Isele; Thomas Zaehnle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2019-10-28
Filing date: 2019-10-28
Publication date: 2021-04-29

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für den Innenraum (7) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Array von Lichtquellen (1a, 1b) zur Emission von Licht, wobei die Lichtquellen (1a, 1b) benachbart zu einer Optik (2, 2') angeordnet sind und über eine Steuereinrichtung (3) ansteuerbar sind, wobei mittels der Optik (2, 2') aus dem emittierten Licht der aktivierten Lichtquellen (1, 1') eine Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) erzeugt wird, welche bei Aktivierung aller Lichtquellen (1, 1') des Arrays eine Gesamtlichtverteilung (LV) ist. Das Array von Lichtquellen (1a, 1b) umfasst eine Mehrzahl von Gruppen (G) aus jeweils mehreren Lichtquellen (1a, 1b), wobei jeder Gruppe (G) ein anderer Teilbereich (TB) der Gesamtlichtverteilung (LV) zugeordnet ist, den die Lichtquellen (1a, 1b) einer jeweiligen Gruppe (G) bei deren Aktivierung gemeinsam durch Überlagerung ihres emittierten Lichts ausleuchten. Die Lichtquellen (1a, 1b) einer jeweiligen Gruppe (G) umfassen mehrere Weißlichtquellen, wobei zumindest zwei der Weißlichtquellen bei deren Aktivierung Weißlicht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren. Die Steuereinrichtung (3) ist dazu eingerichtet ist, die Helligkeiten der mehreren Weißlichtquellen einer jeweiligen Gruppe (G) zu variieren, um die Farbtemperatur des Weißlichts zu verändern, das aus der Überlagerung des Weißlichts der mehreren Weißlichtquellen der jeweiligen Gruppe (G) entsteht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs sowie ein entsprechendes Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Innenraumbeleuchtungen für Kraftfahrzeuge bekannt, welche aus einem Array von Weißlichtquellen bestehen, die separat zugeschaltet werden können, um hierdurch die Größe der generierten Lichtverteilung zu verändern. Die einzelnen Weißlichtquellen strahlen dabei Weißlicht mit einem festen Frequenzspektrum ab.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs zu schaffen, mit der eine Weißlichtverteilung generiert wird, die auf andere Weise als im Stand der Technik variiert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für den Innenraum eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, d.h. die Beleuchtungsvorrichtung ist zum Einbau in den Innenraum des Kraftfahrzeugs konfiguriert. Das Kraftfahrzeug ist vorzugsweise ein PKW, jedoch kann es sich gegebenenfalls auch um einen LKW handeln.
Sofern im Folgenden und insbesondere in den Patentansprüchen Wechselwirkungen zwischen der Beleuchtungsvorrichtung und Komponenten des Kraftfahrzeugs bzw. der für das Kraftfahrzeug generierten Lichtverteilung beschrieben werden, so ist dies immer dahingehend zu verstehen, dass die Wechselwirkung bei Anordnung bzw. Einbau der Beleuchtungsvorrichtung im Innenraum des Kraftfahrzeugs auftritt.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung umfasst ein Array von Lichtquellen zur Emission von Licht. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht das Array aus einer oder mehreren Matrizen aus Lichtquellen, wobei innerhalb einer Matrix die Lichtquellen mit gleichen Abständen in mehreren Zeilen und Spalten angeordnet sind. Nichtsdestotrotz können die Lichtquellen innerhalb eines Arrays ggf. auch ungleichmäßig angeordnet sein. Die Lichtquellen sind benachbart zu einer Optik angeordnet und über eine Steuereinrichtung ansteuerbar. Mittels der Optik wird aus dem emittierten Licht der aktivierten Lichtquellen eine Lichtverteilung erzeugt. Im Falle, dass alle Lichtquellen des Arrays aktiviert werden, stellt diese Lichtverteilung eine Gesamtlichtverteilung dar. Mittels der Optik wird somit eine Abbildung zur Generierung der entsprechenden Lichtverteilung bewirkt. Je nach Ausgestaltung kann die Optik eine oder mehrere optische Elemente, wie z.B. Linsen und/oder Reflektoren, umfassen. Die optischen Elemente sind gegebenenfalls in einem gemeinsamen Körper ausgebildet.
In der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst das Array von Lichtquellen eine Mehrzahl von Gruppen aus jeweils mehreren (d.h. zumindest zwei) Lichtquellen. Jeder Gruppe ist ein anderer Teilbereich der Gesamtlichtverteilung zugeordnet, den die Lichtquellen einer jeweiligen Gruppe bei deren Aktivierung gemeinsam durch Überlagerung ihres emittierten Lichts ausleuchten. Mit anderen Worten leuchtet jede einzelne Lichtquelle einer jeweiligen Gruppe bei deren Aktivierung insgesamt den entsprechenden Teilbereich aus, wodurch sich das Licht der Lichtquellen der jeweiligen Gruppe geeignet mischt. Die Teilbereiche unterscheiden sich in ihrer Position und/oder Größe und/oder Form innerhalb der Gesamtlichtverteilung. Vorzugsweise handelt es sich um disjunkte Teilbereiche ohne Überlappung. Nichtsdestotrotz können die Teilbereiche gegebenenfalls auch überlappen.
Die Lichtquellen einer jeweiligen Gruppe umfassen mehrere Weißlichtquellen, wobei zumindest zwei der Weißlichtquellen bei deren Aktivierung Weißlicht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren. Mit anderen Worten emittiert jede Weißlichtquelle Weißlicht mit einer festen Farbtemperatur, wobei es jedoch in einer jeweiligen Gruppe Weißlichtquellen gibt, die Weißlicht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren. Hier und im Folgenden ist unter Weißlicht sichtbares Licht mit Farborten entlang der sog. Schwarzkörperkurve (englisch: black body curve) im CIE-XYZ-Farbraum zu verstehen. Diese Schwarzkörperkurve ist dem Fachmann hinlänglich bekannt.
In einer bevorzugten Ausführungsform emittiert ein Teil der Weißlichtquellen innerhalb einer jeweiligen Gruppe warmweißes Weißlicht mit einer Farbtemperatur zwischen 2000 K und 4000 K und vorzugsweise mit 2700 K, wohingegen ein anderer Teil der Weißlichtquellen innerhalb einer jeweiligen Gruppe kaltweißes Weißlicht mit einer Farbtemperatur zwischen 4500 K und 7000 K und vorzugsweise mit 6000 K emittiert. Vorzugsweise gibt es nur zwei Arten von Weißlichtquellen, die Weißlicht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren. Diese beiden Arten von Weißlichtquellen können z.B. Weißlicht mit den gerade genannten Farbtemperaturen emittieren.
Die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, die Helligkeiten der mehreren Weißlichtquellen einer jeweiligen Gruppe zu variieren, um die Farbtemperatur des Weißlichts zu verändern, das aus der Überlagerung des Weißlichts der mehreren Weißlichtquellen der jeweiligen Gruppe entsteht. Vorzugsweise kann die Steuereinrichtung die Farbtemperatur dabei stufenlos variieren.
Mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung kann auf einfache Weise über Gruppen von Weißlichtquellen innerhalb eines Arrays die Farbtemperatur der erzeugten Lichtverteilung durch Mischung von Weißlicht unterschiedlicher Farbtemperaturen eingestellt werden. Auf diese Weise ist es möglich, die Charakteristik des Weißlichts der Lichtverteilung von warmweißem Licht hin zu kaltweißem Licht und umgekehrt zu verändern bzw. anzupassen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet, die Lichtquellen des Arrays derart anzusteuern, dass eine Lichtverteilung aus Weißlicht mit einer einheitlichen Farbtemperatur erzeugt wird. Nichtsdestotrotz ist es gegebenenfalls auch möglich, dass die generierte Lichtverteilung Bereiche mit unterschiedlichen Farbtemperaturen umfasst.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet, jede Gruppe des Arrays von Lichtquellen einzeln durch Aktivierung und Deaktivierung ihrer Lichtquellen anzusteuern, um die Ausleuchtung des Teilbereichs, welcher der jeweiligen Gruppe zugeordnet ist, zu bewirken und zu beenden, wodurch die Beleuchtungsvorrichtung Lichtverteilungen unterschiedlicher Größe und/oder Position erzeugen kann. Hierdurch können ansprechende Lichteffekte bzw. Lichtinszenierungen erreicht werden, indem die Größe und/oder Position der Lichtverteilung dynamisch verändert werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Steuereinrichtung derart ausgestaltet, dass sie die Farbtemperatur der erzeugten Lichtverteilung in Abhängigkeit von deren Größe einstellt, wodurch eine Anpassung des Weißlichts an unterschiedliche Verwendungen ermöglicht wird.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine Benutzerschnittstelle, über welche die Beleuchtungsvorrichtung mittels Benutzereingaben an- und abschaltbar ist und/oder über welche mittels Benutzereingaben ein oder mehrere Merkmale der erzeugten Lichtverteilung spezifizierbar sind, wobei die Steuereinrichtung dazu eingerichtet, bei Spezifikation zumindest eines Merkmals über die Benutzerschnittstelle die Lichtquellen des Arrays derart anzusteuern, dass die erzeugte Lichtverteilung das zumindest eine Merkmal aufweist. Je nach Ausgestaltung können das oder die Merkmale die Farbtemperatur und/oder Helligkeit und/oder Position und/oder Größe der Lichtverteilung und gegebenenfalls auch andere Parameter umfassen. Der Begriff der Benutzerschnittstelle bzw. der über diese getätigten Benutzereingaben ist dabei derart zu verstehen, dass die Benutzereingaben unmittelbar dem Zweck des An- bzw. Abschaltens der Beleuchtungsvorrichtung bzw. der Spezifikation entsprechender Merkmale dienen. Mit anderen Worten ist die Benutzerschnittelle so aufgebaut, dass für den Benutzer erkennbar ist, dass die Benutzereingaben direkt dazu führen, dass die Beleuchtungsvorrichtung an- bzw. abgeschaltet wird bzw. die Lichtverteilung entsprechend dem oder den spezifizierten Merkmalen angepasst wird.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Steuereinrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet, beim Auftreten eines Ereignisses aus einer Anzahl von Ereignissen (d.h. aus einer Menge von einem oder mehreren Ereignissen) die Lichtquellen des Arrays derart anzusteuern, dass in Abhängigkeit von dem Ereignis eine vorbestimmte Lichtverteilung erzeugt wird und/oder eine vorbestimmte Variation der erzeugten Lichtverteilung durchgeführt wird. Bei der Anzahl von Ereignissen handelt es sich um Ereignisse, die nicht an über eine Benutzerschnittstelle getätigte Benutzereingaben zum An- und Abschalten der Beleuchtungsvorrichtung und nicht an über eine Benutzerschnittstelle getätigte Benutzereingaben zur Spezifikation einer oder mehrerer Merkmale der erzeugten Lichtverteilung gekoppelt sind. Mit anderen Worten handelt es sich bei den Ereignissen nicht um die oben beschriebenen unmittelbaren Benutzereingaben an einer Benutzerschnittstelle. Ein Ereignis kann beispielsweise das Öffnen einer Fahrzeugtür sein, woraufhin durch die Beleuchtungsvorrichtung eine bestimmte Lichtverteilung generiert wird bzw. dynamisch verändert wird. Beispielsweise kann die Lichtverteilung beim Öffnen einer Fahrzeugtür vom Innenraum des Kraftfahrzeugs über den Türschweller nach außen wandern.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung derart ausgestaltet, dass die Lichtverteilung an einer Sitzposition für einen Fahrzeuginsassen im Innenraum erzeugt wird. Vorzugsweise kann die Sitzposition automatisch und gegebenenfalls auch manuell variiert werden. In diesem Fall ist die Steuereinrichtung vorzugsweise dazu eingerichtet, die Lichtquellen des Arrays derart anzusteuern, dass sich die erzeugte Lichtverteilung bei einer Variation der Sitzposition mit dieser mitbewegt. Es wird somit sichergestellt, dass auch bei einer Veränderung der Sitzposition die Relativposition der Lichtverteilung in Bezug auf die Sitzposition beibehalten wird.
Je nach Ausgestaltung können die Lichtquellen des Arrays auf unterschiedlichen Technologien beruhen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die Lichtquellen des Arrays eine oder mehrere LED-Einheiten aus jeweils einer oder mehreren LEDs und/oder eine oder mehrere Laserdioden-Einheiten aus jeweils einer oder mehreren Laserdioden. Mit solchen Lichtquellen kann ein besonders kompakter Aufbau der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung erreicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst das Array von Lichtquellen mehrere räumlich getrennte Teilarrays, wobei die Teilarrays vorzugsweise voneinander beabstandete Matrizen sind. Dabei enthält jedes Teilarray eine Lichtquelle aus jeder Gruppe. In einer Variante sind die Teilarrays auf räumlich separierten Bauteilen (z.B. separaten Leiterplatten) ausgebildet.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfassen eine oder mehrere der Weißlichtquellen im Array von Lichtquellen jeweils zumindest ein Leuchtelement, das bei Aktivierung monochromatisches Licht emittiert und benachbart zu einer Konvertierungsschicht angeordnet ist, welche das monochromatische Licht des zumindest einen Leuchtelements in Weißlicht wandelt. Eine solche Lichtquelle erzeugt Weißlicht mit einem kontinuierlichen Frequenzspektrum. Als Leuchtelement bzw. Leuchtelemente werden dabei vorzugsweise LEDs und/oder Leuchtdioden verwendet. Alternativ oder zusätzlich können eine oder mehrere der Weißlichtquellen im Array von Lichtquellen jeweils eine RGB-Leuchteinheit umfassen, welche zumindest ein Leuchtelement zur Emission von rotem Licht, zumindest ein Leuchtelement zur Emission von grünem Licht und zumindest ein Leuchtelement zur Emission von blauem Licht enthält, wobei die Helligkeiten der Leuchtelemente der RGB-Leuchteinheit so eingestellt sind, dass durch die Mischung des emittierten Lichts der Leuchtelemente Weißlicht entsteht. Vorzugsweise sind die Leuchtelemente wiederum LEDs und/oder gegebenenfalls auch Leuchtdioden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfassen die Lichtquellen zumindest eines Teils der Gruppen ferner eine oder mehrere farbige Lichtquellen zur Emission von farbigem Licht. Diese farbigen Lichtquellen sind zusätzlich und/oder alternativ zu den Weißlichtquellen der jeweiligen Gruppe durch die Steuereinrichtung aktivierbar. Unter einer farbigen Lichtquelle ist dabei eine Lichtquelle zu verstehen, die nicht auf der bereits oben genannten Schwarzkörperkurve des CIE-XYZ-Farbraums liegt. Vorzugsweise ist die Farbe und/oder Helligkeit des Lichts einer jeweiligen farbigen Lichtquelle über die Steuereinrichtung einstellbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst eine jeweilige farbige Lichtquelle eine RGB-Leuchteinheit, welche zumindest ein Leuchtelement zur Emission von rotem Licht, zumindest ein Leuchtelement zur Emission von grünem Licht und zumindest ein Leuchtelement zur Emission von blauem Licht umfasst, wobei durch Einstellung der Helligkeiten der Leuchtelemente über die Steuereinrichtung die Farbe und/oder Helligkeit des Lichts der jeweiligen farbigen Lichtquelle einstellbar ist. Die jeweiligen Leuchtelemente sind dabei vorzugsweise LEDs und/oder Laserdioden. Mittels einer RGB-Leuchteinheit kann eine kompakte farbige Lichtquelle mit einstellbarer Farbe bzw. Helligkeit des emittierten Lichts realisiert werden.
Neben der oben beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug, das eine oder mehrere der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Variante einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung; und
2 eine schematische Darstellung, welche beispielhaft die Veränderung einer Lichtverteilung für eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung wiedergibt.

1 zeigt in schematischer Darstellung eine Variante einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung, die mit Bezugszeichen 100 bezeichnet ist. Es handelt sich bei dieser Beleuchtungsvorrichtung um eine Innenraumbeleuchtung, die im Dachhimmel eines Kraftfahrzeugs verbaut ist und in Draufsicht dargestellt ist. Die Beleuchtungsvorrichtung dient zur Beleuchtung des Bereichs des Fahrersitzes, wobei der Fahrersitz schematisch in Draufsicht wiedergegeben ist und mit Bezugszeichen 4 bezeichnet ist. Der Fahrersitz umfasst dabei die Sitzfläche 4a sowie die Rückenlehne 4b. In dem Kraftfahrzeug sind für mehrere Sitzpositionen entsprechende Beleuchtungsvorrichtungen 100 im Dachhimmel verbaut. Insbesondere sind entsprechende Beleuchtungsvorrichtungen auch für den Beifahrersitz sowie für eine linke und rechte Sitzposition auf der Rücksitzbank des Kraftfahrzeugs vorgesehen.
Die in 1 gezeigte Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst ein Array aus einer Vielzahl von Lichtquellen 1a und 1b, wobei das Array ein Teilarray TA1 und ein Teilarray TA2 umfasst. Beide Teilarrays werden über eine gemeinsame Steuereinrichtung 3 der Beleuchtungsvorrichtung 100 angesteuert. Jedes der Teilarrays TA1 und TA2 besteht aus einer Matrix aus 16 Lichtquellen 1a bzw. 1b. Mit anderen Worten enthält jedes Teilarray vier Zeilen aus Lichtquellen, welche jeweils vier nebeneinander angeordnete Lichtquellen umfassen. Die Lichtquellen sind in 1 als kleine Quadrate angedeutet. Es gibt dabei Lichtquellen 1a, die durch gepunktete Quadrate wiedergegeben sind, sowie Lichtquellen 1b, die durch weiße Quadrate wiedergegeben sind. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist nur ein Teil der Lichtquellen mit den entsprechenden Bezugszeichen 1a und 1b versehen.
Alle Lichtquellen der Teilarrays TA1 und TA2 strahlen im hier beschriebenen Ausführungsbeispiel Weißlicht ab, wobei jedoch die Farbtemperatur des Weißlichts der Weißlichtquellen 1a unterschiedlich zu der Farbtemperatur der Weißlichtquellen 1b ist. Der Begriff des Weißlichts wurde bereits im Vorangegangenen definiert und umfasst alle Farborte entlang der an sich bekannten Schwarzkörperkurve im CIE-XYZ-Farbraum. Neben ihrer unterschiedlichen räumlichen Position unterscheiden sich die beiden Teilarrays TA1 und TA2 darin, dass die Positionen der Lichtquellen 1a und 1b wechselseitig unterschiedlich sind. Dies bedeutet, dass im Falle, dass sich an einer Position im Teilarray TA1 eine Lichtquelle 1a befindet, an der entsprechenden Position im Teilarray TA2 eine Lichtquelle 1b liegt. Umgekehrt liegt im Falle, dass sich an einer Position im Teilarray TA1 eine Lichtquelle 1b befindet, an der entsprechenden Position im Teilarray TA2 eine Lichtquelle 1a.
Jedes der Teilarrays TA1 und TA2 ist auf einer separaten Leiterplatte vorgesehen, jedoch können die Teilarrays ggf. auch auf der gleichen Leiterplatte angeordnet sein. Jedes Teilarray bildet auf der Leiterplatte ein Keramik-Package, dem ein entsprechender Treiber für seine Lichtquellen zugeordnet ist. Der Treiber kann Bestandteil des Keramik-Packages sein oder er kann ein separates Bauteil auf der Leiterplatte darstellen. Der Treiber steht mit der Steuereinrichtung 3 in Verbindung, welche die einzelnen Lichtquellen ansteuert. In der hier beschriebenen Ausführungsform handelt es sich bei den einzelnen Lichtquellen 1a und 1b um Weißlicht-LEDs, welche jeweils eine monochromatische LED umfassen, deren Licht über ein zugeordnetes Konvertierungselement in Weißlicht gewandelt wird. Nichtsdestotrotz kann es sich bei den einzelnen Weißlichtquellen gegebenenfalls auch um RGB-LED-Einheiten handeln, die über Farbmischung einer roten, grünen und blauen LED Weißlicht erzeugen. Darüber hinaus muss es sich bei den Lichtquellen nicht zwangsläufig um LEDs handeln. Insbesondere können die Lichtquellen zumindest teilweise auch in anderer Form realisiert sein, z.B. als Weißlicht-Laserdioden.
Die Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst ferner eine Optik, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus zwei asphärischen Linsen 2 und 2' besteht. Die Linse 2 ist dabei vor dem Teilarray TA1 und die Linse 2' vor dem Teilarray TA2 angeordnet. Die Linsen sind lediglich schematisch in Draufsicht als Kreise angedeutet. In dem Beispiel der 1 sind die Linsen als separate Körper realisiert. Nichtsdestotrotz ist es auch möglich, dass die Linsen integral in einem gemeinsamen transparenten Bauteil ausgebildet sind. Die Form der Linsen 2 und 2' ist derart gewählt, dass die Lichtquellen von einander entsprechenden Positionen in den beiden Teilarrays hin zu dem gleichen Teilbereich TB der Lichtverteilung strahlen, die über die Beleuchtungsvorrichtung 100 generiert wird. Entsprechende Teilbereiche TB der Lichtverteilung im Bereich der Sitzfläche 4a sind in 1 schematisch durch schraffierte Rechtecke angedeutet, wobei die Form und Größe der Teilbereiche nicht den tatsächlichen Gegebenheiten entspricht. Sind alle Lichtquellen 1a und 1b der Teilarrays TA1 und TA2 angeschaltet, decken die Teilbereiche TB die gesamte Sitzfläche 4a ab.
Es werden somit durch die beiden Lichtquellen an einander entsprechenden Positionen in den beiden Teilarrays jeweilige Gruppen G von Lichtquellen gebildet, die auf den gleichen Teilbereich TB strahlen. Mit anderen Worten gibt es für die Beleuchtungsvorrichtung 100 der 1 insgesamt 16 Gruppen G von Paaren aus Lichtquellen 1a und 1b, die an einander entsprechenden Positionen in den beiden Teilarrays angeordnet sind. Beispielhaft ist in 1 dabei eine Gruppe G angedeutet, die aus der linken unteren Lichtquelle 1b des Teilarrays TA1 und der linken unteren Lichtquelle 1a des Teilarrays TA2 besteht. Durch gestrichelte Pfeile P1 und P2 wird ferner verdeutlicht, dass diese beiden Lichtquellen hin zum gleichen Teilbereich TB strahlen. Durch die wechselseitig unterschiedliche Positionierung der Lichtquellen 1a und 1b in den Teilarrays ist dabei sichergestellt, dass jede Gruppe G eine Lichtquelle 1a und eine Lichtquelle 1b umfasst. Mit anderen Worten enthält jede Gruppe zwei Lichtquellen, die Weißlicht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren.
Mittels der Steuereinrichtung 3 der Beleuchtungsvorrichtung 100 ist es nunmehr möglich, die Helligkeiten der jeweiligen Lichtquellen 1a und 1b der entsprechenden Gruppen G zu variieren. Auf diese Weise kann aufgrund der Mischung des Weißlichts der beiden Weißlichtquellen eine variable Farbtemperatur eingestellt werden. Darüber hinaus können durch die Steuereinrichtung auch variabel Gruppen von Lichtquellen zu- bzw. abgeschaltet werden, so dass auch die Größe der am Fahrersitz 4 generierten Lichtverteilung variiert werden kann. Es wird somit eine Innenraumbeleuchtung in einem Kraftfahrzeug geschaffen, mit der sowohl die Größe der Lichtverteilung für eine entsprechende Sitzposition als auch deren Farbtemperatur variiert werden kann.
In der Ausführungsform der 1 ist ferner eine lediglich schematisch angedeutete Benutzerschnittstelle 8 vorgesehen, die beispielsweise als Touchscreen im Innenraum des Kraftfahrzeugs realisiert werden kann. Über diese Benutzerschnittstelle kann ein Fahrzeuginsasse, der sich auf dem Fahrersitz befindet, die Beleuchtungsvorrichtung 100 über Benutzereingaben an- und abschalten. Ferner kann er die von ihm gewünschte Farbtemperatur für die mittels der Beleuchtungsvorrichtung generierte Lichtverteilung über eine Benutzereingabe festlegen. Die festgelegte Farbtemperatur wird dann an die Steuereinrichtung 3 übertragen, welche die einzelnen Lichtquellen entsprechend ansteuert, um die gewünschte Farbtemperatur der Lichtverteilung zu erhalten.
Darüber hinaus hat der Fahrzeuginsasse ferner die Möglichkeit, die Größe der Lichtverteilung nach seinen Wünschen durch Benutzereingaben an der Benutzerschnittstelle 8 zu variieren, woraufhin die Steuereinrichtung 3 die gewünschte Größe der Lichtverteilung durch Ansteuerung der Lichtquellen des Arrays einstellt. Wie weiter unten noch näher beschrieben, kann der Fahrzeuginsasse beispielsweise eine kleine Lichtverteilung als Leselicht, eine größere Lichtverteilung zum Studium und Bearbeitung von Dokumenten und eine nochmals größere Lichtverteilung zum Entspannen einstellen. Vorzugsweise sind dabei für die einzelnen Lichtverteilungen unterschiedlicher Größe bereits vorab entsprechende Farbtemperaturen festgelegt, die der Fahrzeuginsasse bei Bedarf über die Benutzerschnittstelle 8 verändern kann.
2 zeigt in schematischer Draufsicht den Innenraum 7 des Kraftfahrzeugs, das den Fahrersitz 4 aus 1 umfasst. Der Innenraum enthält neben dem Fahrersitz 4 den Beifahrersitz 5 und eine Rücksitzbank 6. Wie bereits erläutert, hat der Fahrersitz 4 eine Sitzfläche 4a und eine Rückenlehne 4b. In gleicher Weise besteht der Beifahrersitz aus einer Sitzfläche 5a und einer Rückenlehne 5b. Ebenso umfasst die Rücksitzbank 6 die Rücksitzfläche 6a und die Rücksitzlehne 6b. Im Dachhimmel über den Sitzpositionen des Fahrersitzes 4 und des Beifahrersitzes 5 befindet sich jeweils eine Beleuchtungsvorrichtung 100 mit dem Aufbau gemäß 1. Darüber hinaus ist im Dachhimmel jeweils eine Beleuchtungsvorrichtung mit diesem Aufbau über der linken Sitzposition und der rechten Sitzposition auf der Rücksitzbank 6 vorgesehen.
Für die linke Sitzposition auf der Rücksitzbank 6 ist in 2 nochmals die Veränderung der Lichtverteilung verdeutlicht, die über die darüber liegende Beleuchtungsvorrichtung 100 bewirkt werden kann. In einem ersten Betriebsmodus erzeugt die Beleuchtungsvorrichtung durch Anschalten eines Teilbereichs der Gruppen von Lichtquellen einen kleinen Lichtkegel LK1, der als Leselicht dient und eine neutrale Lichtfarbe aufweist. Beispielsweise hat die neutrale Lichtfarbe eine Farbtemperatur von 3500 K. Darüber hinaus hat die durch den Lichtkegel LK1 beleuchtete Fläche eine Beleuchtungsstärke von z.B. 150 Ix.
Mit dieser Lichtfarbe und Beleuchtungsstärke kann längere Zeit mit geringer Augenermüdung gelesen werden.
Über eine geeignete Benutzereingabe an einer entsprechenden Benutzerschnittstelle kann der Fahrzeuginsasse auf der linken Sitzposition der Rücksitzbank zu einer größeren Lichtverteilung in der Form des Lichtkegels LK2 wechseln. Die Beleuchtungsstärke der durch diesen Lichtkegel beleuchteten Fläche ist höher als für den Lichtkegel LK1 und liegt beispielsweise bei 250 Ix. Ferner ist die Farbtemperatur des emittierten Lichts für den Lichtkegel LK2 höher als für den Lichtkegel LK1 und liegt bei beispielsweise 5000 K. Es wird somit Licht in kälterer Lichtfarbe erzeugt, wodurch die Lesbarkeit von Dokumenten deutlich erhöht wird. Dauerhaft ist jedoch die Ermüdung der Augen im Vergleich zur Lichtfarbe des Lichtkegels LK1 höher.
Durch eine weitere Benutzereingabe an der entsprechenden Benutzerschnittstelle kann der Fahrzeuginsasse auf der linken Sitzposition der Rücksitzbank die nochmals vergrößerte Lichtverteilung in der Form des Lichtkegels LK3 einstellen. Es handelt sich bei dieser Lichtverteilung um eine Gesamtlichtverteilung LV, bei der alle Lichtquellen 1a und 1b der beiden Teilarrays TA1 und TA2 aus 1 angeschaltet sind. Für die Lichtverteilung des Lichtkegels LK3 wird eine warme Farbe mit einer Farbtemperatur von beispielsweise 3000 K verwendet. Die Beleuchtungsstärke der durch den Lichtkegel LK3 beleuchteten Fläche ist gering und liegt bei beispielsweise 100 Ix. Die Lichtverteilung des Lichtkegels LK3 liefert warmes Licht zum Entspannen und dient nicht zum Lesen bzw. Studium von Dokumenten.
In der Ausführungsform der 1 und 2 empfängt die Steuereinrichtung 3 der jeweiligen Beleuchtungsvorrichtung 100 ferner ein Signal von der Sitzverstellung des Sitzes, den die jeweilige Beleuchtungsvorrichtung beleuchtet. In Abhängigkeit von diesem Signal wird die Position der Lichtverteilung der jeweiligen Beleuchtungsvorrichtung derart eingestellt, dass immer der gleiche Ort an der entsprechenden Sitzposition auch bei der Veränderung der Sitzposition beleuchtet wird. Es ist somit nicht mehr erforderlich, dass der Fahrzeuginsasse manuell die Position der Lichtverteilung bei einer Veränderung seiner Sitzposition nachregelt. Vielmehr wird automatisch immer eine optimale Ausleuchtung der entsprechenden Sitzposition durch die Beleuchtungsvorrichtung gewährleistet.
In einer modifizierten Ausführungsform enthält das Array von Lichtquellen aus 1 ferner eine oder mehrere farbige Lichtquellen, die jeweils einer entsprechenden Gruppe von Lichtquellen zugeordnet sind. Wie bereits oben dargelegt, strahlen farbige Lichtquellen Licht an einem Farbort aus, der nicht auf der Schwarzkörperkurve des CIE-XYZ-Farbraums liegt. Die farbigen Lichtquellen können bei Bedarf zugeschaltet werden, um eine Lichtverteilung mit einem Farbanteil über die Beleuchtungsvorrichtung zu generieren.
In einer bevorzugten Ausführungsform der im Vorangegangenen beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen kann die Beleuchtung auch in Abhängigkeit von bestimmten Ereignissen variiert werden. Beispielsweise kann in Gefahrensituationen eine gezielte Änderung der Beleuchtung bewirkt werden, um den Fahrer zu alarmieren. Über farbige Lichtquellen kann die Lichtverteilung z.B. so verändert werden, dass sie einen roten Farbanteil zur Warnung des Fahrers enthält. Darüber hinaus besteht ferner die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung zur individuellen Rauminszenierung verwendet wird. In einer Variante kann ein Willkommens-Lichtszenario erzeugt werden. Beispielsweise kann bei einem solchen Willkommens-Lichtszenario die Lichtverteilung am Fahrersitz beim Öffnen der Fahrertür vom Innenraum des Kraftfahrzeugs in einen Bereich außerhalb des Kraftfahrzeugs neben der geöffneten Fahrertür wandern.
Die im Vorangegangenen beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung weisen eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere wird auf einfache Weise mittels eines Arrays von Weißlichtquellen mit unterschiedlichen Farbtemperaturen die Möglichkeit geschaffen, die Farbtemperatur der erzeugten Lichtverteilung individuell einzustellen. Dies wird dadurch erreicht, dass Gruppen von Lichtquellen gebildet werden, wobei die Lichtquellen einer jeweiligen Gruppe den gleichen Teilbereich in der generierten Lichtverteilung anstrahlen und durch Variation der Helligkeiten dieser Lichtquellen die Farbtemperatur des angestrahlten Teilbereichs verändert werden kann. Darüber hinaus kann durch Zu- und Abschalten entsprechender Gruppen von Lichtquellen eine variable Einstellung der Größe und Position der Lichtverteilung erreicht werden. Insbesondere kann auch eine Bewegung des erzeugten Lichts durch dynamisches Zu- und Abschalten von Gruppen von Lichtquellen erreicht werden, wodurch Rauminszenierungen realisiert werden können.
Bezugszeichenliste

100: Beleuchtungsvorrichtung
1a, 1b: Lichtquellen
TA1, TA2: Teilarrays von Lichtquellen
G: Gruppen von Lichtquellen
2, 2': Linsen
3: Steuereinrichtung
4: Fahrersitz
4a: Sitzfläche des Fahrersitzes
4b: Rückenlehne des Fahrersitzes
5: Beifahrersitz
5a: Sitzfläche des Beifahrersitzes
5b: Rückenlehne des Beifahrersitzes
6: Rücksitzbank
6a: Sitzfläche der Rücksitzbank
6b: Rückenlehne der Rücksitzbank
7: Innenraum
8: Benutzerschnittstelle
LK1, LK2,: LK3 Lichtverteilungen
LV: Gesamtlichtverteilung

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für den Innenraum (7) eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Array von Lichtquellen (1a, 1b) zur Emission von Licht, wobei die Lichtquellen (1a, 1b) benachbart zu einer Optik (2, 2') angeordnet sind und über eine Steuereinrichtung (3) ansteuerbar sind, wobei mittels der Optik (2, 2') aus dem emittierten Licht der aktivierten Lichtquellen (1, 1') eine Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) erzeugt wird, welche bei Aktivierung aller Lichtquellen (1, 1') des Arrays eine Gesamtlichtverteilung (LV) ist, wobei - das Array von Lichtquellen (1a, 1b) eine Mehrzahl von Gruppen (G) aus jeweils mehreren Lichtquellen (1a, 1b) umfasst, wobei jeder Gruppe (G) ein anderer Teilbereich (TB) der Gesamtlichtverteilung (LV) zugeordnet ist, den die Lichtquellen (1a, 1b) einer jeweiligen Gruppe (G) bei deren Aktivierung gemeinsam durch Überlagerung ihres emittierten Lichts ausleuchten; - die Lichtquellen (1a, 1b) einer jeweiligen Gruppe (G) mehrere Weißlichtquellen umfassen, wobei zumindest zwei der Weißlichtquellen bei deren Aktivierung Weißlicht mit unterschiedlichen Farbtemperaturen emittieren; - die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, die Helligkeiten der mehreren Weißlichtquellen einer jeweiligen Gruppe (G) zu variieren, um die Farbtemperatur des Weißlichts zu verändern, das aus der Überlagerung des Weißlichts der mehreren Weißlichtquellen der jeweiligen Gruppe (G) entsteht.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, die Lichtquellen (1a, 1b) des Arrays derart anzusteuern, dass eine Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) aus Weißlicht mit einer einheitlichen Farbtemperatur erzeugt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, jede Gruppe (G) des Arrays von Lichtquellen (1a, 1b) einzeln durch Aktivierung und Deaktivierung ihrer Lichtquellen (1a, 1b) anzusteuern, um die Ausleuchtung des Teilbereichs (TB), welcher der jeweiligen Gruppe (G) zugeordnet ist, zu bewirken und zu beenden, wodurch die Beleuchtungsvorrichtung (100) Lichtverteilungen (LK1, LK2, LK3) unterschiedlicher Größe und/oder Position erzeugen kann.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) derart ausgestaltet ist, dass sie die Farbtemperatur der erzeugten Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) in Abhängigkeit von deren Größe einstellt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Benutzerschnittstelle (8) vorgesehen ist, über welche die Beleuchtungsvorrichtung (100) mittels Benutzereingaben an- und abschaltbar ist und/oder über welche mittels Benutzereingaben ein oder mehrere Merkmale der erzeugten Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) spezifizierbar sind, wobei die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, bei Spezifikation zumindest eines Merkmals über die Benutzerschnittstelle (8) die Lichtquellen (1a, 1b) des Arrays derart anzusteuern, dass die erzeugte Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) das zumindest eine Merkmal aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, beim Auftreten eines Ereignisses aus einer Anzahl von Ereignissen die Lichtquellen (1a, 1b) des Arrays derart anzusteuern, dass in Abhängigkeit von dem Ereignis eine vorbestimmte Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) erzeugt wird und/oder eine vorbestimmte Variation der erzeugten Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) durchgeführt wird, wobei die Anzahl von Ereignissen nicht an über eine Benutzerschnittstelle (8) getätigte Benutzereingaben zum An- und Abschalten der Beleuchtungsvorrichtung (100) und nicht an über eine Benutzerschnittstelle (8) getätigte Benutzereingaben zur Spezifikation einer oder mehrerer Merkmale der erzeugten Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) gekoppelt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung (100) derart ausgestaltet ist, dass die Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) an einer Sitzposition für einen Fahrzeuginsassen im Innenraum (7) erzeugt wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzposition variiert werden kann, wobei die Steuereinrichtung (3) dazu eingerichtet ist, die Lichtquellen (1a, 1b) des Arrays derart anzusteuern, dass sich die erzeugte Lichtverteilung (LK1, LK2, LK3) bei einer Variation der Sitzposition mit dieser mitbewegt.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (1a, 1b) des Arrays eine oder mehrere LED-Einheiten aus jeweils einer oder mehreren LEDs und/oder eine oder mehrere Laserdioden-Einheiten aus jeweils einer oder mehreren Laserdioden umfassen.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Array von Lichtquellen (1a, 1b) mehrere räumlich getrennte Teilarrays (TA1, TA2) umfasst, wobei jedes Teilarray (TA1, TA2) eine Lichtquelle (1a, 1b) aus jeder Gruppe (G) enthält.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Weißlichtquellen im Array von Lichtquellen (1a, 1b) jeweils zumindest ein Leuchtelement umfassen, das bei Aktivierung monochromatisches Licht emittiert und benachbart zu einer Konvertierungsschicht angeordnet ist, welche das monochromatische Licht des zumindest einen Leuchtelements im Weißlicht wandelt, und/oder dass eine oder mehrere der Weißlichtquellen im Array von Lichtquellen (1a, 1b) jeweils eine RGB-Leuchteinheit umfasst, welche zumindest ein Leuchtelement zur Emission von rotem Licht, zumindest ein Leuchtelement zur Emission von grünem Licht und zumindest ein Leuchtelement zur Emission von blauem Licht enthält, wobei die Helligkeiten der Leuchtelemente der RGB-Leuchteinheit so eingestellt sind, dass durch Mischung des emittierten Lichts der Leuchtelemente Weißlicht entsteht.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquellen (1a, 1b) zumindest eines Teils der Gruppen (G) ferner eine oder mehrere farbige Lichtquellen zur Emission von farbigem Licht umfassen, die zusätzlich und/oder alternativ zu den Weißlichtquellen der jeweiligen Gruppe (G) durch die Steuereinrichtung (3) aktivierbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Farbe und/oder Helligkeit des Lichts einer jeweiligen farbigen Lichtquelle über die Steuereinrichtung (3) einstellbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige farbige Lichtquelle eine RGB-Leuchteinheit umfasst, welche zumindest ein Leuchtelement zur Emission von rotem Licht, zumindest ein Leuchtelement zur Emission von grünem Licht und zumindest ein Leuchtelement zur Emission von blauem Licht umfasst, wobei durch Einstellung der Helligkeiten der Leuchtelemente über die Steuereinrichtung (3) die Farbe und/oder Helligkeit des Lichts der jeweiligen farbigen Lichtquelle einstellbar ist.
Kraftfahrzeug, umfassend eine oder mehrere Beleuchtungsvorrichtungen (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.