DE102021129659A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (30), wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Leiterplatte (10) mit einer Mehrzahl von darauf angeordneten Leuchtdioden (11), eine Optikscheibe (8) und ein Reflektorelement (9) aufweist, wobei das Reflektorelement (9) zwischen der Leiterplatte (10) und der Optikscheibe (8) angeordnet ist, wobei das Reflektorelement (9) mehrere Segmente (6) aufweist, in welche das Reflektorelement (9) unterteilt ist, wobei jeder Leuchtdiode (11) ein Segment (6) zugeordnet ist, sodass aus den Leuchtdioden (11) ausgestrahltes Licht an dem Reflektorelement (9) reflektiert wird und durch die Optikscheibe (8) hindurchtritt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, ein Beleuchtungssystem sowie ein Kraftfahrzeug.
  • Die Ausführung einer pixelierten bzw. segmentierten Funktionsfläche einer Leuchte oder Beleuchtungseinrichtung an einem Kraftfahrzeug dient dazu, durch unterschiedliche, individuelle Schaltung von einzelnen Segmenten/Pixeln eine gewünschte Ausleuchtsignatur zu definieren und bereitzustellen oder zusätzliche Informationsinhalte (bspw. Ziffern, Text, Piktogramme) anzuzeigen. Damit können über die Nutzungsdauer am Kraftahrzeug hinweg neue Inhalte bzw. Lichtsignaturen entwickelt und dem Fahrzeughalter/-fahrer angeboten werden, ohne jeweils eine neue Leuchte entwickeln zu müssen.
  • Eine korrespondierende Beleuchtungsvorrichtung ist aus DE 10 2016 119 326 A1 bekannt, welche zudem gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgebildet ist.
  • Aus dem allgemeinen Stand der Technik sind LED-Displays mit einer Matrixanordnung von RGB-LED bekannt, die vor allem aus der Werbung oder als Videowände auf Messen und Konzerten bekannt sind. Die RGB-LED sind sehr lichtstromschwach, weshalb mit diesen LED-Displays im automotiven Bereich die gesetzlich geforderte Lichtstärke mit einer entsprechend begrenzten Anzahl von LED nicht zu realisieren ist. Zudem erfolgt die Ansteuerung derartiger LED-Displays über Videoschnittstellen, z. B. HDMI, die im Automobil nicht verwendet werden, da derartige Videosignale für eine Ansteuerung von Leuchten und Funktionen nicht geeignet sind. Nachteilig an diesen LED-Panels ist zudem die pixelierte Anordnung von Leuchtdioden in einer Matrix. Der Betrachter sieht einen hellen Punkt an jeder LED-Stelle und nur durch die sehr engen Abstände und eine entsprechend hohe Auflösung ist auch aus nahen Betrachtungsentfernungen für einen Beobachter ein scharfes Bild erkennbar. Deshalb sind bei derartigen LED-Panels aktuell bereits Abstände benachbarter Leuchtdioden von weniger als 2 mm vorgesehen beziehungsweise Abstände von 1 mm oder weniger angestrebt.
  • Um im automobilen Einsatz die gesetzlich geforderten Mindestlichtstärken von 4cd für ein rotes Schlusslicht, von 50cd (ECE) bzw. 130cd (SAE) für einen gelben Fahrtrichtungsanzeiger und von 60cd (ECE) bzw. 80cd (SAE) für ein rotes Bremslicht zu erzeugen, sind LED mit höheren Betriebsströmen und Lichtströmen, sowie einer Automotive-Spezifikation, zu verwenden und optische Systeme, die den Lichtstrom der LED optimal nutzen, damit auch mit einer geringen Anzahl von Pixeln/Segmenten ein Bremslicht oder ein Fahrtrichtungsanzeiger generiert werden kann und mit der vorhandenen segmentierten Matrix-Anzeigefläche entsprechend unterschiedliche Lichtsignaturen entwickelt und zugelassen werden können.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Beleuchtungsvorrichtung anzugeben, insbesondere mit einer hohen Freiheit bei der Gestaltung der Anzeige von Lichtsignaturen bei gleichzeitig kostengünstiger und kompakter Bauweise.
  • Die voranstehende Aufgabe wird durch die Gegenstände der Patentansprüche gelöst. Insbesondere wird die Aufgabe durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, das Beleuchtungssystem gemäß Anspruch 13 und das Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere Vorteile und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung offenbart sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Beleuchtungssystem und mit dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug sowie jeweils umgekehrt, sodass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird beziehungsweise werden kann.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die eingangs gestellter Aufgabe gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Beleuchtungsvorrichtung insbesondere für Lichtsignaturanzeigen bzw. zum Anzeigen von Lichtsignaturen eingerichtet ist. Die Beleuchtungsvorrichtung weist eine Leiterplatte mit einer Mehrzahl von darauf angeordneten Leuchtdioden, eine Optikscheibe und ein Reflektorelement auf. Das Reflektorelement ist zwischen der Leiterplatte und der Optikscheibe angeordnet. Das Reflektorelement (und optional die Optikscheibe) weist mehrere Segmente auf, in welche das Reflektorelement (und optional die Optikscheibe) unterteilt ist, wobei jeder Leuchtdiode ein Segment zugeordnet ist, sodass aus den Leuchtdioden ausgestrahltes Licht einerseits an den Segmenten des Reflektorelements reflektiert wird und andererseits durch (insbesondere Segmente) die Optikscheibe hindurchtritt. Die Segmente weisen dabei eine im dreieckige oder im Wesentlichen dreieckige Form auf.
  • Insbesondere kann die Optik der Segmente der Optikscheibe tief in die Segmente des Reflektors eintauchen, um eine aufeinander abgestimmte Lichtführung und Homogenität der Ausleuchtung und einen flachen Aufbau zu generieren.
  • Erfindungsgemäß wird damit der Einsatz von (im Wesentlichen) dreieckförmigen Segmenten vorgeschlagen, welche Licht von der Leuchtdiode aus reflektieren statt, wie etwa aus dem Stand der Technik bekannte, rechteckige Segmente zu verwenden. Es hat sich gezeigt, dass die Ausbildung des Reflektorelements mit den dreieckigförmigen Segmenten eine vorteilhafte Anordnung in der Beleuchtungsvorrichtung zeigt, die bei einer vergleichsweise geringen Anzahl an Segmenten eine sehr präzise Anzeige von verschiedenen Lichtsignaturen erlaubt.
  • Mit der dreieckigen Form ist insbesondere der Querschnitt des Segments gemeint oder die Form ist in der Draufsicht auf das Segment am Reflektorelement sichtbar. Entsprechend können Bereiche an der Optikscheibe ausgeleuchtet werden, die eine korrespondierende Form der Segmente annehmen, also eine dreieckige Leuchtform. Dadurch können viele unterschiedliche, insbesondere für den Verkehr und auch sonst relevante, Lichtsignaturen mittels des Beleuchtens der dreieckförmigen Segmente durch die Beleuchtungsvorrichtung angezeigt werden. Bei den dreieckigen Segmenten ist dabei eine besonders hohe Freiheit der Ansteuerung für unterschiedliche Lichtsignaturen ermöglicht.
  • Im Wesentlichen dreieckförmig schließt dabei Formen ein, die näherungsweise als dreieckig aufgefasst werden können, auch wenn sie mathematisch nicht exakt dreieckig sind. Beispielsweise wird eine dreieckige Form mit abgerundeten Ecken auch als im Wesentlichen dreieckigförmig verstanden.
  • Da die Segmente dreieckförmig ausgebildet sind, weist dabei jedes Segment insbesondere drei Reflektorflächen bzw. Reflektorwände auf, die an ihren Seiten miteinander verbunden sind. In ihrer Mitte können die Segmente jeweils zwei Öffnungen aufweisen. Eine Öffnung ist nahe an der dem Segment zugeordneten Leuchtdiode, um das Licht der Leuchtdiode einstrahlen zu lassen. Die andere Öffnung ist nahe an der Optikscheibe bzw. entfernt von der Leuchtdiode, um das an den Reflektorflächen der Segmente des Reflektorelements reflektierte Licht auf die Optikscheibe ausstrahlen zu lassen. Dabei ist die der Leuchtdiode nahe Öffnung insbesondere kleiner als die Öffnung, welche der Optikscheibe nahe ist. Entsprechend können insbesondere in Richtung von der Optikscheibe zu den Leuchtdioden verjüngende bzw. zusammenlaufende Segmente vorgesehen sein. Die Segmente können somit hinsichtlich ihres Körpers bzw. Volumens auch als trichterförmig oder pyramidenförmig mit entsprechenden Öffnungen oben und unten an der Pyramidenform beschrieben werden.
  • Dass die Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug ausgebildet ist bedeutet insbesondere, dass die Beleuchtungsvorrichtung für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug geeignet ist. Gleichwohl sind auch andere Anwendungsgebiete der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung denkbar und möglich. Das Anwendungsgebiet des Kraftfahrzeugs ist allerdings besonders bevorzugt. So kann die Beleuchtungsvorrichtung ganz besonders eine Kraftfahrzeugbeleuchtungsvorrichtung sein. Beispielsweise kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Rückleuchte, eine Zusatzleuchte, ein Scheinwerfer oder dergleichen sein.
  • Mehrere Segmente können jeweils zu einer sich zeilen- und spaltenweise wiederholenden Anordnung an dem Reflektorelement zusammengefasst sein. Die sich so wiederholenden Anordnungen der Segmente mit ihrer jeweiligen Form erlauben eine besonders vielseitige Gestaltung und Anzeige verschiedener Lichtsignaturen.
  • Insbesondere können die Anordnungen jeweils eine rechteckige, insbesondere quadratische, Form aufweisen. Dabei können je vier dreieckförmige Segmente zu einer rechteckigen Form zusammengefasst sein. Entsprechend können auch die Leuchtdioden auf der Leiterplatte korrespondierend dazu angeordnet sein. So kann die Leiterplatte ein sich wiederholendes Muster einer Anordnung von je vier Leuchtdioden aufweisen. Die Anordnung kann beispielsweise als eine Plus - bzw. + Anordnung beschrieben werden, bei der sich jeweils vier Leuchtdioden durch zwei imaginäre Linien, die jeweils zwei Leuchtdioden horizontal und vertikal miteinander verbinden und schneiden, miteinander verbinden lassen.
  • Auch kann vorgesehen sein, dass jeder Leuchtdiode jeweils derart ein Segment zugeordnet ist, dass aus jeweils einer Leuchtdiode ausgestrahltes Licht an dem Reflektorelement (bzw. jeweiligen Segment des Reflektorelements) reflektiert wird und im Bereich des jeweils dieser einen Leuchtdiode zugeordneten Segments durch die Optikscheibe hindurchtritt. Die Zuordnung von den Segmenten zu den Leuchtdioden kann durch entsprechende relative Anordnung aneinander erfolgen. So kann jedes Segment eines Reflektorelements jeweils eine Leuchtdiode auf der Leiterplatte umgeben, ganz besonders umhüllen oder umschließen. Dadurch wird die Reflektion des Lichts der jeweiligen Leuchtdiode am Reflektorelement im Bereich des jeweiligen Segments bewirkt.
  • Jedem Segment des Reflektorelements kann jeweils eine konkave Linse zugeordnet sein, welche jeweils zwischen dem Reflektorelement und der Optikscheibe angeordnet sein kann. Insbesondere können die Linsen an der Optikscheibe, insbesondere an der Innenseite der Optikscheibe bzw. der Seite, die dem Reflektorelement gegenüberliegt, angeordnet, insbesondere ausgebildet, sein. Die Zuordnung meint insbesondere, dass je eine Linse einem Segment gegenüberliegt. Die Linsen können insbesondere einstückig mit der Optikscheibe ausgebildet sein. Die Linsen können insbesondere die gleiche Segmentierung wie das Reflektorelement aufweisen. Möglich ist ferner, dass die Linsen eine dreieckige oder im Wesentlichen dreieckige Form aufweisen, um zu den Segmenten zu korrespondieren. Eine konkave, zentrale Fläche der Linsen kann einerseits einen größeren Abstand (mehrere Millimeter) zur jeweils ihr mittels des Segments zugeordneten Leuchtdiode aufweisen. Durch ihre Formgebung, insbesondere als pyramidale Optik, können die Linsen in ihrem Außenbereich demgegenüber eine größere Wandstärke aufweisen. Dies ist vorteilhaft für eine gleichmäßige Ausleuchtung ohne Betonung einer axialen Leuchtdioden-Intensität (insbesondere bei sog. Top-LEDs) und ermöglicht somit eine Ausleuchtung des Segments bzw. des Bereichs der Optikscheibe vor dem Segment ohne einen Hotspot. Zugleich beinhaltet die Optikscheibe auch einen Lichtleitereffekt und im Zusammenwirken der Prismenflächen der Linse und der umgebenden Reflektorflächen der Segmente des Reflektorelements auch eine zusätzliche Lichtführung, die zusammen mit der zentralen Beleuchtung der konkaven Linsenfläche zu einer homogenen Ausleuchtung des Segments bzw. des Bereichs der Optikscheibe vor dem Segment führt und so eine hohe Performance bereitstellt.
  • Möglich ist zusätzlich oder alternativ, dass radial abstrahlende Leuchtdioden verwendet werden. Dabei sorgt das Reflektorelement trotz der radialen Abstrahlung des Lichts von den Leuchtdioden für eine Umlenkung des von den radial abstrahlenden Leuchtdioden emittierten Lichts in Vorwärtsrichtung, also auf die Optikscheibe. Entsprechend kann das Reflektorelement speziell so gestaltet sein, dass es das radial von jeder der Leuchtdioden abgestrahlte Licht in Vorwärtsrichtung zur Optikscheibe umlenkt. Dadurch kann eine besonders gleichmäßige Ausleuchtung jedes Bereichs eines Segments bzw. der Optikscheibe im Bereich der Segmente erzielt werden, sodass eine gleichmäßige Ausleuchtung der Optikscheibe bzw. Segmente erzielt werden kann. Bei den eingesetzten Leuchtdioden vom Typ der radialen Lichtabstrahlung ist vorteilhaft, dass der Weg des Lichts bis zu dem Reflektorelement bzw. den dortigen Wandelementen vergleichsweise kurz ist.
  • Dadurch kann insgesamt eine vergleichsmäßig kompakte Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt werden. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung mit einer vergleichsweise geringen Dicke, insbesondere gemessen von der Leiterplatte zur Optikscheibe, ausgebildet werden. Insbesondere können die radial abstrahlenden Leuchtdioden dazu eingerichtet sein, an bzw. von ihrem Umfang Licht nach radial außen abzustrahlen. Zumindest nicht nur oder nicht überwiegend kann auch Licht von einer Vorderseite aus von jeder der Leuchtdioden jeweils abgestrahlt werden, wie dies beispielsweise bei einer Top-LED der Fall ist. Entscheidend ist aber, dass Licht auch (insbesondere überwiegend) vom Umfang der Leuchtdioden radial bzw. ringförmig abgestrahlt wird. Unter dem Umfang einer Leuchtdiode werden dabei die Seiten der Leuchtdiode verstanden, die sich typischerweise gegenüber der Vorderseite schräg, insbesondere orthogonal, erstrecken. Mit anderen Worten befindet sich der Umfang mit seiner Seite oder seinen Seiten zwischen der Vorder- und Rückseite der Leuchtdiode. Ganz besonders können die radial abstrahlenden Leuchtdioden dazu eingerichtet sein, zumindest über die Hälfte ihres Umfangs oder im Wesentlichen entlang ihres gesamten Umfangs Licht nach radial außen abzustrahlen. Mit anderen Worten kann entlang eines zumindest hälftigen, überwiegenden oder im Wesentlichen ganzen Anteils des Umfangs Licht nach radial außen abgestrahlt werden oder, mit anderen Worten, ringförmig von jeder der Leuchtdioden abgestrahlt werden.
  • Die Gestaltung der Optikscheibe mit den konkaven Linsen und/oder die Wahl von radial abstrahlenden Leuchtdioden in Kombination mit der Leuchtdioden-Lichtverteilung und dem Reflektorelement führt zu einer gleichmäßigen Ausleuchtung der Segmente bzw. Segmentflächen des Reflektorelements und damit der Optikscheibe. Dadurch wird eine Segment-Anzeige-Funktion und zugleich eine hohe lichttechnische Performance zur Verfügung gestellt, da nahezu das gesamte Licht der jeweiligen Leuchtdioden genutzt wird. Somit kann die Beleuchtungsvorrichtung selbst mit relativ lichtschwachen Leuchtdioden bereits hohe Intensitäten bereitstellen und Funktionen wie Schlusslicht, Bremslicht, Fahrtrichtungsanzeiger oder Tagfahrlicht realisieren, insbesondere wenn mehrere Beleuchtungsvorrichtungen im Rahmen eines Beleuchtungssystems genutzt werden, um eine durchgehende bzw. gemeinsame Lichtsignatur zu schalten.
  • Auch ist es möglich, dass die Segmente des Reflektorelements zumindest partiell Streifenoptiken aufweisen bzw. Streifenoptiken in den Segmenten ausgebildet sind. Dabei kann an jeder Fläche bzw. Reflektorwand des Segments bzw. des Reflektorelements jeweils eine Streifenoptik vorgesehen sein. Die Streifenoptiken, die auch als Riffeloptiken bezeichnet werden können, können den direkten Oberflächenreflex des Leuchtdioden-Lichts streuen und somit einer konzentrierten Abbildung des Lichts in der Ausleuchtung entgegenwirken, um Hotspots zu vermeiden.
  • Im Übrigen kann vorgesehen sein, dass ein Abstand zwischen den Leuchtdioden und der Optikscheibe weniger als 15 mm, ganz bevorzugt weniger als 12 mm, ferner ganz bevorzugt weniger als 10 mm und besonders bevorzugt weniger als 8 mm beträgt. Der Abstand kann als Untergrenze beispielsweise zumindest 2 mm, ganz besonders zumindest 4 mm und ferner besonders zumindest 6 mm betragen. Entsprechend wird eine besonders kompakte Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt, die ganz besonders eine geringe Dicke aufweist.
  • Ferner kann die Beleuchtungsvorrichtung eine Gittermaske (mit einem Gitter bzw. mit Gitterstreben) aufweisen, welche die Segmente (optisch) voneinander abgrenzen. Die Gittermaske ist insbesondere lichtundurchlässig (im Bereich ihres Gitters bzw. ihrer Gitterstreben). Die Gittermaske kann beispielsweise schwarz sein. Die Gitterstreben bzw. das Gitter der Gittermaske sorgt entsprechend dafür, dass die Segmente im Kalt- und Warmerscheinungsbild der Beleuchtungsvorrichtung voneinander abgegrenzt sind, um die optische Wahrnehmung der anzeigbaren Lichtsignaturen zu verbessern.
  • Dabei kann die Gittermaske insbesondere als ein Blech, eine Folie, ein Spritzgußteil und/oder eine Laser-Ablation der Optikscheibe ausgebildet sein. Als Blech kann insbesondere ein dünnes Blech, beispielsweise mit einer Wandstärke zwischen 0,1 mm und 0,5 mm, eingesetzt werden, welches für die Erzeugung von Öffnungen im Bereich der Segmente gelasert sein kann. Das Blech kann dann zwischen der Optikscheibe und einem Gehäuserahmen bzw. Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung in der Montage geklemmt oder auf die Optikscheibe oder in den Gehäuserahmen eingeklebt sein. Die Folie kann beispielsweise bedruckt oder geklebt werden. Die Folie oder Klebefolie kann mit dem Gitter bzw. den Gitterstreben bedruckt sein und auf die Optikscheibe aufgeklebt oder zwischen der Optikscheibe und dem Gehäuserahmen in der Montage geklemmt sein. Als Spritzgussteil kann insbesondere ein 2-Komponenten-Spritzteil eingesetzt werden. Die Gittermaske kann dabei beispielsweise als zweite, schwarze Komponente auf die Optikscheibe gespritzt sein. Bei einer Laser-Ablation kann die Optikscheibe beispielsweise metallisiert oder lackiert und anschließend für die offenen Segmentflächen freigelasert sein.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung kann ferner ein Gehäuse, insbesondere als Gehäuserahmen ausgebildet oder mit Gehäuserahmen, aufweisen. In dem Gehäuse können die Leiterplatte, das Reflektorelement und die Optikscheibe aufgenommen sein. Ferner kann auch die Gittermaske in dem Gehäuse aufgenommen sein. Rückseitig des Gehäuses können Befestigungselemente, wie beispielsweise Schraubdome, angeordnet sein.
  • Außerdem kann vorgesehen sein, dass die Optikscheibe auf ihrer Vorderseite und/oder Rückseite optische Streuelemente aufweist. Als optische Streuelemente können beispielsweise Kissenoptiken oder Mikrooptiken vorgesehen sein oder eine diffraktive Diffusorstruktur oder Mikrostruktur oder im einfachsten Fall eine Erodierstruktur oder Ätzstruktur.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Beleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung und einer Steuereinheit zum Steuern einer Lichtsignaturanzeige der Beleuchtungsvorrichtung.
  • Über die Steuereinheit bzw. die Elektronik kann die Beleuchtungsvorrichtung insbesondere variabel ansteuerbar sein, um unterschiedlichste Inhalte darzustellen, beispielsweise einzelne Piktogramme und Zeichen, wie beispielsweise Verkehrszeichen bzw. Hilfszeichen im Verkehr, etwa einen Rechtspfeil, einen Hinweispfeil, eine Abbildung eines Passanten oder dergleichen. Derartige Inhalte, die mittels entsprechender Beleuchtung durch mehrere der Leuchtdioden bzw. der Segmente darstellbar sind, werden hierin als Lichtsignaturen verstanden. Solche Lichtsignaturen können statisch oder dynamisch sein, sich also im Zeitverlauf nicht ändern oder aber im Zeitverlauf ändern.
  • Ganz besonders kann das Beleuchtungssystem mehrere Beleuchtungsvorrichtungen nach dem ersten Aspekt der Erfindung aufweisen. Die Steuereinheit kann dabei zur Steuerung von zumindest zwei der mehreren Beleuchtungsvorrichtungen zum Anzeigen einer gemeinsamen Lichtsignatur eingerichtet sein.
  • Unter einer gemeinsamen Lichtsignatur wird dabei vorliegend verstanden, dass die Lichtsignatur der zumindest zwei Beleuchtungsvorrichtungen auf einander abgestimmt sind, um denselben oder einen aufeinander abgestimmten Inhalt mittels der Beleuchtung darzustellen.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird die eingangs erwähnte Aufgabe gelöst durch ein Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungsvorrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung oder einem Beleuchtungssystem nach dem zweiten Aspekt der Erfindung.
  • Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung gemäß von Ausführungsbeispielen nachfolgend näher erläutert. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder der Figur hervorgehenden Merkmale, einschließlich konstruktiver Einzelheiten, können sowohl für sich als auch in den beliebigen verschiedenen Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es zeigen:
    • 1 eine Draufsicht auf eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
    • 2 eine Schrägansicht auf die Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
    • 3 eine Seitenansicht auf die Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
    • 4 eine Schrägansicht auf die Beleuchtungsvorrichtung aus 1 ohne Gehäuse;
    • 5 eine Explosionsansicht der Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
    • 6 eine Schrägansicht auf die Beleuchtungsvorrichtung aus 1 ohne Gehäuse und ohne Gittermaske;
    • 7 eine Detailansicht auf eine Anordnung der Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
    • 8 eine Schrägansicht auf die Leiterplatte der Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
    • 9 eine Draufsicht auf die Rückseite der Optikscheibe der Beleuchtungsvorrichtung aus 1;
    • 10 eine Draufsicht auf eine Anordnung konkaver Linsen der Optikscheibe aus 9;
    • 11 eine Schrägansicht auf die Anordnung der konkaven Linsen aus 10;
    • 12 eine schematische Ansicht auf einen Ausschnitt der Beleuchtungsvorrichtung aus 1 im Betrieb;
    • 13 die Ansicht aus 12 mit einer Lösung zur Vermeidung von Streulicht in unbeleuchteten Segmenten;
    • 14 eine schematische Ansicht eines Beleuchtungssystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Betrieb mit unterschiedlichen Lichtsignaturen;
    • 15 eine schematische Ansicht eines Beleuchtungssystems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung im Betrieb mit einer gemeinsamen Lichtsignatur;
    • 16 eine schematische Ansicht des Beleuchtungssystems aus 9 im Betrieb mit einer gemeinsamen Lichtsignatur;
    • 17 eine schematische Ansicht des Beleuchtungssystems aus 9 im Betrieb mit einer weiteren gemeinsamen Lichtsignatur;
    • 18 eine schematische Ansicht des Beleuchtungssystems aus 9 im Betrieb mit einer noch weiteren gemeinsamen Lichtsignatur;
    • 19 eine Rückansicht eines Kraftfahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Gleichartige oder identische Elemente sind in den 1 bis 19 mit denselben Bezugszeichen versehen. Gleichartige oder identische Elemente sind der Übersichtlichkeit halber dabei nicht alle durchgehend mit einem Bezugszeichen versehen.
  • Die 1 bis 3 zeigen jeweils eine Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht, einer perspektivischen Ansicht und einer seitlichen Ansicht.
  • Die Beleuchtungsvorrichtung 1 umfasst ein Gehäuse 4, welches vorliegend als ein Gehäuserahmen mit einem oberen Teil 2 und einem unteren Teil 3 ausgebildet ist.
  • Das Gehäuse 4 hat eine gegenüber seiner Breiten- und Höhenerstreckung eine geringe Dicke. Das Gehäuse 4 ist, insbesondere im oberen Teil 2, vorliegend beispielhaft rechteckig, insbesondere quadratisch, ausgebildet, sodass die Beleuchtungsvorrichtung 1 insgesamt eine rechteckige Form aufweist. Alternativ kann das Gehäuse 4 bzw. die Beleuchtungsvorrichtung 1 jedoch auch andere Formen, wie beispielsweise rechteckig, rund oder oval, aufweisen.
  • Wie der 1 entnommen werden kann, weist die Beleuchtungsvorrichtung 1 mehrere Anordnungen 5 auf, die jeweils eine Vielzahl von Segmenten 6 umfassen. Vorliegend sind die Anordnungen 5 quadratisch in ihrer Grund- bzw. Erscheinungsform an der Optikscheibe 8 (siehe 5) der Beleuchtungsvorrichtung 1 ausgebildet und umfassen jeweils vier dreieckförmige Segmente 6. Die einzelnen Segmente 6 können mittels dahinter angeordneten Leuchtdioden 11 (siehe 5) individuell und gleichmäßig ausgeleuchtet werden.
  • 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht der Beleuchtungsvorrichtung 1 ohne Gehäuse 4, dass die Leuchtdioden 11 (siehe 5) hierzu auf einer Leiterplatte 10 bzw. Platine 5 und hinter einem Reflektorelement 9 angeordnet sind. Hinter der Leiterplatte 10 ist zudem eine rückseitiges Teil 12 des Gehäuses 4 zu sehen, welches das Abschließen des Gehäuses 4 von der Rückseite aus erlaubt.
  • 5 zeigt die Beleuchtungsvorrichtung 1 in einer Explosionsdarstellung, der sich entnehmen lässt, dass das Reflektorelement 9 die sich in den Anordnungen 5 angeordneten Segmente 6 und sich wiederholenden Anordnungen 5 aufweist. Das Reflektorelement 9 ist vorliegend einstückig mit sämtlichen Anordnungen 5 und Segmenten 6 angeordnet. Alternativ können die Segmente 6 aber auch einzeln hergestellt sein, was jedoch aufwändiger ist.
  • Das Reflektorelement 9 ist auf der Leiterplatte 10 mit den Leuchtdioden 11 angeordnet. Dabei ist je eine Leuchtdiode 11 einem Segment 6 in dem Reflektorelement 9 zugeordnet bzw. umgibt je ein Segment 6 eine der Leuchtdioden 11 auf der Leiterplatte 10.
  • Auf dem Reflektorelement 9 ist wiederum eine Optikscheibe 8, beispielsweise aus Glas oder Kunststoff, angeordnet. Auf der Optikscheibe 8 wiederum ist eine Gittermaske 7 angeordnet, die für eine optische Trennung der Segmente 6 voneinander sorgt. Sämtliche der vorgenannten Komponenten sind in dem Gehäuse 4 aufgenommen.
  • 6 zeigt eine Schrägansicht auf die Beleuchtungsvorrichtung 1 ohne Gehäuse 4, ohne Optikscheibe 8 und ohne Gittermaske 7. Zu erkennen ist hier, wie jeweils eine Leuchtdiode 11 (nicht direkt sichtbar) innerhalb jeweils eines Segment 6 angeordnet ist bzw. von dem Segment 6 umgeben wird, welches die Leuchtdiode 11 ausleuchten kann.
  • 7 zeigt eine Detailansicht auf eine Anordnung 5 mit vier dreieckförmigen Segmenten 6, die in der quadratischen Anordnung 5 auf der Leiterplatte 10 angeordnet sind. Jedes der Segmente 6 weist drei zueinander winklig angestellte Reflektorflächen bzw. -wände auf, auf denen jeweils eine Streifenoptik 13 in Nähe zu der jeweils dem Segment 6 zugeordneten Leuchtdiode 11 ausgebildet sind. Die Ecken der Segmente 6 sind dabei abgerundet. Die Segmente 6 erstrecken sich dabei von der jeweiligen Leuchtdiode 11 aus in Richtung zur Optikscheibe 8 mit einer der Leuchtdiode 11 nahen Öffnung, die das Einstrahlen von Licht von der Leuchtdiode 11 an die Reflektorflächen erlaubt, zu einer größeren Öffnung, aus der das Licht dann auf die Optikscheibe 8 austritt, durch die es dann wiederum hindurchtritt.
  • 8 zeigt eine Schrägansicht auf die Leiterplatte 10 mit den Leuchtdioden 11. Wie zu erkennen ist, sind die Leuchtdioden 11 hier in einer sich wiederholenden Plus-Anordnung korrespondierend zu den Anordnungen 5 auf der Leiterplatte 10 angeordnet.
  • 9 zeigt eine Draufsicht auf die Rückseite der Optikscheibe 8 der Beleuchtungsvorrichtung 1, also die Seite, die dem Reflektorelement 9 zugewandt ist. Hier ist zu erkennen, dass die Optikscheibe 8 auf ihrer Rückseite mit einer Vielzahl von konkaven Linsen 14 ausgebildet ist, die jeweils dreieckförmig ausgebildet sind und in Übereinstimmung mit der Anordnung 5 der Segmente 6 auf der Optikscheibe 8 angeordnet sind, sodass jeweils eine Linse 14 einem Segment 6 zugeordnet ist bzw. gegenüberliegt.
  • 10 und 11 zeigen die konkaven Linsen 14 in einer Draufsicht und einer Schrägansicht in einer Anordnung mit vier konkaven Linsen 14. Hier ist besonders gut zu erkennen, dass die Linsen 14 jeweils eine konkave, zentrale Fläche aufweist, welche entsprechend einen größeren Abstand zur jeweils ihr mittels des Segments 6 zugeordneten Leuchtdiode 11 aufweisen. Ihre Formgebung entspricht einer pyramidalen Optik, sodass die Linsen in ihrem Außenbereich demgegenüber eine größere Wandstärke aufweisen. Dies ist vorteilhaft für eine gleichmäßige Ausleuchtung ohne Betonung einer axialen Leuchtdioden-Intensität (insbesondere bei sog. Top-LEDs) und ermöglicht somit eine Ausleuchtung des Segments 6 bzw. des Bereichs der Optikscheibe 8 vor dem Segment 6 ohne einen Hotspot.
  • 9 zeigt einen Ausschnitt der Beleuchtungsvorrichtung 1 in einer Querschnittsansicht. Zu sehen ist hier beispielhaft ein Ausschnitt einer Leiterplatte 10 mit drei Leuchtdioden 11 sowie Wandelementen bzw. Reflektorflächen der Segmente 6 des Reflektorelements 9. Hinter der Optikscheibe 8 befindet sich schließlich die Gittermaske 7.
  • Der Abstand zwischen den Leuchtdioden 11 und der Optikscheibe 8 ist besonders gering gewählt, beträgt beispielsweise nur 10 cm oder weniger, um die anfangs angesprochene Kompaktheit bzw. geringe Dicke der Beleuchtungsvorrichtung 1 zu erzielen. Entsprechend ist nur wenig Platz für das entsprechende Reflektorelement 9 bzw. entsprechende Reflektionen. Gleichzeitig muss aber eine möglichst gleichmäßige Ausleuchtung des jeweiligen Segments 6 bzw. Bereichs der Optikscheibe 8 vor dem jeweiligen Segment 6 erzielt werden.
  • Um dies zu gewährleisten werden vorliegend, wie bereits erläutert, die konkaven Linsen 14, die beispielhaft einstückig mit der Optikscheibe 8 ausgebildet sind, eingesetzt. Die Linsen 14 beinhalten auch einen Lichtleitereffekt und im Zusammenwirken der Prismenflächen der Linsen 14 und der umgebenden Reflektorflächen der Segmente 6 auch eine zusätzliche Lichtführung, die zusammen mit der zentralen Beleuchtung der konkaven Linsenfläche zu einer homogenen Ausleuchtung des Segments 6 führt.
  • Nun kann es, wie die 13 in einer weiteren Ansicht zeigt, zwischen den Leuchtdioden 11 und dem Reflektorelement 9 bzw. den Segmenten 6 zu einer Umlenkung von Licht aus einem Segment 6 in ein anderes Segment 6 kommen. Dies kann auch als Streulicht bezeichnet werden. Problematisch an diesem Streulicht ist, dass an sich nicht aktiv durch eine jeweils einem Segment 6 zugeordnete Leuchtdiode 11 beleuchtete Segmente 6 dennoch in geringem Umfang beleuchtet werden. Dadurch wird die gewünschte Lichtsignaturanzeige der Beleuchtungsvorrichtung 1 beeinträchtigt.
  • Um dieses Problem zu lösen ist vorliegend ein Bildschirm 15, insbesondere ein passives LC-Display, auf der Vorderseite bzw. Sichtseite der Optikscheibe 8 angeordnet, das vorliegend beispielhaft aus einem ersten dünnen Substrat 15 und einem zweiten dünnen Substrat 16 und einem Flüssigkristall dazwischen gebildet wird. Die Substrate 15, 16 können beispielsweise Glasscheiben oder Kunststofffolien sein.
  • Nun ist der Bildschirm 15 ganz besonders ein sog. dye-doped-Display, bei dem die Farbpigmente des Bildschirms 15 dotiert sind. Im Nichtbetriebszustand des Bildschirms 15 bestimmen die Farbpigmente, die beispielsweise schwarz sein können, die Farbe des Bildschirms 15.
  • Der Bildschirm 15 ist nun derart programmiert bzw. steuerungstechnisch mit den Leuchtdioden 11 bzw. der Platine 10 eingerichtet, dass der Bildschirm 15 im Bereich derjenigen Segmente 6 bzw. gegenüberliegenden von Segmenten 6, denen zugeordnete Leuchtdioden 11 nicht aktiviert werden, ausgeschaltet bzw. nichttransparent bleibt, sodass nur die vorbestimmten Farbpigmente zu sehen sind, also beispielsweise schwarz. Dadurch ist von außen in den nicht aktiven Segmenten 6 kein Streulicht zu sehen, auch wenn es dort auf die Optikscheibe 8 auftrifft.
  • Wiederum ist der Bildschirm 15 dazu programmiert bzw. steuerungstechnisch eingerichtet, sich gegenüber derjenigen Segmente 6, die durch Einschalten der Leuchtdioden 11 beleuchtet werden, einzuschalten, um den Bildschirm 15 in diesem Bereich gegenüber des Segments 6, wie in der 13 zu sehen ist, transparent zu schalten. Dadurch kann das Licht der Leuchtdiode 11 diesen Segments 6 aus der Optikscheibe 8 bzw. der Beleuchtungsvorrichtung 1 austreten und optisch wahrgenommen werden.
  • 14 zeigt schematisch ein Beleuchtungssystem 20 mit mehreren, vorliegend rein beispielhaft vier, Beleuchtungsvorrichtungen 1. Die Beleuchtungsvorrichtungen 1 können mittels einzelner oder, wie gezeigt, einer gemeinsamen Steuereinheit 21 ansteuerbar sein.
  • In 14 sind unterschiedliche Lichtsignaturen gezeigt, die von den jeweiligen Beleuchtungsvorrichtungen 1 angezeigt werden. Dabei werden einzelne Inhalte bzw. Symbole mittels der Lichtsignaturen wiedergegeben, wie beispielsweise ein Kreuz für ein Stoppen, einen gehenden Passanten oder einen stehenden Passanten.
  • Bei Einsatz von Leuchtdioden 11, die das Farbspektrum (gelb, rot, blau) abdecken, ist auch eine Aufteilung der Fläche einer Beleuchtungsvorrichtung 1, beispielsweise mit einem größeren roten Bereich (rote Leuchtdioden) und einem kleineren gelben Bereich (gelbe Leuchtdioden) oder einer anderen Farbaufteilung möglich. Dadurch können auch zwei Funktionen, z.B. Schlusslicht und Fahrtrichtungsanzeiger, oder drei Funktionen, z.B. Schluss-Bremslicht und Fahrtrichtungsanzeiger, realisiert werden.
  • Es ist jedoch auch möglich, die Lichtsignaturen der einzelnen Beleuchtungsvorrichtungen 1 aufeinander abzustimmen. So zeigt beispielsweise die 15 drei Beleuchtungsvorrichtungen 1 eines Beleuchtungssystems 20, welche jeweils dieselbe Lichtsignatur zeigen.
  • 16 und 17 zeigen jeweils eine unterschiedliche und in sich geschlossene bzw. gemeinsame Lichtsignatur, die bei Aneinanderreihung bzw. Reihenschaltung von vier Beleuchtungsvorrichtungen 1 miteinander durch diese gemeinsam erzeugt wird.
  • 18 wiederum zeigt eine Wiederholung einer Lichtsignatur auf vier Beleuchtungsvorrichtungen 1 eines Beleuchtungssystems 20, bei dem die Lichtsignatur eine beispielsweise im Fahrbetrieb des mit dem Beleuchtungssystem 20 ausgestatteten Kraftfahrzeugs 30 nutzbare Hinweisfunktion einnimmt, nämlich das Anzeigen eines Rechtspfeils, was auch als Fahranzeige bezeichnet werden kann und beispielsweise für ein Abfahren des damit ausgestatteten Kraftfahrzeugs 30 (siehe 14) nach rechts genutzt werden kann.
  • 19 zeigt ein Kraftfahrzeug 30 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Rückansicht. Das Kraftfahrzeug 30 ist jeweils mit den zuvor beschriebenen Beleuchtungssystemen 20 ausgebildet, welche vorliegend als Rückleuchten des Kraftfahrzeugs 30 ausgebildet sind und so das Anzeigen verschiedener gemeinsamer oder unterschiedlicher Lichtsignaturen ermöglichen, beispielsweise eines Abbiegens mittels entsprechender Pfeildarstellungen als Lichtsignaturen.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Beleuchtungsvorrichtung
    2
    oberes Teil
    3
    unteres Teil
    4
    Gehäuse
    5
    Anordnung
    6
    Segment
    7
    Gittermaske
    8
    Optikscheibe
    9
    Reflektorelement
    10
    Leiterplatte
    11
    Leuchtdiode
    12
    rückseitiges Teil
    13
    Streifenoptik
    14
    Linse
    15
    Bildschirm
    16
    erstes Substrat
    17
    zweites Substrat
    20
    Beleuchtungssystem
    21
    Steuereinheit
    30
    Kraftfahrzeug
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102016119326 A1 [0003]

Claims (15)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (1) für ein Kraftfahrzeug (30), wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Leiterplatte (10) mit einer Mehrzahl von darauf angeordneten Leuchtdioden (11), eine Optikscheibe (8) und ein Reflektorelement (9) aufweist, wobei das Reflektorelement (9) zwischen der Leiterplatte (10) und der Optikscheibe (8) angeordnet ist, wobei das Reflektorelement (9) mehrere Segmente (6) aufweist, in welche das Reflektorelement (9) unterteilt ist, wobei jeder Leuchtdiode (11) ein Segment (6) zugeordnet ist, sodass aus den Leuchtdioden (11) ausgestrahltes Licht einerseits an den Segmenten (6) des Reflektorelement (9) reflektiert wird und andererseits durch die Optikscheibe (8) hindurchtritt, dadurch gekennzeichnet, dass die Segmente (6) eine dreieckige oder im Wesentlichen dreieckige Form aufweisen.
  2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei mehrere Segmente (6) jeweils zu einer sich zeilen- und spaltenweise wiederholenden Anordnung (5) an dem Reflektorelement (9) zusammengefasst sind.
  3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Anordnungen (5) jeweils eine rechteckige oder im Wesentlichen rechteckige Form aufweisen.
  4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei jeder Leuchtdiode (11) jeweils derart ein Segment (6) zugeordnet ist, dass aus jeweils einer Leuchtdiode (11) ausgestrahltes Licht an dem Reflektorelement (9) reflektiert wird und im Bereich des jeweils dieser einen Leuchtdiode (11) zugeordneten Segments (6) durch die Optikscheibe (8) hindurchtritt.
  5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei jedem Segment (6) des Reflektorelements (9) jeweils eine konkave Linse (14) zugeordnet ist, welche jeweils zwischen dem Reflektorelement (9) und der Optikscheibe (8) angeordnet ist.
  6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die konkaven Linsen (14) einstückig mit der Optikscheibe (8) ausgebildet sind.
  7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5 oder 6, wobei die konkaven Linsen (14) eine dreieckige oder im Wesentlichen dreieckige Form aufweisen.
  8. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Segmente (6) des Reflektorelements (9) zumindest partiell Streifenoptiken (13) aufweisen.
  9. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei ein Abstand zwischen den Leuchtdioden (11) und der Optikscheibe (4) weniger als 15 mm beträgt.
  10. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) ferner eine Gittermaske (7) aufweist, welche die Segmente (6) voneinander abgrenzen.
  11. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) ferner ein Gehäuse (4) aufweist, in dem die Leiterplatte (10), das Reflektorelement (9) und die Optikscheibe (8) aufgenommen sind.
  12. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Optikscheibe (8) auf ihrer Vorderseite und/oder Rückseite optische Streuelemente aufweist.
  13. Beleuchtungssystem (20) für ein Kraftfahrzeug (30) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der voranstehenden Ansprüche und einer Steuereinheit (21) zum Steuern einer Lichtsignaturanzeige der Beleuchtungsvorrichtung (1).
  14. Beleuchtungssystem (20) nach Anspruch 13, wobei das Beleuchtungssystem (20) mehrere Beleuchtungsvorrichtungen (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 aufweist und die Steuereinheit (21) zur Steuerung von zumindest zwei der mehreren Beleuchtungsvorrichtungen (1) zum Anzeigen einer gemeinsamen Lichtsignatur eingerichtet ist.
  15. Kraftfahrzeug (30) mit einer Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12 oder einem Beleuchtungssystem (20) nach Anspruch 13 oder 14.
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