DE4228895A1

DE4228895A1 - Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE4228895A1
Application number: DE4228895A
Authority: DE
Inventors: Johannes-Gerhard Dipl Bertling; Peter Schoettle; Doris Dipl Ing Boebel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1992-08-29
Filing date: 1992-08-29
Publication date: 1994-03-03
Anticipated expiration: 2012-08-30
Also published as: US5570951A; DE4228895C2; US5477436A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge nach der Gattung des Anspruchs 1.

Eine solche Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise durch die DE-A1 33 15 785 bekannt. Diese Beleuchtungseinrichtung weist mehrere Halbleiterlichtquellen in Form von Leuchtdioden als Lichtquellen auf. Die Leuchtdioden sind dabei als Drei phasen-Leuchtdioden ausgeführt, die je nach elektrischer An steuerung Licht in wenigstens zwei verschiedenen Farben ab strahlen können. Bei dieser Beleuchtung kann somit zwischen wenigstens zwei verschiedenen Farben umgeschaltet werden, wobei jedoch vorgesehen ist, daß sämtliche Leuchtdioden Licht der selben Farbe abstrahlen. Durch diese Ausbildung kann die Be leuchtungseinrichtung für verschiedene Leucht- oder Signal funktionen eingesetzt werden. Eine Verwendung dieser Beleuch tungseinrichtung als Scheinwerfer ist jedoch nur eingeschränkt möglich, da die Leuchtdioden kein weißes Licht abstrahlen, sondern rotes, grünes oder gelbes Licht. Außerdem sind die Dreiphasen-Leuchtdioden gegenüber einfachen Halbleiterlicht quellen, die lediglich Licht einer Farbe abstrahlen, teurer. Auch die Ansteuerung der Dreiphasen-Leuchtdioden erfordert einen erhöhten Aufwand, so daß diese Beleuchtungseinrichtung insgesamt einen hohen Fertigungsaufwand erfordert und nicht kostengünstig hergestellt werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß bei der Ver wendung einfacher, nur Licht einer Farbe abstrahlender Halb leiterlichtquellen gewünschte einheitliche Lichtfarben erzielt werden können. So kann beispielsweise durch geeignete Auswahl und Anordnung einzelner Halbleiterlichtquellen weißes Licht erzielt werden, so daß die Beleuchtungseinrichtung als Schein werfer verwendet werden kann.

In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Beleuchtungseinrichtung angegeben. Durch die im Anspruch 2 angegebenen optischen Elemente der Lichtscheibe ist eine gezielte Überlagerung des von den ein zelnen Lichtquellen abgestrahlten Lichts und damit eine gleichmäßige Farbmischung erreicht. Durch die im Anspruch 4 angegebenen optischen Elemente an der Abdeckung der Halbleiter lichtquellen ist ebenfalls eine gleichmäßige Farbmischung erreicht. Die Abdeckung kann dabei vorteilhafterweise bei der Herstellung der Lichtquellen bereits angebracht werden. Bei der im Anspruch 5 angegebenen Ausbildung der optischen Elemente der einzelnen Halbleiterlichtquellen kann auf eine gemeinsame Lichtscheibe mit optischen Elementen verzichtet werden und es braucht erforderlichenfalls lediglich eine klare Scheibe als Abdeckung vorgesehen zu werden. Durch die im Anspruch 7 angegebene Ausbildung der optischen Elemente als beugungs optische Elemente können diese auch auf kleinen Abdeckungen der Halbleiterlichtquellen untergebracht werden, was bei bekannten makroskopischen Linsen und/oder Prismen schwierig wäre.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Beleuchtungseinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein zweites Aus führungsbeispiel der Beleuchtungseinrichtung und

Fig. 3 eine Halbleiterlichtquelle der Beleuchtungseinrichtung von Fig. 2 in vergrößerter Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Beleuchtungseinrich tung für Fahrzeuge weist als Lichtquellen eine Vielzahl von Halbleiterlichtquellen 10 auf. Die Halbleiterlichtquellen 10 sind auf einer Grundplatte 12 angeordnet, an der diese gehalten und elektrisch untereinander und mit einer Spannungsquelle ver bunden sind. Die Anzahl der Halbleiterlichtquellen 10 richtet sich nach der für die jeweilige Verwendung der Beleuchtungsein richtung erforderlichen Beleuchtungsstärke. Die Halbleiter lichtquellen 10 strahlen Licht unterschiedlicher Farben ab, wobei jedoch jede Halbleiterlichtquelle 10 nur für eine Licht farbe ausgelegt ist. Die unterschiedliche Lichtfarben abstrah lenden Halbleiterlichtquellen können unregelmäßig verteilt an geordnet sein oder in einem bestimmten Muster.

Die Halbleiterlichtquellen 10 sind mit einer Lichtscheibe 14 abgedeckt, die mit optischen Elementen versehen ist, durch die das von den Lichtquellen 10 abgestrahlte Licht beeinflußt, das heißt gestreut und/oder abgelenkt wird. Durch die Streuung und/oder Ablenkung des von den Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichts wird eine Farbmischung erreicht, indem die von den einzelnen Lichtquellen 10 abgestrahlten Lichtbündel einander überlagert werden. Das aus der Beleuchtungseinrichtung aus tretende Licht weist damit eine einheitliche Farbe auf, die von der Wahl der Lichtfarben der einzelnen Halbleiterlichtquellen 10 abhängt. Bei der Verwendung von blauem, rotem und gelbem Licht abstrahlenden Halbleiterlichtquellen 10, in Fig. 1 mit b, r und g bezeichnet, in etwa der gleichen Anzahl kann dabei erreicht werden, daß das aus der Beleuchtungseinrichtung aus tretende Licht weiß ist. Bei dieser Auswahl der Halbleiter lichtquellen 10 kann die Beleuchtungseinrichtung als Fahrzeug scheinwerfer verwendet werden. Durch entsprechende Wahl der Lichtfarben der Halbleiterlichtquellen sowie geeignete Anzahl und Anordnung der unterschiedliche Lichtfarben abstrahlenden Lichtquellen können unterschiedliche einheitliche Lichtfarben erreicht werden, so daß die Beleuchtungseinrichtung für ver schiedene Verwendungen eingesetzt werden kann. Die Anzahl der Halbleiterlichtquellen 10 hängt auch von dem von diesen ausge sandten Lichtstrom ab; so strahlen unter Umständen Halbleiter lichtquellen unterschiedlicher Farben nicht den gleichen Licht strom ab, so daß für diese unterschiedliche Anzahlen erforder lich sind, um weißes Licht zu erhalten.

Durch die optischen Elemente wird außerdem das von den Halb leiterlichtquellen 10 abgestrahlte Licht zur Bildung einer gewünschten oder vorgeschriebenen Lichtstärkeverteilung beeinflußt. Für Beleuchtungseinrichtungen bei Fahrzeugen bestehen dabei gesetzliche Vorschriften über Lichtstärkever teilungen, in denen sowohl maximal zulässige als auch mindestens erforderliche Lichtstärkewerte in verschiedenen Bereichen der von der Beleuchtungseinrichtung zu beleuchtenden Umgebung geregelt sind.

Die optischen Elemente der Lichtscheibe 14 können in bekannter Weise als makroskopische Linsen und/oder Prismen ausgebildet sein. Alternativ können die optischen Elemente auch als beu gungsoptische Elemente ausgebildet sein, die aus Beugungs strukturen bestehen, deren Abmessungen lediglich in der Größen ordnung der Wellenlängen des von den Halbleiterlichtquellen 10 abgestrahlten Lichts liegen. Durch die beugungsoptischen Elemente wird Licht nicht durch Brechung abgelenkt und/oder gestreut, sondern durch die Beugung des Lichts an diesen, was durch die Wellennatur des Lichts bedingt ist. Dabei wird die Ausbreitungsrichtung des Lichts verändert, wenn die Ausbreitung des Lichts durch die ein Hindernis darstellenden beugungsopti schen Elemente gestört ist. Hierzu wird auf die deutsche Patentanmeldung P 42 15 584 verwiesen, deren Inhalt zu dieser Ausgestaltung die vorliegende Patentanmeldung ergänzen soll.

Bei einem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Beleuchtungseinrichtung sind ebenfalls eine Vielzahl von Halbleiterlichtquellen 20 als Lichtquellen vorgesehen, die Licht unterschiedlicher Farben abstrahlen. Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel ist jede Halbleiterlichtquelle 20 mit einer transparenten Abdeckung 22 versehen, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Die Abdeckungen 22 sind mit optischen Elementen versehen, durch die das von den Halbleiterlicht quellen 20 abgestrahlte Licht beeinflußt wird. Die optischen Elemente sind dabei vorzugsweise, wie vorstehend zur Licht scheibe 14 angegeben, als beugungsoptische Elemente ausge bildet, so daß diese ohne Schwierigkeiten auf den nur geringe Abmessungen aufweisenden Abdeckungen 22 angeordnet werden können. Die beugungsoptischen Elemente sind dabei so ausge bildet und angeordnet, daß diese einerseits eine Überlagerung des von den einzelnen Halbleiterlichtquellen 20 abgestrahlten Lichts bewirken und damit für eine Farbmischung sorgen. Ande rerseits wird durch die von den beugungsoptischen Elementen bewirkte Ablenkung und/oder Streuung des Lichts auch eine ge wünschte oder vorgeschriebene Lichtverteilung erzeugt. Dabei ist es erforderlich, daß die einzelnen Halbleiterlichtquellen 20 Abdeckungen mit unterschiedlichen beugungsoptischen Elemen ten erhalten, abhängig von deren Position auf der Grundplatte. Bei dieser Ausbildung der einzelnen Halbleiterlichtquellen 20 ist nur die Anordnung einer klaren Lichtscheibe 24 zur Abdeck ung über den Halbleiterlichtquellen 20 erforderlich, die keine optischen Elemente aufzuweisen braucht. Die Abdeckungen 22 werden vorteilhafterweise bereits bei der Herstellung der Halbleiterlichtquellen 20 angebracht.

Alternativ können die Halbleiterlichtquellen 20 mit Abdeckungen 22 mit gleichen beugungsoptischen Elementen versehen werden, wobei dann durch diese eine Vorverteilung des von den Halb leiterlichtquellen 20 abgestrahlten Lichts erfolgt, beispiels weise zur Farbmischung, während durch eine mit optischen Ele menten versehene Lichtscheibe 24 die gewünschte Lichtstärke verteilung erzeugt wird.

Als Halbleiterlichtquellen 10, 20 können Leuchtdioden verwendet werden, die bei einem Stromfluß Strahlung abgeben. Außerdem können auch Laserdioden verwendet werden, die die unmittelbare Umwandlung elektrischer Energie im Laserlicht ermöglichen. Insgesamt können bei der Verwendung von Halbleiterlichtquellen die Beleuchtungseinrichtungen mit gegenüber der Verwendung von Glühlampen wesentlich verringerter Bautiefe ausgebildet werden und für diese bestehen vielfältige Design- und Gestaltungsmög lichkeiten.

Claims

1. Beleuchtungseinrichtung für Fahrzeuge mit mehreren Halblei terlichtquellen (10; 20) als Lichtquellen, dadurch gekennzeich net, daß jede Halbleiterlichtquelle (10; 20) jeweils Licht nur einer Farbe abstrahlt, daß die von verschiedenen Halbleiter lichtquellen (10; 20) abgestrahlten Lichtfarben jedoch unter schiedlich sind, wobei jeweils mehrere Licht der gleichen Farbe abstrahlende Halbleiterlichtquellen (10; 20) vorgesehen sind und die Halbleiterlichtquellen so verteilt angeordnet sind, daß aus der Beleuchtungseinrichtung durch Überlagerung des von sämt lichen Halbleiterlichtquellen (10; 20) abgestrahlten Lichts Licht einer einheitlichen Farbe austritt.

2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Halbleiterlichtquellen (10) mit einer ge meinsamen transparenten Lichtscheibe (14) abgedeckt sind, die mit optischen Elementen versehen ist, durch die das von den einzelnen Halbleiterlichtquellen (10) abgestrahlte Licht zur Farbmischung einander überlagert wird.

3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Lichtscheibe (14) weiterhin mit optischen Elementen versehen ist, durch die das von den Halbleiterlicht quellen (10) abgestrahlte Licht zur Bildung einer bestimmten Lichtstärkeverteilung beeinflußt wird.

4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß jede Halbleiterlichtquelle (20) eine transparente Abdeckung (22) aufweist, die mit optischen Elementen versehen ist, durch die das von den einzelnen Halbleiterlichtquellen (20) abgestrahlte Licht zur Farbmischung einander überlagert wird.

5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß die Abdeckungen (22) weiterhin mit optischen Elementen versehen sind, durch das das von den Halbleiter lichtquellen (20) abgestrahlte Licht zur Bildung einer be stimmten Lichtstärkeverteilung beeinflußt wird.

6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn zeichnet, daß alle Halbleiterlichtquellen (20) identische Abdeckungen aufweisen und daß die Halbleiterlichtquellen (20) mit einer gemeinsamen transparenten Lichtscheibe (24) abge deckt sind, die mit optischen Elementen versehen ist, durch die das von den Halbleiterlichtquellen (20) abgestrahlte Licht zur Bildung einer bestimmten Lichtstärkeverteilung beeinflußt wird.

7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Anspruche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Elemente als beu gungsoptische Elemente ausgebildet sind, an denen die Ausbrei tungsrichtung des von den Halbleiterlichtquellen (10; 20) abge strahlten Lichts durch Beugung verändert wird.

8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorstehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleiterlichtquellen (10; 20) Leuchtdioden oder Laserdioden verwendet sind.