WO2012038172A1 - Leuchtvorrichtung - Google Patents

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WO2012038172A1
WO2012038172A1 PCT/EP2011/064419 EP2011064419W WO2012038172A1 WO 2012038172 A1 WO2012038172 A1 WO 2012038172A1 EP 2011064419 W EP2011064419 W EP 2011064419W WO 2012038172 A1 WO2012038172 A1 WO 2012038172A1
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lighting device
light
light source
shading
substrate
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PCT/EP2011/064419
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Inventor
Juergen Hager
Oliver Hering
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Osram Ag
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    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/65—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources
    • F21S41/663—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on light sources by switching light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/143—Light emitting diodes [LED] the main emission direction of the LED being parallel to the optical axis of the illuminating device
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F21S41/151—Light emitting diodes [LED] arranged in one or more lines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
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    • F21Y2107/50—Light sources with three-dimensionally disposed light-generating elements on planar substrates or supports, but arranged in different planes or with differing orientation, e.g. on plate-shaped supports with steps on which light-generating elements are mounted
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    • F21Y2107/60—Light sources with three-dimensionally disposed light-generating elements on stacked substrates
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting device, comprising at least one substrate with at least one light source, in particular semiconductor light source, in particular light-emitting diode.
  • Headlights in the automotive sector are often intended to assume a number of lighting-technical functions (for example alternating generation of dipped beam and main beam), with the lighting functions requiring different light distribution.
  • a compact design it is possible to use a plurality of light sources that are accommodated in a common reflector cavity. So far, the different light distributions are generated by dedicated diaphragm elements, which are connected downstream of the light sources and e.g. create a sharp cut-off for the dipped beam.
  • the dedicated aperture elements are typically attached to or to the reflector.
  • the panels oppose a compact design, since they are not arbitrarily miniaturized to their arrangement in the reflector cavity. Also increase with smaller aperture elements an assembly effort and a mounting error.
  • a lighting device comprising at least one substrate with at least one light source. le, wherein at least one light source is shaded by means of at least one component connected to the substrate (also referred to below as the "shading component").
  • the substrate may be, for example, a printed circuit board, a ceramic carrier or an OLED substrate.
  • the shading component can be brought very close to the light source (s), resulting in a particularly compact design.
  • a high mounting accuracy is made possible because the at least one shading component can be fastened to the substrate before a final assembly and can be attached to the substrate with high accuracy and comparatively little effort, e.g. by means of a placement machine or another robot.
  • the shading component is located in a beam path of at least one light source to be shaded and blocks a part of the light associated with this beam path.
  • the at least one light source comprises at least one light-emitting diode. If several LEDs are present, they can be lit in the same color or in different colors. A color can be monochrome (eg red, green, blue etc.) or multichrome (eg white).
  • the light emitted by the at least one light-emitting diode can also be an infrared light (IR LED) or an ultraviolet light (UV LED).
  • IR LED infrared light
  • UV LED ultraviolet light
  • Several light emitting diodes can produce a mixed light; eg a white mixed light.
  • the at least one light-emitting diode may contain at least one wavelength-converting phosphor (conversion LED).
  • the at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount").
  • the at least one light-emitting diode can be connected to at least one of its own and / or common optics for beam guidance to be equipped, for example, at least one Fresnel lens, collimator, and so on.
  • organic LEDs OLEDs, eg polymer OLEDs
  • OLEDs eg polymer OLEDs
  • the at least one light source may, for example, comprise at least one diode laser or another semiconductor light source.
  • the at least one shading component connected to the substrate is a heat sink to which the at least one substrate is attached.
  • the substrate can be easily, firmly and with high precision positioned on the heat sink.
  • the (mostly metallic) heat sink is also robust and very precisely machinable. Thus, even in the long term very precise shading is made possible with a relatively low effort.
  • the heat sink has a step and at least one light source is arranged on a lower step of the step such that an edge of the step is located in an optical path of this at least one light source.
  • the shape of the light / dark boundary can be specified by the shape of the edge.
  • the step can also serve as a stop for a particularly simple positioning of a substrate.
  • the at least one shading component comprises or is at least one light source.
  • a light source for shading a light beam of another light source can serve.
  • the shading light source may be higher than the shading light source, for example, by using a base or a high housing. ses.
  • This embodiment has the advantage that no other parts of the lighting device need to be adapted, but only the shape (eg height or width) and position of the light sources.
  • the at least one shading component comprises or is at least one electronic component.
  • the at least one electronic component may e.g. a capacitor, a resistor, etc. include. This has the advantage that the position of the light sources need not be adjusted or not significantly adapted.
  • the at least one shading component comprises or is at least one mountable aperture.
  • the diaphragm can therefore be designed as a mounting component, e.g. as an SMT component.
  • the bezel can be designed with a high degree of design flexibility and precisely tailored to the shape of the desired shadowing.
  • the at least one shading component comprises or is at least one light source. It is still an embodiment that the at least one shading component is designed to absorb light at least in a light-irradiated area. As a result, scattered light can be largely suppressed by the shading component.
  • the at least one shading component is designed to be reflective at least in a light-irradiated area.
  • a light output of the lighting device can be increased.
  • the lighting device has a plurality of light sources, of which at least one Light source is shadowed by at least one shading device and of which at least one other light source is not shadowed.
  • at least one Light source is shadowed by at least one shading device and of which at least one other light source is not shadowed.
  • different light distributions can be generated in a simple manner, for example at least one shaded light distribution (eg for a low beam or a static bend light) and at least one unshaded light distribution (eg for high beam).
  • the at least one shadowed light source and the at least one unshaded light source can be offset vertically and / or horizontally from each other.
  • the lighting device has a plurality of light sources, which at least one common optical element is connected downstream.
  • This design can be used in particular in the field of automotive engineering.
  • the fact that at least one common optical element is connected downstream of the plurality of light sources may mean that the common optical element is arranged in an optical path of at least two of the light sources and / or can be directly or indirectly irradiated by them.
  • a particularly compact lighting device can be achieved.
  • the at least one optical element has at least one reflector. Since the shading components take up little space, the shading can be implemented in a very small space within the reflector capacity. Thus, the reflector can be, for example, miniaturize further.
  • the lighting device is a lighting device for the automotive sector, in particular a vehicle lamp, especially a headlight.
  • precise shading and miniaturization can be used particularly advantageously.
  • shading creates a light / dark boundary. This allows, for example, in a small space a precisely adjustable dipped beam o.ä. produce.
  • a dipped beam can be generated by means of at least one shaded light source and a high beam can be generated by means of at least one unshaded light source.
  • the invention is not limited to this, and one, in particular static, cornering light can also be generated by means of at least one shadowed light source, in addition or as an alternative to the dipped beam.
  • FIG. 1 shows a sectional side view of components of a lighting device according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows the lighting device according to the first embodiment in a front view
  • FIG. 3 shows a sectional side view of components of a lighting device according to a second embodiment
  • FIG 4 shows the lighting device according to the second embodiment in a front view.
  • the lighting device 1 shows a sectional side view of components of a lighting device 1.
  • the lighting device 1 has a heat sink 2, the front side 3 has a step 4.
  • a first substrate 6 is secured with its back, for example by means of a thermally conductive adhesive.
  • a front side of the first substrate 6 is provided with a light source in FIG Shape of a white emitting LED 7 populated.
  • a second substrate 9 is secured with its back, for example by means of a thermally conductive adhesive.
  • a front side of the second substrate 9 is equipped with a light source in the form of a white-emitting light-emitting diode 10.
  • the LEDs 7 and 10 may be configured the same or different.
  • the LEDs 7 and 10 are surrounded by a cup-shaped reflector 11.
  • stage 4 thus acts as an aperture or blocking area, with the free edge of stage 4 defining a light / dark boundary for the light beam 13. It can be dispensed with a dedicated aperture.
  • the substrates 6 and 9 can be applied to the heat sink 2 with high precision, wherein the step 4 for the substrate 6 with the shaded LEDs 7 forms an assembly stop.
  • the heat sink 2 is formed here as a metallic block, preferably made of aluminum, which can be machined in a simple manner with high precision, eg milled, and has virtually no manufacturing or assembly tolerances.
  • the stage 4 is flexible in its shape, very precise and long-term stable positionable.
  • the heat sink 2 may alternatively consist of a ceramic, for example.
  • the stage 4 is also very close to the light emitting diode 7 and therefore can be made relatively small, so that a total of a compact design of the lighting device 1 is possible.
  • the substrates 6 and 9, respectively, are provided with a thermal interface material (TIM) on the Heatsink 2 attached, for example by means of a bathleitklebers, a sauceleitfolie etc. (o.Fig.).
  • TIM thermal interface material
  • the shading region 14 of the stage 4, the light beam 13 may be diffuse or specularly reflective to increase a light output.
  • the shading region 14 may alternatively be designed to be light-absorbing in order to achieve a particularly sharp light distribution.
  • 2 shows the lighting device 1 in a front view.
  • the upper shoulder 8 is formed as a forwardly projecting, horizontally oriented block.
  • On the substrate 9 four LEDs 10 are arranged horizontally in a row, which allow a high beam function.
  • four LEDs 7 are arranged horizontally in a row (parallel to the stage 4), which allow a low beam function, if the light emitting diodes 10 are turned off, and for example together with the LEDs 10 form the high beam function.
  • the light emitting diodes 7 thus enable both a low beam function and (proportionately) a high beam function.
  • the upper shoulder 8 does not extend completely over a horizontal extension of the heat sink 2, but also has a lateral step 15, which is concavely curved.
  • a lateral step 15 is concavely curved.
  • another substrate 16 the front side of which is equipped with a light-emitting diode 17.
  • This light-emitting diode 17 is laterally shaded by the step 15 and can be used, for example, for realizing a static cornering light.
  • the combination of heat sink 2, substrates 6 and 9 and light-emitting diodes 7 and 10 can also be referred to as a light module and may be produced separately.
  • the light module may be married to the reflector 11 after its manufacture.
  • 3 shows a sectional side view of components of a lighting device 21 according to a second embodiment.
  • the lighting device now has a heat sink 22, which has a flat front side 23 (without step).
  • a substrate 26 is attached with its back, for example by means of a thermally conductive adhesive.
  • a front side of the substrate 26 is equipped with a light source in the form of the white-emitting light-emitting diode 7.
  • On the same substrate 26 is also another light source in the form of a white emitting light emitting diode 30.
  • the light emitting diodes 7 and 30 have a same emitter surface and thus also a same emission characteristics. However, the light emitting diode 30 is higher (with respect to a surface of the substrate 26) or with its emitter surface further forward than the light emitting diode 7, for example by using a higher housing or an additional socket 24.
  • the light emitting diodes 7 and 10 are surrounded by a cup-shaped reflector 11.
  • a light beam 32 emitted by the light-emitting diode 30 can be radiated unhindered onto the reflector 11 or out of the reflector 11, part of the light beam 33 emitted by the light-emitting diode 7 is shaded or blocked by the light-emitting diode 30 or the base 24.
  • the light-emitting diode 30 or the base 24 thus acts as a diaphragm or blocking element, and defines a light / dark boundary for the light beam 33. It is therefore also possible here to dispense with a de- dicated diaphragm.
  • the light-emitting diodes 7 and 30 can be applied to the substrate 26 with high precision, for example by means of an automated assembly process. Such mounting allows for low or negligible additional assembly costs compared to mounting only conventional LEDs.
  • the housing or the base 24 can be made flexible in its shape, so that here too a light / dark boundary o.ä. adjustable with a high design flexibility.
  • the light-emitting diode 30 or the base 24 can be brought close to the light-emitting diode 7, so that a compact design of the lighting device 1 is made possible.
  • the base 24 can be diffuse or specularly reflective at least at its area 25 illuminated by the light-emitting diode 7, in order to increase a luminous efficiency.
  • the base 24 may alternatively be designed to be light-absorbing in order to obtain a particularly sharp light distribution.
  • 4 shows the lighting device 21 in a front view.
  • circular disk-shaped substrate 26 three LEDs 7 are arranged in a horizontal row.
  • three LEDs 30 are provided, which are arranged on a common base 24.
  • the light-emitting diodes 30 are compared with the LEDs 7 not only vertically (in this view down) offset, but also horizontally or laterally, in this view to the right.
  • a shading area 34 in which no light emitted by the light-emitting diodes 7 is incident directly, can be adjusted particularly flexibly.
  • a light emitting diode 17 for realizing a cornering light on the substrate 26 is present.
  • the present invention is not limited to the embodiments shown.
  • the light emitting diodes 7 and 10 of the lighting device 1 can also be arranged laterally offset from one another. Further, in the lighting device according to the second exemplary form of each of the light emitting diodes 30, a separate base ⁇ be ordered, and the base can be positioned on the substrate depending on the desired light distribution. This allows a particularly flexible shaping of the light distribution.
  • electronic components can be present on the substrate, which can likewise be introduced into a beam path of at least one of the light-emitting diodes and thus serve for shading.
  • At least one of the substrates may be populated with a shutter which is e.g. may be configured as an SMT shutter and e.g. can be applied by means of a placement machine.
  • a shutter which is e.g. may be configured as an SMT shutter and e.g. can be applied by means of a placement machine.
  • the light sources in particular semiconductor light sources can be different also aligned with respect to the reflector, wherein ⁇ play radiate laterally on the reflector or radiation in a rear portion of the reflector.

Abstract

Die Leuchtvorrichtung (1) weist mindestens ein Substrat (6, 9) mit mindestens einer Lichtquelle (7, 10), insbesondere Halbleiterlichtquelle, auf, wobei mittels mindestens eines mit dem Substrat (6, 9) verbundenen abschattenden Bauelements (2) mindestens eine Lichtquelle (7) abgeschattet ist.

Description

Beschreibung
Leuchtvorrichtung Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens ein Substrat mit mindestens einer Lichtquelle, insbesondere Halbleiterlichtquelle, insbesondere Leuchtdiode.
Scheinwerfer im Automobilbereich sollen häufig mehrere licht- technische Funktionen (z.B. eine abwechselnde Erzeugung von Abblendlicht und Fernlicht) übernehmen, wobei die lichttechnischen Funktionen eine jeweils unterschiedliche Lichtverteilung benötigen. Für eine kompakte Ausführung können dabei mehrere Lichtquellen verwendet werden, die in einer gemeinsa- men Reflektorkavität untergebracht sind. Bisher werden die unterschiedlichen Lichtverteilungen durch dedizierte Blendenelemente erzeugt, welche den Lichtquellen nachgeschaltet sind und z.B. eine scharfe Hell/Dunkel-Grenze für das Abblendlicht erzeugen. Die dedizierten Blendenelemente sind typischerweise mit oder an dem Reflektor befestigt. Jedoch stehen die Blenden einem kompakten Aufbau entgegen, da sie zu ihrer Anordnung in der Reflektorkavität nicht beliebig miniaturisierbar sind. Auch erhöhen sich mit kleineren Blendenelementen ein Montageaufwand und ein Montagefehler.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine kompakte Leuchtvorrichtung mit einer hohen Montagegenauigkeit und einem geringen Montageaufwand bereit- zustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens ein Substrat mit mindestens einer Lichtquel- le, wobei mittels mindestens eines mit dem Substrat verbundenen Bauelements (im Folgenden auch "abschattendes Bauelement" genannt) mindestens eine Lichtquelle abgeschattet ist. Das Substrat kann beispielsweise eine Leiterplatte, ein keramischer Träger oder ein OLED-Substrat sein.
Das abschattende Bauelement kann sehr nahe an die Lichtquelle (n) herangeführt werden, wodurch sich eine besonders kom- pakte Bauform ergibt. Zudem wird eine hohe Montagegenauigkeit ermöglicht, da das mindestens eine abschattende Bauelement vor einer Endmontage an dem Substrat befestigbar ist und dabei mit einer hohen Genauigkeit und einem vergleichsweise geringen Aufwand an dem Substrat befestigt werden kann, z.B. mittels eines Bestückungsautomaten oder eines anderen Roboters .
Das abschattende Bauelement befindet sich in anderen Worten in einem Strahlengang mindestens einer abzuschattenden Licht- quelle und blockiert einen Teil des diesem Strahlengang zugeordneten Lichts.
Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Auch kann das von der mindestens einen Leuchtdiode abgestrahlte Licht ein infrarotes Licht (IR-LED) oder ein ultraviolettes Licht (UV-LED) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein weißes Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED) . Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit min- destens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahl- fuhrung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel- Linse, Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder A- UnGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Po- lymer-OLEDs) einsetzbar. Alternativ kann die mindestens eine Lichtquelle z.B. mindestens einen Diodenlaser oder noch eine andere Halbleiterlichtquelle aufweisen. Es ist eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine mit dem Substrat verbundene abschattende Bauelement ein Kühlkörper ist, an welchem das mindestens eine Substrat befestigt ist. Das Substrat kann auf einfache Weise, fest und mit hoher Präzision auf dem Kühlkörper positioniert werden. Der (meist me- tallische) Kühlkörper ist zudem robust und sehr präzise bearbeitbar. Somit wird eine auch langfristig sehr präzise Abschattung mit einem vergleichsweise geringen Aufwand ermöglicht. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Kühlkörper eine Stufe aufweist und mindestens eine Lichtquelle so auf einem unteren Absatz der Stufe angeordnet ist, dass eine Kante der Stufe sich in einem optischen Pfad dieser mindestens einen Lichtquelle befindet. Dadurch lässt sich insbesondere eine präzise Hell-Dunkel-Grenze für die auf dem unteren Absatz befindlichein) Lichtquelle (n) einrichten. Die Form der Hell/Dunkel-Grenze ist durch die Form der Kante vorgebbar. Die Stufe kann zudem als ein Anschlag für eine besonders einfache Positionierung eines Substrats dienen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das mindestens eine abschattende Bauelement mindestens eine Lichtquelle um- fasst oder ist. In anderen Worten kann auch eine Lichtquelle zur Abschattung eines Lichtbündels einer anderen Lichtquelle dienen. Beispielsweise kann die abschattende Lichtquelle höher sein als die abzuschattende Lichtquelle, beispielsweise durch eine Verwendung eines Sockels oder eines hohen Gehäu- ses. Diese Ausgestaltung weist den Vorteil auf, dass keine anderen Teile der Leuchtvorrichtung angepasst zu werden brauchen, sondern nur die Form (z.B. Höhe oder Breite) und Position der Lichtquellen.
Es ist auch eine weitere Ausgestaltung, dass das mindestens eine abschattende Bauelement mindestens ein elektronisches Bauelement umfasst oder ist. Das mindestens eine elektronische Bauelement kann z.B. einen Kondensator, einen Widerstand usw. umfassen. Dies weist den Vorteil auf, dass die Position der Lichtquellen nicht oder nicht wesentlich angepasst zu werden braucht.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine abschattende Bauelement mindestens eine bestückbare Blende umfasst oder ist. Die Blende kann also als ein Bestückbauteil ausgeführt sein, z.B. als ein SMT-Bauteil. Die Blende kann mit einer hohen Designflexibilität ausgestaltet und präzise auf die Form der gewünschten Abschattung abgestimmt sein.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine abschattende Bauelement mindestens eine Lichtquelle umfasst oder ist. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine abschattende Bauelement zumindest in einem lichtbestrahlbaren Bereich lichtabsorbierend ausgestaltet ist. Dadurch kann Streulicht von dem abschattenden Bauelement weitgehend unterdrückt werden.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass das mindestens eine abschattende Bauelement zumindest in einem licht- bestrahlbaren Bereich reflektierend ausgestaltet ist. So lässt sich eine Lichtausbeute der Leuchtvorrichtung erhöhen.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung mehrere Lichtquellen aufweist, von denen mindestens eine Lichtquelle mittels mindestens eines abschattenden Bauelements abgeschattet ist und von denen mindestens eine andere Lichtquelle davon nicht abgeschattet ist. So lassen sich auf einfache Weise unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugen, beispielsweise zumindest eine abgeschattete Lichtverteilung (z.B. für ein Abblendlicht oder ein statisches Kurvenlicht) und zumindest eine nicht abgeschattete Lichtverteilung (z.B. für Fernlicht) . Die mindestens eine abgeschattete Lichtquelle und die mindestens eine nicht abgeschattete Lichtquelle kön- nen vertikal und/oder horizontal gegeneinander versetzt sein.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung mehrere Lichtquellen aufweist, welchen mindestens ein gemeinsames optisches Element nachgeschaltet ist. Diese Aus- gestaltung kann insbesondere im Bereich des Automobilbaus eingesetzt werden. Dass den mehreren Lichtquellen mindestens ein gemeinsames optisches Element nachgeschaltet ist, kann in anderen Worten bedeuten, dass das gemeinsame optische Element in einem optischen Pfad mindestens zweier der Lichtquellen angeordnet ist und/oder von diesen direkt oder indirekt bestrahlbar ist. So kann eine besonders kompakte Leuchtvorrichtung erreicht werden.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine optische Element mindestens einen Reflektor aufweist. Da die abschattenden Bauelemente kaum zusätzlichen Platz einnehmen, kann die Abschattung auf einem sehr kleinen Raum innerhalb der Reflektorkapazität umgesetzt werden. So lässt sich der Reflektor z.B. weiter miniaturisieren.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine Leuchtvorrichtung für den Automobilbereich ist, insbesondere eine Fahrzeugleuchte, speziell ein Scheinwerfer. In diesem Bereich sind eine präzise Abschattung und Miniaturi- sierung besonders vorteilhaft einsetzbar. Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass durch die Abschattung eine Hell/Dunkel-Grenze erzeugt wird. Dadurch lässt sich z.B. auf kleinem Raum ein präzise einstellbares Abblendlicht o.ä. erzeugen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mittels mindestens einer abgeschatteten Lichtquelle ein Abblendlicht erzeugbar ist und mittels mindestens einer nicht abgeschatteten Lichtquelle ein Fernlicht erzeugbar ist. Jedoch ist die Er- findung nicht darauf beschränkt, und es kann mittels mindestens einer abgeschatteten Lichtquelle auch ein, insbesondere statisches, Kurvenlicht erzeugt werden, und zwar zusätzlich oder alternativ zu dem Abblendlicht.
In den folgenden Figuren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen schematisch genauer beschrieben. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht Komponenten einer Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig.2 zeigt die Leuchtvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform in einer Ansicht von vorne;
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht Komponenten einer Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
Fig.4 zeigt die Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform in einer Ansicht von vorne.
Fig.1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht Komponenten einer Leuchtvorrichtung 1. Die Leuchtvorrichtung 1 weist einen Kühlkörper 2 auf, dessen Vorderseite 3 eine Stufe 4 aufweist. Auf einem unteren Niveau oder Absatz 5 der Stufe 4 ist ein erstes Substrat 6 mit seiner Rückseite befestigt, z.B. mittels eines thermisch leitfähigen Klebers. Eine Vorderseite des ersten Substrats 6 ist mit einer Lichtquelle in Form einer weiß strahlenden Leuchtdiode 7 bestückt. Auf einem oberen Niveau oder Absatz 8 der Stufe 4 ist ein zweites Substrat 9 mit seiner Rückseite befestigt, z.B. mittels eines thermisch leitfähigen Klebers. Eine Vorderseite des zweiten Substrats 9 ist mit einer Lichtquelle in Form einer weiß strahlenden Leuchtdiode 10 bestückt. Die Leuchtdioden 7 und 10 können gleich oder unterschiedlich ausgestaltet sein. Die Leuchtdioden 7 und 10 sind von einem schalenförmigen Reflektor 11 umgeben.
Während ein von der Leuchtdiode 10 abgestrahltes Lichtbündel 12 ungehindert auf den Reflektor 11 oder aus dem Reflektor 11 heraus abgestrahlt werden kann, wird ein Teil des von der Leuchtdiode 7 abgestrahlten Lichtbündels 13 von der Stufe 4 abgeschattet oder abgeblockt. Die Stufe 4 wirkt somit als eine Blende oder Blockierbereich, wobei die freie Kante der Stufe 4 eine Hell/Dunkel-Grenze für das Lichtbündel 13 definiert. Es kann auf eine dedizierte Blende verzichtet werden. Die Substrate 6 und 9 sind mit hoher Präzision auf dem Kühlkörper 2 aufbringbar, wobei die Stufe 4 für das Substrat 6 mit den abzuschattenden Leuchtdioden 7 einen Montageanschlag bildet. Der Kühlkörper 2 ist hier als ein metallischer Block ausgebildet, vorzugsweise aus Aluminium, welcher auf einfache Weise mit hoher Präzision bearbeitbar, z.B. fräsbar, ist und praktisch keine Herstellungs- oder Montagetoleranzen aufweist. Somit ist die Stufe 4 in ihrer Form flexibel, sehr präzise und langzeitstabil positionierbar. Der Kühlkörper 2 kann alternativ z.B. aus einer Keramik bestehen. Die Stufe 4 befindet sich zudem sehr nahe an der Leuchtdiode 7 und kann deshalb vergleichsweise klein ausgeführt werden, so dass insgesamt eine kompakte Bauform der Leuchtvorrichtung 1 ermöglicht wird. Für eine effektive Wärmeableitung von den Leuchtdioden 7 und 10 sind die Substrate 6 bzw. 9 mit einem thermischen Schnittstellenmaterial (TIM; "Thermal Interface Material") an dem Kühlkörper 2 befestigt, z.B. mittels eines Wärmeleitklebers, einer Wärmeleitfolie usw. (o.Abb.).
Der das Lichtbündel 13 abschattende Bereich 14 der Stufe 4 kann diffus oder spekular reflektierend sein, um eine Lichtausbeute zu erhöhen. Der abschattende Bereich 14 kann alternativ lichtabsorbierend ausgestaltet sein, um eine besonders scharfe Lichtverteilung zu erreichen. Fig.2 zeigt die Leuchtvorrichtung 1 in einer Ansicht von vorne. Der obere Absatz 8 ist als ein nach vorne vorspringender, waagerecht ausgerichteter Block ausgebildet. Auf dem Substrat 9 sind vier Leuchtdioden 10 waagerecht in einer Reihe angeordnet, welche eine Fernlichtfunktion ermöglichen. Auf dem Substrat 6 sind vier Leuchtdioden 7 waagerecht in einer Reihe (parallel zu der Stufe 4) angeordnet, welche eine Abblendlichtfunktion ermöglichen, falls die Leuchtdioden 10 ausgeschaltet sind, und beispielsweise zusammen mit den Leuchtdioden 10 die Fernlichtfunktion bilden. Die Leuchtdioden 7 er- möglichen somit sowohl eine Abblendlichtfunktion als auch (anteilig) eine Fernlichtfunktion.
Der obere Absatz 8 erstreckt sich nicht vollständig über eine waagerechte Ausdehnung des Kühlkörpers 2, sondern weist auch eine seitliche Stufe 15 auf, welche konkav gekrümmt ist. An dem unteren Absatz 5 nahe der Stufe 15 befindet sich ein weiteres Substrat 16, dessen Vorderseite mit einer Leuchtdiode 17 bestückt ist. Diese Leuchtdiode 17 wird seitlich durch die Stufe 15 angeschattet und kann beispielsweise für eine Reali- sierung eines statischen Kurvenlichts verwendet werden.
Die Kombination aus Kühlkörper 2, Substraten 6 und 9 sowie Leuchtdioden 7 und 10 kann auch als ein Leuchtmodul bezeichnet werden und mag separat herstellbar sein. Das Leuchtmodul mag nach seiner Herstellung mit dem Reflektor 11 verheiratet werden. Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht Komponenten einer Leuchtvorrichtung 21 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Die Leuchtvorrichtung weist nun einen Kühlkörper 22 auf, welcher eine plane Vorderseite 23 (ohne Stufe) aufweist. Auf der Vorderseite 23 ist ein Substrat 26 mit seiner Rückseite befestigt, z.B. mittels eines thermisch leitfähigen Klebers. Eine Vorderseite des Substrats 26 ist mit einer Lichtquelle in Form der weiß strahlenden Leuchtdiode 7 bestückt. Auf dem gleichen Substrat 26 befindet sich auch eine weitere Lichtquelle in Form einer weiß strahlenden Leuchtdiode 30. Die Leuchtdioden 7 und 30 weisen eine gleiche Emitterfläche auf und somit auch eine gleiche Abstrahlcharakteristik. Jedoch ist die Leuchtdiode 30 höher (in Bezug auf eine Oberfläche des Substrats 26) bzw. mit ihrer Emitterfläche weiter nach vorne versetzt gelegen als die Leuchtdiode 7, beispielsweise mittels einer Verwendung eines höheren Gehäuses oder eines zusätzlichen Sockels 24. Die Leuchtdioden 7 und 10 sind von einem schalenförmigen Reflektor 11 umgeben.
Während ein von der Leuchtdiode 30 abgestrahltes Lichtbündel 32 ungehindert auf den Reflektor 11 oder aus dem Reflektor 11 heraus abgestrahlt werden kann, wird ein Teil des von der Leuchtdiode 7 abgestrahlten Lichtbündels 33 von der Leuchtdiode 30 bzw. dem Sockel 24 abgeschattet oder abgeblockt. Die Leuchtdiode 30 bzw. der Sockel 24 wirkt somit als eine Blende oder Blockierelement, und definiert eine Hell/Dunkel-Grenze für das Lichtbündel 33. Es kann somit auch hier auf eine de- dizierte Blende verzichtet werden.
Die Leuchtdioden 7 und 30 (einschließlich des Sockels 24) sind mit hoher Präzision auf das Substrat 26 aufbringbar, beispielsweise mittels eines automatisierten Bestückungsver- fahrens. Eine solche Montage ermöglicht geringe oder vernachlässigbare zusätzliche Montagekosten im Vergleich zu einer Montage nur herkömmlicher Leuchtdioden. Das Gehäuse bzw. der Sockel 24 kann In seiner Form flexibel hergestellt werden, so dass auch hier eine Hell/Dunkel-Grenze o.ä. mit einer hohen Designflexibilität einstellbar ist. Die Leuchtdiode 30 bzw. der Sockel 24 kann nahe an die Leuchtdiode 7 herangebracht werden, so dass eine kompakte Bauform der Leuchtvorrichtung 1 ermöglicht wird.
Der Sockel 24 kann zumindest an seinem von der Leuchtdiode 7 angestrahlten Bereich 25 diffus oder spekular reflektierend sein, um eine Lichtausbeute zu erhöhen. Der Sockel 24 kann dort alternativ lichtabsorbierend ausgestaltet sein, um eine besonders scharfe Lichtverteilung zu erlangen. Fig.4 zeigt die Leuchtvorrichtung 21 in einer Ansicht von vorne. Auf dem nun einzigen, kreisscheibenförmigen Substrat 26 sind drei Leuchtdioden 7 in einer waagerechten Reihe angeordnet. Auch sind drei Leuchtdioden 30 vorhanden, welche auf einem gemeinsamen Sockel 24 angeordnet sind. Die Leuchtdioden 30 sind gegenüber den Leuchtdioden 7 nicht nur vertikal (in dieser Ansicht nach unten) versetzt, sondern auch waagerecht oder seitlich, in dieser Ansicht nach rechts. So kann ein Ab- schattungsbereich 34, in welchen kein von den Leuchtdioden 7 abgestrahltes Licht direkt einfällt, besonders flexibel ein- gestellt werden.
Seitlich des Sockels 24 ist eine Leuchtdiode 17 zur Realisierung eines Kurvenlichts auf dem Substrat 26 vorhanden. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt.
Allgemein können Merkmale der verschiedenen Ausführungsformen miteinander kombiniert oder ausgetauscht werden.
So können die Leuchtdioden 7 und 10 der Leuchtvorrichtung 1 auch seitlich gegeneinander versetzt angeordnet sein. Ferner kann in der Leuchtvorrichtung gemäß der zweiten Aus- führungsform jeder der Leuchtdioden 30 ein eigener Sockel zu¬ geordnet sein, und die Sockel können je nach gewünschter Lichtverteilung auf dem Substrat positioniert werden. Dies ermöglicht eine besonders flexible Formung der Lichtverteilung .
Auch können auf dem Substrat elektronische Bauelemente (Widerstände, Kondensatoren) vorhanden sein, welche ebenfalls in einen Strahlengang zumindest einer der Leuchtdioden eingebracht werden können und somit einer Abschattung dienen.
Ferner kann mindestens eines der Substrate mit einer Blende bestückt sein, welche z.B. als eine SMT-Blende ausgestaltet sein kann und z.B. mittels eines Bestückautomaten aufbringbar ist.
Die Lichtquellen, insbesondere Halbleiterlichtquellen, können auch bezüglich des Reflektors anders ausgerichtet sein, bei¬ spielsweise seitlich auf den Reflektor strahlen oder in einen rückwärtigen Bereich des Reflektors strahlen.
Bezugszeichenliste
1 Leuchtvorrichtung
2 Kühlkörper
3 Vorderseite des Kühlkörpers
4 Stufe
5 unterer Absatz der Stufe
6 erstes Substrat
7 Leuchtdiode
8 oberer Absatz der Stufe
9 zweites Substrat
10 Leuchtdiode
11 Reflektor
12 Lichtbündel
13 Lichtbündel
14 abschattender Bereich der Stufe
15 seitliche Stufe
16 Substrat
17 Leuchtdiode
21 Leuchtvorrichtung
22 Kühlkörper
23 Vorderseite des Kühlkörpers
24 Sockel
25 abschattender Bereich des Sockels
26 Substrat
30 Leuchtdiode
32 Lichtbündel
33 Lichtbündel
34 Abschattungsbereich

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtvorrichtung (1; 21), aufweisend mindestens ein Substrat (6, 9; 16) mit mindestens einer Lichtquelle (7, 10, 17; 24, 30), insbesondere Halbleiterlichtquelle, wobei mittels mindestens eines mit dem Substrat verbundenen abschattenden Bauelements (2, 8; 24, 30) mindestens eine Lichtquelle (7) abgeschattet ist.
2. Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei das abschattende Bauelement (2, 8) einen Kühlkörper (2) aufweist, an welchem das mindestens eine Substrat (6, 9, 16) befestigt ist.
3. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (2) eine Stufe (4, 15) aufweist und mindestens eine Lichtquelle (7, 10, 17) so auf einem unteren Absatz (5) der Stufe (4, 15) angeordnet ist, dass eine Kante der Stufe (4, 15) sich in einem optischen Pfad dieser mindestens einen Lichtquelle (7,
10, 17) befindet.
4. Leuchtvorrichtung (21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abschattende Bauelement (24, 30) min- destens eine Lichtquelle (24, 30) umfasst.
5. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das abschattende Bauelement mindestens ein elektronisches Bauelement umfasst.
6. Leuchtvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine mit dem Substrat verbundene Bauelement mindestens eine bestückbare Blende umfasst.
7. Leuchtvorrichtung (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine abschattende Bau- elernent (2, 6; 24) zumindest in einem lichtbestrahlbaren Bereich lichtabsorbierend ausgestaltet ist. 8. Leuchtvorrichtung (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine abschattende Bauelement (2,
8; 24) zumindest in einem lichtbestrahlbaren Bereich reflektierend ausgestaltet ist.
9. Leuchtvorrichtung (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung mehrere Lichtquellen (7, 10, 17; 24, 30) aufweist, von denen mindestens eine Lichtquelle (7, 17) mittels mindestens eines abschattenden Bauelements (2; 8; 24, 30) abgeschattet ist und mindestens eine Lichtquelle (10; 24, 30) davon nicht abgeschattet ist. 10. Leuchtvorrichtung (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (1; 21) mehrere Lichtquellen (7,
10, 17; 24, 30) aufweist, welchen mindestens ein gemeinsames optisches Element (11) nachgeschaltet ist.
11. Leuchtvorrichtung (1; 21) nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine optische Element (11) mindestens einen Reflektor aufweist.
12. Leuchtvorrichtung (1; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (1; 21) eine Leuchtvorrichtung (1; 21) für den Automobilbereich ist, insbesondere eine Fahrzeugleuchte.
13. Leuchtvorrichtung (1; 21) nach Anspruch 12, wobei durch die Abschattung eine Hell/Dunkel-Grenze erzeugt wird.
14. Leuchtvorrichtung (1; 21) nach einer Kombination der Ansprüche 9 und 13, wobei mittels mindestens einer abgeschatteten Lichtquelle (7) ein Abblendlicht erzeugbar ist und mittels mindestens einer nicht abgeschatteten Lichtquelle (10; 30) ein Fernlicht zumindest anteilig erzeugbar ist.
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