WO2021185605A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein fahrzeug - Google Patents

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WO2021185605A1
WO2021185605A1 PCT/EP2021/055702 EP2021055702W WO2021185605A1 WO 2021185605 A1 WO2021185605 A1 WO 2021185605A1 EP 2021055702 W EP2021055702 W EP 2021055702W WO 2021185605 A1 WO2021185605 A1 WO 2021185605A1
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Alfons Michaelis
Martin Mügge
Diana Mundt
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Hella GmbH and Co KGaA
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    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the present invention relates to a lighting device for a vehicle according to the preamble of claim 1.
  • a lighting device of the aforementioned type is known from DE 10 2016 119 326 A1.
  • the lighting device described therein comprises a plurality of light-emitting diodes serving as light sources, which are arranged in rows and columns in an array and can be operated at least partially independently of one another, as well as an exit surface through which the light emanating from the light sources passes.
  • the lighting device further comprises a plurality of planar limiting elements which extend in an area between the light sources and the exit surface and serve to separate the light emanating from different light sources.
  • several, mutually offset and mutually inclined circuit boards are provided, on each of which a group of light-emitting diodes is arranged.
  • the structure known from DE 10 2016 119 326 A1 can be used well in loading lighting devices with a slightly swept horizontal contour, ie for rather flat light contours.
  • many lighting devices on vehicles tend to have larger sweep angles and more curved contours, for example with a horizontal angle of 30 ° or more.
  • the light is not emitted against the direction of travel, where the legislator has provided the highest light intensities for approval of the lamp and must be met.
  • the problem on which the present invention is based is to create a lighting device of the type mentioned at the outset, which is suitable for heavily arrowed vehicle lights and in particular is of simple construction and can be produced inexpensively or in a resource-saving manner.
  • the planar delimiting elements have a reflector which at least partially reflects the light emanating from one of the light sources in the direction of the exit surface. Thanks to the reflectors, the light can be deflected in the desired main direction, for example, even with heavily arrowed vehicle lights. In particular, the light can be deflected both in the horizontal direction and in the vertical direction.
  • the arrangement of the delimiting elements can form a flat pixel matrix for the variable display of signal light functions and information.
  • the reflectors are arranged in such a way that the light emanating from the light sources is reflected in a direction which forms an angle greater than 0 ° with the normal to the exit surface, in particular the angle greater than 25 °, preferably greater than 30 ° is.
  • the light of the individual can also be used with larger arrow angles and more curved contours
  • Light sources are appropriately deflected.
  • the direction in which the light emanating from the light sources is reflected is essentially parallel to the direction of travel or the longitudinal direction of the vehicle when the lighting device is installed in the vehicle.
  • each of the light sources is assigned to one of the reflectors.
  • At least some, preferably all, of the reflectors can be designed as parabolic reflectors or free-form reflectors.
  • the light of at least some, preferably all, light sources can be appropriately deflected and concentrated by means of the reflectors configured in this way, in order to ensure a high efficiency of the lighting device. This causes a desired concentration of light in the axial, central area of the legal light distribution and a high performance of the overall system, which means that inexpensive and less powerful light sources can be used.
  • the light sources include at least one light-emitting diode, in particular an RGB light-emitting diode or a two-color light-emitting diode or two light-emitting diodes of different colors.
  • Each of the light sources can be individually controllable, in particular each of the light-emitting diodes of an individual light source being individually controllable. In this way, different colors can be selected as desired for each segment or each pixel of the exit surface, in particular also enabling an adapted, individual design and positioning of a light function within the matrix formed by the segments.
  • a two-tone variant for example with the signal colors red and yellow, offers the option of realizing all three main signal functions of the tail light, brake light and direction indicator of a rear light with different light signatures and animations in the entire pixel functional area.
  • the lighting device comprises at least one printed circuit board on which the light-emitting diodes are arranged, in particular wherein all light-emitting diodes are arranged on at most three, in particular two, preferably on only one circuit board.
  • the structure of the lighting device is significantly simplified and shown inexpensively.
  • a common alignment or inclination of the reflectors can be made possible without the formation of horizontal and / or vertical strip-shaped areas.
  • the at least one circuit board is essentially parallel to the exit surface, in particular so that the circuit board has an angle of rotation and tilt.
  • the flat delimiting elements are arranged in a grid-like manner, in particular at least one delimiting element being arranged between two adjacent light sources in the array and / or between the light emanating from adjacent light sources.
  • the flat limiting elements thus form segment diaphragms through which a clear delimitation of the light from individual adjacent light sources can be realized with simple means.
  • the grid-like arrangement of the delimitation elements can be designed differently and, for example, each have the shape of a rectangle, a rhombus, a trapezoid, a hexagon, an octagon or some other shape.
  • delimitation elements form a one-piece structural unit or that all of the delimitation elements form a one-piece structural unit. In this way, components can be saved because the The structural unit formed by the delimiting elements also includes the reflectors.
  • the lighting device comprises an optical disk which is arranged between the light sources and the exit surface, in particular between the reflectors and the exit surface, the light emanating from the light sources passing through the optical disk.
  • the optical disk can be structured, in particular wherein the optical disk is provided with scattering optics, preferably with cushion optics or diffractive optics.
  • the optical disk is designed and / or arranged in such a way that the light sources and / or the reflectors are not or not directly visible when looking through the exit surface into the lighting device.
  • the optics pane prevents the viewer from looking into the optics system arranged behind the optics pane.
  • the respective segment areas or pixel areas appear homogeneously and uniformly illuminated on the exit area.
  • the lighting device comprises a grating which is arranged in the area of the optic disk, in particular on the side of the optic disk facing away from the light sources, the grating preferably continuing the grid-like arrangement of the reflectors.
  • the grille which is designed, for example, as a grille or a design grille, can more clearly emphasize the division of the optical pane into segments. In this way, a design element can also be provided that can be used, for example, with different colors for design variants of the lighting device.
  • FIG. 2 shows a section through a second embodiment of a lighting device according to the invention
  • Fig. 3 shows a detail of Fig. 2
  • FIG. 4 shows a detail of FIG. 3 with a course of some light rays drawn in by way of example
  • FIG. 5 shows a front view into individual segments of a third embodiment of a lighting device according to the invention.
  • FIG. 6 shows a front view into individual segments of a fourth embodiment of a lighting device according to the invention.
  • Fig. 7 shows a detail of Fig. 6
  • FIG. 8 shows a rear view of individual segments of a fifth embodiment of a lighting device according to the invention.
  • FIG. 9 shows a detail of an optical disk of a sixth embodiment of a lighting device according to the invention.
  • FIG. 10 shows a detail of an optical disk of a seventh embodiment of a lighting device according to the invention.
  • 11 shows a front view of an eighth embodiment of a lighting device according to the invention
  • 12 shows a front view of a ninth embodiment of a lighting device according to the invention.
  • the embodiments of a lighting device according to the invention shown in Fig. 1 to 10 include a plurality of light sources 1, which are arranged in rows and columns in a two-dimensional array (see, for example, Fig. 1 to Fig. 4 and Fig. 8).
  • the embodiments further include an optical disk 2 and planar delimiting elements 3, which extend between the light sources 1 and the optical disk 2.
  • the embodiments furthermore include an exit surface 4 which is, for example, part of a transparent cover plate 5 which closes a housing 6 comprised by the lighting device.
  • the light sources 1 can comprise at least one light-emitting diode 7, in particular an RGB light-emitting diode or two light-emitting diodes 8 of different colors (see, for example, FIGS. 5 to 7).
  • a two-tone variant for example with the signal colors red and yellow, offers the option of implementing all three main signal functions of the tail light, brake light and direction indicator of a spot light with different light signatures and animations in the entire pixel functional area.
  • a red and a yellow light-emitting diode or RGB light-emitting diodes can be used, which are designed as multi-chip LEDs or dual-chip LEDs with a red and a yellow chip.
  • Each of the light sources 1, in particular each of the light-emitting diodes 7, 8 of the light sources 1, can be controlled individually. In this way, different colors can be selected as required for each segment or each pixel of the exit surface. the, whereby in particular an adapted, individual design and positioning of a light function within the matrix formed by the segments is made possible.
  • the light-emitting diodes 7, 8 of all light sources 1 are preferably mounted on a common circuit board 9.
  • the optics disk 2 and the exit surface 4 are each arranged parallel to the printed circuit board 9, the optics disk 2 being spaced apart from both the circuit board 9 and the exit surface 4.
  • 1 shows an embodiment in which a large box-shaped housing 6 is provided.
  • Fig. 2 shows an embodiment in which the rear side of the housing 18 is also aligned parallel to the circuit board 9 and to the exit surface 4, so that a very flat lighting device results.
  • the lighting device is installed in a vehicle in such a way that the normal 10 on the exit surface 4 encloses an angle ⁇ with the longitudinal direction 11 of the vehicle which is greater than 25 °, preferably greater than 30 °. Accordingly, the exit surface 4 forms the same angle ⁇ with the vehicle transverse direction 12 (see FIGS. 1 and 2).
  • planar delimitation elements 3 extend between the light sources 1 and the optical disk 2 in such a way that the planar delimitation elements are each arranged in a grid-like manner.
  • at least one delimiting element 3 is arranged between two adjacent light sources 1 in the array or between the light 10 emanating from adjacent light sources 1 (see, for example, FIGS. 3, 4 and 8).
  • the delimitation elements 3 each have a reflector 14, each of the light sources 1 being assigned to one of the reflectors 14.
  • the reflectors 14 can be designed as a parabolic reflector or freeform reflector each Weil.
  • the reflectors 14 are shaped and aligned in such a way that the horizontal and possibly also a vertical inclination of the printed circuit board 9 relative to the transverse direction 12 of the vehicle is compensated and the reflected by the reflectors 14 light 13 after the Re flexion runs largely parallel to the vehicle longitudinal direction (see Fig. 4).
  • the lighting device as a spot light
  • the light 13 is emitted by the reflectors 14 against the direction of travel to the rear.
  • the reflectors 14 are arranged in such a way that the light 13 emanating from the light sources 1 is reflected in a direction which includes the angle ⁇ with the normal 10 on the exit surface 4.
  • the light 13 of the individual light sources 1 can be appropriately deflected even with larger arrow angles and more curved contour courses of the lighting device.
  • both light-emitting diodes 8 When using two light-emitting diodes 8 per light source 1, it is advantageous to position both light-emitting diodes 8 close to one another or one above the other in the respective segment (see FIG. 7).
  • the reflector 14, designed as a parabolic reflector or free-form reflector, is then placed on a focal point 15 which is arranged centrally between the two light-emitting diodes 8 positioned close together (see FIG. 7).
  • the light 13 Due to the small focal length of the reflector 14, with the light-emitting diodes 8 positioned close to it, the light 13 is already scattered, which can still be supported by a structure or optics or white design of the reflector 14, which is necessary for homogeneous illumination of the optics pane 2 or the the light source 1 associated segment of the optical disk 2 provides. In this way, high-quality, uniform illumination can be achieved. As a result of a slight defocusing of the two light-emitting diodes 8 relative to the reflector 14, no major further error or no scattering is introduced into the system.
  • the light-emitting diode 7 or the plurality of light-emitting diodes 8 are each positioned close to the boundary of the segment inside the vehicle (see FIGS. 5 to 7).
  • a surface of the reflector 14 for a compensation of the horizontal angle of rotation Ver for the correct deflection and alignment of the light 13 is the maximum Take up space in a segment and thus provide a high level of efficiency.
  • the efficiency is further optimized because with this arrangement of the at least one light-emitting diode 7, 8 its light 13 is emitted both directly forward in the direction of the optics disk 2 and onto the reflective surface of the reflector 14 for an effective deflection, so that the light 13 of the light-emitting diodes 7, 8 is used optimally (see Fig. 4).
  • the reflective surface of the reflector 14 is effectively lit because the at least one light-emitting diode 7, 8 by the horizontal Dre hung of the circuit board 9 and the light-emitting diodes 7, 8 is already more oriented to the reflective surface of the reflector 14 than to the front Optic disc 2.
  • the optical disk 2 through which the light 13 passes is seen with a scattering optics 16 (see, for example, FIGS. 3 and 4).
  • the scattering optics 16 can be a conventional pillow optics, the dimensions a, b (see FIG. 9) of which, however, should be selected to be smaller than 1 mm, ideally about 0.5 mm or even smaller, in order to generate a uniform illumination of the exit surface.
  • the cushion optics can also be designed on prismatic surfaces (not shown).
  • diffractive optics in particular diffractive-holographic diffuser optics, can also be used with optical structures in the single-digit micrometer range or higher nanometer range, which can no longer be resolved by an observer and are perceived as a diffuse scattering surface.
  • a grating 17 is provided, which is arranged on the side of the optical disk 2 facing away from the light sources 1.
  • the grating 17, which is designed, for example, as a grille or design grille, can more clearly emphasize the division of the optical pane 2 into segments.
  • a design element can also be provided which, for example, can be used with different colors for design variants of the lighting device.
  • the grid 17 can be designed as a plastic injection-molded part, such as a black component, gray component or colored component, or it can subsequently be mirrored or painted ver.
  • the grating 17 as a flat component, for example as a metallic grating element, which can also be attached to the optical disk 2 directly in the injection molding as an insert in the injection molding tool.
  • Fig. 11 shows an embodiment of the lighting device without optical disc 2, which is an alternative with sufficient scattering by the reflector 14 to save the optical disc 2 as a component.
  • 12 shows an embodiment of the lighting device with an optical disk 2. In this embodiment, the reflectors 14 and the light sources 1 are not visible when looking through the exit surface 4.

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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend eine Mehrzahl von Lichtquellen (1), die, insbesondere zeilen- und spaltenweise, in einem Array angeordnet sind und zumindest teilweise unabhängig voneinander betrieben werden können, wobei die Lichtquellen (1) im Betrieb Licht (13) aussenden, eine Austrittsfläche (4), durch die das von den Lichtquellen (1) ausgehende Licht (13) hindurchtritt, sowie eine Mehrzahl von flächigen Begrenzungselementen (3), die sich zumindest teilweise in einem Bereich zwischen den Lichtquellen (1) und der Austrittsfläche (4) erstrecken und zur Separierung des von unterschiedlichen Lichtquellen (1) ausgehenden Lichts (13) dienen, wobei zumindest einige, vorzugsweise sämtliche, der flächigen Begrenzungselemente (3) einen Reflektor (14) aufweisen, der das von einer der Lichtquellen (1) ausgehende Licht (13) zumindest teilweise in Richtung auf die Austrittsfläche (4) reflektiert.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug
Beschreibung
Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug ge mäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .
Eine Beleuchtungsvorrichtung der vorgenannten Art ist aus der DE 10 2016 119 326 A1 bekannt. Die darin beschriebene Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von als Lichtquellen dienenden Leuchtdioden, die zeilen- und spaltenweise in einem Array angeordnet sind und zumindest teilweise unabhängig voneinander betrieben werden können, sowie eine Austrittsfläche, durch die das von den Lichtquellen ausge hende Licht hindurchtritt. Durch die unabhängige Ansteuerung der Leuchtdioden kön nen unterschiedliche Segmente der Austrittsfläche unterschiedlich beleuchtet werden, so dass beispielsweise Signaturen auf der Austrittsfläche erzeugt werden können. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Mehrzahl von flächigen Begren zungselementen, die sich in einem Bereich zwischen den Lichtquellen und der Aus trittsfläche erstrecken und zur Separierung des von unterschiedlichen Lichtquellen ausgehenden Lichts dienen. Dabei sind für große und gebogene Beleuchtungsvorrich tungen wie beispielsweise in die Kontur des Fahrzeugs integrierte Heckleuchten meh rere, zueinander versetzte und zueinander geneigte Leiterplatten vorgesehen, auf de nen jeweils eine Gruppe der Leuchtdioden angeordnet ist.
Der aus der DE 10 2016 119 326 A1 bekannte Aufbau ist gut verwendbar bei Be leuchtungsvorrichtungen mit einer gering gepfeilten Horizontalkontur, also für eher fla che Leuchtenkonturen. Viele Beleuchtungsvorrichtungen an Fahrzeugen besitzen aber eher größere Pfeilungswinkel und stärker gebogene Konturverläufe, beispiels weise mit einem horizontalen Winkel von 30° oder mehr. Hier stößt der oben beschrie benen Aufbau an seine Grenzen, weil bei Aufbauten mit einer Leiterplatte die Orientie rung der planaren Leiterplatte und damit der Leuchtdioden hinter der gebogenen und gepfeilten Optikscheibe mit zunehmenden Horizontalwinkel immer stärker nach außen orientiert ist. Dadurch wird das Licht nicht entgegen der Fahrtrichtung abgestrahlt, wo vom Gesetzgeber für die Zulassung der Leuchte die höchsten Lichtstärken vorgese hen und zu erfüllen sind. Bei einer segmentierten Leuchte ergeben sich mit zuneh mendem Horizontalwinkel für die Leiterplatten eine stärkere Stufung von Spalte zu Spalte und unter Berücksichtigung von Entformungswinkeln der Bauteile eine ungüns tige Aufteilung sowie in der Rückansicht ungünstige, unterschiedliche Stufungen.
Das der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Problem ist die Schaffung einer Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genannten Art, die für stark gepfeilte Fahr zeugleuchten geeignet ist sowie insbesondere einfach aufgebaut und kostengünstig beziehungsweise resourcenschonend herstellbar ist.
Die wird erfindungsgemäß durch eine Beleuchtungsvorrichtung der eingangs genann ten Art mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Die Unteran- sprüche betreffen bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung.
Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass zumindest einige, vorzugsweise sämtliche, der flächigen Begrenzungselemente einen Reflektor aufweisen, der das von einer der Lichtquellen ausgehende Licht zumindest teilweise in Richtung auf die Austrittsfläche reflektiert. Durch die Reflektoren kann das Licht beispielsweise auch bei stark gepfeil ten Fahrzeugleuchten in die gewünschte Hauptrichtung umgelenkt werden. Insbeson dere kann dabei sowohl in horizontaler Richtung als auch in vertikaler Richtung eine Umlenkung des Lichts erfolgen. Dabei kann die Anordnung der Begrenzungselemente eine flächige Pixel-Matrix zur variablen Darstellung von Signallichtfunktionen und In formationen bilden.
Es kann vorgesehen sein, dass die Reflektoren so angeordnet sind, dass das von den Lichtquellen ausgehende Licht in eine Richtung reflektiert wird, die mit der Normalen auf der Austrittsfläche einen Winkel größer 0° einschließt, insbesondere wobei der Winkel größer 25°, vorzugsweise größer 30° ist. Dadurch kann auch bei größeren Pfeilungswinkeln und stärker gebogenen Konturverläufen das Licht der einzelnen Lichtquellen geeignet umgelenkt werden. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Richtung, in die das von den Lichtquellen ausgehende Licht reflektiert wird, im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung im Wesentli chen parallel zur Fahrtrichtung beziehungsweise zur Längsrichtung des Fahrzeugs ausgerichtet ist.
Es besteht die Möglichkeit, dass jeder der Lichtquellen einer der Reflektoren zugeord net ist. Es können zumindest einige, vorzugsweise sämtliche, der Reflektoren als pa rabolische Reflektoren oder Freiformreflektoren gestaltet sein. Insbesondere kann durch die derart gestalteten Reflektoren das Licht zumindest einiger, vorzugsweise sämtlicher Lichtquellen geeignet umgelenkt und konzentriert werden, um eine hohe Effizienz der Beleuchtungsvorrichtung zu gewährleisten. Dies bewirkt eine ge wünschte Lichtkonzentration im axialen, zentralen Bereich der gesetzlichen Lichtver teilung und eine hohe Performance des Gesamtsystems, wodurch kostengünstige und leistungsschwächere Lichtquellen zum Einsatz kommen können.
Es kann vorgesehen sein, dass zumindest einige, vorzugsweise sämtliche, der Licht quellen mindestens eine Leuchtdiode, insbesondere eine RGB-Leuchtdiode oder eine zweifarbige Leuchtdiode oder zwei Leuchtdioden unterschiedlicher Farben umfassen. Dabei kann eine jede der Lichtquellen einzeln ansteuerbar sein, wobei insbesondere auch eine jede der Leuchtdioden einer einzelnen Lichtquelle einzeln ansteuerbar ist. Auf diese Weise können unterschiedliche Farben für jedes Segment beziehungsweise jeden Pixel der Austrittsfläche beliebig gewählt werden, wobei insbesondere auch eine angepasste, individuelle Ausführung und Positionierung einer Lichtfunktion innerhalb der durch die Segmente gebildeten Matrix ermöglicht wird. Eine zweifarbige Variante beispielsweise mit den Signalfarben Rot und Gelb bietet die Möglichkeit, in der ge samten Pixel-Funktionsfläche alle drei Hauptsignalfunktionen Schlusslicht, Bremslicht und Fahrtrichtungsanzeiger einer Heckleuchte mit unterschiedlichen Leuchtsignaturen und Animationen zu realisieren. Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine Leiter platte umfasst, auf der die Leuchtdioden angeordnet sind, insbesondere wobei sämtli che Leuchtdioden auf höchstens drei, insbesondere zwei, vorzugsweise auf lediglich einer Leiterplatte angeordnet sind. Insbesondere bei der Verwendung lediglich einer Leiterplatte wird der Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung wesentlich vereinfacht und kostengünstig dargestellt. Weiterhin kann durch die eine entsprechende Ausrichtung einer einzigen Leiterplatte eine gemeinsame Ausrichtung beziehungsweise Schräg stellung der Reflektoren ohne Bildung von horizontalen und/oder vertikalen streifenför migen Bereichen ermöglicht werden.
Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Leiterplatte im Wesentlichen pa rallel zu der Austrittsfläche ist, insbesondere so dass die Leiterplatte einen Dreh- und Kippwinkel aufweist. Dadurch kann ein sehr kompakter Aufbau der Beleuchtungsvor richtung realisiert werden, weil letztlich ein flaches langgestrecktes Gehäuse für die Aufnahme der einzelnen Komponenten verwendet werden kann.
Es besteht die Möglichkeit, dass die flächigen Begrenzungselemente gitterähnlich an geordnet sind, wobei insbesondere jeweils zwischen zwei in dem Array benachbarten Lichtquellen und/oder zwischen dem von benachbarten Lichtquellen ausgehenden Licht mindestens ein Begrenzungselement angeordnet ist. Die flächigen Begren zungselemente bilden somit Segmentblenden, durch die mit einfachen Mitteln eine klare Abgrenzung des Lichts einzelner benachbarter Lichtquellen realisiert werden kann. Dabei kann die gitterähnliche Anordnung der Begrenzungselemente unter schiedlich ausgeführt sein und beispielsweise jeweils die Form eines Rechtecks, einer Raute, eines Trapez, eines Sechsecks, eines Achtecks oder eine andere Form auf weisen.
Es kann vorgesehen sein, dass eine Mehrzahl der Begrenzungselemente eine einstü ckige Baueinheit bildet oder dass sämtliche der Begrenzungselemente eine einstü ckige Baueinheit bilden. Auf diese Weise können Bauteile eingespart werden, weil die von den Begrenzungselementen gebildete Baueinheit gleichzeitig die Reflektoren um fasst.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Optikscheibe um fasst, die zwischen den Lichtquellen und der Austrittsfläche, insbesondere zwischen den Reflektoren und der Austrittsfläche angeordnet ist, wobei das von den Lichtquel len ausgehende Licht durch die Optikscheibe hindurchtritt. Dabei kann die Optik scheibe strukturiert sein, insbesondere wobei die Optikscheibe mit einer Streuoptik, vorzugsweise mit einer Kissenoptik oder einer diffraktiven Optik versehen ist. Dadurch kann eine homogene Ausleuchtung der Austrittsfläche erreicht werden, so dass diese beispielsweise auch als Display und Anzeigevorrichtung genutzt werden kann.
Es kann vorgesehen sein, dass die Optikscheibe so ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass die Lichtquellen und/oder die Reflektoren bei einem Blick durch die Austritts fläche in die Beleuchtungsvorrichtung nicht oder nicht direkt sichtbar sind. Insbeson dere wird damit durch die Optikscheibe für den Betrachter der Einblick in das hinter der Optikscheibe angeordnete Optiksystem verhindert. Weiterhin erscheinen dadurch die jeweilige Segmentflächen beziehungsweise Pixelfläche auf der Austrittsfläche ho mogen und gleichmäßig ausgeleuchtet.
Es besteht die Möglichkeit, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Gitter umfasst, das im Bereich der Optikscheibe, insbesondere auf der von den Lichtquellen abgewandten Seite der Optikscheibe, angeordnet ist, wobei das Gitter vorzugsweise die gitterähnli che Anordnung der Reflektoren fortsetzt. Das beispielsweise als Gitterblende bezie hungsweise Designgitter ausgebildete Gitter kann die Aufteilung der Optikscheibe in Segmente deutlicher hervorheben. Auf diese Weise kann auch ein Designelement be reitgestellt werden, das beispielsweise mit unterschiedlicher Farbgebung für Design varianten der Beleuchtungsvorrichtung dienen kann.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 3 ein Detail der Fig. 2;
Fig. 4 ein Detail der Fig. 3 mit einem beispielhaft eingezeichneten Verlauf einiger Lichtstrahlen;
Fig. 5 eine Vorderansicht in einzelne Segmente einer dritten Ausführungsform ei ner erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 6 eine Vorderansicht in einzelne Segmente einer vierten Ausführungsform ei ner erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 7 ein Detail der Fig. 6;
Fig. 8 eine Rückansicht einzelner Segmente einer fünften Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 9 ein Detail einer Optikscheibe einer sechsten Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 10 ein Detail einer Optikscheibe einer siebten Ausführungsform einer erfin dungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 11 eine Vorderansicht einer achten Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Beleuchtungsvorrichtung; Fig. 12 eine Vorderansicht einer neunten Ausführungsform einer erfindungsgemä ßen Beleuchtungsvorrichtung.
In den Figuren sind gleiche oder funktional gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 bis 10 abgebildeten Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Be leuchtungsvorrichtung umfassen eine Mehrzahl von Lichtquellen 1 , die zeilen- und spaltenweise in einem zweidimensionalen Array angeordnet sind (siehe beispiels weise Fig. 1 bis Fig. 4 sowie Fig. 8). Die Ausführungsformen umfassen weiterhin eine Optikscheibe 2 und flächige Begrenzungselemente 3, die sich zwischen den Licht quellen 1 und der Optikscheibe 2 erstrecken. Die Ausführungsformen umfassen wei terhin eine Austrittsfläche 4, die beispielsweise Teil einer transparenten Abschluss scheibe 5 ist, die ein von der Beleuchtungsvorrichtung umfasstes Gehäuse 6 ab schließt.
Die Lichtquellen 1 können mindestens eine Leuchtdiode 7, insbesondere eine RGB- Leuchtdiode oder zwei Leuchtdioden 8 unterschiedlicher Farben umfassen (siehe bei spielsweise Fig. 5 bis 7). Eine zweifarbige Variante beispielsweise mit den Signalfar ben Rot und Gelb bietet die Möglichkeit, in der gesamten Pixel-Funktionsfläche alle drei Flauptsignalfunktionen Schlusslicht, Bremslicht und Fahrtrichtungsanzeiger einer Fleckleuchte mit unterschiedlichen Leuchtsignaturen und Animationen zu realisieren. Hier können beispielsweise eine rote und eine gelbe Leuchtdiode oder RGB- Leuchtdioden verwendet werden, die als Multichip-LED oder Duochip-LED mit einem roten und einem gelben Chip ausgebildet sind.
Jede der Lichtquellen 1 , insbesondere auch eine jede der Leuchtdioden 7, 8 der Licht quellen 1 ist einzeln ansteuerbar. Auf diese Weise können unterschiedliche Farben für jedes Segment beziehungsweise jeden Pixel der Austrittsfläche beliebig gewählt wer- den, wobei insbesondere auch eine angepasste, individuelle Ausführung und Positio nierung einer Lichtfunktion innerhalb der durch die Segmente gebildeten Matrix er möglicht wird.
Die Leuchtdioden 7, 8 sämtlicher Lichtquellen 1 sind vorzugsweise auf einer gemein samen Leiterplatte 9 angebracht. Die Optikscheibe 2 und die Austrittsfläche 4 sind je weils parallel zu der Leiterplatte 9 angeordnet, wobei die Optikscheibe 2 sowohl von der Leiterplatte 9 als auch von der Austrittsfläche 4 beabstandet ist. Dabei zeigt Fig. 1 eine Ausführungsform bei der ein großes kastenförmiges Gehäuse 6 vorgesehen ist. Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der die Gehäuserückseite 18 ebenfalls parallel zur Leiterplatte 9 und zur Austrittsfläche 4 ausgerichtet ist, so dass sich eine sehr fla che Beleuchtungsvorrichtung ergibt.
Die Beleuchtungsvorrichtung ist derart in ein Fahrzeug eingebaut, dass die Normale 10 auf der Austrittsfläche 4 einen Winkel a mit der Längsrichtung 11 des Fahrzeugs einschließt, der größer 25°, vorzugsweise größer 30° ist. Dementsprechend schließt die Austrittsfläche 4 mit der Fahrzeugquerrichtung 12 den gleichen Winkel a ein (siehe Fig. 1 und Fig. 2).
Die flächigen Begrenzungselemente 3 erstrecken sich so zwischen den Lichtquellen 1 und der Optikscheibe 2, dass jeweils die flächigen Begrenzungselemente gitterähnlich angeordnet sind. Dabei ist jeweils zwischen zwei in dem Array benachbarten Licht quellen 1 beziehungsweise zwischen dem von benachbarten Lichtquellen 1 ausge henden Licht 10 mindestens ein Begrenzungselement 3 angeordnet (siehe beispiels weise Fig. 3, Fig. 4 und Fig. 8).
Die Begrenzungselemente 3 weisen jeweils einen Reflektor 14 auf, wobei jeder der Lichtquellen 1 einer der Reflektoren 14 zugeordnet ist. Die Reflektoren 14 können je weils als parabolischer Reflektor oder Freiformreflektor gestaltet sein. Die Reflektoren 14 sind derart geformt und ausgerichtet, dass die horizontale und gegebenenfalls auch eine vertikale Schrägstellung der Leiterplatte 9 zur Fahrzeugquerrichtung 12 ausgeglichen wird und das von den Reflektoren 14 reflektierte Licht 13 nach der Re flexion weitgehend parallel zur Fahrzeuglängsrichtung verläuft (siehe Fig. 4). Bei spielsweise bei Verwendung der Beleuchtungsvorrichtung als Fleckleuchte wird das Licht 13 durch die Reflektoren 14 entgegen der Fahrtrichtung nach hinten abgestrahlt.
Dadurch sind die Reflektoren 14 so angeordnet, dass das von den Lichtquellen 1 aus gehende Licht 13 in eine Richtung reflektiert wird, die mit der Normalen 10 auf der Austrittsfläche 4 den Winkel a einschließt. Dadurch kann auch bei größeren Pfeilungs winkeln und stärker gebogenen Konturverläufen der Beleuchtungsvorrichtung das Licht 13 der einzelnen Lichtquellen 1 geeignet umgelenkt werden.
Bei einer Verwendung von zwei Leuchtdioden 8 pro Lichtquelle 1 ist es vorteilhaft, beide Leuchtdioden 8 dicht nebeneinander beziehungsweise übereinander in dem je weiligen Segment zu positionieren (siehe dazu Fig. 7). Der als parabolischer Reflektor oder Freiformreflektor gestaltete Reflektor 14 wird dann auf einen Brennpunkt 15 aus gelegt, der mittig zwischen den beiden dicht beieinander positionierten Leuchtdioden 8 angeordnet ist (siehe Fig. 7). Durch die geringe Brennweite des Reflektors 14 ergibt sich mit den dicht daran positionierten Leuchtdioden 8 bereits eine Streuung des Lichts 13, die durch eine Struktur oder Optik oder weiße Ausführung des Reflektors 14 noch unterstützt werden kann, die für eine homogene Ausleuchtung der Optikscheibe 2 beziehungsweise des der Lichtquelle 1 zugeordneten Segments der Optikscheibe 2 sorgt. Somit kann eine hochwertige, gleichmäßige Ausleuchtung realisiert werden. Durch eine geringe Defokussierung der zwei Leuchtdioden 8 relativ zum Reflektor 14 wird dabei kein großer weiterer Fehler beziehungsweise keine Streuung in das Sys tem eingebracht.
Weiterhin ist vorgesehen, dass die Leuchtdiode 7 oder die mehreren Leuchtdioden 8 jeweils dicht an der fahrzeuginneren Begrenzung des Segments positioniert sind (siehe Fig. 5 bis Fig. 7). Dadurch kann bei gegebener horizontaler Verdrehung des Systems, eine Fläche des Reflektors 14 für eine Kompensation des horizontalen Ver drehwinkels zur korrekten Umlenkung und Ausrichtung des Lichts 13 die maximale Fläche in einem Segment einnehmen und somit einen hohen Wirkungsgrad bereitstel len. Der Wirkungsgrad ist weiter optimiert, weil bei dieser Anordnung der mindestens einen Leuchtdiode 7, 8 ihr Licht 13 sowohl direkt nach vorn in Richtung der Optik scheibe 2 abgestrahlt wird als auch auf die reflektierende Fläche des Reflektors 14 für eine effektive Umlenkung, so dass das Licht 13 der Leuchtdioden 7, 8 optimal ausge nutzt wird (siehe Fig. 4). Dabei wird die reflektierende Fläche des Reflektors 14 effek tiv beleuchtet, weil die mindestens eine Leuchtdiode 7, 8 durch die horizontale Dre hung der Leiterplatte 9 und der darauf angeordneten Leuchtdioden 7, 8 bereits stärker zur reflektierende Fläche des Reflektors 14 orientiert ist als nach vorn zur Optik scheibe 2.
Die Optikscheibe 2, durch die das Licht 13 hindurchtritt, ist mit einer Streuoptik 16 ver sehen (siehe beispielweise Fig. 3 und Fig. 4). Die Streuoptik 16 kann eine herkömmli che Kissenoptik sein, deren Abmessungen a, b (siehe Fig. 9) jedoch kleiner als 1 mm gewählt sein sollten, idealerweise etwa 0,5 mm oder noch kleiner, um eine gleichmä ßige Ausleuchtung der Austrittsfläche zu generieren. Für eine besondere Anpassung, wie beispielsweise bei einem extrem schräg angeordneten System, können die Kis senoptiken auch auf (nicht abgebildeten) Prismenflächen ausgeführt sein.
Alternativ ist auch eine diffraktiven Optik, insbesondere eine diffraktiv-holografische Diffusoroptik, verwendbar mit Optikstrukturen im einstelligen Mikrometerbereich oder höheren Nanometerbereich, die für einen Betrachter nicht mehr aufzulösen sind und als diffuse Streufläche wahrgenommen werden.
Bei der in Fig. 10 abgebildeten Ausführungsform ist ein Gitter 17 vorgesehen, das auf der von den Lichtquellen 1 abgewandten Seite der Optikscheibe 2 angeordnet ist. Das beispielsweise als Gitterblende beziehungsweise Designgitter ausgebildete Gitter 17 kann die Aufteilung der Optikscheibe 2 in Segmente deutlicher hervorheben. Auf diese Weise kann auch ein Designelement bereitgestellt werden, das beispielsweise mit un terschiedlicher Farbgebung für Designvarianten der Beleuchtungsvorrichtung dienen kann. Das Gitter 17 kann als Kunststoffspritzteil ausgeführt sein, wie beispielsweise als schwarzes Bauteil, graues Bauteil oder farbiges Bauteil oder es kann nachträglich ver spiegelt oder lackiert sein. Alternativ ist auch eine Ausbildung des Gitters 17 als fla ches Bauteil möglich, beispielsweise als metallisches Gitterelement, das auch direkt im Spritzguss als Einlegeteil im Spritzgusswerkzeug an die Optikscheibe 2 angefügt sein kann. Als weitere Alternative ist auch denkbar, das schwarze oder farbige Gitter 17 einfach auf die Optikscheibe 2 zu drucken, beispielsweise im Siebdruck oder Tam pondruck. Dies bietet sich vor allem bei flachen Optikscheiben 2 an.
Fig. 11 zeigt eine Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung ohne Optikscheibe 2, was bei einer ausreichenden Streuung durch den Reflektor 14 eine Alternative dar stellt, um die Optikscheibe 2 als Bauteil einzusparen. Fig. 12 zeigt eine Ausführungs form der Beleuchtungsvorrichtung mit Optikscheibe 2. Bei dieser Ausführungsform sind die Reflektoren 14 und die Lichtquellen 1 bei einem Blick durch die Austrittsfläche 4 nicht sichtbar.
Bezugszeichenliste
1 Lichtquelle
2 Optikscheibe
3 flächiges Begrenzungselement
4 Austrittsfläche
5 transparente Abschlussscheibe
6 Gehäuse
7, 8 Leuchtdiode
9 Leiterplatte
10 Normale auf der Austrittsfläche 4
11 Längsrichtung des Fahrzeugs
12 Fahrzeugquerrichtung
13 von der Lichtquelle 1 ausgehendes Licht
14 Reflektor
15 Brennpunkt des Reflektors 14
16 Streuoptik der Optikscheibe 2
17 Gitter
18 Gehäuserückseite a, b Abmessungen der Streuoptik a Winkel zwischen der Normalen auf der Austrittsfläche 4 und der Richtung, in die das Licht 13 reflektiert wird

Claims

Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug, umfassend
- eine Mehrzahl von Lichtquellen (1), die, insbesondere zeilen- und spal tenweise, in einem Array angeordnet sind und zumindest teilweise unab hängig voneinander betrieben werden können, wobei die Lichtquellen (1) im Betrieb Licht (13) aussenden,
- eine Austrittsfläche (4), durch die das von den Lichtquellen (1) ausge hende Licht (13) hindurchtritt,
- eine Mehrzahl von flächigen Begrenzungselementen (3), die sich zumin dest teilweise in einem Bereich zwischen den Lichtquellen (1) und der Austrittsfläche (4) erstrecken und zur Separierung des von unterschiedli chen Lichtquellen (1) ausgehenden Lichts (13) dienen, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, vorzugsweise sämtli che, der flächigen Begrenzungselemente (3) einen Reflektor (14) aufwei sen, der das von einer der Lichtquellen (1 ) ausgehende Licht (13) zumin dest teilweise in Richtung auf die Austrittsfläche (4) reflektiert.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reflektoren (14) so angeordnet sind, dass das von den Lichtquel len (1) ausgehende Licht (13) in eine Richtung reflektiert wird, die mit der Normalen (10) auf der Austrittsfläche (4) einen Winkel (a) größer 0° ein schließt, insbesondere wobei der Winkel (a) größer 25°, vorzugsweise grö ßer 30° ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Richtung, in die das von den Lichtquellen (1) aus gehende Licht (13) reflektiert wird, im in das Fahrzeug eingebauten Zustand der Beleuchtungsvorrichtung im Wesentlichen parallel zur Fahrtrichtung be ziehungsweise zur Längsrichtung (11) des Fahrzeugs ausgerichtet ist.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Lichtquellen (1) einer der Reflektoren (14) zugeordnet ist.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, vorzugsweise sämtliche, der Reflek toren (14) als parabolische Reflektoren oder Freiformreflektoren gestaltet sind.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einige, vorzugsweise sämtliche, der Licht quellen (1) mindestens eine Leuchtdiode (7, 8), insbesondere eine RGB- Leuchtdiode (7) oder eine zweifarbige Leuchtdiode oder zwei Leuchtdioden (8) unterschiedlicher Farben umfassen.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine jede der Lichtquellen (1) einzeln ansteuerbar ist, wobei insbeson dere auch eine jede der Leuchtdioden (7, 8) einer einzelnen Lichtquelle (1) einzeln ansteuerbar ist.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine Leiter platte (9) umfasst, auf der die Leuchtdioden (7, 8) angeordnet sind, insbe sondere wobei sämtliche Leuchtdioden (7, 8) auf höchstens drei, insbeson dere zwei, vorzugsweise auf lediglich einer Leiterplatte (9) angeordnet sind.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leiterplatte (9) im Wesentlichen parallel zu der Austrittsfläche (4) ist.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die flächigen Begrenzungselemente (3) gitterähnlich angeordnet sind, wobei insbesondere jeweils zwischen zwei in dem Array benachbarten Lichtquellen (1) und/oder zwischen dem von benachbarten Lichtquellen (1) ausgehenden Licht (13) mindestens ein Begrenzungsele ment (3) angeordnet ist.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mehrzahl der Begrenzungselemente (3) eine ein stückige Baueinheit bildet oder dass sämtliche der Begrenzungselemente (3) eine einstückige Baueinheit bilden.
12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Optikscheibe (2) umfasst, die zwischen den Lichtquellen (1) und der Austrittsfläche (4), ins besondere zwischen den Reflektoren (14) und der Austrittsfläche (4) ange ordnet ist, wobei das von den Lichtquellen (1) ausgehende Licht (13) durch die Optikscheibe (2) hindurchtritt.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikscheibe (2) strukturiert ist, insbesondere wobei die Optik scheibe (2) mit einer Streuoptik (16), vorzugsweise mit einer Kissenoptik o- der einer diffraktiven Optik, versehen ist.
14. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikscheibe (2) so ausgebildet und/oder ange ordnet ist, dass die Lichtquellen (1) und/oder die Reflektoren (14) bei einem Blick durch die Austrittsfläche (4) in die Beleuchtungsvorrichtung nicht oder nicht direkt sichtbar sind.
15. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Gitter (17) umfasst, das im Bereich der Optikscheibe (2), insbesondere auf der von den Licht quellen (1) abgewandten Seite der Optikscheibe (2), angeordnet ist, wobei das Gitter (17) vorzugsweise die gitterähnliche Anordnung der Reflektoren (14) fortsetzt.
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DE102021106893A1 (de) Kraftfahrzeugbeleuchtungseinrichtung und Kraftfahrzeug mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung

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