DE3230975A1

DE3230975A1 - Kraftfahrzeugleuchte aus leuchtdioden oder leuchtdiodenchips

Info

Publication number: DE3230975A1
Application number: DE3230975A
Authority: DE
Inventors: Karl-Heinz Digel; Wolfgang 7410 Reutlingen Krieg; Tilman 7441 Kohlberg Spingler
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1984-02-23
Also published as: EP0116567A1; WO1984000799A1; IT8322298A0

Description

14 · · · · ¹I

R * * 3 C ·

21.7.1982 Rs/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Kraftfahrzeugleuchte aus Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips

Stand der Technik |

Die Erfindung geht aus von einer Kraftfahrzeugleuchte nach der Gattung des Hauptanspruches. Eine derartige Anordnung ist in der DE-OS 27 32 780 anhand einer Kraftfahrzeugoicherheitsbeleuchtung "beschrieben, wobei eine mit Lumineszenzdioden bestückte, reflektierende Leitelplatte verwendet ist, die mit einer gedruckten oder einer konventionellen elektrischen Schaltung versehen ist zum Anschluß der Lumineszenzdioden. Die Leiterplatte beinhaltet gleichzeitig die Beleuchtung und die elektrische Schaltung. Durch eine bestimmte Anordnung der Lumineszenzdioden auf der Leiterplatte können Zahlen, Buchstaben und dgl. dargestellt werden.

Aus der DE-OS 22 1U 199 ist eine Halbleiterlichtquelle bekannt, welche aus mehreren einzelnen, in Reihe geschalteten und auf einem gemeinsamen Träger angeordneten Strahlungsdioden aufgebaut ist. Die Dioden sind von einem strahlungsdurchlässigen Körper mit einer dem optischen Verwendungszweck angepassten Raum umgeben, welcher beispielsweise gefärbt und mit einer gekrümmten Oberf-läche versehen sein kann.

"¹J J' . Λ ί

Leuchtdiodenzeilen sind beispielsweise aus der DE-OS r<

28 37 596 oder der DE-OS 28 37 635 bekannt. Bei diesen |

Anordnungen dienen die Leuchtdiodenzeilen Anzeigezweckei . * Sie bestehen aus auf einer Platine angeordneten Leuchtdiodenschips, denen Lichtstreuelemente zugeordnet sind
zur Erzielung bestimmter optischer Effekte.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugleuchte mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches hat demgegenüber den Vorteil, daß eine vorgegebene Lichtverteilung und
Helligkeit durch matrixartige Anordnung der Leuchtelemente auf einfache und betriebssichere Weise erreichbar ist.
Durch die in den Unteransprüchen aufg;eführ^r;en Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Kraftfahrzeugleuchte möglich. Besonders bewährt unter dem Gesichtspunkt der Betriebssicherheit hat sich eine Anordnung, bei der zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen gleichmäßigen Lichtverteilung beim Ausfall in Reihe geschalteter Lichtquellen die schaltungsmäßig in Reihe liegenden Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips geometrisch unterschiedlichen Reihen
und Zeilen der Leuchtenmatrix zugeordnet sind. Hierdurch erreicht man, daß sich eine statistische Verteilung der ausgefallenen Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips gibt, welche auf der gesamten ausgeleuchten Fläche verteilt
sind und somit die Funktionstüchtigkeit der Leuchte
betragsmäßig zwar geringfügig, funktionell jedoch nicht beeinträchtigen. Weiterhin hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen für die Sicherstellung der Leuchtstärke der erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugleuchte, wenn parallel zu den Leuchtdioden oder den Leuchtdiodenchips Überbrückungsglieder angeordnet sind, welche bei elek-

trischer Unterbrechung der Diodsnstrecke automatisch aktiviert werden zur Überbrückung der elektrischen Unterbrechung. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß beim Ausfall einer Leuchtdiode oder eines Leuchtdiodenchips die restlichen Lichtquellen der Reihenschaltung wirksam bleiben, so daß beim Auftritt einer Unterbrechung -in eine Diode nicht die gesamte Reihenschaltung sondern nur die einzelne Diode ausfällt.

Zeichnung

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Ss zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel mit einer Matrix aus Leuchtdioden, Figur 2 ein Schaltungsbeispiel für eine Lichtquellenanordnung ähnlich Figur 1, wobei die verschiedenen elektrischen in Reihe geschalteten Lichtquellen unterschiedlichen Reihen und Zeilen zugeorndet sind, Figur 3 eine Lichtquellenmatrix mit Überbrückungsgliedern parallel zu den Lichtquellen.

Beschreibung der Ausführungbeispiele

In Figur 1 ist zwischen die beiden Pole einer Gleichspannungsquelle über einen 3egrenzungswiderstand 10 eine matrixartig·? Anordnung aus Lauchtdioden oder Leuchtdiodenchips geschaltet. Zur Vereinfachung der Darstellung sind alle Lichtquellen als Leuchtdioden 11 dargestellt, jedoch kann es sich bei den einzelnen Lichtquellen auch um flächenförmige Gebilde handeln aus Chips mit einer Vielzahl von Diodenelementen oder aus flächenhaften Lichtquellen mit einer Leuchtstoffschicht. Bei Verwendung von Leuchtdioden soll an der einzelnen Diode eine Spannung von

-U-

1,6 "bis 2 Volt anliegen, der UO mA "begrenzt sein. Aus der

Leuchtstrom soll auf 20 bis Höhe der angelegten Gleich

spannung ergibt sich somit die Anzahl der in Reihe zu schaltenden Leuchtdioden 11; bei einer Versorgungs-Gleichspannung von 12 Volt sind dies sechs Leuchtdioden 11, die in Reihe geschalten werden können. Die Größe des Begrenzungswiderstandes 10 ergibt sich aus der zulässigen Strombelastung der Leuchtdioden und der angelegten Versorgungsspannung .

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 sind sechs Zeilen bis 6 mit jeweils sechs Leuchtdioden 11 einander parallel geschaltet zur Ausleuchtung einer quadratischen Fläche. Die Lichtquellen sind auf einer schematisch dargestellten Platine 12 angeordnet. Die Gestaltung der Kraftfahrzeugleuchte gemäß Figur 1 bildet eine betriebssichere, wartungsfreie Lichtquelle, mit der die Fläche der Platine 12 gleichmäßig ausgeleuchtet wird. Für alle einzelnen Leuchtdioden oder für die einzelnen Leuchtdiodenchips 11 steht die notwendige Betriebsspannung zur Verfügung, die insgesamt auszuleuchtende Fläche wird durch die Anzahl der parallel geschalteten Zeilen definiert. Die Verwendung von Leuchtdiodenchips bietet gegenüber diskreten Leuchtdioden den Vorteil einer größeren Lichtausbeute pro Flächeneinheit und geringerer Kosten bei der Erzeugung einer vorgegebenen Helligkeit. Anwendungen für die bezeichnete Kraftfahrzeugleuchte bieten sich insbesondere auf dem Gebiet dir Kraftfahrzeugsignalleuchten, beispielsweise bei Blink" leuchten, Bremsleuchten, Zusatzbremsleuchten, Warnleudhten für bestimmte Fahrzustände wie Rückwärtsfahrt oder scharfes Bremsen und ähnliches. Die Leuchtdioden oder ,die Leuchtdiodenchips sind im Handel in den gesetzlich voigeschri.ebenen Farbtönungen erhältlich und können j t nach Bedarf eingesetzt werden. Im ausgeschalteten Zustand besitzen sie eine der Abdeckung entsprechende Farbtönung,

die beispielsweise bei farblosem Kunststoffverguß dem Aussehen von Kfz-Scheinwerfer-Streuscheiben entspricht.

Fi.jur 2 zeigt eine Weiterbildung der Anordnung gemäß Figur 1, -wobei zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen gleichmäßiger. Lichtverteilung bei Ausfall einer der Zeilen 1 bis 6 eine spezielle Anordnung getroffen ist. Hierbei sind die schaltungsmäßig in Reihe liegenden Leuchtdioden odfjr Leuchtdiodsnchips 11 mit der schaltungsmäßigen Zeilenbezeichnung bis β versehen. Dies bedeutet, daß die mit 1 bezeichneten Leuchtelemente 11 schaltungsmäßig in Reihe liegen, ebenso die restlichen Lichtquellen 2 bis 6. Die in Reihe geschalteten Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips 11 sind nun geometrisch unterschiedlichen Reihen (senkrecht) und Zeilen (waagerecht) der Leuchtenmatrix zugeordnet. Innerhalb jeder der Zeilen ist die gleiche Reihenfolge eingehalten, beginnend jeweils versetzt in einer anderen Reihe, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 jeweils eine Reihe übersprungen worden ist.

Die Anordnung gemäß Figur 2 hat gegenüber der Anordnung nach Figur 1 den Vorteil, daß beim Ausfall einer Reihenschaltung von Lichtquellen nicht eine ganze Zeile sondern nur einzelne Lichtelemente - gleichmäßig verteilt über die ganze Leuchtfläche - ausfallen. Hierdurch bleibt einerseits eine annähernd gleichmäßige Helligkeit über die gesamte Leuchtfläche erhalten und andererseits wird das optische Bild der Leuchtfläche nicht verändert, was in besonderen Fällen wie z.B. beim Ausleuchten geometrischer Anordnungen wie Pfeilen oder dgl. störend wirken kann.

Figur 3 zeigt eine Weiterbildung der Erfindung, bei der parallel zu jeder Leuchtdiode oder zu jedem Leuchtdiodenchip 11 ein Überbrückungsglied 13 angeordnet ist, welches

-^ß- 323C375

bei elektrischer Unterbrechung der Diodenstrecke 11 automatisch aktiviert wird. Derartige Überbrückungslieder
sind grundsätzlich bekannt. Es sind Halbleiterbauelemente
mit im wesentlichen gleichem Spannungsabfall wie eine
einzelne Leuchtdiode oder ein einzelner Leiuchtdiodenchip.
Wenn das Überbrückungsglied 13 bei Unterbrechung einer
Diodenstrecke 11 aktiviert ist ergibt sicti also für die
folgenden Leuchtdioden 11 der gleiche Betriebszustand wie
ν sr dr-sm Defekt einer Leuchtdiode der Reihenschaltung, so
daß nicht die gesamte Zeile sondern nur ein einzelnes Leuchtelement ausfällt. Hierdurch wird die Funkiionssicherheit der
Anordnung insgesamt beachtlich gesteigert und der Zeitraum
bis zum Austauschen der Gesamtleuchte kanr. wesentlich verlängert werden. Weiterhin ergibt sich in fertigungstechnischer Hinsicht die Möglichkeit, daß das Überbrückungsglied
13 zusammen mit einer Leuchtdiode oder einem Leuchtdiodenchip 11 als integrierte Schaltung 1k ausgeführt wird, so
daß eine preiswerte und betriebssichere Grundeinheit zum a Aufbau der Gesamtleuchte zur Verfugung steht. Für die f.

Gestaltung der integrierten Schaltung lh können herkömm- 1} liehe Technologien verwendet werden. ii

fit Durch die erfindungsgemäße Gestaltung von Kraftfahrzeug- Ü'

leuchten können unter Verwendung neuer Technologie der |

Gebrauchswert und die Gebrauchsdauer der Leuchten beacht- 'U

lieh gesteigert werden. Ein Totalausfall einer Leuchte ist ^i

praktisch ausgeschlossen. In konstruktiver Hinsicht ergeben t\

sich wesentliche Vereinfachungen und somit Preisvorteile '■'!

beim Aufbau der Leuchte, da das Gehäuse vereinfacht werden ?j

kann und Teile wie Reflektor, Lampenhalter und dgl. völlig |

entfallen. Die mechanische Festigkeit ist höher als bei |

herkömmlichen Kraftfahrzeugleuchten, Kontaktierungsprobleme Ü

entfallen ebenfalls. Eine besonders hohe mechanische Fe- ^l:\

stigkeit ergibt sich dann, wenn die Gesamtheit der Leucht- ?!

5 1 > > 1 »

-τ-

i 2"?0*9^s7-5

dioden oder Leuchtdiodenchip 11 zusammen mit der Platine 12 mit Kunststoff vergossen werden, vo"bei durch den Kunststoffverguß zusätzliche optische Wirkungen erzielt werden können, z.B. durch eine linsenartige Oberfläche.

Claims

· · · lit

;>1 .7.1982 Rs/Hm

ROBERT BOSCH GMBH, 7OOO STUTTGART 1

Ansprüche

/Ti Kraftfahrzeugleuchte, insbesondere Kraftfahrzeugsignalleuchte, mit Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips als Lichtquellen, welche auf oder in einer Platine angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips (11), vorzugsweise über wenigstens einen Begrenzungswiderstand (10), in einer der angelegten Gleichspannung angepaßten Anzahl in Reihe geschaltet sind und daß die gesamte Leuchtenfläche und die geforderte Lichtstärke durch Parallelschaltung mehrerer Reihen von Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips (11) nach Art einer Matrix gebildet ist.
2. Kraftfahrzeugleuchten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung einer im wesentlichen gleichmäßigen Lichtverteilung bei Ausfall einer ZeSiIe (1 bis 6) schaltungsmäßig in Reihe liegende Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips (11) geometrisch unterschiedlichen Reihen und Zeilen der Leuchtenmatrix zugeordnet s' nd.

»III · · · ·
3. Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltungsmäßig in Reihe liegenden Leuchtdioden oder Leuchtdiodenchips (11) in den verschiedenen Zeilen (1 bis 6) um eine gleiche Stellenzahl versetzt in gleichbleibender Folge angeordnet sind (Figur 2).
h. Kraftfahrzeugleuchte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu jeder Leuchtdiode oder zu jedem Leuchtdiodenchip (11) ein Überbrückungsglied (13) angeordnet ist, welches bei elektrischer Unterbrechung der Diodenstrecke (11) automatisch aktiviert wird zur Überbrückung der elektrischen Unterbrechung.
5· Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch U, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungsglied (13) ein Halbleiterbauelement mit im wesentlichen gleichen Spannungsabfall wie die Leuchtdiode oder der Leuchtdiodenchip (11) ist.
6. Kraftfahrzeugleuchte nach Anspruch k oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Überbrückungsglied (13) zusammen mit der Leuchtdiode oder dem Leuchtdiodenchip (11) als integrierte Schaltung (1U) ausgeführt ist.

T. Kraftfahrzeugleuchte nach einem der vorhergebenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtdioden oder die Leuchtdiodenchips (11) auf einer gemeinsamen Platine (12) angeordnet und mit Kunstoff vergossen sind.