DE102015113551A1

DE102015113551A1 - Conversion module with a fiber optic light guide for a lighting device

Info

Publication number: DE102015113551A1
Application number: DE102015113551.5A
Authority: DE
Inventors: Alexander Penkert; Hubertus Russert; Meinl Jürgen; Thomas Reichert
Original assignee: Schott AG
Current assignee: Schott AG
Priority date: 2015-08-17
Filing date: 2015-08-17
Publication date: 2017-02-23

Abstract

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Konversionsmodul als Teil einer Beleuchtungseinrichtung, vorzugsweise an einem Fahrzeug, insbesondere als Teil eines Scheinwerfers. Das Konversionsmodul wird mit Anregungslicht einer Lichtquelle betrieben, wobei ein faseroptischer Lichtleiter zum Einsatz kommt. Zum Haltern eines Konverters zur Erzeugung des Nutzlichtes ist ein Trägerelement vorgesehen, während der Lichtleiter durch einen Auskoppelkopf positioniert und gehaltert wird.The invention generally relates to a conversion module as part of a lighting device, preferably on a vehicle, in particular as part of a headlight. The conversion module is operated with excitation light of a light source using a fiber optic light guide. For holding a converter for generating the useful light, a support element is provided, while the light guide is positioned and supported by a coupling head.

Description

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Konversionsmodul als Teil einer Beleuchtungseinrichtung, vorzugsweise an einem Fahrzeug, insbesondere als Teil eines Scheinwerfers. Das Konversionsmodul wird mit Anregungslicht einer Lichtquelle betrieben, wobei ein faseroptischer Lichtleiter zum Einsatz kommt. The invention generally relates to a conversion module as part of a lighting device, preferably on a vehicle, in particular as part of a headlight. The conversion module is operated with excitation light of a light source using a fiber optic light guide.

Eine Licht emittierende Vorrichtung als Teil einer Beleuchtungseinrichtung eines Scheinwerfers ist grundsätzlich aus dem Dokument DE 10 2006 029 203 A1 bekannt und umfasst eine Anregungslichtquelle, einen daran angekoppelten Lichtleiter und sich daran anschließendes Konvertermaterial zur Umwandlung des kurzwelligeren Anregungslichtes in im Mittel langwelligeres Nutzlicht mit Weißlichteindruck. Das Nutzlicht setzt sich dabei aus einem langwelligeren, konvertierten Anteil und einem nichtkonvertierten Teil des Anregungslichts zusammen. Ein Kühlkörper für den Konverter ist nicht vorhanden. A light-emitting device as part of a lighting device of a headlamp is basically from the document DE 10 2006 029 203 A1 and comprises an excitation light source, an optical fiber coupled thereto and adjoining converter material for converting the shorter-wavelength excitation light into, on average, longer-wavelength useful light with a white-light impression. The useful light is composed of a long-wave, converted component and a non-converted part of the excitation light. A heat sink for the converter is not available.

Ferner ist aus dem Dokument DE 10 2010 034 054 A1 eine laserbasierte Weißlichtquelle bekannt, bei der ein Laser mittels einer Sammellinse einen Leuchtfleck in einem Konverter erzeugt, um im Transmissionsbetrieb weißes Nutzlicht abzugeben. Zur Vermeidung hoher Temperaturen am Leuchtfleck wird der Konverter unter Einbezug von wärmeleitfähigem Material hergestellt, zusätzlich durch Luft gekühlt und/oder rotieren lassen, um den Leuchtfleck im Konvertermaterial rundum wandern zu lassen. Further, from the document DE 10 2010 034 054 A1 a laser-based white light source known in which a laser by means of a converging lens generates a light spot in a converter to emit white useful light in transmission operation. To avoid high temperatures at the light spot, the converter is made with the inclusion of thermally conductive material, additionally cooled by air and / or rotate to let the light spot in the converter material to wander all around.

Die Verwendung von mehreren Lichtleitern nebeneinander in einer lichtemittierenden Vorrichtung mit Konverter im Transmissionsbetrieb ist aus dem Dokument US 2010/0254153 A1 bekannt. The use of several light guides side by side in a light emitting device with converter in the transmission mode is from the document US 2010/0254153 A1 known.

Schließlich ist aus dem Dokument DE 10 2012 109 088 A1 ein faseroptisches Konversionsmodul bekannt, welches als Beleuchtungseinrichtung an einem Fahrzeug betrieben werden kann. Zur Übertragung des Anregungslichtes zu dem Konversionsmedium oder Konverter sind mehrere Lichtleitfasern vorgesehen. Von daher ist ein Verteilergehäuse vorgesehen, welches dem Zusammenführen mehrerer Lichtleitfasern dient. Zur Halterung der Lichtleitfasern und des Konverters ist ein Auskoppelkopf offenbart. Derartige Mehrfasersysteme sind, insbesondere wenn sie zusammen mit dem Konverter auf einem gemeinsamen Trägersystem montiert sind, sehr aufwendig zu fertigen und daher entsprechend kostenintensiv. Finally, from the document DE 10 2012 109 088 A1 a fiber optic conversion module known which can be operated as a lighting device on a vehicle. For transmitting the excitation light to the conversion medium or converter, a plurality of optical fibers are provided. Therefore, a distributor housing is provided which serves to merge a plurality of optical fibers. For holding the optical fibers and the converter, a decoupling head is disclosed. Such multi-fiber systems are, especially if they are mounted together with the converter on a common carrier system, very expensive to manufacture and therefore correspondingly expensive.

So sind beispielsweise die Faserenden der Lichtleiter häufig mit einem Anschliff unter einem bestimmten Winkel zu versehen, was eine aufwendige Fertigung erfordert. Zudem ist eine Feinjustierung des Abstands der Faserenden zum Konversionsmedium, etwa nach der Montage in der Beleuchtungseinrichtung, kaum mehr möglich oder nur unter hohem Aufwand. Zudem ist die Anordnung von Faserhalterung und Konverterhalterung auf einem gemeinsamen Träger ungünstig, da sich der Konverter sehr stark aufheizen kann, was zu Beschädigungen der Fasern führen kann. Eine Reparatur oder der Austausch defekter Fasern ist sehr aufwendig. For example, the fiber ends of the light guide are often provided with a polished section at a certain angle, which requires a complex production. In addition, a fine adjustment of the distance of the fiber ends to the conversion medium, for example after installation in the lighting device, hardly possible or only at great expense. In addition, the arrangement of fiber holder and converter holder on a common carrier is unfavorable, since the converter can heat up very strong, which can lead to damage to the fibers. A repair or the replacement of defective fibers is very expensive.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein faseroptisches Konversionsmodul einfachen Aufbaus zu schaffen, das sich als Montageteil in eine Beleuchtungseinrichtung zwischen einer Anregungslichtquelle und einem Scheinwerfer zur Abgabe von Nutzlicht eignet und eine gute Wärmeabfuhr ermöglicht. The invention is therefore based on the object to provide a fiber optic conversion module simple structure that is suitable as a mounting part in a lighting device between an excitation light source and a headlight for emitting useful light and allows good heat dissipation.

Das Konversionsmodul soll dabei aus Kostengründen lediglich mit einer einzigen Faser betrieben werden. Die Abschattung, insbesondere durch die zugeführte Faser, soll möglichst gering sein. Zudem soll eine einfache und rasche Montage des Konversionsmoduls einerseits sowie als Ganzes in das Nutzgerät, etwa die Beleuchtungseinrichtung, gegeben sein, um eine kostengünstige Fertigung und Montage zu ermöglichen. Demzufolge soll das Konversionsmodul auch wartungsfreundlich sein, also im Schadensfalle einfach auszutauschen sein. Eine Feinjustierung soll auch nach erfolgter Montage noch möglich sein. The conversion module is to be operated for cost reasons only with a single fiber. The shading, in particular by the supplied fiber should be as low as possible. In addition, a simple and rapid installation of the conversion module on the one hand and as a whole in the utility device, such as the lighting device, be given to allow a cost-effective production and assembly. Consequently, the conversion module should also be easy to maintain, so it should be easy to replace in case of damage. A fine adjustment should still be possible after installation.

Ferner soll auch die erforderliche Strahlsicherheit bei der Verwendung von Laserlicht als Anregungslicht in Beleuchtungseinrichtungen gegeben sein. In diesem Zusammenhang soll ein faseroptisches Konversionsmodul geschaffen werden, das gefährliches Anregungslicht im Falle von Laser oder Laserdioden als Lichtquellen daran hindert, nach außen zu treten, selbst wenn, wie es bei Autounfällen vorkommt, der Autoscheinwerfer zerstört und Lichtleitfasern dabei zerbrochen werden, die in den Autoscheinwerfer führen. Furthermore, the required beam safety in the use of laser light as excitation light in lighting devices should be given. In this context, a fiber optic conversion module is to be created, the dangerous excitation light in the case of laser or laser diodes as light sources prevents it from leaking to the outside, even if, as occurs in car accidents, destroyed the car headlights and thereby broken optical fibers in the Car headlights lead.

Überraschend einfach wird diese Aufgabe durch ein Konversionsmodul nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. Surprisingly, this object is achieved by a conversion module according to one of the independent claims. Preferred embodiments and further developments of the invention are to be taken from the respective subclaims.

Demnach umfasst die Erfindung in einem ersten Aspekt ein faseroptisches Konversionsmodul als Teil einer Beleuchtungseinrichtung, das Nutzlicht gemischt aus kurzwelligerem Anregungslicht und langwelligerem Konversionslicht abgibt. Das Konversionsmodul gemäß der Erfindung umfasst:

– ein Trägerelement,
– einen Auskoppelkopf, und
– einen faseroptischen Lichtleiter, wobei
– der Auskoppelkopf zur Positionierung und Halterung eines Lichtaustrittsendes des Lichtleiters ausgebildet ist,
– der faseroptische Lichtleiter an seinem Lichteintrittsende zur Ankopplung an eine zugeordnete Anregungslichtquelle ausgebildet ist,
– das Lichtaustrittsende des Lichtleiters zur Abgabe von Anregungslicht in vorgegebener Strahlrichtung eingerichtet ist, und wobei
– das Trägerelement eingerichtet ist zum Haltern eines Konverters,
– das Trägerelement Mittel zum Verbinden mit dem Auskoppelkopf derart umfasst, dass
– der Konverter in Strahlrichtung des aus dem Lichtaustrittsendes des Lichtleiters austretenden Anregungslichtes liegt, und dabei geneigt zur Strahlrichtung des Anregungslichtes angeordnet ist, wobei
– ein vordefinierter Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Konverters und dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters gegeben ist, und wobei
– der Konverter der Konversion des kurzwelligeren Anregungslichtes in das langwelligere Konversionslicht und der Emission des gemischten Nutzlichtes dient.

Accordingly, in a first aspect, the invention comprises a fiber-optic conversion module as part of a lighting device which emits useful light mixed with short-wavelength excitation light and long-wavelength conversion light. The conversion module according to the invention comprises:

A carrier element,
- a decoupling head, and
- A fiber optic light guide, wherein
- The coupling head is designed for positioning and holding a light exit end of the light guide,
- The fiber optic light guide is formed at its light entry end for coupling to an associated excitation light source,
- The light exit end of the light guide is arranged to emit excitation light in a predetermined beam direction, and wherein
The carrier element is set up to hold a converter,
- The support member comprises means for connecting to the coupling head such that
- The converter is in the beam direction of emerging from the light exit end of the optical fiber excitation light, and is arranged inclined to the beam direction of the excitation light, wherein
- Given a predefined distance between the center of the converter and the light exit end of the light guide, and wherein
- The converter of the conversion of the short-wave excitation light in the long-wavelength conversion light and the emission of the mixed useful light is used.

Der faseroptische Lichtleiter, auch Lichtleitfaser genannt, kann ein mit einem Stecker versehenes Lichteintrittsende zur Ankopplung an eine zugeordnete Anregungslichtquelle aufweisen. Der Auskoppelkopf sorgt dafür, dass das Lichtaustrittsende des Lichtleiters das kurzwelligere Anregungslicht auf einen Leuchtfleck richtet, der sich auf der Oberfläche des Konverters befindet. Im Sinne der Erfindung umfasst der Auskoppelkopf demnach eine Aufnahme zur Halterung und Fixierung des Lichtaustrittsendes der Lichtleitfaser. Ferner ist er dazu ausgebildet, fest mit dem Trägerelement verbunden werden zu können. The fiber optic light guide, also called optical fiber, may have a light entry end provided with a plug for coupling to an associated excitation light source. The decoupling head ensures that the light exit end of the light guide directs the shorter-wavelength excitation light onto a light spot located on the surface of the converter. According to the invention, the coupling head accordingly comprises a receptacle for holding and fixing the light exit end of the optical fiber. Furthermore, it is designed to be firmly connected to the carrier element.

Das kurzwelligere Anregungslicht dringt zum größten Teil in den Konverter ein und wird dort in langwelligeres Konversionslicht umgewandelt, das zusammen mit gestreutem Anregungslicht in einem nutzbaren Abstrahlwinkel als Nutzlicht emittiert wird, während störend reflektiertes Anregungslicht (der sogenannte Fresnel-Reflex) von einer Lichtblende aufgefangen und unschädlich gemacht wird. Im Falle eines Autoscheinwerfers wird das Nutzlicht an einen Parabolspiegel abgegeben. The shorter-wavelength excitation light penetrates for the most part in the converter and is converted there into long-wavelength conversion light, which is emitted together with scattered excitation light in a usable beam angle as useful light, while interfering reflected excitation light (the so-called Fresnel reflex) collected by a light shield and harmless is done. In the case of a car headlight, the useful light is emitted to a parabolic mirror.

Der Punkt, in dem das Anregungslicht auf den Konverter auftrifft, wird als Leuchtfleck bezeichnet. Ausgehend von dem Konverter breitet sich das Nutzlicht in einem Bereich eines nutzbaren Abstrahlwinkels von diesem aus. Dabei wird das Nutzlicht kegelförmig von dem Leuchtfleck aus abgestrahlt. Der sich hieraus ergebende Öffnungswinkel des Lichtkegels beträgt wenigstens 50°, bevorzugt wenigstens 60° und besonders bevorzugt wenigstens 70°. The point at which the excitation light impinges on the converter is called a light spot. Starting from the converter, the useful light spreads in a range of a usable radiation angle of this. In this case, the useful light is radiated cone-shaped from the light spot. The resulting opening angle of the light cone is at least 50 °, preferably at least 60 ° and particularly preferably at least 70 °.

Weiterhin ist erfindungsgemäß zum Haltern des Konverters ein Trägerelement vorgesehen. Das Trägerelement mit dem Konverter ist im Sinne der Erfindung baulich getrennt von dem Auskoppelkopf. Zur Montage des Konversionsmoduls sind das Trägerelement und/oder der Auskoppelkopf derart ausgebildet, dass sie fest miteinander verbunden werden können. Hierzu können das Trägerelement und/oder der Auskoppelkopf geeignete Mittel für eine feste Verbindung aufweisen, etwa eine Ausnehmung und eine passgenau gegengleich ausgebildete Aufnahme, um eine hochpräzise, feste Verbindung zu schaffen. Zur Unterstützung der exakten Positionierung können ferner Justierhilfen, etwa ein Anschlag oder Positionierstifte, vorgesehen sein. Die exakte Ausrichtung von Auskoppelkopf und Trägerelement in montierter Position ist von hoher Bedeutung, um das Anregungslicht punktgenau auf den Konverter abzustrahlen. Furthermore, a carrier element is provided according to the invention for holding the converter. The carrier element with the converter is structurally separated from the coupling head in the sense of the invention. For mounting the conversion module, the carrier element and / or the coupling head are designed such that they can be firmly connected to each other. For this purpose, the support element and / or the decoupling head may have suitable means for a fixed connection, such as a recess and a precisely matched counter-trained recording to create a high-precision, solid connection. To support the exact positioning adjustment aids, such as a stop or positioning pins may also be provided. The exact alignment of the coupling head and the carrier element in the mounted position is of great importance in order to radiate the excitation light precisely onto the converter.

So kann der Auskoppelkopf in einer bevorzugten Ausführungsform rotationssymmetrisch zapfenförmig ausgebildet sein und in eine passgenau gegengleiche Bohrung des Trägerelements eingesteckt werden. Vorzugsweise wird eine enge Toleranz der Passung ausgewählt, bei der mit geringem Druck der Auskoppelkopf gefügt werden kann. Thus, the coupling head may be formed in a preferred embodiment rotationally symmetrical peg-shaped and plugged into a precisely matching gegengleiche bore of the support element. Preferably, a close tolerance of the fit is selected, in which the coupling head can be joined with low pressure.

Die Trennung in ein Trägerelement, welches den Konverter umfasst und haltert, sowie einen Auskoppelkopf, welcher zur Halterung und Fixierung der Lichtleitfaser ausgebildet ist, bietet mehrere Vorteile, insbesondere gegenüber Lösungen, bei denen die Halterung der Lichleitfaser und des Konverters auf einem gemeinsamen Trägerelement vorgesehen sind. The separation into a carrier element, which comprises and supports the converter, as well as a decoupling head, which is designed for holding and fixing the optical fiber, offers several advantages, in particular over solutions in which the holder of the optical fiber and the converter are provided on a common carrier element ,

So können vorliegend die Auskoppelköpfe in großen Stückzahlen vergleichsweise einfach und kostengünstig gefertigt werden, welche dann nachfolgend mit dem Trägerelement verbunden werden. Das Trägerelement und/oder der Auskoppelkopf können daher auch bereits ein Teil einer Beleuchtungseinrichtung oder als Teil einer Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein. Thus, in the present case, the Auskoppelköpfe can be made comparatively easily and inexpensively in large quantities, which are then subsequently connected to the carrier element. The carrier element and / or the coupling-out head can therefore already be formed as part of a lighting device or as part of a lighting device.

Der Auskoppelkopf mit der Lichtleitfaser oder der Lichtleiter können auch, etwa aufgrund eines Bruches der Lichtleitfaser nach dem Einbau in der Beleuchtungseinrichtung oder nach längerem Betrieb oder aufgrund einer sonstigen Störung im Bereich der Lichtleitfaser, einfach ausgebaut und ersetzt werden. Derartige Defekte können beispielsweise bei der Verwendung des Konversionsmoduls in einem Autoscheinwerfer auftreten, wo es häufig zu Rüttelbelastungen kommen kann. Die bauliche Trennung erleichtert also nicht nur die Fertigung und die Montage, sondern auch die Wartung und den Austausch von Bauteilen. The coupling head with the optical fiber or the optical fiber can also be easily removed and replaced, for example due to a breakage of the optical fiber after installation in the lighting device or after prolonged operation or due to other interference in the optical fiber. Such defects can occur, for example, when using the conversion module in a car headlight, where it can often come to Rüttelbelastungen. The structural separation not only facilitates the production and assembly, but also the maintenance and replacement of components.

Durch die bauliche Trennung ist es ferner möglich, für das Trägerelement andere Materialien als für den Auskoppelkopf zu verwenden. Dies kann vorteilhaft sein, da der Konverter während des Betriebs eine große Wärme erzeugt. Hierdurch kann es zu Beschädigung der Lichtleitfaser kommen. Due to the structural separation, it is also possible to use other materials for the carrier element than for the coupling head. This can be advantageous because the converter generates a large amount of heat during operation. This can cause damage to the optical fiber.

Das Trägerelement kann hierzu vorteilhaft aus einem temperaturstabilen Sintermaterial, etwa einem metallischen Sintermaterial, gefertigt werden. Es derartiges Material verhält sich im Allgemeinen unkritisch bei hohen Temperaturbelastungen, wie sie bei dem Betrieb des Konverters entstehen können. Zudem ist auch die hieraus folgende thermische Ausdehnung des Trägermaterials eher gering, so dass eine temperaturbedingte Änderung der Leuchtcharakteristik aufgrund veränderten Abstands zwischen Lichtleiter und Konverter infolge Wärmedehnung weitgehend vermieden werden kann. For this purpose, the carrier element can advantageously be produced from a temperature-stable sintered material, for example a metallic sintered material. Such material generally behaves uncritically at high temperature loads such as may occur during operation of the converter. In addition, the resulting thermal expansion of the carrier material is rather low, so that a temperature-induced change in the light characteristic due to changed distance between the light guide and converter due to thermal expansion can be largely avoided.

Das Trägerelement kann auch in dem als Aufnahme des Konverters vorgesehenen Bereich als Wärmesenke ausgebildet sein, also eine wärmeableitende Funktion übernehmen. Ebenso kann das Trägerelement auch einen Kühlkörper zur Aufnahme des Konverters in wärmeleitender und mechanisch fester Verbindung umfassen. Das Trägerelement ist demnach so gestaltet, dass im Konverter erzeugte Wärme über das Trägerelement abgeführt und dissipiert werden kann. Durch die bauliche Trennung kann die Wärmeübertragung auf den Auskoppelkopf und/oder die Lichtleitfaser reduziert werden, so dass eine geringere Gefahr besteht, dass die Lichtleitfaser im Betrieb Schaden nimmt. The carrier element may also be formed in the intended as a receptacle of the converter area as a heat sink, so assume a heat-dissipating function. Likewise, the support member may also include a heat sink for receiving the converter in heat-conducting and mechanically fixed connection. The carrier element is thus designed so that heat generated in the converter can be dissipated and dissipated via the carrier element. The physical separation of the heat transfer to the coupling head and / or the optical fiber can be reduced, so that there is a lower risk that the optical fiber is damaged during operation.

Zudem entfällt die Problematik, das aus mehreren Lichtaustrittsenden austretende Licht in beengten Platzverhältnissen zu bündeln und auf einen gemeinsamen Leuchtfleck auf der Konverteroberfläche zu konzentrieren. Hierzu müssen die verschiedenen Lichtleitfasern im Allgemeinen mit einem Schrägschliff an ihren Lichtaustrittsenden versehen werden, welcher zudem von der konkreten Anordnung der einzelnen Lichtleitfaser abhängen kann. Dies macht die Herstellung vergleichsweise kompliziert und kostenintensiv. In addition, eliminates the problem of bundling the light emerging from several light emission ends in confined spaces and to focus on a common spot on the converter surface. For this purpose, the various optical fibers must generally be provided with a beveled cut at their light exit ends, which may also depend on the specific arrangement of the individual optical fiber. This makes the production relatively complicated and costly.

Zur Führung und Halterung der Lichtleitfaser in dem Auskoppelkopf können unterschiedliche Maßnahmen ergriffen werden. So ist vorzugsweise der Auskoppelkopf mit einer Bohrung versehen, durch die die Lichtleitfaser hindurchgeführt werden kann. Zweckmäßigerweise weist der Auskoppelkopf ein Einsatzteil, vorzugsweise eine Hülse auf, in welchem das Lichtaustrittsende der Lichtleitfaser fixiert und gehaltert werden kann. Der Innendurchmesser der Hülse ist passgenau gegengleich zu dem Außendurchmesser der Lichtleitfaser ausgelegt, vorzugsweise mit ebenfalls sehr geringer Toleranz, um eine präzise Positionierung der Lichtleitfaser zu ermöglichen. Der Innendurchmesser des Einsatzelements ist auf den Außendurchmesser des Lichtleiters abgestimmt und kann in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegen, bei einer maximalen Abweichung von höchstens +/–0,1 mm, bevorzugt höchstens +/–0,05 mm und besonders bevorzugt höchstens +/–0,02 mm. Für einen Lichtleiter mit einem Außendurchmesser von 0,34 mm liegt der Innendurchmesser des Einsatzelements vorzugsweise bei 0,35 mm. For guiding and holding the optical fiber in the coupling head different measures can be taken. Thus, preferably, the coupling head is provided with a bore through which the optical fiber can be passed. Expediently, the decoupling head has an insert part, preferably a sleeve, in which the light exit end of the optical fiber can be fixed and held. The inner diameter of the sleeve is precisely matched to the outer diameter of the optical fiber designed, preferably also with very low tolerance, to allow precise positioning of the optical fiber. The inner diameter of the insert element is matched to the outer diameter of the light guide and may be in a range of 0.1 mm to 0.5 mm, with a maximum deviation of at most +/- 0.1 mm, preferably at most +/- 0.05 mm and more preferably at most +/- 0.02 mm. For an optical fiber having an outer diameter of 0.34 mm, the inner diameter of the insert member is preferably 0.35 mm.

Hierdurch können die erforderlichen sehr engen Toleranzen in der Positionierung des Lichtaustrittsendes eingehalten werden. Das Einsatzelement sollte zudem eine Mindestlänge aufweisen, um eine entsprechende knicklose, achsparallele Führung des Lichtaustrittsendes derart zu ermöglichen, dass das Anregungslicht exakt in Strahlrichtung austritt. Ferner ist das Lichtaustrittsende vorzugsweise mit einer plan polierten Fläche senkrecht zur Längsachse ausgebildet, um das Anregungslicht in Strahlrichtung auszukoppeln. As a result, the required very tight tolerances in the positioning of the light exit end can be met. In addition, the insert element should have a minimum length in order to allow a corresponding knuckle-free, axially parallel guidance of the light exit end such that the excitation light emerges exactly in the beam direction. Further, the light exit end is preferably formed with a plane polished surface perpendicular to the longitudinal axis to couple out the excitation light in the beam direction.

Auf diese Weise lässt sich eine sehr gute radiale Ausrichtung und Positionierung der Lichtleitfaser in Bezug zu dem Konverter erreichen, wenn der Auskoppelkopf mit dem Trägerelement verbunden ist. In this way, a very good radial alignment and positioning of the optical fiber with respect to the converter can be achieved when the decoupling head is connected to the carrier element.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind ferner Mittel vorgesehen, um eine nachträgliche axiale Ausrichtung des Lichtaustrittsendes der Lichtleitfaser in Bezug auf den Konverter zu ermöglichen. Ausgehend von einem vordefinierten Abstand zwischen Lichtaustrittsende und Konverter, der typischerweise in einem Bereich von etwa 1 bis 10 mm liegt, kann dieser Abstand dann in einem bestimmten Bereich, vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 mm bis zu 5 mm, verändert werden. Hierdurch ist es möglich, eine exakte axiale Positionierung der Lichtleitfaser in Bezug auf den Konverter vorzunehmen. Dies kann günstig sein, wenn etwa der Lichtleiter ausgetauscht werden muss und ein anderer Lichtleiter mit leicht abweichenden optischen Eigenschaften zum Einsatz kommt, der eine entsprechend geänderte Positionierung in Bezug auf den Konverter erfordert, um das gleiche Nutzlicht zu erhalten. In a particularly preferred embodiment, means are further provided to allow subsequent axial alignment of the light exit end of the optical fiber with respect to the converter. Starting from a predefined distance between light exit end and converter, which is typically in a range of about 1 to 10 mm, this distance can then be changed in a certain range, preferably in a range of 0.05 mm to 5 mm. This makes it possible to make an exact axial positioning of the optical fiber with respect to the converter. This can be beneficial if, for example, the light guide must be replaced and another light guide with slightly different optical properties is used, which requires a correspondingly changed positioning with respect to the converter in order to obtain the same useful light.

So kann beispielsweise das Einsatzelement fest mit dem Lichtaustrittsende verbunden werden, etwa mittel Klemmen oder Kleben, und dann in den Auskoppelkopf eingefügt werden. Nach erfolgter Montage kann es in axialer Richtung bewegt werden, bevor es festgelegt wird, etwa mittels Kleben. In einer anderen Ausführungsform kann das Ende der Lichtleitfaser axial in dem Einsatzelement bewegt werden. Thus, for example, the insert element can be firmly connected to the light exit end, about medium terminals or gluing, and then inserted into the coupling head. After assembly, it can be moved in the axial direction before it is fixed, such as by gluing. In another embodiment, the end of the optical fiber can be moved axially in the insert element.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der Auskoppelkopf bereits mit einem Reflektor oder als Teil eines Reflektors ausgebildet. In dieser Ausführungsform umfasst er eine Zuführung für den Lichtleiter sowie eine Öffnung, in der der Konverter des Trägerelements angeordnet ist. Aus dem Lichtleiter austretendes Anregungslicht kann dann nach erfolgter Montage auf den Konverter auftreffen. In another preferred embodiment, the coupling head is already formed with a reflector or as part of a reflector. In this embodiment, it comprises a feed for the light guide and an opening in which the converter of the carrier element is arranged. Exiting the light guide excitation light can then impinge on the converter after mounting.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der dargestellten Ausführungsbeispiele und den angefügten Ansprüchen. Further details of the invention will become apparent from the description of the illustrated embodiments and the appended claims.

Die Zeichnungen zeigen: The drawings show:

1 einen Längsschnitt eines faseroptischen Konversionsmoduls in einem ersten Ausführungsbeispiel, und 1 a longitudinal section of a fiber optic conversion module in a first embodiment, and

2 eine Schrägansicht eines faseroptischen Konversionsmoduls in einem weiteren Ausführungsbeispiel. 2 an oblique view of a fiber optic conversion module in another embodiment.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen Detailed description of preferred embodiments

Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen bezeichnen um der Klarheit willen gleiche Bezugszeichen im Wesentlichen gleiche Teile in oder an diesen Ausführungsformen. Zur besseren Verdeutlichung der Erfindung sind die in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen jedoch nicht immer maßstabsgerecht gezeichnet. In the following detailed description of preferred embodiments, for the sake of clarity, like reference numerals designate substantially similar parts in or on these embodiments. For better clarity of the invention, however, the preferred embodiments shown in the figures are not always drawn to scale.

Das als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehene faseroptische Konversionsmodul ist in dem abgebildeten Beispiel bereits als Beleuchtungseinrichtung 10 konzipiert und in fertig montierter, einbaufähiger Form gezeigt. Das Konversionsmodul 1 ist in einem Längsschnitt gezeigt. Die Beleuchtungseinrichtung 10 ist im Wesentlichen zapfenförmigen ausgebildet und kann einfach in einen Autoscheinwerfer eingefügt und befestigt werden. The whole with the reference number 1 provided fiber optic conversion module is already in the illustrated example as a lighting device 10 designed and shown in ready assembled, installable form. The conversion module 1 is shown in a longitudinal section. The lighting device 10 is formed substantially peg-shaped and can be easily inserted and fixed in a car headlight.

Das Konversionsmodul 1 gemäß der Erfindung umfasst ein Trägerelement 20, einen Auskoppelkopf 30 und einen faseroptischen Lichtleiter 50, nachfolgend auch Lichtleitfaser genannt. Zur Vereinfachung der genauen Positionierung der Beleuchtungseinrichtung 10 in dem Autoscheinwerfer ist an dem Trägerelement 20 eine Ausnehmung 25 zur Fixierung mit entsprechenden Bezugsflächen vorgesehen, so dass eine einfache und rasche Montage ermöglicht wird. The conversion module 1 according to the invention comprises a carrier element 20 , a decoupling head 30 and a fiber optic light guide 50 , also referred to below as optical fiber. To simplify the precise positioning of the illumination device 10 in the car headlight is on the support element 20 a recess 25 provided for fixing with corresponding reference surfaces, so that a simple and quick installation is possible.

Der Lichtleiter 50 ist an ihrem Lichteintrittsende mit einem Stecker (nicht dargestellt) versehen zur Ankopplung an eine zugeordnete Anregungslichtquelle (nicht dargestellt). Der Stecker ist vorzugsweise ein Stecker umfassend eine Keramikferrule, welche im Vergleich zu einem SMA-Stecker eine höhere Genauigkeit des Durchmessers und eine geringere Exzentrizität aufweist, welcher zur Kopplung mit einer Laserdiode ausgebildet ist, die ihr Anregungslicht in die Lichtleitfaser 50 einkoppelt. Eine derartige Keramikferrule erleichtert die Montage deutlich, so dass eine aufwendige Justage vermieden werden kann. Der Lichtleiter 50 wird knicklos zum Auskoppelkopf 30 geführt, wobei eine gewisse Krümmung im Allgemeinen unschädlich und unvermeidbar ist. Die Lichtleitfaser 50 führt zu dem Auskoppelkopf 30, wo sie fixiert und gehaltert wird. The light guide 50 is provided at its light entry end with a plug (not shown) for coupling to an associated excitation light source (not shown). The plug is preferably a plug comprising a ceramic ferrule which has a higher diameter accuracy and less eccentricity than an SMA plug, which is designed to be coupled to a laser diode which provides its excitation light into the optical fiber 50 couples. Such a ceramic ferrule facilitates the assembly significantly, so that a complex adjustment can be avoided. The light guide 50 kinkless to the coupling head 30 a certain curvature is generally harmless and unavoidable. The optical fiber 50 leads to the coupling head 30 where she is fixed and held.

Das Trägerelement 20 ist mit einem Konverter 21 ausgestattet, welcher so angeordnet ist, dass Anregungslicht aus dem montierten Lichtleiter 50 schräg auftrifft. The carrier element 20 is with a converter 21 equipped, which is arranged so that excitation light from the mounted light guide 50 obliquely impinges.

Das aus dem Lichtleiter 50 austretende Anregungslicht fällt demnach schräg auf den Konverter 21, der das kurzwelligere Anregungslicht in langwelligeres Konversionslicht umwandelt, daneben aber auch Anregungslicht streut, so dass das remittierte Licht im Mittel langwelligeres Nutzlicht darstellt. Beim Nutzlicht wird meist Weißlichtcharakter angestrebt. Wenn der Scheinwerfer im Wesentlichen paralleles Nutzlicht erzeugen soll, wird auf dem Konverter 21 ein vorzugsweise kleiner Leuchtfleck erzeugt. That from the light guide 50 Exiting excitation light thus falls obliquely on the converter 21 , which converts the shorter-wavelength excitation light into longer-wavelength conversion light, but also scatters excitation light, so that the remitted light represents on average longer-wavelength useful light. In the case of useful light, white light character is usually sought. If the headlamp should generate substantially parallel useful light, is on the converter 21 generates a preferably small spot.

Der Auskoppelkopf 30 ist im Beispiel von rotationssymmetrischer, zapfenförmiger Form. Der Auskoppelkopf 30 ist von geringer Komplexität und kann daher einfach und in großen Stückzahlen kostengünstig gefertigt werden. The decoupling head 30 is in the example of rotationally symmetrical, cone-shaped form. The decoupling head 30 is of low complexity and can therefore be manufactured easily and in large quantities at low cost.

Das Trägerelement 20 ist dementsprechend mit einer ebenfalls rotationssymmetrischen Bohrung 27 ausgestattet, welche passgenau gegengleich zur der äußeren Kontur des Auskoppelkopfes 30 ausgebildet ist. Die Bohrung 27 und der Außendurchmesser des Auskoppelkopfes im Verbindungsbereich sind mit enger Toleranz gefertigt. Dies kann eine dH7/m6-Übergangspassung sein, die eine Montage mit leichtem Druck ermöglicht. Auf diese Weise kann der Auskoppelkopf 30 präzise in die Bohrung 27 eingefügt und anschließend fixiert werden kann. Die Fixierung kann mittels Kleben in der vorgesehenen Position erfolgen. Es kann aber auch eine Klemmung oder eine Verschraubung vorgesehen sein. The carrier element 20 is accordingly with a likewise rotationally symmetrical bore 27 equipped, which fits exactly opposite to the outer contour of the decoupling head 30 is trained. The hole 27 and the outer diameter of the Auskoppelkopfes in the connection area are manufactured with close tolerance. This may be a dH7 / m6 transition fitting, which allows for installation with light pressure. In this way, the output head 30 precisely in the hole 27 can be inserted and then fixed. The fixation can be done by gluing in the intended position. But it can also be provided a clamp or a screw.

Der Auskoppelkopf 30 umfasst eine zentrische, axiale Durchgangsbohrung mit einem Einsatzelement 31, welches als Hülse ausgebildet ist. Dieses Einsatzelement 31 dient der Aufnahme des Lichtaustrittsendes der Lichtleitfaser 50. Die Lichtleitfaser 50 kann in das Einsatzelement 31 eingeschoben werden, so dass die Lichtleitfaser 50 am konverterseitigen Ende des Einsatzelements bündig abschließt. The decoupling head 30 includes a central, axial through-hole with an insert element 31 , which is designed as a sleeve. This insert element 31 serves to receive the light exit end of the optical fiber 50 , The optical fiber 50 can in the insert element 31 be inserted so that the optical fiber 50 flush with the converter-side end of the insert element.

Zur exakten Positionierung des Auskoppelkopfes 30 in der Bohrung 27 des Trägerelements ist das Trägerelement 20 mit einem umlaufenden Anschlag 26 ausgebildet, der bei montiertem Auskoppelkopf einen ebenfalls umlaufenden Vorsprung 34 des Auskoppelkopfes 30 aufnimmt. For exact positioning of the decoupling head 30 in the hole 27 the carrier element is the carrier element 20 with a circumferential stop 26 formed, the mounted on Auskoppelkopf a likewise circumferential projection 34 of the decoupling head 30 receives.

Als Fixierhilfe ist weiterhin ein rotationssymmetrisches Einsatzelement 32 vorgesehen. Dieses ist ebenfalls als Hülse ausgebildet und umschließt mit einem ersten Bereich bündig den dem Konverter zugewandten vorderen Bereich des Auskoppelkopfes. Mit der Außenfläche steht das Einsatzelement 32 mit seiner Mantelfläche in montierter Position in Kontakt mit der Bohrung 27. Ein zweiter, dem ersten Bereich gegenüberliegender Bereich des Einsatzelements 32 ist dazu ausgebildet, ein optisches Element 40 aufzunehmen und zu haltern. Das optische Element 40 liegt damit im direkten Strahlengang des Anregungslichtes. Um einen vorbestimmten Abstand zwischen dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters 50 und dem optischen Element 40 zu schaffen, ist ein Distanzelement 33 vorgesehen, welches sich innerhalb des Einsatzelements zwischen dem Auskoppelkopf 30 und dem optischen Element 40 befindet. As a fixing aid is still a rotationally symmetrical insert element 32 intended. This is likewise designed as a sleeve and surrounds with a first region flush with the converter facing the front region of the coupling head. With the outer surface is the insert element 32 with its lateral surface in mounted position in contact with the bore 27 , A second region of the insert element opposite the first region 32 is designed to be an optical element 40 to pick up and hold. The optical element 40 thus lies in the direct beam path of the excitation light. By a predetermined distance between the light exit end of the light guide 50 and the optical element 40 to create is a spacer element 33 provided, which is within the insert element between the coupling head 30 and the optical element 40 located.

Auf diese Weise kann im Sinne der Erfindung ein günstig zu fertigender, montagefertiger Auskoppelkopf 30 zur Verfügung gestellt werden, welcher zum einen der Halterung und Fixierung eines Lichtleiters 50 zur Zuführung von Anregungslicht dient, zum anderen auch ein optisches Element 40, vorzugsweise zur Fokussierung des Anregungslichtes auf einen Konverter 21, bereithält. In this way, in the context of the invention, a low to be finished, ready to assemble coupling head 30 be made available, which on the one hand the holder and fixing a light guide 50 for supplying excitation light, on the other hand also an optical element 40 , Preferably for focusing the excitation light on a converter 21 , ready.

Diese Ausführungsform bietet neben der Möglichkeit eines raschen Austausches des Auskoppelkopfes den weiteren Vorteil, dass der axiale Abstand zwischen dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters 50 und dem optischen Element 40 durch die Auswahl von Distanzelementen 33 mit unterschiedlicher Länge und/oder der axiale Abstand zwischen dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters 50 und dem Konverter durch Änderung der Positionierung des Auskoppelkopfes 30 in der Bohrung 27 durch die Auswahl von Einsatzelementen 32 mit unterschiedlicher Länge verändert werden kann. This embodiment offers, in addition to the possibility of rapid replacement of the coupling head, the further advantage that the axial distance between the light exit end of the light guide 50 and the optical element 40 by selecting spacers 33 with different lengths and / or the axial distance between the light exit end of the light guide 50 and the converter by changing the positioning of the decoupling head 30 in the hole 27 through the selection of insert elements 32 can be changed with different length.

Für das optische Element 40 ist im Beispiel ein fokussierendes optisches Element, vorzugsweise eine Stablinse, vorgesehen. Das optische Element 40 ist koaxial zum Lichtleiter 50 angeordnet. Mittels des optischen Elements 40 wird das Anregungslicht auf den Konverter fokussiert. Hierzu ist die Stablinse mit einer plan polierten Lichteintrittsfläche und einer linsenförmig gekrümmten Lichtaustrittsfläche ausgebildet. For the optical element 40 In the example, a focusing optical element, preferably a rod lens, is provided. The optical element 40 is coaxial with the light guide 50 arranged. By means of the optical element 40 The excitation light is focused on the converter. For this purpose, the rod lens is formed with a plane-polished light entrance surface and a lens-shaped curved light exit surface.

Der im Ganzen zapfenförmige Aufbau des Konversionsmoduls 1 führt zu einem ebenfalls zapfenförmigen Aufbau des Trägerelement 20 und der Beleuchtungseinrichtung 10. The whole peg-shaped structure of the conversion module 1 leads to a likewise peg-shaped structure of the support element 20 and the lighting device 10 ,

Zur Vereinfachung der Montage des Lichtleiters 50 in dem Auskoppelkopf 30 ist ein Montageschacht 35 vorgesehen, der ein besonders einfaches Einfügen des Lichtleiters 50 ermöglicht. To simplify the installation of the light guide 50 in the decoupling head 30 is a mounting shaft 35 provided, which is a particularly simple insertion of the light guide 50 allows.

Der mit dem Trägerelement 20 montierte Auskoppelkopf 30 sorgt dafür, dass das Lichtaustrittsende des Lichtleiters 50 das Anregungslicht auf einen Leuchtfleck richtet, der sich auf der Oberfläche des Konverters 21 befindet. Das langwelligere Nutzlicht wird von dem Leuchtfleck in Form eines Lichtkegels abgegeben. Der Lichtkegel weist einen Öffnungswinkel von wenigstens 50°, bevorzugt wenigstens 60° und besonders bevorzugt wenigstens 70° auf. Das Trägerelement 20 umfasst ferner eine reflektierende Fläche 23 zur Reflektion von Nutzlicht. The with the support element 20 mounted coupling head 30 ensures that the light exit end of the light guide 50 the excitation light is aimed at a spot of light that is on the surface of the converter 21 located. The long-wave useful light is emitted by the light spot in the form of a light cone. The cone of light has an opening angle of at least 50 °, preferably at least 60 ° and particularly preferably at least 70 °. The carrier element 20 further includes a reflective surface 23 for reflection of useful light.

Um den Austritt von reflektiertem, kurzwelligem Anregungslicht zu unterbinden, ist das Trägerelement mit einer Lichtblende 22 ausgestattet, die als Lichtfalle wirkt. Diese kann als Streukörper ausgebildet sein oder einen Streukörper umfassen, welcher das Anregungslicht totlaufen lässt. Auf diese Weise kann der Austritt von reflektiertem Anregungslicht verhindert werden. In order to prevent the escape of reflected, short-wave excitation light, the support element is provided with a light aperture 22 equipped, which acts as a light trap. This can be designed as a scattering body or comprise a scattering body, which makes the excitation light dead. In this way, the exit of reflected excitation light can be prevented.

Der Innenraum des Trägerelements 20, welcher den Konverter 21 umfasst, ist mit einer lichtdurchlässigen Schutzhülle 24 zum Schutz des Konverters umgeben. Der Konverter 21 kann hierdurch optimal vor eindringenden Partikeln oder auch Feuchtigkeit geschützt werden. Die lichtdurchlässige Schutzhülle 24 ist dabei aus Glas gefertigt und dicht mit dem Trägerelement 21 verbunden. Vorzugsweise bietet die Schutzhülle daher einen Schutz wenigstens nach IP 44 gemäß DIN EN 60529 . Auf diese Weise können auch das Lichtaustrittsende des Lichtleiters 50 und/oder das optische Element 40 vor Staub und Feuchtigkeit optimal geschützt werden. The interior of the support element 20 which the converter 21 includes, is with a translucent protective cover 24 surrounded to protect the converter. The converter 21 This can be optimally protected against penetrating particles or moisture. The translucent protective cover 24 is made of glass and sealed to the carrier element 21 connected. Preferably, therefore, the protective cover provides protection at least according to IP 44 DIN EN 60529 , In this way, the light exit end of the light guide can also 50 and / or the optical element 40 be optimally protected against dust and moisture.

Das Trägerelement 20 ist im Beispiel als metallischer Sinterkörper gefertigt. Insbesondere für das Trägerelement 20 eignet sich die Fertigung als derartiger Sinterkörper, da ein gesintertes Bauteil mit hoher Genauigkeit gefertigt werden kann und zudem eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist, wie sie bei dem Betrieb des Konverters auftritt. The carrier element 20 is made in the example as a metallic sintered body. In particular for the carrier element 20 The production is suitable as such a sintered body, since a sintered component can be manufactured with high accuracy and also has a high temperature resistance, as occurs in the operation of the converter.

Alternativ kann das Trägerelement 20 aber auch aus einem anderen Material, etwa einem wärmeleitenden Material gefertigt sein, um die hohe Temperatur des Konverters im Betrieb abzuführen. Der Auskoppelkopf 30 hingegen kann aus anderen Materialien gefertigt sein, beispielsweise kostengünstig aus Kunststoff, da hier die Wärmebelastung durch den Betrieb des Konverters 21 geringer ist. Alternatively, the carrier element 20 but also be made of a different material, such as a thermally conductive material to dissipate the high temperature of the converter during operation. The decoupling head 30 however, can be made of other materials, for example, inexpensive plastic, since the heat load through the operation of the converter 21 is lower.

Das Nutzlicht gelangt durch die Schutzhülle 24 zu dem Nutzgeräteteil (nicht dargestellt), das im Falle eines Scheinwerfers einen Parabolspiegel, ein Segment eines Parabolspiegels oder eine abgewandelte Parabolspiegelfläche darstellt. The useful light passes through the protective cover 24 to the utility part (not shown), which in the case of a headlamp represents a parabolic mirror, a parabolic mirror segment or a modified parabolic mirror surface.

Der Abstand zwischen dem optischen Element 40 und dem Konverter 21 beträgt im Beispiel etwa 70 mm. Bei einem derartigen Abstand reicht es im allgemeinen aus, wenn die axiale Justiermöglichkeit in einem Bereich von 0,05 mm bis zu 5 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,03 bis 4 mm liegt, um eine exakte axiale Positionierung des Lichtaustrittsendes des Lichtleiters in Bezug auf den Konverter 21 zu erreichen. The distance between the optical element 40 and the converter 21 in the example is about 70 mm. In such a distance, it is generally sufficient if the axial adjustment possibility in a range of 0.05 mm to 5 mm, preferably in a range of 0.03 to 4 mm, to exact axial positioning of the light exit end of the optical fiber in Referring to the converter 21 to reach.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Faseroptischen Konversionsmoduls zeigt 2 in einer Schrägansicht. Another embodiment of a fiber optic conversion module according to the invention shows 2 in an oblique view.

Abgebildet ist der Auskoppelkopf 60. Dieser weist einen Bereich auf, welcher als parabolischer Reflektor 61 ausgebildet ist. Im Zentrum des Reflektors 61 ist eine kreisförmige Öffnung 62 vorhanden, in welcher der Konverter (nicht dargestellt) platziert werden kann. Das den Konverter tragende Trägerelement ist ebenfalls der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Depicted is the coupling-out head 60 , This has an area which, as a parabolic reflector 61 is trained. In the center of the reflector 61 is a circular opening 62 present, in which the converter (not shown) can be placed. The support member carrying the converter is also not shown for the sake of clarity.

Die Oberfläche des Reflektors 61 ist durch einen länglichen, radial auf die Öffnung 62 zulaufenden Schlitz 63 unterbrochen. Dieser ist im zentrumsnahen Bereich des Reflektors angeordnet. Der Schlitz 63 ermöglicht es aus dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters 50 austretendem Anregungslicht, auf den Konverter abgestrahlt zu werden. Der Schlitz verläuft demnach in Strahlrichtung auf den Konverter 21 zu. The surface of the reflector 61 is by an elongated, radial on the opening 62 tapered slot 63 interrupted. This is located in the region of the reflector near the center. The slot 63 allows it from the light exit end of the light guide 50 Exiting excitation light to be radiated to the converter. The slot thus runs in the beam direction on the converter 21 to.

Der Lichtleiter 50 ist mit einem Einsatzelement (nicht dargestellt) mit dem Ankoppelkopf 60 verbunden, wie es auch in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Auf diese Weise ist auch hier eine axiale Bewegung zur Positionierung des Lichtaustrittsendes des Lichtleiters 50 in Bezug auf den Konverter gegeben. Ferner ist auch ein optisches Element 64 vorhanden, um das Anregungslicht auf den Konverter zu fokussieren. Das optische Element 64 ist derart angeordnet, dass es nicht in den Reflektorbereich hineinragt. Auf diese Weise wird eine Abschattung des Nutzlichtes weitgehend vermieden. The light guide 50 is with an insert element (not shown) with the coupling head 60 connected, as shown in the previous embodiment. In this way, an axial movement for positioning the light exit end of the light guide is also here 50 given in terms of the converter. Furthermore, it is also an optical element 64 present to focus the excitation light on the converter. The optical element 64 is arranged so that it does not protrude into the reflector area. In this way, shading of the useful light is largely avoided.

In einer Ausführungsform ohne optischem Element 40, 64 kann das Lichtaustrittsende des Lichtleiters 50 dichter an den Konverter 21 heran geführt werden. Es ist darauf zu achten, dass das Lichtaustrittsende nicht zu größeren Abschattungen führt, indem es in den Abstrahl-Lichtkegel des Konverters zu sehr hineinragt. Um trotz höheren Abstands eine ausreichende Fokussierung des Anregungslichtes auf den Konverter zu ermöglichen, kann das Lichtaustrittsende des Lichtleiters linsenförmig gekrümmt poliert werden. In an embodiment without an optical element 40 . 64 can the light exit end of the light guide 50 closer to the converter 21 be led up. Care must be taken to ensure that the light exit end does not lead to greater shadowing by protruding too much into the emission cone of the converter. In order to enable sufficient focusing of the excitation light on the converter despite higher distance, the light exit end of the light guide can be polished lenticular curved.

Die Unterseite 65 des Ankoppelkopfes 60 ist zur präzisen Aufnahme und Befestigung mit dem Trägerelement mit Ausnehmungen und Anschlägen ausgestattet. The bottom 65 of the coupling head 60 is equipped for precise recording and attachment to the support element with recesses and stops.

Die Oberseite 66 des Ankoppelkopfes 60 ist mit Vorsprüngen versehen, welche ein einfaches Verbinden mit der lichtdurchlässigen Schutzhülle (nicht dargestellt) ermöglichen. The top 66 of the coupling head 60 is provided with projections which allow easy connection with the translucent protective sheath (not shown).

Beiden Ausführungsformen ist gemein, dass das jeweilige Lichtaustrittsende des Lichtleiters lediglich eine plan geschliffene Endfläche umfasst und demzufolge sehr einfach und kostengünstig gefertigt werden kann. So sind insbesondere keine schrägen, aufwendig zu fertigenden Anschliffe, wie sie bei der Verwendung mehrerer Lichtleiter benötigt werden, erforderlich. Both embodiments have in common that the respective light exit end of the light guide comprises only a plan ground end face and therefore can be made very easily and inexpensively. Thus, in particular, no oblique, consuming to be produced bevels, as they are needed when using multiple optical fibers required.

In den Ausführungsformen weist der Lichtleiter 50 einen Faserkern aus Quarzglas und einen Fasermantel aus Quarzglas auf, wobei der Brechungsindex des Fasermantels niedriger als der Brechungsindex des Faserkerns ist. Ein derartiger Lichtleiter ist aufgrund seiner vergleichsweise hohen Temperaturbeständigkeit günstiger als etwa Lichtleiter aus Kunststoff. In the embodiments, the light guide 50 a fiber core of quartz glass and a fiber cladding of quartz glass, wherein the refractive index of the fiber cladding is lower than the refractive index of the fiber core. Such a light guide is cheaper because of its comparatively high temperature resistance than, for example, plastic light guides.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung können das Trägerelement und/oder der Auskoppelkopf bereits ein Teil einer Beleuchtungseinrichtung oder als Teil einer Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein. For the purposes of the present invention, the carrier element and / or the decoupling head can already be formed as part of a lighting device or as part of a lighting device.

Die bauliche Trennung ermöglicht eine funktionale Trennung dahingehend, dass für das den Konverter halternde Trägerelement ein anderes Material ausgewählt werden kann als für den Auskoppelkopf. So kann beispielsweise ein besonders temperaturstabiles Material, etwa ein Sintermaterial, vorzugsweise ein metallisches Sintermaterial, für das Trägerelement vorgesehen sein, während für den Auskoppelkopf ein anderes Material, beispielsweise ein Kunststoffmaterial, vorgesehen sein kann. Der Auskoppelkopf lässt sich daher einfacher und kostengünstiger fertigen. The structural separation allows a functional separation to the effect that a different material can be selected for the carrier element supporting the converter than for the coupling head. Thus, for example, a particularly temperature-stable material, such as a sintered material, preferably a metallic sintered material, be provided for the carrier element, while for the coupling head, a different material, such as a plastic material may be provided. The coupling head can therefore be easier and cheaper to manufacture.

Das Trägerelement ist demnach so gestaltet, dass im Konverter erzeugte Wärme über das Trägerelement abgeführt und dissipiert werden kann. Durch die bauliche Trennung kann die Wärmeübertragung auf den Auskoppelkopf reduziert werden, so dass eine geringere Gefahr besteht, dass die Lichtleitfaser im Betrieb Schaden nimmt. Auf diese Weise kann auch die Lebensdauer des faseroptischen Konversionsmoduls verlängert werden. The carrier element is thus designed so that heat generated in the converter can be dissipated and dissipated via the carrier element. The structural separation, the heat transfer to the coupling head can be reduced, so that there is a lower risk that the optical fiber is damaged during operation. In this way, the life of the fiber optic conversion module can be extended.

Zudem entfällt die Problematik, das aus mehreren Lichtaustrittsenden austretende Licht in beengten Platzverhältnissen zu bündeln und auf einen gemeinsamen Leuchtfleck auf der Konverteroberfläche zu konzentrieren, so dass für das erfindungsgemäße Konversionsmodul insgesamt weniger Bauraum benötigt wird. In addition, the problem of bundling the light emerging from a plurality of light emission ends in confined space conditions and concentrating on a common light spot on the converter surface is eliminated, so that overall less installation space is required for the conversion module according to the invention.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006029203 A1 [0002]
DE 102010034054 A1 [0003]
US 2010/0254153 A1 [0004]
DE 102012109088 A1 [0005]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN EN 60529 [0052]

Claims

Fiber-optic conversion module as part of a lighting device that emits mixed light from shorter-wavelength excitation light and longer-wavelength conversion light, comprising: A carrier element, - a decoupling head, and - A fiber optic light guide, wherein - The coupling head is designed for positioning and holding a light exit end of the light guide, - The fiber optic light guide is formed at its light entry end for coupling to an associated excitation light source, - The light exit end of the light guide is arranged to emit excitation light in a predetermined beam direction, and wherein The carrier element is set up to hold a converter, - The support member comprises means for connecting to the coupling head such that - The converter is in the beam direction of emerging from the light exit end of the optical fiber excitation light, and is arranged inclined to the beam direction of the excitation light, wherein - Given a predefined distance between the center of the converter and the light exit end of the light guide, and wherein - The converter of the conversion of the short-wave excitation light in the long-wavelength conversion light and the emission of the mixed useful light is used.

Fiber-optic conversion module according to the preceding claim, characterized in that the decoupling head comprises an insert for positioning and holding the light exit end of a single optical fiber.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that the excitation light impinges on the converter in a light spot and propagates therefrom in a range of a usable radiation angle.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that the useful light is radiated cone-shaped from the light spot, wherein the light cone has an opening angle of at least 50 °, preferably at least 60 ° and more preferably at least 70 °.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling head is at least partially formed as a reflector or comprises a reflector.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier element is at least partially formed as a reflector or comprises a reflector.

The fiber optic conversion module according to any one of the preceding claims, characterized in that the light exit end of the optical fiber is disposed in the mounted position such that it is outside of the useful beam angle, and / or does not extend into the reflector.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier element is formed at least in the intended area for receiving the converter as a heat sink or comprises a heat sink for receiving the converter in heat-conducting and mechanically fixed connection.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims 1 to 10, characterized in that the carrier element is made of a temperature-stable material, preferably made of a sintered material and particularly preferably of a metallic sintered material.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that a light-permeable protective cover for protecting the converter and / or the light exit end of the light guide is provided, preferably made of glass and particularly preferably of a hardened glass.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that means are provided to change the distance between the light exit end of the light guide and the center of the converter, starting from a predetermined distance, after assembly, preferably in a range of 0.05 mm up to 5 mm.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that a focusing optical element is provided, which is arranged coaxially to the optical fiber in beam direction between the light exit end and the converter.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that the focusing optical element comprises a lens, preferably a rod lens.

Fiber-optic conversion module according to the preceding claim, characterized in that the lens comprises a cylindrical rod with a plane-polished light entrance surface and a lens-shaped curved light exit surface.

The fiber optic conversion module according to any one of the preceding claims, characterized in that the optical fiber comprises a fiber core made of quartz glass and a fiber cladding made of quartz glass, and wherein the refractive index of the fiber cladding is lower than the refractive index of the fiber core.

Fiber-optic conversion module according to one of the preceding claims, characterized in that the optical fiber is inserted into the coupling head and clamped and / or glued.