AT517734B1 - Beleuchtungsvorrichtung mit einem Laser-Lichtmodul - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (1) mit zumindest einem Laser- Lichtmodul (2), wobei das Laserlichtmodul (2) zumindest eine Laser-Lichtquelle (3) und zumindest einen lichtemittierenden Bereich in Form von zumindest einem Konversionselement (4) aufweist, und wobei bei eingeschalteter zumindest einer Laser- Lichtquelle (3) diese zumindest eine Laserlichtquelle (3) einen Laserlichtstrahl (L1, L2) emittiert, sodass das zumindest eine Konversionselement (4) mit zumindest einem Laserlichtstrahl (S1, S2) bestrahlt wird, und wobei eine Diagnosevorrichtung (5) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, das Laserlichtmodul (2) auf seine Funktionstüchtigkeit hin zu überprüfen, und wobei das zumindest eine Konversionselement (4) Licht (W1, W2), insbesondere weißes Licht, z.B. Mischlicht, insbesondere weißes Mischlicht, emittiert. Es ist zumindest ein optisch aktives Optikelement (6) vorgesehen ist, welches Optikelement (6) einen Sperrzustand einnehmen kann, in welchem Sperrzustand das Optikelement (6) Laserlichtstrahlen hinsichtlich ihrer Bestrahlungsstärke abschwächt, und wobei das zumindest eine Optikelement (6) derart angeordnet ist, dass von dem Laserlichtmodul (2) austretende Laserlichtstrahlen das Optikelement (6) durchstrahlen müssen, und wobei das zumindest eine Optikelement (6) in Abhängigkeit von Informationen der Diagnosevorrichtung (5) derart ansteuerbar ist, dass bei einer von der Diagnosevorrichtung (5) festgestellten Nicht-Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls (2) das zumindest eine Optikelement (6) in den Sperrzustand geschaltet wird oder in dem Sperrzustand bleibt.

Description

Beschreibung

BELEUCHTUNGSVORRICHTUNG MIT EINEM LASER-LICHTMODUL

[0001] Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit zumindest einem Laser- Lichtmodul, wobei das Laserlichtmodul zumindest eine Laser-Lichtquelle und zumindest einen lichtemittierenden Bereich in Form von zumindest einem Konversionselement aufweist, und wobei bei eingeschalteter zumindest einer Laser-Lichtquelle diese zumindest eine Laserlichtquelle einen Laserlichtstrahl emittiert, sodass das zumindest eine Konversionselement mit zumindest einem Laserlichtstrahl bestrahlt wird, und wobei eine Diagnosevorrichtung vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, das Laserlichtmodul auf seine Funktionstüchtigkeit hin zu überprüfen, und wobei das zumindest eine Konversionselement Licht, insbesondere weißes Licht, z.B. Mischlicht, insbesondere weißes Mischlicht, emittiert.

[0002] Weiters betrifft die Erfindung einen Scheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, mit zumindest einer solchen Beleuchtungsvorrichtung.

[0003] Außerdem betrifft die Erfindung noch ein Lichtmodul für einen Scheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, welches zumindest eine solche Beleuchtungsvorrichtung umfasst oder welches in Form einer solchen Beleuchtungsvorrichtung ausgebildet ist.

[0004] Ein Laserlichtmodul ist eine Lichtquelle, welche eine oder mehrere Laserlichtquellen, z.B. einen oder mehrere Halbleiterlaser und/oder eine oder mehrere Laserdioden, umfasst, wel-cher/welche bzw. welche gemeinsam ein weitestgehend kollimiertes Lichtbündel ausstrahlen.

[0005] Weiters umfasst ein solches Laserlichtmodul zumindest ein Konversionselement, insbesondere ein Wellenlängen-Konversionselement, wie im Folgenden beschrieben.

[0006] Laser strahlen in der Regel monochromatisches Licht oder Licht in einem engen Wellenlängenbereich aus. Bei einem Kfz-Scheinwerfer ist allerdings für das abgestrahlte Licht weißes Mischlicht erwünscht oder gesetzlich vorgeschrieben, sodass sich Laserlichtquellen in einem Kfz-Scheinwerfer nicht ohne weiteres einsetzen lassen. Zur Umwandlung von monochromatischem Licht in weißes oder polychromatisches Licht werden, insbesondere im Zusammenhang mit weißen Leuchtdioden (LEDs) oder Lumineszenzkonversions-LEDs, häufig sogenannte Konversionselemente verwendet.

[0007] Ein solches Konversionselement ist z.B. in Form eines Photolumineszenzkonverters oder Photolumineszenzelementes ausgebildet oder umfasst zumindest einen Photolumineszenzkonverter oder zumindest ein Photolumineszenzelement. Diese weisen in der Regel zumindest einen Photolumineszenzfarbstoff auf. Das Licht einer üblicherweise farbiges (z.B. blaues) Licht (auch als „Anregungs-Licht" bezeichnet) ausstrahlenden LED regt den Photolumineszenzfarbstoff zur Photolumineszenz an, worauf der Photolumineszenzfarbstoff selbst Licht anderer Wellenlängen (z.B. gelb) abgibt. Auf diese Weise kann ein Teil des eingestrahlten Lichts eines Wellenlängenbereichs in Licht eines anderen Wellenlängenbereichs umgewandelt werden. In der Regel wird ein weiterer Anteil des eingestrahlten Lichts (Anregungs-Lichts) von dem Konversionselement gestreut und/oder reflektiert. Das gestreute und/oder reflektierte Licht und das durch Photolumineszenz ausgestrahlte Licht überlagern sich dann additiv und führen z.B. zu weißem Mischlicht. Der Mechanismus der Photolumineszenz kann je nach Lebensdauer des angeregten Zustands in Fluoreszenz (kurze Lebensdauer) und Phosphoreszenz (lange Lebensdauer) unterschieden werden.

[0008] Bei den Konversionselementen wird zwischen reflektiven und transmissiven Konversionselementen unterschieden. Bei reflektiven Konversionselementen wird das von dem Konversionselemente umgewandelte Licht auf derselben Seite abgestrahlt, aus welcher das Anregungs-Licht auf das Konversionselement trifft. Bei transmissiven Konversionselementen wird das umgewandelte Licht von jener Seite, welche der Seite, auf welche das Anregungs-Licht auftrifft, abgewandt ist, abgestrahlt.

[0009] Die vorliegende Erfindung ist prinzipiell sowohl für Laserlichtmodule mit transmissiven als auch reflexiven Konversionselementen geeignet.

[0010] Der Einsatzbereich der vorliegenden Erfindung liegt vorwiegend im Bereich der Kfz-Hauptscheinwerfer. Die Erfindung kann aber auch in anderen Bereichen, wie zum Beispiel im Kfz-Rückleuchtenbereich oder auch für Leuchten im Inneren eines Fahrzeuges, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, eingesetzt werden. Die Erfindung kann insbesondere im gesamten KFZ-Bereich (PKW, LKW, Motorrad,...) zur Anwendung kommen.

[0011] Der Einzug der Lasertechnologie in die Kfz-Scheinwerferbranche bringt eine Reihe von neuen Herausforderungen, speziell im Bereich der Lasersicherheit. Die in einem Scheinwerfer eingesetzten Laser bzw. Laserlicht-Module weisen üblicherweise solche Leistungen auf, dass sie als Lasereinrichtungen der Klasse 4 (It. IEC60825-1) anzusehen sind, beispielsweise eine Leistung im Bereich von 4 Watt; dies entspricht dem höchstmöglichen Gefährdungspotential durch Laseranlagen. Solange ein Lasermodul unbeschädigt ist, ist das Gefahrenpotential ähnlich gering, wie bei bekannten LED-Scheinwerfer. Ist das Lasermodul in seiner Funktionstüchtigkeit hingegen eingeschränkt, z.B. durch eine Beschädigung (z.B. beschädigtes Konversionselement, d.h. z.B. beschädigte Phosphorschicht), so kann es Vorkommen, dass Laserlicht aus-tritt, was zu schweren Augenverletzungen bei Lebewesen, insbesondere bei Menschen führen kann.

[0012] Um derartige Unfälle vermeiden zu können, sind spezielle Lasersicherheitsvorrichtungen erforderlich. Die aktuell eingesetzten Lasermodule haben ein spezielles Schutzsystem integriert, welches über Sensoren eine Beschädigung bzw. die Funktionsuntüchtigkeit des Lasermoduls erkennt und anschließend einen bestimmten Signalpegel auf einer Diagnoseleitung ausgibt. Ein übergeordnetes Steuergerät überprüft das Diagnosesignal auf der Diagnoseleitung und schaltet gegebenenfalls das Lasermodul aus. Die Zeit, bis das Lasermodul abgeschaltet wird, beträgt dabei beispielsweise 250 ms. Wird das Diagnosesignal jedoch ignoriert, so leuchtet der beschädigte Laser weiter.

[0013] Eine Diagnosevorrichtung besteht im einfachsten Fall aus zumindest einem Sensor bzw. umfasst eine Diagnosevorrichtung zumindest einen Sensor, oder es ist einer Diagnosevorrichtung zumindest ein Sensor zugeordnet. Beispielsweise kann der Sensor eine Photodiode sein. An Hand des von der Photodiode gemessenen Photonenflusses kann z.B. ermittelt werden kann, ob schädliches Laserlicht oder zuviel schädliches Laserlicht aus dem Laserlichtmodul austritt oder austreten kann. Dazu gibt die Photodiode Messsignale, insbesondere Stromsignale in Abhängigkeit des Photonenflusses an die Diagnoseeinrichtung weiter. Die Stärke des Mess-signales, beispielsweise des Stromsignales wird zu Grenzwerten in Beziehung gesetzt und aus dieser Auswertung wird ein Diagnosesignal generiert. Dieses Diagnosesignal ist typischer Weise wiederum ein Stromsignal, mit zwei Pegeln - entsprechend der Funktionstüchtigkeit oder Nicht-Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls.

[0014] Entsprechend können natürlich auch mehrere solcher Sensoren, z.B. Photodioden vorgesehen sein, die an unterschiedlichen Positionen im Beleuchtungsmodul und/oder in dem Laserlicht-Modul angeordnet sind.

[0015] Die Sensoren messen z.B. das Anregungs-Laserlicht (blaues Licht), wobei ein alleiniges Auswerten des entsprechenden Ausgangssignales für die Überwachung der Funktionstüchtigkeit ausreichen kann.

[0016] Alternativ oder zusätzlich können auch unterschiedliche Farbkanäle im Mischlicht gemessen werden (Rotlichtanteile und/oder Grünlichtanteil und/oder Blaulichtanteile), und die Diagnosevorrichtung vergleicht diese Messwerte miteinander und/oder setzt diese in Beziehung zu vorgegebenen Grenzwerten und entscheidet an Hand von diesen Informationen über die Funktionstüchtigkeit des Laserlicht-Moduls. Die Funktionstüchtigkeit des Konversionselementes und somit des Laserlicht-Moduls kann dabei z.B. direkt aus den Messpegeln abgeleitet werden (z.B. bedeutet eine Rotlicht-Messung = Null, d.h. kein Rotlichtanteil im Mischlicht, dass der Konverter defekt ist oder sich nicht mehr in der korrekten Position befindet). Außerdem kann eine Differenzen- und/oder Quotienten-Auswertung durchgeführt werden, um so zusätzliche

Parameter für die Entscheidung, ob die Funktionstüchtigkeit gegeben ist oder nicht, zu ermitteln.

[0017] Es kann, wie dies noch beschrieben wird, vorgesehen sein, dass direkt an Hand der Informationen der Diagnosevorrichtung über die erfindungsgemäße „Abschaltung" entschieden wird, wobei optional vorgesehen sein kann, dass ein übergeordnetes Scheinwerfer-Steuergerät über den Betriebszustand des Laserlicht-Moduls bzw. der Beleuchtungsvorrichtung informiert wird, am Abschaltprozess selbst aber nicht beteiligt ist.

[0018] Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Diagnosevorrichtung die ermittelte Information oder die Information, dass Funktionstüchtigkeit oder Nicht-Funktionstüchtigkeit vorliegt, an das Steuergerät übermittelt, welches dann die erfindungsgemäße „Abschaltung" veranlasst.

[0019] Unter „Funktionstüchtigkeit" des Laserlichtmoduls ist dabei insbesondere zu verstehen, dass das Laserlichtmodul kein gefährliches Laserlicht emittiert. Tritt aus dem Laserlichtmodul kein gefährliches Laserlicht aus, so ist das Laserlichtmodul „funktionstüchtig", die Funktionstüchtigkeit ist gegeben. Ergibt die Überprüfung durch die Diagnosevorrichtung, dass gefährliches Laserlicht emittiert wird, so liegt eine „Nicht-Funktionstüchtigkeit" vor.

[0020] Die Funktionstüchtigkeit kann z.B. festgelegt werden durch das Messen von Grün-und/oder Rot-Anteilen im von dem Laserlichtmodul, d.h. von dem zumindest einen Konversionselement abgestrahlten Mischlicht. Liegt der Grün- und/oder Rot-Anteil außerhalb eines definierten Wertebereiches und/oder unterhalb eines definierten Grenzwertes bzw. unterhalb definierter Grenzwerte für Rot bzw. Grün, so wird das Laserlichtmodul als nicht funktionstüchtig eingestuft.

[0021] Alternativ oder zusätzlich zu der oben beschrieben Einstufung kann die Nicht- Funktionstüchtigkeit auch an Hand einer Veränderung des Verhältnisses von Rot- zu Blauanteil im Mischlicht ermittelt werden.

[0022] Alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Einstufungen kann die Nicht- Funktionstüchtigkeit auch an Hand eines überhöhten Blauanteils im abgestrahlten Mischlicht ermittelt werden. Dies gilt analog auch für Anregungs-Lichtquellen aus dem UV- Bereich (Laseremissi-ons-Wellenlängen kleiner 400nm).

[0023] Insbesondere ist die zumindest eine Photodiode wellenlängen-sensitiv, und vorzugsweise umfasst die Diagnosevorrichtung (oder besteht aus, oder ist verbunden mit) zwei oder mehreren solcher wellenlängen-sensitiven Photodioden. Es können auch idente Photodioden mit vorgelagerten unterschiedlichen Farbfiltern verwendet werden. Damit kann dann einerseits die Laserleistung vor dem Auftreffen auf das Konversionselement gemessen werden, es können weiters aber auch noch Lichtströme des konvertieren Weißlicht (z.B. die Blau-, Rot-, Grün-Anteile) gemessen werden. Ist z.B. das Meßsignal von rotem Licht gleich/annähernd Null, so ist die Funktionstüchtigkeit nicht mehr gegeben. Es kann auch vorgesehen sein, den Blaulicht-Anteil im aus dem Konversionselement stammenden Licht in Relation zur Anregungsleistung des Laserlichtes zu setzen, oder es können die einzelnen wellenlängenspezifischen Messsignale aus dem Konversion-Mischlicht herangezogen werden, um die korrekte Farbverteilung der Fluoreszenz zu kontrollieren.

[0024] Ganz allgemein gilt zur „Funktionstüchtigkeit" bzw. "Nicht-Funktionstüchtigkeit", dass die Funktionstüchtigkeit gegeben, wenn die Messsignale und/oder deren Beziehungen zueinander innerhalb bestimmter, vorgegebener Sollbereiche liegen. Liegt insbesondere eines dieser Messsignale oder eine dieser Beziehungen außerhalb seines definierten Sollbereiche, bedeutet dies die „Nicht-Funktionsfähigkeit" des Laserlichtmoduls.

[0025] Die Absolutwerte der Sollbereiche der Messpegel hängen von den einzelnen Laserlichtmodulen ab, die von den jeweiligen Hersteller in der Regel zusammen mit der Diagnosevorrichtung geliefert werden. Beispielsweise kann bei Laserlichtmodulen vorgesehen sein, dass sich der Status ändert (= Diagnosesignal springt vom Zustand „Funktionstüchtig" auf „Nicht-Funktionstüchtig"), wenn das grün-zu-blau Verhältnis um 30% vom vordefinierten Sollwert abweicht.

[0026] Wird diese beispielhafte Schranke verkleinert (z.B. 15%), so erhöht man die Sicherheit, produziert aber auch mehr Ausfälle.

[0027] Ein sinnvoller Bereich für das oben angegebenen Verhältnis liegt zwischen 15% und 30%.

[0028] Aus dem Stand der Technik ist unter anderem das Dokument DE 10 2014 205 606 A1 bekannt, das eine Beleuchtungsvorrichtung mit mehreren Lichtquellen und einer Wellenlängenkonversionseinrichtung zeigt, wobei das von den mehreren Lichtquellen emittierte Licht durch die Wellenlängenkonversionseinrichtung umgewandelt wird und durch eine Auskoppelungsoptik nachfolgend geformt wird, wobei auf der Auskopplungsoptik weiters ein nicht-abbildender Sicherheitsbereich angeordnet ist.

[0029] In der US 2011 063 115 A1 und der JP 2013 157 241 A sind ebenso Beleuchtungseinrichtungen offenbart, aufweisend zumindest eine Lasereinrichtung und ein optisches Konversionselement, um kohärentes Laserlicht, welches von der Lasereinrichtung emittiert wird, in inkohärentes Licht umzuwandeln und dieses zu emittieren, wobei die Beleuchtungseinrichtungen zusätzlich eine Sicherheitseinrichtung umfassen, die ausgebildet ist, dass das Laserlicht der zumindest einen Lasereinrichtung nicht außerhalb der jeweiligen Beleuchtungseinrichtung Vordringen kann.

[0030] Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung, welche zumindest ein Laserlichtmodul umfasst, anzugeben, bei welcher auch im Falle der Nicht- Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls das Austreten gefährlicher Laserlichtstrahlung, insbesondere Laserlichtstrahlen hoher Intensität in einem eng gebündelten Strahl mit kleiner Divergenz, aus der Beleuchtungsvorrichtung verhindert werden kann.

[0031] Diese Aufgabe wird mit einer eingangs erwähnten Beleuchtungsvorrichtung dadurch gelöst, dass erfindungsgemäß zumindest ein optisch aktives Optikelement vorgesehen ist, welches Optikelement einen Sperrzustand einnehmen kann, in welchem Sperrzustand das Optikelement Laserlichtstrahlen hinsichtlich ihrer Bestrahlungsstärke abschwächt, und wobei das zumindest eine Optikelement derart angeordnet ist, dass von dem Laserlichtmodul austretende Laserlichtstrahlen das Optikelement durchstrahlen müssen, und wobei das zumindest eine Optikelement in Abhängigkeit von Informationen der Diagnosevorrichtung derart ansteuerbar ist, dass bei einer von der Diagnosevorrichtung festgestellten Nicht-Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls das zumindest eine Optikelement in den Sperrzustand geschaltet wird oder in dem Sperrzustand bleibt.

[0032] Wird somit die Nicht-Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls festgestellt, wird der Sperrzustand des zumindest einen Optikelementes aktiviert oder bleibt aktiviert, sodass kein Licht, insbesondere kein Laserlicht, aus der Beleuchtungsvorrichtung austreten kann oder das austretende Licht, insbesondere austretendes Laserlicht vor dem Austritt, wie insbesondere im weiteren noch beschrieben, derart geschwächt wird, dass keine Gefährdung mehr gegeben ist.

[0033] Weiters wird diese Aufgabe mit einem Scheinwerfer, insbesondere einem Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, mit zumindest einer solchen Beleuchtungsvorrichtung gelöst.

[0034] Außerdem wird diese Aufgabe noch mit einem Lichtmodul für einen Scheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, gelöst, welches zumindest eine solche Beleuchtungsvorrichtung umfasst oder welches in Form einer solchen Beleuchtungsvorrichtung ausgebildet ist.

[0035] Es kann vorgesehen sein, dass in dem Sperrzustand das zumindest eine Optikelement Laserlichtstrahlen hinsichtlich ihrer Bestrahlungsstärke abschwächt, indem das zumindest eine Optikelement Licht streuend, insbesondere stark streuend, ausgebildet ist.

[0036] Dieser stark streuende Zustand bewirkt, dass sich der Öffnungswinkel eines durch das Optikelement durchtretenden Laserstrahls deutlich vergrößert und damit die Bestrahlungsstärke des Laserstrahls im Sperrzustand des Optikelementes deutlich geringer ist als ohne Optikele ment bzw. in einem Durchlasszustand des Optikelementes (siehe dazu die Ausführungen weiter unten). Der erforderliche Sicherheitsabstand zu der Beleuchtungsvorrichtung verkürzt sich demzufolge.

[0037] Ein solches optisch aktives Optikelement weist z.B. die Eigenschaft auf, dass es zwischen einem stark lichtstreuenden Zustand und einem im Wesentlichen vollständig transparenten Zustand wechseln kann. Beispielsweise ist der Zustand, welchen das Optikelement einnimmt, von einer an das Optikelement angelegten elektrischen Spannung abhängig.

[0038] Typischerweise bedeutet dabei „keine" Spannung = transparent, und „angelegte" Spannung = streuend.

[0039] Bei einem solchen optisch aktiven Optikelement kann es sich beispielsweise um eine PDLC- Scheibe handeln. Die PDLC-Scheibe weist die Eigenschaft auf, dass sie abhängig von der zwischen einem transparenten- und einem stark streuenden Zustand variieren kann.

[0040] Unter einer „Scheibe" wird in diesem Text ein scheibenförmiger Körper verstanden, der hinsichtlich seines Querschnittes keinerlei Einschränkungen unterliegt. Es kann sich daher um eine kreisförmige Scheibe handeln, die Scheibe kann aber auch rechteckigen oder quadratischen Querschnitt oder jede andere beliebige Form, die für die erfindungsgemäßen Zwecke geeignet ist, annehmen.

[0041] Es kann vorgesehen sein, dass in dem Sperrzustand das zumindest eine Optikelement Laserlichtstrahlen hinsichtlich ihrer Bestrahlungsstärke abschwächt, indem das zumindest eine Optikelement Licht absorbierend ausgebildet ist.

[0042] Mit einem Licht absorbierenden Optikelement können ähnliche Abschwächungen wie in der oben angeführten Tabelle erreicht werden.

[0043] Es gilt daher vorzugsweise, dass das Optikelement in seinem Sperrzustand einen geringeren Transmissionsgrad aufweist als in seinem Durchlasszustand. Insbesondere ist es dabei von Vorteil, wenn das Optikelement diese Eigenschaft für die Wellenlänge des verwendeten Laserlichtes bereitstellen kann, z.B. für blaues Laserlicht. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass ein Optikelement verwendet wird, welches diese Eigenschaft im Wesentlichen im gesamten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes bereitstellt.

[0044] In der Regel wird nur ein optisch aktives Optikelement zum Einsatz kommen. Bei Verwendung von zwei oder mehr Optikelementen können diese von der Funktionsweise, d.h. insbesondere von ihren Sperrzuständen her identisch sein, es kann aber auch sein, dass unterschiedliche funktionierende Optikelemente, welche sich insbesondere durch unterschiedliche Sperrzustände unterscheiden, zum Einsatz kommen.

[0045] Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement zumindest zwei optische Zustände annehmen kann, den Sperrzustand und einen Durchlasszustand, wobei in dem

Durchlasszustand das Optikelement [0046] +) lichtdurchlässiger ist als in dem Sperrzustand, vorzugsweise im Wesentlichen voll ständig lichtdurchlässig, ist und/oder [0047] +) weniger Licht streuend als in dem Sperrzustand, insbesondere im Wesentlichen nicht Licht streuend, ist.

[0048] Es kann vorgesehen sein, dass in dem Durchlasszustand das zumindest eine Optikelement optisch transparent, insbesondere vollständig optisch transparent, oder transluzent ist.

[0049] Optimaler Weise ist das Optikelement in dem Durchlasszustand zu 100% lichtdurchlässig, insbesondere in dem relevanten Wellenlängenbereich für sichtbares Licht.

[0050] Bevorzugt ist vorgesehen, dass das zumindest eine Optikelement in Abhängigkeit von Informationen der Diagnosevorrichtung derart ansteuerbar ist, dass bei einer von der Diagnosevorrichtung festgestellten Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls das zumindest eine Optikelement in den Durchlasszustand geschaltet wird oder in dem Durchlasszustand verbleibt.

[0051] D.h., die Steuerung kann derart erfolgen, dass das Optikelement üblicherweise in dem Sperrzustand ist, sodass keinem Fall Laserlicht [0052] +) nach Außen dringen kann, oder in jedem Fall [0053] +) das nach Außen gelangende Laserlicht stark abgeschwächt ist, oder [0054] +) derart gestreut ist, dass in kein gebündelter Laserstrahl mehr nach Außen gelangen kann.

[0055] Erst wenn die Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls festgestellt wurde, dementsprechend kein per se kein gefährliches Laserlicht nach Außen aus der Beleuchtungsvorrichtung heraus gelangen kann, wird der Durchlasszustand des Optikelementes aktiviert.

[0056] Es kann von Vorteil sein, wenn die Diagnosevorrichtung in dem Laserlichtmodul angeordnet oder Teil des Laserlichtmoduls ist.

[0057] Auf diese Weise wird die Diagnosevorrichtung unabhängig von äußeren Einflüssen.

[0058] Ein Laserlichtmodul, bei dem die Diagnosevorrichtung und auch zumindest ein optisch aktives Optikelement Teil des Laserlichtmoduls sind, also z.B. in das Laserlichtmodul integriert sind, bildet ein eigenständiges Modul, welches für sich alleine schon die erfindungsgemäße Lasersicherheit gewährleisten kann, insbesondere dann, wenn die Diagnosevorrichtung das Optikelement direkt selbst ansteuern kann, da dann keine Datenkommunikation zu einem übergeordneten Scheinwerfer-Steuergerät notwendig ist.

[0059] Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement direkt von der Diagnosevorrichtung ansteuerbar ist.

[0060] Der Vorteil, das zumindest eine Optikelement direkt über die Diagnosevorrichtung anzusteuern, und vorzugsweise noch die Diagnosevorrichtung in dem Laserlichtmodul anzuordnen, liegt darin, dass die erfindungsgemäße Sicherheitsschaltung unabhängig von äußeren Einflüssen ist.

[0061] Außerdem ist ein Vorteil dieser Ausgestaltung jener, dass für den Fall, dass das Laserlichtmodul aus der Beleuchtungsvorrichtung oder eine solche Beleuchtungsvorrichtung aus einem Scheinwerfer ausgebaut wird oder überhaupt ausgebaut ist, und in diesem ausgebauten Zustand eingeschaltet wird, die Schutzwirkung trotzdem immer noch gegeben ist.

[0062] Es kann vorgesehen sein, dass die Diagnosevorrichtung mit einem externen Steuergerät, insbesondere einem fahrzeugseitigen oder scheinwerferseitigen Steuergerät oder einem Steuergerät der Beleuchtungsvorrichtung, verbunden ist und dieses Steuergerät das zumindest eine Optikelement ansteuert.

[0063] Der Begriff „extern" bezieht sich dabei auf das Lasermodul, d.h. ein solches Steuergerät ist außerhalb des Lasermoduls angeordnet. Typischerweise kann ein solches externes Steuergerät auch noch dazu verwendet werden, andere Scheinwerferfunktionalität und/oder andere Leuchteinheiten als das Lasermodul zu regeln bzw. zu steuern.

[0064] Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement in den Sperrzustand geschaltet wird, sobald die Nicht-Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls festgestellt wird.

[0065] Allerdings es kann in dem Zeitraum bis zum Umschalten des Optikelementes noch zu einem Austritt von gefährlichem Laserlicht kommen. Ebenso kann der Fall auftreten, dass aus einem weiteren Fehlerfall es zu keiner Umschaltung des Optikelementes in den Sperrzustand kommt.

[0066] Von Vorteil ist es daher, wenn sich das zumindest eine Optikelement grundsätzlich in dem Sperrzustand befindet und erst bei Erkennen der Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls durch die Diagnosevorrichtung in den Durchlasszustand geschaltet wird.

[0067] Es ist von Vorteil, wenn die Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls durch die Diagnosevorrichtung, vorzugsweise in regelmäßigen Abständen (Zyklusdauer), z.B. alle 175ms, überprüft wird.

[0068] Die Überprüfung erfolgt somit vorzugsweise de facto laufend, d.h. permanent und vorzugsweise im laufenden Betrieb.

[0069] Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement als Scheibe ausgebil-det ist.

[0070] Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus Polymer-Dispersed-Liquid-Crystal (PDLC), oder zumindest teilweise aus einem, vorzugsweise aus einem Suspended Particle Device (SPD) gebildet ist.

[0071] PDLC ist im Sperrzustand stark streuend und ist im Durchlasszustand transparent. Da die PDLC-Scheibe sowohl im transparenten, als auch im stark streuenden Zustand eine hohe Transmission aufweist, kommt es zu keiner Erwärmung der Scheibe.

[0072] Die Schaltzeit einer PDLC-Scheibe liegt typischerweise im Bereich von 10ms.

[0073] Weiters kann vorgesehen sein, dass eine dem zumindest einen Konversionselement in Lichtausbreitungsrichtung gesehen nachgeordnete Optikvorrichtung vorgesehen ist, welche von dem Konversionselement abgestrahltes Licht in Form einer Lichtverteilung oder einer Teillichtverteilung, z.B. in Form eines Fernlicht-Spots, in einen Bereich vor der Beleuchtungsvorrichtung abbildet.

[0074] Eine solche Ausgestaltung ist insbesondere für eine Beleuchtungsvorrichtung für einen Scheinwerfer, insbesondere einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, bzw. für ein Lichtmodul für einen solchen Scheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeugscheinwerfer, von Bedeutung.

[0075] Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Optikvorrichtung einen Reflektor, z.B. einen Freiflächen-Reflektor, sowie eine in Lichtausbreitungsrichtung nach diesem Reflektor angeordnete Linse oder Linsenanordnung, insbesondere eine Projektionslinse oder Projektions-Linsenanordnung, umfasst.

[0076] Ausführungsbeispiele für die Scheinwerfer-Optikvorrichtung sind etwa [0077] a) Freiflächenreflektoren (ohne Linse) [0078] b) Projektionssystem (Kombination von Reflektor, insbesondere mit elliptischer oder hyperbolischer Grundform und Projektionslinse(n)) [0079] c) direkt-abbildende Linsensysteme [0080] Entsprechend kann das zumindest eine Optikelement im Prinzip an jeder beliebigen Position im Strahlengang angeordnet sein.

[0081] Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement in Lichtausbreitungsrichtung gesehen unmittelbar nach dem Konversionselement angeordnet ist, z.B. in dem es Teil des Laserlichtmoduls ist.

[0082] Vorzugsweise ist das Optikelement in diesem Fall in einem Lichtaustrittsbereich des Laserlichtmoduls angebracht und deckt diesen Lichtaustrittsbereich vorzugsweise vollständig oder zumindest derart ab, dass das gesamte aus dem Laserlichtmodul austretende Licht durch das Optikelement durchtreten muss.

[0083] Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement in Lichtausbreitungsrichtung gesehen nach der Optikvorrichtung angeordnet ist.

[0084] Vorzugsweise ist das Optikelement in diesem Fall in einem Lichtaustrittsbereich der Beleuchtungsvorrichtung angebracht und deckt diesen Lichtaustrittsbereich der Beleuchtungsvorrichtung vorzugsweise vollständig oder zumindest derart ab, dass das gesamte aus der Beleuchtungsvorrichtung austretende Licht durch das Optikelement durchtreten muss.

[0085] Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement zwischen dem Reflektor und der Linse oder Linsenanordnung angeordnet ist.

[0086] Vorzugsweise ist das Optikelement in diesem Fall in einem Lichtaustrittsbereich des Reflektors angebracht und deckt diesen Lichtaustrittsbereich des Reflektors vorzugsweise vollständig oder zumindest derart ab, dass das gesamte von dem Reflektor emittierte Licht durch das Optikelement durchtreten muss.

[0087] Bei Linsenanordnungen mit mehreren Linsen könnte das zumindest eine Optikelement oder zumindest eines der Optikelemente auch zwischen einzelnen Linsen angeordnet sein.

[0088] Es kann vorgesehen sein, dass das zumindest eine Optikelement an seiner Lichteintrittsfläche und/oder an seiner Lichtaustrittsfläche Licht reflektierend, insbesondere Licht spiegelnd, ausgebildet ist, z.B. indem die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche mit einer Licht reflektierenden, insbesondere Licht spiegelnden Beschichtung versehen ist.

[0089] Die Entspiegelung kann z.B. über ein AR-Coating (Anti-Reflexions-Beschichtung) und/ oder eine Mottenaugenstruktur erfolgen. Durch die Entspiegelung kann die Effizienz um ca. 10% gesteigert werden.

[0090] Weiters kann mit Vorteil vorgesehen sein, dass bei einem Ausfall der Diagnosevorrichtung oder bei Ausfall von einem oder mehreren Messeinrichtungen, z.B. Sensoren wie den oben beschriebenen Sensoren, welche der Diagnosevorrichtung Messinformationen liefern, das zumindest eine Optikelement in den Sperrzustand geschaltet wird oder, wenn es sich im Sperrzustand befindet, in diesem verbleibt.

[0091] Im Folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erörtert. In dieser zeigt [0092] Fig. 1 einen beispielhaften Grundaufbau einer bekannten Beleuchtungsvor richtung für einen Fahrzeugscheinwerfer bzw. in Form eines Fahrzeugscheinwerfers, [0093] Fig. 2 eine Beleuchtungsvorrichtung aus Figur 1, erfindungsgemäß erweitert gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung, [0094] Fig. 3 eine Beleuchtungsvorrichtung aus Figur 1, erfindungsgemäß erweitert gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, [0095] Fig. 4 eine Beleuchtungsvorrichtung aus Figur 1, erfindungsgemäß erweitert gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung, [0096] Fig. 4a eine Beleuchtungsvorrichtung ähnlich jener aus Figur 4, allerdings ohne Linse, [0097] Fig. 5 schematisch ein Laserlichtmodul mit integrierter Diagnosevorrichtung und integriertem Optikelement, mit dem Optikelement im Durchlasszustand, und den entsprechenden, schematisch dargestellten Lichtverteilungen, [0098] Fig. 6 schematisch das Laserlichtmodul aus Figur 5, mit dem Optikelement im Sperrzustand, und der entsprechenden, schematisch dargestellten Lichtverteilung, die eine deutliche Intensitätsabnahme des Laserlichtes zeigt, [0099] Fig. 7a und 7b das Transmissionsverhalten eines Optikelementes in Form eines SPD- Elementes im Sperrzustand (absorbierend) und im Durchlasszustand (transluzent), [00100] Fig. 8a und 8b das Transmissionsverhalten eines Optikelementes in Form eines PDLC- Elementes im Sperrzustand (stark streuend) und im Durchlasszustand (transluzent), [00101] Fig. 9 ein typisches Einschaltverhalten einer erfindungsgemäßen Beleuch tungsvorrichtung mit funktionstüchtigem Laserlichtmodul, [00102] Fig. 10 das Einschalthalten einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrich tung mit nicht funktionstüchtigem Laserlichtmodul, und [00103] Fig. 11 das Ausschaltverhalten bei Auftreten einer Funktionsuntüchtigkeit im laufendem Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung.

[00104] Figur 1 zeigt eine beispielhafte Beleuchtungsvorrichtung 1 mit einem Laserlichtmodul 2.

[00105] Generell eignen sich die erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtungen, und insbesondere die im Folgenden beschriebenen Beleuchtungsvorrichtungen, insbesondere zum Einbau in einen Kraftfahrzeugscheinwerfer, entweder direkt oder als Teil eines Lichtmoduls (bzw. kann eine solche Beleuchtungsvorrichtung auch als Lichtmodul ausgebildet sein).

[00106] Mit einer solchen Beleuchtungsvorrichtung kann eine gesetzlich vorgeschrieben Lichtverteilung oder ein Teil einer solcher Lichtverteilung erzeugt werden. Bei solchen Lichtverteilungen kann es sich z.B. um abgeblendete Lichtverteilung (wie z.B. eine Abblendlichtverteilung, eine Nebellichtverteilung oder AFS-funktionales Stadtlicht, Landstraßenlicht, Autobahnlicht, Schlechtwetterlicht), eine Tagfahrlichtverteilung, Fernlichtverteilung, etc. handeln.

[00107] Bei der Beleuchtungsvorrichtung bzw. dem Laserlicht-Modul kann es sich auch im eine Vorrichtung oder ein Modul handeln, das nach dem Laserscanning-Prinzip funktioniert.

[00108] Die wesentlichen Bestandteile eines solchen Laserlichtmoduls 2 umfassen zumindest eine Laserlichtquelle 3 und ein Konversionselement 4, welches den gerichteten Laserlichtstrahl der zumindest einen Laserlichtquelle 3 in weißes Licht umwandelt.

[00109] Im gezeigten Beispiel sind zwei Laserlichtquellen 3 vorgesehen, die von diesen ausgesendeten Laserlichtstrahlen L1, L2 werden von einer Optik 7 zu einem gemeinsamen gerichteten Laserlichtstrahl SL gebündelt. Dieser Laserlichtstrahl SL trifft auf das Konversionselement 4, welches den Laserlichtstrahl, insbesondere zumindest teilweise, in weißes Licht umwandelt. Das weiße Licht wird von dem Konversionselement 4 emittiert, trifft auf eine nachgeordnete Optikvorrichtung 10, 11, und wird von dieser wie oben schon beschrieben in Form einer für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer relevanten, insbesondere gesetzlich vorgeschriebenen, Lichtverteilung oder Teillichtverteilung, z.B. in Form eines Fernlicht-Spots, in einen Bereich vor der Beleuchtungsvorrichtung 1 bzw. in einen Bereich vor einem Fahrzeug, in welches die Beleuchtungsvorrichtung 1 eingebaut ist, abgebildet.

[00110] In dem gezeigten Beispiel handelt es sich bei der nachgeordneten Optikvorrichtung um einen Reflektor 10, z.B. einen Freiflächen- Reflektor, sowie um eine in Lichtausbreitungsrichtung hinter diesem Reflektor angeordnete Linse 11 oder Linsenanordnung, insbesondere eine

Projektionslinse bzw. ein Projektionslinsensystem.

[00111] In dem gezeigten Beispiel wird zur Bestrahlung des Konversionselementes 4 der Laserstrahl SL mit einer Laserlichtstrahl-Umlenkeinrichtung, beispielsweise einem Reflektor 9, insbesondere einem elliptischen Reflektor umgelenkt, welcher das Laserlicht auf das Konversionselement 4 umlenkt, sodass im Konversionselement eine örtlich möglichst konzentrierte Laserlicht-Energiedichte entsteht.

[00112] Vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, kann dabei noch vorgesehen sein, dass der Laserlichtstrahl von einer eigenen Linse 8 oder Linsenanordnung vor dem Reflektor 9 aufgespaltet wird, sodass der Reflektor 9 das Konversionselement 4 möglichst exakt in einem definierten Bereich um einen Brennpunkt bzw. in dem Brennpunkt des Reflektors 9, welcher Brennpunkt in oder auf dem Konversionselement 4 liegt, beleuchten kann. Eine alternativer Aufbau kommt auch ohne Reflektor aus oder verwendet ein Umlenkprisma.

[00113] Bei dem Konversionselement 4 handelt es sich in dem gezeigten Beispiel um ein transmissives Konversionselement.

[00114] Die vorliegende Erfindung eignet sich aber ebenfalls für eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem reflektiven Konversionselement.

[00115] Es kann außerdem nur genau eine Laserlichtquelle vorgesehen sein, in diese Fall ist eine Optik 7 nicht notwendig.

[00116] Es können auch drei oder mehr Laserlichtquellen vorgesehen sein.

[00117] Weiters ist eine Diagnosevorrichtung 5 vorgesehen, entweder als zu dem Laserlichtmodul 2 externe Einheit, oder als in das Laserlichtmodul 2 integrierte Einheit.

[00118] Ausgestaltungsmöglichkeiten einer Diagnosevorrichtung 5, die zum Einsatz kommen können, sind in der Beschreibungseinleitung beschrieben.

[00119] Die Figuren 2-4 zeigen erfindungsgemäße Erweiterungen der Beleuchtungsvorrichtung 1 aus Figur 1. Die im Zusammenhang mit Figur 1 als optional beschriebenen Merkmale sind auch bei diesen Erweiterungen als optionale Merkmale realisierbar.

[00120] Die Beleuchtungsvorrichtungen 1 aus den Figuren 2-4 weisen jeweils zusätzlich ein optisch aktives Optikelement 6 auf. Ein solches Optikelement 6 kann als Scheibe, z.B. als rechteckige oder quadratische Scheibe, ausgebildet sein, es handelt sich also beispielsweise um ein scheibenförmiges Optikelement. Aufgabe eines solchen Optikelementes 6 im allgemeinsten Rahmen der Erfindung ist es, im Durchlasszustand (auch als „Betriebszustand" bezeichnet) Licht, vorzugsweise weißes Licht oder Mischlicht, welches von dem Konversionselement 4 emittiert wird, ungehindert durchzulassen, und im Sperrzustand (auch als „Sicherheitszustand" bezeichnet) zu verhindern, dass ein gebündelter Laserstrahl aus der Beleuchtungsvorrichtung 1 oder aus dem Laserlichtmodul 2 austreten kann. Ein weiterer Fehlerfall, der vorzugsweise ebenfalls mit der vorliegenden Erfindung verhindert werden kann ist jener, bei dem Laserstrahlen gestreut, ohne Konversion austreten können. Der Austritt erfolgt nicht in einem gebündelten klassischen Laserstrahl, besitzt aber trotzdem ein hohes Gefährdungspotential.

[00121] Figur 2 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1, bei welcher das Optikelement 6 in Lichtausbreitungsrichtung gesehen unmittelbar nach dem Konversionselement 4 angeordnet ist und vorzugsweise Teil des Laserlichtmoduls 2, d.h. in das Laserlichtmodul 2 integriert ist.

[00122] Vorzugsweise ist das Optikelement 6 in diesem Fall in einem Lichtaustrittsbereich des Laserlichtmoduls 2 angebracht und deckt diesen Lichtaustrittsbereich vorzugsweise vollständig oder zumindest derart ab, dass das gesamte aus dem Laserlichtmodul 2 austretende Licht durch das Optikelement 6 durchtreten muss.

[00123] Figur 3 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1, bei welcher das Optikelement 6 in Lichtausbreitungsrichtung gesehen nach der Optikvorrichtung 10, 11, d.h. insbesondere nach der Linse bzw. Linsenanordnung 11 angeordnet ist.

[00124] Vorzugsweise ist das Optikelement 6 in diesem Fall in einem Lichtaustrittsbereich der Beleuchtungsvorrichtung 1 angebracht und deckt diesen Lichtaustrittsbereich der Beleuchtungsvorrichtung 1 vorzugsweise vollständig oder zumindest derart ab, dass das gesamte aus der Beleuchtungsvorrichtung 1 austretende Licht durch das Optikelement 6 durchtreten muss.

[00125] Figur 4 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1, bei welcher das Optikelement 6 in Lichtausbreitungsrichtung gesehen zwischen dem Reflektor 10 und der Linse oder Linsenanordnung 11 angeordnet ist.

[00126] Vorzugsweise ist das Optikelement 6 in diesem Fall in einem Lichtaustrittsbereich des Reflektors 10 angeordnet und deckt diesen Lichtaustrittsbereich des Reflektors 10 vorzugsweise vollständig oder zumindest derart ab, dass das gesamte von dem Reflektor 10 emittierte Licht durch das Optikelement 6 durchtreten muss.

[00127] Im Sperrzustand ist das Optikelement 6 derart ausgebildet, dass es durch das Optikelement 6 durchtretende Laserlichtstrahlen hinsichtlich ihrer Bestrahlungsstärke abschwächt. Beispielsweise ist das Optikelement 6 Licht streuend, insbesondere stark Licht streuend, ausgebildet.

[00128] Fig. 4a zeigt eine Anordnung, welche analog zu jener aus Figur 4 aufgebaut ist, mit dem Unterschied, dass bei der Vorrichtung nach Figur 4a keine Linse 11 vorgesehen ist und der Reflektor 10 entsprechend angepasst ist. Auch die Vorrichtungen entsprechend den Figuren 2 und 3 können entsprechend abgeändert werden.

[00129] Figur 5 zeigt ein Laserlichtmodul 2 mit einem Konversionselement 4 sowie mit einem Optikelement 6 im Lichtaustrittsbereich des Laserlichtmoduls 2. Weiters verfügt das Laserlichtmodul 2 über eine Diagnosevorrichtung 5, welche die Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls 2 überprüfen kann. Weiters ist dem Laserlichtmodul 2 ein Steuergerät 12 zugeordnet. Das Steuergerät 12 kann Teil des Laserlichtmoduls, z.B. Teil der in das Laserlichtmodul integrierten Diagnosevorrichtung, oder ein externes Steuergerät, z.B. ein Scheinwerfer-seitiges Steuergerät oder ein Steuergerät der Beleuchtungsvorrichtung 1 sein.

[00130] Figur 5 zeigt das Optikelement 6 im Durchlasszustand, in welchem sich das Optikelement in einem im Wesentlichen vollständig transparenten Zustand befindet.

[00131] Die schematischen Lichtverteilungen in Figur 5 zeigen, was im Fehlerfall des Laserlichtmoduls 2 passieren könnte: einerseits könnte sich in diesem Fall eine mehr oder weniger „normale", d.h. unbeeinflusste Lichtverteilung, wie Sie von einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem dargestellten Laserlichtmodul 2 mit dem von dem Konversionselement 4 emittierten Licht erzeugt werden würden (obere schematische Lichtverteilung), einstellen, andererseits könnte aber, etwa durch eine Beschädigung an dem Laserlichtmodul 2 aus diesem auch ein konzentrierter Laserstrahl austreten (untere Lichtverteilung).

[00132] In der schematischen Darstellung aus Figur 6 befindet sich daher auf Grund des in Figur 5 angenommenen, detektierten Fehlerfalls (Nicht-Funktionierens) das Optikelement 6 im Sperrzustand, d.h. in einem, insbesondere stark, Licht streuenden Zustand, sodass sich der Öffnungswinkel eines durch das Optikelement durchtretenden Laserstrahls deutlich vergrößert und damit die Bestrahlungsstärke des Laserstrahls im Sperrzustand des Optikelementes deutlich geringer ist als ohne Optikelement bzw. in einem Durchlasszustand des Optikelementes.

[00133] Wie Figur 6 im rechten Bereich, stark schematisch dargestellt, zu entnehmen ist, wird daher keine Lichtverteilung mehr auf Grund des von dem Konversionselementes 4 stammenden Lichtes erzeugt, da von diesem emittiertes Licht nicht mehr aus der Beleuchtungsvorrichtung austreten kann, und die von durchtretendem Laserlicht erzeugte Lichtverteilung wird in Folge der Schwächung (= starke Intensitätsabnahme des Laserlicht bzw. Abnahme der Bestrahlungsstärke) resultierend durch das Optikelement, in Folge von Streuung und/oder Absorption des Laserlichtes, unter Umständen wie gezeigt vergrößert und die Beleuchtungsstärke nimmt deutlich ab.

[00134] Ein erfindungsgemäß verwendetes Optikelement 6 kann wie oben beschrieben zwi- sehen einem (stark) streuenden Zustand und einem transparenten, transluzenten Zustand wechseln oder zwischen einem (stark) absorbierenden und einem transparenten, transluzenten Zustand wechseln.

[00135] Ein Beispiel für ein letzteres Optikelement ist ein sogenanntes Suspended Particle Device (SPD) 6, welches grob schematisch in den Figuren 7a und 7b dargestellt ist, und welches zwischen einem absorbierenden (Sperr-) (Figur 7a) und einem transluzenten Zustand (Durchlass-) (Figur 7b) umgeschaltet werden kann.

[00136] Typischerweise weist ein solches SPD einen Flüssigkristallfilm 605, insbesondere einen Polymer-Flüssigkristallfilm, auf. Dieser Flüssigkristallfilm 605 besteht aus einer Polymermatrix mit Flüssigkristallen, z.B. Flüssigkristallmolekülen oder Partikeln 604 mit anisotropen (richtungsabhängigen) optischen Eigenschaften in einem elektrischen Feld, welche stochastisch (willkürlich) orientiert sind, wenn keine Spannung angelegt ist.

[00137] Der Flüssigkristallfilm 614 bzw. die Polymermatrix ist zwischen zwei leitfähigen Elementen 601, 602, z.B. beschichteten Polyesterfolien, eingebettet. Als leitfähige Schicht kann beispielsweise eine ITO-Schicht (Indium-Zinn-Oxid) dienen. Wird an die beiden leitfähigen Elemente 601, 602 eine Spannung 603 angelegt, dann richten sich die, beispielsweise „rod- like structured" Flüssigkristall(moleküle) bzw. Partikel 615 in eine Vorzugsrichtung aus, wie dies in Figur 7b schematisch angedeutet ist, und das SPD 6 wird transparent oder transluzent (=lichtdurchlässig, halbtransparent), sodass einfallende Lichtstrahlen L durch das Optikelement 6 im Wesentlichen ungehindert durchtreten können.

[00138] Wird die Spannung weggenommen (Strom ausgeschaltet), dann orientieren sich die Flüssigkristalle wieder nach einem ungeordneten Zustand aus und die Scheibe wird wieder opak (undurchsichtig), wie dies Figur 7a zeigt, wo die einfallenden Lichtstrahlen L gestreut (L', L") werden.

[00139] Figur 8a und 8b zeigen grob schematisch ein Optikelement 6 in Form eines PDLC-Elementes, welches zwischen einem stark streuenden und einem transparenten oder vorzugsweise transluzenten Zustand umgeschaltet werden kann.

[00140] Zwischen zwei Glasplättchen 601, 602 ist eine Flüssigkeit 614 untergebracht, welche eine Flüssigkristalle (Liquid Crystal) Schicht 615 enthält. Wird eine Spannung 603 zwischen den Glasplättchen 601, 602 angelegt, richten sich die Flüssigkristalle 605 der Schicht 604 aus, einfallendes Licht L kann durch das nunmehr transparente oder transluzente Optikelement 6 im Wesentlichen ungehindert durchtreten. Wird die Spannung weggenommen oder eine Wechselspannung angelegt, verteilen sich die Flüssigkristalle 605 ungeordnet, und die Scheibe wird wieder opak (undurchsichtig), wie dies Figur 8a zeigt, wo die einfallenden Lichtstrahlen L im Wesentlichen am Optikelement 6 absorbiert werden.

[00141] Figur 9 zeigt einen typischen Einschaltvorgang einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem Laserlicht-Modul, und zwar im oberen Bereich eine bekannte Beleuchtungsvorrichtung und im unteren Bereich eine vorteilhafte erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung. Wird eine Beleuchtungsvorrichtung zum Zeitpunkt t = 0 eingeschaltet, emittiert ab diesem Zeitpunkt das Laserlichtmodul Laserlicht, das entsprechend wie oben beschrieben in Weißlicht bzw. Mischlicht umgewandelt wird. Es wird somit bereits zum Zeitpunkt t = 0 Weißlicht bzw. Mischlicht von der Beleuchtungsvorrichtung mit voller Intensität (1 = 1) emittiert (oberer Bereich von Figur 9).

[00142] Bei einer erfindungsgemäßen vorteilhaften Beleuchtungsvorrichtung hingegen erfolgt vorerst eine Prüfung der Funktionstüchtigkeit, bis diese abgeschlossen ist, kann kein Laserlichtstrahl und kein Weiß bzw. Mischlicht aus dem „Laserscheinwerfer-Modul" austreten, d.h. es wird kein Weißlicht bzw. Mischlicht (trotz eingeschalteter/eingeschalteten Laserlichtquelle/n) erzeugt (I = 0). Die Prüfung ist nach ca. t = 250ms erfolgt, ist diese erfolgreich abgelaufen, wird das Optikelement auf Durchlass geschaltet, Weißlicht bzw. Mischlicht wird ab diesem Zeitpunkt mit voller Intensität (1 = 1) emittiert.

[00143] Figur 10 zeigt den Einschaltvorgang eines nicht funktionstüchtigen Laserlichtmoduls, bei welchem beispielsweise das Konversionselement beschädigt oder entfernt ist, oder die oder eine der Laser-Lichtquellen defekt, z.B. in ihrer Position verschoben etc. ist. Entsprechend dem Stand der Technik (oberer Bereich in Figur 10) wird das Laserlichtmodul beim Einschalten bei t = 0 eingeschaltet, das Laserlichtmodul emittiert in diesem Beispiel Laserlicht mit voller Intensität (1 = 1) (wie die Zusammensetzung des Fehllichts grundsätzlich aussieht, hängt stark von Beschädigungsgrad des Konversionselementes ab), welches nach Außen austreten könnte. Erst nach t = 250ms, hier wird die Nicht- Funktionstüchtigkeit erkannt, wird das Laserlichtmodul ausgeschaltet (I = 0).

[00144] Im unteren Bereich ist der Intensitätsverlauf des Laserlichtes, welches aus der Beleuchtungsvorrichtung austreten könnte, gezeigt. Beim Einschalten der Beleuchtungsvorrichtung wird das Laserlichtmodul eingeschaltet und erzeugt Laserlicht mit voller Intensität, allerdings ist das Optikelement im Sperrzustand, sodass im Zeitraum von t = [0, 250ms] kein Laserlicht aus der Beleuchtungsvorrichtung austreten kann (I = 0). Zum Zeitpunkt t = 250ms hat die Diagnoseeinrichtung erkannt, dass eine Nicht- Funktionstüchtigkeit vorliegt, entsprechend verbleibt das Optikelement im Sperrzustand, es kann weiterhin kein Laserlicht aus der Beleuchtungsvorrichtung austreten (I = 0).

[00145] Figur 11 zeigt abschließend noch das Verhalten bei auftretender Nicht-Funktionstüchtigkeit eines ursprünglich intakten Laserlichtmoduls, z.B. nach einem Defekt des Konversionselementes. Die Nicht-Funktionstüchtigkeit tritt dabei zu einem Zeitpunkt t = T auf. Der obere Teil der Figur 11 zeigt eine bekannte Beleuchtungsvorrichtung. Im Zeitraum t = [0, T] ist die Intensität des austretenden Laserlichtes I = 0, da das Laserlichtmodul intakt ist. Bei t = T wird das Laserlichtmodul Nicht-Funktionstüchtig, im ungünstigen, dargestellten Fall, der gezeigt ist, schaltet das Steuergerät der Beleuchtungsvorrichtung, etwa weil es kein Diagnosesignal erhält, das Laserlichtmodul nicht ab, Laserlicht kann austreten, z.B. kann der vorher vollständig auf das Konversionselement abgelenkte Laserstrahl nunmehr ungehindert aus der Beleuchtungsvorrichtung austreten (I = 1). Im günstigsten Fall, in dem das Steuergerät das korrekte Diagnosesignal (nach ca. 250ms) erhält, schaltet es nach 250ms das Laserlichtmodul ab, sodass kein Laserlicht mehr austreten kann.

[00146] Im unteren Teil, welcher das Verhalten einer erfindungsgemäßen, vorteilhaften Beleuchtungsvorrichtung zeigt, wird ca. 250ms nach t = T die Nicht-Funktionstüchtigkeit erkannt, und das Optikelement wird direkt über das Diagnosesignal in den Sperrzustand geschaltet, sodass anschließend kein Laserlichtstrahl mit relevanter Intensität (I = 0) austreten kann. Die typische Reaktionszeit zum Umschalten eines Optikelementes zwischen Durchlasszustand und Sperrzustand liegt bei ca. 10ms, sodass ca. 260ms nach dem Erkennen der Nicht-Funktionstüchtigkeit kein gefährliches Laserlicht mehr aus der Beleuchtungsvorrichtung austreten kann. Bleibt das Diagnosesignal in Folge z.B. eines Fehlers oder Defekts aus, wird das Optikelement ebenfalls in den Sperrzustand geschaltet, sodass auch in diesem Fall kein Laserlicht austreten kann.

[00147] Ein Vorteil liegt insbesondere dann vor, wenn z.B. das Steuergerät aufgrund von Leitungsproblemen die LaserEngine bzw. das Laserlicht-Modul nicht abschaltet, in diesem Fall verhindert das Umschalten des Optikelements einen unerwünschten Laserlichtaustritt. Damit erhält man eine vom Steuergerät unabhängige eine Sicherheitseinrichtung.

[00148] Die in den Figuren 9-11 gezeigten Vorteile der Erfindung ergeben sich insbesondere dann, wenn für die Ansteuerung des zumindest einen Optikelemente dieses direkt über das Diagnosesignal angesteuert wird, ohne zwischengeschaltetes Steuergerät, dergestalt, dass das Optikelement nur dann einen transparenten oder transluzenten Zustand einnimmt, wenn das Lasermodul funktionstüchtig ist, d.h. die Diagnosevorrichtung keinen Fehler meldet. Wird ein Fehler erkannt, oder auch wenn beispielsweise das Diagnosesignal überhaupt ausbleibt, so bleibt das Optikelement in einem stark streuenden Zustand.

Claims (23)

1. Patentansprüche

   1. Beleuchtungsvorrichtung (1) mit zumindest einem Laser-Lichtmodul (2), wobei das Laserlichtmodul (2) zumindest eine Laser-Lichtquelle (3) und zumindest einen lichtemittierenden Bereich in Form von zumindest einem Konversionselement (4) aufweist, und wobei bei eingeschalteter zumindest einer Laser-Lichtquelle (3) diese zumindest eine Laserlichtquelle (3) einen Laserlichtstrahl (L1, L2) emittiert, sodass das zumindest eine Konversionselement (4) mit zumindest einem Laserlichtstrahl (S1, S2) bestrahlt wird, und wobei eine Diagnosevorrichtung (5) vorgesehen ist, welche dazu eingerichtet ist, das Laserlichtmodul (2) auf seine Funktionstüchtigkeit hin zu überprüfen, und wobei das zumindest eine Konversionselement (4) Licht (W1, W2), insbesondere weißes Licht, z.B. Mischlicht, insbesondere weißes Mischlicht, emittiert, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein optisch aktives Optikelement (6) vorgesehen ist, welches Optikelement (6) einen Sperrzustand einnehmen kann, in welchem Sperrzustand das Optikelement (6) Laserlichtstrahlen hinsichtlich ihrer Bestrahlungsstärke abschwächt, und wobei das zumindest eine Optikelement (6) derart angeordnet ist, dass von dem Laserlichtmodul (2) austretende Laserlichtstrahlen das Optikelement (6) durchstrahlen müssen, und wobei das zumindest eine Optikelement (6) in Abhängigkeit von Informationen der Diagnosevorrichtung (5) derart ansteuerbar ist, dass bei einer von der Diagnosevorrichtung (5) festgestellten Nicht-Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls (2) das zumindest eine Optikelement (6) in den Sperrzustand geschaltet wird oder in dem Sperrzustand bleibt.
2. 2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sperrzustand das zumindest eine Optikelement (6) Laserlichtstrahlen hinsichtlich ihrer Bestrahlungsstärke abschwächt, indem das zumindest eine Optikelement (6) Licht streuend, insbesondere stark streuend, ausgebildet ist.
3. 3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sperrzustand das zumindest eine Optikelement (6) Laserlichtstrahlen hinsichtlich ihrer Bestrahlungsstärke abschwächt, indem das zumindest eine Optikelement (6) Licht absorbierend ausgebildet ist.
4. 4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) zumindest zwei optische Zustände annehmen kann, den Sperrzustand und einen Durchlasszustand, wobei in dem Durchlasszustand das Optikelement (6) +) lichtdurchlässiger ist als in dem Sperrzustand, vorzugsweise im Wesentlichen vollständig lichtdurchlässig, ist und/oder +) weniger Licht streuend als in dem Sperrzustand, insbesondere im Wesentlichen nicht Licht streuend, ist.
5. 5. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Durchlasszustand das zumindest eine Optikelement (6) optisch transparent, insbesondere vollständig optisch transparent, oder transluzent ist.
6. 6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) in Abhängigkeit von Informationen der Diagnosevorrichtung (5) derart ansteuerbar ist, dass bei einer von der Diagnosevorrichtung (5) festgestellten Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls (2) das zumindest eine Optikelement (6) in den Durchlasszustand geschaltet wird oder in dem Durchlasszustand verbleibt.
7. 7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnosevorrichtung (5) in dem Laserlichtmodul (1) angeordnet oder Teil des Laserlichtmoduls (1) ist.
8. 8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) direkt von der Diagnosevorrichtung (5) ansteuerbar ist.
9. 9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagnosevorrichtung (5) mit einem externen Steuergerät (12), insbesondere einem fahrzeugseitigen oder scheinwerferseitigen Steuergerät oder einem Steuergerät der Beleuchtungsvorrichtung, verbunden ist und dieses Steuergerät (12) das zumindest eine Optikelement (6) ansteuert.
10. 10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich das zumindest eine Optikelement (6) grundsätzlich in dem Sperrzustand befindet und erst bei Erkennen der Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls (1) durch die Diagnosevorrichtung (5) in den Durchlasszustand geschaltet wird.
11. 11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Funktionstüchtigkeit des Laserlichtmoduls (1) durch die Diagnosevorrichtung (5), vorzugsweise in regelmäßigen Abständen, z.B. alle 175 ms, überprüft wird.
12. 12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) als Scheibe ausgebildet ist.
13. 13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig aus Polymer-Dispersed-Liquid-Crystal (PDLC), oder zumindest teilweise aus einem, vorzugsweise aus einem Suspended Particle Device (SPD) gebildet ist.
14. 14. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem zumindest einen Konversionselement (4) in Lichtausbreitungsrichtung gesehen nachgeordnete Optikvorrichtung (10, 11) vorgesehen ist, welche von dem Konversionselement (4) abgestrahltes Licht (W1, W2) in Form einer Lichtverteilung oder einer Teillichtverteilung, z.B. in Form eines Fernlicht-Spots, in einen Bereich vor der Beleuchtungsvorrichtung (1) abbildet.
15. 15. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikvorrichtung einen Reflektor (10), z.B. einen Freiform-Reflektor, sowie eine in Lichtausbreitungsrichtung nach diesem Reflektor (10) angeordnete Linse (11) oder Linsenanordnung, insbesondere eine Projektionslinse oder Projektions-Linsenanordnung, umfasst.
16. 16. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) in Lichtausbreitungsrichtung 1 bis 20 umfasst oder welches in Form einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ausgebildet ist. gesehen unmittelbar nach dem Konversionselement (4) angeordnet ist, z.B. in dem es Teil des Laserlichtmoduls ist.
17. 17. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) in Lichtausbreitungsrichtung gesehen nach der Optikvorrichtung (10, 11) angeordnet ist.
18. 18. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) zwischen dem Reflektor (10) und der Linse (11) oder Linsenanordnung angeordnet ist.
19. 19. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Optikelement (6) an seiner Lichteintrittsfläche und/oder an seiner Lichtaustrittsfläche Licht reflektierend, insbesondere Licht spiegelnd, ausgebildet ist, z.B. indem die Lichteintrittsfläche und/oder die Lichtaustrittsfläche mit einer Licht reflektierenden, insbesondere Licht spiegelnden Beschichtung versehen ist.
20. 20. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Ausfall der Diagnosevorrichtung (5) oder bei Ausfall von einem oder mehreren Messeinrichtungen, z.B. Sensoren, welche der Diagnosevorrichtung (5) Messinformationen liefern, das zumindest eine Optikelement (6) in den Sperrzustand geschaltet wird oder im Sperrzustand verbleibt.
21. 21. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung als Lichtmodul für einen Scheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, oder als Scheinwerfer, insbesondere als Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, ausgebildet ist.
22. 22. Scheinwerfer, insbesondere Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, mit zumindest einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20.
23. 23. Lichtmodul für einen Scheinwerfer, insbesondere für einen Kraftfahrzeug-Scheinwerfer, welches zumindest eine Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 umfasst oder welches in Form einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20 ausgebildet ist. Hierzu 7 Blatt Zeichnungen