DE102006061164A1

DE102006061164A1 - Lichtemittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102006061164A1
Application number: DE102006061164A
Authority: DE
Inventors: Hubert Ott; Alfred Lell; Uwe Dr. Strauss; Volker Dr. Härle; Norbert Dr. Stath
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-06-26
Anticipated expiration: 2026-12-23
Also published as: US8475025B2; TW200846602A; US20100066254A1; KR101454496B1; JP2014220245A; TWI330705B; KR20090101247A; JP5943966B2; JP5564261B2; DE102006061164B4; JP2010514108A; EP2104872A1; WO2008077380A1; CN101568865A

Abstract

Eine Ausführungsform der Erfindung schlägt eine Licht emittierende Vorrichtung vor, die eine Strahlungsquelle (5) zur Emission einer Strahlung (11) zumindest einer ersten Wellenlänge und einen elongierten gekrümmten Lichtleitkörper (20) umfasst, in den die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung (11) eingekoppelt wird und der auf Grund der eingekoppelten Strahlung (11) erster Wellenlänge Licht (12) in einem Winkel zu seiner Längsachse auskoppelt.

Description

Die Erfindung betrifft Licht emittierende Vorrichtungen mit einem Lichtleitkörper.
Licht emittierende Vorrichtungen mit einem Lichtleitkörper sind beispielsweise aus der Druckschrift WO 2006/038502 A1 bekannt.
Die Aufgabe von bestimmten Ausführungsformen der Erfindung besteht darin, weitere Licht emittierende Vorrichtungen mit einem Lichtleitkörper anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 1. Weitere Ausgestaltungen der Licht emittierenden Vorrichtung und Beleuchtungseinrichtungen sowie ein Display mit der Licht emittierenden Vorrichtung sind Gegenstand weiterer Ansprüche.
Eine Ausführungsform der Erfindung stellt eine Licht emittierende Vorrichtung zur Verfügung, die umfasst:

– eine Strahlungsquelle zur Emission einer Strahlung zumindest einer erster Wellenlänge,
– einen elongierten, gekrümmten Lichtleitkörper, in den die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung eingekoppelt wird und der auf Grund der eingekoppelten Strahlung erster Wellenlänge Licht in einem Winkel zu seiner Längsachse auskoppelt.

Die Effizienz der Lichtemission kann bei dieser Licht emittierenden Vorrichtung dadurch erhöht sein, dass der Licht leitkörper nicht in unmittelbarer Nähe der Strahlung emittierenden Strahlungsquelle angeordnet ist, sondern beispielsweise durch einen Lichtleiter von der Strahlungsquelle getrennt ist. Dadurch wird beispielsweise der Ort der Abstrahlung des sichtbaren Lichts von dem Ort der Wärmeerzeugung, der Strahlungsquelle räumlich getrennt, mit der Folge, dass die Betriebstemperatur des Lichtleitkörpers gesenkt werden kann, was dessen Zuverlässigkeit erhöhen kann.
Der Lichtleitkörper, der elongiert ist, also im Wesentlichen eine längliche Ausdehnung aufweist, ist optisch mit der Strahlungsquelle gekoppelt und dient sowohl zum Weitertransport der Strahlung der Strahlungsquelle als auch zur Emission von Licht bevorzugt über den gesamten, durch die Längsrichtung gebildeten Bereich. Der Lichtleitkörper kann dabei beispielsweise als Glasstab oder als Lichtleitfaser ausgeführt sein, in denen das Licht jeweils sowohl geführt wird als auch, beispielsweise durch eine entsprechende Oberflächenbehandlung, nach außen hin abgegeben wird.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Lichtleitkörper über einen Lichtleiter optisch mit der Strahlungsquelle gekoppelt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Strahlungsquelle zur Emission von Strahlung entsprechend den Farben rot, grün und blau (RGB) eingerichtet. Beispielsweise ist die Strahlungsquelle als RGB-Modul ausgeführt. Die Strahlungsquelle speist somit Strahlung mit verschiedenen Wellenlängen, entsprechend den Farben rot, grün und blau in den Lichtleitkörper ein. Bei entsprechender Intensität der verschiedenen Wellenlängen in der emittierten Strahlung kann sich in Summe weißes Licht beziehungsweise Licht mit einer bestimmten Farbtemperatur einstellen, welche vom Lichtleitkörper gleichmäßig abgegeben wird.
Um sowohl den Transport des Lichts innerhalb des Lichtleitkörpers als auch eine gleichmäßige Abstrahlung zu gewährleisten, können in einer weiteren Ausführungsform an Orten der Krümmung des Lichtleitkörpers Reflexionsmaterialien vorgesehen werden. Beispielsweise kann der Lichtleitkörper mit einer reflektierenden Schicht überzogen beziehungsweise bedruckt werden, um ein übermäßiges Auskoppeln von Lichtenergie an den Krümmungsstellen zu verhindern. Die Oberfläche des Lichtleitkörpers kann für eine bessere Auskopplung des Lichts aufgeraut sein. Beispielsweise weist der Lichtleitkörper bei Ausprägung als Glasfaser oder Kunststofffaser einen aufgerauten Mantel auf.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Lichtleitkörper ein Konvertermaterial auf, das die durch den Lichtleiter transportierte Strahlung in Licht einer zweiten, längeren Wellenlänge konvertiert. Das Licht der zweiten, längeren Wellenlänge wird in einem Winkel zur Längsachse des Lichtleitkörpers abgegeben.
Durch die räumliche Trennung der strahlungsemittierenden Strahlungsquelle von dem Konvertermaterial kann die Effizienz der Lichtkonversion erhöht sein. Beispielsweise kann eine Reabsorption des konvertierten Lichts der längeren, zweiten Wellenlänge durch die Strahlungsquelle vermindert werden. Ferner folgt aus der zuvor erwähnten Erniedrigung der Betriebstemperatur des Lichtleitkörpers auch eine verminderte Temperatur des Konvertermaterials, was wiederum dessen Zuverlässigkeit erhöhen kann. Eine derartige Beabstandung des Konvertermaterials von der Strahlungsquelle kann auch als "Remo te Phosphor Configuration" bezeichnet werden. Durch die Konversion kann die Strahlung der ersten Wellenlänge in – bevorzugt sichtbares – Licht einer zweiten Wellenlänge konvertiert werden, wobei die zweite Wellenlänge größer ist als die erste Wellenlänge der anregenden Strahlung.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung emittiert die Strahlen emittierende Strahlungsquelle kurzwellige Strahlung im Bereich von 210 bis 500 nm, bevorzugt im Bereich von 210 nm bis 420 nm, weiter bevorzugt im Bereich von 360 nm bis 420 nm oder im eher blauen Bereich von etwa 420 nm bis 500 nm. Das nach der Konversion ausgestrahlte – bevorzugt sichtbare – konvertierte Licht der zweiten Wellenlänge weist dabei eine längere Wellenlänge auf als die ursprünglich von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung und kann in Abhängigkeit von dieser Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 400 bis 800 nm liegen.
Das Konvertermaterial kann dabei insbesondere ein Leuchtstoff sein, der durch die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung angeregt werden kann, beispielsweise zu Fluoreszenz. Im nahen UV können beispielsweise Leuchtstoffe auf Oxidbasis, wie zum Beispiel Barium-Magnesium-Aluminate, die mit Europium dotiert sind, verwendet werden, wie zum Beispiel BaMgAl₁₀O₁₇:Eu² ⁺. Verwendet werden können auch Strontium-Magnesium-Aluminate, die ebenfalls mit Europium dotiert sind, wie zum Beispiel SrMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺ sowie Chlorapatite mit Strontium, Barium oder Calcium der Formel (Sr, Ba, Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu² ⁺. Es können auch Bariumaluminate, zum Beispiel Ba₃Al₂₈O₄₅:Eu²⁺ verwendet werden. All die genannten Verbindungen emittieren Licht im blauen Wellenlängenbereich, wenn sie im nahen UV gepumpt werden. Grün emittierende Leuchtstoffe sind beispielsweise SrAl₂O₄:Eu² ⁺. Grün bis grün gelb emittierende Leuchtstoffe sind beispielsweise Chloro-Silikate der Formel Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂:Eu² ⁺, Mn² ⁺, die mit Europium oder Mangan dotiert sind, sowie Thiogallate der allgemeinen Formel AGa₂S₄:Eu² ⁺, Ce² ⁺, wobei A ausgewählt sein kann aus Calcium, Strontium, Barium, Zink und Magnesium. Weiterhin können als rot emittierende Leuchtstoffe und Konvertermaterialien beispielsweise Erdalkali-substituierte Strontium-Sulfide der allgemeinen Formel ((A, Sr)S:Eu²⁺ mit A = Erdalkalimetallionen, sowie Nitridosilikate der Formel M₂Si₅N₅N₈:Eu²⁺ mit M = Ca oder Sr verwendet werden.
Die Konvertermaterialien beziehungsweise Leuchtstoffe können auch derart eingesetzt werden, dass diese bei Anregung mit kurzwelliger Strahlung sichtbares Weißlicht emittieren und es somit zu einer Konversion der kurzwelligen Strahlung in sichtbares Weißlicht kommt. Eine Mischung von beispielsweise 47 Gew-% Strontium-Chlorapatit, 48 Gew-% Strontium-Aluminat und 5 Gew-% Nitridosilikate kann bei einer Anregung bei 405 nm Weißlicht mit einem Farbort x = 0,354 und y = 0,386 in der CIE-Norm Farbtafel emittieren. Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann durch die Konversion der Strahlung erster Wellenlänge auch sichtbares Licht der zweiten Wellenlänge resultieren, das keinen Weislichteindruck beim Betrachter hin terlässt, sondern zum Beispiel gelb, grün, rot oder eine andere beliebige Farbe aufweist. Weiterhin ist es möglich, dass Licht emittierende Vorrichtungen Licht emittieren, das eine Mischung aus nicht konvertierter kurzwelliger Strahlung und konvertiertem Licht ist.
Der Lichtleiter kann beispielsweise Fasern umfassen, die ein Material enthalten, das ausgewählt ist aus Glas und Kunststoff. Somit kann der Lichtleiter auch Glasfaserkabel oder Lichtleitstäbe umfassen. Zum Einkoppeln und zum Transport des von der Strahlungsquelle bei einigen Ausführungsformen der Erfindung emittierten kurzwelligen Lichts, zum Beispiel W-Lichts sind besonders gut Lichtleiter auf der Basis von Glas geeignet. Der Lichtleiter kann wie eine Faser aufgebaut sein, wobei ein Querschnitt durch eine derartige Faser einen Kernbereich mit hohem Brechungsindex zeigt, der von einem Mantelbereich mit geringerem Brechungsindex als der Kernbereich umgeben ist. Der Kernbereich ist dabei in der Lage, eingekoppelte Moden von Licht und kurzwelliger Strahlung zum Beispiel mittels Interferenz und Reflexion zu transportieren.
Bei einer weiteren Ausführung der Erfindung können auch mehrere Lichtleiter vorhanden sein, die beispielsweise zu einem. Lichtleiterbündel zusammengefasst werden, wobei jeder einzelne Lichtleiter separat die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung erster Wellenlänge nach der Einkopplung zum Lichtleitkörper beziehungsweise zum Konvertermaterial transportieren kann. Eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Licht emittierenden Vorrichtung kann dabei auch mehrere Strahlungsquellen umfassen, wobei es beispielsweise möglich ist, dass für je einen Lichtleiter eine Strahlungsquelle vorhanden ist. Die von diesen Strahlungsquellen emittierte Strahlung erster Wellenlänge kann dann mittels der Lichtleiter in zum Beispiel einem Lichtleiterbündel gebündelt werden und nach dem Transport der Strahlung durch das Lichtleiterbündel mittels des Konvertermaterials in das Licht der zweiten, längeren Wellenlänge konvertiert werden. Dabei ist es auch möglich, dass die Strahlung der verschiedenen Strahlungsquellen, die in verschiedene Lichtleiter eingekoppelt wird, mittels unterschiedlicher Konvertermaterialien in sichtbares Licht unterschiedlicher zweiter Wellenlänge konvertiert wird, wobei durch eine Mischung dieses sichtbaren Lichts verschiedener Wellenlänge dann ein homogener Weißlichteindruck für den Betrachter resultiert.
Die Strahlungsquelle kann beispielsweise eine kurzwellige Strahlungsquelle, insbesondere eine UV-Laserdiode, zum Beispiel eine N-basierte Laserdiode wie eine InGaN-Laserdiode umfassen. Insbesondere können Materialien der allgemeinen Formel Al_XIn_yGa_zN mit x, y, z ≥ 0 und x + y + z = 1 verwendet werden, zum Beispiel eine Laserdiode mit einer Emissionswellenlänge von 365 nm bis 425 nm mit einem In-Gehalt von 0-10 Atom% (zum Beispiel x = 0; y = 0–0,1; z = 0,9–1,0) in der lichterzeugenden Schicht. UV-Laserdioden sind besonders gut geeignet, eine gerichtete UV-Strahlung zu emittieren, die gut in einen Lichtleiter eingekoppelt werden kann.
Die Strahlungsquelle kann zur Abfuhr der Verlustwärme beispielsweise mit einer Wärmesenke verbunden sein. Die Strahlungsquelle kann dabei direkt mit der Wärmesenke verbunden sein, oder in thermischem Kontakt mit ihr stehen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Oberfläche des Lichtleitkörpers mit dem Konvertermaterial beschichtet oder bedruckt. Dabei ist der Lichtleitkörper mit einem diffusen Material gestaltet, durch das ein Teil der Strahlung der ersten Wellenlänge beziehungsweise der kurzwelligen Strahlung aus einem Kern des Lichtleitkörpers an die Oberfläche des Lichtleitkörpers gelangt, wo sie auf das Konvertermaterial trifft und in das Licht beziehungsweise die Strahlung der zweiten Wellenlänge konvertiert wird.
In einer weiteren Ausführungsform von erfindungsgemäßen Licht emittierenden Vorrichtungen kann das Konvertermaterial Nanopartikel umfassen, die im Lichtleitkörper eingeschlossen sind. Der Vorteil von Nanopartikeln kann darin bestehen, dass bei diesen die Lichtstreuung vermindert wird und so die Leuchtstärke des von dem Konvertermaterial emittierten sichtbaren Lichts gleichmäßiger wird. Vorteilhafterweise weisen die Nanopartikel Partikeldurchmesser auf, die bei einigen Nanometern liegen, beispielsweise zwischen 2 bis 50 nm, weiter bevorzugt zwischen 2 nm bis 10 nm, da derartig kleine Nanopartikel besonders gut eine Lichtstreuung des konvertierten sichtbaren Lichts vermindern. Weiterhin kann auch der Partikeldurchmesser die Wellenlänge des konvertierten Licht zum Beispiel aufgrund des Quantengrößen-Effekts beeinflussen. So erzeugen Nanopartikel mit kleineren Durchmessern konvertiertes Licht mit kürzerer Wellenlänge im Vergleich zu Nanopartikeln mit größeren Durchmessern.
Beispielsweise sind die Nanopartikel des Konvertermaterials im Mantel eines als Glasfaser ausgeführten Lichtleitkörpers eingeschlossen. Bei entsprechender Gestaltung von Kern und Mantel der Glasfaser kann beispielsweise die Strahlung der ersten Wellenlänge teilweise aus dem Kern in den Mantelbereich austreten, wo sie wiederum auf das Konvertermaterial trifft. Somit wird ein Teil der Strahlung der ersten Wellenlänge in das Licht der zweiten Wellenlänge umgesetzt, während die übrige Strahlung der ersten Wellenlänge weiter im Kern der Glasfaser, also entlang der Längsachse des Lichtleitkörpers transportiert wird.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung formt der gekrümmte Lichtleitkörper einen zweidimensionalen Bereich. Beispielsweise ist der Lichtleitkörper so gebogen, dass er eine vorgegebene Fläche möglichst gleichmäßig ausfüllt. Dabei können durch den Lichtleitkörper flächige Formen gebildet werden, die rund oder rechteckig sind oder eine beliebige an dere polygone Form aufweisen. Dazu kann der Lichtleitkörper beispielsweise innerhalb des zweidimensionalen Bereichs mäanderförmig oder spiralförmig oder serpentinenförmig ausgeführt sein. Wegen der üblicherweise geringen räumlichen Ausdehnung des Lichtleitkörpers, insbesondere bei Ausführung als Glasfaser, kann der Bereich, in dem der Lichtleitkörper angeordnet ist, sehr flach ausgeführt werden. Somit lassen sich mit verschiedenen Ausführungsformen von Licht emittierenden Vorrichtungen dünne Flächenlichtquellen herstellen und betreiben.
Weiterhin kann bei einer Licht emittierenden Vorrichtung nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ein optisches Bauteil vorhanden sein, das mit dem konvertierten Licht oder mit einer aus dem Lichtleitkörper austretenden Strahlung erster Wellenlänge wechselwirkt. Dieses optische Bauteil kann beispielsweise mit dem konvertierten Licht oder mit der aus dem Lichtleiter austretenden Strahlung erster Wellenlänge, zum Beispiel kurzwelliger Strahlung mittels Streuung, Brechung, Reflexion, Umlenkung oder Beugung Wechselwirken. Das optische Bauteil kann beispielsweise eine Streuscheibe umfassen, die etwa parallel zu der vom gekrümmten Lichtleitkörper gebildeten Fläche oder in anderer Weise im Strahlengang des aus dem Lichtleitkörper ausgekoppelten Lichts angeordnet sein kann. Zum Beispiel lässt sich das konvertierte Licht durch die Streuscheibe flächenmäßig streuen. Somit kann eine gleichmäßigere Abstrahlung des Lichts erreicht werden.
Bei weiteren Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Licht emittierenden Vorrichtung kann auch zusätzlich eine Detektionsvorrichtung vorhanden sein, die eine Beschädigung des Lichtleiters und/oder des Lichtleitkörpers detektieren und damit anzeigen kann.
Dies kann besonders vorteilhaft sein, da dadurch schnell detektiert werden kann, ob der Lichtleiter und/oder der Lichtleitkörper beschädigt sind und damit auch für den Betrachter eventuell schädliches Licht nach außen abgestrahlt wird.
Besonders vorteilhaft kontrolliert die Detektionsvorrichtung, die eine Beschädigung des Lichtleiters und/oder des Lichtleitkörpers detektieren kann, auch eine Energieversorgung (Strom- und/oder Spannungsversorgung) für die Strahlung emittierende Strahlungsquelle und kann somit bei Beschädigung des Lichtleiters und/oder des Lichtleitkörpers die Energieversorgung abstellen, mit der Folge, dass auch die potentiell gefährliche Emission von kurzwelliger Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung aus dem beschädigten Lichtleiter und/oder dem Lichtleitkörper unterbrochen wird.
Beispielsweise ist die Detektionsvorrichtung in der Lage, in Abhängigkeit der Detektion der Beschädigung des Lichtleiters und/oder des Lichtleitkörpers die Energieversorgung der Strahlung emittierenden Strahlungsquelle auszuschalten.
In einer Ausführungsform der Licht emittierenden Vorrichtung umfasst die Detektionseinrichtung eine zweite Strahlungsquelle zur Emission einer Strahlung einer dritten Wellenlänge. Beispielsweise umfasst die zweite Strahlungsquelle eine Laserdiode, welche zur Emission von rotem Licht eingerichtet ist. Die zweite Strahlungsquelle emittiert zum Beispiel Strahlung mit einer Wellenlänge im Bereich von 630 nm bis 770 nm. Ferner umfasst die Detektionsvorrichtung einen Detektor zur Detektion der Strahlung der dritten Wellenlänge. Dabei kann eine Detektion der Strahlung der dritten Wellenlänge eine Funktionsfähigkeit des Lichtleiters und des Lichtleitkörpers anzeigen.
Beispielsweise sind der Lichtleiter und der Lichtleitkörper zwischen der zweiten Strahlungsquelle und dem Detektor angeordnet. Die zweite Strahlungsquelle kann die Strahlung der dritten Wellenlänge am gleichen Ende des Lichtleiters wie die erste Strahlungsquelle in den Lichtleiter einkoppeln, von wo sie bei unbeschädigtem Lichtleiter und Lichtleitkörper über diese zum Detektor an einem entfernten Ende des Lichtleitkörpers transportiert wird. Wenn im Detektor die Strahlung der dritten Wellenlänge detektiert wird, kann davon ausgegangen werden, dass sowohl der Lichtleiter als auch der Lichtleitkörper unbeschädigt sind und keine potenziell gefährliche Strahlung aus dem Lichtleiter oder dem Lichtleitkörper austreten kann.
In einer anderen Ausführungsform der Licht emittierenden Vorrichtung sind die zweite Strahlungsquelle und der Detektor an einem Ende des Lichtleiters und der Lichtleitkörper an einem anderen Ende des Lichtleiters angeordnet. Beispielsweise kann wiederum detektiert werden, ob die von der zweiten Strahlungsquelle emittierte Strahlung der dritten Wellenlänge den Detektor erreicht. Dabei kann davon ausgegangen werden, dass bei einem unbeschädigten Lichtleiter und einem unbeschädigten Lichtleitkörper die Strahlung der dritten Wellenlänge im Wesentlichen ungehindert das entfernte Ende des Lichtleitkörpers erreicht, wobei es zu keiner Rückstrahlung oder Reflexion der Strahlung der dritten Wellenlänge kommt.
Wenn jedoch der Lichtleiter und/oder der Lichtleitkörper eine Beschädigung aufweist, zum Beispiel einen Bruch, kann es an der Beschädigungsstelle zu einer Reflexion der Strahlung der dritten Wellenlänge kommen. Die reflektierte Strahlung der dritten Wellenlänge wird über den Lichtleitkörper beziehungs weise den Lichtleiter, abhängig vom Ort der Beschädigung, zum Detektor zurücktransportiert und kann dort detektiert werden. In diesem Fall kann eine Detektion der Strahlung der dritten Wellenlänge auf eine Beschädigung von Lichtleiter und/oder Lichtleitkörper hinweisen.
Die Detektion kann auch von einem Schwellwert abhängig gemacht werden, welcher einer geringen Reflexion der Strahlung der dritten Wellenlänge bei unbeschädigtem Lichtleiter und unbeschädigtem Lichtleitkörper entspricht. Wenn die detektierte Strahlung der dritten Wellenlänge über diesem Schwellwert liegt, kann wiederum von einer Beschädigung ausgegangen werden.
Eine Beschädigung von Lichtleiter beziehungsweise Lichtleitkörper kann beispielsweise vor einem Betrieb der ersten Strahlungsquelle, welche die Emission von Licht aus dem Lichtleitkörper bewirkt, ausgeführt werden. Beispielsweise wird vor dem Betrieb ein kurzer Strahlungspuls von der zweiten Strahlungsquelle abgegeben und ein im Detektor gemessenes Detektionsergebnis ausgewertet. Somit kann vor dem Betrieb der Licht emittierenden Vorrichtung überprüft werden, ob ein gefährdungsfreier Betrieb der ersten Strahlungsquelle erfolgen kann. Ferner können auch während des Betriebs der Vorrichtung kurze Strahlungspulse von der zweiten Strahlungsquelle emittiert und vom Detektor entsprechend detektiert werden, um auch Beschädigungen von Lichtleitkörper oder Lichtleiter im Betrieb feststellen zu können. Die Strahlungspulse der dritten Wellenlänge sind dabei vorzugsweise zeitlich so kurz, dass dieser Strahlungsvorgang beispielsweise von einem menschlichen Beobachter nicht bemerkt wird.
Beispielsweise kann der Detektor an ein Ende eines Lichtleiters lichtleitend angekoppelt sein, wobei am anderen Ende dieses Lichtleiters dann der Lichtleitkörper angeordnet ist. Dieser Lichtleiter kann Bestandteil eines größeren Lichtleiterverbundes, beispielsweise eines Lichtleiterbündels, sein. In diesem Fall können dann die anderen Lichtleiter dieses Bündels mit der Strahlungsquelle verbunden sein und zum Beispiel nur diese eine Lichtleiterfaser mit dem ersten Detektor verbunden sein. Es ist auch möglich einen Strahlteiler im Lichtleiter anzubringen, der zumindest Teile der durch den Lichtleiter rücktransportierten Strahlung der dritten Wellenlänge zu dem ersten Detektor leitet.
Die Detektionsvorrichtung, die eine Beschädigung des Lichtleiters und/oder des Lichtleitkörpers detektieren kann, kann beispielsweise auch eine erste elektrisch leitfähige Verbindung umfassen, die in dem Lichtleiter und in dem Lichtleitkörper verläuft. Weiterhin sind dann Mittel zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit dieser ersten elektrisch leitenden Verbindung vorhanden, wobei die Funktionsfähigkeit der ersten elektrisch leitfähigen Verbindung die Funktionsfähigkeit des Lichtleiters und des Lichtleitkörpers anzeigt.
Im Falle eines kabelförmigen Lichtleiters beziehungsweise Lichtleitkörpers, beispielsweise eines Lichtleitstabes oder einer Glasfaser, verläuft die erste elektrisch leitfähige Verbindung vorteilhaft entlang der Hauptachse des Lichtleiters beziehungsweise des Lichtleitkörpers und kann somit besonders empfindlich Beschädigungen des Lichtleiters und/oder des Lichtleitkörpers anzeigen. Mittel zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit dieser ersten elektrisch leitfähigen Verbindung können beispielsweise eine Stromversorgung umfassen, die einen elektrischen Puls in die erste elektrisch leitfähi ge Verbindung, beispielsweise einen Draht gibt, und somit dessen Länge über den Verlauf des Lichtleiters überprüft. Die Länge der ersten elektrisch leitfähigen Verbindung, beispielsweise des Drahtes, wird dann über die Pulsreflexion am anderen Drahtende und die Laufzeit bestimmt.
Weiterhin ist es möglich, dass zusätzlich eine zweite elektrisch leitfähige Verbindung durch den Lichtleiter und den Lichtleitkörper verläuft, die mit der ersten elektrisch leitfähigen Verbindung einen Stromkreis bildet und weiterhin die Mittel zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit dieser ersten elektrisch leitfähigen Verbindung eine Vorrichtung umfassen, die den im Stromkreis fließenden Strom detektieren kann. Dies kann beispielsweise eine Transistorschaltung sein, die nur dann die erste Strahlungsquelle mit Energie versorgt, wenn der Stromkreis geschlossen ist und somit die Unversehrtheit des Lichtleiters und des Lichtleitkörpers anzeigt. Die erste und zweite elektrisch leitfähige Verbindung können beispielsweise am entfernten Ende des Lichtleitkörpers zu einer Stromschleife zusammengeführt werden, zum Beispiel mittels einer Metallhülse oder eines Metallrings.
Möglich ist auch, dass die zweite elektrisch leitfähige Verbindung durch den Lichtleiter im Abstand zur ersten elektrisch leitfähigen Verbindung verläuft und die Mittel zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der ersten elektrisch leitenden Verbindung eine zwischen der ersten und zweiten elektrischen Verbindung anliegende Spannung detektieren können.
Beispielsweise kann der Kondensatoreffekt zwischen den voneinander beabstandeten ersten und zweiten elektrisch leitfähigen Verbindung gemessen werden und somit über eine Kapazitätsänderung beziehungsweise RC-Resonanzverschiebung die Un versehrtheit des Lichtleiters beziehungsweise des Lichtleitkörpers überprüft werden.
Vorteilhafterweise weisen der Lichtleiter und der Lichtleitkörper einen Mantelbereich und einen Kernbereich auf, wobei die elektrisch leitfähigen Verbindungen spröder sind als der jeweilige Kernbereich. In diesem Falle ist dann gewährleistet, dass bei mechanischer Belastung die elektrisch leitfähigen Verbindungen unterbrochen werden, noch bevor der Lichtleiter beziehungsweise der Lichtleitkörper bricht oder beschädigt wird. Die elektrisch leitfähigen Verbindungen können dabei auch auf oder im Mantelbereich des Lichtleiters und/oder des Lichtleitkörpers verlaufen, oder zum Beispiel zwischen dem Mantelbereich und dem Kernbereich verlaufen. Die elektrisch leitfähigen Verbindungen können im bzw. auf dem Lichtleiter auch umlaufend um diesen angeordnet sein, so dass dann vorteilhafterweise eine mechanische Belastung, die auf dem Lichtleiter lastet auch von verschiedenen Richtungen detektiert werden kann. Dies gilt analog auch für den Lichtleitkörper. Die elektrisch leitfähigen Verbindungen können auch so dünn ausgeführt sein, das sie bevorzugt brechen, bevor der Lichtleiter und/oder der Lichtleitkörper, insbesondere die jeweiligen Kernbereiche brechen.
Unter Sprödigkeit versteht man allgemein die Eigenschaft von Festkörpern, unter Beanspruchung zu Zerbrechen anstatt plastische oder elastische Deformation zu erleiden. In diesem Zusammenhang wird auf das Stichwort "Sprödigkeit" im Römp Chemielexikon, 9. erweiterte und neu bearbeitete Auflage, Georg-Thieme-Verlag Stuttgart, verwiesen, auf dass hiermit voll inhaltlich Bezug genommen wird.
Gegenstand weiterer Ausführungsformen der Erfindung ist auch eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtungen umfasst. Eine derartige Beleuchtungseinrichtung kann beispielsweise eine Lampe, Tischleuchte, Deckenleuchte oder beliebige andere Beleuchtungseinrichtungen sein, die vorzugsweise als Flächenlichtquellen ausgeführt sind.
Gegenstand einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist auch ein Display, das eine der oben genannten Licht emittierenden Vorrichtungen umfasst. Besonders vorteilhaft wird als eine Komponente eines derartigen Displays eine Licht emittierende Vorrichtung verwendet, die Licht flächig entsprechend der Darstellungsfläche des Displays emittiert. Eine derartige flächige Beleuchtung ist zum Beispiel besonders zur LCD-Hinterleuchtung geeignet.
Somit sind Gegenstand der Erfindung nach weiteren Ausführungsformen auch Displays, bei denen die Hinterleuchtung eine Licht emittierende Vorrichtung wie oben beschrieben, enthält. Die Displays sind bevorzugt nicht selbst emissiv und sind zum Beispiel Flüssigkristalldisplays, die eine Flüssigkristallmatrix aufweisen.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und Figuren noch näher erläutert werden. Bei den Figuren handelt es sich um nicht maßstabsgetreue, schematische Zeichnungen. In den verschiedenen Figuren kennzeichnen mit gleichen Bezugszeichen versehene Elemente gleiche oder gleichwirkende Elemente.
Die 1 und 2 zeigen verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Licht emittierenden Vorrichtungen.
Die 3 und 4 zeigen verschiedene Ausführungsformen eines Lichtleitkörpers mit Konvertermaterial.
Die 5 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungsformen von Licht emittierenden Vorrichtungen mit einer Detektionsvorrichtung.
Die 8A bis 10B zeigen verschiedene Ausführungsformen von lichtleitenden Elementen mit elektrisch leitfähigen Verbindungen.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Licht emittierenden Vorrichtung und
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung mit einer erfindungsgemäßen Licht emittierenden Vorrichtung.
1 zeigt eine Licht emittierende Vorrichtung, bei der eine Strahlungsquelle 5, zum Beispiel ein UV-Diodenlaser, der thermisch leitfähig mit einer Wärmesenke 6 verbunden ist, kurzwellige Strahlung 11 (zum Beispiel UV-Strahlung) emittiert, die in einen Lichtleiter 10 eingekoppelt wird. Das von der Strahlungsquelle 5 emittierte, kurzwellige Licht 11 wird dabei an einem Ende 10A des Lichtleiters 10 eingekoppelt. Der Lichtleiter 10 umfasst auch einen Mantelbereich 10C, die durch den Lichtleiter 10 transportierte kurzwellige Strahlung 11 wird am zweiten Ende 10B des Lichtleiters 10 aus dem Lichtleiter 10 ausgekoppelt und in ein Ende 20B eines Lichtleitkörpers 20 eingekoppelt. Das Ende 10B des Lichtleiters 10 und das Ende 20B des Lichtleitkörpers 20 sind somit optisch miteinander gekoppelt.
Der Lichtleitkörper 20, beispielsweise ein elongierter, länglicher Glasstab oder eine Glasfaser weist eine Krümmung auf und ist mäanderförmig beziehungsweise serpentinenförmig ausgeführt. Der Lichtleitkörper ist somit flächig ausgeführt und formt einen zweidimensionalen Bereich. Der Lichtleitkörper 20 umfasst ein Konvertermaterial 15, über das die kurzwellige Strahlung 11, welche über den Lichtleiter 10 zugeführt wird, in sichtbares Licht längerer Wellenlänge 12 konvertiert wird.
Der Lichtleitkörper 20 transportiert dabei gleichzeitig die Strahlung 11 entlang der Längsachse des Lichtleitkörpers 20, so dass über die gesamte Länge des Lichtleitkörpers 20 bis zum zweiten Ende 20E eine gleichmäßige Lichtabstrahlung des konvertierten Lichts 12 erfolgen kann.
Die Oberfläche des Lichtleitkörpers 20 kann aufgeraut sein, um eine Streuung des konvertierten Lichts 12 zu bewirken.
2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Licht emittierenden Vorrichtung. Dabei ist die Strahlungsquelle 5 zur Emission von Strahlung entsprechenden Farben rot, grün und blau eingerichtet und weist ein Modul 5A zur Erzeugung von rotem Licht, ein Modul 5B zur Erzeugung von grünem Licht und eine Modul 5C zur Erzeugung von blauem Licht auf. Die Strahlung 11, die von der Strahlungsquelle 5 in den Lichtleiter 10 eingekoppelt wird, umfasst Licht verschiedener Wellenlängen entsprechend der von den Modulen 5A, 5B, 5C abgegebenen Strahlung. Beispielsweise ergibt sich für die Strahlung 11 weißes Licht beziehungsweise Licht einer bestimmten Farbtemperatur, welches über den Lichtleiter 10 in den Lichtleitkörper 20 zur dortigen Abstrahlung transportiert wird.
Der Lichtleitkörper 20 ist beispielsweise als gebogener beziehungsweise gekrümmter Glasstab oder als Lichtleitfaser aus Glas oder Kunststoff ausgeführt. Der Lichtleitkörper 20 ist dabei so gestaltet, dass sowohl die Strahlung 11 vom einen Ende 20B zum anderen Ende 20E transportiert wird als auch in einem Winkel zur Längsachse, beispielsweise quer zur Längsachse des Lichtleitkörpers 20 als Licht 12 abgestrahlt wird. Der Lichtleitkörper 20 kann an bestimmten Stellen eine Reflexionsschicht 20A aufweisen, durch die verhindert wird, dass ein zu großer Anteil der Strahlung 11 beziehungsweise des Lichts 12 an dieser Stelle abgegeben wird. Somit wird eine gleichmäßige Abstrahlung des Lichts 12 erreicht.
Die in 2 dargestellte Form des Lichtleitkörpers 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel als einfacher Bogen ausgeführt. Jedoch können durch den Lichtleitkörper 20 auch andere zweidimensionale Bereiche geformt werden, beispielsweise bei einer mäanderförmigen oder serpentinenförmigen Ausführung entsprechend dem Ausführungsbeispiel in 1.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Lichtleitkörpers 20, der als Glasfaser ausgeführt ist. Der Lichtleitkörper 20 beziehungsweise die Glasfaser weist einen Kern 20C sowie einen Mantel 20D auf, die als Querschnitt einer länglichen Glasfaser dargestellt sind. Ferner ist an der Oberfläche des Lichtleitkörpers 20 eine Schicht mit Konvertermaterial 15 vorgesehen, durch die die Strahlung 11 der ersten Wellenlänge in Licht einer zweiten, längeren Wellenlänge konvertiert. Ferner ist eine weitere Schicht 45 auf der Glasfaser 20 vorgesehen, die eine Strahlung 11 erster Wellenlänge reflektiert und für das Licht 12 zweiter Wellenlänge durchlässig ist. Die Oberfläche des Lichtleitkörpers 20 kann zum Beispiel mit dem Konvertermaterial 15 beschichtet oder bedruckt sein.
Brechungsindizes von Kernbereich 20C und Mantelbereich 20D können so ausgeführt sein, dass sowohl ein Transport beziehungsweise eine Leitung der Strahlung 11 durch Reflexion und Interferenz im Kernbereich 20C erfolgt als auch Teile der Strahlung 11 durch den Mantelbereich 20D auf die Schicht mit dem Konvertermaterial 15 treffen, um dort das Licht der zweiten, längeren Wellenlänge zu erzeugen. Die Schicht 45 ermöglicht, dass das konvertierte Licht 12 aus dem Lichtleitkörper 20 austreten kann, verhindert aber gleichzeitig, dass potenziell gefährliche kurzwellige Strahlung 11 aus dem Lichtleitkörper 20 emittiert wird.
4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines als Glasfaser ausgeführten Lichtleitkörpers 20. Dabei ist im Mantelbereich 20D Konvertermaterial 15 vorgesehen, welches in diesem Ausführungsbeispiel Nanopartikel umfasst. Der Lichtleitkörper 20 umfasst wiederum eine Schicht 45, die für die Strahlung 11 der ersten Wellenlänge undurchlässig und für das Licht 12 der zweiten Wellenlänge durchlässig ist.
Die in 5 dargestellte Ausführungsform einer Licht emittierenden Vorrichtung umfasst eine Detektionsvorrichtung 25, die eine Beschädigung des Lichtleiters 10 und/oder des Lichtleitkörpers 20 detektieren kann. Dazu weist die Detektionsvorrichtung 25 eine zweite Strahlungsquelle 25E zur Emission einer Strahlung 13 einer dritten Wellenlänge auf, die in thermischem Kontakt mit einer weiteren Wärmesenke 6A steht. Ferner ist am entfernten Ende 20E des Lichtleitkörpers 20 ein Detektor 25D zur Detektion der Strahlung 13 der dritten Wellenlänge vorgesehen. Die Strahlung 13 der dritten Wellenlänge wird anstelle oder zusätzlich zu der Strahlung 11 der ersten Wellenlänge in den Lichtleiter 10 eingekoppelt, um über den Lichtleiter 10 und den Lichtleitkörper 20 zum Detektor 25D transportiert zu werden.
Bei unbeschädigtem Lichtleiter 10 und unbeschädigtem Lichtleitkörper 20 kann vom Detektor 25D die Strahlung der dritten Wellenlänge in ausreichender Intensität detektiert werden. Wenn jedoch der Lichtleiter 10 oder der Lichtleitkörper 20 oder der Lichtleiter 10 und der Lichtleitkörper 20 eine Beschädigung aufweisen, beispielsweise einen Bruch, kann vom Detektor 25D die Strahlung 13 der dritten Wellenlänge nicht oder nur in geringer Intensität detektiert werden. In diesem Fall kann auf eine Beschädigung der Lichtleitenden Elemente 10, 20 zurück geschlossen werden und über eine Kopplung des Detektors 25D mit der ersten Strahlungsquelle 5 beispielsweise eine Energieversorgung der Strahlungsquelle 5 abgeschaltet werden. Somit kann zum Beispiel die Emission von potenziell schädlicher Strahlung 11 aus der Licht emittierenden Vorrichtung heraus verhindert werden.
Die zweite Strahlungsquelle 25E kann beispielsweise als Laser zur Ausstrahlung von rotem Laserlicht ausgeführt sein. Eine Prüfung auf Beschädigung der lichtleitenden Elemente 10, 20 kann sowohl vor als auch während eines Betriebs der ersten Strahlungsquelle 5 durchgeführt werden.
6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Licht emittierenden Vorrichtung mit einer Detektionseinrichtung 25, bei der die zweite Strahlungsquelle 25E und der Detektor 25D an einem Ende 10A des Lichtleiters 10 angeordnet sind. Ein in der Abbildung nicht dargestellter Lichtleitkörper 20 ist an einem ebenfalls nicht gezeigten anderen Ende 10B des Lichtleiters 10 angeordnet.
Bei dieser Ausführungsform kann über den Detektor 25D anhand einer reflektierten Strahlung 13 der dritten Wellenlänge bestimmt werden, ob eine Beschädigung der lichtleitenden Elemente 10, 20 vorliegt. Beispielsweise kann es bei einer Beschädigung des Lichtleiters 10 und/oder des Lichtleitkörpers 20 zu einer erhöhten Reflexion der Strahlung 13 kommen, die vom Detektor 25D beispielsweise in Abhängigkeit eines Schwellwerts detektiert werden kann. Wenn durch die Detektionseinrichtung 25 eine Beschädigung der lichtleitenden Elemente 10, 20 festgestellt wird, kann ähnlich wie bei dem Ausführungsbeispiel in 5 eine Strom- oder Spannungsversorgung der ersten Strahlungsquelle 5 abgeschaltet werden, um das Austreten von gefährlicher Strahlung aus der Licht emittierenden Vorrichtung zu verhindern.
7 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Licht emittierenden Vorrichtung, bei der eine Detektionsvorrichtung 25 vorhanden ist, die eine Beschädigung des Lichtleiters 10 detektieren kann. Dabei verlaufen zueinander parallel im Mantelbereich 10C des Lichtleiters 10 beziehungsweise im Mantelbereich 20D des Lichtleitkörpers 20 eine erste elektrische Verbindung 25A als Draht und eine zweite elektrisch leitfähige Verbindung 25B ebenfalls als Draht ausgebildet. Beide elektrisch leitfähigen Verbindungen 25A und 25B sind zu einem Stromkreis zusammengeschlossen und stehen in elektrischen Kontakt mit dem Mittel 25C zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der elektrisch leitfähigen Verbindung. Der 7 kann entnommen werden, dass diese Mittel 25C, beispielsweise eine Transistorschaltung, gleichzeitig die Energieversorgung für die Strahlungsquelle 5 kontrollieren. Wenn aufgrund einer Beschädigung des Lichtleiters 10 und/oder des Lichtleitkörpers 20 der geschlossene Stromkreis aus den elektrisch leitfähigen Verbindungen 25A und 25B unterbrochen wird, kann somit auch sofort die Energieversorgung für die Strahlungsquelle 5 abgeschaltet und damit die Emission von potentiell schädlicher kurzwelliger Strahlung 11 (zum Beispiel UV-Strahlung) aus der Licht emittierenden Vorrichtung heraus verhindert werden.
Die 8A und 8B zeigen einen Lichtleiter 10, der einen Kernbereich 10E, und einen den Kernbereich 10E umgebenden Mantelbereich 10C umfasst, wobei der Kernbereich einen höheren Brechungsindex aufweist als der Mantelbereich. Der Kernbereich kann durch Reflexion und Interferenz Licht bzw. Strahlung, zum Beispiel kurzwellige Strahlung leiten. Auf der Oberfläche des Mantelbereichs 10C ist eine erste elektrisch leitfähige Verbindung 25A vorhanden, die sich um den Mantelbereich windet bzw. umlaufend um den Lichtleiter angeordnet ist und somit eine mögliche Beschädigung bzw. einen Bruch des Lichtleiters an den verschiedensten Stellen detektieren kann. 8B ist dabei ein Querschnitt durch den Lichtleiter an der mit 200 markierten Position. Anstatt von einer elektrisch leitfähigen Verbindung 25A könnten auch zwei elektrisch leitfähige Verbindungen derart auf dem Mantelbereich 10C verlaufen, wobei diese dann zum Beispiel wie oben beschrieben einen geschlossenen Stromkreis bilden oder der Kondensatoreffekt zwischen den parallel verlaufenden Verbindungen bestimmt werden kann und so eine Beschädigung des Lichtleiters detektiert werden könnte.
Im Gegensatz zu den 8A und 8B verlaufen bei dem in 9A und 9B gezeigten Lichtleiter eine erste elektrisch leitfähige Verbindung 25A und eine zweite elektrisch leitfähige Verbindung 25B im Mantelbereich 20D des Lichtleitkörpers 20. 9B ist wieder ein Querschnitt durch den in 9A gezeigten Lichtleitkörper 20. Anstatt von zwei elektrisch leit fähigen Verbindungen 25A und 25B kann auch nur eine elektrisch leitfähige Verbindung durch den Mantelbereich 20D verlaufen. Die beiden elektrisch leitfähigen Verbindungen können dabei zum Beispiel parallel zur Hauptachse 300 des Lichtleitkörpers verlaufen, oder wie in 8A und 8B gezeigt auch um diese gewunden sein.
Bei dem in den 10A und im Querschnitt in 10B gezeigten Lichtleiter verlaufen eine erste elektrisch leitfähige Verbindung 25A und parallel dazu eine zweite elektrisch leitfähige Verbindung 25B auf der Oberfläche des Mantelbereichs 10C des Lichtleiters 10. Diese elektrisch leitfähigen Verbindungen können zum Beispiel wie oben beschrieben zu einem Stromkreis zusammengeschlossen sein oder ein bei diesen parallelen Verbindungen auftretender Kondensatoreffekt kann gemessen werden und so eine Beschädigung des Lichtleiters zuverlässig detektiert werden.
11 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Licht emittierenden Vorrichtung. Im Unterschied zu der in 1 dargestellten Licht emittierenden Vorrichtung ist der Lichtleitkörper 20 spiralförmig ausgeführt. Die Strahlungsquelle 5 kann dabei wiederum als RGB-Modul ausgeführt sein, welches die Strahlung 11 als im Wesentlichen weises Licht emittiert, das als Licht 12 über den spiralförmigen Lichtleitkörper 20 abgestrahlt wird. Alternativ kann die Strahlungsquelle 5 als UV-Diodenlaser ausgeführt sein, um kurzwellige Strahlung 11 (zum Beispiel UV-Strahlung) zu emittieren, welche über den Lichtleiter 10 zum Lichtleitkörper 20 transportiert wird, wo sie auf vom Lichtleitkörper 20 umfasstes Konvertermaterial 15 trifft. Dabei wird die kurzwellige Strahlung 11 in Licht längerer Wellenlänge 12 konvertiert.
12 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Beleuchtungseinrichtung 100, in der eine Licht emittierende Vorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung integriert ist. Auch in diesem Fall wird die von der Strahlungsquelle 5 emittierte kurzwellige Strahlung in einen Lichtleiter 10 an dem einen Ende 10A des Lichtleiters eingekoppelt und nach Transport durch den Lichtleiter 10 am anderen Ende 10B des Lichtleiters in den Lichtleitkörper 20 eingespeist. Der Lichtleitkörper 20 weist beispielsweise wieder Konvertermaterial 15 auf, durch das die kurzwellige Strahlung 11 in Licht längerer Wellenlänge 12 umgewandelt wird. Der Lichtleitkörper 20 ist flächig in einer Rückprojektionseinheit 50 angeordnet. Der Lichtleitkörper 20 bildet in diesem Ausführungsbeispiel eine rechteckige Fläche, welche beispielsweise einer Bildschirmfläche eines Displays entspricht. Zusätzlich ist in diesem Ausführungsbeispiel ein optisches Element 60 vorgesehen, welches beispielsweise als Streuscheibe ausgeführt und im Strahlengang des vom Lichtleitkörper 20 ausgekoppelten Licht angeordnet ist. Durch das optische Bauteil 60 kann eine noch gleichmäßigere Abstrahlung des konvertierten Lichts 12 erreicht werden.
Die Rückprojektionseinheit 50 weist beispielsweise eine Faserfixierung 51 auf, über die sich eine mechanische Fixierung des Lichtleiters 10 in der Rückprojektionseinheit 50 erreichen lässt.
In der in 12 dargestellten Beleuchtungseinrichtung 100 sind zudem eine zweite Strahlungsquelle 25E zur Emission von Strahlung einer dritten Wellenlänge 13 und ein Detektor 25D zur Detektion der Strahlung 13 vorgesehen. Wie beispielsweise in 5 beschrieben, kann durch die Detektionseinrichtung 25 eine Beschädigung des Lichtleiters 10 und/oder des Lichtleitkörpers 20 festgestellt werden, um ein Austreten von po tenziell gefährlicher Strahlung aus der Beleuchtungseinrichtung 100 zu verhindern.
Bei Licht emittierenden Vorrichtungen gemäß einem der dargestellten Ausführungsbeispiele kann die Strahlungsquelle 5, beispielsweise ein Laser räumlich von der eigentlichen Leuchte, welche durch den Lichtleitkörper 20 gebildet ist, räumlich getrennt sein. Dadurch wird beispielsweise die Wartung und Zugehbarkeit von Beleuchtungseinrichtungen mit derartigen Licht emittierenden Vorrichtungen erleichtert. Beispielsweise durch die räumliche Trennung kann beispielsweise auch ein Austausch der Lichtquelle oder einer Ansteuerungselektronik in einem vorgesehenen Wartungsbereich erfolgen, während sich das eigentliche Leuchtmittel, der Lichtleitkörper 20 beispielsweise in einem schwer oder aufwändig zugänglichen Raum befindet, wie beispielsweise einem Reinraum, einem explosionsgeschützten Raum, einem Leuchtturm, einem Sendemasten oder ähnlichem. Die räumliche Trennung und die damit vereinfachte Wartung können auch bei Displays, insbesondere Flüssigkris talldisplays in häufig frequentierten Verkehrsbereichen oder hohen Gebäudepositionen genutzt werden.
Durch die Möglichkeit, den Lichtleitkörper 20 mit dünnen Glasfasern oder anderen dünnen lichtleitenden Elementen auszuführen, lassen sich insbesondere Flächenlichtquellen mit flachen Bauformen als Beleuchtungseinrichtung nutzen. Beispielsweise lassen sich großflächige Raumbeleuchtungen realisieren, die eine gleichmäßige Lichtstrahlung bewirken.
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die hier dargestellten Ausführungsformen. Insbesondere können die bei bestimmten Ausführungsformen gezeigten Merkmale auch in den anderen Ausführungsformen implementiert werden. Weitere Variationen sind beispielsweise auch hinsichtlich der geometrischen Ausgestaltung des Lichtleitkörpers 20 möglich.

Claims

Licht emittierende Vorrichtung umfassend: – eine Strahlungsquelle (5) zur Emission einer Strahlung (11) zumindest einer erster Wellenlänge, und – einen elongierten, gekrümmten Lichtleitkörper (20), in den die von der Strahlungsquelle emittierte Strahlung (11) eingekoppelt wird und der auf Grund der eingekoppelten Strahlung (11) erster Wellenlänge Licht (12) in einem Winkel zu seiner Längsachse auskoppelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Strahlungsquelle (5) zur Emission von Strahlung entsprechend den Farben Rot, Grün und Blau eingerichtet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Lichtleitkörper (20) ein Konvertermaterial (15) aufweist, das die Strahlung (11) erster Wellenlänge in Licht (12) einer zweiten, längeren Wellenlänge konvertiert.
Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der die Strahlungsquelle (5) eine kurzwellige Strahlungsquelle, insbesondere eine UV-Laserdiode umfasst.
Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, bei der das Konvertermaterial (15) ausgewählt ist aus einer Gruppe, die folgende Verbindungen umfasst: Ca₈Mg(SiO₄)₄Cl₂:Eu² ⁺, Mn² ⁺; Y₂O₃:Eu² ⁺, Bi³ ⁺; (Sr, Ba, Ca)₅(PO₄)₃Cl:Eu²⁺; Ba_MgAl₁₀O₁₇:Eu² ⁺; SrMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺; Ba₃Al₂₈O₄₅:Eu² ⁺; (Sr, Ba)₂Al₆O₁₁:Eu² ⁺; SrAl₂O₄:Eu² ⁺; M₂Si₅N₅N₈:Eu²⁺ mit M = Ca oder Sr; AGa₂S₄:Eu²⁺, Ce²⁺ mit A ausgewählt aus Ca, Sr, Ba, Zn und Mg; (A, Sr)S:Eu²⁺ mit A = Erdalkalimetallionen; und BaMg₂Al₁₆O₂₇:Eu²⁺.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei der eine Oberfläche des Lichtleitkörpers (20) mit dem Konvertermaterial (15) beschichtet oder bedruckt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei der das Konvertermaterial (15) Nanopartikel umfasst, die im Lichtleitkörper (20) eingeschlossen sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, bei der eine, eine Strahlung (11) erster Wellenlänge reflektierende, für das Licht (12) zweiter Wellenlänge durchlässige Schicht (45) an oder auf dem Lichtleitkörper (20) vorgesehen ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei der der Lichtleitkörper (20) eine Glasfaser umfasst.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Lichtleitkörper (20) einen zweidimensionalen Bereich formt.
Vorrichtung nach Anspruch 10, bei der der Lichtleitkörper (20) mäanderförmig oder spiralförmig oder serpentinenförmig ausgeführt ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei der im Strahlengang des aus dem Lichtleitkörper (20) ausgekoppelten Lichts (12) ein optisches Bauteil (60) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei der die Oberfläche des Lichtleitkörpers (20) aufgeraut ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei der ein Lichtleiter (10) vorgesehen ist, über den die Strahlung (11) erster Wellenlänge in den Lichtleitkörper (20) eingekoppelt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 14, bei der der Lichtleiter (10) Fasern umfasst, die ein Material enthalten, das ausgewählt ist aus Glas und Kunststoff.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 15, bei der zusätzlich eine Detektionsvorrichtung (25) vorhanden ist, die eine Beschädigung des Lichtleiters (10) und/oder des Lichtleitkörpers (20) detektieren kann.
Vorrichtung nach Anspruch 16, bei der die Detektionsvorrichtung (25) eine zweite Strahlungsquelle (25E) zur Emission einer Strahlung (13) einer dritten Wellenlänge sowie einen Detektor (25D) zur Detektion der Strahlung (13) der dritten Wellenlänge umfasst, wobei die Detektion der Strahlung (13) der dritten Wellenlänge eine Funktionsfähigkeit des Lichtleiters (10) und des Lichtleitkörpers (20) anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der der Lichtleiter (10) und der Lichtleitkörper (20) zwischen der zweiten Strahlungsquelle (25E) und dem Detektor (25D) angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 17, bei der die zweite Strahlungsquelle (25E) und der Detektor (25D) an einem Ende (10A) des Lichtleiters (10) und der Lichtleitkörper (20) an einem anderen Ende (10B) des Lichtleiters (10) angeordnet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 19, – bei der in dem Lichtleiter (10) und in dem Lichtleitkörper (20) eine elektrisch leitfähige Verbindung (25A) verläuft; und – Mittel (25C) zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der elektrisch leitfähigen Verbindung (25A) vorhanden sind, – wobei die Funktionsfähigkeit der elektrisch leitfähigen Verbindung (25A) die Funktionsfähigkeit des Lichtleiters (10) und des Lichtleitkörpers (20) anzeigt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 20, bei der die Detektionsvorrichtung (25) eingerichtet ist, in Abhängigkeit der Detektion der Beschädigung des Lichtleiters (10) und/oder des Lichtleitkörpers (20) eine Energieversorgung der Strahlungsquelle (5) auszuschalten.
Beleuchtungseinrichtung (100), umfassend eine Licht emittierende Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Display, umfassend eine Licht emittierende Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21.
Display nach Anspruch 23, ausgebildet als Flüssigkristallmatrix, die im Strahlengang des Lichts (12), das aus einer Licht emittierenden Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21 ausgekoppelt wird, angeordnet ist.