DE102012210751A1

DE102012210751A1 - Konversionselement, vorrichtung zum erzeugen elektromagnetischer strahlung, scheinwerfer, verfahren zum herstellen eines konversionselements und verfahren zum herstellen einer vorrichtung zum erzeugen elektromagnetischer strahlung

Info

Publication number: DE102012210751A1
Application number: DE201210210751
Authority: DE
Inventors: Stephan Preuss; Michael Zitzlsperger
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2012-06-25
Filing date: 2012-06-25
Publication date: 2014-01-02

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird ein Konversionselement (10) zum Erzeugen von Konversionsstrahlung (34, 36) bereitgestellt. Das Konversionselement (10) weist Leuchtstoffe auf. Das Konversionselement (10) weist weiter eine erste Seite (12), eine von der ersten Seite (12) abgewandte zweite Seite (14) und Seitenflächen (16, 18) auf. Die Seitenflächen (16, 18) verbinden die erste und die zweite Seite (12, 14). Das Konversionselement (10) weist bei mindestens einer ersten der Seitenflächen (16) einen lichtundurchlässigen Bereich (20) auf.

Description

Die Erfindung betrifft ein Konversionselement zum Erzeugen von Konversionsstrahlung. Das Konversionselement weist Leuchtstoffe auf. Das Konversionselement weist weiter eine erste Seite, eine von der ersten Seite abgewandte zweite Seite und Seitenflächen auf. Die Seitenflächen verbinden die erste und die zweite Seite. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, einen Scheinwerfer, ein Verfahren zum Herstellen eines Konversionselements und ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung.
Heutzutage kommen bei modernen Beleuchtungseinrichtungen vermehrt energieeffiziente und intensitätsstarke Lichtquellen wie LEDs (light emitting diode – Licht emittierende Diode) und/oder Laser, meist in Form von Laserdioden, zum Einsatz. Anders als Glühbirnen, bei denen es sich um thermische Strahler handelt, emittieren diese Lichtquellen Licht in einem eng begrenzten Spektralbereich, so dass ihr Licht nahezu monochrom bzw. exakt monochrom ist. Eine Möglichkeit, weitere Spektralbereiche zu erschließen, besteht beispielsweise in der Lichtkonversion, bei welcher Leuchtstoffe enthaltende Konversionselemente mittels LEDs und/oder Laserdioden mit Anregungsstrahlung in einem vorgegebenen Wellenlängenbereich bestrahlt werden und ihrerseits Konversionsstrahlung eines anderen Wellenlängenbereichs emittieren. Beispielsweise kann diese Technik verwendet werden, um Licht blauer LEDs durch Beimischung von gelbem Licht, welches durch Anregung einer leuchtstoffhaltigen Schicht erzeugt wird, in weißes Licht umzuwandeln.
Als Konversionselemente können beispielsweise dünne Leuchtstoffschichten wie kubische Silikat-Minerale, Orthosilikate, Granate oder Nitride auf Oberflächen von entsprechenden Trägern aufgebracht werden. Als Leuchtstoffe können Stoffe verstanden werden, die verlustbehaftet elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlänge umwandeln, beispielsweise mittels Phosphoreszenz oder Fluoreszenz. Die Energiedifferenz aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung und emittierter elektromagnetischer Strahlung kann in Phononen, d.h. Wärme, umgewandelt werden und/oder als elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge indirekt proportional zur Energiedifferenz emittiert werden.
Die Leuchtstoffe, die beispielsweise pulverförmig vorliegen können, können mit Hilfe von Bindemitteln, beispielsweise Silikonen, zu einer Phase zusammengebracht werden, welche dann auf entsprechende Oberflächen aufgetragen werden kann. Bei Verwendung von Bindemitteln zur Schichtstabilisierung können die Bindemittel mit den Leuchtstoffen in Wechselwirkung treten und damit ihre optischen und thermischen Eigenschaften, sowie ihre Lebensdauer, beeinflussen. Ferner kann die thermische Leitfähigkeit der Bindemittel eine begrenzende Größe bei der Abfuhr von im Konversionselement entstehender Wärme darstellen.
Als Alternativen sind Konversionselemente bekannt, die aus einer den Leuchtstoff umfassenden Keramik oder aus einem den Leuchtstoff umfassenden Kristall gebildet sind. Insbesondere kann der Leuchtstoff die Keramik bzw. das Kristall bilden. Derartige Konversionselemente können an Kühlkörpern oder direkt an der Strahlungsquelle festgeklebt werden. Der verwendete Leuchtstoff ist in der Keramik eingebettet bzw. in der Kristallstruktur eingebaut und kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein Leuchtstoffgemisch sein, welches eine Mischung aus verschiedenen Leuchtstoffen aufweist, wodurch beispielsweise Licht erzeugt werden kann, welches mehrere unterschiedliche Farben vereint. Das Konversionselement kann beispielsweise vollständig oder nur teilweise aus Kristall oder Keramik bestehen. Ferner kann beispielsweise das Kristall-Konversionselement ein Einkristall sein.
Bei Kraftfahrzeugen gewinnen die modernen Beleuchtungseinrichtungen, wie LEDs, OLEDs mit oder ohne Verwendung von Konversionselementen mehr und mehr an Bedeutung. Beispielsweise sind bei PKWs schon Tagfahrlichter mit LEDs bekannt und auch für Scheinwerferanwendungen, wie beispielsweise das Abblendlicht, werden bereits LEDs eingesetzt. Für das Abblendlicht wird eine wohldefinierte und/oder scharfe Hell-Dunkel-Grenze benötigt, damit einerseits der Bereich direkt vor dem Kraftfahrzeug gut ausgeleuchtet ist und andererseits der Gegenverkehr nicht geblendet wird. Zum Erzeugen der wohldefinierten Hell-Dunkel-Grenze ist es bekannt, Blenden (Shutter) und/oder Reflektoren einzusetzen. Die Blenden werden beispielsweise im Scheinwerfer im Strahlengang zwischen den LEDs und dem Scheinwerferglas angeordnet und schatten einen Teil des von den LEDs emittierten Lichts ab. Ferner sind als Abblendlicht bereits LED-Anordnungen bekannt, auf die zum Erzeugen der wohldefinierten Hell-Dunkel-Grenze eine Blende mit einer Shutterkante in Form eines lichtundurchlässigen Rahmens aufgesetzt werden kann.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Konversionselement bereitgestellt, das auf besonders einfache Weise zu einem Erzeugen von Konversionsstrahlung mit einer wohldefinierten bzw. scharfen Hell-Dunkel-Grenze beitragen kann.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt, die einfach ausgebildet ist und die auf einfache und/oder energieeffiziente Weise elektromagnetische Strahlung mit einer wohldefinierten bzw. scharfen Hell-Dunkel-Grenze erzeugt.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug bereitgestellt, der ein Erzeugen von Abblendlicht auf besonders einfache und/oder energieeffiziente Weise und/oder ohne eine oder mehrere Blenden und/oder Reflektoren ermöglicht.
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein Verfahren zum Herstellen eines Konversionselements und ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt, die auf besonders einfache Weise ermöglichen, das Konversionselement bzw. die Vorrichtung herzustellen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Konversionselement zum Erzeugen von Konversionsstrahlung bereitgestellt. Das Konversionselement weist Leuchtstoffe auf. Das Konversionselement weist weiter eine erste Seite, eine von der ersten Seite abgewandte zweite Seite und Seitenflächen auf. Die Seitenflächen verbinden die erste und die zweite Seite. Das Konversionselement weist bei mindestens einer ersten der Seitenflächen einen lichtundurchlässigen Bereich auf.
Der lichtundurchlässige Bereich kann auf besonders einfache und effektive Weise dazu beitragen, dass elektromagnetische Strahlung, die aus dem Konversionselement austritt, eine wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze hat. Beispielsweise wirkt der lichtundurchlässige Bereich als Blende, die direkt auf dem Konversionselement ausgebildet ist, so dass eine Kante des lichtundurchlässigen Bereichs, die an den Licht emittierenden Bereich des Konversionselements grenzt, eine Shutterkante bildet. Die elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise nur Konversionsstrahlung oder Konversionsstrahlung und Anregungsstrahlung aufweisen. Dies kann beispielsweise ermöglichen, das Konversionselement in Verbindung mit einer Strahlungsquelle zum Erzeugen von Abblendlicht bei einem Kraftfahrzeug einzusetzen, beispielsweise ohne eine zusätzliche Blende (Shutter) und/oder ohne einen zusätzlichen Reflektor. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise ein Anregungsstrahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement aufweisen, beispielsweis eine LED oder eine Laserdiode. Der lichtundurchlässige Bereich kann beispielsweise bei genau einer der Seitenflächen ausgebildet sein.
Dass der lichtundurchlässige Bereich bei der ersten Seitenfläche ausgebildet ist, kann beispielsweise bedeuten, dass der lichtundurchlässige Bereich an oder auf der ersten Seitenfläche ausgebildet ist und/oder dass der lichtundurchlässige Bereich auf der ersten Seite angrenzend an die erste Seitenfläche ausgebildet ist. Dass der Bereich lichtundurchlässig ist, kann beispielsweise bedeuten, dass der Bereich für die Konversionsstrahlung und/oder die Anregungsstrahlung vollständig oder zumindest näherungsweise vollständig undurchlässig ist. In anderen Worten ist der lichtundurchlässige Bereich derart lichtundurchlässig ausgebildet, dass der lichtundurchlässige Bereich als Blende für die aus dem Konversionselement austretende elektromagnetische Strahlung dienen kann.
Der lichtundurchlässige Bereich bewirkt, dass bei einem Einsatz des Konversionselements ein Übergang eines Bereichs mit hoher Leuchtdichte hin zu einem Bereich mit geringer Leuchtdichte besonders abrupt ist. Der Bereich mit hoher Leuchtdichte ist beispielsweise an der elektromagnetische Strahlung emittierenden Fläche der ersten Seite des Konversionselements ausgebildet und der Bereich mit geringer Leuchtdichte ist beispielsweise angrenzend an die elektromagnetische Strahlung emittierende Fläche ausgebildet. Dass der Übergang abrupt ist, kann beispielsweise bedeuten, dass die emittierte elektromagnetische Strahlung eine wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze hat, an der die Leuchtdichte innerhalb eines kleinen Raumwinkelbereichs stark abnimmt. Dass die Hell-Dunkel-Grenze wohldefiniert ist, kann beispielsweise bedeuten, dass die Strahlungsstärke in einem Abstand von 25 m zum Konversionselement auf einer Seite der Hell-Dunkelgrenze kleiner 1 Lx ist und auf einer anderen Seite der Hell-Dunkel-Grenze deutlich größer als 1 Lx ist. Die wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze kann beispielsweise per Gesetz für ein Abblendlicht eines Kraftfahrzeugs vorgeschrieben sein und/oder die wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze kann durch gesetzliche Vorgaben vorgegeben sein. In anderen Worten kann der lichtundurchlässige Bereich so ausgebildet sein, dass die wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze die gesetzlichen Vorgaben erfüllt.
Der lichtundurchlässige Bereich wirkt wie eine Shutterkante, die direkt an der Strahlung emittierenden Fläche des Konversionselements ausgebildet ist, was zu einem hohen Hell-Dunkel-Kontrast beiträgt. Der Kontrast zwischen einem Bereich hoher Leuchtdichte und einem Bereich niedriger Leuchtdichte kann beispielsweise bei einer der Seitenflächen ohne den lichtundurchlässigen Bereich 1:230 sein und der Kontrast bei der Seitenfläche mit dem lichtundurchlässigen Bereich kann beispielsweise 1:560 sein. Der wie eine Blende wirkende lichtundurchlässige Bereich ist immer gleich zu dem Konversionselement und damit zur Strahlungsquelle ausgerichtet. Eine aufwändige Justage oder Zuordnung einer zusätzlichen Blende, einem zusätzlichen Shutter und/oder einem zusätzlichen Reflektor relativ zur Strahlungsquelle ist nicht nötig. Ferner kann ein Rahmen und/oder ein Gehäuse, von dem das Konversionselement umgeben ist, unabhängig von der Notwendigkeit des Vorsehens einer Blende oder einem Shutter ausgebildet werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der lichtundurchlässige Bereich auf der ersten Seitenfläche ausgebildet. Dies kann dazu beitragen, die Konversionsstrahlung mit der wohldefinierten Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen, ohne die Strahlung emittierende Fläche der ersten Seite des Konversionselements zu verringern.
Bei verschiedenen Ausführungsformen erstreckt sich der lichtundurchlässige Bereich über die gesamte erste Seitenfläche.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der lichtundurchlässige Bereich auf der ersten Seite des Konversionselements ausgebildet. Dies kann dazu beitragen die Konversionsstrahlung mit der wohldefinierten Hell-Dunkel-Grenze zu erzeugen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist eine Tiefe des Konversionselements durch eine Schnittkante der ersten Seite und der ersten Seitenfläche vorgegeben und der lichtundurchlässige Bereich erstreckt sich über die gesamte Tiefe des Konversionselements. Die Tiefe gibt eine Dimension des Konversionselements an, wobei die Tiefe parallel zu der Schnittkante ist und wobei die Tiefe nicht identisch mit der Schnittkante sein muss.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der lichtundurchlässige Bereich durch eine auf dem Konversionselement ausgebildete Schicht gebildet. Dies kann dazu beitragen, die Schicht auf besonders einfache Weise auszubilden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der lichtundurchlässige Bereich schwarz ausgebildet. Dies kann dazu beitragen, dass der lichtundurchlässige Bereich besonders einfach und/oder kostengünstig ausgebildet werden kann. Beispielsweise ist der lichtundurchlässige Bereich für die Anregungsstrahlung und/oder die Konversionsstrahlung stark absorbierend ausgebildet.
Bei verschiedenen Ausführungsformen ist der lichtundurchlässige Bereich reflektierend ausgebildet. Dies kann dazu beitragen, eine Strahlungsdichte auf einer hellen Seite der Hell-Dunkel-Grenze zu erhöhen und dennoch die wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze zu erhalten. Beispielsweise ist der lichtundurchlässige Bereich für die Anregungsstrahlung und/oder die Konversionsstrahlung stark reflektierend ausgebildet.
In verschiedenen Ausführungsformen wird eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt. Die Vorrichtung weist ein Konversionselement, beispielsweise das vorstehend erläuterte Konversionselement, und eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Anregungsstrahlung auf. Die Strahlungsquelle und das Konversionselement sind so ausgebildet und angeordnet, dass die zweite Seite des Konversionselements der Strahlungsquelle zugewandt ist und dass mit Hilfe der Anregungsstrahlung die Leuchtstoffe des Konversionselements zum Abgeben der Konversionsstrahlung anregbar sind.
Das Konversionselement kann mit direktem körperlichen Kontakt auf der Strahlungsquelle oder beabstandet zu dieser angeordnet sein. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise ein Licht emittierendes Bauelement und/oder ein Licht emittierendes Halbleiter-Bauelement aufweisen. Das Licht emittierende Bauelement kann beispielsweise eine LED, eine Laserdiode oder eine OLED sein. Zusätzlich kann die Strahlungsquelle ein, zwei oder mehr weitere Licht emittierende Bauelemente aufweisen. Das Licht emittierende Bauelement kann beispielsweise ein Flächenstrahler sein und/oder eine Seite mit einem aktiven Bereich aufweisen, aus dem die Anregungsstrahlung emittiert wird. Der aktive Bereich ist der zweiten Seite des Konversionselements zugewandt. Ferner kann die Vorrichtung ein, zwei oder mehr weitere Strahlungsquellen und/oder Konversionselemente aufweisen. Falls mehrere Strahlungsquellen und/oder Licht emittierende Bauelemente angeordnet sind, so können diese elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen. Beispielsweise kann die elektromagnetische Strahlung weißes, rotes, blaues, grünes und/oder gelbes Licht aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann die elektromagnetische Strahlung UV-Licht oder Infrarot-Licht aufweisen.
Die mit Hilfe der Vorrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung kann beispielsweise nur Konversionsstrahlung oder Anregungsstrahlung und Konversionsstrahlung aufweisen. Beispielsweise kann das Konversionselement die Anregungsstrahlung nur teilweise konvertieren und/oder die Anregungsstrahlung teilweise durchlassen, so dass eine Mischung von Anregungsstrahlung und Konversionsstrahlung erfolgen kann. Die Vorrichtung kann zu einem besonders einfachen und/oder energieeffizienten Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung beitragen, beispielsweise falls die Strahlungsquelle ein Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement, beispielsweise eine LED oder Laserdiode ist.
In verschiedenen Ausführungsformen weist ein Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug eine Vorrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung auf, beispielsweise die vorstehend erläuterte Vorrichtung zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung. Der Scheinwerfer kann beispielsweise zum Erzeugen von Abblendlicht verwendet werden. Der Scheinwerfer benötigt zum Erzeugen des Abblendlichts beispielsweis keine Blende, keinen Reflektor und/oder keinen Rahmen zum Bereitstellen einer Shutterkante. Innerhalb des Scheinwerfers ist die Vorrichtung beispielsweise so angeordnet, dass bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Scheinwerfers in dem Kraftfahrzeug die erste Seitenfläche des Konversionselements nach oben und die erste Seite des Konversionselements nach vorne gerichtet ist. Ferner können der lichtundurchlässige Bereich und/oder das Konversionselement und/oder die Vorrichtung so ausgebildet und/oder angeordnet sein, dass mit ihrer Hilfe ein asymmetrisches Abblendlicht erzeugbar ist.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen eines Konversionselements bereitgestellt. Dazu wird zunächst ein Konversionselement bereitgestellt, das Leuchtstoffe aufweist, beispielsweise das vorstehend erläuterte Konversionselement. Das Konversionselement weist weiter eine erste Seite, eine von der ersten Seite abgewandte zweite Seite und Seitenflächen auf. Die Seitenflächen verbinden die erste und die zweite Seite. Auf dem Konversionselement wird bei mindestens einer ersten der Seitenflächen ein lichtundurchlässiger Bereich ausgebildet. Das Konversionselement ist beispielsweise das vorstehend erläuterte Konversionselement und/oder der lichtundurchlässige Bereich ist beispielsweise der vorstehend erläuterte lichtundurchlässige Bereich.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird der lichtundurchlässige Bereich als Schicht auf das Konversionselement aufgebracht. Dies kann dazu beitragen, den lichtundurchlässigen Bereich auf besonders einfache Weise herzustellen.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird als Schicht ein lichtundurchlässiges Farbmittel auf das Konversionselement aufgebracht. Das Farbmittel kann beispielsweise schwarz sein. Das Farbmittel kann beispielsweise mittels Eintauchen des Konversionselements in das Farbmittel oder mittels Bestreichen des entsprechenden Bereichs aufgebracht werden. Alternativ dazu kann die lichtundurchlässige Schicht beispielsweise mit Hilfe von Filz oder Schwamm auf das Konversionselement aufgedruckt werden.
Bei verschiedenen Ausführungsformen wird als Schicht ein lichtundurchlässiger Körper auf das Konversionselement aufgebracht. Der lichtundurchlässige Körper kann beispielsweise auf das Konversionselement aufgeklebt werden. Der lichtundurchlässige Körper kann beispielsweis lichtundurchlässiges Glas, lichtundurchlässigen Kunststoff und/oder lichtundurchlässiges Metall aufweisen.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt, beispielsweise der vorstehend erläuterten Vorrichtung. Dazu wird zunächst ein Konversionselement hergestellt, beispielsweise das vorstehend erläuterte Konversionselement. Außerdem wird eine Strahlungsquelle zum Erzeugen von Anregungsstrahlung bereitgestellt, beispielsweise die vorstehend erläuterte Strahlungsquelle. Das Konversionselement und die Strahlungsquelle werden so zueinander angeordnet, dass die zweite Seite des Konversionselements der Strahlungsquelle zugewandt ist. Beispielsweise werden das Konversionselement und die Strahlungsquelle so zueinander angeordnet, dass die von der Strahlungsquelle emittierte Anregungsstrahlung im Wesentlichen auf der zweiten Seite in das Konversionselement eingekoppelt wird. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle an einer ihrer Seiten einen aktiven Bereich aufweisen, an dem die Anregungsstrahlung emittiert wird und das Konversionselement kann auf dem aktiven Bereich angeordnet werden. Beispielsweise kann das Konversionselement den aktiven Bereich vollständig bedecken. Alternativ dazu kann das Konversionselement von der Strahlungsquelle beabstandet angeordnet werden, wobei dann die zweite Seite des Konversionselements dem aktiven Bereich der Strahlungsquelle gegenüberliegend angeordnet wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Konversionselements;
2 eine Draufsicht auf das Konversionselement gemäß 1;
3 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Konversionselements;
4 eine Draufsicht auf das Konversionselement gemäß 3;
5 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung;
6 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung;
7 eine Draufsicht auf die Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung gemäß 6;
8 eine Leuchtdichteverteilung der Vorrichtung gemäß 7;
9 eine Detailansicht der Leuchtdichteverteilung gemäß 8;
10 ein Kraftfahrzeug mit einem Scheinwerfer;
11 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Konversionselements;
12 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser Beschreibung bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird Richtungsterminologie wie etwa „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „vorderes“, „hinteres“, usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur(en) verwendet. Da Komponenten von Ausführungsbeispielen in einer Anzahl verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsbeispiele benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert.
Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe "verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen ein elektromagnetische Strahlung emittierendes Halbleiter-Bauelement sein und/oder als eine elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als eine organische elektromagnetische Strahlung emittierende Diode, als ein elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor oder als ein organischer elektromagnetische Strahlung emittierender Transistor ausgebildet sein. Die Strahlung kann beispielsweise Licht im sichtbaren Bereich, UV-Licht und/oder Infrarot-Licht sein. In diesem Zusammenhang kann das elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelement beispielsweise als Licht emittierende Diode (light emitting diode, LED) als organische Licht emittierende Diode (organic light emitting diode, OLED), als Licht emittierender Transistor oder als organischer Licht emittierender Transistor ausgebildet sein. Das Licht emittierende Bauelement kann in verschiedenen Ausführungsbeispielen Teil einer integrierten Schaltung sein. Weiterhin kann eine Mehrzahl von Licht emittierenden Bauelementen vorgesehen sein, beispielsweise untergebracht in einem gemeinsamen Gehäuse.
Eine Strahlungsquelle weist beispielsweise ein, zwei oder mehr elektromagnetische Strahlung emittierende Bauelemente auf. Die Strahlungsquelle kann beispielsweise eine Lichtquelle und/oder Laserstrahlungsquelle sein. Die Laserstrahlungsquelle kann beispielsweise eine Laserdiode sein. Die Laserdiode kann eine Single- oder Multi-Mode Laserdiode sein. Beispielsweise kann die Laserdiode eine blaues Laserlicht emittierende Laserdiode sein, die nachfolgend auch als blaue Laserdiode bezeichnet werden kann. Eine Leistung der Strahlungsquelle kann beispielsweise 50 mW bis 5 W sein. Alternativ zu der blauen Laserdiode, deren Emissionswellenlängen beispielsweise im Spektralbereich von 400 bis 480 nm liegen kann, kann als Strahlungsquelle eine UV-(Laser-)Strahlungsquelle verwendet werden, beispielsweise mit einer Emissionswellenlänge zwischen 300 nm und 400 nm.
Als Konversionselement ist ein Körper oder eine Anordnung zu verstehen, die einen, zwei oder mehr Leuchtstoffe oder ein Leuchtstoffgemisch aufweist. Das Konversionselement kann ein Festkörper, wie beispielsweise eine Keramik oder ein Kristall oder eine auf einem Trägerkörper aufgebrachte oder aufgewachsene Schicht sein. Alternativ dazu kann das Konversionselement, insbesondere die Leuchtstoffe, pulverförmig vorliegen.
Als Leuchtstoff kann ein Stoff verstanden werden, der verlustbehaftet elektromagnetische Strahlung einer Wellenlänge, auch Anregungsstrahlung genannt, in elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlänge, auch Konversionsstrahlung genannt, umwandelt, beispielsweise mittels Phosphoreszenz oder Fluoreszenz. Die Energiedifferenz aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung und emittierter elektromagnetischer Strahlung kann in Phononen, d.h. Wärme, umgewandelt werden und/oder in Form von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge indirekt proportional zur Energiedifferenz abgegeben werden. Beispielsweise wird ein Konversionselement, das Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht, mit Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl (Pumpstrahl, Pumplaserstrahl) bestrahlt. Die Anregungsstrahlung wird vom Leuchtstoff absorbiert und in Konversionsstrahlung (Emissionsstrahlung) umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Bei der Down-Konversion wird die Anregungsstrahlung der Strahlungsquelle durch den bestrahlten Leuchtstoff in Konversionsstrahlung mit längeren Wellenlängen als die der Anregungsstrahlung konvertiert. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversionselements blaue Anregungsstrahlung (blaues Laserlicht) in rote oder grüne Konversionsstrahlung (Konversionslicht, Beleuchtungslicht) konvertiert werden. Bei der Up-Konversion kann die Anregungsstrahlung der Strahlungsquelle durch den bestrahlten Leuchtstoff in Konversionsstrahlung mit kürzeren Wellenlängen als die der Anregungsstrahlung konvertiert werden.
Falls das Konversionslicht im sichtbaren Bereich liegt, können die erzeugten Farben des Konversionslichts Einzelfarben oder Mischfarben sein. Die Einzelfarben können beispielsweise grünes, rotes oder gelbes Licht aufweisen und/oder die Mischfarben können beispielsweise aus grünem, rotem und/oder gelbem Licht gemischt sein und/oder beispielsweise weißes Licht aufweisen. Zusätzlich kann blaues Licht bereitgestellt werden, beispielsweise indem das Konversionselement so ausgebildet wird, dass zumindest teilweise nicht konvertierte Anregungsstrahlung das Konversionselement als nutzbares Beleuchtungslicht verlässt. Die Einzel- oder Mischfarben können dann beispielsweise mit Hilfe der Konversionsstrahlung und/oder der Anregungsstrahlung dargestellt werden. Beispielsweise können blau, grün, rot und gelb mit Hilfe von blauem Laserlicht oder blauem LED-Licht dargestellt werden. Bei Verwendung des UV-Laserlichts als Pumplicht können die Leuchtstoffe auch so gewählt werden, dass sie rot, grün, blau und gelb darstellen.
Die Anregungsstrahlung ist nicht zwingend auf einen bestimmten Spektralbereich begrenzt; es kann beispielsweise im roten, grünen, blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich gepumpt werden, etwa durch eine entsprechende Strahlungsquelle (Pumplichtquelle) oder auch eine Kombination mehrerer Strahlungsquellen. Generell können die Strahlungsquellen dazu ausgelegt sein, mit beispielsweise im Wesentlichen konstanter Leistung oder aber auch gepulst betrieben zu werden. Bei der Anregungsstrahlung kann es sich auch um Korpuskularstrahlung handeln, etwa um einen Elektronen- oder Ionenstrahl.
Bekannte Leuchtstoffe sind beispielsweise Granate oder Nitride Silikate, Nitride, Oxide, Phosphate, Borate, Oxynitride, Sulfide, Selenide, Aluminate, Wolframate, und Halide von Aluminium, Silizium, Magnesium, Calcium, Barium, Strontium, Zink, Cadmium, Mangan, Indium, Wolfram und anderen Übergangsmetallen, oder Seltenerdmetallen wie Yttrium, Gadolinium oder Lanthan, die mit einem Aktivator, wie zum Beispiel Kupfer, Silber, Aluminium, Mangan, Zink, Zinn, Blei, Cer, Terbium, Titan, Antimon oder Europium dotiert sind. In verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung ist der Leuchtstoff ein oxidischer oder (oxi-)nitridischer Leuchtstoff, wie ein Granat, Orthosilikat, Nitrido(alumo)silikat, Nitrid oder Nitridoorthosilikat, oder ein Halogenid oder Halophosphat. Konkrete Beispiele für geeignete Leuchtstoffe sind Strontiumchloroapatit:Eu ((Sr, Ca)5(PO4)3Cl:Eu; SCAP), Yttrium-Aluminium-Grant:Cer (YAG:Ce) oder CaAlSiN3:Eu. Ferner können im Leuchtstoff bzw. Leuchtstoffgemisch beispielsweise Partikel mit Licht streuenden Eigenschaften und/oder Hilfsstoffe enthalten sein. Beispiele für Hilfsstoffe schließen Tenside und organische Lösungsmittel ein. Beispiele für Licht streuende Partikel sind Gold-, Silber- und Metalloxidpartikel.
1 zeigt ein Konversionselement 10, welches beispielsweise wie vorstehend erläutert ausgebildet ist. Das Konversionselement 10 weist eine erste Seite 12 und eine zweite Seite 14 auf. In 1 bildet die erste Seite 12 eine Oberseite des Konversionselements 10 und die zweite Seite 14 bildet eine Unterseite des Konversionselements 10. Das Konversionselement 10 weist weiter Seitenflächen auf, die die erste Seite 12 mit der zweiten Seite 14 verbinden. Insbesondere weist das Konversionselement 10 eine erste Seitenfläche 16, eine zweite Seitenfläche 17, eine dritte Seitenfläche 18 und eine in 1 verdeckte und in 2 gezeigte vierte Seitenfläche 19 auf. An mindestens einer der Seitenflächen 16, 17, 18, 19, beispielsweise an genau einer der Seitenflächen 16, 17, 18, 19, beispielsweise an der ersten Seite 16, ist ein lichtundurchlässiger Bereich 20 gebildet. Der lichtdurchlässige Bereich 20 erstreckt sich bei diesem Ausführungsbeispiel über die gesamte erste Seitenfläche 16. Alternativ dazu kann sich der lichtundurchlässige Bereich 20 jedoch auch nur über einen Teil der ersten Seitenfläche 16 erstrecken. Beispielsweise kann sich der lichtundurchlässige Bereich 20 ausgehend von einer Schnittkannte, die die erste Seitenfläche mit der ersten Seite 12 bildet in Richtung hin zu der zweiten Seite 14 erstrecken, jedoch beispielsweise nicht vollständig bis hin zur zweiten Seite 14. Die Schnittkante ist parallel zu einer Tiefe des Konversionselements 10.
Der lichtundurchlässige Bereich 20 ist beispielsweise für die Konversionsstrahlung, die mit Hilfe des Konversionselements 10 erzeugt werden kann und/oder für Anregungsstrahlung, mit deren Hilfe die Leuchtstoffe in dem Konversionselement 10 angeregt werden können, nicht transparent. Beispielsweise absorbiert, beispielsweise wenn der lichtundurchlässige Bereich 20 schwarz ist, oder reflektiert, beispielsweise wenn der lichtundurchlässige Bereich verspiegelt ist, der lichtundurchlässige Bereich 70 bis 100 %, beispielsweise 90 bis 99,9%, beispielsweise 95 bis 99% der auf ihn treffenden elektromagnetischen Strahlung, beispielsweise der Konversionsstrahlung und/oder der Anregungsstrahlung. Dementsprechend kann der lichtundurchlässige Bereich 20 beispielsweise als stark absorbierender, beispielsweise schwarzer Körper oder als Reflektor ausgebildet sein.
2 zeigt eine Draufsicht auf das in 1 gezeigte Ausführungsbeispiel des Konversionselements 10, wobei bei dieser Ansicht auch die vierte Seitenfläche 19 sichtbar ist. Aus 2 geht hervor, dass bei diesem Ausführungsbeispiel sich der lichtdurchlässige Bereich 20 über die gesamte Tiefe des Konversionselements 10 erstreckt, wobei die Tiefe des Konversionselements 10 durch eine Länge der Schnittkante zwischen der ersten Seitenfläche 16 und der ersten Seite des 12 des Konversionselements 10 gegeben ist. Alternativ dazu kann sich der lichtundurchlässige Bereich 20 jedoch auch nur über einen Teil der Tiefe des Konversionselements 10 erstrecken.
3 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Konversionselements 10, das weitgehend dem in den 1 und 2 gezeigten Konversionselement 10 entspricht, wobei im Unterschied dazu bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Konversionselements 10 der lichtundurchlässige Bereich 20 zwar bei der ersten Seitenfläche 10 jedoch auf der ersten Seite 12 des Konversionselements 10 ausgebildet und/oder angeordnet ist. In anderen Worten deckt der lichtundurchlässige Bereich 20 bei dem in 3 gezeigten Ausführungsbeispiel des Konversionselements 10 einen Teil der ersten Seite 12 ab, der an die erste Seitenfläche 16 angrenzt. Ansonsten kann der lichtundurchlässige Bereich 20 dem in den 1 und 2 gezeigten lichtundurchlässigen Bereich 20 entsprechen. Alternativ dazu kann der lichtundurchlässige Bereich 20 bei der ersten Seitenfläche 16 an der ersten Seite 12 und an der ersten Seitenfläche 16 ausgebildet sein.
4 zeigt eine Draufsicht auf das in 3 gezeigte Ausführungsbeispiel des Konversionselements 10, wobei aus 4 wiederum hervorgeht, dass auch dieses Ausführungsbeispiel des Konversionselements 10 die vierte Seitenfläche 19 aufweist. Weiter geht aus 4 hervor, dass auch bei diesem Ausführungsbeispiel sich der lichtundurchlässige Bereich 20 über die gesamte Tiefe des Konversionselements 10 erstreckt. Alternativ dazu kann sich der lichtundurchlässige Bereich 20 jedoch auch nur über einen Teil der Tiefe erstrecken und/oder in Richtung senkrecht zu der Erstreckungsrichtung der Tiefe breiter oder schmaler als in 4 gezeigt ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Kante des lichtundurchlässigen Bereichs 20, die von der Schnittkante beabstandet ist und/oder die an die lichtdurchlässige Fläche der ersten Seite 12 angrenzt, schräg und/oder einfach oder mehrfach gekrümmt ausgebildet sein.
5 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung. Die Vorrichtung umfasst das Konversionselement 10 und eine Strahlungsquelle 30. Das Konversionselement 10 ist beispielsweise an seiner zweiten Seite 14 mit direktem körperlichen Kontakt auf der Strahlungsquelle 30 angeordnet. Alternativ dazu kann das Konversionselement 10 jedoch auch beabstandet zu der Strahlungsquelle 30 angeordnet sein. Die Strahlungsquelle 30 weist mindestens ein lichtemittierendes Bauelement auf, welches an einer dem Konversionselement 10 zugewandten Seite der Strahlungsquelle 30 angeordnet ist.
Die Strahlungsquelle 30 emittiert Anregungsstrahlung 32, die in das Konversionselement 10 eingekoppelt wird. Die Anregungsstrahlung 32 wird zumindest teilweise in dem Konversionselement 10 in Konversionsstrahlung 34, 36 umgewandelt, wobei erste Konversionsstrahlung 34 das Konversionselement 10 in Richtung hin zu einer Projektionsfläche 40 verlässt und wobei zweite Konversionsstrahlung 36 auf den lichtundurchlässigen Bereich 20 trifft und abhängig von dessen Ausgestaltung entweder dort absorbiert oder reflektiert wird.
Aufgrund der Absorption bzw. Reflektion der zweiten Konversionsstrahlung 36 an dem lichtundurchlässigen Bereich 20 entsteht eine wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze 42, die sich über einen schmalen ebenenförmigen Raumwinkelbereich erstreckt und die auf der Projektionsfläche 40 einen hellen Bereich 44 von einem dunklen Bereich 46 abgrenzt. In Projektion auf die Projektionsfläche stellt die wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze 42 eine gerade Linie dar, an der ein abrupter Übergang von dem hellen Bereich 44 zu dem dunklen Bereich 46 stattfindet. Alternativ dazu kann ein Verlauf einer Kante des lichtundurchlässigen Bereichs 20 auch so ausgestaltet sein, dass die wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze 42 sich über einen schrägen oder gekrümmten ebenenförmigen Raumwinkelbereich erstreckt und/oder in Projektion auf die Projektionsfläche 40 eine schräge Linie und/oder ein gekrümmte Linie darstellt.
6 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, wobei die Strahlungsquelle 30 und das Konversionselement 10 auf einem Träger 50 angeordnet sind. Der Träger 50 kann beispielsweise ein Leiterrahmen (Leadframe, QFN-Leadframe) oder ein Substrat, beispielsweise ein Keramiksubstrat oder ein Siliziumsubstrat sein. Der Leiterrahmen kann beispielsweise ein Kupferleiterrahmen oder eine Leiterplatte sein. Die Leiterplatte kann beispielsweise eine FR4-Leiterplatte oder eine FR5-Leiterpleite sein. Alternativ dazu kann die Leiterplatte eine Metallkern-Leiterplatte sein. Die Leiterplatte weist beispielsweise Glasfasermatten auf, die in ein Harz, beispielsweise Epoxidharz eingebettet sind. Beispielsweise weist die Leiterplatte 14 Aluminium, Kupfer, Al-SiC und/oder AlSi auf. Der Träger 50 weist beispielsweise eine Dicke von 10 bis 1000 µm, beispielsweise von 100 bis 500 µm, beispielsweise von 150 bis 300 µm auf.
Weiter weist die Vorrichtung einen Rahmen 52 auf, der beispielsweise durch einen Formwerkstoff gebildet sein kann. Der Formwerkstoff kann beispielsweise durch Molden, beispielsweise Transfermolden, oder durch Umspritzen des Trägers 50 mit dem Formwerkstoff ausgebildet werden. Der Rahmen 52 kann sich beispielsweise um die Strahlungsquelle 30 und das Konversionselement 10 herum erstrecken. In 6 ist der Rahmen 52 auf den Träger 50 aufgesetzt. Alternativ dazu kann jedoch auch der Träger 50 zumindest teilweise in den Rahmen 52 eingebettet sein. Beispielsweise kann auch der Träger 50 mit dem den Rahmen 52 bildenden Formwerkstoff zumindest teilweise umspritzt sein. Zwischen den Rahmen 52 und das Konversionselement 10 und die Strahlungsquelle 30 kann ein Füllstoff 54 eingefüllt sein. Der Füllstoff 54 kann beispielsweise dazu dienen, dass Konversionselement 10 und/oder die Strahlungsquelle 30 zu schützen und/oder zu fixieren. Ferner kann auch der Füllstoff 54 dazu geeignet sein, zumindest teilweise die Anregungsstrahlung 32 und/oder die Konversionsstrahlung 34, 36 zu absorbieren, wobei seine Absorptionsfähigkeit geringer ist als die des lichtundurchlässigen Bereichs 20. Beispielsweise absorbiert der Füllstoff 54 40 bis 70%, beispielsweise 50 bis 60%, beispielsweise 55% der Konversionsstrahlung 34. Alternativ oder zusätzlich kann die Anregungsstrahlung 32 und/oder die Konversionsstrahlung 34, 35 bei dem Füllstoff 54 beispielsweise eine deutliche größere Eindringtiefe haben als bei dem lichtundurchlässigen Bereich 20. Beispielsweise kann die Eindringtiefe in dem lichtundurchlässigen Bereich 20 bezogen auf die Eindringtiefe in dem Füllstoff 54 lediglich beispielsweise halb so groß oder geringer, beispielsweise nur ein zehntel so groß oder geringer sein. Der Füllstoff 54 kann beispielsweise Titandioxid aufweisen.
7 zeigt eine Draufsicht auf die Vorrichtung gemäß 6. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Rahmen 52 rechteckig ausgebildet. Der Rahmen 52 kann jedoch auch anders ausgebildet sein, beispielsweise oval oder kreisförmig, beispielsweise kann der Rahmen 52 außen rechteckig und innen oval oder kreisförmig ausgebildet sein.
8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtdichteverteilung bei der Vorrichtung zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung. Insbesondere zeigt 8 die Vorrichtung gemäß 7 in Draufsicht während des Betriebs und im Wesentlichen eine Leuchtdichteverteilung der Vorrichtung während des Betriebs in Form einer Isopletendarstellung.
Im Bereich des Konversionselements 10, insbesondere im Bereich der ersten Seite 12 des Konversionselements 10, liegt ein erster Leuchtdichtebereich 60. Der erste Leuchtdichtebereich 60 liegt innerhalb eines zweiten Leuchtdichtbereichs 62. Der zweite Leuchtdichtebereich 62 liegt innerhalb eines dritten Leuchtdichtebereichs 64, der dritte Leuchtdichtebereich 64 liegt innerhalb eines vierten Leuchtdichtebereichs 66, der vierte Leuchtdichtebereich 66 liegt innerhalb eines fünften Leuchtdichtebereichs 68 und der fünfte Leuchtdichtebereich 68 liegt innerhalb eines sechsten Leuchtdichtebereichs 70. Auf jeder Grenzlinie, die die Leuchtdichtebereiche 60 bis 70 voneinander abtrennen, ist die Leuchtdichte konstant. Ferner ist die durchschnittliche Leuchtdichte im ersten Leuchtdichtebereich 60 am größten und im sechsten Leuchtdichtebereich 70 am geringsten und nimmt von innen nach außen ab. Die zweiten bis fünften Leuchtdichtebereiche 62 bis 68 sind nicht symmetrisch ausgebildet. Insbesondere sind die zweiten bis fünften Leuchtdichtebereiche 62 bis 68 an der zweiten Seitenfläche 17, der dritten Seitenfläche 18 und der vierten Seitenfläche 19 deutlich breiter als an der ersten Seitenfläche 16. Diese Asymmetrie wird durch den lichtundurchlässigen Bereich 20 bewirkt, der bei der ersten Seitenfläche 16 des Konversionselements 10 einen abrupten, sehr starken Abfall der Leuchtdichte innerhalb eines kleinen Flächenbereichs von dem ersten Leuchtdichtebereich 60 hin zu dem sechsten Leuchtdichtebereich 70 bewirkt. Aufgrund des starken Abfalls der Leuchtdichte entsteht die in 5 gezeigte scharfe, abrupte und/oder wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze 42, die auf der Projektionsfläche 40 den hellen Bereich 44 von dem dunklen Bereich 46 abtrennt.
9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der Leuchtdichteverteilungen gemäß 8, aus dem hervorgeht, dass ein erstes Intervall 80, in dem die Leuchtdichte von der durchschnittlichen Leuchtdichte des ersten Leuchtdichtebereichs 60 auf die durchschnittliche Leuchtdichte des sechsten Leuchtdichtebereichs 70 abfällt deutlich breiter ist, als ein zweites Intervall 82, in dem die durchschnittliche Leuchtdichte ebenfalls von der durchschnittliche Leuchtdichte des ersten Leuchtdichtebereichs 60 auf die durchschnittliche Leuchtdichte des sechsten Leuchtdichtebereichs 70 abfällt. Das erste Intervall 80 liegt im Bereich der zweiten Seitenfläche 18 und das zweite Intervall 82 liegt im Bereich der ersten Seitenfläche 16 und damit im Bereich des lichtundurchlässigen Bereichs 20.
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Kraftfahrzeugs 82, das an seiner Vorderseite einen Scheinwerfer 84 aufweist und das sich auf einer Fahrbahn 80 bewegt. Der Scheinwerfer 84 weist eine Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise die vorstehend erläuterte Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung auf. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die erzeugte elektromagnetische Strahlung beispielsweise weißes Licht aufweisen, das beispielsweise im Wesentlichen Konversionsstrahlung und/oder Anregungsstrahlung und Konversionsstrahlung aufweist. Bei dem Scheinwerfer 84 ist in 10 die Vorrichtung beispielsweise so angeordnet, dass die erste Seitenfläche 16 des Konversionselements 10 nach oben gerichtet ist und die erste Seite 12 des Konversionselements 10 nach rechts, also bezüglich des Kraftfahrzeugs 82 nach vorne, gerichtet ist und die zweite Seite 14 des Konversionselements 10 in Richtung hinein in das Kraftfahrzeug 82 gerichtet ist. Alternativ dazu kann die erste Seitenfläche 16 des Konversionselements 10 auch nach unten gerichtet sein, beispielsweise falls in dem Scheinwerfer 84 entsprechend angeordnete Linsen und/oder Reflektoren angeordnet sind, die die erzeugte elektromagnetische Strahlung entsprechend umlenken. Ferner können das Konversionselement 10 und/oder der lichtundurchlässige Bereich 20 und/oder die Vorrichtung bzw. das Konversionselement 10 so ausgebildet und/oder angeordnet, beispielsweise geneigt, sein, dass die wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze 42 den hellen Bereich 44 von dem dunklen Bereich 46 abtrennt, wobei in 10 die Fahrbahn 80 die Projektionsfläche 40 repräsentiert. Da der Scheinwerfer 84 Beleuchtungslicht mit einer wohldefinierten Hell-Dunkel-Grenze 42 erzeugt, kann der Scheinwerfer 84 so angeordnet sein, dass mit seiner Hilfe ein Abblendlicht des Kraftfahrzeugs 82 erzeugt werden kann, nämlich die mit Hilfe der Vorrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung. Die wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze 42 bewirkt, dass ein Fahrer des Kraftfahrzeugs 82 direkt vor dem Kraftfahrzeug 82 bis hin zur wohldefinierten Hell-Dunkel-Grenze 42 auf der Fahrbahn 80 eine gut ausgeleuchtete Fahrbahn 80 vor sich hat und oberhalb der wohldefinierten Hell-Dunkel-Grenze 42 entgegen kommender Verkehr nicht geblendet wird.
11 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen eines Konversionselements, beispielsweise des vorstehend erläuterten Konversionselements 10. Das Verfahren dient dazu, das Konversionselement 10 auf einfache, kostengünstige und/effiziente Weise herzustellen.
In einem Schritt S2 wird ein Konversionselement bereitgestellt, beispielsweise das vorstehend erläuterte Konversionselement 10. Das Bereitstellten des Konversionselements 10 umfasst das Bereitstellen des Grundkörpers des Konversionselements 10 mit den Leuchtstoffen.
In einem Schritt S4 wird ein lichtundurchlässiger Bereich auf das Konversionselement 10 aufgebracht, beispielsweise der lichtundurchlässige Bereich 20. Der lichtundurchlässige Bereich 20 kann beispielsweise als Schicht, beispielsweise in Form eines Farbmittels, beispielsweise in Form schwarzer Farbe aufgebracht werden. Das Farbmittel kann beispielsweise auf das Konversionselement 10 aufgetragen, beispielsweise aufgestrichen werden, mit Hilfe von Filz oder Schwamm aufgedruckt werden oder das Konversionselement 10 kann mit dem zu beschichtenden Bereich in das Farbmittel eingetaucht werden. Alternativ dazu kann als lichtundurchlässige Schicht ein lichtundurchlässiger Körper auf das Konversionselement 10 aufgebracht werden. Der lichtundurchlässige Körper kann beispielsweise lichtundurchlässiges Glas, lichtundurchlässigen Kunststoff oder Metall aufweisen. Der lichtundurchlässige Körper kann beispielsweise auf das Konversionselement 10 aufgeklebt werden.
12 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung, beispielsweise der vorstehend erläuterten Vorrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung.
In einem Schritt S6 wird eine Strahlungsquelle bereitgestellt, beispielsweise die vorstehend erläuterte Strahlungsquelle 30.
In einem Schritt S8 wird das Konversionselement der Strahlungsquelle zugeordnet, beispielsweise das Konversionselement 10 der Strahlungsquelle 20. Dass das Konversionselement 10 der Strahlungsquelle 30 zugeordnet wird, bedeutet beispielsweise, dass das Konversionselement 10 auf der Strahlungswelle 30 angeordnet wird oder dass das Konversionselement 10 mit einem vorgegebenen Abstand zu der Strahlungsquelle 30 angeordnet wird, beispielsweise innerhalb eines gemeinsamen Gehäuses.
Nachfolgend kann die Vorrichtung auf einen Träger, beispielsweise dem Träger 50 aufgebracht werden und/oder mit einem Rahmen 52 versehen werden und/oder in einen Füllstoff 54 eingebettet werden.
Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Beispielsweise kann die Form des Konversionselements 10 von den gezeigten Formen abweichen. Beispielsweise kann das Konversionselement 10 quadratisch, rund oder oval ausgebildet sein. Ferner kann der lichtundurchlässige Bereich 20 bezüglich seiner Form anders ausgebildet sein. Beispielsweise kann eine Kante des lichtundurchlässigen Bereichs 20, die an den lichtdurchlässigen Bereich der ersten Seite 12 des Konversionselements 10 angrenzt, von der gezeigten geraden Form abweichen, so dass eine schräge und/oder gekrümmte wohldefinierte Hell-Dunkel-Grenze 42 erzeugt werden kann. Ferner kann der lichtundurchlässige Bereich 20 an mehr als einer der Seitenflächen ausgebildet sein, beispielsweise an zwei, drei oder vier der Seitenflächen 16 bis 19. Ferner können mehrere Konversionselemente 10 auf einer Strahlungsquelle 30 angeordnet sein oder mehrere Strahlungsquellen 30 können einem Konversionselement 10 zugeordnet sein. Beispielsweise kann von unterschiedlichen Strahlungsquellen 30 elektromagnetische Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge als Anregungsstrahlen 32 in das Konversionselement 10 eingekoppelt werden. Des Weiteren können beispielsweise mehrere Strahlungsquellen 30 und/oder Konversionselemente 10 auf einem Träger 50 und/oder innerhalb eines Rahmens 52 angeordnet sein. Abhängig von der Form des Konversionselements 10 kann auch die gezeigte Lichtdichteverteilung anders ausfallen. Ferner kann der Scheinwerfer 84 auch in anderen Kraftfahrzeugen 82 angeordnet sein, beispielsweise in einem Lastkraftwagen, einem Zweirad oder einem Bus. Ferner können die in 11 und 12 gezeigten Verfahren noch weitere Schritte zum Herstellen des Konversionselements 10 bzw. der Vorrichtung zum Erzeugen der elektromagnetischen Strahlung aufweisen.

Claims

Konversionselement (10) zum Erzeugen von Konversionsstrahlung (34, 36), das Leuchtstoffe aufweist und das eine erste Seite (12), eine von der ersten Seite (12) abgewandte zweite Seite (14) und Seitenflächen (16, 18) aufweist, wobei die Seitenflächen (16, 18) die erste und die zweite Seite (12, 14) verbinden, wobei das Konversionselement (10) bei mindestens einer ersten der Seitenflächen (16) einen lichtundurchlässigen Bereich (20) aufweist.
Konversionselement (10) nach Anspruch 1, bei der der lichtundurchlässige Bereich (20) auf der ersten Seitenfläche (16) ausgebildet ist.
Konversionselement (10) nach Anspruch 2, bei der sich der lichtundurchlässige Bereich (20) über die gesamte erste Seitenfläche (16) erstreckt.
Konversionselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der lichtundurchlässige Bereich (20) auf der ersten Seite (12) des Konversionselements (10) ausgebildet ist.
Konversionselement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der eine Tiefe des Konversionselements (10) durch eine Schnittkante der ersten Seite (12) und der ersten Seitenfläche (16) vorgegeben ist und bei der sich der lichtundurchlässige Bereich (20) über die gesamte Tiefe des Konversionselements (10) erstreckt.
Konversionselement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der lichtundurchlässige Bereich (20) durch eine auf dem Konversionselement (10) ausgebildete Schicht gebildet ist.
Konversionselement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der der lichtundurchlässige Bereich (20) schwarz ausgebildet ist.
Konversionselement (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der lichtundurchlässige Bereich (20) reflektierend ausgebildet ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung, mit – einem Konversionselement (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, und – einer Strahlungsquelle (30) zum Erzeugen von Anregungsstrahlung (32), wobei das Konversionselement (10) und die Strahlungsquelle (30) so ausgebildet und angeordnet sind, dass die zweite Seite (14) des Konversionselements (10) der Strahlungsquelle (30) zugewandt ist und dass mit Hilfe der Anregungsstrahlung (32) die Leuchtstoffe des Konversionselements (10) zum Abgeben der Konversionsstrahlung (34, 36) anregbar sind.
Scheinwerfer (84) für ein Kraftfahrzeug (82), der zum Erzeugen von Abblendlicht eine Vorrichtung nach Anspruch 9 aufweist.
Verfahren zum Herstellen eines Konversionselements (10), bei dem – ein Konversionselement (10) bereitgestellt wird, das Leuchtstoffe aufweist und das eine erste Seite (12), eine von der ersten Seite (12) abgewandte zweite Seite (14) und Seitenflächen (16, 18) aufweist, wobei die Seitenflächen (16, 18) die erste und die zweite Seite (12, 14) verbinden, und – auf dem Konversionselement (10) bei mindestens einer ersten der Seitenflächen (16) ein lichtundurchlässiger Bereich (20) ausgebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 11, bei dem der lichtundurchlässige Bereich (20) als Schicht auf das Konversionselement (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem als Schicht ein lichtundurchlässiges Farbmittel auf das Konversionselement (10) aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem als Schicht ein lichtundurchlässiger Körper auf das Konversionselement (10) aufgebracht wird.
Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Erzeugen von elektromagnetischer Strahlung, bei dem – ein Konversionselement (10) gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14 hergestellt wird, – eine Strahlungsquelle (30) zum Erzeugen von Anregungsstrahlung (32) bereitgestellt wird, und – das Konversionselement (10) und die Strahlungsquelle (30) so zueinander angeordnet werden, dass die zweite Seite (14) des Konversionselements (10) der Strahlungsquelle (30) zugewandt ist.