DE102013200521B4 - Primary optical device for motor vehicle headlights with laser light source, layer-like photoluminescence element, light-guiding element and reflection surfaces for light from the photoluminescence element and corresponding motor vehicle headlights - Google Patents
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Abstract
Primäroptikeinrichtung (10, 40, 50) für Kfz-Scheinwerfer mit wenigstens einer Laserlichtquelle,- mit einem Photolumineszenzelement (26), welches derart ausgebildet ist, dass durch auftreffende Laserstrahlung (L) eine Mischlichtverteilung (28) unter Ausnutzung von Photolumineszenz ausstrahlbar ist,- mit einem Einstrahlabschnitt (19; 18, 42), durch welchen Laserlicht (L) auf das Photolumineszenzelement (26) einstrahlbar ist,- mit einem eine Lichtaustrittsfläche (16) aufweisenden Lichtleitkörper (14) zum Leiten des Lichts der Mischlichtverteilung zu der Lichtaustrittsfläche (16), durch welche Licht zur Ausbildung einer Primärlichtverteilung (34) austreten kann, wobei der Lichtleitkörper (14) von wenigstens einer Sammelreflexionsfläche (32) derart begrenzt ist, dass Licht der Mischlichtverteilung (28), welches in dem Lichtleitkörper (14) verläuft, zu der Lichtaustrittsfläche (16) umgelenkt wird, wobei eine Umlenkreflexionsfläche (24, 44) vorgesehen ist, welche derart ausgebildet und angeordnet ist, dass Licht der von dem Photolumineszenzelement (26) ausstrahlbaren Mischlichtverteilung (28) mittels der Umlenkreflexionsfläche (24, 44) zu der Sammelreflexionsfläche (32) umlenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Photolumineszenzelement (26) schichtartig an einem vom Lichtleitkörper (14) separaten, wärmeleitfähigen Bauteil ausgebildet ist, wobei eine die Umlenkreflexionsfläche (24) bildende Einstrahloberfläche (22) von dem schichtartigen Photolumineszenzelement (26) bedeckt ist, wobei die Einstrahloberfläche (22) einer zentralen Durchstrahlöffnung (18) zugewandt ist, die von dem Lichtleitkörper (14) begrenzt ist.Primary optical device (10, 40, 50) for motor vehicle headlights with at least one laser light source, - with a photoluminescence element (26), which is designed in such a way that a mixed light distribution (28) can be emitted by incident laser radiation (L) using photoluminescence, - with an irradiation section (19; 18, 42), through which laser light (L) can be irradiated onto the photoluminescent element (26), - with a light guide body (14) having a light exit surface (16) for guiding the light of the mixed light distribution to the light exit surface (16 ), through which light can emerge to form a primary light distribution (34), the light-guiding body (14) being delimited by at least one collecting reflection surface (32) in such a way that light of the mixed light distribution (28), which runs in the light-guiding body (14), is included the light exit surface (16) is deflected, a deflection reflection surface (24, 44) being provided, which is designed and arranged in such a way that light from the mixed light distribution (28) emitted by the photoluminescent element (26) is directed to the by means of the deflection reflection surface (24, 44). Collecting reflection surface (32) can be deflected, characterized in that the photoluminescence element (26) is formed in a layer-like manner on a thermally conductive component that is separate from the light-conducting body (14), an irradiation surface (22) forming the deflection reflection surface (24) coming from the layer-like photoluminescence element (26). is covered, the irradiation surface (22) facing a central transmission opening (18) which is delimited by the light-guiding body (14).
Description
Die Erfindung betrifft eine Primäroptikeinrichtung für KFZ-Scheinwerfer mit Laserlichtquelle nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 2, sowie einen KFZ-Scheinwerfer mit Laserlichtquelle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.The invention relates to a primary optical device for motor vehicle headlights with a laser light source according to the preamble of claims 1 and 2, and a motor vehicle headlight with a laser light source according to the preamble of claim 11.
Laserlichtquellen, insbesondere Halbleiterlaser, bieten eine Reihe von potentiell vorteilhaften Eigenschaften, wie z.B. eine vergleichsweise kleine lichtaussendende Fläche, hohe Strahlungsintensitäten, sowie die Ausstrahlung von weitgehend kollimierten Lichtbündeln. Optische Systeme für Laserlicht lassen sich daher mit geringem Bauraum realisieren, z.B. da kleinere Brennweiten gewählt werden können, als für optische Systeme für weniger stark kollimierte Lichtbündel von zum Beispiel Glühlampen oder konventionelle Leuchtdioden (LEDs). Der Einsatz von Laserlichtquelle kann daher eine kompakte Bauweise für KFZ-Scheinwerfer ermöglichen.Laser light sources, in particular semiconductor lasers, offer a number of potentially advantageous properties, such as a comparatively small light-emitting area, high radiation intensities, and the emission of largely collimated light bundles. Optical systems for laser light can therefore be implemented with little installation space, for example because smaller focal lengths can be selected than for optical systems for less strongly collimated light beams from, for example, incandescent lamps or conventional light-emitting diodes (LEDs). The use of laser light sources can therefore enable a compact design for vehicle headlights.
Probleme bei der Nutzung von Laserlichtquellen für Kfz-Schweinwerfer ergeben sich jedoch daraus, dass Laser im Wesentlichen kohärentes, monochromatisches Licht oder Licht in einem engen Wellenlängenbereich ausstrahlen. Für das abgestrahlte Licht eines Kfz-Scheinwerfers ist jedoch meist weißes Mischlicht erwünscht oder gesetzlich vorgeschrieben. Außerdem soll die Abstrahllichtverteilung meist bestimmte, teilweise gesetzlich vorgegebene Intensitätsverläufe aufweisen. Es sind daher Maßnahmen zur Umwandlung in geeignetes Licht zu treffen.However, problems with the use of laser light sources for automotive headlights arise from the fact that lasers essentially emit coherent, monochromatic light or light in a narrow wavelength range. However, white mixed light is usually desirable or legally required for the light emitted by a vehicle headlight. In addition, the beam light distribution should usually have certain intensity curves, some of which are prescribed by law. Measures must therefore be taken to convert it into suitable light.
Zur Umwandlung von monochromatischem Licht in z.B. weißes Mischlicht ist im Bereich der weißen Leuchtdioden (LEDs) oder Lumineszenzkonversions-LEDs die Verwendung von Photolumineszenzkonvertern oder Photolumineszenzelementen bekannt. Diese weisen z.B. einen Photolumineszenzfarbstoff in einem beispielsweise semitransparenten Substrat auf und sind unmittelbar an dem lichtaussendenden Abschnitt der LED angeordnet. Das Licht einer farbiges (z.B. blaues) Licht ausstrahlenden LED regt den Photolumineszenzfarbstoff zur Photolumineszenz an, wodurch der Photolumineszenzfarbstoff selbst Licht einer anderen Wellenlänge (z.B. gelb) abgibt. So kann zumindest ein Teil des eingestrahlten Lichts eines Wellenlängenbereichs in Licht eines anderen Wellenlängenbereichs umgewandelt werden. In der Regel wird ein weiterer Anteil des eingestrahlten Lichts durch das Photolumineszenzelement gestreut. Das gestreute Licht und das durch Photolumineszenz ausgestrahlte Licht können sich dann additiv überlagern und das gewünschte, z.B. weiße Mischlicht erzielen.To convert monochromatic light into, for example, white mixed light, the use of photoluminescence converters or photoluminescence elements is known in the field of white light-emitting diodes (LEDs) or luminescence conversion LEDs. These have, for example, a photoluminescent dye in a, for example, semi-transparent substrate and are arranged directly on the light-emitting section of the LED. The light from an LED that emits colored (e.g. blue) light stimulates the photoluminescent dye to photoluminesce, whereby the photoluminescent dye itself emits light of a different wavelength (e.g. yellow). In this way, at least part of the irradiated light from one wavelength range can be converted into light from another wavelength range. As a rule, a further portion of the irradiated light is scattered by the photoluminescent element. The scattered light and the light emitted by photoluminescence can then be additively superimposed and achieve the desired, e.g. white, mixed light.
Bei Verwendung des Prinzips der Photolumineszenz-Konversion für Kfz-Scheinwerfer mit Laserlichtquelle ist das von dem Photolumineszenzelement abgegebene Mischlicht im Vergleich zu dem eingestrahlten Laserlichtbündel in der Regel nicht kollimiert, stärker diffus und homogen. Durch das Photolumineszenzelement wird die Energie der Laserlichtquelle daher über einen großen Raumwinkelbereich verteilt. Somit besteht die Möglichkeit, dass ein Teil der Lichtenergie der Laserlichtquelle nach der Konversion in Mischlicht verloren geht und die vorteilhaften Eigenschaften der Laserlichtquelle nicht vollständig nutzbar sind und die Effizienz verringert ist.When using the principle of photoluminescence conversion for motor vehicle headlights with a laser light source, the mixed light emitted by the photoluminescence element is generally not collimated, more diffuse and homogeneous compared to the irradiated laser light bundle. The photoluminescent element therefore distributes the energy of the laser light source over a large solid angle range. There is therefore the possibility that part of the light energy of the laser light source is lost after conversion into mixed light and the advantageous properties of the laser light source cannot be fully utilized and the efficiency is reduced.
In der
Die
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen KFZ-Scheinwerfer eine effiziente Konversion des Lichts von Laserlichtquellen in Mischlicht zu gewährleisten und außerdem das Mischlicht möglichst effizient nutzbar zu machen.The invention is based on the object of an efficient conversion for a motor vehicle headlight of the light from laser light sources in mixed light and also to make the mixed light usable as efficiently as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Primäroptikeinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, sowie durch einen KFZ-Scheinwerfer mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst.This object is achieved according to the invention by a primary optical device with the features of claim 1, and by a motor vehicle headlight with the features of claim 7.
Die Primäroptikeinrichtung gemäß Anspruch 1 dient zur Erzielung einer Primärlichtverteilung aus dem Licht wenigstens einer Lichtquelle und umfasst ein Photolumineszenzelement, welches derart ausgebildet ist, dass durch Auftreffen der Laserstrahlung eine Mischlichtverteilung unter Ausnutzung von Photolumineszenz ausstrahlbar ist. Die Ausstrahlung des Mischlichts erfolgt insbesondere durch teilweise Umwandlung des eingestrahlten Laserlichts über Photolumineszenz und durch teilweise (insbesondere diffuse und/oder inkohärente) Streuung des Laserlichts am Photolumineszenzelement. Es können auch im Wesentlichen unbeeinflusste Anteile des eingestrahlten Lichts (oder z.B. lediglich umgelenkte oder an Grenzflächen reflektierte Anteile) zur Bildung des Mischlichts beitragen. Das umgewandelte Licht weist hierbei eine von der Wellenlänge des eingestrahlten Laserlichts abweichende Wellenlänge auf und kann sich mit dem am Photolumineszenzelement gestreuten Licht additiv zu beispielsweise weißem Licht mischen. Das Photolumineszenzelement ist vorzugsweise dazu ausgebildet, aus dem Licht der Laserlichtquelle eine weiße Mischlichtverteilung zu erzeugen.The primary optical device according to claim 1 serves to achieve a primary light distribution from the light of at least one light source and comprises a photoluminescence element which is designed such that a mixed light distribution can be emitted using photoluminescence when the laser radiation hits it. The mixed light is emitted in particular by partially converting the irradiated laser light via photoluminescence and by partially (in particular diffuse and/or incoherent) scattering of the laser light on the photoluminescent element. Substantially uninfluenced portions of the irradiated light (or, for example, merely redirected portions or portions reflected at interfaces) can also contribute to the formation of the mixed light. The converted light has a wavelength that deviates from the wavelength of the irradiated laser light and can mix with the light scattered on the photoluminescent element to form, for example, white light. The photoluminescent element is preferably designed to generate a white mixed light distribution from the light from the laser light source.
Die Primäroptikeinrichtung umfasst ferner einen Einstrahlabschnitt, durch welchen Laserlicht auf das Photolumineszenzelement eingestrahlt werden kann. Außerdem ist ein Lichtleitkörper zum Leiten des Lichts der Mischlichtverteilung vorgesehen, wobei der Lichtleitkörper wenigstens eine Lichtaustrittsfläche aufweist, durch welche Licht zur Ausbildung einer Primärlichtverteilung der Primäroptikeinrichtung austreten kann. Der Lichtleitkörper wird von wenigstens einer Sammelreflexionsfläche derart begrenzt, dass durch die Sammelreflexionsfläche zumindest Anteile des Lichts der Mischlichtverteilung, welches in dem Lichtleitkörper verläuft, zu der Lichtaustrittsfläche umgelenkt werden.The primary optical device further comprises an irradiation section through which laser light can be irradiated onto the photoluminescent element. In addition, a light-guiding body is provided for guiding the light of the mixed light distribution, the light-guiding body having at least one light exit surface through which light can emerge to form a primary light distribution of the primary optical device. The light-guiding body is delimited by at least one collecting reflection surface in such a way that at least portions of the light of the mixed light distribution, which runs in the light-guiding body, are deflected to the light exit surface by the collecting reflection surface.
Erfindungsgemäß weist die Primäroptikeinrichtung eine Umlenkreflexionsfläche auf, welche derart ausgebildet ist und derart angeordnet ist, dass Licht der von dem Photolumineszenzelement ausstrahlbaren Mischlichtverteilung mittels der Umlenkreflexionsfläche zu der Sammelreflexionsfläche umgelenkt wird.According to the invention, the primary optical device has a deflection reflection surface, which is designed and arranged in such a way that light from the mixed light distribution that can be emitted by the photoluminescent element is deflected to the collecting reflection surface by means of the deflection reflection surface.
Die Umlenkreflexionsfläche ist derart angeordnet, dass zumindest ein Anteil der von dem Photolumineszenzelement (durch Umwandlung und/oder Transmission und/oder Streuung der eingestrahlten Laserstrahlen) abgestrahlten Mischlichtverteilung vor Auftreffen auf die Sammelreflexionsfläche zunächst die Umlenkreflexionsfläche trifft. Zumindest für diesen Anteil der Mischlichtverteilung wirken zunächst die Umlenkreflexionsfläche und dann die Sammelreflexionsfläche nacheinander. Die Sammelreflexionsfläche kann dabei derart ausgebildet sein, insbesondere derart ausgeformt sein, dass durch die Lichtaustrittsfläche eine Primärlichtverteilung mit den gewünschten Eigenschaften austreten kann. Durch geeignete Ausgestaltung der Sammelreflexionsfläche kann der Primärlichtverteilung beispielsweise ein bestimmter Intensitätsverlauf oder eine bestimmte Begrenzungsform gegeben werden (z.B. ovale Spot-Lichtverteilung oder Hell-Dunkel-Grenze) .The deflection reflection surface is arranged in such a way that at least a portion of the mixed light distribution emitted by the photoluminescent element (through conversion and/or transmission and/or scattering of the irradiated laser beams) first hits the deflection reflection surface before hitting the collecting reflection surface. At least for this portion of the mixed light distribution, the deflection reflection surface and then the collecting reflection surface act one after the other. The collecting reflection surface can be designed in such a way, in particular shaped in such a way, that a primary light distribution with the desired properties can emerge through the light exit surface. By appropriately designing the collecting reflection surface, the primary light distribution can, for example, be given a specific intensity profile or a specific boundary shape (e.g. oval spot light distribution or light-dark boundary).
Vorzugsweise ist der Lichtleitkörper und/oder die Sammelreflexionsfläche derart ausgebildet, dass die Primärlichtverteilung ausgehend von der Lichtaustrittsfläche entlang einer Abstrahlrichtung kollimiert ist, oder konvergiert. Für bestimmte Anwendungen können jedoch auch divergierende Eigenschaften vorteilhaft sein. Die Primärlichtverteilung kann dann in einem Kfz-Scheinwerfer z.B. mittels einer im Strahlengang nachfolgenden Sekundäroptikeinrichtung in die gewünschte Abstrahllichtverteilung beispielsweise in das Fahrzeugvorfeld umgelenkt oder projiziert werden. Insofern kann die Sammelreflexionsfläche strahlformende Eigenschaften aufweisen. Die Sammelreflexionsfläche überdeckt vorzugsweise im Wesentlichen einen vollständigen Halbraum um das Photolumineszenzelement, um die abgegebene Strahlung effizient zu nutzen.Preferably, the light guide body and/or the collecting reflection surface is designed such that the primary light distribution is collimated or converges along a radiation direction starting from the light exit surface. However, divergent properties can also be advantageous for certain applications. The primary light distribution can then be deflected or projected into the desired beam light distribution, for example in the area in front of the vehicle, in a motor vehicle headlight, for example by means of a secondary optical device following in the beam path. In this respect, the collecting reflection surface can have beam-shaping properties. The collecting reflection surface preferably essentially covers a complete half-space around the photoluminescent element in order to efficiently use the emitted radiation.
Die Umlenkreflexionsfläche kann derart ausgestaltet sein, dass die von dem Photolumineszenzelement ausgestrahlte Mischlichtverteilung möglichst vollständig zu der Sammelreflexionsfläche gelangt und von dieser in die Primärlichtverteilung umgelenkt werden kann. Insbesondere können solche Lichtstrahlen, welche sich ausgehend von dem Photolumineszenzelement in eine Richtung von der Sammelreflexionsfläche weg ausbreiten, mittels der Umlenkreflexionsfläche zu der Sammelreflexionsfläche umgelenkt werden. Dadurch kann die Effizienz des Scheinwerfers erhöht werden.The deflection reflection surface can be designed in such a way that the mixed light distribution emitted by the photoluminescent element reaches the collecting reflection surface as completely as possible and can be redirected from it into the primary light distribution. In particular, such light beams, which propagate from the photoluminescent element in a direction away from the collecting reflection surface, can be redirected to the collecting reflection surface by means of the deflection reflection surface. This can increase the efficiency of the headlight.
Auch die Umlenkreflexionsfläche kann zusätzlich strahlformende Eigenschaften aufweisen. Denkbar ist beispielsweise, dass die Umlenkreflexionsfläche eine vorzugsweise gerade verlaufende Begrenzungskante aufweist. Diese kann z.B. einen reflektierend ausgebildeten Bereich und einen lichtabsorbierend ausgebildeten Bereich voneinander trennen. Zusätzlich oder alternativ kann auch das Photolumineszenzelement von einer Begrenzungskante begrenzt sein, welche vorzugsweise gerade verläuft. Die Begrenzungskante der Umlenkreflexionsfläche und/oder des Photolumineszenzelements kann bei Einstrahlung von Laserlicht auf das Photolumineszenzelement über die Sammelreflexionsfläche als Hell-Dunkel-Grenze abgebildet werden.The deflection reflection surface can also have additional beam-shaping properties. It is conceivable, for example, that the deflection reflection surface has a preferably straight boundary edge. This can, for example, separate a reflective region and a light-absorbing region from one another. Additionally or alternatively, the photoluminescent element can also be delimited by a boundary edge, which is preferably straight runs. The boundary edge of the deflection reflection surface and/or the photoluminescence element can be imaged as a light-dark boundary when laser light is irradiated onto the photoluminescence element via the collecting reflection surface.
Zur Formung der Primärlichtverteilung kann die Primäroptikeinrichtung auch Blendenmittel aufweisen, welche im Strahlengang z.B. zwischen der Umlenkreflexionsfläche und der Sammelreflexionsfläche oder der Sammelreflexionsfläche und der Lichtaustrittsfläche angeordnet sind. Es kann auch wenigstens eine Filterschicht (im Sinne eines optischen Filters) vorgesehen sein, welche z.B. an der Umlenkreflexionsfläche und/oder an dem Photolumineszenzelement und/oder an eine weitere Begrenzungsfläche des Lichtleitkörpers anschließend angeordnet ist.To shape the primary light distribution, the primary optical device can also have diaphragm means, which are arranged in the beam path, for example between the deflection reflection surface and the collecting reflection surface or the collecting reflection surface and the light exit surface. At least one filter layer (in the sense of an optical filter) can also be provided, which is arranged, for example, on the deflection reflection surface and/or on the photoluminescent element and/or on a further boundary surface of the light-guiding body.
Für den Anteil der von dem Photolumineszenzelement ausstrahlbaren Mischlichtverteilung, welcher auf die Umlenkreflexionsfläche trifft, ist die Umlenkreflexionsfläche daher im Strahlengang nach dem Photolumineszenzelement und vor der Sammelreflexionsfläche angeordnet. Das Licht der von dem Photolumineszenzelement ausgestrahlten Mischlichtverteilung kann nach Umlenkung durch die Umlenkreflexionsfläche erneut auf das Photolumineszenzelement treffen oder dieses durchstrahlen. Die Umlenkreflexionsfläche lenkt Licht vorzugsweise derart um, dass es in dem Lichtleitkörper zu der Sammelreflexionsfläche verläuft.For the portion of the mixed light distribution that can be emitted by the photoluminescence element and which hits the deflection reflection surface, the deflection reflection surface is therefore arranged in the beam path after the photoluminescence element and in front of the collecting reflection surface. The light of the mixed light distribution emitted by the photoluminescent element can again hit the photoluminescent element or radiate through it after being deflected through the deflection reflection surface. The deflection reflection surface preferably deflects light in such a way that it runs in the light guide body to the collecting reflection surface.
Das Photolumineszenzelement wirkt bei Speisung der Primäroptikeinrichtung mit einer Laserlichtquelle insofern als die eigentliche Lichtquelle, welche die Mischlichtverteilung abgibt und welche die Primärlichtverteilung speist. Um eine effiziente Nutzung zu erreichen und eine präzise Gestaltung der Primärlichtverteilung durch die Sammelreflexionsfläche zu ermöglichen, kann z.B. die wirksame Oberfläche des Photolumineszenzelements möglichst klein im Vergleich zur Oberfläche der Sammelreflexionsfläche bemessen sein.When the primary optical device is supplied with a laser light source, the photoluminescent element acts as the actual light source which emits the mixed light distribution and which feeds the primary light distribution. In order to achieve efficient use and to enable a precise design of the primary light distribution through the collecting reflection surface, the effective surface of the photoluminescent element can, for example, be made as small as possible compared to the surface of the collecting reflection surface.
Denkbar ist, dass der Lichtleitkörper insbesondere im Strahlengang nach der Sammelreflexionsfläche wenigstens einen Lichtleitabschnitt umfasst, welcher von Seitenflächen derart begrenzt ist, dass in dem Lichtleitabschnitt verlaufende Lichtstrahlen unter interner Totalreflexion zu der Lichtaustrittsfläche geleitet werden können. Interne Totalreflexion tritt an einer Seitenfläche dann auf, wenn ein auf die Seitenfläche treffender Lichtstrahl zum Lot auf die Seitenfläche in dem Reflexionspunkt einen Winkel bildet, welcher den Grenzwinkel der Totalreflexion überschreitet, so dass das Brechungsgesetz (Snellius-Gesetz) keine reelle Lösung für den Brechungswinkel ergibt. Der wenigstens eine Lichtleitabschnitt kann derart ausgestaltet sein, dass die von der Sammelreflexionsfläche umgelenkte Mischlichtverteilung den (z.B. gesetzlichen) Anforderungen entsprechend umgeformt wird. Beispielsweise kann der Lichtleitabschnitt dazu eingerichtet sein, die ihn durchstrahlende Mischlichtverteilung zu kollimieren oder einzuengen. Zu diesem Zweck kann der Lichtleitabschnitt einen sich entlang seines Verlaufes von der Sammelreflexionsfläche zur Lichtaustrittsfläche erweiternden Querschnitt aufweisen, d.h. er kann von auseinanderlaufenden Seitenflächen begrenzt sein.It is conceivable that the light-guiding body, in particular in the beam path after the collecting reflection surface, comprises at least one light-guiding section, which is delimited by side surfaces in such a way that light rays running in the light-guiding section can be guided to the light exit surface under total internal reflection. Total internal reflection occurs on a side surface when a light ray striking the side surface forms an angle to the perpendicular to the side surface at the reflection point which exceeds the critical angle of total reflection, so that the law of refraction (Snellius law) does not provide a real solution for the angle of refraction results. The at least one light-guiding section can be designed in such a way that the mixed light distribution deflected by the collecting reflection surface is reshaped in accordance with the (e.g. legal) requirements. For example, the light-guiding section can be set up to collimate or narrow the mixed light distribution shining through it. For this purpose, the light-guiding section can have a cross section that widens along its course from the collecting reflection surface to the light exit surface, i.e. it can be delimited by diverging side surfaces.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung weist der Lichtleitkörper eine Lichteinkoppelfläche auf, welche den Einstrahlabschnitt der Primäroptikeinrichtung bildet. Das durch die Lichteinkoppelfläche eingekoppelte Licht einer Laserlichtquelle verläuft nach Einkopplung derart in dem Lichtleitkörper, dass es auf das Photolumineszenzelement treffen kann.According to an advantageous embodiment, the light-guiding body has a light coupling surface which forms the irradiation section of the primary optical device. The light from a laser light source coupled in through the light coupling surface runs in the light guide body after coupling in such a way that it can impinge on the photoluminescent element.
Vorzugsweise ist das Photolumineszenzelement an der Lichteinkoppelfläche angeordnet. Das Photolumineszenzelement ist dann insbesondere teilweise transparent oder semitransparent ausgebildet, so dass das transmittierte, gegebenenfalls gestreute Licht sich additiv mit dem über Photolumineszenz umgewandelten Licht zu einem insbesondere weißen Mischlicht mischen kann.The photoluminescent element is preferably arranged on the light coupling surface. The photoluminescent element is then particularly partially transparent or semi-transparent, so that the transmitted, possibly scattered light can mix additively with the light converted via photoluminescence to form a particularly white mixed light.
Der Laserlichtstrahl muss vor Auftreffen auf das Photolumineszenzelement jedoch nicht zwingend in dem Lichtleitkörper verlaufen. Denkbar ist auch, dass der Lichtleitkörper eine Durchstrahlöffnung oder Durchstrahlausnehmung aufweist, welche den Einstrahlabschnitt der Primäroptikeinrichtung bildet. Das Photolumineszenzelement ist dann vorzugsweise derart nach der Durchstrahlöffnung angeordnet, dass Laserlicht durch die Durchstrahlöffnung hindurch auf das Photolumineszenzelement eingestrahlt werden kann. Derartige Ausgestaltungen ermöglichen es, das Photolumineszenzelement unabhängig von dem Lichtleitkörper zu kühlen und so seine Lebensdauer zu verlängern. Beispielsweise kann ein Kühlkörper nach der Durchstrahlöffnung angeordnet sein, wobei das Photolumineszenzelement an dem Kühlkörper angeordnet ist. Der Lichtleitkörper begrenzt vorzugsweise die Durchstrahlöffnung torusartig. Denkbar ist jedoch auch, dass der Lichtleitkörper mehrere beabstandete, beispielsweise sektorartige Körperabschnitte aufweist, welche um eine Durchstrahlöffnung angeordnet sind.However, the laser light beam does not necessarily have to run in the light-guiding body before striking the photoluminescent element. It is also conceivable that the light-guiding body has a transmission opening or transmission recess, which forms the irradiation section of the primary optical device. The photoluminescence element is then preferably arranged after the transmission opening in such a way that laser light can be irradiated onto the photoluminescence element through the transmission opening. Such configurations make it possible to cool the photoluminescent element independently of the light-guiding body and thus extend its service life. For example, a heat sink can be arranged after the radiation opening, with the photoluminescent element being arranged on the heat sink. The light guide body preferably limits the transmission opening in a torus-like manner. However, it is also conceivable that the light-guiding body has a plurality of spaced, for example sector-like, body sections which are arranged around a transmission opening.
Für sämtliche Ausgestaltungen der Erfindung ist vorzugsweise die Sammelreflexionsfläche an einem im Betrieb der Primäroptikeinrichtung der Laserlichtquelle zugewandten Abschnitt des Lichtleitkörpers angeordnet, und die Umlenkreflexionsfläche auf einer im Betrieb der Primäroptikeinrichtung der Laserlichtquelle abgewandten Seite des Lichtleitkörpers (an dem Lichtleitkörper oder von diesem beabstandet) angeordnet. Die Sammelreflexionsfläche kann z.B. neben dem Einstrahlabschnitt oder diesen umgebend angeordnet sein, und die Umlenkreflexionsfläche z.B. dem Einstrahlabschnitt gegenüberliegend. Denkbar ist insbesondere, dass die Sammelreflexionsfläche der Umlenkreflexionsfläche bezüglich einer von dem Einstrahlabschnitt zu dem Photolumineszenzelement verlaufenden Haupteinstrahlrichtung gegenüberliegend angeordnet ist (gegebenenfalls nach radial außen in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung versetzt). Durch die genannten Ausgestaltungen wird ein eingestrahlter Laserlichtstrahl, gegebenenfalls nach Konversion am Photolumineszenzelement, durch die Umlenkreflexionsfläche einmal in eine im Wesentlichen entgegengesetzte Richtung zur Haupteinstrahlrichtung zurückgeworfen und danach mittels der Sammelreflexionsfläche zur Lichtaustrittsfläche gelenkt. Dieser Strahlverlauf ermöglicht es, durch geeignete Ausgestaltung der Umlenkreflexionsfläche und/oder der Sammelreflexionsfläche und/oder des Lichtleitkörpers eine gewünschte Intensitätsverteilung der Primärlichtverteilung zu realisieren.For all embodiments of the invention, the collecting reflection surface is preferably arranged on a section of the light guide body that faces the laser light source during operation of the primary optics device, and the deflection reflection surface is arranged on a section of the light guide body during operation of the primary optics device the side of the light-guiding body facing away from the laser light source (on the light-guiding body or spaced from it). The collecting reflection surface can be arranged, for example, next to or surrounding the irradiation section, and the deflection reflection surface can be arranged, for example, opposite the irradiation section. In particular, it is conceivable that the collecting reflection surface is arranged opposite the deflection reflection surface with respect to a main irradiation direction running from the irradiation section to the photoluminescent element (if necessary offset radially outwards with respect to the main irradiation direction). As a result of the configurations mentioned, an irradiated laser light beam, optionally after conversion on the photoluminescent element, is reflected back by the deflection reflection surface in a substantially opposite direction to the main irradiation direction and then directed to the light exit surface by means of the collecting reflection surface. This beam path makes it possible to achieve a desired intensity distribution of the primary light distribution through a suitable design of the deflection reflection surface and/or the collecting reflection surface and/or the light guide body.
Die Umlenkreflexionsfläche kann an dem Lichtleitkörper angeordnet sein und diesen zumindest abschnittsweise begrenzen, was zu einem kompakten Gesamtaufbau führt. Die Umlenkreflexionsfläche kann beispielsweise als verspiegelte Begrenzungsfläche des Lichtleitkörpers ausgebildet sein. Denkbar ist jedoch auch, dass die Umlenkreflexionsfläche an einem von dem Lichtleitkörper separaten Bauteil angeordnet ist, wie unten noch beispielhaft erläutert.The deflection reflection surface can be arranged on the light-guiding body and delimit it at least in sections, which leads to a compact overall structure. The deflection reflection surface can be designed, for example, as a mirrored boundary surface of the light-guiding body. However, it is also conceivable that the deflection reflection surface is arranged on a component that is separate from the light-guiding body, as explained below by way of example.
Das Photolumineszenzelement kann unmittelbar an die Umlenkreflexionsfläche angrenzend, insbesondere spaltfrei, angeordnet sein. Vorzugsweise liegt das Photolumineszenzelement eben an der Umlenkreflexionsfläche an. Damit ist die Umlenkreflexionsfläche für einen transmittierten Anteil des auf das Photolumineszenzelement einstrahlbare Laserlicht im Strahlengang unmittelbar nachfolgend zum Photolumineszenzelement angeordnet. Ist beispielsweise die Umlenkreflexionsfläche an dem Lichtleitkörper selbst angeordnet, so kann das Photolumineszenzelement an der Umlenkreflexionsfläche angeordnet und in dem Lichtleitkörper integriert sein. Beispielsweise kann das Photolumineszenzelement dann dadurch realisiert werden, dass ein Photolumineszenzfarbstoff in eine an die Umlenkreflexionsfläche anschließende Schicht des Lichtleitkörpers eingebracht ist. Denkbar ist jedoch auch, dass das Photolumineszenzelement auf die Umlenkreflexionsfläche aufgetragen ist, beispielsweise in der Art einer Beschichtung. Abweichend von Vorstehendem kann die Umlenkreflexionsfläche jedoch auch als reflektierende Fläche eines von dem Lichtleitkörper separaten Bauteils, beispielsweise Kühlkörper, ausgebildet sein.The photoluminescent element can be arranged directly adjacent to the deflection reflection surface, in particular without a gap. Preferably, the photoluminescent element lies flat against the deflection reflection surface. The deflection reflection surface for a transmitted portion of the laser light that can be irradiated onto the photoluminescence element is thus arranged in the beam path immediately following the photoluminescence element. For example, if the deflection reflection surface is arranged on the light-guiding body itself, the photoluminescent element can be arranged on the deflection reflection surface and integrated in the light-guiding body. For example, the photoluminescent element can then be realized by introducing a photoluminescent dye into a layer of the light-guiding body adjoining the deflection reflection surface. However, it is also conceivable that the photoluminescent element is applied to the deflection reflection surface, for example in the form of a coating. Deviating from the above, however, the deflection reflection surface can also be designed as a reflecting surface of a component that is separate from the light-guiding body, for example a heat sink.
Die Umlenkreflexionsfläche kann derart ausgebildet sein, dass sie sich insbesondere wannenförmig um das Photolumineszenzelement wölbt. Vorzugsweise ist die Umlenkreflexionsfläche derart bemessen und angeordnet, dass sie von dem Photolumineszenzelement aus gesehen im Wesentlichen einen Halbraum (d.h. Raumwinkelelement der Größe nahezu 2*Pi) überdeckt. Dadurch kann ein Großteil des von dem Photolumineszenzelement abgestrahlten Lichts umgelenkt werden und die Effizienz erhöht werden.The deflection reflection surface can be designed in such a way that it curves around the photoluminescent element, in particular in a trough shape. Preferably, the deflection reflection surface is dimensioned and arranged such that, viewed from the photoluminescent element, it essentially covers a half-space (i.e. solid angle element with a size of almost 2*Pi). As a result, a large part of the light emitted by the photoluminescent element can be redirected and the efficiency can be increased.
Das Photolumineszenzelement kann eine plattenartige Form haben. Denkbar ist jedoch auch eine kompakte Form, z.B. halbkugelförmig, zapfenförmig, zylinderförmig, kegelstumpfförmig oder prismenartig. Bei derartigen Formen kann eine sich um das gedrungene Photolumineszenzelement wölbende Umlenkreflexionsfläche besonders vorteilhaft sein. Die gesamte Primäroptikeinrichtung ist vorzugsweise einstückig als Baueinheit ausgebildet. Insbesondere ist denkbar, dass die Umlenkreflexionsfläche und das Photolumineszenzelement an dem Lichtleitkörper angeordnet sind, insbesondere in diesen integriert sind. Diese Ausgestaltung als zusammenhängendes Bauteil kann eine einfache und kostengünstige Herstellung ermöglichen und zur Konstruktion einer kompakten Scheinwerfer-Einheit beitragen.The photoluminescent element may have a plate-like shape. However, a compact shape is also conceivable, for example hemispherical, cone-shaped, cylindrical, truncated cone-shaped or prism-like. With such shapes, a deflection reflection surface that curves around the compact photoluminescent element can be particularly advantageous. The entire primary optical device is preferably designed in one piece as a structural unit. In particular, it is conceivable that the deflection reflection surface and the photoluminescent element are arranged on the light-guiding body, in particular integrated into it. This design as a coherent component can enable simple and cost-effective production and contribute to the construction of a compact headlight unit.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Kühlkörper vorgesehen, welcher in wärmeleitfähigem Kontakt mit der Umlenkreflexionsfläche angeordnet ist. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Photolumineszenzelement unmittelbar an die Umlenkreflexionsfläche anschließend angeordnet ist. Dadurch kann vermieden werden, dass sich das Photolumineszenzelement und/oder die Umlenkreflexionsfläche im Betrieb der Primäroptikeinrichtung durch die auftreffende Laserstrahlung stark erwärmt, was zu einer Verkürzung der Lebensdauer dieser Bauteile führen kann. Ist die Umlenkreflexionsfläche an dem Lichtleitkörper angeordnet und begrenzt diesen, so kann der Kühlkörper beispielsweise einstückig mit dem Lichtleitkörper verbunden sein oder formschlüssig an diesen anliegen.According to an advantageous embodiment, a heat sink is provided, which is arranged in thermally conductive contact with the deflection reflection surface. This is particularly advantageous if the photoluminescent element is arranged directly adjacent to the deflection reflection surface. This can prevent the photoluminescence element and/or the deflection reflection surface from becoming strongly heated by the incident laser radiation during operation of the primary optical device, which can lead to a shortening of the service life of these components. If the deflection reflection surface is arranged on the light-guiding body and delimits it, the heat sink can, for example, be connected in one piece to the light-guiding body or rest against it in a form-fitting manner.
Der Kühlkörper kann die Umlenkreflexionsfläche aufweisen, welche beispielsweise durch eine reflektierend ausgebildete Begrenzungsfläche des Kühlkörpers bereitgestellt ist. Das Photolumineszenzelement kann dann unmittelbar an der Umlenkreflexionsfläche des Kühlkörpers angeordnet sein. Dadurch wird eine ungewollte Erwärmung des Photolumineszenzelements durch die eingestrahlte Laserstrahlung effizient vermieden und so die Lebensdauer des Photolumineszenzelements erhöht.The heat sink can have the deflection reflection surface, which is provided, for example, by a reflective boundary surface of the heat sink. The photoluminescent element can then be arranged directly on the deflection reflection surface of the heat sink. This efficiently avoids unwanted heating of the photoluminescent element due to the irradiated laser radiation and thus the Lifespan of the photoluminescent element increased.
Die eingangs gestellte Aufgabe wird auch durch einen Kfz-Scheinwerfer gelöst, welcher wenigstens eine Laserlichtquelle, insbesondere Laserdiode, zur Abgabe von Laserstrahlung aufweist. Der Scheinwerfer umfasst außerdem wenigstens ein Photolumineszenzelement, welches derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die von der Laserlichtquelle abgebbare Laserstrahlung auf das Photolumineszenzelement trifft und hierdurch eine Mischlichtverteilung unter Ausnutzung von Photolumineszenz wie oben geschildert ausstrahlbar ist. Der Kfz-Scheinwerfer kann außerdem eine Sekundäroptikeinrichtung zur Umformung einer von der Mischlichtverteilung gespeisten Primärlichtverteilung in eine Abstrahllichtverteilung des Scheinwerfers umfassen. Die Sekundäroptikeinrichtung kann beispielsweise als Sammelreflektor und/oder Projektionslinse und/oder Kombination aus derartigen Bauteilen ausgebildet sein. Wenigstens ein Photolumineszenzelement des Scheinwerfers ist dabei in einer erfindungsgemäßen Primäroptikeinrichtung enthalten. Im Betrieb des Scheinwerfers tritt durch die Lichtaustrittsfläche der Primäroptikeinrichtung die Primärlichtverteilung aus, welche gegebenenfalls mit einer Sekundäroptikeinrichtung in die Abstrahllichtverteilung umgeformt wird.The task set out at the beginning is also achieved by a motor vehicle headlight, which has at least one laser light source, in particular a laser diode, for emitting laser radiation. The headlight also includes at least one photoluminescence element, which is designed and arranged such that the laser radiation that can be emitted by the laser light source hits the photoluminescence element and thereby a mixed light distribution can be emitted using photoluminescence as described above. The motor vehicle headlight can also include a secondary optical device for converting a primary light distribution fed by the mixed light distribution into an emitted light distribution of the headlight. The secondary optical device can be designed, for example, as a collecting reflector and/or projection lens and/or a combination of such components. At least one photoluminescent element of the headlight is contained in a primary optical device according to the invention. During operation of the headlight, the primary light distribution emerges through the light exit surface of the primary optical device, which is optionally converted into the beam light distribution using a secondary optical device.
Die mit dem Kfz-Scheinwerfer zu erzeugende Abstrahllichtverteilung soll je nach Anwendungsgebiet bestimmte, in der Regel gesetzlich vorgegebene, charakteristische Intensitätsverläufe aufweisen. Beispielsweise kann eine abgeblendete Lichtverteilung (Abblendlicht, Nebellicht) mit einer charakteristischen Hell-Dunkel-Grenze oder aber eine Fernlicht-Lichtverteilung mit spotartig ausgeleuchteten Bereichen erwünscht sein. Die gewünschte Abstrahllichtverteilung wird bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer dadurch erzielt, dass die Primärlichtverteilung mittels der Sekundäroptikeinrichtung in die Abstrahllichtverteilung umgeformt wird. Dabei kann die Primärlichtverteilung bereits einen gewünschten Intensitätsverlauf, beispielsweise Hell-Dunkel-Grenze, aufweisen, wobei dieser Intensitätsverlauf über die Sekundäroptikeinrichtung in die Abstrahllichtverteilung umgelenkt wird.Depending on the area of application, the beam light distribution to be generated by the motor vehicle headlight should have certain, usually legally specified, characteristic intensity curves. For example, a dimmed light distribution (low beam, fog light) with a characteristic cut-off point or a high-beam light distribution with areas illuminated in a spot-like manner may be desired. The desired beam light distribution is achieved in the headlight according to the invention in that the primary light distribution is converted into the beam light distribution by means of the secondary optical device. The primary light distribution can already have a desired intensity profile, for example light-dark boundary, with this intensity profile being redirected into the beam light distribution via the secondary optical device.
Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung lässt sich ein kompakter, von Laserlichtquellen gespeister Kfz-Scheinwerfer realisieren. Aufgrund der Primäroptikeinrichtung kann das Licht der wenigstens einen Laserlichtquelle effizient zur Erzeugung der Primärlichtverteilung genutzt werden.With the design according to the invention, a compact motor vehicle headlight powered by laser light sources can be realized. Due to the primary optical device, the light from the at least one laser light source can be used efficiently to generate the primary light distribution.
Vorzugsweise umfasst der Kfz-Scheinwerfer eine Mehrzahl von Laserlichtquellen. Denkbar ist, dass mehrere Laserlichtquellen zur Einstrahlung von Laserlicht in eine gemeinsame Primäroptikeinrichtung angeordnet sind, d. h. derart, dass sie in einen gemeinsamen Einstrahlabschnitt einer gemeinsamen Primäroptikeinrichtung einstrahlen.The motor vehicle headlight preferably comprises a plurality of laser light sources. It is conceivable that several laser light sources are arranged for irradiating laser light into a common primary optical device, i.e. H. such that they radiate into a common irradiation section of a common primary optical device.
Zur weiteren Ausgestaltung kann der Scheinwerfer auch eine Mehrzahl von Laserlichtquellen, sowie eine Mehrzahl von Primäroptikeinrichtungen aufweisen, wobei je eine Primäroptikeinrichtung jeweils wenigstens einer Laserlichtquelle derart zugeordnet ist, dass ihr Laserlicht in den Einstrahlabschnitt einstrahlbar ist. Ein kompakter und leistungsstarker Scheinwerfer lässt sich dann insbesondere dadurch realisieren, dass eine gemeinsame Sekundäroptikeinrichtung für die mehreren Primäroptikeinrichtungen vorgesehen ist. Die Primärlichtverteilungen der verschiedenen Primäroptikeinrichtungen werden dann durch die gemeinsame Sekundäroptikeinrichtung in eine Abstrahllichtverteilung des Scheinwerfers umgeformt.For a further refinement, the headlight can also have a plurality of laser light sources and a plurality of primary optical devices, with one primary optical device each being assigned to at least one laser light source in such a way that its laser light can be irradiated into the irradiation section. A compact and powerful headlight can then be realized in particular by providing a common secondary optical device for the several primary optical devices. The primary light distributions of the various primary optical devices are then converted into an beam light distribution of the headlight by the common secondary optical device.
Andererseits ist denkbar, dass eine Primäroptikeinrichtung des Scheinwerfers wenigstens zwei unterschiedliche Lichtaustrittsflächen aufweist, durch welche wenigstens zwei unterschiedliche Bereiche der Primärlichtverteilung austreten können. Diese separaten Bereiche der Primärlichtverteilung können dann von verschiedenen Sekundäroptikeinrichtungen in die Abstrahllichtverteilung des Scheinwerfers umgelenkt werden.On the other hand, it is conceivable that a primary optical device of the headlight has at least two different light exit surfaces through which at least two different areas of the primary light distribution can emerge. These separate areas of the primary light distribution can then be redirected by various secondary optical devices into the beam light distribution of the headlight.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.Further details and advantageous refinements of the invention can be found in the following description, on the basis of which the embodiments of the invention shown in the figures are described and explained in more detail.
Es zeigen:
-
1 eine erfindungsgemäße Primäroptikeinrichtung im Längsschnitt; -
2 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Primäroptikeinrichtung im Längsschnitt; -
3 eine wiederum weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Primäroptikeinrichtung im Längsschnitt; -
4 eine Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Primäroptikeinrichtungen mit Lichtleitabschnitten; -
5 einen erfindungsgemäßen Kfz-Scheinwerfer.
-
1 a primary optical device according to the invention in longitudinal section; -
2 a further embodiment of a primary optical device according to the invention in longitudinal section; -
3 a further embodiment of a primary optical device according to the invention in a longitudinal section; -
4 an embodiment of the primary optical devices according to the invention with light guide sections; -
5 a motor vehicle headlight according to the invention.
In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale dieselben Bezugszeichen verwendet.In the following description and in the figures, the same reference numbers are used for identical or corresponding features.
Die
Der Lichtleitkörper 14 kann als torusartiger Rotationskörper um die Haupteinstrahlrichtung 12 ausgebildet sein (
Im dargestellten Beispiel begrenzt der Lichtleitkörper 14 eine zentrale Durchstrahlöffnung 18. Durch diese können Laserlichtbündel L einer oder mehrerer nicht näher dargestellter Laserlichtquellen durch den Lichtleitkörper 14 hindurchgestrahlt werden.In the example shown, the light-guiding
Die Primäroptikeinrichtung 10 umfasst ein von dem Lichtleitkörper 14 separates, wärmeleitfähiges Bauteil, welches im dargestellten Beispiel als Kühlkörper 20 ausgebildet ist. Der Kühlkörper 20 weist eine der Durchstrahlöffnung 18 zugewandte Einstrahloberfläche 22 auf. Diese Einstrahloberfläche 22 kann als reflektierende Oberfläche, beispielsweise verspiegelt ausgebildet sein und bildet eine Umlenkreflexionsfläche 24 der Primäroptikeinrichtung 10.The primary
Die Umlenkreflexionsfläche 24 ist von einem schichtartig ausgebildeten Photolumineszenzelement 26 bedeckt, mittels welchem Laserstrahlung in der eingangs beschriebenen Art und Weise in eine Mischlichtverteilung 28 umgewandelt werden kann (durch Photolumineszenz und teilweise Streuung). Durch die Durchstrahlöffnung 18 können Laserstrahlen auf das Photolumineszenzelement 26 eingestrahlt werden. Die Durchstrahlöffnung 18 bildet somit einen Einstrahlabschnitt 19 der Primäroptikeinrichtung 10.The deflection reflection surface 24 is covered by a layer-
Der Lichtleitkörper 14 wird ferner von einer Mischlichteintrittsfläche 30, sowie einer Sammelreflexionsfläche 32 begrenzt. Die Sammelreflexionsfläche 32 ist derart ausgebildet, dass in dem Lichtleitkörper 14 verlaufende Lichtstrahlen durch Reflexion an der Sammelreflexionsfläche 32 in Richtung der Lichtaustrittsfläche 16 umgelenkt werden können. Hierzu kann die Sammelreflexionsfläche 32 verspiegelt ausgebildet sein. Die Sammelreflexionsfläche 32 kann jedoch auch so ausgestaltet sein, dass für die Lichtstrahlen der Mischlichtverteilung in dem Lichtleitkörper 14 Totalreflexion auftritt. Die Sammelreflexionsfläche 32 erstreckt sich z.B. im Wesentlichen von dem Einstrahlabschnitt 19 bis zu der Lichtaustrittsfläche 16.The
Die Mischlichteintrittsfläche 30 begrenzt den Lichtleitkörper 14 auf der der Sammelreflexionsfläche 32 bezüglich der Haupteinstrahlrichtung 12 gegenüberliegenden Seite. Die Umlenkreflexionsfläche 24 und die Mischlichteintrittsfläche 30 sind derart aufeinander ausgerichtet, dass an der Umlenkreflexionsfläche 24 reflektierte Lichtstrahlen der Mischlichtverteilung 28 (sowie Lichtstrahlen, welche von dem an der Umlenkreflexionsfläche 24 angeordneten Photolumineszenzelement 26 ausgehen), durch die Mischlichteintrittsfläche 30 in den Lichtleitkörper 14 eintreten und auf die Sammelreflexionsfläche 32 treffen.The mixed
Über die Sammelreflexionsfläche 32 wird die in dem Lichtleitkörper 14 geleitete Mischlichtverteilung 28 dann in eine durch die Lichtaustrittsfläche 16 hindurchtretende Primärlichtverteilung 34 umgeformt.Via the collecting
Bei Verwendung in einem Kfz-Scheinwerfer kann die Primärlichtverteilung 34 beispielsweise über eine nicht näher dargestellte Sekundäroptikeinrichtung in eine gewünschte Abstrahllichtverteilung des Scheinwerfers umgeformt werden.When used in a motor vehicle headlight, the
Der Einstrahlabschnitt 19 kann, anders als bei der Primäroptikeinrichtung 10, auch von einer Lichteinkoppelfläche des Lichtleitkörpers 14 gebildet werden. Dies ist beispielsweise bei der Primäroptikeinrichtung 40 gemäß
Der Lichtleitkörper 14 wird von einer Lichteinkoppelfläche 42 begrenzt, durch welche Laserstrahlen L einer oder mehrerer nicht näher dargestellter Laserlichtquellen in den Lichtleitkörper 14 eingestrahlt werden können.The light-guiding
Auf seiner der Lichteinkoppelfläche 42 bezüglich der Haupteinstrahlrichtung 12 abgewandten Seite wird der Lichtleitkörper 14 von einer Umlenkreflexionsfläche 44 begrenzt. Diese läuft in Richtung der Lichteinkoppelfläche 42 kegelartig oder prismenartig zusammen. Die Umlenkreflexionsfläche 44 ist reflektierend ausgebildet. Aufgrund der kegelartigen Ausgestaltung können Lichtstrahlen, welche durch die Lichteinkoppelfläche 42 in den Lichtleitkörper 14 eingekoppelt werden und in diesem zur Umlenkreflexionsfläche 44 verlaufen, bei Reflexion an der Umlenkreflexionsfläche 44 eine Richtungskomponente entgegengesetzt zur Haupteinstrahlrichtung 12 sowie nach radial außen erhalten.On its side facing away from the light coupling surface 42 with respect to the
Der Lichtleitkörper 14 wird außerdem wiederum von der reflektierend (oder totalreflektierend) ausgebildeten Sammelreflexionsfläche 32 begrenzt. Im dargestellten Beispiel schließt sich die Sammelreflexionsfläche an die Lichteinkoppelfläche 42 an und erstreckt sich zu der Lichtaustrittsfläche 16 des Lichtleitkörpers 14. Die Lichtaustrittsfläche 16 begrenzt den Lichtleitkörper 14 auf der der Lichteinkoppelfläche 42 bezüglich der Haupteinstrahlrichtung 12 gegenüberliegenden Seite. Die Lichtaustrittsfläche 16 schließt sich im dargestellten Beispiel an die Umlenkreflexionsfläche 44 des Lichtleitkörpers 14 an und umgibt diese.The light-guiding
Die Umlenkreflexionsfläche 44 ist bei dem Photolumineszenzelement 40 von einem schichtartig ausgebildeten Photolumineszenzelement 26 bedeckt. Dieses ist daher in den Lichtleitkörper 14 integriert, beispielsweise dadurch, dass Pigmente eines Photolumineszenzfarbstoffes in das Material des Lichtleitkörpers 14 eingebracht sind.The
Durch die Lichteinkoppelfläche 42 können Laserstrahlen L somit auf das Photolumineszenzelement 26 eingestrahlt werden, wodurch dieses zur Abgabe einer in dem Lichtleitkörper 14 verlaufenden Mischlichtverteilung 28 angeregt wird. Die Lichteinkoppelfläche 42 bildet somit den Einstrahlabschnitt 19 der Primäroptikeinrichtung 40.Through the light coupling surface 42, laser beams L can thus be irradiated onto the
Da das in dem Lichtleitkörper 14 integrierte Photolumineszenzelement 26 von der reflektierend ausgebildeten Umlenkreflexionsfläche 44 hinterlegt ist, wird ein Anteil des von dem Photolumineszenzelement 16 abgegebenen Mischlichts durch Reflexion an der Umlenkreflexionsfläche 44 zu der Sammelreflexionsfläche 32 umgelenkt. Ein weiterer Anteil des durch Photolumineszenz erzeugten Lichts breitet sich ausgehend von dem Photolumineszenzelement 26 durch den Lichtleitkörper 14 direkt zu der Sammelreflexionsfläche 32 aus.Since the
Die Mischlichtverteilung 28 wird von der Sammelreflexionsfläche 32 zu der Lichtaustrittsfläche 16 umgelenkt und tritt durch diese als Primärlichtverteilung 34 aus der Primäroptikeinrichtung 40 aus.The mixed
Von außen betrachtet weist der Lichtleitkörper 14 der Primäroptikeinrichtung 40 eine von der Umlenkreflexionsfläche 44 begrenzte, kegelförmige oder prismenförmige Ausnehmung auf. In diese kegelförmige Ausnehmung kann zur weiteren Ausgestaltung ein Kühlkörper 20 aus einem wärmeleitfähigen Material angeordnet werden, vorzugsweise derart, dass der Kühlkörper 20 über die Umlenkreflexionsfläche 44 mit dem Photolumineszenzelement 26 in wärmeleitfähigem Kontakt steht.Viewed from the outside, the
Die
Bei der Primäroptikeinrichtung 50 ist das Photolumineszenzelement 26 nicht an der Umlenkreflexionsfläche 44, sondern unmittelbar an die Lichteinkoppelfläche 42 anschließend angeordnet. Denkbar ist, dass das Photolumineszenzelement 26 schichtartig im Innern des Lichtleitkörpers 14 an die den Lichtleitkörper 14 nach außen begrenzende Lichteinkoppelfläche 42 anliegend ausgestaltet ist.In the primary
Andererseits ist denkbar, dass das Photolumineszenzelement 26 scheibenartig ausgebildet ist und auf der Außenseite des Lichtleitkörpers 14 unmittelbar an die Lichteinkoppelfläche 42 anliegend angeordnet ist.On the other hand, it is conceivable that the
In jedem Fall ist das Photolumineszenzelement 26 bei den genannten Ausführungsformen derart in dem Einstrahlabschnitt 19 angeordnet, dass durch Einstrahlen von Laserlichtbündeln L auf den Einstrahlabschnitt 19 das Photolumineszenzelement 26 zur Abgabe der Mischlichtverteilung 28 angeregt werden kann.In any case, in the embodiments mentioned, the
Das Photolumineszenzelement 26 ist insbesondere semitransparent ausgebildet, so dass ein Teil der eingesparten Laserstrahlen L transmittiert wird, und ein anderer Teil zur Abgabe von Licht einer von den Laserstrahlen abweichenden Wellenlänge mittels Photolumineszenz dient.The
Ist das Photolumineszenzelement 26 an der Lichteinkoppelfläche 42 angeordnet, so breitet sich die Mischlichtverteilung 28 zu der Umlenkreflexionsfläche 44 aus, wird von dieser zu der Sammelreflexionsfläche 32 umgelenkt und durch diese schließlich zu der Lichtaustrittsfläche 16 gelenkt.If the
Zur weiteren Ausgestaltung ist das Photolumineszenzelement 26 im Innern des Lichtleitkörpers 14 unmittelbar anschließend an die Lichteinkoppelfläche 42 angeordnet. Dabei ist die Lichteinkoppelfläche 42 vorzugsweise mit einer für die Wellenlänge des eingestrahlten Laserlichts durchlässigen Reflexionsbeschichtung versehen ist, welche insbesondere für Licht mit der durch die Photolumineszenz erzeugbaren Wellenlänge reflektierend wirkt. Dadurch wird verhindert, dass der von dem Photolumineszenzelement 26 in Licht einer von dem Laserlicht abweichenden Wellenlänge umgewandelte Anteil der Mischlichtverteilung 28 zumindest teilweise wieder durch die Lichteinkoppelfläche 42 aus dem Lichtleitkörper 14 austritt.For a further refinement, the
Zur weiteren Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Primäroptikeinrichtung kann sich im Strahlengang nach der Sammelreflexionsfläche 32 ein Lichtleitabschnitt 62 zur Leitung der Mischlichtverteilung 28 anschließen (vgl.
Denkbar ist jedoch auch eine Ausgestaltung wie für den Lichtleitabschnitt 66, welcher, ggf. neben Seitenwänden 64, zumindest eine weitere Reflexionsfläche 68 aufweist. Bei einer solchen Ausgestaltung kann die Mischlichtverteilung 28 nach Umlenkung durch die Sammelreflexionsfläche 32 und Ausbreitung in den Lichtleitabschnitt 66 an der weiteren Reflexionsfläche 68 umgelenkt werden, und durch eine Lichtaustrittsfläche 16b des Lichtleitabschnitts 66 als eine Primär-Teillichtverteilung 34b austreten. Im Allgemeinen kann der sich im Strahlengang an die Sammelreflexionsfläche 32 anschließende Lichtleitabschnitt 66 eine weitere Reflexionsfläche derart aufweisen, dass für die Primär-(Teil)Lichtverteilung 34b eine gewünschte Vorzugsrichtung vorgegeben werden kann. Denkbar ist insbesondere, dass wenigstens zwei verschiedene Lichtleitabschnitte 62, 66 vorgesehen sind, welche jeweils eine Lichtaustrittsfläche 16a, 16b aufweisen, durch welche abweichende Primärlichtverteilungen 34a, 34b austreten können. Jede der Primärlichtverteilungen 34a, 34b kann beispielsweise im weiteren Verlauf über verschiedene Sekundäroptikeinrichtungen (nicht dargestellt) in verschiedene Bereiche einer Abstrahllichtverteilung umgeformt werden.However, a design similar to that for the light-guiding
Die
Bei dem Kfz-Scheinwerfer 100 sind jeweils zwei Laserlichtquellen einer Primäroptikeinrichtung zugeordnet und speisen deren Primärlichtverteilung 34 bzw. 34'. Beide Primärlichtverteilungen 34, 34' werden über die gemeinsame Sekundäroptikeinrichtung 108 in eine Abstrahllichtverteilung 110 des Kfz-Scheinwerfers 100 projiziert, wobei die Abstrahllichtverteilung 110 im dargestellten Beispiel um eine Hauptabstrahlrichtung 112 des Kfz-Scheinwerfers 100 konzentriert ist.In the
Die erste Primäroptikeinrichtung 104 ist den Laserlichtquellen 102a und 102b derart zugeordnet, dass diese Laserlichtquellen durch den Einstrahlabschnitt 19 (je nach Ausgestaltung Durchstrahlöffnung 18 oder Lichteinkoppelfläche 42) Laserlicht einstrahlen, welches in der beschriebenen Art und Weise mittels Photolumineszenz in eine Mischlichtverteilung und dann in die Primärlichtverteilung 34 der Primäroptikeinrichtung 104 umgewandelt wird. In entsprechender Weise sind die Laserlichtquellen 102c und 102d der weiteren Primäroptikeinrichtung 106 zugeordnet, und speisen deren Primärlichtverteilung 34'.The first primary
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