DE102013200989A1 - Color wheel for a lighting device - Google Patents

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Abstract

Das Farbrad (2) für eine Leuchtvorrichtung (1) ist mit einem Trägersubstrat (3) und mindestens einem darauf angebrachten, extern beleuchtbaren Leuchtstoffbereich (6–8) ausgestattet, wobei mindestens ein Leuchtstoffbereich (6,7) auf seiner dem Trägersubstrat (3) abgewandten Seite zumindest teilweise von mindestens einem Farbfilter (11, 12) abgedeckt ist. Eine Leuchtvorrichtung (1) weist mindestens ein solches Farbrad (2) sowie mindestens eine Primärlichtquelle (Q), insbesondere Halbleiterlichtquelle, zum Bestrahlen des Farbrads (2) mit Primärlicht (P), welches mittels des mindestens einen Leuchtstoffbereichs (6–8) des Farbrads (2) zumindest teilweise wellenlängenkonvertierbar ist, auf.The color wheel (2) for a lighting device (1) is equipped with a carrier substrate (3) and at least one externally illuminatable phosphor region (6-8) mounted thereon, at least one phosphor region (6, 7) being mounted on the carrier substrate (3). opposite side is at least partially covered by at least one color filter (11, 12). A lighting device (1) has at least one such color wheel (2) and at least one primary light source (Q), in particular semiconductor light source, for irradiating the color wheel (2) with primary light (P), which by means of the at least one phosphor region (6-8) of the color wheel (2) is at least partially wavelength convertible, on.

Description

Die Erfindung betrifft ein Farbrad mit einem Trägersubstrat und mindestens einem darauf angebrachten, extern beleuchtbaren Leuchtstoffbereich. Die Erfindung betrifft auch eine Leuchtvorrichtung mit mindestens einem solchen Farbrad. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Fahrzeugscheinwerfer und Projektoren. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf LARP („Laser Activated Remote Phosphor”)-Leuchtvorrichtungen, bei denen der mindestens eine Leuchtstoffbereich von einem beabstandet angeordneten Laser beleuchtet wird. The invention relates to a color wheel with a carrier substrate and at least one externally illuminatable phosphor region mounted thereon. The invention also relates to a lighting device with at least one such color wheel. The invention is particularly applicable to vehicle headlights and projectors. The invention is particularly applicable to LARP ("Laser Activated Remote Phosphor") light emitting devices in which the at least one phosphor region is illuminated by a spaced apart laser.

Leuchtvorrichtungen der betreffenden Art mit einem drehbaren Farbrad sind grundsätzlich gut bekannt. Dabei fällt ein extern eingestrahlter (Primär-)Lichtstrahl, z.B. ein blauer Lichtstrahl einer Laserdiode, auf den mindestens einen Leuchtstoffbereich. Der Leuchtstoffbereich weist wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff auf, welcher den einfallenden Lichtstrahl zumindest teilweise in (Sekundär-)Licht unterschiedlicher, typischerweise größerer, Wellenlänge umwandelt und wieder abstrahlt. Das Sekundärlicht ist jedoch nicht linienscharf, sondern weist typischerweise eine spektrale Breite mit einer zugehörigen Spitzenwellenlänge und einer zugehörigen Dominanzwellenlänge auf. Das Sekundärlicht weist also ein zugehöriges (konvertiertes) Farbspektrum auf. Lighting devices of the type concerned with a rotatable color wheel are generally well known. An externally irradiated (primary) light beam, e.g. a blue light beam of a laser diode, on the at least one phosphor region. The phosphor region has wavelength-converting phosphor which converts the incident light beam at least partially into (secondary) light of different, typically larger, wavelength and radiates it back. However, the secondary light is not line sharp, but typically has a spectral width with an associated peak wavelength and associated dominant wavelength. The secondary light thus has an associated (converted) color spectrum.

Da der extern eingestrahlte Lichtstrahl in Bezug auf die Leuchtvorrichtung stationär ist, sich das Farbrad aber dreht, dreht sich der Leuchtstoffbereich unter dem extern eingestrahlten Lichtstrahl hindurch. Der extern eingestrahlte Lichtstrahl beschreibt dadurch eine, typischerweise ringförmige, Beleuchtungsspur auf dem Farbrad. Bei mehreren entlang dieser Beleuchtungsspur angeordneten Leuchtstoffbereichen erzeugen diese Leuchtstoffbereiche seriell Lichtanteile aus dem von ihnen erzeugten Sekundärlicht und ggf. Primärlicht. Es ist auch bekannt, an mindestens einem Bereich der Beleuchtungsspur keine Wellenlängenkonversion vorzunehmen, z.B. durch Vorsehen eines rein reflektierenden Reflexionsbereichs oder eines durchlässigen Durchlichtbereichs, um auch einen Lichtanteil des Primärlichts ohne Beimischung von Sekundärlicht bereitzustellen. Die serielle Abfolge der Lichtanteile kann bei entsprechender Umdrehungsgeschwindigkeit des Farbrads so schnell geschehen, dass das menschliche Auge die Lichtanteile nicht mehr auflösen kann und ein integriertes Mischlicht wahrnimmt. Dieses Mischlicht weist eine Farbe auf, die sich aus dem Verhältnis der seriellen Lichtanteile ergibt. Um ein weißes Mischlicht zu erzeugen, werden häufig rote, grüne und blaue Lichtanteile seriell erzeugt, ggf. zusätzlich gelbe oder bernsteinfarbene Lichtanteile zur Erzeugung eines warmweißen Mischlichts. Dazu werden in der Regel ein blauer Primärlichtstrahl und blau-rot sowie blau-grün und ggf. blau-gelb konvertierende Leuchtstoffbereiche auf dem Farbrad abgeordnet. Diese Leuchtstoffbereiche weisen entsprechende blau-rot, blau-grün bzw. ggf. blau-gelb konvertierende Leuchtstoffe auf. Since the externally irradiated light beam is stationary with respect to the lighting device, but the color wheel rotates, the phosphor area rotates under the externally irradiated light beam. The externally irradiated light beam thereby describes a, typically annular, illumination track on the color wheel. In the case of a plurality of phosphor regions arranged along this illumination track, these phosphor regions serially generate light components from the secondary light generated by them and possibly primary light. It is also known not to perform wavelength conversion on at least a portion of the illumination track, e.g. by providing a purely reflective reflection region or a transmissive transmitted-light region in order to also provide a light component of the primary light without admixture of secondary light. The serial sequence of the light components can happen so quickly at a corresponding rotational speed of the color wheel that the human eye can no longer resolve the light components and perceives an integrated mixed light. This mixed light has a color resulting from the ratio of the serial light components. In order to produce a white mixed light, red, green and blue light components are often generated serially, if necessary, additional yellow or amber light components for producing a warm white mixed light. For this purpose, a blue primary light beam and blue-red as well as blue-green and possibly blue-yellow converting phosphor regions are usually seconded to the color wheel. These phosphor areas have corresponding blue-red, blue-green or possibly blue-yellow converting phosphors.

Für anspruchsvolle Projektionsanwendungen (z.B. das Heimkino oder eine Simulation) sind aktuell verfügbare blau-rot und blau-grün konvertierende Leuchtstoffe für LARP-Projektoren mit blauen Laserlichtquellen nicht gut geeignet. So ist eine Dominanzwellenlänge des grünen Sekundärlichts zu groß und des roten Sekundärlichts zu gering. Weiterhin ist die Sättigung des grünen Sekundärlichts zu gering. For demanding projection applications (e.g., home theater or a simulation), currently available blue-red and blue-green converting phosphors are not well suited for LARP projectors with blue laser light sources. Thus, a dominant wavelength of the green secondary light is too large and the red secondary light is too low. Furthermore, the saturation of the green secondary light is too low.

Um diese Nachteile zu überwinden ist es bisher bekannt, zusätzlich zu dem Farbrad ein sich synchron dazu drehendes, optisch nachgeschaltetes Filterrad zu verwenden, z.B. vor einem Integrator innerhalb eines DLP-Projektors. Dieses Filterrad verursacht zusätzliche Kosten, zusätzlichen Platzbedarf und zusätzlichen Aufwand zu seiner Ansteuerung des Filterrades. Insbesondere kritisch ist die genaue Synchronisation der auf dem Filterrad befindlichen Filterbereiche mit zugehörigen Farbstoffbereichen des Farbrads. To overcome these disadvantages, it has hitherto been known to use, in addition to the color wheel, a filter wheel rotating in synchronism with it, optically downstream, e.g. in front of an integrator inside a DLP projector. This filter wheel causes additional costs, additional space and additional effort to his control of the filter wheel. Particularly critical is the exact synchronization of the filter areas located on the filter wheel with associated dye areas of the color wheel.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zur Erweiterung eines durch ein Farbrad erzeugten Farbraums bereitzustellen. It is the object of the present invention to at least partially overcome the disadvantages of the prior art and, in particular, to provide an improved possibility of expanding a color space generated by a color wheel.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. This object is achieved according to the features of the independent claims. Preferred embodiments are in particular the dependent claims.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Farbrad für eine Leuchtvorrichtung mit einem Substrat (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Trägersubstrat” bezeichnet) und mindestens einem darauf angebrachten, extern beleuchtbaren Leuchtstoffbereich, wobei mindestens ein Leuchtstoffbereich auf seiner dem Trägersubstrat abgewandten Seite zumindest teilweise von mindestens einem Farbfilter abgedeckt ist. Dieses Farbrad weist den Vorteil auf, dass das Farbfilter einen Teil des Farbrads darstellt und somit auf ein eigenständiges Filterrad mit seinen Nachteilen verzichtet werden kann. So bedarf es keiner Synchronisation mehr, und es ergibt sich eine Kostenreduzierung durch eine geringere Komplexität des Aufbaus. Auch ist so ein besonders kompakter Aufbau der zugehörigen Leuchtvorrichtung möglich. The object is achieved by a color wheel for a light-emitting device with a substrate (hereinafter referred to as "carrier substrate" without restriction of generality) and at least one externally illuminatable phosphor region mounted thereon, wherein at least one phosphor region at least partially faces at least on its side facing away from the carrier substrate a color filter is covered. This color wheel has the advantage that the color filter is a part of the color wheel and thus can be dispensed with an independent filter wheel with its disadvantages. So there is no need for synchronization, and there is a cost reduction due to a lower complexity of the structure. Also, such a particularly compact construction of the associated lighting device is possible.

Das Farbfilter ist also dem Leuchtstoffbereich optisch nachgeschaltet. The color filter is thus optically downstream of the phosphor region.

Es ist eine Weiterbildung, dass das Sekundärlicht und ggf. das Primärlicht als Nutzlicht von der gleichen Seite des Farbrads abgestrahlt wird, auf welche das Primärlicht eingestrahlt wird („reflektive Anordnung”). Hierbei durchläuft der externe Primärlichtstrahl zunächst das Farbfilter und trifft dann auf den Leuchtstoffbereich. Das davon erzeugte Sekundärlicht und ggf. Primärlichtanteile werden wieder durch das Farbfilter gestrahlt. It is a development that the secondary light and possibly the primary light as the useful light of the same side of the color wheel is radiated, on which the primary light is irradiated ("reflective arrangement"). In this case, the external primary light beam first passes through the color filter and then strikes the phosphor region. The secondary light generated therefrom and possibly primary light components are blasted again through the color filter.

Es ist dazu noch eine Weiterbildung, dass das Trägersubstrat zumindest an seiner die Leuchtstoffbereiche tragenden Seite reflektierend, insbesondere spiegelnd, ausgebildet ist. Die reflektierende Ausbildung ermöglicht eine besonders hohe Lichtausbeute. In addition, it is a further development that the carrier substrate is reflective, in particular reflective, at least on its side carrying the phosphor regions. The reflective design allows a particularly high light output.

Es ist eine Weiterbildung, dass das Sekundärlicht und ggf. das Primärlicht als Nutzlicht von einer anderen Seite des Farbrads abgestrahlt wird als derjenigen, auf welche das Primärlicht eingestrahlt wird („Durchlichtanordnung”). Hierbei trifft der externe Primärlichtstrahl zunächst auf eine erste Seite des Leuchtstoffbereichs. Das von diesem Leuchtstoffbereich erzeugte Sekundärlicht und ggf. transmittierte Primärlichtanteile werden dann durch das Farbfilter gestrahlt. Das Farbfilter befindet sich auf der zur Primärlichteinstrahlung anderen Seite des Trägersubstrats. It is a development that the secondary light and possibly the primary light is emitted as useful light from another side of the color wheel than that to which the primary light is irradiated ("transmitted light arrangement"). In this case, the external primary light beam initially strikes a first side of the phosphor region. The secondary light generated by this phosphor region and optionally transmitted primary light components are then blasted through the color filter. The color filter is located on the other side of the carrier substrate for the primary light irradiation.

Es ist zudem eine Weiterbildung, dass das Sekundärlicht und ggf. ein nicht umgewandelter Primärlichtanteil als Nutzlicht in reflektiver Anordnung erzeugt wird, jedoch z.B. der Primärlichtstrahl in einem Bereich ohne Wellenlängenumwandlung in Durchlichtanordnung durch das Farbrad hindurch gestrahlt wird („hybride Anordnung”). Zum Durchlass des Primärlichtstrahls mag das Farbrad in mindestens einem Abschnitt der Leuchtspur ein Fenster oder einen Ausschnitt aufweisen. It is also a development that the secondary light and possibly an unconverted primary light component is generated as useful light in a reflective arrangement, however, e.g. the primary light beam is irradiated through the color wheel in a region without wavelength conversion in transmitted light arrangement ("hybrid arrangement"). For passing the primary light beam, the color wheel may have a window or a cutout in at least one section of the light path.

Es ist außerdem eine Weiterbildung, dass mindestens ein Leuchtstoffbereich vollständig von einem Farbfilter abgedeckt ist. Dadurch wird das gesamte von diesem Leuchtstoffbereich abgestrahlte Sekundärlicht gefiltert. It is also a further development that at least one phosphor region is completely covered by a color filter. As a result, the entire secondary light emitted by this phosphor region is filtered.

Es ist zudem eine Weiterbildung, dass mindestens ein Leuchtstoffbereich nur teilweise von einem Farbfilter abgedeckt ist. Dadurch wird das von dem Leuchtstoffbereich abgestrahlte Sekundärlicht nur teilweise gefiltert, und es können Lichtanteile mit unterschiedlicher Dominanzwellenlänge mittels eines Leuchtstoffbereichs erzeugt werden. Beispielsweise mag so aus einem gelb konvertierenden Leuchtstoff ungefiltertes gelbes Sekundärlicht und gefiltertes, z.B. rotverschobenes oder grünverschobenes, Sekundärlicht erzeugt werden. It is also a further development that at least one phosphor region is only partially covered by a color filter. As a result, the secondary light emitted by the phosphor region is only partially filtered, and light components having a different dominance wavelength can be generated by means of a phosphor region. For example, from a yellow-converting phosphor, unfiltered yellow secondary light and filtered, e.g. red-shifted or green-shifted, secondary light are generated.

Es ist noch eine zur Erzeugung von Lichtanteilen mit unterschiedlicher Dominanzwellenlänge aus einem Leuchtstoffbereich geeignete Weiterbildung, dass ein Leuchtstoffbereich zumindest teilweise an unterschiedlichen Teilbereichen von unterschiedlichen Farbfiltern abgedeckt ist. Beispielsweise mag so mittels eines gelb konvertierenden Leuchtstoffs aus dem ursprünglich erzeugten gelben Sekundärlicht ein z.B. durch Filterung rotverschobenes und ein durch Filterung grünverschobenes Sekundärlicht erzeugt werden. It is also a further development suitable for producing light components having a different wavelength of dominance from a phosphor area such that a phosphor area is at least partially covered at different partial areas of different color filters. For example, by means of a yellow-converting phosphor from the originally generated yellow secondary light, one e.g. be generated by filtering red-shifted and green-shifted by filtering secondary light.

Das mindestens eine Farbfilter mag insbesondere direkt auf mindestens einem Leuchtstoffbereich aufgebracht sein, z.B. durch Ionenstrahl-gestützte Deposition. Das mindestens eine Farbfilter mag insbesondere flächig kontaktierend auf mindestens einem Leuchtstoffbereich aufgebracht sein. The at least one color filter may in particular be applied directly to at least one phosphor region, e.g. by ion beam-assisted deposition. The at least one color filter may in particular be applied in a flat contact with at least one phosphor region.

Es ist auch eine Weiterbildung, dass das Trägersubstrat eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweist, bevorzugt von mindestens 15 W/(m·K), besonders bevorzugt von mindestens 150 W/(m·K). Dies verstärkt eine Wärmeabfuhr und damit eine Kühlung des mindestens einen Leuchtstoffbereichs. Bevorzugt besteht das Trägersubstrat aus Metall, z.B. Aluminium oder Kupfer. It is also a development that the carrier substrate has a high thermal conductivity, preferably of at least 15 W / (m · K), more preferably of at least 150 W / (m · K). This enhances heat dissipation and thus cooling of the at least one phosphor region. Preferably, the carrier substrate is made of metal, e.g. Aluminum or copper.

Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Trägersubstrat als Platte oder Scheibe vorliegt, insbesondere als kreisförmige Platte. Das Trägersubstrat kann zu seiner Drehung mit einem Antriebsmotor verbunden sein, z.B. über eine zentrisch angeordnete Antriebswelle. It is still a development that the carrier substrate is present as a plate or disc, in particular as a circular plate. The carrier substrate may be connected to rotate with a drive motor, e.g. via a centrically arranged drive shaft.

Es ist eine Ausgestaltung, dass auf dem Trägersubstrat mehrere, unterschiedliche Leuchtstoffbereiche mit unterschiedlichem Leuchtstoff angebracht sind, welche von unterschiedlichen Farbfiltern abgedeckt sind. So lässt sich ein besonders großer Farbraum oder „Gamut” erreichen. It is an embodiment that on the carrier substrate a plurality of different phosphor areas are mounted with different phosphor, which are covered by different color filters. This allows a particularly large color space or "gamut" to be achieved.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass mindestens ein Leuchtstoffbereich von einem Farbfilter abgedeckt ist, welches zumindest einen kurzwelligen Wellenlängenbereich aus dem von dem Leuchtstoffbereich konvertierten Sekundärlicht herausfiltert. So lässt sich eine Verschiebung der Dominanzwellenlänge und damit der Farbe in Richtung einer größeren Wellenlänge erreichen. Eine solche Filterung lässt sich insbesondere durch ein Langpassfilter oder ein Bandpassfilter erreichen. Ein solcher Farbstoffbereich mag insbesondere einen in rotes Licht konvertierenden bzw. „roten” Leuchtstoff aufweisen. It is still an embodiment that at least one phosphor region is covered by a color filter which filters out at least one short wavelength wavelength range from the secondary light converted by the phosphor region. Thus, a shift of the dominant wavelength and thus the color can be achieved in the direction of a larger wavelength. Such Filtering can be achieved in particular by a long-pass filter or a bandpass filter. Such a dye region may in particular have a red light-converting or "red" phosphor.

Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens ein Leuchtstoffbereich von einem Farbfilter abgedeckt ist, welches zumindest einen langwelligen Wellenlängenbereich aus dem von dem Leuchtstoffbereich konvertierten Sekundärlicht herausfiltert. Dadurch lässt sich eine Verschiebung der Dominanzwellenlänge und damit der Farbe in Richtung einer kleineren Wellenlänge erreichen. Eine solche Filterung lässt sich insbesondere durch ein Kurzpassfilter oder ein Bandpassfilter erreichen. Ein solcher Farbstoffbereich mag insbesondere einen in grünes Licht konvertierenden bzw. „grünen” Leuchtstoff aufweisen. It is a further embodiment that at least one phosphor region is covered by a color filter which filters out at least one long-wavelength wavelength range from the secondary light converted by the phosphor region. As a result, a shift of the dominant wavelength and thus the color in the direction of a smaller wavelength can be achieved. Such filtering can be achieved, in particular, by means of a shortpass filter or a bandpass filter. Such a dye region may in particular have a green light-converting or "green" phosphor.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass mindestens ein Leuchtstoffbereich nicht von einem Farbfilter abgedeckt ist. So mag auch ein nicht durch Filterung in seiner Dominanzwellenlänge verschobenes Sekundärlicht genutzt werden. Ein solcher Farbstoffbereich mag insbesondere einen in gelbes oder in bernsteinfarbenes Licht konvertierenden bzw. „gelben” oder „bernsteinfarbenen” Leuchtstoff aufweisen. It is yet another embodiment that at least one phosphor region is not covered by a color filter. Thus, a secondary light not shifted by filtering in its dominant wavelength may also be used. Such a dye region may in particular have a yellow or amber light-converting or "yellow" or "amber" phosphor.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffbereich zwischen dem Trägersubstrat und einem weiteren, lichtdurchlässigen Substrat (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als „Filtersubstrat” bezeichnet) angeordnet ist und der mindestens eine Farbfilter als Filterbereich in das lichtdurchlässige Filtersubstrat integriert ist. Dadurch kann auf mehrere Farbfilter verzichtet werden, was eine Montage erheblich erleichtert und ein besonders robustes Farbrad bereitstellt. Bei Vorhandensein mehrerer Leuchtstoffbereiche mag das Filtersubstrat also mehrere unterschiedliche Filterbereiche aufweisen. It is furthermore an embodiment that the at least one phosphor region is arranged between the carrier substrate and another, transparent substrate (hereinafter referred to as "filter substrate" without restriction of generality) and the at least one color filter is integrated as a filter region in the light-permeable filter substrate. As a result, it is possible to dispense with a plurality of color filters, which considerably simplifies installation and provides a particularly robust color wheel. In the presence of a plurality of phosphor regions, the filter substrate may therefore have a plurality of different filter regions.

Mindestens ein Filterbereich kann beispielsweise durch eine Behandlung des Grundmaterials des Filtersubstrats, z.B. Glas, gebildet werden, z.B. durch Infiltrierung. Alternativ oder zusätzlich mag mindestens ein Filterbereich durch eine Beschichtung des Grundmaterials mit einer oder mehreren Filterschichten gebildet werden. Die Filterbereiche können z.B. als Absorptionsfilter und/oder als dielektrische Filter ausgebildet sein. At least one filter region may be obtained, for example, by treatment of the base material of the filter substrate, e.g. Glass, e.g. by infiltration. Alternatively or additionally, at least one filter region may be formed by a coating of the base material with one or more filter layers. The filter areas may be e.g. be designed as an absorption filter and / or as a dielectric filter.

Das Filtersubstrat mag allgemein ein transparentes Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit sein, z.B. Glas, Glaskeramik, Saphir, transparente Keramik usw. The filter substrate may generally be a transparent material with high thermal conductivity, e.g. Glass, glass ceramic, sapphire, transparent ceramics, etc.

Jedoch können grundsätzlich auch mehrere, separat hergestellte Farbfilter an dem Farbrad angeordnet sein, z.B. auf einem jeweiligen Leuchtstoffbereich angeordnet und/oder übereinander gestapelt. However, in principle, a plurality of separately manufactured color filters may also be arranged on the color wheel, e.g. arranged on a respective phosphor region and / or stacked on top of each other.

Das Grundmaterial des Filtersubstrats ist zur Aufrechterhaltung einer hohen Lichtausbeute bevorzugt transparent. Das Grundmaterial des Filtersubstrats ist zur verbesserten Kühlung bevorzugt gut wärmeleitfähig, z.B. mit einer Wärmeleitfähigkeit von mindestens 1 W/(m·K). The base material of the filter substrate is preferably transparent in order to maintain a high luminous efficacy. The base material of the filter substrate is preferably highly thermally conductive for improved cooling, e.g. with a thermal conductivity of at least 1 W / (m · K).

Es ist auch eine insbesondere für eine reflektive Anordnung bevorzugte Ausgestaltung, dass das Trägersubstrat mindestens einen nicht mit Leuchtstoff belegten, extern beleuchtbaren Reflexionsbereich aufweist. Der Reflexionsbereich reflektiert das eingestrahlte Primärlicht ohne Wellenlängenumwandlung und ermöglicht so auf einfache Weise einen gut definierten Lichtanteil des Primärlichts an dem Mischlicht. It is also a preferred embodiment, in particular for a reflective arrangement, that the carrier substrate has at least one externally illuminable reflection area not occupied by phosphor. The reflection area reflects the irradiated primary light without wavelength conversion and thus allows a simple way a well-defined proportion of light of the primary light to the mixed light.

Für eine Durchlichtanordnung oder eine hybride Anordnung mag das Trägersubstrat mindestens einen nichtkonvertierenden Durchlichtbereich, z.B. ein Fenster, aufweisen, so dass das Primärlicht ohne Wellenlängenumwandlung durch das Farbrad strahlen kann. Dieser Primärlichtanteil kann mit den reflektierten Lichtanteilen später vereinigt werden. For a transmitted light arrangement or a hybrid arrangement, the carrier substrate may have at least one non-transmissive transmission region, e.g. a window so that the primary light can radiate without wavelength conversion through the color wheel. This primary light component can later be combined with the reflected light components.

Es ist eine Weiterbildung, dass dem Reflexionsbereich kein Farbfilter nachgeschaltet ist. Dies kann z.B. mittels eines einfach transparenten Bereichs des Filtersubstrats oder mittels eines Ausschnitts oder Fensters in dem Filtersubstrat am Ort des Reflexionsbereichs erreicht werden. It is a development that the reflection area no color filter is connected downstream. This can e.g. be achieved by means of a simply transparent region of the filter substrate or by means of a cutout or window in the filter substrate at the location of the reflection region.

Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass mindestens eine einen Leuchtstoffbereich und/oder Reflexionsbereich abdeckende lichtdurchlässige Abdeckung zumindest einseitig antireflexbeschichtet ist. Diese Abdeckung mag beispielsweise das Filtersubstrat sein. It is also an embodiment that at least one light-permeable cover covering a phosphor region and / or reflection region is antireflection-coated on at least one side. This cover may be, for example, the filter substrate.

Es wird besonders die Anordnung bevorzugt, bei der an dem Trägersubstrat mindestens ein Reflexionsbereich oder Durchlichtbereich, mindestens ein rot konvertierender Leuchtstoffbereich und mindestens ein grün konvertierender Leuchtstoffbereich angeordnet sind; bei der ferner der rot konvertierende Leuchtstoffbereich von einem Langpass-Farbfilter abgedeckt ist, welches einen kurzwelligen Wellenlängenbereich aus dem von dem rot konvertierenden Leuchtstoffbereich abgestrahlten (roten) Sekundärlicht herausfiltert; und bei welchem der grün konvertierende Leuchtstoffbereich von einem Bandpasspass-Farbfilter oder Kurzpass-Farbfilter abgedeckt ist, welches einen langwelligen Bereich aus dem von dem grün konvertierenden Leuchtstoffbereich abgestrahlten (grünen) Sekundärlicht herausfiltert. Diese Anordnung erzeugt mit einfachen Mitteln einen insbesondere zur Erzeugung von weißem Mischlicht erweiterten Farbraum. In particular, the arrangement is preferred in which at least one reflection region or transmitted light region, at least one red-converting phosphor region and at least one green-converting phosphor region are arranged on the carrier substrate; wherein the red-converting phosphor region is further covered by a long-pass color filter which filters out a short wavelength wavelength range from the (red) secondary light emitted from the red converting phosphor region; and wherein the green converting phosphor region is covered by a bandpass pass color filter or short pass color filter which filters out a long wavelength region from the (green) secondary light emitted from the green converting phosphor region. This arrangement produces by simple means an extended color space, in particular for producing white mixed light.

Es ist noch eine Ausgestaltung, dass an dem Trägersubstrat mindestens ein gelb konvertierender Leuchtstoffbereich angeordnet ist, wodurch beispielsweise ein Farbwiedergabeindex des gemischten Nutzlichts bzw. Mischlichts erhöhbar ist. Der gelb konvertierende Leuchtstoffbereich ist bevorzugt nicht von einem Farbfilter abgedeckt. It is still an embodiment that at least one yellow-converting phosphor region is arranged on the carrier substrate, whereby, for example, a color rendering index of the mixed useful light or mixed light can be increased. The yellow-converting phosphor region is preferably not covered by a color filter.

Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens ein Farbrad wie oben beschrieben sowie mindestens eine Primärlichtquelle zum Bestrahlen des Farbrads mit Primärlicht, welches mittels des mindestens einen Leuchtstoffbereichs des Farbrads zumindest teilweise wellenlängenkonvertierbar ist. The object is also achieved by a lighting device comprising at least one color wheel as described above and at least one primary light source for irradiating the color wheel Primary light which is at least partially wavelength-convertible by means of the at least one phosphor region of the color wheel.

Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Primärlichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle aufweist. Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mag insbesondere mindestens einen Laser, insbesondere Laserdiode, und/oder mindestens eine Leuchtdiode aufweisen. It is a development that the at least one primary light source has at least one semiconductor light source. The at least one semiconductor light source may in particular comprise at least one laser, in particular a laser diode, and / or at least one light-emitting diode.

Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Primärlichtquelle blaues Licht abstrahlt. Eine so ausgestaltete Leuchtvorrichtung ist effizient und zudem preiswert bereitstellbar. Alternativ ist z.B. auch eine Nutzung von UV-Licht als Primärlicht denkbar, insbesondere bei zusätzlichem Vorsehen von in blaues Licht konvertierendem Leuchtstoff an dem Farbrad. It is yet another embodiment that the primary light source emits blue light. A lighting device configured in this way is efficient and can also be provided inexpensively. Alternatively, e.g. also a use of UV light as a primary light conceivable, in particular with additional provision of converting into blue light phosphor on the color wheel.

Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung eine Projektionsvorrichtung ist, z.B. zur Wiedergabe von Bildern und Filmen („Heimkino”), zur Simulation oder als Fahrzeugscheinwerfer. It is further an embodiment that the lighting device is a projection device, e.g. for the reproduction of pictures and films ("home cinema"), for simulation or as vehicle headlights.

Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein. The above-described characteristics, features and advantages of this invention, as well as the manner in which they are achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following schematic description of an embodiment, which will be described in more detail in conjunction with the drawings. In this case, the same or equivalent elements may be provided with the same reference numerals for clarity.

1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen grundsätzlichen Aufbau einer Leuchtvorrichtung mit einem Farbrad; 1 shows a sectional view in side view of a basic structure of a lighting device with a color wheel;

2 zeigt in Draufsicht ein erfindungsgemäßes Farbrad; 2 shows in plan view a color wheel according to the invention;

3 zeigt das erfindungsgemäße Farbrad als Schnittdarstellung in Seitenansicht; 3 shows the color wheel according to the invention as a sectional view in side view;

4 zeigt eine spektrale Filtercharakteristik eines Bandpassfilters zum Filtern des blau-grün konvertierten bzw. grünen Sekundärlichts; 4 shows a spectral filter characteristic of a bandpass filter for filtering the blue-green converted and green secondary light, respectively;

5 zeigt eine spektrale Verteilung oder Spektralbereich eines typischen ungefilterten grünen Sekundärlichts; 5 shows a spectral distribution or spectral range of a typical unfiltered green secondary light;

6 zeigt eine spektrale Verteilung eines mittels des Bandpassfilters aus 4 gefilterten grünen Sekundärlichts; 6 shows a spectral distribution of one by means of the bandpass filter 4 filtered green secondary light;

7 zeigt eine spektrale Filtercharakteristik eines Langpassfilters zum Filtern des blau-rot konvertierten bzw. roten Sekundärlichts; 7 shows a spectral filter characteristic of a long-pass filter for filtering the blue-red converted or red secondary light;

8 zeigt eine spektrale Verteilung eines typischen ungefilterten roten Sekundärlichts; 8th shows a spectral distribution of a typical unfiltered red secondary light;

9 zeigt eine spektrale Verteilung eines mittels des Langpassfilters aus 7 gefilterten roten Sekundärlichts; und 9 shows a spectral distribution of one by means of the long-pass filter 7 filtered red secondary light; and

10 zeigt einen erreichbaren Farbraum oder Gamut einer Leuchtvorrichtung mit Farbrad ohne Farbfilter und einer Leuchtvorrichtung mit dem erfindungsgemäßen Farbrad. 10 shows an achievable color space or gamut of a lighting device with color wheel without color filter and a lighting device with the color wheel according to the invention.

1 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen grundsätzlichen Aufbau einer Leuchtvorrichtung in Form z.B. eines Bildprojektors 1 mit einem Farbrad 2. Das Farbrad 2 weist ein scheibenförmiges Trägersubstrat 3 auf, welches durch eine zentrisch angeordnete, motorgetriebene Antriebswelle 4 in eine Drehung D versetzbar ist. 1 shows a sectional view in side view of a basic structure of a lighting device in the form of eg an image projector 1 with a color wheel 2 , The color wheel 2 has a disk-shaped carrier substrate 3 on, which by a centrally arranged, motor-driven drive shaft 4 in a rotation D is displaceable.

Auf einer mittels Primärlicht P beleuchtbaren Vorderseite 5 sind mit wellenlängenkonvertierendem Leuchtstoff versehene Leuchtstoffbereiche 6 angeordnet. Die Leuchtstoffbereiche 6 konvertieren das auf sie einfallende, z.B. blaue, Primärlicht P zumindest teilweise, bevorzugt vollständig, in Sekundärlicht S größerer Wellenlänge um. Das reflektierte Sekundärlicht S kann mittels einer Auskoppeloptik O weiter geführt und/oder geformt werden. Das Primärlicht P mag insbesondere mittels mindestens einer Halbleiterlichtquelle in Form eines Lasers Q erzeugt werden. On a front illuminated by primary light P front 5 are phosphor regions provided with wavelength-converting phosphor 6 arranged. The phosphor areas 6 convert the incident on them, eg blue, primary light P at least partially, preferably completely, in secondary light S longer wavelength. The reflected secondary light S can be further guided and / or shaped by means of a coupling-out optical system O. The primary light P may be generated in particular by means of at least one semiconductor light source in the form of a laser Q.

Je nach Drehstellung des Farbrads 2 werden nacheinander unterschiedliche Leuchtstoffbereiche 6 beleuchtet. Es ist auch möglich, dass ein Bereich des Trägersubstrats 3 beleuchtet wird, welches das Primärlicht ohne Wellenlängenkonversion entweder reflektiert („reflektive Anordnung”) oder, wie angedeutet, durchlässt („Durchlichtanordnung”) Das Sekundärlicht S und das durchgelassene Primärlicht P können später wieder vereinigt werden, um insgesamt ein seriell zusammengesetztes Mischlicht zu erzeugen. Dieses, bevorzugt weiße, Mischlicht kann z.B. auf ein Bilderzeugungselement wie einen DLP-Spiegel (o. Abb.) geleitet werden. Depending on the rotational position of the color wheel 2 become successively different phosphor areas 6 illuminated. It is also possible that an area of the carrier substrate 3 which transmits the primary light without wavelength conversion either ("reflective arrangement") or, as indicated, lets it pass through ("transmitted light arrangement"). The secondary light S and the transmitted primary light P can later be reunited in order to produce a total mixed mixed light. This, preferably white, mixed light can for example be directed to an imaging element such as a DLP mirror (not shown).

In der gezeigten Anordnung wird das von dem Laser Q ausgesandte Primärlicht P auf einen teildurchlässigen Spiegel, z.B. einen dichroitischen Spiegel 14, gelengt, welcher für das Primärlicht spiegelnd ausgebildet ist, für das Sekundärlicht S hingegen durchlässig. Dadurch kann das Primärlicht P senkrecht auf das Farbrad 2 eingestrahlt werden. Und zudem ist das durch die Auskoppeloptik O laufende Sekundärlicht S frei von Primärlichtanteilen. In the arrangement shown, the primary light P emitted by the laser Q becomes a partially transmissive mirror, eg a dichroic mirror 14 , gelengt, which is designed to be reflective of the primary light, for the secondary light S, however, permeable. This allows the primary light P perpendicular to the color wheel 2 be irradiated. Moreover, the secondary light S passing through the coupling-out optical system O is free of primary light components.

An der Rückseite des Trägersubstrats 3 ist zudem eine At the back of the carrier substrate 3 is also one

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Farbrad 2 in Draufsicht auf die Vorderseite 5. Auf dem Trägersubstrat 3 aus hochreflektierendem Aluminium oder Kupfer befinden sich sechs ringsektorförmige Leuchtstoffbereiche 6, 7, und 8 sowie ein Durchlichtbereich 9, die zusammen einen Ring bilden, auf welchem sich eine Beleuchtungsspur B des Primärlichts P befindet. Der zugehörige Lichtfleck F des Primärlichts P bewegt sich also entlang der Bereiche 69. Die Bereiche 69 sind jeweils doppelt ausgebildet, nämlich spiegelsymmetrisch zu einer Drehachse A des Trägersubstrats 3. Die Drehachse A entspricht hier einer Längsachse oder Symmetrieachse des Trägersubstrats 3. Obwohl die Bereiche 69 hier die gleiche Winkelbreite aufweisen, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. 2 shows a color wheel according to the invention 2 in plan view of the front 5 , On the carrier substrate 3 Of highly reflective aluminum or copper are six ring sector-shaped phosphor areas 6 . 7 , and 8th as well as a transmitted light area 9 , which together form a ring on which a lighting track B of the primary light P is located. The associated light spot F of the primary light P thus moves along the areas 6 - 9 , The areas 6 - 9 are each formed twice, namely mirror-symmetrical to a rotation axis A of the carrier substrate 3 , The axis of rotation A here corresponds to a longitudinal axis or axis of symmetry of the carrier substrate 3 , Although the areas 6 - 9 Here have the same angular width, the invention is not limited thereto.

Zumindest die Leuchtstoffbereiche 6, 7, und 8 sind von einem gemeinsamen, kreisscheibenförmigen Filtersubstrat 10 abgedeckt. Das Filtersubstrat 10 weist vier Farbfilter in Form von Filterbereichen 11 und 12 auf, welche zumindest die Leuchtstoffbereiche 6 bzw. 7 abdecken. Die Filterbereiche 11, 12 können beispielsweise durch auf einem transparenten Grundmaterial aufgebrachte dielektrische Schichten bzw. Schichtstapel gebildet sein. Das Filtersubstrat 10 mag ferner zumindest teilweise einseitig und/oder zweiseitig antireflexbeschichtet sein. At least the phosphor areas 6 . 7 , and 8th are of a common, circular disk-shaped filter substrate 10 covered. The filter substrate 10 has four color filters in the form of filter areas 11 and 12 on, which at least the phosphor areas 6 respectively. 7 cover. The filter areas 11 . 12 For example, they may be formed by dielectric layers or layer stacks applied to a transparent base material. The filter substrate 10 may also be at least partially antireflection coated on one side and / or on two sides.

Der Durchlichtbereich 9 ist als Ausschnitt oder Fenster in dem Trägersubstrat 3 ausgebildet. An seiner Position mag das Filtersubstrat 10 insbesondere einen nicht filternden Bereich aufweisen, der dort zur Reduzierung von Lichtverlusten bevorzugt beidseitig antireflexbeschichtet ist, alternativ einen Ausschnitt. The transmitted light area 9 is as a cutout or window in the carrier substrate 3 educated. In its position, the filter substrate likes 10 In particular, have a non-filtering area, which is preferably antireflex coated on both sides to reduce light losses, alternatively a section.

Wie in 3 als Schnittdarstellung in Seitenansicht gezeigt, weist das Trägersubstrat 3 an den Leuchtstoffbereichen 68 zur Aufnahme des jeweiligen Leuchtstoffs Ph eine Mulde oder Vertiefung 13 in der Vorderseite 5. Die Querschnittsform der Vertiefung 13 ist nicht beschränkt und mag beispielsweise rechteckig, konisch zulaufend oder freiförmig sein. Das Trägersubstrat 3 weist hier eine Dicke von ca. 0,5 mm auf, die Leuchtstoffbereichen 68 eine Dicke von ca. 0,1 mm bis 0,3 mm, das Filtersubstrat eine Dicke von nicht mehr als 1 mm, beispielsweise zwischen 0,1 mm und 0,5 mm. Der Leuchtstoff Ph füllt die Vertiefung 13 bevorzugt ganz aus, damit beim Übergang zwischen dem Filtersubstrat 10 und dem Leuchtstoff Ph durch Verringerung eines Unterschieds im Brechungsindex im Vergleich zu Luft möglichst geringe Reflexionsverluste auftreten. Auf die Vorderseite 5 des Trägersubstrats 3 wird das Filtersubstrat 10 flächig aufgelegt und befestigt, z.B. aufgeklebt. Dadurch ist der Leuchtstoff hermetisch abgeschlossen, d.h. gegenüber Umwelteinflüssen geschützt. As in 3 shown as a sectional view in side view, has the carrier substrate 3 at the phosphor areas 6 - 8th for receiving the respective phosphor Ph a trough or depression 13 in the front 5 , The cross-sectional shape of the depression 13 is not limited and may be, for example, rectangular, conical or free-shaped. The carrier substrate 3 here has a thickness of about 0.5 mm, the phosphor areas 6 - 8th a thickness of about 0.1 mm to 0.3 mm, the filter substrate has a thickness of not more than 1 mm, for example between 0.1 mm and 0.5 mm. The phosphor Ph fills the depression 13 preferably completely off, so that at the transition between the filter substrate 10 and the phosphor Ph by reducing a difference in the refractive index compared to air as low as possible reflection losses occur. On the front 5 of the carrier substrate 3 becomes the filter substrate 10 laid flat and fastened, eg glued on. As a result, the phosphor is hermetically sealed, ie protected from environmental influences.

In dieser Figur ist dies beispielhaft für den Leuchtstoffbereich 6 gezeigt. Das Filtersubstrat 10 zeigt entsprechend den zu dem Leuchtstoffbereich 6 zugehörigen Filterbereich 11. In this figure, this is exemplary of the phosphor region 6 shown. The filter substrate 10 shows corresponding to the to the phosphor area 6 associated filter area 11 ,

Im Einzelnen mögen die beiden sich gegenüberliegenden Leuchtstoffbereiche 6 jeweils einen blau-grün konvertierenden Leuchtstoff aufweisen, welcher blaues Primärlicht P in grünes Sekundärlicht Sg umwandelt. Dazu trifft durch den blauen Laser Q erzeugtes Primärlicht P zunächst auf den Filterbereich 11. Specifically, like the two opposing phosphor areas 6 each have a blue-green converting phosphor, which converts blue primary light P into green secondary light Sg. For this purpose, primary light P generated by the blue laser Q first strikes the filter area 11 ,

Ganz allgemein kann das Filtersubstrat, hier: 10, mindestens eine transparente, besonders wärmeleitfähige Schicht aufweisen, z.B. eine ITO-Schicht 15, und zwar einseitig, z.B. wie gezeigt an der Vorderseite, oder beidseitig.In general, the filter substrate, here: 10 , at least one transparent, particularly thermally conductive layer, for example an ITO layer 15 , on one side, for example as shown on the front, or on both sides.

4 zeigt eine spektrale Filtercharakteristik des zugehörigen Filterbereichs 11 als Auftragung eines Transmissionskoeffizienten T über eine Wellenlänge λ in nm. Der Filterbereich 11 ist als Bandpassfilter zum Filtern des blau-grün konvertierten Sekundärlichts Sg ausgebildet. Der Filterbereich 11 filtert das blaue Primärlicht P in nur sehr geringem Maße. Folglich wird auf den Filterbereich 11 auftreffendes Primärlicht P fast ungedämpft hindurchgelassen und trifft auf den Leuchtstoffbereich 6. Dort wird das Primärlicht P im Wesentlichen vollständig in das ungefilterte grüne Sekundärlicht Sg umgewandelt. 4 shows a spectral filter characteristic of the associated filter area 11 as a plot of a transmission coefficient T over a wavelength λ in nm. The filter range 11 is formed as a band-pass filter for filtering the blue-green converted secondary light Sg. The filter area 11 filters the blue primary light P to only a very small extent. Consequently, the filter area is on 11 impinging primary light P passed through almost undamped and impinges on the phosphor area 6 , There, the primary light P is substantially completely converted into the unfiltered green secondary light Sg.

Das grüne Sekundärlicht Sg weist, wie in 5 als Auftragung einer spektralen Leistungsdichte W/nm in relativen Einheiten über eine Wellenlänge λ in nm gezeigt, einen breiten bzw. nicht-singulären Spektralbereich oder spektrale Verteilung auf. Eine Farbkoordinate P4 im zugehörigen Farbraum nach CIExy1931 weist die Werte x = 0,3465 und y = 0,5864 auf, wie auch in 10 dargestellt. The green secondary light Sg points, as in 5 shown as a plot of spectral power density W / nm in relative units over a wavelength λ in nm, a broad or non-singular spectral range or spectral distribution. A color coordinate P4 in the associated color space according to CIExy1931 has the values x = 0.3465 and y = 0.5864, as well as in 10 shown.

Das ungefilterte grüne Sekundärlicht Sg wird durch das Farbfilter 11 zurückgestrahlt und dort gefiltert. The unfiltered green secondary light Sg is passed through the color filter 11 reflected back and filtered there.

6 zeigt eine spektrale Verteilung eines gefilterten blau-grün konvertierten bzw. grünen Sekundärlichts Sg* analog zu 5. Durch den Filterbereich 11 wird insbesondere ein längerwelliger Spektralbereich des ursprünglichen grünen Sekundärlichts Sg unterdrückt bzw. gefiltert, wodurch sich eine Dominanzwellenlänge in Richtung zu kürzeren Wellenlängen hin herschoben hat. Eine Farbkoordinate P4* des gefilterten Sekundärlichts Sg* im zugehörigen Farbraum nach CIExy1931 weist die Werte x = 0,2690 und y = 0,6813 auf, wie in 10 dargestellt. Schon hiermit wird der erreichbare oder ansteuerbare Farbraum vergrößert. Das gefilterte grüne Sekundärlicht Sg* wird als Nutzlichtanteil ausgekoppelt, z.B. mittels der Auskoppeloptik O. 6 shows a spectral distribution of a filtered blue-green converted or green secondary light Sg * analogous to 5 , Through the filter area 11 In particular, a longer-wavelength spectral range of the original green secondary light Sg is suppressed or filtered, whereby a dominant wavelength has shifted towards shorter wavelengths. A color coordinate P4 * of the filtered secondary light Sg * in the associated color space according to CIExy1931 has the values x = 0.2690 and y = 0.6813, as in 10 shown. Already hereby the achievable or controllable color space enlarged. The filtered green secondary light Sg * is decoupled as a useful light component, for example by means of the coupling-out optical system O.

Die beiden sich gegenüberliegenden Leuchtstoffbereiche 7 weisen rein beispielhaft jeweils einen blau-rot konvertierenden Leuchtstoff auf, welcher das blaue Primärlicht P in rotes Sekundärlicht Sr umwandelt. The two opposite phosphor areas 7 have purely by way of example in each case a blue-red converting phosphor, which converts the blue primary light P into red secondary light Sr.

7 zeigt eine spektrale Filtercharakteristik des zugehörigen Filterbereichs 12 als Auftragung eines Transmissionskoeffizienten T über eine Wellenlänge λ in nm. Der Filterbereich 12 ist als Langpassfilter zum Filtern des blau-rot konvertierten Sekundärlichts Sg ausgebildet. Der Filterbereich 12 filtert das blaue Primärlicht P praktisch nicht. Auftreffendes Primärlicht P durchläuft den Filterbereich 12 also praktisch verlustfrei, insbesondere wenn zumindest die primärlichtseitige Oberfläche antireflexbeschichtet ist. 7 shows a spectral filter characteristic of the associated filter area 12 as a plot of a transmission coefficient T over a wavelength λ in nm. The filter range 12 is designed as a long-pass filter for filtering the blue-red converted secondary light Sg. The filter area 12 practically does not filter the blue primary light P. Impacting primary light P passes through the filter area 12 So practically lossless, especially if at least the primary light side surface is anti-reflection coated.

An dem Leuchtstoffbereich 7 wird das Primärlicht P im Wesentlichen vollständig in das ungefilterte rote Sekundärlicht Sr umgewandelt. Das rote Sekundärlicht Sr weist ebenfalls, wie in 8 als Auftragung analog zu 5 gezeigt, einen breiten bzw. nicht-singulären Spektralbereich auf. Eine Farbkoordinate P2 im zugehörigen Farbraum nach CIExy1931 weist die Werte x = 0,6220 und y = 0,3769 auf, wie auch in 10 dargestellt. Das ungefilterte rote Sekundärlicht Sr wird dann durch den Filterbereich 12 zurückgestrahlt und dort gefiltert. At the phosphor area 7 For example, the primary light P is substantially completely converted into the unfiltered red secondary light Sr. The red secondary light Sr also has, as in 8th as a plot analogous to 5 shown, a broad or non-singular spectral range. A color coordinate P2 in the associated color space according to CIExy1931 has the values x = 0.6220 and y = 0.3769, as well as in 10 shown. The unfiltered red secondary light Sr is then passed through the filter area 12 reflected back and filtered there.

9 zeigt eine spektrale Verteilung eines mittels des Filterbereichs 12 gefilterten blau-rot konvertierten Sekundärlichts Sr* analog zur Auftragung nach 6. Durch den Filterbereich 12 wird insbesondere ein kurzwelliger Spektralbereich des ursprünglichen grünen Sekundärlichts Sr unterdrückt bzw. gefiltert, wodurch sich eine Dominanzwellenlänge in Richtung zu größeren Wellenlängen hin herschiebt. Eine Farbkoordinate P2* des gefilterten Sekundärlichts Sr* im zugehörigen Farbraum nach CIExy1931 weist die Werte x = 0,6915 und y = 0,3083 auf, wie in 10 dargestellt. Auch hiermit wird der erreichbare oder ansteuerbare Farbraum vergrößert. 9 shows a spectral distribution of one by means of the filter area 12 filtered blue-red converted secondary light Sr * analogous to the application according to 6 , Through the filter area 12 In particular, a short-wave spectral range of the original green secondary light Sr is suppressed or filtered, whereby a dominant wavelength in the direction of larger wavelengths hinschiebt out. A color coordinate P2 * of the filtered secondary light Sr * in the associated color space according to CIExy1931 has the values x = 0.6915 and y = 0.3083, as in 10 shown. Again, the achievable or controllable color space is increased.

Die beiden sich gegenüberliegenden Leuchtstoffbereiche 8 weisen rein beispielhaft jeweils einen blau-gelb konvertierenden Leuchtstoff auf, welcher das blaue Primärlicht P in gelbes Sekundärlicht Sy umwandelt. Diesen Leuchtstoffbereichen 8 ist kein Farbfilter zugeordnet. Somit bleibt eine zugehörige Farbkoordinate P3 des Sekundärlichts Sy im zugehörigen Farbraum nach CIExy1931 unverändert. Das Filtersubstrat 10 mag an den Leuchtstoffbereichen 8 zur Verringerung von Lichtverlusten antireflexbeschichtet sein. The two opposite phosphor areas 8th have purely by way of example in each case a blue-yellow converting phosphor, which converts the blue primary light P in the yellow secondary light Sy. These phosphor areas 8th No color filter is assigned. Thus, an associated color coordinate P3 of the secondary light Sy in the associated color space according to CIExy1931 remains unchanged. The filter substrate 10 likes the fluorescent areas 8th be anti-reflection coated to reduce light losses.

10 zeigt einen erreichbaren Farbraum oder Gamut nach CIExy1931 einer Leuchtvorrichtung mit Farbrad ohne Farbfilter (gestrichelt eingezeichnet) und einer Leuchtvorrichtung 1 mit dem erfindungsgemäßen Farbrad 2 (strichpunktiert eingezeichnet). 10 shows an achievable color space or Gamut to CIExy1931 a lighting device with color wheel without color filter (dashed lines) and a lighting device 1 with the color wheel according to the invention 2 (dash-dotted line).

Während eine Farbkoordinate P1 des unkonvertiert durch den Durchlichtbereich 9 des Farbrads 2 durchgestrahlten Primärlichts P sowie die Farbkoordinate P3 des gelben Sekundärlichts Sy unverändert bleiben, wird durch die Filterung eine Aufweitung des Farbraums durch eine Verschiebung der Farbkoordinaten P2 bzw. P4 der Leuchtvorrichtung mit Farbrad ohne Farbfilter zu Farbkoordinaten P2* und P4* der Leuchtvorrichtung 1 mit dem Farbrad 2 mit den Filterbereichen 1112 bewirkt. While a color coordinate P1 of the unconverted by the transmitted light area 9 of the color wheel 2 Through irradiation of the primary light P and the color coordinate P3 of the yellow secondary light Sy remains unchanged, the filter widening the color space by shifting the color coordinates P2 or P4 of the lighting device with color wheel without color filter to color coordinates P2 * and P4 * of the lighting device 1 with the color wheel 2 with the filter areas 11 - 12 causes.

Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. While the invention has been further illustrated and described in detail by the illustrated embodiment, the invention is not so limited and other variations can be derived therefrom by those skilled in the art without departing from the scope of the invention.

So sind rein beispielhaft rote, grüne, gelbe und blaue Lichtanteile für das weiße Mischlicht beschrieben worden. Die Erfindung ist jedoch nicht daraus beschränkt und mag auch andere und/oder zusätzliche Lichtfarben nutzen, z.B. grünlich-weiß („mint”) und bernsteinfarben („amber”). Auch ist z.B. die Nutzung von UV-Licht als Primärlicht und ein zusätzliches Vorsehen eines in blaues Licht umwandelnden Leuchtstoffs und zugehörigen Leuchtstoffbereichs möglich. Beispielsweise lassen sich rote, grüne und gelbe Lichtanteile auch durch entsprechende teilweise Filterung von gelbem oder anderem geeigneten Licht erreichen, z.B. wie oben beschrieben. Thus, purely by way of example, red, green, yellow and blue light components for the white mixed light have been described. However, the invention is not limited thereto and may also use other and / or additional light colors, e.g. greenish-white ("mint") and amber ("amber"). Also, e.g. the use of UV light as a primary light and an additional provision of a convertible into blue light phosphor and associated phosphor area possible. For example, red, green and yellow portions of light can also be achieved by appropriate partial filtering of yellow or other suitable light, e.g. as described above.

Bei nicht senkrechtem Einfall der Sekundärstrahlung, hier: der grünen Sekundärstrahlung Sg und der roten Sekundärstrahlung Sr, auf dielektrische Farbfilter, z.B. 11 und 12, können sich die Transmissionseigenschaften der Farbfilter verändern. Für größere Einfallswinkel S erfolgt eine Verschiebung der Filterflanken in Richtung kürzerer Wellenlängen. Für das grünen Bandpass-Filter 11 ist dies gleichbedeutend mit einer Verringerung der Dominanzwellenlänge und einer Vergrößerung der y-Koordinate im CIExy1931-Diagramm. Der Farbraum wird dadurch noch weiter vergrößert, der Lichtstrom jedoch reduziert. Für das rote Langpass-Filter 12 ist dies ebenfalls gleichbedeutend mit einer Verringerung der Dominanzwellenlänge, jedoch wird in diesem Fall der Farbraum verkleinert und der Lichtstrom erhöht. In the case of non-normal incidence of the secondary radiation, here: the green secondary radiation Sg and the red secondary radiation Sr, on dielectric color filters, eg 11 and 12 , the transmission properties of the color filters may change. For larger angles of incidence S, the filter edges shift in the direction of shorter wavelengths. For the green bandpass filter 11 this is equivalent to a reduction in the dominant wavelength and an increase in the y-coordinate in the CIExy1931 diagram. The color space is thereby further increased, but the luminous flux is reduced. For the red long-pass filter 12 this is also equivalent to a reduction in the dominant wavelength, but in this case the color space is reduced and the luminous flux is increased.

Grundsätzlich kann das mindestens eine Farbfilter auch in das Trägersubstrat integriert sein bzw. direkt daran angebracht sein, z.B. ohne Verwendung eines Filtersubstrats. Beispielsweise kann Leuchtstoff in das Trägersubstrat eingebracht sein, z.B. darin vergossen sein, und das Trägersubstrat über dem Leuchtstoff mit einem Filter, z.B. einer Filterschicht oder einem Filter-Schichtstapel, belegt sein. In principle, the at least one color filter can also be integrated into the carrier substrate or attached directly thereto, e.g. without use of a filter substrate. For example, phosphor may be incorporated in the support substrate, e.g. potted therein, and the carrier substrate over the phosphor with a filter, e.g. a filter layer or a filter layer stack, be occupied.

Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw. Generally, "on", "an", etc. may be taken to mean a singular or a plurality, in particular in the sense of "at least one" or "one or more" etc., unless this is explicitly excluded, e.g. by the expression "exactly one", etc.

Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist. Also, a number may include exactly the specified number as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Bildprojektor image viewer
2 2
Farbrad Color wheel
3 3
Trägersubstrat carrier substrate
4 4
Antriebswelle drive shaft
5 5
Vorderseite front
6 6
Leuchtstoffbereich Phosphor region
7 7
Leuchtstoffbereich Phosphor region
8 8th
Leuchtstoffbereich Phosphor region
9 9
Durchlichtbereich By light area
10 10
Filtersubstrat filter substrate
11 11
Filterbereich filter area
12 12
Filterbereich filter area
13 13
Vertiefung deepening
14 14
teildurchlässiger Spiegel semitransparent mirror
15 15
ITO-Schicht ITO layer
A A
Drehachse axis of rotation
B B
Beleuchtungsspur track lighting
D D
Drehung rotation
λ λ
Wellenlänge wavelength
F F
Lichtfleck light spot
O O
Auskoppeloptik output optical system
P P
Primärlicht primary light
P1 P1
Farbkoordinate color coordinate
P2 P2
Farbkoordinate color coordinate
P3 P3
Farbkoordinate color coordinate
P4 P4
Farbkoordinate color coordinate
Ph Ph
Leuchtstoff fluorescent
Q Q
Laser laser
S S
Sekundärlicht secondary light
Sg sg
grünes Sekundärlicht green secondary light
Sr Sr
rotes Sekundärlicht red secondary light
Sy sy
gelbes Sekundärlicht yellow secondary light
T T
Transmissionskoeffizient transmission coefficient
W/lmW / lm
spektrale Leistungsdichte  spectral power density

Claims (15)

Farbrad (2) für eine Leuchtvorrichtung (1) mit einem Trägersubstrat (3) und mindestens einem darauf angebrachten, extern beleuchtbaren Leuchtstoffbereich (68), wobei mindestens ein Leuchtstoffbereich (6, 7) auf seiner dem Trägersubstrat (3) abgewandten Seite zumindest teilweise von mindestens einem Farbfilter (11, 12) abgedeckt ist. Color wheel ( 2 ) for a lighting device ( 1 ) with a carrier substrate ( 3 ) and at least one externally illuminable phosphor region ( 6 - 8th ), wherein at least one phosphor region ( 6 . 7 ) on its carrier substrate ( 3 ) facing away at least partially from at least one color filter ( 11 . 12 ) is covered. Farbrad (2) nach Anspruch 1, wobei auf dem Trägersubstrat mehrere, unterschiedliche Leuchtstoffbereiche (6, 7) mit unterschiedlichem Leuchtstoff angebracht sind, welche von unterschiedlichen Farbfiltern (11, 12) abgedeckt sind. Color wheel ( 2 ) according to claim 1, wherein on the carrier substrate a plurality of different phosphor regions ( 6 . 7 ) are mounted with different phosphor, which of different color filters ( 11 . 12 ) are covered. Farbrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Leuchtstoffbereich (7) von einem Farbfilter (12) abgedeckt ist, welches zumindest einen kurzwelligen Wellenlängenbereich aus dem von diesem Leuchtstoffbereich (7) abgestrahlten Sekundärlicht (Sr) herausfiltert. Color wheel ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein at least one phosphor region ( 7 ) from a color filter ( 12 ), which has at least one short-wave wavelength range from that of this phosphor region ( 7 ) filtered out secondary light (Sr). Farbrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Leuchtstoffbereich (6) von einem Farbfilter (11) abgedeckt ist, welches zumindest einen langwelligen Wellenlängenbereich aus dem von diesem Leuchtstoffbereich (6) abgestrahlten Sekundärlicht (Sg) herausfiltert. Color wheel ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein at least one phosphor region ( 6 ) from a color filter ( 11 ) is covered, which at least one long wavelength wavelength range from that of this phosphor range ( 6 ) filtered out secondary light (Sg). Farbrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein Leuchtstoffbereich (8) nicht von einem Farbfilter abgedeckt ist. Color wheel ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein at least one phosphor region ( 8th ) is not covered by a color filter. Farbrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine Leuchtstoffbereich (68) zwischen dem Trägersubstrat (3) und einem lichtdurchlässigen Filtersubstrat (10) angeordnet ist und das mindestens eine Farbfilter als Filterbereich (11, 12) in das Filtersubstrat (10) integriert ist. Color wheel ( 2 ) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one phosphor region ( 6 - 8th ) between the carrier substrate ( 3 ) and a translucent filter substrate ( 10 ) is arranged and the at least one color filter as a filter area ( 11 . 12 ) in the filter substrate ( 10 ) is integrated. Farbrad (2) nach Anspruch 6, wobei das Filtersubstrat (10) mit mindestens einer optisch transparenten, wärmeleitfähigen Schicht (15) beschichtet ist. Color wheel ( 2 ) according to claim 6, wherein the filter substrate ( 10 ) with at least one optically transparent, thermally conductive layer ( 15 ) is coated. Farbrad (2) nach Anspruch 6 oder 7, wobei das Trägersubstrat (3) an den Leuchtstoffbereichen (68) zur Aufnahme des jeweiligen Leuchtstoffs (Ph) eine Mulde oder Vertiefung (13) aufweist. Color wheel ( 2 ) according to claim 6 or 7, wherein the carrier substrate ( 3 ) at the phosphor areas ( 6 - 8th ) for receiving the respective phosphor (Ph) a trough or depression ( 13 ) having. Farbrad (2) nach Anspruch 8, wobei der Leuchtstoff (Ph) die Vertiefung 13 ganz ausfüllt. Color wheel ( 2 ) according to claim 8, wherein the phosphor (Ph) is the recess 13 completely filled. Farbrad (2) nach Anspruch 8, wobei das Filtersubstrat (10) flächig auf dem Trägersubstrat (3) aufliegt und mit Ausnahme der Leuchtstoffbereiche (68) mit dem Trägersubstrat (3) verklebt ist. Color wheel ( 2 ) according to claim 8, wherein the filter substrate ( 10 ) flat on the carrier substrate ( 3 ) and with the exception of the phosphor areas ( 6 - 8th ) with the carrier substrate ( 3 ) is glued. Farbrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Trägersubstrat (3) mindestens einen nicht mit Leuchtstoff belegten, extern beleuchtbaren Reflexionsbereich oder Durchlichtbereich (9) aufweist. Color wheel ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein the carrier substrate ( 3 ) at least one, not illuminated, externally illuminable reflection area or transmitted light area ( 9 ) having. Farbrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – an dem Trägersubstrat (3) mindestens ein Reflexionsbereich oder Durchlichtbereich (9), mindestens ein rot konvertierender Leuchtstoffbereich (7) und mindestens ein grün konvertierender Leuchtstoffbereich (6) angeordnet sind; – der rot konvertierende Leuchtstoffbereich (7) von einem Langpass-Farbfilter (12) abgedeckt ist, welcher einen kurzwelligen Wellenlängenbereich aus dem von dem rot konvertierenden Leuchtstoffbereich abgestrahlten Sekundärlicht (Sr) herausfiltert; und – der grün konvertierende Leuchtstoffbereich (6) von einem Bandpasspass-Farbfilter (11) oder Kurzpass-Farbfilter abgedeckt ist, welcher einen langwelligen Bereich aus dem von dem grün konvertierenden Leuchtstoffbereich (6) abgestrahlten Sekundärlicht (Sg) herausfiltert. Color wheel ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein - on the carrier substrate ( 3 ) at least one reflection area or transmitted light area ( 9 ), at least one red-converting phosphor region ( 7 ) and at least one green-converting phosphor region ( 6 ) are arranged; The red converting phosphor region ( 7 ) from a long-pass color filter ( 12 ) which filters out a short wavelength wavelength range from the secondary light (Sr) radiated from the red converting phosphor region; and - the green converting phosphor region ( 6 ) from a bandpasspass color filter ( 11 ) or short-pass color filter covering a long-wavelength region from the phosphor region ( 6 ) filtered out secondary light (Sg). Farbrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an dem Trägersubstrat (3) mindestens ein gelb konvertierender Leuchtstoffbereich (8) angeordnet ist, welchen nicht von einem Farbfilter abgedeckt ist. Color wheel ( 2 ) according to one of the preceding claims, wherein on the carrier substrate ( 3 ) at least one yellow-converting phosphor region ( 8th ), which is not covered by a color filter. Leuchtvorrichtung (1), aufweisend mindestens ein Farbrad (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche sowie mindestens eine Primärlichtquelle (Q), insbesondere Halbleiterlichtquelle, zum Bestrahlen des Farbrads (2) mit Primärlicht (P), welches mittels des mindestens einen Leuchtstoffbereichs (68) des Farbrads (2) zumindest teilweise wellenlängenkonvertierbar ist. Lighting device ( 1 ), comprising at least one color wheel ( 2 ) according to one of the preceding claims and at least one primary light source (Q), in particular semiconductor light source, for irradiating the color wheel ( 2 ) with primary light (P), which by means of the at least one phosphor region ( 6 - 8th ) of the color wheel ( 2 ) is at least partially wavelength convertible. Leuchtvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Primärlichtquelle (Q) blaues Licht abstrahlt.  A lighting device according to claim 14, wherein the primary light source (Q) radiates blue light.
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