DE102013207841A1 - lighting device - Google Patents

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Georg Forster
Andre Nauen
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit mehreren Lichtquellen (11, 12, 13), vorzugsweise Laserlichtquellen, und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement (30), das dazu ausgebildet ist, Licht von den Laserlichtquellen (11, 12, 13) zumindest anteilig in Licht anderer Wellenlänge zu konvertieren, sowie mit einem optischen Element (20), das als Lichtleiter ausgebildet ist, das optische Element (20) dazu ausgelegt ist, mehrere Lichtbündel (110, 120, 130) von den Laserlichtquellen (11, 12, 13) zu einem Lichtbündel (140) zum Beleuchten des Lichtwellenlängenkonversionselements (30) zu vereinigen und einen Teil des von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (30) konvertierten Lichts (150) zu bündeln.The invention relates to an illumination device with a plurality of light sources (11, 12, 13), preferably laser light sources, and at least one light wavelength conversion element (30), which is adapted to light from the laser light sources (11, 12, 13) at least partially in light of different wavelength and with an optical element (20) designed as an optical waveguide, the optical element (20) is designed to form a plurality of light bundles (110, 120, 130) from the laser light sources (11, 12, 13) into a light beam ( 140) for illuminating the light wavelength conversion element (30) and bundling part of the light (150) converted by the at least one light wavelength conversion element (30).

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a lighting device according to the preamble of claim 1.

I. Stand der TechnikI. State of the art

Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der DE 20 2012 005 157 U1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung mit mehreren, blaues Licht emittierenden Laserdioden, deren Licht mittels einer TIR-Optik und nachgeschaltetem Lichtleiter auf ein Lichtwellenlängenkonversionselement gelenkt wird. Such a lighting device is for example in the DE 20 2012 005 157 U1 disclosed. This document describes a lighting device with a plurality of blue light emitting laser diodes whose light is directed by means of a TIR optics and downstream optical fiber to a light wavelength conversion element.

II. Darstellung der ErfindungII. Presentation of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit einem verbesserten Lichtleiter bereitzustellen.It is an object of the invention to provide a generic lighting device with an improved light guide.

Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. This object is achieved by a lighting device having the features of claim 1. Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mehrere, vorzugsweise als Halbleiterlichtquellen und insbesondere als Laserdioden ausgebildete Lichtquellen und mindestens ein Lichtwellenlängenkonversionselement, das dazu ausgebildet ist, Licht von den Lichtquellen zumindest anteilig in Licht anderer Wellenlänge zu konvertieren, sowie ein als Lichtleiter ausgebildetes optisches Element. Erfindungsgemäß ist das optische Element dazu ausgelegt, mehrere, von den Lichtquellen emittierte Lichtbündel zu einem Lichtbündel zu vereinigen und einen Teil des von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement konvertierten Lichts aufzunehmen, um es beispielsweise einer Überwachungseinrichtung zuführen zu können.The illumination device according to the invention has a plurality of light sources, preferably designed as semiconductor light sources and in particular as laser diodes, and at least one light wavelength conversion element, which is configured to convert light from the light sources at least partially into light of other wavelengths, and an optical element embodied as a light guide. According to the invention, the optical element is designed to combine a plurality of light beams emitted by the light sources into a light bundle and to receive a portion of the light converted by the at least one light wavelength conversion element so as to be able to supply it, for example, to a monitoring device.

Dadurch ist es ohne Verwendung von weiteren Lichtwellenleitern möglich, mittels des optischen Elements Licht von mehreren Lichtquellen zu einem Lichtbündel mit hoher Intensität zu vereinigen und auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement zu lenken und außerdem einen Teil des am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement konvertierten Lichts zwecks Überwachung der Funktion der Lichtquellen sowie der Strahlungskonversion am Lichtwellenlängenkonversionselement zu einer Überwachungseinrichtung zurückzuführen. This makes it possible without the use of further optical waveguides, by means of the optical element light from several light sources to combine a high intensity light beam and direct to the at least one light wavelength conversion element and also a part of the at least one light wavelength conversion element converted light for the purpose of monitoring the function of Light sources and the radiation conversion at the light wavelength conversion element due to a monitoring device.

Vorteilhafterweise hat das optische Element der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mehrere Einkopplungsschnittstellen zur Einkopplung von Licht und eine erste Auskopplungsschnittstelle, an der gebündeltes, von mehreren Einkopplungsschnittstellen stammendes Licht ausgekoppelt wird. Dadurch wird ein Lichtbündel hoher Intensität zur Beleuchtung des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements ermöglicht. Advantageously, the optical element of the illumination device according to the invention has a plurality of coupling interfaces for coupling in light and a first coupling interface, is coupled to the bundled, coming from a plurality of coupling interfaces light. As a result, a light beam of high intensity for illuminating the at least one light wavelength conversion element is made possible.

Vorzugsweise sind die Eingänge des optischen Elements durch im optischen Element integrierte, lichtleitende optische Pfade mit der ersten Auskopplungsschnittstelle des optischen Elements verbunden, um die Verluste an Lichtintensität möglichst gering zu halten. Preferably, the inputs of the optical element are connected to the first coupling-out interface of the optical element by optical-path optical paths integrated in the optical element in order to minimize the losses of light intensity.

Die erste Auskopplungsschnittstelle des optischen Elements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise mit dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement korreliert, so dass an der ersten Auskopplungsschnittstelle des optischen Elements ausgekoppeltes Licht zu dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement gelenkt wird. Dadurch wird bereits ohne Verwendung weiterer Hilfsmittel eine Beleuchtung des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements ermöglicht. Es können aber dem optischen Element nachgelagerte Hilfsmittel zur Beeinflussung des aus dem optischen Elements austretenden Lichts vorgesehen sein, um beispielsweise die Form des aus dem optischen Element austretenden Lichtbündels an das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement anzupassen. The first outcoupling interface of the optical element of the illumination device according to the invention is preferably correlated with the at least one light wavelength conversion element, so that light coupled out at the first outcoupling interface of the optical element is directed to the at least one light wavelength conversion element. As a result, illumination of the at least one light wavelength conversion element is already made possible without the use of further aids. However, it is possible to provide means downstream of the optical element for influencing the light emerging from the optical element in order, for example, to adapt the shape of the light beam emerging from the optical element to the at least one light wavelength conversion element.

Vorteilhafterweise weist das optische Element der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine weitere Einkopplungsschnittstelle auf, die zur Einkopplung von Licht dient, das am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement konvertiert wurde. Dadurch ist es möglich, einen Teil des konvertierten Lichts in das optische Element einzukoppeln und zu einer Überwachungseinrichtung zurückzuführen, um die Intensität des konvertierten Lichts und damit die Funktionsfähigkeit des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements zu überwachen. Advantageously, the optical element of the illumination device according to the invention has a further coupling interface, which serves for the coupling of light which has been converted at least one light wavelength conversion element. This makes it possible to couple part of the converted light into the optical element and to return it to a monitoring device in order to monitor the intensity of the converted light and thus the operability of the at least one light wavelength conversion element.

Vorzugsweise fällt die weitere Einkopplungsschnittstelle des optischen Elements mit der ersten Auskopplungsschnittstelle des optischen Elements zusammen, um eine einfache Konstruktion des optischen Elements zu ermöglichen.Preferably, the further coupling interface of the optical element coincides with the first coupling interface of the optical element to allow a simple construction of the optical element.

Vorteilhafterweise besitzt das optische Element der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine zweite Auskopplungsschnittstelle zur Auskopplung von Licht, das vom mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement konvertiert wurde, um das konvertierte Licht ohne weitere Hilfsmittel einer Überwachungseinrichtung zuführen zu können.Advantageously, the optical element of the illumination device according to the invention has a second coupling interface for coupling out light which has been converted by the at least one light wavelength conversion element in order to be able to supply the converted light to a monitoring device without further aids.

Die weitere Einkopplungsschnittstelle des optischen Elements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise durch einen im optischen Element integrierten, lichtleitenden optischen Pfad mit der zweiten Auskopplungsschnittstelle des optischen Elements verbunden, um die Verluste an Lichtintensität möglichst gering zu halten.The further coupling interface of the optical element of the illumination device according to the invention is preferably by a in the optical element integrated, light-conducting optical path connected to the second coupling interface of the optical element in order to minimize the loss of light intensity.

Das optische Element der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung weist vorzugsweise eine dritte Auskopplungsschnittstelle auf, die zur Auskopplung eines Teils des kumulierten, von allen Lichtquellen emittierten, nicht-konvertierten Lichts dient. Dadurch kann die Intensität des von den Lichtquellen emittierten Lichts überwacht und beispielsweise mit einem Referenzwert verglichen werden, um die Funktionsfähigkeit der Lichtquellen zu überwachen. The optical element of the illumination device according to the invention preferably has a third coupling-out interface, which serves to decouple a part of the cumulated, unconverted light emitted by all the light sources. As a result, the intensity of the light emitted by the light sources can be monitored and, for example, compared with a reference value in order to monitor the functionality of the light sources.

Vorzugsweise sind die zweite und dritte Auskopplungsschnittstelle des optischen Elements zur Überwachung der Intensitäten des konvertierten und nicht-konvertierten Anteils des Lichts mit einer Überwachungseinrichtung korreliert. Dadurch kann die Funktionsfähigkeit der Lichtquellen und des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung überwacht werden, indem beispielsweise die Intensität des konvertierten und nicht-konvertierten Anteils des Lichts jeweils mit einem Referenzwert verglichen wird oder beispielsweise die Intensitätsänderung überwacht und mit Schwellwerten verglichen wird. Preferably, the second and third outcoupling interfaces of the optical element for monitoring the intensities of the converted and unconverted portions of the light are correlated with a monitor. As a result, the functionality of the light sources and of the at least one light wavelength conversion element of the illumination device according to the invention can be monitored by, for example, comparing the intensity of the converted and unconverted portion of the light with a reference value or, for example, monitoring the intensity change and comparing it with threshold values.

Die Lichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind vorzugsweise als blaues Licht emittierende Halbleiterlichtquellen, das heißt, als blaues Licht emittierende Leuchtdioden oder Laserdioden, ausgebildet und das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement ist vorzugsweise mit Leuchtstoff ausgestattet, der das blaue Licht der Halbleiterlichtquellen anteilig in gelbes Licht konvertiert, so dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weißes Mischlicht emittiert, das eine Mischung aus blauem nicht-konvertiertem und gelbem konvertiertem Licht ist. Besonders bevorzugt sind allerdings blaues Licht emittierende Laserdioden, weil diese Lichtquellen in der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung die Erzeugung von weißem Licht mit hoher Intensität und Leuchtdichte ermöglichen und sich die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung daher besonders gut für Projektionssysteme wie beispielsweise Kraftfahrzeugscheinwerfer, Videoprojektion und Endoskopie etc. eignet. The light sources of the illumination device according to the invention are preferably formed as blue light emitting semiconductor light sources, that is, as blue light emitting light emitting diodes or laser diodes, and the at least one light wavelength conversion element is preferably equipped with phosphor which converts the blue light of the semiconductor light sources proportionally into yellow light, so that the illumination device according to the invention emits white mixed light which is a mixture of blue unconverted and yellow converted light. However, particularly preferred are blue light-emitting laser diodes, because these light sources in the illumination device according to the invention enable the generation of white light with high intensity and luminance and the illumination device according to the invention is therefore particularly well suited for projection systems such as motor vehicle headlights, video projection and endoscopy.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers ausgebildet. Sie kann aber auch als Bestandteil anderer Projektionssysteme (z.B. Daten- und Videoprojektion, Endoskopie) verwendet werden. The lighting device according to the invention is preferably designed as part of a motor vehicle headlight. However, it can also be used as part of other projection systems (e.g., data and video projection, endoscopy).

Einfach formuliert kann gesagt werden, dass das optische Element der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung als Lichtstrahlenkombinierer arbeitet und im Prinzip wie ein Lichtstrahlteiler aufgebaut ist, der aber hinsichtlich des Lichtstrahlengangs quasi in umgekehrter Richtung genutzt wird. Das heißt, Lichtbündel von mehreren Lichtquellen werden in die Enden der unterschiedlichen Stränge des Lichtstrahlteilers eingekoppelt und in dem Hauptstrang des Lichtstrahlteilers werden diese Lichtbündel zu einem einzigen Lichtbündel mit höherer Intensität vereinigt.In simple terms, it can be said that the optical element of the illumination device according to the invention operates as a light beam combiner and is constructed in principle like a light beam splitter, but which is used in the opposite direction with respect to the light beam path. That is, light beams from multiple light sources are coupled into the ends of the different strands of the light beam splitter, and in the main trunk of the light beam splitter, these light beams are combined into a single higher intensity light beam.

III. Beschreibung des bevorzugten AusführungsbeispielsIII. Description of the Preferred Embodiment

Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: The invention will be explained in more detail below with reference to preferred exemplary embodiments. Show it:

1 ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung 1 a block diagram of a lighting device according to the first embodiment of the invention

2 ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung 2 a block diagram of a lighting device according to the second embodiment of the invention

3 ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung 3 a block diagram of a lighting device according to the third embodiment of the invention

4 ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung 4 a block diagram of a lighting device according to the fourth embodiment of the invention

5 ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung 5 a block diagram of a lighting device according to the fifth embodiment of the invention

6 ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung 6 a block diagram of a lighting device according to the sixth embodiment of the invention

7 ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung 7 a block diagram of a lighting device according to the seventh embodiment of the invention

8 ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung 8th a block diagram of a lighting device according to the eighth embodiment of the invention

In 1 ist schematisch ein Blockschaltbild einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. In 1 schematically a block diagram of a lighting device according to the first embodiment is shown.

Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel besitzt drei Laserdioden 11, 12, 13, eine Betriebsvorrichtung 10 für die Laserdioden, ein als Lichtleiter ausgebildetes optisches Element 20, ein Lichtwellenlängenkonversionselement 30 und eine Überwachungseinrichtung 40 zur Überwachung der Funktion der Laserdioden. The lighting device according to the first embodiment has three laser diodes 11 . 12 . 13 , an operating device 10 for the laser diodes, an optical fiber designed as a light guide element 20 , a light wavelength conversion element 30 and a monitoring device 40 for monitoring the function of the laser diodes.

Die Laserdioden 11, 12, 13 emittieren während des Betriebs blaues Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 380 bis 490 Nanometer. Die von den Laserdioden 11, 12, 13 emittierten Lichtbündel werden jeweils auf eine Einkopplungsschnittstelle 21, 22 bzw. 23 des optischen Elements 20 fokussiert. The laser diodes 11 . 12 . 13 emit blue light with a wavelength in the range of 380 to 490 Nanometers. The of the laser diodes 11 . 12 . 13 emitted light beams are each on a coupling interface 21 . 22 respectively. 23 of the optical element 20 focused.

Das optische Element 20 ist als Lichtleiter ausgebildet. Es besitzt ein quaderförmiges Gehäuse 2 und unterschiedliche lichtleitende optische Pfade 201, 202, 203, 204, 206, die im Inneren des Gehäuses 2 des optischen Elements 20 angeordnet sind. Das erste, von der ersten Laserdiode 11 emittierte Lichtbündel 110 trifft auf die erste Einkopplungsschnittstelle 21 des optischen Elements 20 und wird entlang des lichtleitenden optischen Pfads 201 zum Knotenpunkt 200 im optischen Element 20 gelenkt. Analog treffen das zweite, von der zweiten Laserdiode 12 emittierte Lichtbündel 120 und das dritte, von der dritten Laserdiode 13 emittierte Lichtbündel 130 auf die zweite Einkopplungsschnittstelle 22 bzw. die dritte Einkopplungsschnittstelle 23 des optischen Elements 20 und werden entlang des lichtleitenden optischen Pfads 202 bzw. 203 zum Knotenpunkt 200 gelenkt. Am Knotenpunkt 200 werden die Lichtbündel 110, 120, 130 von den drei Laserdioden 11, 12, 13 vereinigt und das vereinigte Lichtbündel 140 wird im lichtleitenden optischen Pfad 206, der an den Knotenpunkt 200 angeschlossen ist, zur ersten Auskopplungsschnittstelle 24 des optischen Elements 20 geführt. Das vereinigte Lichtbündel 140 verlässt das optische Element 20 an der ersten Auskopplungsschnittstelle 24 und wird auf eine Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 gerichtet. Das optische Element 20 besteht beispielsweise aus transparentem Glas oder transparentem Kunststoff und die lichtleitenden optischen Pfade sind beispielsweise mittels Ionentransplantation generiert. Alternativ sind die lichtleitenden optischen Pfade mittels eines Lichtleiters verwirklicht, der beispielsweise aus transparentem Glas oder transparentem Kunststoff besteht und dessen Form dem Verlauf der lichtleitenden optischen Pfade angepasst ist, wobei dessen Mantelfläche, beispielsweise aufgrund eines reduzierten Brechungsindexes im Vergleich zum Inneren des optischen Pfads oder aufgrund einer metallisch verspiegelten Oberfläche, total reflektierend ausgebildet ist, so dass das Licht durch innere Totalreflexion an der Mantelfläche in dem optischen Pfad geführt wird. Insbesondere kann dieser Lichtleiter einen Hauptstrang für den optischen Pfad 206 aufweisen und mehrere vom Hauptstrang abzweigende Nebenstränge für die optischen Pfade 201, 202, 203 und 204 besitzen. Die Verzweigungen an den Knotenpunkten 200, 205 sind derart ausgebildet, dass die Lichtbündel 110, 120, 130, 140, 150 mit ihrer in den Figuren durch Pfeile dargestellten Ausbreitungsrichtung in die entsprechenden lichtleitenden optischen Pfade 201, 202, 203, 204, 206 einkoppeln können. Die gleiche Aussage gilt auch für den lichtleitenden optischen Pfad 207 der in den 3 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung. The optical element 20 is designed as a light guide. It has a cuboid housing 2 and different light-guiding optical paths 201 . 202 . 203 . 204 . 206 inside the case 2 of the optical element 20 are arranged. The first, from the first laser diode 11 emitted light bundles 110 meets the first interface interface 21 of the optical element 20 and becomes along the photoconductive optical path 201 to the junction 200 in the optical element 20 directed. Analog meet the second, of the second laser diode 12 emitted light bundles 120 and the third, from the third laser diode 13 emitted light bundles 130 to the second interface interface 22 or the third coupling interface 23 of the optical element 20 and become along the photoconductive optical path 202 respectively. 203 to the junction 200 directed. At the junction 200 become the light bundles 110 . 120 . 130 from the three laser diodes 11 . 12 . 13 united and the united light beam 140 becomes in the light-guiding optical path 206 that is at the junction 200 is connected to the first coupling interface 24 of the optical element 20 guided. The united light bundle 140 leaves the optical element 20 at the first coupling interface 24 and is applied to a surface of the light wavelength conversion element 30 directed. The optical element 20 For example, it consists of transparent glass or transparent plastic and the light-conducting optical paths are generated, for example, by ion-grafting. Alternatively, the light-guiding optical paths are realized by means of a light guide, which consists for example of transparent glass or transparent plastic and whose shape is adapted to the course of the light-conducting optical paths, wherein the lateral surface, for example due to a reduced refractive index compared to the interior of the optical path or due a metallically mirrored surface, is formed totally reflecting, so that the light is guided by total internal reflection at the lateral surface in the optical path. In particular, this optical fiber can be a main strand for the optical path 206 and a plurality of branches branching from the main strand for the optical paths 201 . 202 . 203 and 204 have. The branches at the nodes 200 . 205 are formed such that the light beams 110 . 120 . 130 . 140 . 150 with its direction of propagation shown in the figures by arrows in the corresponding photoconductive optical paths 201 . 202 . 203 . 204 . 206 can couple. The same statement applies to the light-guiding optical path 207 in the 3 and 5 illustrated embodiments of the illumination device according to the invention.

Das Lichtwellenlängenkonversionselement 30 besteht aus einem transparenten Saphir- oder Keramik-Plättchen, das auf seiner dem optischen Element 20 zugewandten Oberfläche mit Leuchtstoff 31 beschichtet ist. Alternativ kann aber auch die vom optischen Element 20 abgewandte Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 mit Leuchtstoff 31 sein. Als Leuchtstoff 31 dient mit Zer dotiertes Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce). Dieser Leuchtstoff 31 konvertiert einen Teil des blauen Laserlichts des vereinigten Lichtbündels 140 beim Passieren des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 in gelbes Licht mit einer dominanten Wellenlänge im Bereich von 560 bis 590 Nanometer, so dass aus der vom optischen Element 20 abgewandten Oberfläche des Saphir- oder Keramik-Plättchens bzw. des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 weißes Licht 5 austritt, das eine Mischung aus nicht-konvertiertem blauem Laserlicht und konvertiertem gelbem Laserlicht ist. Das weiße Licht 5 weist eine lambert’sche Verteilung auf, da sowohl das nicht-konvertierte blaue Licht als auch das konvertierte gelbe Licht an den Leuchtstoffpartikeln der Leuchtstoffbeschichtung 31 gestreut werden. Die weißes Licht 5 emittierende Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 besitzt vorzugsweise eine geringe Größe mit einem Wert im Bereich von beispielsweise 2 mm2 bis 5 mm2, um weißes Licht hoher Intensität und Leuchtdichte zu erzeugen. Diese Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung kann beispielsweise im Fokus eines Reflektors eines Kraftfahrzeugfrontscheinwerfers angeordnet sein, um zum Beispiel Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht oder Tagfahrlicht etc. zu erzeugen, oder kann alternativ im Fokus eines anderen Projektionssystems, beispielsweise für Daten- oder Videoprojektion oder Endoskopie, angeordnet sein. Ein geringer Anteil des konvertierten gelben Lichts wird vom Lichtwellenlängenkonversionselement 30 zum optischen Element 20 zurückreflektiert und beispielsweise mittels einer Optik 50, wie in 7 schematisch dargestellt, in eine weitere Einkopplungsschnittstelle 26 des optischen Elements 20 als Lichtbündel 150 mit konvertiertem, gelbem Licht eingekoppelt. Die weitere Einkopplungsschnittstelle 26 ist identisch mit der ersten Auskopplungsschnittstelle 24 des optischen Elements 20. Das Lichtbündel 150 mit konvertiertem gelbem Licht nutzt daher denselben optischen Pfad 206 wie das vereinigte Lichtbündel 140 mit blauem Licht von den drei Laserdioden, verläuft aber in entgegengesetzter Richtung. Am Verzweigungspunkt 205 wird das Lichtbündel 150 mit gelbem, konvertiertem Licht aufgeteilt, so dass ca. 50% der Lichtintensität des Lichtbündels 150 in den lichtleitenden optischen Pfad 204 eingekoppelt und über die zweite Auskopplungsschnittstelle 25 des optischen Elements 20 zu Sensoren einer Überwachungseinrichtung 40 geführt werden, während die restlichen 50% der Lichtintensität des gelben, konvertierten Lichts das optische Element 20 ungenutzt über die lichtleitenden optischen Pfade 202, 201, 203 und über die Einkopplungsschnittstellen 21, 22 und 23 verlassen. The light wavelength conversion element 30 consists of a transparent sapphire or ceramic plate, which on its the optical element 20 facing surface with phosphor 31 is coated. Alternatively, however, that of the optical element 20 remote surface of the light wavelength conversion element 30 with phosphor 31 be. As a phosphor 31 serves with Zer doped yttrium aluminum garnet (YAG: Ce). This phosphor 31 converts a part of the blue laser light of the merged light beam 140 when passing the light wavelength conversion element 30 in yellow light with a dominant wavelength in the range of 560 to 590 nanometers, so that from that of the optical element 20 remote surface of the sapphire or ceramic plate or the light wavelength conversion element 30 White light 5 which is a mixture of unconverted blue laser light and converted yellow laser light. The White light 5 has a Lambertian distribution since both the unconverted blue light and the converted yellow light are present on the phosphor particles of the phosphor coating 31 be scattered. The white light 5 emitting surface of the light wavelength conversion element 30 is preferably small in size, for example, in the range of 2 mm 2 to 5 mm 2 , to produce high-intensity and high-density white light. This surface of the light wavelength conversion element 30 the illumination device according to the invention can be arranged for example in the focus of a reflector of a motor vehicle headlight, for example to produce low beam, high beam, fog light or daytime running light, etc., or alternatively can be arranged in the focus of another projection system, for example for data or video projection or endoscopy. A small proportion of the converted yellow light is from the light wavelength conversion element 30 to the optical element 20 reflected back and, for example by means of an optic 50 , as in 7 shown schematically, in a further coupling interface 26 of the optical element 20 as a light beam 150 coupled with converted, yellow light. The further coupling interface 26 is identical to the first output interface 24 of the optical element 20 , The light beam 150 with converted yellow light therefore uses the same optical path 206 like the unified light bundle 140 with blue light from the three laser diodes, but runs in the opposite direction. At the branching point 205 becomes the light beam 150 split with yellow, converted light, giving about 50% of the light intensity of the light beam 150 in the photoconductive optical path 204 coupled and via the second coupling interface 25 of the optical element 20 to sensors of a monitoring device 40 while the remaining 50% of the light intensity of the yellow converted light is the optical element 20 unused via the light-guiding optical paths 202 . 201 . 203 and via the coupling interfaces 21 . 22 and 23 leave.

Die Überwachungseinrichtung 40 detektiert die Intensität des in den lichtleitenden optischen Pfads 204 eingekoppelten Lichtbündels 150 mit gelbem, konvertiertem Licht und vergleicht den detektierten Wert der Lichtintensität mit einem vorgegebenem Referenz- oder Schwellwert. Beim Unterschreiten oder Überschreiten von voreingestellten Referenz- oder Schwellwerten wird eine fehlerhafte Funktion des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 angenommen und die Laserdioden 11, 12, 13 werden in diesem Fall ausgeschaltet. The monitoring device 40 detects the intensity of the in the light-guiding optical path 204 coupled light beam 150 with yellow, converted light and compares the detected value of the light intensity with a predetermined reference or threshold value. Falling below or exceeding preset reference or threshold values will result in an erroneous function of the light wavelength conversion element 30 assumed and the laser diodes 11 . 12 . 13 will be turned off in this case.

In 2 ist schematisch die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die unterschiedliche Ausbildung des optischen Elements 20‘. Daher werden in den 1 und 2 für identische Komponenten der beiden Ausführungsbeispiele dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen. Das optische Element 20‘ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ebenfalls als Lichtleiter ausgebildet. Es unterscheidet sich von dem optischen Element 20 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung dadurch, dass beim optischen Element 20‘ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung die lichtleitenden optischen Pfade 201, 202, 203 und 204 alle vom gleichen Knotenpunkt 202‘ abzweigen. In 2 is schematically illustrated the illumination device according to the second embodiment of the invention. The illumination device according to the second embodiment of the invention differs from the illumination device according to the first embodiment of the invention only by the different design of the optical element 20 ' , Therefore, in the 1 and 2 for identical components of the two embodiments, the same reference numerals and for their description, reference is made to the description of the illumination device according to the first embodiment of the invention. The optical element 20 ' according to the second embodiment of the invention is also designed as a light guide. It is different from the optical element 20 of the first embodiment of the invention in that the optical element 20 ' According to the second embodiment of the invention, the photoconductive optical paths 201 . 202 . 203 and 204 all from the same node 202 ' branch.

Das erste, von der ersten Laserdiode 11 emittierte Lichtbündel 110 trifft auf die erste Einkopplungsschnittstelle 21 des optischen Elements 20‘ und wird entlang des lichtleitenden optischen Pfads 201 zum Knotenpunkt 200‘ im optischen Element 20‘ gelenkt. Analog treffen das zweite, von der zweiten Laserdiode 12 emittierte Lichtbündel 120 und das dritte, von der dritten Laserdiode 13 emittierte Lichtbündel 130 auf die zweite Einkopplungsschnittstelle 22 bzw. die dritte Einkopplungsschnittstelle 23 des optischen Elements 20‘ und werden entlang des lichtleitenden optischen Pfads 202 bzw. 203 zum Knotenpunkt 200‘ gelenkt. Am Knotenpunkt 200‘ werden die Lichtbündel 110, 120, 130 von den drei Laserdioden 11, 12, 13 vereinigt und das vereinigte Lichtbündel 140 wird im lichtleitenden optischen Pfad 206 zur ersten Auskopplungsschnittstelle 24 des optischen Elements 20‘ geführt. Das vereinigte Lichtbündel 140 verlässt das optische Element 20‘ an der ersten Auskopplungsschnittstelle 24 und wird auf eine Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 fokussiert.The first, from the first laser diode 11 emitted light bundles 110 meets the first interface interface 21 of the optical element 20 ' and becomes along the photoconductive optical path 201 to the junction 200 ' in the optical element 20 ' directed. Analog meet the second, of the second laser diode 12 emitted light bundles 120 and the third, from the third laser diode 13 emitted light bundles 130 to the second interface interface 22 or the third coupling interface 23 of the optical element 20 ' and become along the photoconductive optical path 202 respectively. 203 to the junction 200 ' directed. At the junction 200 ' become the light bundles 110 . 120 . 130 from the three laser diodes 11 . 12 . 13 united and the united light beam 140 becomes in the light-guiding optical path 206 to the first coupling interface 24 of the optical element 20 ' guided. The united light bundle 140 leaves the optical element 20 ' at the first coupling interface 24 and is applied to a surface of the light wavelength conversion element 30 focused.

Ein geringer Anteil des konvertierten gelben Lichts wird vom Lichtwellenlängenkonversionselement 30 zum optischen Element 20‘ zurückreflektiert und beispielsweise mittels einer Optik, wie in 7 schematisch dargestellt, in die weitere Einkopplungsschnittstelle 26 des optischen Elements 20‘ als Lichtbündel 150 mit konvertiertem, gelbem Licht eingekoppelt. Die weitere Einkopplungsschnittstelle 26 ist identisch mit der ersten Auskopplungsschnittstelle 24 des optischen Elements 20‘. Das Lichtbündel 150 mit konvertiertem gelbem Licht nutzt daher denselben optischen Pfad 206 wie das vereinigte Lichtbündel 140 mit blauem Licht von den drei Laserdioden, verläuft aber in entgegengesetzter Richtung. Am Knotenpunkt 200‘ wird das Lichtbündel 150 mit gelbem, konvertiertem Licht aufgeteilt, so dass ca. 25% der Lichtintensität des Lichtbündels 150 in den lichtleitenden optischen Pfad 204 eingekoppelt und über die zweite Auskopplungsschnittstelle 25 des optischen Elements 20‘ zu Sensoren der Überwachungseinrichtung 40 geführt werden, während die restlichen 75% der Lichtintensität des gelben, konvertierten Lichts das optische Element 20‘ ungenutzt über die lichtleitenden optischen Pfade 202, 201, 203 und über die Einkopplungsschnittstellen 21, 22 und 23 verlassen. A small proportion of the converted yellow light is from the light wavelength conversion element 30 to the optical element 20 ' reflected back and for example by means of optics, as in 7 shown schematically, in the further coupling interface 26 of the optical element 20 ' as a light beam 150 coupled with converted, yellow light. The further coupling interface 26 is identical to the first output interface 24 of the optical element 20 ' , The light beam 150 with converted yellow light therefore uses the same optical path 206 like the unified light bundle 140 with blue light from the three laser diodes, but runs in the opposite direction. At the junction 200 ' becomes the light beam 150 split with yellow, converted light, giving about 25% of the light intensity of the light beam 150 in the photoconductive optical path 204 coupled and via the second coupling interface 25 of the optical element 20 ' to sensors of the monitoring device 40 while the remaining 75% of the light intensity of the yellow converted light is the optical element 20 ' unused via the light-guiding optical paths 202 . 201 . 203 and via the coupling interfaces 21 . 22 and 23 leave.

In allen anderen Details stimmt das zweite Ausführungsbeispiel mit dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung überein. In all other details, the second embodiment is consistent with the first embodiment of the illumination device according to the invention.

In 3 ist schematisch die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die unterschiedliche Ausbildung des optischen Elements 20“. Daher werden in den 1 und 3 für identische Komponenten der beiden Ausführungsbeispiele dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen. Das optische Element 20“ gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ebenfalls als Lichtleiter ausgebildet. Es unterscheidet sich von dem optischen Element 20 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung nur durch einen zusätzlichen lichtleitenden optischen Pfad 207, der zur Auskopplung eines geringen Anteils des nicht-konvertierten blauen Lichts von den drei Laserdioden 11, 12, 13 dient. In allen anderen Details stimmen das erste und dritte Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung überein. In 3 schematically the illumination device according to the third embodiment of the invention is shown. The illumination device according to the third embodiment of the invention differs from the illumination device according to the first embodiment of the invention only by the different design of the optical element 20 " , Therefore, in the 1 and 3 for identical components of the two embodiments, the same reference numerals and for their description, reference is made to the description of the illumination device according to the first embodiment of the invention. The optical element 20 " according to the third embodiment of the invention is also designed as a light guide. It is different from the optical element 20 of the first embodiment of the invention only by a additional optical fiber optical path 207 which decouples a small portion of the unconverted blue light from the three laser diodes 11 . 12 . 13 serves. In all other details, the first and third embodiments of the illumination device according to the invention coincide.

Der zusätzliche lichtleitende optische Pfad 207 des optischen Elements 20“ zweigt vom Knotenpunkt 200 ab, an dem die von den Laserdioden 11, 12, 13 emittierten Lichtbündel 110, 120, 130 aus den lichtleitenden optischen Pfaden 201, 202, 203 zu einem gemeinsamen Lichtbündel 140 vereinigt werden. Der Durchmesser und die Querschnittfläche des lichtleitenden optischen Pfads 207 sind kleiner als der Durchmesser und die Querschnittfläche des lichtleitenden optischen Pfads 206, so dass ein Anteil von maximal 10% der Lichtintensität des Lichtbündels 140 in den lichtleitenden optischen Pfad 207 eingekoppelt wird, während der restliche Anteil des Lichtbündels 140 in den lichtleitenden optischen Pfad 206 eingekoppelt wird, der ebenfalls an den Knotenpunkt 200 angeschlossen ist. Das in den lichtleitenden optischen Pfad 207 eingekoppelte Lichtbündel 160 wird zu einer dritten Ausgangsschnittstelle 27 des optischen Elements 20“ gelenkt und dort ausgekoppelt, um es den Sensoren der Überwachungseinrichtung 40 zwecks Überwachung der Lichtintensität des Lichtbündels 160 zuzuführen. Bei Abweichung der Lichtintensität des Lichtbündels 160 von einem vorgegebenen Referenzwert können die Laserdioden 11, 12, 13 beispielsweise ausgeschaltet oder ihre Leistung verändert werden. The additional optical fiber optical path 207 of the optical element 20 " branches from the junction 200 from where the from the laser diodes 11 . 12 . 13 emitted light beam 110 . 120 . 130 from the light-guiding optical paths 201 . 202 . 203 to a common light bundle 140 to be united. The diameter and cross-sectional area of the photoconductive optical path 207 are smaller than the diameter and the cross-sectional area of the photoconductive optical path 206 , so that a maximum of 10% of the light intensity of the light beam 140 in the photoconductive optical path 207 is coupled, while the remaining portion of the light beam 140 in the photoconductive optical path 206 which is also connected to the node 200 connected. That in the light-guiding optical path 207 coupled light bundles 160 becomes a third output interface 27 of the optical element 20 " steered and there coupled out to the sensors of the monitoring device 40 for monitoring the light intensity of the light beam 160 supply. In case of deviation of the light intensity of the light beam 160 from a given reference value, the laser diodes 11 . 12 . 13 for example, switched off or changed their performance.

Der in den lichtleitenden optischen Pfad 206 eingekoppelte Anteil des Lichtbündels 140 wird, wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, über die erste Ausgangsschnittstelle 24 zum Lichtwellenlängenkonversionselement 30 geleitet und ein geringer Anteil des am Lichtwellenlängenkonversionselement 30 konvertierten Lichts wird über die weitere Eingangsschnittstelle 26, die identisch zur ersten Ausgangsschnittstelle 24 ist, und über die lichtleitenden optischen Pfade 206, 204 sowie über die zweite Ausgangsschnittstelle 25 des optischen Elements 20“ zur Überwachungseinrichtung 40 zurückgeführt.The in the optical fiber optical path 206 coupled portion of the light beam 140 is, as described in the first embodiment of the invention, via the first output interface 24 to the light wavelength conversion element 30 passed and a small proportion of the light wavelength conversion element 30 converted light is transmitted through the other input interface 26 which are identical to the first output interface 24 is, and via the light-guiding optical paths 206 . 204 as well as via the second output interface 25 of the optical element 20 " to the monitoring device 40 recycled.

In 4 ist schematisch die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die unterschiedliche Ausbildung des optischen Elements 20‘‘‘. Daher werden in den 1 und 4 für identische Komponenten der beiden Ausführungsbeispiele dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen. Das optische Element 20‘‘‘ gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ebenfalls als Lichtleiter ausgebildet. Es unterscheidet sich von dem optischen Element 20 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung nur durch die unterschiedliche Anordnung der Ein- und Auskopplungsschnittstellen 21, 22, 23, 24, 25, 26 am quaderförmigen Gehäuse 2‘ des optischen Elements 20‘‘‘. Beim optischen Element 20‘‘‘ der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Schnittstellen 24, 26 an einer Seitenwand des Gehäuses 2‘ angeordnet, die benachbart zu der Seitenwand des Gehäuses 2‘ ist, an der die Schnittstellen 21, 22, 23, 25 angeordnet sind, während bei dem optischen Element 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schnittstellen 24, 26 an einer Seitenwand des Gehäuses 2 angeordnet sind, die der Seitenwand des Gehäuses 2 gegenüberliegt, an welcher die anderen Schnittstellen 21, 22, 23, 25 angeordnet sind. Dem entsprechend ist der Verlauf des lichtleitenden optischen Pfads 206 beim optischen Element 20‘‘‘ gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung um einen Winkel von 90 Grad abgewinkelt, während er beim optischen Element 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung geradlinig verläuft. In allen anderen Details sind die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem vierten und ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung identisch. In 4 is schematically illustrated the illumination device according to the fourth embodiment of the invention. The illumination device according to the fourth embodiment of the invention differs from the illumination device according to the first embodiment of the invention only by the different design of the optical element 20 ''' , Therefore, in the 1 and 4 for identical components of the two embodiments, the same reference numerals and for their description, reference is made to the description of the illumination device according to the first embodiment of the invention. The optical element 20 ''' according to the fourth embodiment of the invention is also designed as a light guide. It is different from the optical element 20 of the first embodiment of the invention only by the different arrangement of the input and output interfaces 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 on the cuboid housing 2 ' of the optical element 20 ''' , With the optical element 20 ''' the lighting device according to the fourth embodiment of the invention are the interfaces 24 . 26 on a side wall of the housing 2 ' arranged adjacent to the side wall of the housing 2 ' is where the interfaces 21 . 22 . 23 . 25 are arranged while at the optical element 20 according to the first embodiment of the invention, the interfaces 24 . 26 on a side wall of the housing 2 are arranged, which are the side wall of the housing 2 opposite to which the other interfaces 21 . 22 . 23 . 25 are arranged. Accordingly, the course of the photoconductive optical path 206 at the optical element 20 ''' according to the fourth embodiment of the invention by an angle of 90 Degree angled while viewing the optical element 20 according to the first embodiment of the invention is rectilinear. In all other details, the lighting devices according to the fourth and first embodiments of the invention are identical.

In 5 ist schematisch die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung durch die unterschiedliche Ausbildung des optischen Elements 20““. Daher werden in den 1 und 5 für identische Komponenten der beiden Ausführungsbeispiele dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen. Das optische Element 20““ gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ebenfalls als Lichtleiter ausgebildet. Es unterscheidet sich von dem optischen Element 20 des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung durch die unterschiedliche Anordnung der Ein- und Auskopplungsschnittstellen 21, 22, 23, 24, 25, 26 am quaderförmigen Gehäuse 2“ des optischen Elements 20““. Beim optischen Element 20““ der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die Schnittstellen 24, 26 an einer Seitenwand des quaderförmigen Gehäuses 2“ angeordnet, die benachbart zu der Seitenwand des Gehäuses 2“ ist, an der die anderen Schnittstellen 21, 22, 23, 25 angeordnet sind, während bei dem optischen Element 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Schnittstellen 24, 26 an einer Seitenwand des Gehäuses 2 angeordnet sind, die der Seitenwand des Gehäuses 2 gegenüberliegt, an welcher die anderen Schnittstellen 21, 22, 23, 25 angeordnet sind. Dem entsprechend ist der Verlauf des lichtleitenden optischen Pfads 206 beim optischen Element 20““ gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung um einen Winkel von 90 Grad abgewinkelt, während er beim optischen Element 20 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung geradlinig verläuft. Außerdem weist das optische Element 20““ der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung einen zusätzlichen lichtleitenden optischen Pfad 207 zur Überwachung der Lichtintensität der von den Laserdioden 11, 12, 13 emittierten Lichtbündel 110, 120, 130 auf. In allen anderen Details sind die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem fünften und ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung identisch. Der zusätzliche lichtleitende optische Pfad 207 des optischen Elements 20““ weist dieselbe Konstruktion und dieselbe Funktion wie der lichtleitende optische Pfad 207 des optischen Elements 20“ der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung auf. Daher wird für dessen Beschreibung auf die entsprechende Beschreibung beim dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen. In 5 is schematically illustrated the illumination device according to the fifth embodiment of the invention. The illumination device according to the fifth embodiment of the invention differs from the illumination device according to the first embodiment of the invention by the different design of the optical element 20 "" , Therefore, in the 1 and 5 for identical components of the two embodiments, the same reference numerals and for their description, reference is made to the description of the illumination device according to the first embodiment of the invention. The optical element 20 "" according to the fifth embodiment of the invention is also designed as a light guide. It is different from the optical element 20 of the first embodiment of the invention by the different arrangement of the input and output interfaces 21 . 22 . 23 . 24 . 25 . 26 on the cuboid housing 2 ' of the optical element 20 "" , With the optical element 20 "" the illumination device according to the fifth embodiment of the invention are the interfaces 24 . 26 on a side wall of the cuboid housing 2 ' arranged adjacent to the side wall of the housing 2 ' is where the other interfaces 21 . 22 . 23 . 25 are arranged while at the optical element 20 according to the first embodiment of the invention, the interfaces 24 . 26 on a side wall of the housing 2 are arranged, which are the side wall of the housing 2 opposite to which the other interfaces 21 . 22 . 23 . 25 are arranged. Accordingly, the course of the photoconductive optical path 206 at the optical element 20 "" according to the fifth embodiment of the invention angled at an angle of 90 degrees, while in the optical element 20 according to the first embodiment of the invention is rectilinear. In addition, the optical element has 20 "" the illumination device according to the fifth embodiment of the invention, an additional optical light optical path 207 for monitoring the light intensity of the laser diodes 11 . 12 . 13 emitted light beam 110 . 120 . 130 on. In all other details, the lighting devices according to the fifth and first embodiments of the invention are identical. The additional optical fiber optical path 207 of the optical element 20 "" has the same construction and function as the photoconductive optical path 207 of the optical element 20 " the illumination device according to the third embodiment of the invention. Therefore, for the description thereof, reference is made to the corresponding description in the third embodiment of the invention.

In 6 ist schematisch der Aufbau der Beleuchtungseinrichtungen gemäß den bereits beschriebenen Beleuchtungseinrichtungen gemäß den Ausführungsbeispielen eins bis fünf dargestellt. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 30 kann in geringem Abstand zu dem optischen Element 20 oder ohne Abstand unmittelbar auf einer Oberfläche des optischen Elements 20 angeordnet sein, um die Lichtintensitätsverluste beim Übertritt der Lichtbündel 140 und 150 vom optischen Element 20 in das Lichtwellenlängenkonversionselement 30 bzw. vom Lichtwellenlängenkonversionselement 30 in das optische Element 20 zu minimieren.In 6 schematically the structure of the lighting devices according to the lighting devices already described according to the embodiments one to five shown. The light wavelength conversion element 30 can be at a small distance to the optical element 20 or without spacing directly on a surface of the optical element 20 be arranged to the light intensity losses in the passage of the light beam 140 and 150 from the optical element 20 in the light wavelength conversion element 30 or the light wavelength conversion element 30 in the optical element 20 to minimize.

Alternativ kann bei den Ausführungsbeispielen eins bis fünf der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung, wie in 7 schematisch dargestellt ist, zwischen dem optischen Element 20 und dem Lichtwellenlängenkonversionselement 30 eine Optik 50, beispielsweise in Form einer optischen Linse, angeordnet sein, um das aus dem optischen Element 20 austretende Lichtbündel 140 auf eine Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 zu fokussieren und einen geringen Teil des am Lichtwellenlängenkonversionselement 30 reflektierten, konvertierten Lichts als Lichtbündel 150 in die weitere Einkopplungsschnittstelle 26 des optischen Elements 20 einzukoppeln. Alternatively, in the embodiments one to five of the lighting device according to the invention, as in 7 is shown schematically, between the optical element 20 and the light wavelength conversion element 30 an optic 50 , For example, in the form of an optical lens, to be arranged from the optical element 20 emerging light bundles 140 on a surface of the light wavelength conversion element 30 to focus and a small part of the light wavelength conversion element 30 reflected, converted light as a light beam 150 in the further coupling interface 26 of the optical element 20 couple.

Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist das Lichtwellenlängenkonversionselement 30 derart ausgebildet, dass es in Transmission betrieben wird. Das heißt, das Lichtwellenlängenkonversionselement 30 besteht, wie bereits oben beschrieben wurde, aus einem transparenten Saphir- oder Keramik-Plättchen, dessen dem optischen Element 20 zugewandte Oberfläche mit Leuchtstoff 31, insbesondere YAG:Ce-Leuchtstoff, beschichtet ist. Alternativ kann auch die vom optischen Element 20 abgewandte Oberfläche des Saphir- oder Keramik-Plättchens mit Leuchtstoff 31 beschichtet sein oder es können Leuchtstoffpartikel im Inneren des transparenten Saphir- oder Keramik-Plättchens eingeschlossen sein. Das aus dem optischen Element 20 austretende Lichtbündel 140 mit blauem Laserlicht trifft auf das Lichtwellenlängenkonversionselement 30 und ein Teil dieses Laserlichts wird beim Durchtritt durch das mit Leuchtstoff 31 versehene Saphir- bzw. Keramik-Plättchen in gelbes Licht konvertiert, so dass aus der vom optischen Element 20 abgewandten Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 bzw. des Saphir- oder Keramik-Plättchen des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 weißes Licht 5 austritt, das eine Mischung aus nicht-konvertiertem, blauem Licht und konvertiertem gelbem Licht ist. Farbort und Farbtemperatur des weißen Mischlichts hängen von der Konzentration der Leuchtstoffpartikel und der Schichtdicke der Leuchtstoffbeschichtung 31 des Saphir- oder Keramik-Plättchen des Lichtwellenlängenkonversionselements 30 ab. Das blaue Laserlicht des Lichtbündels 140 wird beim Durchtritt durch das Lichtwellenlängenkonversionselement 30 an den Leuchtstoffpartikeln gestreut. Daher tritt das weiße Mischlicht 5 mit lambert’scher Verteilung aus dem Lichtwellenlängenkonversionselement 30 aus. In the previously described embodiments of the illumination device according to the invention, the light wavelength conversion element 30 designed such that it is operated in transmission. That is, the light wavelength conversion element 30 consists, as has already been described above, of a transparent sapphire or ceramic plate, of which the optical element 20 facing surface with phosphor 31 , in particular YAG: Ce phosphor coated. Alternatively, that of the optical element 20 opposite surface of the sapphire or ceramic plate with phosphor 31 be coated or phosphor particles may be included in the interior of the transparent sapphire or ceramic plate. That from the optical element 20 emerging light bundles 140 with blue laser light impinges on the light wavelength conversion element 30 and a part of this laser light is passing through with the phosphor 31 provided sapphire or ceramic plates are converted into yellow light, so that from the optical element 20 remote surface of the light wavelength conversion element 30 or the sapphire or ceramic plate of the light wavelength conversion element 30 White light 5 which is a mixture of unconverted blue light and converted yellow light. Color location and color temperature of the white mixed light depend on the concentration of the phosphor particles and the layer thickness of the phosphor coating 31 the sapphire or ceramic plate of the light wavelength conversion element 30 from. The blue laser light of the light beam 140 becomes on passing through the light wavelength conversion element 30 scattered on the phosphor particles. Therefore, the white mixed light occurs 5 with Lambertian distribution from the light wavelength conversion element 30 out.

In 8 ist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mit einer alternativen Ausführungsform des Lichtwellenlängenkonversionselements 30‘ schematisch dargestellt. Die alternative Ausführungsform des Lichtwellenlängenkonversionselements 30‘ wird in Reflexion betrieben. Das heißt, das aus dem optischen Element 20 austretende Lichtbündel 140 mit blauem Licht wird mittels der Optik 50 zum Lichtwellenlängenkonversionselement 30‘ geleitet, so dass es auf die Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30‘ unter einem Einfallswinkel von größer als Null Grad auftrifft und am Lichtwellenlängenkonversionselement 30‘ reflektiert wird. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 30‘ besteht aus einem transparentem Saphir- oder Keramik-Plättchen, dessen dem optischen Element 20 zugewandte Oberfläche mit Leuchtstoff 31, insbesondere YAG:Ce-Leuchtstoff, beschichtet ist. Alternativ kann auch die vom optischen Element 20 abgewandte Oberfläche des Saphir- oder Keramik-Plättchens des Lichtwellenlängenkonversionselements 30‘ mit Leuchtstoff beschichtet sein oder es können Leuchtstoffpartikel im Inneren des Saphir- oder Keramik-Plättchens eingebettet sein. Die vom optischen Element 20 abgewandte Oberfläche ist, beispielsweise mittels einer metallischen Beschichtung 32, lichtreflektierend ausgebildet, so dass das in das Lichtwellenlängenkonversionselement 30‘ eindringende Lichtbündel 140 an der metallischen Beschichtung 32 reflektiert wird und das Saphir- oder Keramik-Plättchen nur an der dem optischen Element 20 zugewandten Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30‘ verlassen kann. Beim Passieren der Leuchtstoffschicht 31 wird das blaue Licht des Lichtbündels 140 anteilig in gelbes Licht konvertiert, so dass an der dem optischen Element 20 zugewandten Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements 30‘ weißes Licht austritt, das eine Mischung aus nicht-konvertiertem blauem Licht und konvertiertem gelbem Licht ist. Bei dieser Ausführungsform des Lichtwellenlängenkonversionselements 30‘ durchläuft das blaue Licht die Leuchtstoffschicht 31 zweimal bevor es das Lichtwellenlängenkonversionselement 30‘ verlassen kann. Die relativen Anteile von konvertiertem gelbem Licht und nicht-konvertiertem blauem Licht und die daraus resultierende Farbtemperatur des weißen Mischlichts 5‘ hängen von der Konzentration der Leuchtstoffpartikel und der Schichtdicke des Leuchtstoffs 31 im Lichtwellenlängenkonversionselement 30‘ ab. Anstelle der Verwendung einer metallischen Beschichtung 32 kann das Lichtwellenlängenkonversionselement 30‘ beispielsweise mittels eines transparenten Klebers, insbesondere mittels eines transparenten Klebers auf Silikonbasis, auf einem metallischen Spiegel aufgebracht sein, der außerdem auch als Wärmesenke für das Lichtwellenlängenkonversionselement 30‘ dient. In 8th is the illumination device according to the invention with an alternative embodiment of the light wavelength conversion element 30 ' shown schematically. The alternative embodiment of the light wavelength conversion element 30 ' is operated in reflection. That is, from the optical element 20 emerging light bundles 140 with blue light is by means of optics 50 to the light wavelength conversion element 30 ' directed so that it is on the surface of the light wavelength conversion element 30 ' impinges at an angle of incidence of greater than zero degrees and at the light wavelength conversion element 30 ' is reflected. The light wavelength conversion element 30 ' consists of a transparent sapphire or ceramic plate, of which the optical element 20 facing surface with phosphor 31 , in particular YAG: Ce phosphor coated. Alternatively, that of the optical element 20 remote surface of the sapphire or ceramic plate of the light wavelength conversion element 30 ' be coated with phosphor or it may be phosphor particles embedded in the interior of the sapphire or ceramic plate. The ones from optical element 20 remote surface, for example by means of a metallic coating 32 formed light-reflecting, so that in the light wavelength conversion element 30 ' penetrating light bundles 140 on the metallic coating 32 is reflected and the sapphire or ceramic plate only on the optical element 20 facing surface of the light wavelength conversion element 30 ' can leave. When passing the phosphor layer 31 becomes the blue light of the light beam 140 proportionally converted into yellow light, so that at the the optical element 20 facing surface of the light wavelength conversion element 30 ' white light that is a mixture of unconverted blue light and converted yellow light. In this embodiment of the light wavelength conversion element 30 ' the blue light passes through the phosphor layer 31 twice before the light wavelength conversion element 30 ' can leave. The relative proportions of converted yellow light and unconverted blue light and the resulting color temperature of the white mixed light 5 ' depend on the concentration of the phosphor particles and the layer thickness of the phosphor 31 in the light wavelength conversion element 30 ' from. Instead of using a metallic coating 32 can the light wavelength conversion element 30 ' For example, by means of a transparent adhesive, in particular by means of a transparent silicone-based adhesive, be applied to a metallic mirror, which also also serves as a heat sink for the light wavelength conversion element 30 ' serves.

Die alternative Ausführungsform des Lichtwellenlängenkonversionselements 30‘ kann zusammen mit allen fünf oben beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung verwendet werden. The alternative embodiment of the light wavelength conversion element 30 ' can be used together with all five embodiments of the illumination device according to the invention described above.

Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die näher erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung. Beispielsweise können anstelle der blaues Licht emittierenden Laserdioden gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen auch andere Laserdioden, insbesondere andersfarbiges Licht sowie Ultraviolette oder Infrarote Strahlung emittierende Laserdioden und daran angepasste Leuchtstoffe oder Leuchtstoffmischungen, verwendet werden. The invention is not limited to the embodiments of the invention explained in more detail. For example, instead of the blue light-emitting laser diodes according to the preferred embodiments, other laser diodes, in particular differently colored light as well as ultraviolet or infrared radiation emitting laser diodes and phosphors or phosphor mixtures adapted thereto can be used.

Die Laserdioden können gleiche oder unterschiedliche Strahlungswellenlängen emittieren. Die Laserdioden können zeitgleich oder zeitversetzt sowie im Dauerstrich- und/oder Pulsbetrieb betrieben werden.The laser diodes can emit the same or different radiation wavelengths. The laser diodes can be operated simultaneously or with a time delay and in continuous wave and / or pulse mode.

Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung kann mehrere optische Elemente umfassen, die beispielsweise in dichter Anordnung auf- oder nebeneinander angebracht sind und ihre jeweilige Anregungsstrahlung auf ein gemeinsames Konversionselement richten. The lighting device according to the invention may comprise a plurality of optical elements, which are mounted, for example, in a dense arrangement or side by side and direct their respective excitation radiation to a common conversion element.

Das optische Element ist üblicherweise in einem Gehäuse integriert. Entstehende Verlustwärme wird über übliche Methoden, beispielsweise mittels Luftkühlung durch Ventilatoren oder Konvektion oder mittels Heatpipes etc., abgeführt. Das Lichtwellenlängenkonversionselement kann auch aus einem opaken, das heißt, aus einem undurchsichtigen aber durchscheinenden und lichtstreuenden sowie mit Leuchtstoff versehenem Saphir- oder Keramik-Plättchen bestehen, das zusätzlich zu den Leuchtstoffpartikeln eine lichtstreuende Wirkung auf das konvertierte und nicht-konvertierte Licht ausübt. The optical element is usually integrated in a housing. Loss of heat generated is dissipated by conventional methods, for example by means of air cooling by fans or convection or by means of heat pipes, etc. The light wavelength conversion element can also consist of an opaque, that is, of an opaque but translucent and light-scattering and phosphor provided sapphire or ceramic plate, which exerts a light-scattering effect on the converted and unconverted light in addition to the phosphor particles.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 202012005157 U1 [0002] DE 202012005157 U1 [0002]

Claims (10)

Beleuchtungseinrichtung mit mehreren Lichtquellen (11, 12, 13) und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement (30), das dazu ausgebildet ist, Licht von den Lichtquellen (11, 12, 13) zumindest anteilig in Licht anderer Wellenlänge zu konvertieren, sowie mit einem optischen Element (20), das als Lichtleiter ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das optische Element (20) dazu ausgelegt ist, mehrere Lichtbündel (110, 120, 130) von den Lichtquellen (11, 12, 13) zu einem Lichtbündel (140) zum Beleuchten des Lichtwellenlängenkonversionselements (30) zu vereinigen und einen Teil des von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (30) konvertierten Lichts (150) aufzunehmen. Lighting device with multiple light sources ( 11 . 12 . 13 ) and at least one light wavelength conversion element ( 30 ), which is adapted to receive light from the light sources ( 11 . 12 . 13 ) at least partially convert into light of different wavelengths, and with an optical element ( 20 ), which is designed as a light guide, characterized in that the optical element ( 20 ) is designed to receive a plurality of light bundles ( 110 . 120 . 130 ) from the light sources ( 11 . 12 . 13 ) to a light beam ( 140 ) for illuminating the light wavelength conversion element ( 30 ) and a part of the of the at least one light wavelength conversion element ( 30 ) converted light ( 150 ). Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische Element (20) mehrere Einkopplungsschnittstellen (21, 22, 23) zur Einkopplung von Licht und eine erste Auskopplungsschnittstelle (24) hat, an der gebündeltes, von mehreren Einkopplungsschnittstellen (21, 22, 23) stammendes Licht ausgekoppelt wird. Lighting device according to claim 1, wherein the optical element ( 20 ) several injection interfaces ( 21 . 22 . 23 ) for the coupling of light and a first coupling interface ( 24 ) has, at the bundled, of several injection interfaces ( 21 . 22 . 23 ) is coupled out light. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei die Einkopplungsschnittstellen (21, 22, 23) durch lichtleitende optische Pfade (201, 202, 203, 206), die im optischen Element (20) integriert sind, mit der ersten Auskopplungsschnittstelle (24) des optischen Elements (20) verbunden sind. Lighting device according to claim 2, wherein the coupling interfaces ( 21 . 22 . 23 ) by light-guiding optical paths ( 201 . 202 . 203 . 206 ) in the optical element ( 20 ) are integrated with the first outcoupling interface ( 24 ) of the optical element ( 20 ) are connected. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste Auskopplungsschnittstelle (24) des optischen Elements (20) mit dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (30) korreliert ist, so dass an der ersten Auskopplungsschnittstelle (24) ausgekoppeltes Licht (140) zu dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (30) gelenkt wird. Lighting device according to one of claims 1 to 3, wherein the first coupling interface ( 24 ) of the optical element ( 20 ) with the at least one light wavelength conversion element ( 30 ) is correlated so that at the first outcoupling interface ( 24 ) decoupled light ( 140 ) to the at least one light wavelength conversion element ( 30 ) is directed. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das optische Element (20) eine weitere Einkopplungsschnittstelle (26) zur Einkopplung von Licht (150) aufweist, das am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (30) konvertiert wurde. Lighting device according to one of claims 1 to 4, wherein the optical element ( 20 ) another coupling interface ( 26 ) for the coupling of light ( 150 ), which on at least one light wavelength conversion element ( 30 ) was converted. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei die weitere Einkopplungsschnittstelle (26) mit der ersten Auskopplungsschnittstelle (24) des optischen Elements (20) zusammenfällt. Lighting device according to claim 5, wherein the further coupling interface ( 26 ) with the first coupling interface ( 24 ) of the optical element ( 20 ) coincides. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei das optische Element (20) eine zweite Auskopplungsschnittstelle (25) zur Auskopplung von Licht (150) aufweist, das vom mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (30) konvertiert wurde. Lighting device according to one of claims 2 to 6, wherein the optical element ( 20 ) a second coupling interface ( 25 ) for the extraction of light ( 150 ), which of the at least one light wavelength conversion element ( 30 ) was converted. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 7, wobei die weitere Einkopplungsschnittstelle (26) durch einen lichtleitenden optischen Pfad (206, 204), der im optischen Element integriert (20) ist, mit der zweiten Auskopplungsschnittstelle (25) verbunden ist.Lighting device according to claim 7, wherein the further coupling interface ( 26 ) through a light-guiding optical path ( 206 . 204 ) integrated in the optical element ( 20 ), with the second outcoupling interface ( 25 ) connected is. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, wobei das optische Element (20) eine dritte Auskopplungsschnittstelle (27) besitzt, die zur Auskopplung eines Teils (160) des kumulierten, von allen Lichtquellen (11, 12, 13) emittierten, nicht-konvertierten Lichts dient. Lighting device according to one of claims 2 to 8, wherein the optical element ( 20 ) a third coupling interface ( 27 ), which is used to decouple a part ( 160 ) of the cumulative, of all light sources ( 11 . 12 . 13 ) emitted, unconverted light is used. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei die zweite (25) und dritte Auskopplungsschnittstelle (27) jeweils mit einer Überwachungseinrichtung (40) zur Überwachung der Intensitäten des konvertierten (150) und nicht-konvertierten Anteils (160) des Lichts korreliert ist. Lighting device according to claim 9, wherein the second ( 25 ) and third coupling interface ( 27 ) each with a monitoring device ( 40 ) to monitor the intensities of the converted ( 150 ) and unconverted share ( 160 ) of the light is correlated.
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