-
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend eine Lichterzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Lichtstrahls, eine von dem Lichtstrahl beleuchtbare Leuchtstofffläche und mindestens einen beweglichen Umlenkspiegel zum scannenden Umlenken des Lichtstrahls auf die Leuchtstofffläche. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Fahrzeugleuchten, insbesondere auf Fahrzeugscheinwerfer, insbesondere von Personenkraftwägen.
-
Für die Erzeugung von zeitlich variierenden Lichtabstrahlmustern, speziell ohne große bewegliche Teile, gibt es die Möglichkeit, entsprechende Lichtverteilungen mittels eines Lasers auf einen davon beabstandeten Konversionsfarbstoff („Remote Phosphor“) zu schreiben. Die dort entstehende Lichtverteilung kann mit klassischen abbildenden Systemen in ein Fernfeld abgebildet werden und dort das gewünschte Lichtabstrahlmuster erzeugen. Insbesondere bei einer Außenbeleuchtung, z.B. durch Scheinwerfer, kann die kurzzeitige (Spitzen-)Belastung des Konversionsfarbstoffes aufgrund der zur ausreichend starken Ausleuchtung erforderlichen hohen Leistungsdichte jedoch sehr hoch werden. Bei hohen benötigten Lichtströmen mag die Belastung sogar zu hoch werden, um überhaupt realisiert werden zu können. Speziell wenn hohe Auflösungen (d.h. kleine örtliche Bildpunkte oder „Pixel") realisiert werden sollen, werden die kurzzeitigen Spitzen-Leistungsdichten auf dem Konversionsfarbstoff sehr groß.
-
DE 10 2007 025 330 A1 offenbart eine Projektionsvorrichtung, die mindestens zwei Lichtquellen zur Ausstrahlung jeweiliger Lichtstrahlen und eine Projektionseinrichtung zur Umlenkung der Lichtstrahlen auf eine Projektionsfläche aufweist, wobei zumindest zwei der Lichtquellen so ausgerichtet sind, dass sie die Lichtstrahlen unter einem vordefinierten Winkel zueinander ausstrahlen. Eine weitere Projektionsvorrichtung weist mindestens zwei Lichtquellen zur kollinearen Ausstrahlung jeweiliger Lichtstrahlen, ein Umlenksystem zur nicht-kollinearen Umlenkung der Lichtstrahlen und eine Projektionseinrichtung zur Umlenkung der nichtkollinearen Lichtstrahlen auf eine Projektionsfläche auf, wobei das Umlenksystem mindestens ein gemeinsames Mikrooptikelement aufweist.
-
EP 1 351 522 A2 offenbart ein scannendes optisches Anzeigesystem, das eine geringe Zahl von Teilen aufweist und leicht miniaturisiert ist. Das System umfasst eine Vielzahl von Lichtquellen, die Licht mit zueinander unterschiedlichen Wellenlängenbereichen ausstrahlen, ein Lichtvereinigungselement zum Kombinieren der Vielzahl der von den Lichtquellen emittierten Lichtstrahlen, und ein optisches Abtastsystem, welches das kombinierte Licht auf eine Scanoberfläche scannend aufbringt. Das Lichtvereinigungselement ist ein optisches Beugungselement.
-
US 2005/0110954 A1 offenbart einen Lichtprojektor, der ein Projektionsmittel zum Projizieren eines Bildes auf einen Schirm zur Bilddarstellung durch Scannen von Laserlicht aufweist. Das Laserlicht enthält eine Vielzahl von Laserstrahlen. Die Projektionseinrichtung bestrahlt eine im Wesentlichen identische Position auf dem Schirm mit der Vielzahl von Laserstrahlen mit einer Zeitdifferenz. Ein jedem der Laserstrahlen zugeordnetes Bildsignal weist eine Zeitdifferenz auf, so dass ein vorhergehender Laserstrahl in Bezug auf einen nachfolgenden Laserstrahl verzögert ist, um der Zeitverschiebung in der Bestrahlung zu entsprechen.
-
US 2006/0044297 A1 offenbart eine Bildanzeigevorrichtung, die eine Lichtquelle mit einer Vielzahl von Lichtemittern und ein optisches Projektionssystem aufweist, wodurch Licht von der Lichtquelle scannend oder abtastend in einer Hauptscanrichtung und in einer Nebenscanrichtung angestrahlt wird, um auf einem Bildschirm ein Bild mit einer vorgegebenen Anzahl der Pixeln zu erzeugen. Die Scanzeilen in der Hauptscanrichtung werden durch das von jedem der Lichtemitter emittierte Licht gebildet und so gesteuert, dass sie einander überlagert auf dem Bildschirm abgebildet werden.
-
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine verbesserte Möglichkeit zur Erzeugung von zeitlich variierenden Lichtverteilungen durch eine Remote-Phosphor-Anordnung bereitzustellen. Es ist speziell eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zeitlich variierende Lichtverteilungen hoher Helligkeit durch eine einfache und preiswerte Remote-Phosphor-Anordnung bereitzustellen.
-
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend eine Lichterzeugungseinrichtung zum Erzeugen von mindestens zwei (Anregungs-)Lichtstrahlen, mindestens eine von den Lichtstrahlen beleuchtbare Leuchtstofffläche und mindestens eine Umlenkeinheit zum scannenden Umlenken der Lichtstrahlen auf die Leuchtstofffläche, so dass die Lichtstrahlen beabstandet auf die mindestens eine Leuchtstofffläche treffen und so, dass mindestens ein Bereich der Leuchtstofffläche von mindestens zwei beabstandet auftreffenden Lichtstrahlen nacheinander beleuchtbar ist. Dies geschieht insbesondere während eines Aufbaus eines Bilds bzw. innerhalb einer Bildaufbauzeit. Der Zeitabstand zwischen zwei beabstandet auftreffenden Lichtstrahlen liegt also bevorzugt innerhalb der gewählten Bildaufbauzeit.
-
Diese Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sowohl die Leistungsdichte der eigentlichen Lichtquelle als auch die kurzzeitige Spitzen-Leistungsdichte in der Leuchtstofffläche reduziert werden können. Jeder zeitlich beabstandet beleuchtbare Bereich auf der Leuchtstofffläche bzw. im Fernfeld (die Korrelation zwischen Leuchtstofffläche und Fernfeld wird beispielsweise durch ein optisches Abbildungssystem hergestellt) kann nun von mehreren bzw. jeder Lichtquelle überstrichen werden und braucht somit nur mit einer geringeren Intensität beaufschlagt zu werden, um den gleichen Lichtstrom innerhalb einer vorgegebenen Integrationszeit, die der vorgegebenen Bildaufbauzeit entspricht, zu erzeugen. Der Lichtstrom setzt sich insbesondere multiplikativ aus einer Intensität des einfallenden Lichts und der zugehörigen Bestrahlzeit zusammen, d.h., dass Lichtstrom = Intensität·Bestrahlzeit gilt. Die gesamte Bestrahlungszeit des Bereichs steigt als Summe über den mehr als einen Lichtstrahl. Anstatt also eine mit einem einzigen Lichtstrahl arbeitende Anordnung zu vervielfältigen und deren Lichtabstrahlmuster im Fernfeld zu überlagern und dabei die Leistung der einzelnen Anordnungen zu reduzieren, wird hier zumindest der Anregungslichtstrahl vervielfacht.
-
Dadurch, dass die Lichterzeugungseinrichtung entfernt von der Leuchtstofffläche angeordnet ist und die von ihr erzeugten Lichtstrahlen eine Luftstrecke bis zu der Leuchtstofffläche durchlaufen, mag die Leuchtvorrichtung auch als „Remote-Phosphor“-Leuchtvorrichtung bezeichnet werden.
-
Dass die Lichtstrahlen beabstandet auf die mindestens eine Leuchtstofffläche treffen, bedeutet insbesondere, dass mindestens zwei Lichtstrahlen nicht zur gleichen Zeit deckungsgleich auf die Leuchtstofffläche treffen, d.h. nicht zur gleichen Zeit genau den gleichen Brennfleck bestrahlen. Anstelle dessen mögen insbesondere mindestens zwei Lichtstrahlen zeitgleich ohne örtliche Überlappung oder mit einer nur teilweisen örtlichen Überlappung ihrer ausgedehnten Brennflecke auf die mindestens eine Leuchtstofffläche treffen bzw. dort nicht oder nur teilweise überlappende Brennflecke bilden.
-
Unter einer Bildaufbauzeit wird insbesondere diejenige Zeitdauer verstanden, die benötigt wird, um ein Einzelbild einer mit einer bestimmten Bildwiederholfrequenz oder Bildwiederholrate wiedergegebenen Bildfolge aufzubauen. Unter einer Bildaufbauzeit mag insbesondere auch die Zeitdauer verstanden werden, welche benötigt wird, um die Leuchtstofffläche zu beleuchten. Es wird bevorzugt, dass die Bestrahlungszeiten von Bereichen der Leuchtstofffläche sowohl an eine gewünschte Bildwiederholfrequenz zum Durchlaufen einer Spur auf der Leuchtstofffläche oder „Repetitionsrate“ als auch an eine Relaxationszeit des Leuchtstoffs angepasst sind. Es wird auch bevorzugt, dass die Bildwiederholfrequenz mindestens 25 Hz beträgt, so dass aufeinander folgende Lichtabstrahlmuster als kontinuierlich aufeinanderfolgend wahrgenommen werden. Diese Bildwiederholfrequenz von 25 Hz, idealerweise sogar von mindestens 100 Hz oder sogar von mindestens 200 Hz, führt bei einer beispielhaft ausgewählten Auflösung zwischen 0,05° und 1° im Fernfeld (und damit einer Zahl von ca. 800 bis 320000 bildpunktartigen Bereichen oder Bildpunkten auf der Leuchtstofffläche) zu durchschnittlichen Bestrahlungszeiten eines solchen Bildpunkts zwischen 50 Mikrosekunden [800 Bildpunkte / 25 Hz] und nur 15 Nanosekunden [320000 Bildpunkte / 200 Hz]. In dieser Bestrahlungszeit sollte der Leuchtstoff sowohl in der Lage sein, die gewünschte Lichtmenge zu konvertieren, als auch zumindest teilweise zu relaxieren, so dass eine weitere, zumindest teilweise Anregung stattfinden kann. Bevorzugterweise werden die Parameter der Leuchtvorrichtung (z.B. die Anzahl der Bildpunkte [und damit eine Auflösung und ein Bereich] und die Bildwiederholrate) so gewählt, dass gängige Konversionsfarbstoffe dies bewerkstelligen können. Möchte man nicht alle Bildpunkte gleichmäßig beleuchten, sondern noch zusätzlich zeitlich variieren, so wird es bevorzugt, dass die durchschnittliche Bestrahlungsdauer (gemittelt über alle Bildpunkte) im Bereich von Mikrosekunden liegt.
-
Die Umlenkeinheit mag einen oder mehrere bewegliche Umlenkspiegel aufweisen. Mindestens ein beweglicher Umlenkspiegel mag insbesondere zum scannenden oder zeilenartigen Umlenken des einfallenden Anregungs- oder Primärlichtstrahls ausgebildet ist. Mindestens ein beweglicher Umlenkspiegel mag zum scannenden Umlenken des einfallenden Anregungs- oder Primärlichtstrahls in einer Richtung oder in zwei (z.B. senkrecht zueinander stehenden) Richtungen ausgebildet sein. Zum scannenden Umlenken mag der Umlenkspiegel insbesondere um mindestens eine Drehachse schwenkbar ausgebildet sein
-
Die Leuchtvorrichtung mag insbesondere ein Leuchtmodul oder eine „Light Engine“ sein.
-
Die Lichterzeugungseinrichtung mag eine oder mehrere Lichtquellen aufweisen. Das von mindestens einer Lichtquelle erzeugte Licht mag in zwei oder mehr unterschiedliche Lichtstrahlen aufgespalten werden, z.B. mittels eines Strahlteilers. Das Licht mehrerer Lichtquellen mag in einen Lichtstrahl kombiniert oder vereint werden.
-
Insbesondere weisen mindestens zwei Lichtstrahlen unterschiedliche Lichtpfade auf und liegen also zumindest unmittelbar vor Auftreffen auf der Leuchtstofffläche nicht deckungsgleich aufeinander.
-
Die Leuchtstofffläche weist mindestens einen Leuchtstoff oder Konversionsfarbstoff auf, welcher das Primärlicht der darauf einfallenden Lichtstrahlen zumindest teilweise in Sekundärlicht unterschiedlicher Wellenlänge, insbesondere größerer Wellenlänge, umwandelt oder konvertiert. Diese Wellenlängenkonversion ist grundsätzlich bekannt und braucht hier nicht weiter ausgeführt zu werden. Beispielsweise mag ein Leuchtstoff einfallendes blaues Primärlicht teilweise in gelbes Sekundärlicht umwandeln, so dass von der Leuchtstofffläche insgesamt blau-gelbes bzw. weißes Mischlicht mit entsprechenden Anteilen aus Primärlicht und Sekundärlicht abgestrahlt wird.
-
Es ist eine Weiterbildung, dass zumindest zwei Lichtstrahlen(Primär-)Licht gleicher Wellenlänge bzw. gleicher spektraler Verteilung aufweisen. Diese mindestens zwei Lichtstrahlen weisen in anderen Worten die gleiche Farbe auf, bestehen z.B. aus blauem Licht. Jedoch mag die Lichterzeugungseinrichtung zusätzlich Lichtstrahlen von dazu unterschiedlicher Farbe erzeugen.
-
Es ist auch eine Weiterbildung, dass alle auf eine bestimmte Leuchtstofffläche einfallenden Lichtstrahlen von gleicher Wellenlänge oder Farbe sind.
-
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass die Leuchtstofffläche genau einen Leuchtstoff aufweist, was deren Herstellung und einen Aufbau der Leuchtvorrichtung besonders vereinfacht. Es ist insbesondere hierfür vorteilhaft, dass alle auf diese Leuchtstofffläche einfallenden Lichtstrahlen von gleicher Wellenlänge oder Farbe sind.
-
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Leuchtstofffläche mehrere Leuchtstoffe aufweist, welche unterschiedliches Sekundärlicht erzeugen (d.h., Sekundärlicht eines anderen spektralen Bereichs bzw. einer anderen Farbe). Mindestens zwei Leuchtstoffe mögen mittels eines gleichen Lichtstrahls (d.h., von Licht gleicher Farbe) zur Erzeugung von unterschiedlichem Sekundärlicht angeregt werden. Anteile des unterschiedlichen Sekundärlichts lassen sich beispielsweise durch einen entsprechenden Anteil der Leuchtstoffe einstellen.
-
Es ist auch möglich, mindestens zwei Leuchtstoffe in einem gleichen Bereich der Leuchtstofffläche (z.B. an einem Bildpunkt davon) durch Lichtstrahlen unterschiedlicher Farbe selektiv anzuregen. Der Bereich mag beispielsweise von mindestens zwei Lichtstrahlen einer ersten Farbe zum Anregen eines ersten Leuchtstoffs und von mindestens einem Lichtstrahl einer zweiten Farbe zum Anregen eines zweiten Leuchtstoffs nacheinander überstrichen werden. Beispielsweise mag ein einziger Lichtstrahl der zweiten Farbe ausreichen, wenn ein Anteil eines zugehörigen Sekundärlichts am resultierenden Mischlicht der Leuchtvorrichtung nur gering ist.
-
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine bewegliche Umlenkspiegel mindestens einen MEMS(„Micro Electro Mechanical System“)-Spiegel bzw. ähnlich wirkende optische Spiegelsysteme umfasst. Ein MEMS-Spiegel ermöglicht auch eine genaue schritt- oder stufenweise, insbesondere auch eine praktisch kontinuierliche, Verschwenkung. Zudem ermöglicht ein MEMS-Spiegel ein besonders präzises und verzögerungsfreies Hin- und Herschwenken, wodurch sich Totzeiten bei der Beleuchtung der Leuchtstofffläche reduzieren lassen. Darüber hinaus bietet insbesondere ein in zwei Richtungen verschwenkbarer MEMS-Spiegel eine einfache Möglichkeit zur verzögerungsarmen Beleuchtung der ganzen Leuchtstofffläche, da er z.B. bei zeilenartiger Beleuchtung ohne weitere Umlenkelemente einen Zeilenvorschub ermöglicht.
-
Jedoch mag der bewegliche Umlenkspiegel z.B. auch ein elektromotorisch angetriebener Spiegel sein.
-
Zumindest ein verschwenkbarer Spiegel braucht kein hin- und her schwingender Spiegel sein, sondern mag z.B. auch als ein sich umlaufend drehender Spiegel ausgebildet sein. Die erleichtert eine Steuerung der Drehbewegung insbesondere bei einem elektromotorisch angetriebenen Spiegel.
-
Durch die zeilenartige Abtastung bzw. Beleuchtung der Leuchtstofffläche lässt sich insbesondere ein sog. „Flying Spot“-Verfahren umsetzen.
-
Zum scannenden Umlenken der Lichtstrahlen auf die Leuchtstofffläche ist der mindestens eine Umlenkspiegel insbesondere dazu eingerichtet und angeordnet, die Lichtstrahlen auf einer vorbestimmten Spur über die Leuchtstofffläche zu führen. Diese Spur mag z.B. einer zeilenartigen Spurführung entsprechen. Mittels gezielten Ein- und Ausschaltens eines Lichtstrahls mag die Spur nur abschnittsweise durch diesen Lichtstrahl beleuchtet werden. Ein Lichtstrahl mag insbesondere bitartig bzw. ähnlich zu einem Bitmuster ein- und ausgeschaltet werden.
-
Insbesondere mag die Leuchtstofffläche so beleuchtet werden, dass auf ihr ein matrixartiges, aus Bildpunkten aufgebautes Beleuchtungsmuster erzeugt wird. Die Form des Ein- und Ausschaltens eines Lichtstrahls wird auch als Beleuchtungssequenz bezeichnet. Unterschiedliche Beleuchtungssequenzen mögen sich insbesondere durch unterschiedliche und/oder versetzte Ein- und/oder Ausschaltzeiten unterscheiden, insbesondere durch eine unterschiedliche Folge von Einschaltphasen, bei einem getakteten Betrieb einer Lichtquelle z.B. durch eine unterschiedliche Folge von Anschaltpulsen. Es ist also eine Ausgestaltung, dass die Lichtstrahlen individuell ein- und ausschaltbar sind.
-
Zum Ein- und Ausschalten des Lichtstrahls mag die mindestens eine den Lichtstrahl erzeugende Lichtquelle getaktet betrieben werden. Alternativ oder zusätzlich mag in einem Pfad des Lichtstrahls z.B. eine steuerbare Blende angeordnet sein, und die mindestens eine Lichtquelle mag z.B. in einem Dauerbetrieb gefahren werden.
-
Dass mindestens ein Bereich der Leuchtstofffläche – z.B. mindestens ein „Bildpunkt“ – von mindestens zwei Lichtstrahlen zeitlich beabstandet beleuchtbar ist, umfasst insbesondere, dass dieser mindestens eine Bereich nacheinander von mindestens zwei Lichtstrahlen beleuchtet wird und folglich mindestens zweimal aufleuchtet. Jedoch braucht nicht jeder Bereich, insbesondere Bildpunkt, der Leuchtstofffläche mehrfach durch beabstandete Lichtstrahlen beleuchtet zu werden. Insbesondere mag es auch mindestens einen Bereich, insbesondere Bildpunkt, geben, der nur mittels eines Lichtstrahls innerhalb der Bildaufbauzeit beleuchtet wird (allgemein: durch eine Zahl von Lichtstrahlen beleuchtet wird, die geringer ist als die maximal mögliche Zahl von Lichtstrahlen).
-
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens zwei Lichtstrahlen bzw. Lichtpfade zumindest abschnittsweise die gleiche Spur aufweisen bzw. durchfahren. Dies umfasst insbesondere, dass die Spuren dieser zwei Lichtpfade sich nicht nur punktweise schneiden. Es ist eine spezielle Weiterbildung, dass mindestens zwei Lichtstrahlen bzw. Lichtpfade genau die gleiche Spur auf der Leuchtstofffläche aufweisen bzw. durchfahren. Dabei können sich ihre Beleuchtungssequenzen unterscheiden. Die Beleuchtungssequenzen mögen z.B. zum Abfahren der gleichen Spur auf der Leuchtstofffläche insbesondere zumindest abschnittsweise zeitlich versetzt sein. Außerhalb der Leuchtstofffläche brauchen die mindestens zwei Lichtstrahlen nicht die gleiche Spur zu durchlaufen, können es aber.
-
Es ist eine Ausgestaltung, dass mehrere Lichtquellen, insbesondere Laser, zur Erzeugung jeweiliger Lichtstrahlen vorhanden sind. Bevorzugterweise umfasst die mindestens eine Lichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle. Beispielsweise kann die mindestens eine Halbleiterlichtquelle mindestens einen Diodenlaser aufweisen.
-
Jedoch mag der Laser auch ein allgemeiner Laser sein, welcher also nicht halbleiterbasiert zu sein braucht. Wird ein Laser benutzt, mag auch von einer LARP(„Laser Activated Remote Phosphor“)-Anordnung gesprochen werden. Jedoch mag die Lichtquelle auch mindestens eine Halbleiterlichtquelle in Form einer Leuchtdiode aufweisen.
-
Es ist eine Ausgestaltung, dass mindestens zwei Lichtstrahlen Brennflecke mit einem vorbestimmten Abstand auf der Leuchtstofffläche erzeugen, insbesondere auf einer gleichen Spur oder mit einem gleichen Spurabstand. Dies weist den Vorteil auf, dass eine Lichtabstrahlung der von beiden Lichtstrahlen überstrichenen Bereiche eine definierte Charakteristik aufweist, insbesondere eine gleiche zeitlich integrierte Intensität.
-
Allgemein können zwei oder mehr Brennflecke sich gezielt in ihrer Form, in einer Größe ihrer Fläche, in ihrer Intensität bzw. in ihrem in Intensitätsprofil usw. unterscheiden, beispielsweise durch Verwendung unterschiedlicher Lichtquellen und/oder unterschiedlicher Lichtpfade (z.B. mit unterschiedlichen optischen Elementen).
-
Es ist auch möglich, zwei oder noch mehr (ausgedehnte) Brennflecke teilweise zu überlagern. Durch diese Positionierung zwischen voller Separation und voller Überlagerung ist es zum Beispiel auf einfache Weise möglich, aus einer taktartigen Ein- und Ausschaltung eines Lichtstrahls einen linear ausgedehnten Brennfleck (eine „Linie") zu erzeugen oder auch andere komplexere größere Formen innerhalb einer bildpunktartigen Matrix o.ä. zu erzeugen.
-
Es ist eine Weiterbildung, dass in dem Überlappungs- oder Überlagerungsbereich eine kombinierte Intensität des Lichts beider Lichtstrahlen nicht höher ist als eine Spitzenintensität eines Einzelstrahls. Insbesondere mag eine Intensität eines Lichtstrahls in dem Überlagerungsbereich bei zwei gleichen Lichtstrahlen nicht mehr als 50% der Spitzenintensität eines der Einzelstrahlen aufweisen. Die Spitzenintensität von beabstandeten Lichtstrahlen mag gleich oder unterschiedlich sein.
-
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Abstand der Brennflecke auf der Leuchtstofffläche zu verändern. Dadurch lässt sich eine Charakteristik der von beiden Lichtstrahlen überstrichenen Bereiche gezielt ändern.
-
Es ist eine zur Änderung des Abstands der Brennflecke vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung dazu eingerichtet ist, einen Anstellwinkel mindestens eines der Lichtstrahlen auf einen zugehörigen Umlenkspiegel zu verändern. Dies mag beispielsweise durch eine Änderung einer der mindestens einen Lichtquelle unmittelbar nachgeschalteten Primäroptik oder durch eine Änderung einer Ausrichtung und/oder einer Position mindestens einer der Lichtquellen erreicht werden. Beispielsweise mag mindestens eine Lichtquelle, z.B. mindestens ein Laser, mittels mindestens eines Aktors (z.B. Piezoaktors) und/oder Motors gedreht und/oder verschoben werden.
-
Es ist noch eine zur Änderung des Abstands der Brennflecke vorteilhafte Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung dazu eingerichtet ist, mindestens zwei Lichtstrahlen auf jeweilige bewegliche Umlenkspiegel zu richten und dazu eingerichtet ist, eine Ausrichtung dieser Umlenkspiegel zueinander zu verändern. In anderen Worten ist jedem der mindestens zwei betrachteten Lichtstrahlen ein eigener Umlenkspiegel zugeordnet. Diesen Umlenkspiegeln mag ein weiterer, gemeinsamer Umlenkspiegel optisch nachgeschaltet sein. Die Umlenkspiegel mögen insbesondere eine gemeinsame Drehachse aufweisen. Ein Abstand der beiden Lichtstrahlen auf der Leuchtstofffläche kann dann insbesondere durch einen unterschiedlichen Drehwinkel in Bezug auf die Drehachse erreicht werden. Eine Änderung des Abstands zweier Brennflecke lässt sich so auf einfache Weise beispielsweise durch eine Veränderung eines Winkelunterschieds der zugehörigen Umlenkspiegel zueinander erreichen. Diese Umlenkspiegel sind bevorzugt MEMS-Spiegel.
-
Sind zwei Umlenkspiegel optisch hintereinander geschaltet, z.B. wie oben beschrieben, mögen diese einen Lichtstrahl insbesondere in zueinander senkrechten Richtungen umlenken.
-
Beispielsweise mag einer der Spiegel eine Umlenkung in eine horizontale Richtung und der andere Spiegel eine Umlenkung in eine vertikale Richtung bewirken. So lässt sich beispielsweise der Abstand zwischen den Brennflecken in einer „Brennfleck-Matrix“ zumindest in einer Raumrichtung (horizontal oder vertikal) dynamisch ändern. So ist es zum Beispiel möglich, einen inneren Bereich der Lichtverteilung (z.B. mit betragsmäßig kleinen horizontalen Winkeln) auszusparen, während die Außenbereiche beleuchtet werden.
-
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Lichtstrahlen zueinander angewinkelt sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise ein vorbestimmter Abstand der Brennflecke bei gemeinsam verwendeter Optik der Lichtstrahlen erreichen.
-
Es ist eine Weiterbildung, dass die Leuchtvorrichtung mehrere Sätze von Elementen wie oben beschrieben aufweist, insbesondere um jeweilige Teilbereiche eines Lichtverteilungsmusters zu erzeugen. Dies mag eine Helligkeit oder einen Lichtstrom des Lichtabstrahlmusters steigern.
-
Es mag eine andere Weiterbildung sein, dass die Leuchtvorrichtung mehrere Sätze von Elementen wie oben beschrieben aufweist, welche Sekundärlicht unterschiedlicher Farbe und/oder unterschiedlichen Anteils erzeugen. So lässt sich eine Farbe eines Lichts des Lichtabstrahlmusters besonders vielseitig einstellen.
-
Die Leuchtvorrichtung ist insbesondere für eine Umgebungsbeleuchtung vorteilhaft anwendbar. Die Leuchtvorrichtung mag insbesondere eine Leuchtvorrichtung, insbesondere Scheinwerfer eines Fahrzeugs sein. Das Fahrzeug mag beispielsweise ein landgebundenes Kraftfahrzeug sein, aber z.B. auch ein Flugzeug, ein Helikopter oder ein Schiff. Das landgebundene Kraftfahrzeug mag insbesondere ein Personenkraftwagen oder ein Lastkraftwagen sein.
-
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Erzeugen eines Lichtabstrahlmusters, wobei das Verfahren mindestens folgende Schritte aufweist: Beleuchten mindestens einer Leuchtstofffläche mittels mindestens zwei Lichtstrahlen so, dass mindestens ein Bereich der Leuchtstofffläche (insbesondere eine Spur oder ein Abschnitt einer Spur) von mindestens zwei Lichtstrahlen zeitlich beabstandet bzw. hintereinander beleuchtet wird. Das Verfahren kann analog zu der Vorrichtung ausgebildet werden und erreicht die gleichen Vorteile.
-
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 von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
-
1 zeigt in Draufsicht von oben eine vereinfachte Skizze eines möglichen Grundaufbaus einer Leuchtvorrichtung;
-
2 zeigt eine Leuchtstofffläche der Leuchtvorrichtung in einer Frontalansicht;
-
3 zeigt eine Bewegung zweier Brennflecke über die Leuchtstofffläche; und
-
4 bis 7 zeigen andere Anordnungen möglicher Brennflecke auf der Leuchtstofffläche.
-
1 zeigt eine Leuchtvorrichtung in Form eines Leuchtmoduls 1. Das Leuchtmodul weist eine Lichterzeugungseinrichtung mit zwei Lasern 2 und 3 auf, welche Lichtstrahlen (Laserstrahlen) 4 bzw. 5 auf einen Umlenkspiegel 6 aussenden. Der Umlenkspiegel 6 weist eine hier vertikal ausgerichtete Drehachse D auf. Der Umlenkspiegel 6 ist in drei möglichen Drehstellungen gezeigt, aber grundsätzlich frei zwischen zwei Endstellungen hin- und her schwenkbar. Der Umlenkspiegel 6 lenkt die Lichtstrahlen 4, 5 auf eine mit einer Leuchtstoffschicht belegte Leuchtstofffläche 7 um. Die Lichtstrahlen 4, 5 treffen hier mit gleichem Abstand zu der Drehachse D auf den Umlenkspiegel 6, insbesondere zentriert zu der Drehachse D.
-
Die Laser 2 und 3 strahlen Lichtstrahlen 4, 5 mit Primärlicht P gleicher Farbe aus, z.B. mit blauer Farbe. Die Laser 2 und 3 sind bevorzugt gleich aufgebaut. Die Laser 2 und 3 sind individuell ansteuerbar, und zwar hier rein beispielhaft getaktet. Dadurch entsprechen auch die Lichtstrahlen 4, 5 einer zeitlich getakteten Abfolge A1 bzw. A2 von Einzuständen (Lichtintensität > 0 oder Licht an) E und Auszuständen (Lichtintensität = 0 oder Licht aus) O, insbesondere ähnlich einem Bitmuster.
-
Die Lichtstrahlen 4, 5 werden auf eine zeilenartig scannende Weise, z.B. ähnlich einem Flying-Spot-Verfahren, auf die Leuchtstofffläche 7 umgelenkt. Dies mag beispielsweise dadurch umgesetzt sein, dass der Umlenkspiegel 6 zwischen den zwei Endstellungen so hin und her verschwenkt wird, dass die Lichtstrahlen 4, 5 die Leuchtstofffläche 7 auf einer Spur überstreichen, die mehrere Zeilen aufweist. Dies ist hier durch einen Bewegungsrichtung R angedeutet. Dadurch, dass die Laser 2 und 3 und damit auch die Lichtstrahlen 4, 5 zueinander angewinkelt ausgerichtet sind, treffen die Lichtstrahlen 4, 5 zu einem bestimmten Zeitpunkt beabstandet auf die Leuchtstofffläche 7. Dabei können die Lichtstrahlen 4, 5 anhängig von ihren Ein- und Auszuständen E bzw. O auf der Leuchtstofffläche 7 dort eine entsprechende Beleuchtungssequenz erzeugen. Für einen Zeilenvorschub, also einen Wechsel der Zeile, mag der Umlenkspiegel 6 beispielsweise schrittweise um eine in der Bildebene liegende weitere Drehachse (o. Abb.) verschwenkt werden. Der Umlenkspiegel 6 ist dazu bevorzugt als ein MEMS-Spiegel ausgebildet.
-
Dort, wo die Lichtstrahlen 4, 5 auf die Leuchtstofffläche 7 treffen, wird das blaue Primärlicht P zumindest teilweise in Sekundärlicht S größerer Wellenlänge umgewandelt, z.B. in gelbes Licht. Von einem entsprechenden Brennfleck B1 und B2 auf der Leuchtstofffläche 7 wird somit ein Mischlicht P, S mit Anteilen aus Primärlicht P und Sekundärlicht S abgestrahlt, z.B. blau-gelbes oder weißes Mischlicht P, S.
-
Je nach Ausführung des Leuchtmoduls 1 mag das von der Leuchtstofffläche 7 reflektierte Mischlicht P, S als Nutzlicht zur Erzeugung eines Lichtabstrahlmusters im Fernfeld verwendet werden, wie durch die durchgehenden Pfeile am Brennfleck B2 angedeutet („Reflexionsanordnung“). Alternativ oder zusätzlich mag das an der den einfallenden Lichtstrahlen 4, 5 abgewandten Seite der Leuchtstofffläche 7 austretende Mischlicht P, S als Nutzlicht zur Erzeugung eines Lichtabstrahlmusters im Fernfeld verwendet werden, wie durch die gepunkteten Pfeile am Brennfleck B2 angedeutet („Durchlichtanordnung“).
-
Durch den gleichen Abstand der Lichtstrahlen 4, 5 zu der Drehachse D treffen sie mit einem vorbestimmtem Abstand d auf die Leuchtstofffläche 7 auf bzw. weisen deren Brennflecke B1 bzw. B2 diesen vorbestimmtem Abstand d von Mitte zu Mitte auf. Der Abstand d kann beispielsweise durch Änderung eines Anstellwinkels zumindest eines der Laser 2 und/oder 3 zu dem Umlenkspiegel 6 bzw. durch eine Änderung des durch die Strahlrichtung der Lichtstrahlen 4, 5 eingeschlossenen Winkels geändert werden. Dazu mag zumindest einer der Laser 2, 3 motorisch bewegt werden, insbesondere gedreht werden, z.B. mittels eines Aktors oder Elektromotors (o. Abb.).
-
2 zeigt die Leuchtstofffläche 7 in einer Frontalansicht mit einer Spur Sp der Lichtstrahlen 4, 5 auf der Leuchtstofffläche 7. Die Spur Sp ist aus m waagerecht oder horizontal verlaufenden Zeilen j zusammengesetzt, welche durch die gestrichelten Pfeile angedeutet sind und welche von den Lichtstrahlen 4 und 5 bei einer Verschwenkung des Umlenkspiegels 6 um die Drehachse D abgefahren werden. Jede der Zeilen j weist maximal i = n Bildpunkte auf. Vorzugsweise ist bei einem kontinuierlichen Schwenk des Spiegels 6 die Auflösung ebenfalls kontinuierlich, so dass keine „echten“ bzw. optisch einzeln auflösbaren Bildpunkte existieren. Dadurch kann auf der Leuchtstofffläche 7 ein (m × n)-förmiges Brennfleck- oder Beleuchtungsmuster erzeugt werden. Die Brennflecke B1, B2 entsprechen dabei Bildpunkten eines in das Fernfeld projizierten Lichtabstrahlmusters. Die Spur Sp der Lichtstrahlen 4 und 5 mag über die Leuchtstofffläche 7 hinausreichen.
-
Es wird bevorzugt, dass eine Bildwiederholfrequenz (z.B. die Zahl der Beleuchtungszyklen auf der Leuchtstofffläche 7 pro Sekunde) mindestens 100 Hz beträgt, so dass die Erzeugung der einzelnen Bildpunkte von einem menschlichen Auge auch in größerer Entfernung zeitlich nicht mehr aufgelöst werden kann. Eine Bildaufbauzeit beträgt bevorzugt nicht mehr als 10 Millisekunden. Es wird besonders bevorzugt, dass die Bildwiederholfrequenz mindestens 200 Hz beträgt, so dass eine Bildaufbauzeit nicht mehr als 5 Millisekunden beträgt. In dieser Zeit können die Bereiche der Leuchtstofffläche gar nicht, ein Mal, oder mehrere Male mit Anregungslicht beaufschlagt werden.
-
3 zeigt eine Bewegung zweier Brennflecke B1, B2 über die Leuchtstofffläche 7 anhand dreier zeitlich versetzter Bilder.
-
Die Leuchtstofffläche 7 ist in dem linken Teilbild zu einem ersten Zeitpunkt t1 gezeigt. Ein stationärer Bereich V auf der Leuchtstofffläche 7, welcher einem Bildpunkt (i; j) der (m × n)-Matrix aller Bildpunkte entspricht, wird hier zuerst durch einen Lichtstrahl 5 beleuchtet. Somit wird der zugehörige Brennfleck B2 an diesem Bereich V erzeugt. Der Bereich V leuchtet also z.B. weiß auf.
-
Zu einem späteren Zeitpunkt t2 > t1 wird, wie in dem mittleren Teilbild gezeigt, der stationäre Bereich V nicht mehr beleuchtet. Der dort vorhandene Leuchtstoff kann relaxieren.
-
Zu einem noch späteren Zeitpunkt t3 > t2 wird, wie in dem rechten Teilbild gezeigt, der stationäre Bereich V wieder beleuchtet, allerdings nun durch den die Spur Sp folgend abfahrenden Lichtstrahl 4. Der stationäre Bereich V leuchtet somit erneut auf. Der stationäre Bereich V wird folglich von den zwei Lichtstrahlen 4 und 5 zeitlich beabstandet beleuchtet. Ein zeitlicher Abstand der Lichtstrahlen 4 und 5 auf der Leuchtstofffläche 7 ist typischerweise so gering, dass ein mehrfaches Aufleuchten des stationären Bereichs V während eines Durchfahren der ganzen Spur Sp bzw. während einer Bildaufbauzeit von einem menschlichen Betrachter zeitlich nicht mehr aufgelöst, sondern integriert wird. Die kurzzeitige Intensität der Lichtstrahlen 4 und 5 in dem Bereich V und die Leistungsdichten der Lichtquellen 2 und 3 können so im Vergleich zu einer Verwendung eines einzelnen Lichtstrahls halbiert werden, und zwar bei insgesamt (im zeitlichen Mittel) gleichen Intensitäten und Lichtströmen.
-
4 bis 7 zeigen andere mögliche Anordnungen von Brennflecken B auf der Leuchtstofffläche 7. So zeigt 4 eine zu 3 analoge Anordnung von nun aber drei Brennflecken B. Ein bestimmter Bereich V mag innerhalb einer Bildaufbauzeit von keinem der Lichtstrahlen, von einem Lichtstrahl, von zwei Lichtstrahlen oder von drei Lichtstrahlen beleuchtet werden. 5 zeigt sechs Brennflecke B, die auch in unterschiedlichen Zeilen angeordnet sein können. Auch mögen, wie in 6 gezeigt, Brennflecke B in unterschiedlichen Spalten angeordnet sein. Wie in 7 gezeigt, sind die Brennflecke bzw. ist die Anordnung der davon erzeugten Bildpunkte nicht auf ein Matrixmuster beschränkt, sondern grundsätzlich frei wählbar. Auch brauchen nicht nur punkt- oder kreisartige Brennflecke erzeugt werden, sondern es können z.B. auch linienförmige Brennflecke erzeugt werden, z.B. durch eine teilweise Überlagerung von Lichtstrahlen.
-
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
-
So mögen beispielsweise anstelle eines Umlenkspiegels 6 zwei Umlenkspiegel verwendet werden, welche beide ebenfalls zumindest eine vertikale Drehachse D aufweisen, wobei ein Lichtstrahl 4 bzw. 5 auf nur einen dieser zwei Umlenkspiegel fällt. Der Abstand d mag dann besonders einfach durch eine relative Änderung eines Drehwinkels der beiden Umlenkspiegel zueinander variiert werden.
-
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.
-
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Leuchtmodul
- 2
- Laser
- 3
- Laser
- 4
- Lichtstrahl
- 5
- Lichtstrahl
- 6
- Umlenkspiegel
- 7
- Leuchtstofffläche
- A1
- Abfolge
- A2
- Abfolge
- B1
- Brennfleck
- B2
- Brennfleck
- D
- Drehachse
- d
- Abstand
- E
- Einzustand
- H
- horizontaler Abschnitt
- K
- schräger Abschnitt
- O
- Auszustand
- P
- Primärlicht
- R
- Bewegungsrichtung
- S
- Sekundärlicht
- t1
- erster Zeitpunkt
- t2
- späterer Zeitpunkt
- t3
- noch späterer Zeitpunkt
- V
- stationärer Bereich
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102007025330 A1 [0003]
- EP 1351522 A2 [0004]
- US 2005/0110954 A1 [0005]
- US 2006/0044297 A1 [0006]
