DE102014202294A1 - Lighting device and method for operating a lighting device - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Laserlichtquelle (1) und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement (2), das dazu ausgebildet ist, von der mindestens einen Laserlichtquelle (1) emittiertes Licht anteilig in Licht anderer Wellenlänge zu konvertieren, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens einen Lichtsensor zur Überwachung der Lichtemission aufweist, wobei
die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) aufweist, die beide zum Detektieren von am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreutem, nicht-konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder die beide zum Detektieren von konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder
die Beleuchtungseinrichtung mindestens ein optisches Element (71, 72; 73) aufweist, das derart ausgebildet ist, dass am Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mittels des optischen Elements (71, 72; 73) zu dem mindestens einen Lichtsensor (38) gelenkt wird. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Betriebsverfahren für eine derartige Beleuchtungseinrichtung.
The invention relates to an illumination device having at least one laser light source (1) and at least one light wavelength conversion element (2) which is adapted to convert light emitted by the at least one laser light source (1) proportionately into light of a different wavelength, wherein the illumination device comprises at least one light sensor for Monitoring the light emission, wherein
the illumination device has at least two light sensors (31, 32), both of which are provided for detecting unconverted laser light scattered at the at least one light wavelength conversion element (2), or both of which are provided for detecting converted laser light, or
the illumination device has at least one optical element (71, 72, 73) which is designed such that unconverted laser light or converted laser light scattered at the light wavelength conversion element (2) reaches the at least one by means of the optical element (71, 72; Light sensor (38) is directed. Moreover, the invention also relates to an operating method for such a lighting device.
Figure DE102014202294A1_0001

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Betriebsverfahren für die Beleuchtungseinrichtung. The invention relates to a lighting device according to the preamble of claim 1 and an operating method for the lighting device.
  • I. Stand der Technik I. State of the art
  • Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift US 2011/0116520 A1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung mit verbesserter Sicherheit für den Anwender. Zu diesem Zweck sind in der Beleuchtungseinrichtung zwei Lichtsensoren vorgesehen, die nicht-konvertiertes Laserlicht und am Lichtwellenlängenkonversionselement konvertiertes Laserlicht detektieren, um den sicheren Betrieb der Beleuchtungseinrichtung zu überwachen. Such a lighting device is for example in the published patent application US 2011/0116520 A1 disclosed. This document describes a lighting device with improved safety for the user. For this purpose, two light sensors are provided in the illumination device, which detect unconverted laser light and laser light converted at the light wavelength conversion element in order to monitor the secure operation of the illumination device.
  • II. Darstellung der Erfindung II. Presentation of the invention
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, die eine frühzeitige Erkennung von Defekten im Lichtwellenlängenkonversionselement ermöglicht. It is an object of the invention to provide a generic lighting device that allows early detection of defects in the light wavelength conversion element.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 10 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. This object is achieved by a lighting device with the features of claim 1 and by a method according to claim 10. Particularly advantageous embodiments of the invention are disclosed in the dependent claims.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mindestens eine Laserlichtquelle und mindestens ein Lichtwellenlängenkonversionselement, das dazu ausgebildet ist, von der mindestens einen Laserlichtquelle emittiertes Licht anteilig in Licht anderer Wellenlänge zu konvertieren. Außerdem besitzt die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Lichtsensoren, die beide zum Detektieren von am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement gestreutem, nicht-konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder die beide zum Detektieren von konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind. Oder alternativ zu den vorgenannten mindestens zwei Lichtsensoren besitzt die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mindestens ein optisches Element und mindestens einen Lichtsensor, die derart ausgebildet sind, dass am Lichtwellenlängenkonversionselement gestreutes nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mittels des mindestens einen optischen Elements zu dem mindestens einen Lichtsensor gelenkt wird. The illumination device according to the invention has at least one laser light source and at least one light wavelength conversion element which is designed to convert light emitted by the at least one laser light source proportionately into light of other wavelengths. In addition, the illumination device according to the invention has at least two light sensors, both of which are provided for detecting unconverted laser light scattered at the at least one light wavelength conversion element, or both of which are provided for detecting converted laser light. Or as an alternative to the aforementioned at least two light sensors, the illumination device according to the invention has at least one optical element and at least one light sensor, which are designed such that at the light wavelength conversion element scattered unconverted laser light or converted laser light is directed by means of the at least one optical element to the at least one light sensor ,
  • Die vorgenannten alternativen Ausbildungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ermöglichen die Detektion von Defekten, wie beispielsweise Löchern oder Rissen, im Lichtwellenlängenkonversionselement. The aforementioned alternative embodiments of the illumination device according to the invention enable the detection of defects, such as holes or cracks, in the light wavelength conversion element.
  • Gemäß der ersten Alternative zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems, umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Lichtsensoren, die beide entweder am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder aber beide konvertiertes Laserlicht detektieren. Dadurch, dass mindestens zwei Lichtsensoren vorgesehen sind, die beide entweder das am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement gestreute, nicht-konvertierte Laserlicht oder aber das konvertierte Laserlicht detektieren, können im Lichtwellenlängenkonversionselement bereits kleine Defekte nachgewiesen werden. Bereits kleine Defekte im Lichtwellenlängenkonversionselement verursachen eine anisotrope Ausbreitung des gestreuten, nicht-konvertierten Laserlichts und des konvertierten Laserlichts im Lichtwellenlängenkonversionselement, die sich durch unterschiedliche Sensorsignale in den oben genannten, mindestens zwei Lichtsensoren äußert. Derjenige Lichtsensor, der näher am Defekt angeordnet ist, wird einen höheren Anteil des am Lichtwellenlängenkonversionselement gestreuten, nicht-konvertierten Laserlichts bzw. des konvertierten Laserlichts detektieren als der andere Lichtsensor. Durch Vergleich der Sensorsignale von den mindestens zwei Lichtsensoren untereinander oder mit Referenzwerten kann daher das Vorliegen eines Defekts in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement festgestellt werden. According to the first alternative for solving the problem on which the invention is based, the illumination device according to the invention comprises at least two light sensors which both detect either unconverted laser light scattered on the at least one light wavelength conversion element or both. Characterized in that at least two light sensors are provided, both of which detect either the at least one light wavelength conversion element scattered unconverted laser light or the converted laser light, small defects can already be detected in the light wavelength conversion element. Even small defects in the light wavelength conversion element cause anisotropic propagation of the scattered, unconverted laser light and the converted laser light in the light wavelength conversion element, which manifests itself by different sensor signals in the above-mentioned, at least two light sensors. The one light sensor which is arranged closer to the defect will detect a higher proportion of the unconverted laser light or the converted laser light scattered at the light wavelength conversion element than the other light sensor. By comparing the sensor signals from the at least two light sensors with one another or with reference values, it is therefore possible to detect the presence of a defect in the at least one light wavelength conversion element.
  • Gemäß der zweiten Alternative zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems, umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mindestens ein optisches Element und mindestens einen Lichtsensor, die derart ausgebildet sind, dass am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mittels des mindestens einen optischen Elements zum mindestens einen Lichtsensor gelenkt wird. Im Unterschied zur ersten Alternative ist bei der zweiten Alternative der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ein Lichtsensor durch das optische Element ersetzt, das die Funktion des zweiten Lichtsensors übernimmt. Der mindestens eine Lichtsensor detektiert somit nicht nur gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht bzw. konvertiertes Laserlicht, das den Lichtsensor unmittelbar erreicht, sondern auch Laserlicht, das an für den Lichtsensor unzugänglichen Stellen vom Lichtwellenlängenkonversionselement emittiert und mittels des mindestens einen optischen Elements dem mindestens einen Lichtsensor zugeführt wird. According to the second alternative for solving the problem underlying the invention, the illumination device according to the invention comprises at least one optical element and at least one light sensor, which are formed such that at the at least one light wavelength conversion element scattered, unconverted laser light or converted laser light by means of at least one optical Element is directed to the at least one light sensor. In contrast to the first alternative, in the second alternative of the illumination device according to the invention a light sensor is replaced by the optical element, which takes over the function of the second light sensor. The at least one light sensor thus detects not only scattered, unconverted laser light or converted laser light which directly reaches the light sensor, but also laser light which emits from the light wavelength conversion element at points inaccessible to the light sensor and the at least one light sensor by means of the at least one optical element is supplied.
  • Beide vorgenannte alternative Ausführungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ermöglichen die Detektion eines erhöhten Anteils von gestreutem Laserlicht, das durch Lichtstreuung an einem oder mehreren Defekten im mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement verursacht ist. Der durch Defekte im Lichtwellenlängenkonversionselement erhöhte Anteil von gestreutem Laserlicht äußert sich besonders stark beim vom Lichtwellenlängenkonversionselement gestreuten, nicht-konvertierten Laserlicht. Allerdings verursachen Defekte im Lichtwellenlängenkonversionselement auch beim konvertierten Laserlicht einen erhöhten Streulichtanteil, der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung nachweisbar ist und zur Fehlererkennung ausgenutzt werden kann. Both of the aforementioned alternative embodiments of the illumination device according to the invention enable the detection of an increased proportion of scattered laser light caused by light scattering on one or more defects in the at least one light wavelength conversion element. The increased proportion of scattered laser light due to defects in the light wavelength conversion element manifests itself particularly strongly in the unconverted laser light scattered by the light wavelength conversion element. However, defects in the light wavelength conversion element also cause an increased amount of scattered light in the converted laser light, which can be detected with the aid of the illumination device according to the invention and can be exploited for error detection.
  • Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung scheibenartig ausgebildet und weist zwei einander gegenüberliegende Stirnfläche auf, die über eine Kante des Lichtwellenlängenkonversionselements miteinander verbunden sind, und gemäß der ersten Alternative der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind die mindestens zwei Lichtsensoren derart angeordnet, dass sie aus der Kante austretendes Licht detektieren. Dadurch wird Laserlicht detektiert, das einen vergleichsweise langen Weg in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement zurückgelegt hat und oft gestreut wurde. Dieses Laserlicht weist im Fall eines Defekts einen hohen Streulichtanteil auf, der mittels der mindestens zwei Lichtsensoren detektiert werden kann. Die scheibenartige Ausbildung des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements hat ferner den Vorteil, dass über die Dicke des Lichtwellenlängenkonversionselements und seine Leuchtstoffkonzentration der relative Anteil von nicht-konvertiertem und konvertiertem Laserlicht variiert werden kann und damit die Farbtemperatur des an den Stirnflächen emittierten Mischlichts aus konvertiertem und nicht-konvertiertem Laserlicht verändert werden kann. Advantageously, the at least one light wavelength conversion element of the illumination device according to the invention is disc-like and has two opposite end face, which are interconnected via an edge of the light wavelength conversion element, and according to the first alternative of the illumination device according to the invention, the at least two light sensors are arranged such that they from the edge detect leaking light. As a result, laser light is detected which has covered a comparatively long path in the at least one light wavelength conversion element and has often been scattered. In the case of a defect, this laser light has a high scattered light component which can be detected by means of the at least two light sensors. The disc-like design of the at least one light wavelength conversion element also has the advantage that the relative proportion of unconverted and converted laser light can be varied via the thickness of the light wavelength conversion element and its phosphor concentration, and thus the color temperature of the mixed light of converted and unconverted emitted at the end faces Laser light can be changed.
  • Die mindestens zwei Lichtsensoren sind vorzugsweise entlang der Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet, um hauptsächlich Laserlicht zu detektieren, das an der Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements emittiert wird. The at least two light sensors are preferably arranged along the edge of the at least one light wavelength conversion element to mainly detect laser light emitted at the edge of the at least one light wavelength conversion element.
  • Gemäß der zweiten Alternative der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement vorteilhafterweise ebenfalls scheibenartig ausgebildet und weist zwei Stirnflächen auf, die über eine Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements miteinander verbunden sind, und das mindestens eine optische Element ist derart angeordnet, dass es aus der Kante austretendes Licht zu dem mindestens einen Lichtsensor lenkt. Dadurch wird ebenfalls Laserlicht detektiert, das einen vergleichsweise langen Weg in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement zurückgelegt hat und oft gestreut wurde. Die zweite Alternative der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung hat daher dieselben Vorteile wie die erste Alternative der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung. According to the second alternative of the illumination device according to the invention, the at least one light wavelength conversion element is advantageously also disc-shaped and has two end surfaces which are interconnected via an edge of the at least one light wavelength conversion element, and the at least one optical element is arranged such that it emerges from the edge Directs light to the at least one light sensor. As a result, laser light is also detected which has covered a comparatively long path in the at least one light wavelength conversion element and has often been scattered. The second alternative of the illumination device according to the invention therefore has the same advantages as the first alternative of the illumination device according to the invention.
  • Der mindestens eine Lichtsensor und das mindestens eine optische Element sind vorzugsweise entlang der Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet, um hauptsächlich Laserlicht zu detektieren, das an der Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements emittiert wird. The at least one light sensor and the at least one optical element are preferably arranged along the edge of the at least one light wavelength conversion element to mainly detect laser light emitted at the edge of the at least one light wavelength conversion element.
  • Vorteilhafter Weise ist eine Auswertungseinheit zur Auswertung der von den Lichtsensoren detektierten Sensorsignale vorgesehen. Mittels der Auswertungseinheit können die von den Lichtsensoren gelieferten Sensorsignale oder daraus abgeleitete Größen untereinander oder mit Referenzwerten verglichen werden, um das Vorliegen eines Defekts im Lichtwellenlängenkonversionselement zu ermitteln. Advantageously, an evaluation unit is provided for evaluating the sensor signals detected by the light sensors. By means of the evaluation unit, the sensor signals supplied by the light sensors or variables derived therefrom can be compared with one another or with reference values in order to determine the presence of a defect in the light wavelength conversion element.
  • Vorzugsweise wird für den oben genannten Zweck ein Quotient aus den von den mindestens zwei Lichtsensoren detektierten Lichtintensitäten oder ein dazu proportionales Signal ausgewertet. Alternativ oder zusätzlich weist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung oder ihre Auswertungseinheit ein Speichermittel auf, in dem Referenzwerte gespeichert sind, die zum Vergleich mit den von den Lichtsensoren detektierten Lichtintensitäten oder dazu korrespondierenden physikalischen Größen dienen. Die Referenzwerte sind vorzugsweise Werte, die einen fehlerfreien Zustand des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements charakterisieren, so dass im Fall einer einen Schwellwert überschreitenden Abweichung der von den Lichtsensoren ermittelten Lichtintensitäten von den Referenzwerten eine Sicherheitsabschaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung erfolgt. Preferably, a quotient of the light intensities detected by the at least two light sensors or a signal proportional thereto is evaluated for the above-mentioned purpose. Alternatively or additionally, the illumination device according to the invention or its evaluation unit has a memory means in which reference values are stored which serve for comparison with the light intensities detected by the light sensors or physical quantities corresponding thereto. The reference values are preferably values which characterize a fault-free state of the at least one light wavelength conversion element, so that in the case of a deviation exceeding a threshold deviation of the light intensities determined by the light sensors from the reference values, a safety shutdown of the illumination device according to the invention takes place.
  • Vorteilhafterweise werden die von den Lichtsensoren detektierten Lichtintensitäten in regelmäßig wiederkehrenden Zeitintervallen überwacht und ausgewertet. Dadurch kann die Ausbildung von Defekten im Lichtwellenlängenkonversionselement bereits in einem frühen Stadium erkannt werden. Advantageously, the light intensities detected by the light sensors are monitored and evaluated at regularly recurring time intervals. As a result, the formation of defects in the light wavelength conversion element can already be detected at an early stage.
  • Vorzugsweise ist die mindestens eine Laserlichtquelle derart ausgebildet, dass sie Licht aus dem Wellenlängenbereich von 380 bis 490 Nanometer emittiert und das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement ist derart ausgebildet, dass es Licht von der mindestens einen Laserlichtquelle anteilig in Licht mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 500 bis 590 Nanometer konvertiert. Dadurch ist gewährleistet, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weißes Licht emittiert, das eine Mischung aus nicht-konvertiertem blauem Licht und konvertiertem gelbem Licht ist. Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung eignet sich dadurch für den Einsatz als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer. Der Farbort des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten weißen Lichts ist durch die relativen Anteile von nicht konvertiertem blauem Licht und konvertiertem gelbem Licht bestimmt. Der Begriff "weißes Licht" bedeutet, dass die Normfarbwertanteile x, y des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts auf der Normfarbtafel nach DIN 5033 den Normfarbwertanteilen des Unbuntpunkts bei x = 0,333 und y = 0,333 entsprechen oder nur geringfügig von diesen Werten abweichen. The at least one laser light source is preferably designed such that it emits light from the wavelength range from 380 to 490 nanometers and the at least one light wavelength conversion element is designed such that it distributes light from the at least one laser light source proportionately into light with an intensity maximum in the wavelength range from 500 to 590 Nanometer converted. This ensures that the illumination device according to the invention emits white light that is a mixture of unconverted blue light and converted yellow light. The lighting device according to the invention is thus suitable for use as a light source in a vehicle headlight. The color location of the white light emitted by the illumination device according to the invention is determined by the relative proportions of unconverted blue light and converted yellow light. The term "white light" means that the standard color value components x, y of the light emitted by the illumination device according to the invention on the standard color chart DIN 5033 correspond to the chromaticity coordinates of the solid color point at x = 0.333 and y = 0.333, or differ only slightly from these values.
  • Die mindestens eine Laserlichtquelle ist vorzugsweise als Laserdiode oder Laserdiodenarray ausgebildet, um eine räumlich kompakte Anordnung der Komponenten der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zu ermöglichen. The at least one laser light source is preferably designed as a laser diode or laser diode array in order to enable a spatially compact arrangement of the components of the illumination device according to the invention.
  • III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele III. Description of the preferred embodiments
  • 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 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung 1 a schematic representation of a lighting device according to the first embodiment of the invention
  • 2 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung 2 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors of in 1 pictured illumination device
  • 3 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 3 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the second embodiment of the illumination device according to the invention
  • 4 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 4 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the third embodiment of the illumination device according to the invention
  • 5 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 5 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the fourth embodiment of the illumination device according to the invention
  • 6 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 6 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the fifth embodiment of the illumination device according to the invention
  • 7 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 7 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the sixth embodiment of the illumination device according to the invention
  • 8 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 8th a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors of the illumination device according to the invention according to the seventh embodiment
  • 9 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 9 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the eighth embodiment of the illumination device according to the invention
  • 10 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 10 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the ninth embodiment of the illumination device according to the invention
  • 11 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 11 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the tenth embodiment of the illumination device according to the invention
  • 12 eine schematische Darstellung des Lichtwellenlängenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung 12 a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors according to the eleventh embodiment of the illumination device according to the invention
  • In den 1 und 2 ist schematisch der Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die als Lichtquelle für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer vorgesehen ist. Diese Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Laserdiodenanordnung 1, eine Betriebsvorrichtung 10 für die Laserdiodenanordnung 1, ein Lichtwellenlängenkonversionselement 2, mehrere Lichtsensoren 31 bis 35, eine Abbildungsoptik 4 und einen parabolischen Reflektor 5. In the 1 and 2 is schematically illustrated the structure of a lighting device according to the first embodiment of the invention, which is provided as a light source for a motor vehicle headlight. This illumination device has a laser diode arrangement 1 , an operating device 10 for the laser diode arrangement 1 , a light wavelength conversion element 2 , several light sensors 31 to 35 , an imaging optics 4 and a parabolic reflector 5 ,
  • Die Laserdiodenanordnung 1 besteht aus einer oder mehreren Laserdioden, die während des Betriebs blaues Licht mit einer Wellenlänge aus dem Wellenlängenbereich von 440 bis 460 Nanometer erzeugen, und aus einer Strahlformungsoptik, die das von der Laserdiodenanordnung 1 emittierte Lichtbündel auf eine Stirnfläche 21 des Lichtwellenlängenkonversionselement 2 lenkt bzw. fokussiert. The laser diode arrangement 1 consists of one or more laser diodes that produce blue light with wavelengths in the wavelength range of 440 to 460 nanometers during operation, and beam shaping optics similar to those of the laser diode array 1 emitted light beams on an end face 21 the light wavelength conversion element 2 directs or focuses.
  • Das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 ist scheibenartig ausgebildet und besitzt eine erste Stirnfläche 21 sowie eine zweite Stirnfläche 22, die miteinander über eine Kante 20 des kreisscheibenartigen Lichtwellenlängenkonversionselements 2 verbunden sind. Gemäß den in 2 bis 12 abgebildeten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 kreisscheibenförmig mit Stirnflächen 21, 22, die einen kreisförmigen Rand aufweisen, ausgebildet. Die Größe der Stirnflächen 21, 22 besitzt einen Wert im Bereich von 1 mm2 bis 5 mm2. Die beiden Stirnflächen 21, 22 sind über eine umlaufende Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 miteinander verbunden, welche die Zylindermantelfläche des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselements 2 bildet. Alternativ kann das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 aber auch als Scheibe mit Stirnflächen, die einen rechteckigen Rand aufweisen, ausgebildet sein. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 besteht aus einer scheibenartigen, beispielsweise kreisscheibenförmigen Saphirplatte, die auf einer oder auf beiden Stirnflächen 21, 22 mit Leuchtstoff beschichtet ist. Als Leuchtstoff dient mit Cer dotiertes Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce). Dieser Leuchtstoff konvertiert von der Laserdiodenanordnung erzeugtes und auf die erste Stirnfläche 21 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 auftreffendes Laserlicht anteilig in gelbes Licht mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 500 bis 590 Nanometer, so dass das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 an seiner zweiten Stirnfläche 22 weißes Licht emittiert, das eine Mischung aus konvertiertem gelbem Laserlicht und nicht-konvertiertem blauem Laserlicht ist. Der relative Anteil von konvertiertem gelbem und nicht-konvertiertem blauem Laserlicht hängt von der Konzentration des Leuchtstoffs und der Dicke der Leuchtstoffbeschichtung auf der Saphirplatte des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 ab. The light wavelength conversion element 2 is formed like a disk and has a first end face 21 and a second end face 22 that are together over an edge 20 the circular disk-like light wavelength conversion element 2 are connected. According to the in 2 to 12 Illustrated embodiments of the invention is the light wavelength conversion element 2 circular disk with faces 21 . 22 , which have a circular edge formed. The size of the faces 21 . 22 has a value in the range of 1 mm 2 to 5 mm 2 . The two end faces 21 . 22 are over a circumferential edge 20 the light wavelength conversion element 2 connected to each other, which is the cylinder jacket surface of the circular-disk-shaped light wavelength conversion element 2 forms. Alternatively, the light wavelength conversion element 2 but also be designed as a disc with end faces which have a rectangular edge. The light wavelength conversion element 2 consists of a disc-like, for example circular disc-shaped sapphire plate, on one or both faces 21 . 22 coated with phosphor. The phosphor used is cerium-doped yttrium aluminum garnet (YAG: Ce). This phosphor converts generated by the laser diode assembly and on the first end face 21 the light wavelength conversion element 2 incident laser light proportionally in yellow light with an intensity maximum in the wavelength range of 500 to 590 nanometers, so that the light wavelength conversion element 2 at its second end face 22 emitting white light which is a mixture of converted yellow laser light and unconverted blue laser light. The relative proportion of converted yellow and unconverted blue laser light depends on the concentration of the phosphor and the thickness of the phosphor coating on the sapphire plate of the light wavelength conversion element 2 from.
  • Das an der zweiten Stirnfläche 22 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittierte weiße Mischlicht wird mittels der Abbildungsoptik 4 auf den Reflektor 5 des Kraftfahrzeugscheinwerfers gelenkt und von diesem auf die Straße projiziert, um dort die gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen. Der Reflektor 5 ist beispielsweise als Halbschalenreflektor mit parabolischer Reflexionsfläche ausgebildet. The at the second end face 22 the light wavelength conversion element 2 emitted white mixed light is using the imaging optics 4 on the reflector 5 of the motor vehicle headlight and projected by this on the road to produce there the desired light distribution. The reflector 5 is designed, for example, as a half-shell reflector with a parabolic reflection surface.
  • Zur Überwachung von Defekten im Lichtwellenlängenkonversionselements 2 dienen bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung fünf Lichtsensoren 31, 32, 33, 34, 35, die entlang der umlaufenden Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 angeordnet sind. For monitoring defects in the light wavelength conversion element 2 serve in the lighting device according to the first embodiment of the invention, five light sensors 31 . 32 . 33 . 34 . 35 along the perimeter edge 20 the light wavelength conversion element 2 are arranged.
  • Die Lichtsensoren 31 bis 35 sind jeweils als Fotodiode ausgebildet und mit einem Farbfilter (nicht abgebildet) versehen, so dass der erste 31, zweite 32 und dritte Lichtsensor 33 jeweils nicht-konvertiertes blaues Laserlicht detektieren und der vierte 34 und fünfte Lichtsensor 35 jeweils konvertiertes gelbes Licht detektieren. Außerdem sind Blenden 301, 302 und 303 zwischen den Lichtsensoren 31 bis 35 und dem Lichtwellenlängenkonversionselement 2 angeordnet, um Licht auszublenden, das nicht von der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiert wird, sondern unter vergleichsweise großen Winkeln von der ersten 21 oder zweiten Stirnfläche 22 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiert wird. Die Blenden 31 bis 303 sorgen dafür, das nur Licht 100 von den Lichtsensoren 31 bis 35 detektiert wird, das von der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 oder unter kleinem bzw. flachem Winkel von den Stirnseiten 21, 22 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiert wird. In 2, die eine Draufsicht auf die erste Stirnfläche 21 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 zeigt, ist schematisch die relative Anordnung der Lichtsensoren 31 bis 35, der Blenden 301 bis 303 und des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 dargestellt. Der erste 31 bis dritte Lichtsensor 35 sind gleichmäßig entlang der umlaufenden Kante 20 in geringem Abstand zum Lichtwellenlängenkonversionselement 2 angeordnet. Der vierte Lichtsensor 34 ist neben dem zweiten Lichtsensor 32 und der fünfte Lichtsensor 35 ist neben dem dritten Lichtsensor 33 angeordnet, so dass der zweite 32 und vierte Lichtsensor 34 sowie der dritte 33 und fünfte Lichtsensor 35 jeweils ein Paar von Lichtsensoren bilden. Für die paarweise angeordneten Lichtsensoren 32, 34 bzw. 33, 35 ist jeweils eine gemeinsame Blende 302 bzw. 303 vorgesehen. The light sensors 31 to 35 are each formed as a photodiode and provided with a color filter (not shown), so that the first 31 , second 32 and third light sensor 33 detect unconverted blue laser light and the fourth 34 and fifth light sensor 35 detect each converted yellow light. There are also irises 301 . 302 and 303 between the light sensors 31 to 35 and the light wavelength conversion element 2 arranged to fade out light that is not from the edge 20 the light wavelength conversion element 2 is emitted, but at comparatively large angles from the first 21 or second end face 22 the light wavelength conversion element 2 is emitted. The irises 31 to 303 make sure that only light 100 from the light sensors 31 to 35 is detected, that of the edge 20 the light wavelength conversion element 2 or at a small or flat angle from the front sides 21 . 22 the light wavelength conversion element 2 is emitted. In 2 which is a top view of the first end face 21 the light wavelength conversion element 2 shows, is the relative arrangement of the light sensors schematically 31 to 35 , the aperture 301 to 303 and the light wavelength conversion element 2 shown. The first 31 to third light sensor 35 are even along the circumferential edge 20 at a short distance to the light wavelength conversion element 2 arranged. The fourth light sensor 34 is next to the second light sensor 32 and the fifth light sensor 35 is next to the third light sensor 33 arranged so that the second 32 and fourth light sensor 34 as well as the third 33 and fifth light sensor 35 each form a pair of light sensors. For the paired light sensors 32 . 34 respectively. 33 . 35 is each a common aperture 302 respectively. 303 intended.
  • Eine Auswertungseinheit 11 ist Bestandteil der Betriebsvorrichtung 10 der Beleuchtungseinrichtung und ist beispielsweise als programmgesteuerter Mikroprozessor ausgebildet, der die von den Lichtsensoren 31 bis 35 detektierten Lichtintensitäten auswertet und mit Referenzwerten für die Lichtintensitätswerte der Lichtsensoren 31 bis 35 vergleicht, die in einem beispielsweise als EEPROM ausgebildeten Speicherelement 12 gespeichert sind. Diese Referenzwerte werden beispielsweise während einer Kalibrierungsphase, die vor Auslieferung der Beleuchtungseinrichtung stattfindet und einen Betrieb der Beleuchtungseinrichtung mit fehlerfreiem Lichtwellenlängenkonversionselement 2 vorsieht, ermittelt und im EEPROM 12 gespeichert. Mit Hilfe der Auswertungseinheit 11 werden die von den Lichtsensoren 31 bis 35 detektierten Lichtintensitäten während des Betriebs der Beleuchtungseinrichtung in regelmäßigen Zeitintervallen von beispielsweise 1 Millisekunde überwacht und mit den Referenzwerten verglichen, um bereits frühzeitig etwaige Veränderungen im Lichtwellenlängenkonversionselement 2 feststellen zu können. Überschreitet bei einem der Lichtsensoren 31 bis 35 die Abweichung der detektierten Lichtintensität von dem zugehörigen Referenzwert einen vorgegebenen Schwellwert, so wird die Laserdiodenanordnung 1 durch die Auswertungseinheit 11 selbsttätig ausgeschaltet. An evaluation unit 11 is part of the operating device 10 the lighting device and is formed, for example, as a program-controlled microprocessor, which the of the light sensors 31 to 35 evaluates detected light intensities and with reference values for the light intensity values of the light sensors 31 to 35 compares that in an example designed as an EEPROM memory element 12 are stored. These reference values are, for example, during a calibration phase that takes place before delivery of the illumination device and operation of the illumination device with error-free light wavelength conversion element 2 provides, determined and in the EEPROM 12 saved. With the help of the evaluation unit 11 be the ones from the light sensors 31 to 35 detected light intensities during operation of the illumination device at regular time intervals of, for example 1 Millisecond monitored and compared with the reference values to early on any changes in the light wavelength conversion element 2 to be able to determine. Exceeds in one of the light sensors 31 to 35 the deviation of the detected Light intensity of the associated reference value, a predetermined threshold, so is the laser diode array 1 through the evaluation unit 11 automatically switched off.
  • Zusätzlich wird mittels der Auswertungseinheit 11 auch der Quotient der von den paarweise angeordneten zweiten 32 und vierten Lichtsensoren 34 detektierten Lichtintensitäten sowie der Quotient der von den paarweise angeordneten dritten 33 und fünften Lichtsensoren 35 überwacht, um den relativen Anteil von nicht-konvertiertem blauem und konvertiertem gelbem Licht zu überwachen und so eine Verschlechterung der Qualität des Leuchtstoffs feststellen zu können. In addition, by means of the evaluation unit 11 also the quotient of the paired second 32 and fourth light sensors 34 detected light intensities and the quotient of the arranged in pairs third 33 and fifth light sensors 35 to monitor the relative proportion of unconverted blue and converted yellow light, and thus detect deterioration in the quality of the phosphor.
  • Außerdem kann zu Kontrollzwecken mittels der Auswertungseinheit 11 auch der Quotient der von dem ersten Lichtsensor 31 und dem zweiten Lichtsensor 32 detektierten Lichtintensitäten oder bzw. und der Quotient der von dem ersten Lichtsensor 31 und dem dritten Lichtsensor 33 detektierten Lichtintensitäten überwacht werden, um beispielsweise Veränderungen im Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zu detektieren. Ferner ist es für denselben Zweck auch möglich, den Quotienten der von dem vierten 34 und fünften Lichtsensor 35 detektierten Lichtintensitäten zur Überwachung des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 heranzuziehen. In addition, for control purposes by means of the evaluation unit 11 also the quotient of the first light sensor 31 and the second light sensor 32 detected light intensities or or and the quotient of the first light sensor 31 and the third light sensor 33 detected light intensities are monitored, for example, changes in the light wavelength conversion element 2 to detect. Furthermore, it is also possible for the same purpose, the quotient of the fourth 34 and fifth light sensor 35 detected light intensities for monitoring the light wavelength conversion element 2 consulted.
  • In 3 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und des Lichtwellenlängenkonversionselements gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Anzahl der Lichtsensoren, die entlang der Kante des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 angeordnet sind. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den 1 bis 3 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung beim ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt zwei zusätzliche, als mit Farbfiltern und Blenden 304, 305 versehene Fotodioden ausgebildete Lichtsensoren 36, 37, die nichtkonvertiertes blaues Laserlicht detektieren und entlang der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 angeordnet sind. Die Auswertung der von den zusätzlichen Lichtsensoren 36, 37 detektierten Lichtintensitäten erfolgt analog zu der Auswertung der von den Lichtsensoren 31 bis 35 detektierten Lichtintensitäten mittels der Auswertungseinheit 11. In 3 is shown schematically the spatial arrangement of the light sensors and the light wavelength conversion element 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 number of light sensors along the edge of the light wavelength conversion element 2 are arranged. In all other details, the two embodiments are the same. Therefore, in the 1 to 3 for identical components of the lighting devices, the same reference numerals and for their description, reference is made to the corresponding description in the first embodiment. The illumination device according to the second embodiment of the invention has two additional, as with color filters and diaphragms 304 . 305 provided photodiodes formed light sensors 36 . 37 detecting non-converted blue laser light and along the edge 20 the light wavelength conversion element 2 are arranged. The evaluation of the additional light sensors 36 . 37 detected light intensities is analogous to the evaluation of the light sensors 31 to 35 detected light intensities by means of the evaluation unit 11 ,
  • In 4 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und des Lichtwellenlängenkonversionselements gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Anzahl der Lichtsensoren und die Verwendung von zwei Spiegeln 71, 72, die entlang der Kante des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 angeordnet sind. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den 2 und 4 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung beim ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist jeweils nur einen Lichtsensor 38, 39 zur Detektion von nicht-konvertiertem blauem und konvertiertem gelbem Licht auf. Der erste Lichtsensor 38 ist als mit Farbfilter und Blende 308 versehene Fotodiode ausgebildet und detektiert am Lichtwellenlängenkonversionselement 2 gestreutes, nicht-konvertiertes blaues Laserlicht, das an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiert wird. Ein erster Spiegel 71 ist diametral gegenüberliegend zu dem ersten Lichtsensor 38 angeordnet, so dass das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zwischen dem ersten Spiegel 71 und dem ersten Lichtsensor 38 liegt. Der erste Spiegel 71 reflektiert an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiertes Laserlicht zurück zu dem Lichtwellenlängenkonversionselement 2, so dass es nach nochmaligem Passieren des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 und Austritt aus der Kante 20 an der gegenüberliegenden Seite des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 dem ersten Lichtsensor 38 zugeführt wird, der den nicht-konvertierten blauen Anteil des Laserlichts detektiert. Der zweite Lichtsensor 39 ist als mit Farbfilter und Blende 309 versehene Fotodiode ausgebildet und detektiert vom Lichtwellenlängenkonversionselement 2 konvertiertes gelbes Laserlicht, das an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiert wird. Ein zweiter Spiegel 72 ist diametral gegenüberliegend zu dem zweiten Lichtsensor 39 angeordnet, so dass das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zwischen dem zweiten Spiegel 72 und dem zweiten Lichtsensor 39 liegt. Der zweite Spiegel 72 reflektiert an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiertes Laserlicht zurück zu dem Lichtwellenlängenkonversionselement 2, so dass es nach nochmaligem Passieren des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 und Austritt aus der Kante 20 an der gegenüberliegenden Seite des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 dem zweiten Lichtsensor 39 zugeführt wird, der den konvertierten gelben Anteil des Laserlichts detektiert. Die Auswertung der von den Lichtsensoren 38, 39 detektierten Lichtintensitäten erfolgt analog zu der Auswertung der von den Lichtsensoren 31 bis 35 der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung detektierten Lichtintensitäten mittels der Auswertungseinheit 11. In 4 is shown schematically the spatial arrangement of the light sensors and the light wavelength conversion element according to the third embodiment of the invention. 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 number of light sensors and the use of two mirrors 71 . 72 along the edge of the light wavelength conversion element 2 are arranged. In all other details, the two embodiments are the same. Therefore, in the 2 and 4 for identical components of the lighting devices, the same reference numerals and for their description, reference is made to the corresponding description in the first embodiment. The lighting device according to the third embodiment of the invention has only one light sensor each 38 . 39 for detecting unconverted blue and converted yellow light. The first light sensor 38 is as with color filter and aperture 308 provided photodiode formed and detected at the light wavelength conversion element 2 scattered, unconverted blue laser light at the edge 20 the light wavelength conversion element 2 is emitted. A first mirror 71 is diametrically opposite to the first light sensor 38 arranged so that the light wavelength conversion element 2 between the first mirror 71 and the first light sensor 38 lies. The first mirror 71 reflected on the edge 20 the light wavelength conversion element 2 emitted laser light back to the light wavelength conversion element 2 such that after passing the light wavelength conversion element again 2 and exit from the edge 20 on the opposite side of the light wavelength conversion element 2 the first light sensor 38 is supplied, which detects the unconverted blue portion of the laser light. The second light sensor 39 is as with color filter and aperture 309 provided photodiode formed and detected by the light wavelength conversion element 2 converted yellow laser light at the edge 20 the light wavelength conversion element 2 is emitted. A second mirror 72 is diametrically opposite to the second light sensor 39 arranged so that the light wavelength conversion element 2 between the second mirror 72 and the second light sensor 39 lies. The second mirror 72 reflected on the edge 20 the light wavelength conversion element 2 emitted laser light back to the light wavelength conversion element 2 such that after passing the light wavelength conversion element again 2 and exit from the edge 20 on the opposite side of the light wavelength conversion element 2 the second light sensor 39 is supplied, which detects the converted yellow portion of the laser light. The evaluation of the of light sensors 38 . 39 detected light intensities is analogous to the evaluation of the light sensors 31 to 35 the illumination device according to the first embodiment of the invention detected light intensities by means of the evaluation unit 11 ,
  • In 4 ist zusätzlich schematisch der von der Laserdiodenanordnung 1 auf der ersten Stirnfläche 21 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 erzeugte Laserlichtspot 8 dargestellt. Sein Durchmesser beträgt ca. 500 Mikrometer. Außerdem ist schematisch ein Riss 9 in dem Lichtwellenlängenkonversionselement 2 an seiner ersten Stirnseite 21 dargestellt, an dem das Laserlicht gestreut wird und der dadurch mittels der Lichtsensoren 38, 39 und Spiegel 71, 72 detektiert wird. In 4 is additionally schematically that of the laser diode array 1 on the first face 21 the light wavelength conversion element 2 generated laser light spot 8th shown. Its diameter is about 500 microns. In addition, schematically is a crack 9 in the light wavelength conversion element 2 at its first front 21 represented, on which the laser light is scattered and thereby by means of the light sensors 38 . 39 and mirrors 71 . 72 is detected.
  • In 5 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und Spiegel sowie des Lichtwellenlängenkonversionselements gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Anzahl und Anordnung der Lichtsensoren entlang der Kante des Lichtwellenlängenkonversionselements 2. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den 4 und 5 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung beim dritten Ausführungsbeispiel verwiesen. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist zwei zusätzliche Lichtsensoren 38‘ und 39‘ auf. Der dritte Lichtsensor 38‘ ist als mit Farbfilter versehene Fotodiode zur Detektion von konvertiertem gelbem Laserlicht ausgebildet. Der dritte Lichtsensor 38‘ ist paarweise mit dem ersten Lichtsensor 38 hinter der ersten Blende 308 angeordnet, so dass der erste Lichtsensor 38 den nicht-konvertierten blauen Anteil des am ersten Spiegel 71 in das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zurückreflektierten und an der gegenüberliegen Seite aus der Kante 20 austretenden Laserlichts detektiert, während der dritte Lichtsensor 38‘ den konvertierten gelben Anteil des am ersten Spiegel 71 in das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zurückreflektierten und an der gegenüberliegen Seite aus der Kante 20 austretenden Laserlichts detektiert. Der vierte Lichtsensor 39‘ ist als mit Farbfilter versehene Fotodiode zur Detektion von nicht-konvertiertem blauem Laserlicht ausgebildet. Der vierte Lichtsensor 39‘ ist paarweise mit dem zweiten Lichtsensor 39 hinter der zweiten Blende 309 angeordnet, so dass der zweite Lichtsensor 39 den konvertierten gelben Anteil des am zweiten Spiegel 72 in das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zurückreflektierten und an der gegenüberliegen Seite aus der Kante 20 austretenden Laserlichts detektiert, während der vierte Lichtsensor 39‘ den nicht-konvertierten blauen Anteil des am zweiten Spiegel 72 in das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zurückreflektierten und an der gegenüberliegen Seite aus der Kante 20 austretenden Laserlichts detektiert. Die Auswertung der von den Lichtsensoren 38, 38‘, 39, 39‘ detektierten Lichtintensitäten erfolgt analog zu der Auswertung der von den Lichtsensoren 31 bis 35 detektierten Lichtintensitäten mittels der Auswertungseinheit 11. In 5 is shown schematically the spatial arrangement of the light sensors and mirrors and the light wavelength conversion element 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 third embodiment of the invention only by the number and arrangement of the light sensors along the edge of the light wavelength conversion element 2 , In all other details, the two embodiments are the same. Therefore, in the 4 and 5 for identical components of the lighting devices, the same reference numerals and for their description, reference is made to the corresponding description in the third embodiment. The illumination device according to the fourth exemplary embodiment of the invention has two additional light sensors 38 ' and 39 ' on. The third light sensor 38 ' is designed as a color filter provided photodiode for the detection of converted yellow laser light. The third light sensor 38 ' is in pairs with the first light sensor 38 behind the first panel 308 arranged so that the first light sensor 38 the unconverted blue portion of the first mirror 71 in the light wavelength conversion element 2 reflected back and on the opposite side from the edge 20 emerging laser light detected while the third light sensor 38 ' the converted yellow portion of the first mirror 71 in the light wavelength conversion element 2 reflected back and on the opposite side from the edge 20 emerging laser light detected. The fourth light sensor 39 ' is designed as a color filter provided photodiode for detecting unconverted blue laser light. The fourth light sensor 39 ' is in pairs with the second light sensor 39 behind the second aperture 309 arranged so that the second light sensor 39 the converted yellow portion of the second mirror 72 in the light wavelength conversion element 2 reflected back and on the opposite side from the edge 20 emerging laser light detected while the fourth light sensor 39 ' the unconverted blue portion of the second mirror 72 in the light wavelength conversion element 2 reflected back and on the opposite side from the edge 20 emerging laser light detected. The evaluation of the light sensors 38 . 38 ' . 39 . 39 ' detected light intensities is analogous to the evaluation of the light sensors 31 to 35 detected light intensities by means of the evaluation unit 11 ,
  • In 6 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und Spiegel sowie des Lichtwellenlängenkonversionselements gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Ausrichtung der Lichtsensoren bezüglich des Lichtwellenlängenkonversionselements 2. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den 4 und 6 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung beim dritten Ausführungsbeispiel verwiesen. Bei dem in 4 abgebildeten dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im Unterschied zu dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung die Öffnungen der Blenden 308, 309 und Lichtsensoren 38, 39 senkrecht zu einem Durchmesser des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 angeordnet. In 6 is shown schematically the spatial arrangement of the light sensors and mirrors and the light wavelength conversion element 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 third embodiment of the invention only by the orientation of the light sensors with respect to the light wavelength conversion element 2 , In all other details, the two embodiments are the same. Therefore, in the 4 and 6 for identical components of the lighting devices, the same reference numerals and for their description, reference is made to the corresponding description in the third embodiment. At the in 4 illustrated third embodiment of the invention, in contrast to the fifth embodiment of the invention, the openings of the aperture 308 . 309 and light sensors 38 . 39 perpendicular to a diameter of the light wavelength conversion element 2 arranged.
  • In 7 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und Spiegel sowie des Lichtwellenlängenkonversionselements gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Anzahl und Anordnung der Lichtsensoren bezüglich des Lichtwellenlängenkonversionselements 2. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den 4 und 7 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung beim dritten Ausführungsbeispiel verwiesen. Bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist hinter den Blenden 308, 309 eine Vielzahl von Lichtsensoren 38 bzw. 39 angeordnet, die zur Detektion von nicht-konvertiertem blauem bzw. konvertiertem gelbem Laserlicht dienen. In 7 is shown schematically the spatial arrangement of the light sensors and mirrors and the light wavelength conversion element according to the sixth embodiment of the invention. The illumination device according to the sixth embodiment of the invention differs from the illumination device according to the third embodiment of the invention only by the number and arrangement of the light sensors with respect to the light wavelength conversion element 2 , In all other details, the two embodiments are the same. Therefore, in the 4 and 7 for identical components of the lighting devices, the same reference numerals and for their description, reference is made to the corresponding description in the third embodiment. In the illumination device according to the sixth embodiment of the invention is behind the panels 308 . 309 a variety of light sensors 38 respectively. 39 arranged to detect unconverted blue or converted yellow laser light.
  • In 8 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren 38, 38‘, 39, 39‘ und eines optischen Elements 73 sowie des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur dadurch, dass anstelle der beiden Spiegel 71, 72 ein ringsegmentförmiges, als Lichtleiter ausgebildetes optisches Element 73 verwendet wird, das die Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 ringförmig umgibt. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den 5 und 8 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung beim vierten Ausführungsbeispiel verwiesen. Der Lichtleiter 73 ist ringsegmentförmig ausgebildet. Er umgibt die Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 nahezu vollständig, abgesehen von einem Bereich, in dem die Lichtsensoren 38, 38‘, 39, 39‘ und Blenden 308, 309 angeordnet sind. Der Lichtleiter 73 besitzt einen lichtstreuend ausgebildeten Oberflächenabschnitt 730, welcher der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 zugewandt ist. Mit Hilfe des Lichtleiters 73 wird an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiertes Laserlicht zu den hinter den Blenden 308, 309 angeordneten Lichtsensoren 38, 38‘, 39, 39‘ gelenkt. In 8th is schematically the spatial arrangement of the light sensors 38 . 38 ' . 39 . 39 ' and an optical element 73 and the light wavelength conversion element 2 illustrated according to the seventh embodiment of the invention. The illumination device according to the seventh embodiment of the invention differs from the illumination device according to the fourth embodiment of the invention only in that instead of the two mirrors 71 . 72 a ring segment-shaped, designed as a light guide optical element 73 the edge is used 20 the light wavelength conversion element 2 surrounds annularly. In all other details, the two embodiments are the same. Therefore, in the 5 and 8th for identical components of the lighting devices, the same reference numerals and for their description, reference is made to the corresponding description in the fourth embodiment. The light guide 73 is formed ring segment-shaped. He surrounds the edge 20 the light wavelength conversion element 2 almost complete, except for an area where the light sensors 38 . 38 ' . 39 . 39 ' and irises 308 . 309 are arranged. The light guide 73 has a light-scattering trained surface section 730 , which of the edge 20 the light wavelength conversion element 2 is facing. With the help of the light guide 73 will be on the edge 20 the light wavelength conversion element 2 emitted laser light to the behind the aperture 308 . 309 arranged light sensors 38 . 38 ' . 39 . 39 ' directed.
  • In den 9 bis 12 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und des optischen Elements 73 der Beleuchtungseinrichtungen von vier weiteren Ausführungsbeispielen dargestellt, die sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel nur durch die unterschiedliche Anzahl von Lichtsensoren und Blenden unterscheidet. Es wird daher für deren Beschreibung auf die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsbeispiele verwiesen. In the 9 to 12 is schematically the spatial arrangement of the light sensors and the optical element 73 of the illumination devices of four further exemplary embodiments, which differs from the illumination device according to the seventh exemplary embodiment only by the different number of light sensors and diaphragms. Reference is therefore made to the description of the above embodiments for their description.
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    • DIN 5033 [0017] DIN 5033 [0017]

Claims (16)

  1. Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Laserlichtquelle (1) und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement (2), das dazu ausgebildet ist, von der mindestens einen Laserlichtquelle (1) emittiertes Licht anteilig in Licht anderer Wellenlänge zu konvertieren, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens einen Lichtsensor zur Überwachung der Lichtemission aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) aufweist, die beide zum Detektieren von am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreutem, nicht-konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder die beide zum Detektieren von konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder die Beleuchtungseinrichtung mindestens ein optisches Element (71, 72; 73) aufweist, das derart ausgebildet ist, dass am Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mittels des optischen Elements (71, 72; 73) zu dem mindestens einen Lichtsensor (38) gelenkt wird. Lighting device with at least one laser light source ( 1 ) and at least one light wavelength conversion element ( 2 ), which is adapted to be from the at least one laser light source ( 1 ) light to be converted proportionately into light of a different wavelength, wherein the illumination device has at least one light sensor for monitoring the light emission, characterized in that the illumination device comprises at least two light sensors ( 31 . 32 ), both for detecting at least one light wavelength conversion element ( 2 ), or both are provided for detecting converted laser light, or the illumination device comprises at least one optical element ( 71 . 72 ; 73 ), which is formed such that at the light wavelength conversion element ( 2 ) scattered, unconverted laser light or converted laser light by means of the optical element ( 71 . 72 ; 73 ) to the at least one light sensor ( 38 ) is directed.
  2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement (2) scheibenartig ausgebildet ist und zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen (21, 22), die über eine Kante (20) miteinander verbunden sind, und die mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) derart angeordnet sind, dass sie aus der Kante (20) austretendes Licht detektieren können. Lighting device according to claim 1, wherein the at least one light wavelength conversion element ( 2 ) is disc-like and has two opposite end faces ( 21 . 22 ) over an edge ( 20 ) and the at least two light sensors ( 31 . 32 ) are arranged so that they from the edge ( 20 ) can detect leaking light.
  3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement (2) scheibenartig ausgebildet ist und zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen (21, 22), die über eine Kante (20) miteinander verbunden sind, und das mindestens eine optische Element (71, 72; 73) derart angeordnet ist, dass es aus der Kante (20) austretendes Licht zu dem mindestens einen Lichtsensor (38) lenkt. Lighting device according to claim 1, wherein the at least one light wavelength conversion element ( 2 ) is disc-like and has two opposite end faces ( 21 . 22 ) over an edge ( 20 ), and the at least one optical element ( 71 . 72 ; 73 ) is arranged such that it is out of the edge ( 20 ) exiting light to the at least one light sensor ( 38 ) steers.
  4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Lichtsensoren (31, 32; 38) entlang der Kante (20) des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (2) angeordnet sind. Lighting device according to claim 2 or 3, wherein the light sensors ( 31 . 32 ; 38 ) along the edge ( 20 ) of the at least one light wavelength conversion element ( 2 ) are arranged.
  5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine optische Element (71, 72; 73) entlang der Kante (20) des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (2) angeordnet ist. Lighting device according to claim 3, wherein the at least one optical element ( 71 . 72 ; 73 ) along the edge ( 20 ) of the at least one light wavelength conversion element ( 2 ) is arranged.
  6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Auswertungseinheit (11) zur Auswertung der von den Lichtsensoren (31, 32; 38) detektierten Sensorsignale vorgesehen ist. Lighting device according to one of claims 1 to 5, wherein an evaluation unit ( 11 ) for the evaluation of the light sensors ( 31 . 32 ; 38 ) detected sensor signals is provided.
  7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Auswertungseinheit (11) derart ausgebildet ist, dass ein Quotient aus den von den mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) ermittelten Lichtintensitäten oder ein dazu proportionales Signal ausgewertet wird. Lighting device according to claim 6, wherein the evaluation unit ( 11 ) is formed such that a quotient of the of the at least two light sensors ( 31 . 32 ) or a signal proportional thereto is evaluated.
  8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Auswertungseinheit (11) oder die Beleuchtungseinrichtung ein Speichermittel (12) aufweist, in dem Referenzwerte gespeichert sind, die zum Vergleich mit den von den Lichtsensoren (31, 32; 38) ermittelten Sensorsignalen oder dazu korrespondierenden physikalischen Größen dienen. Lighting device according to claim 6 or 7, wherein the evaluation unit ( 11 ) or the illumination device a memory means ( 12 ), in which reference values are stored which, for comparison with those of the light sensors ( 31 . 32 ; 38 ) detected sensor signals or corresponding physical variables serve.
  9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Laserlichtquelle (1) derart ausgebildet ist, dass sie Licht aus dem Wellenlängenbereich von 380 bis 490 Nanometer emittiert, und das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement (2) derart ausgebildet ist, dass es Licht von der mindestens einen Laserlichtquelle (1) anteilig in Licht mit einer Intensitätsmaximum in dem Wellenlängenbereich von 500 bis 590 Nanometer konvertiert. Lighting device according to one of claims 1 to 8, wherein the at least one laser light source ( 1 ) is designed such that it emits light from the wavelength range from 380 to 490 nanometers, and the at least one light wavelength conversion element ( 2 ) is configured such that it receives light from the at least one laser light source ( 1 ) proportionally converted into light with an intensity maximum in the wavelength range of 500 to 590 nanometers.
  10. Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung, die mindestens eine Laserlichtquelle (1) und mindestens ein Lichtwellenlängenkonversionselement (2) zur Wellenlängenkonversion eines Teils des von der mindestens einen Laserlichtquelle (1) emittierten Lichts in Licht anderer Wellenlänge, wobei die Lichtemission mittels mindestens eines Lichtsensors überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mit Hilfe von mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) detektiert wird, oder am Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mit Hilfe von mindestens einem optischen Element (71, 72; 73) zu mindestens einem Lichtsensor (38) gelenkt wird. Method for operating a lighting device, the at least one laser light source ( 1 ) and at least one light wavelength conversion element ( 2 ) for the wavelength conversion of a part of the at least one laser light source ( 1 ) emitted light in light of different wavelength, wherein the light emission is monitored by means of at least one light sensor, characterized in that the light wavelength conversion element ( 2 ) scattered, unconverted laser light or converted laser light by means of at least two light sensors ( 31 . 32 ) is detected, or at the light wavelength conversion element ( 2 ) scattered, unconverted laser light or converted laser light by means of at least one optical element ( 71 . 72 ; 73 ) to at least one light sensor ( 38 ) is directed.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei aus einer Kante (20) eines scheibenartigen Lichtwellenlängenkonversionselements (2) ausgekoppeltes Laserlicht mittels der Lichtsensoren (31, 32; 38) detektiert wird. The method of claim 10, wherein from an edge ( 20 ) of a disc-like light wavelength conversion element ( 2 ) coupled laser light by means of the light sensors ( 31 . 32 ; 38 ) is detected.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, wobei aus einer Kante (20) eines scheibenartigen Lichtwellenlängenkonversionselements (2) ausgekoppeltes Laserlicht mittels des mindestens einen optischen Elements (71, 72; 73) zu dem mindestens einen Lichtsensor (38) gelenkt wird. The method of claim 10, wherein from an edge ( 20 ) of a disc-like light wavelength conversion element ( 2 ) coupled laser light by means of the at least one optical element ( 71 . 72 ; 73 ) to the at least one light sensor ( 38 ) is directed.
  13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei mittels einer Auswertungseinheit (11) von den Lichtsensoren (31, 32; 38) detektierte Sensorsignale ausgewertet werden. Method according to one of claims 10 to 12, wherein by means of an evaluation unit ( 11 ) of the Light sensors ( 31 . 32 ; 38 ) detected sensor signals are evaluated.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Quotient aus den von den mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) detektierten Sensorsignalen gebildet wird. The method of claim 13, wherein a quotient of the at least two light sensors ( 31 . 32 ) detected sensor signals is formed.
  15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei in einem Speicherelement (12) gespeicherte Referenzwerte für die Sensorsignale oder daraus abgeleitete Größen zur Auswertung herangezogen werden. Method according to claim 13 or 14, wherein in a memory element ( 12 ) stored reference values for the sensor signals or variables derived therefrom are used for the evaluation.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei von den Lichtsensoren (31, 32; 38) detektierte Sensorsignale in regelmäßig wiederkehrenden Zeitintervallen überwacht und ausgewertet werden. Method according to one of claims 10 to 15, wherein of the light sensors ( 31 . 32 ; 38 ) detected sensor signals are monitored and evaluated in regularly recurring time intervals.
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