DE102015104506A1 - Lighting device for vehicles - Google Patents

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Sören Schäfer
Bernd Fischer
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Hella KGAA Huek and Co
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Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (1) für Fahrzeuge mit einer halbleiterbasierten Lichtquelle (2) zur Abgabe einer elektromagnetischen Primärstrahlung und mit einem in Hauptabstrahlrichtung vor der halbleiterbasierten Lichtquelle (2) angeordneten Lumineszenzkonversionselement (3), wobei das Lumineszenzkonversionselement (4) einen Leuchtstoff zur Konvertierung zumindest eines Teils der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung, die eine andere Wellenlänge aufweist als die Primärstrahlung, umfasst, wobei eine vom Frequenzkonverter (3) abgegebene Lichtstrahlung in eine Optik (5) eingekoppelt wird, wobei zumindest ein Lichtsensor (7) zur Analyse der in die Optik (5) eingekoppelten Lichtstrahlung (4) vorgesehen ist.Illumination device (1) for vehicles with a semiconductor-based light source (2) for emitting an electromagnetic primary radiation and with a luminescence conversion element (3) arranged in the main emission direction in front of the semiconductor-based light source (2), wherein the luminescence conversion element (4) comprises a phosphor for converting at least part of the Primary radiation into a secondary radiation, which has a different wavelength than the primary radiation comprises, wherein one of the frequency converter (3) emitted light radiation is coupled into an optical system (5), wherein at least one light sensor (7) for analyzing the optics (5) coupled light radiation (4) is provided.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer halbleiterbasierten Lichtquelle, insbesondere einem Laser zur Abgabe einer elektromagnetischen Primärstrahlung und mit einem in Hauptabstrahlrichtung vor der halbleiterbasierten Lichtquelle angeordneten Lumineszenzkonversionselement, das insbesondere eine Lichteinkoppelfläche zur Einkopplung der Primärstrahlung auf weist, das einen Leuchtstoff zur Konvertierung eines Teils der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung aufweist, die eine andere Wellenlänge aufweist als die Primärstrahlung, und das insbesondere eine Lichtauskoppelfläche zur Auskopplung der Primärstrahlung und der Sekundärstrahlung aufweist und wobei dem Lumineszenzkonversionselement ein Kühlkörper zur Kühlung zugeordnet ist. The invention relates to a lighting device for vehicles with a semiconductor-based light source, in particular a laser for emitting an electromagnetic primary radiation and arranged in the main emission before the semiconductor-based light source luminescence conversion element, in particular a light input surface for coupling the primary radiation has, which is a phosphor for converting a part the primary radiation in a secondary radiation having a different wavelength than the primary radiation, and in particular a light outcoupling surface for coupling the primary radiation and the secondary radiation and wherein the luminescence conversion element is associated with a heat sink for cooling.
  • STAND DER TECHNIK STATE OF THE ART
  • In verschiedensten Anwendungen der Beleuchtungsindustrie werden neue Lichtquellen eingesetzt, um Bauraum, Effizienz, Lebensdauer und viele weitere Kriterien zu optimieren. Die neuesten Innovationen beschäftigen sich derzeit stark mit LASER-Dioden als neue Halbleiterlichtquelle. Diese zeichnet sich neben einer langen Lebensdauer, kleinem Bauraum, der Eigenschaft als Punktlichtquelle und hohen Leistungseigenschaften durch eine Emission von monochromatischer Strahlung aus. Speziell bei der Erzeugung von breitbandigem Licht (weiß) ist eine Abstrahlung von energiereicher Strahlung (kurzwellig) mit geringer Halbwertsbreite der Wellenlängen von Vorteil. In various applications of the lighting industry, new light sources are used to optimize installation space, efficiency, service life and many other criteria. The latest innovations are currently heavily involved with LASER diodes as a new semiconductor light source. This is characterized by a long life, small space, the property as a point light source and high performance by an emission of monochromatic radiation. Especially in the generation of broadband light (white) is a radiation of high-energy radiation (short wave) with low half-width of the wavelengths of advantage.
  • Über das Prinzip der Frequenzkonvertierung wird z.B. mit heutigen Phosphoren unterschiedlicher Ausprägung (Pulver, Keramik, Verguss etc.) eine Veränderung des Spektrums und damit der elektromagnetischen Energie je Spektralanteil vorgenommen. Die derzeitige Einordnung einer solchen Lichtquelle erfolgt äquivalent zu LEDs. About the principle of frequency conversion is e.g. With today's phosphors of different types (powder, ceramic, potting, etc.) a change in the spectrum and thus the electromagnetic energy per spectral component made. The current classification of such a light source is equivalent to LEDs.
  • Insbesondere durch die mechanischen Belastungen im automobilen Sektor kann es jedoch zur Beschädigung des Phosphors kommen (Bruch, Splitterung, Abfall etc.). Im Fall der Beschädigung kann es gleichfalls zu einem Austritt kohärenter LASER-Strahlung kommen, die wiederum der Laserschutzbestimmung und damit der Laserschutzklassen unterliegt. In particular, the mechanical stresses in the automotive sector, however, it can damage the phosphor come (breakage, chipping, waste, etc.). In the case of damage, coherent LASER radiation can also escape, which in turn is subject to laser protection and thus laser protection classes.
  • In der WO 2014/072227 A1 ist eine Beleuchtungsvorrichtung für Kraftfahrzeuge beschrieben. Eine Laserlichtquelle dient zur Ausstrahlung eines Laserlichtbündels in ein Photolumineszenzelement. Durch das in dem Photolumineszenzelement auftreffende Licht wird ein Sekundärlicht in einer spezifischen Lichtverteilung erzeugt. Eine Abstrahloptikeinrichtung formt das Sekundärlicht in eine Abstrahlverteilung um. Lichtbündel, die in einem Primärraumwinkelbereich um die Primärabstrahlrichtung verlaufen, werden durch ein Abstrahlungshemmungsmittel unterdrückt. Hierdurch soll verhindert werden, dass bei einer Beschädigung des Photolumineszenzelements unkonvertiertes Laserlicht aus der Beleuchtungsvorrichtung austritt. In the WO 2014/072227 A1 a lighting device for motor vehicles is described. A laser light source is used to emit a laser light beam in a photoluminescent element. By the incident light in the photoluminescent element, a secondary light is generated in a specific light distribution. An abstraction device converts the secondary light into a radiation distribution. Light bundles extending in a primary space angle area around the primary radiation direction are suppressed by an emission inhibitor. This is intended to prevent unconverted laser light emerging from the illumination device when the photoluminescent element is damaged.
  • Insbesondere in der automobilen Beleuchtungsindustrie werden Lichtquellen genutzt, welche hohe Lichtstärken bei kleinen Dimensionen erzeugen müssen. Um die optischen Abbildungseigenschaften zu optimieren, ist die Eigenschaft der „Punktlichtquelle“ favorisiert. Im Zuge dessen werden oft Halbleiterelemente (LED) vor ein frequenzkonvertierendes Element geschaltet. Especially in the automotive lighting industry, light sources are used which have to produce high light intensities at small dimensions. In order to optimize the optical imaging properties, the property of the "point light source" is favored. In the course of this, semiconductor elements (LED) are often connected in front of a frequency-converting element.
  • Derzeit wird vor allem der Einsatz von Keramiken zur Strahlungskonvertierung untersucht (Granate z. B. Y3Al5O12:Ce3+ Verbindungen). Teilchenphysikalisch wird der energiereiche, kurzwellige Strahlung beim Durchdringen des Phosphors vom Kristallgitter absorbiert, innerhalb der atomaren Energieniveaus in energieärmere Zustände transformiert und vom Kristallgitter in Form kurzwelliger Strahlung isotrop emittiert. Die emittierte Strahlung ist breitbandiger Natur und wird vom Menschen in Überlagerung mit der nicht absorbierten energiereichen Strahlung als weißes Licht empfunden. Currently, the use of ceramics for radiation conversion is being investigated (grenades eg Y3Al5O12: Ce3 + compounds). Particle physics, the energy-rich, short-wave radiation is absorbed by the crystal lattice as it penetrates the phosphor, transformed into lower-energy states within the atomic energy levels and isotropically emitted by the crystal lattice in the form of short-wave radiation. The emitted radiation is broadband nature and is perceived by humans in superposition with the unabsorbed high-energy radiation as white light.
  • Dadurch, dass es sich bei dem Phosphor um eine kristalline Struktur handelt, ist die Betrachtung der Möglichkeit der Beschädigung, des Bruchs etc. vorhanden. Derzeit existieren in einzelnen Modulen diverse Möglichkeiten zur Vorhersage einer Veränderung der Strahlungseigenschaften und somit die Feststellung, ob eine Gefährdung durch Laserstrahlung vorliegt. Gängige Verfahren sind die Bestimmung des reflektierten Anteils von Strahlungskomponenten in/aus einem Lichtleiter oder auch der Detektion von austretenden Strahlungskomponenten aus der Gesamtlichtverteilung der Lichtquelle durch partielle Messung im Lichtkegel, Messung eines reflektierten Anteils aus dem Lichtkegel etc. Because the phosphor is a crystalline structure, consideration is given to the possibility of damage, breakage, etc. At present, there are various possibilities for predicting a change in the radiation properties in individual modules and thus for determining whether there is a risk due to laser radiation. Common methods are the determination of the reflected portion of radiation components in / from a light guide or the detection of emerging radiation components from the total light distribution of the light source by partial measurement in the light cone, measurement of a reflected portion of the cone of light, etc.
  • Solche Techniken sind durchführbar, jedoch nicht für alle Lichtsysteme (Reflexion, Projektion) nutzbar und weisen zum Teil eine hohe Justageanforderung an den Sensor und die Lichtquelle, bzw. Einkoppelstelle auf. Hinsichtlich der Nutzung von „Blendenstrukturen“ bei einer reflexionsbasierten Lösung sind auch Veränderungen im Reflektor vorhanden, die sich auf die Abbildungsgenauigkeit auswirken können. Außerdem ist zu gewährleisten, dass alle Fehlerfälle detektierbar sind, was derzeit nicht der Fall ist. Such techniques are feasible, but not usable for all lighting systems (reflection, projection) and sometimes have a high Justageanforderung to the sensor and the light source, or Einkoppelstelle on. With regard to the use of "aperture structures" in a reflection-based solution, there are also changes in the reflector, which can affect the imaging accuracy. In addition, it must be ensured that all error cases are detectable, which is currently not the case.
  • Derzeit existiert keine allgemeingültige technische Lösung für laserbasierte Scheinwerfersysteme verschiedener Ausprägung, die eine Lasersicherheit unterstützt und das Abschalten des Lichtsystems im Gefahrenfall durchführt. At present, there is no universal technical solution for laser-based Headlamp systems of various types that support laser safety and switch off the lighting system in the event of danger.
  • OFFENBARUNG DER ERFINDUNG DISCLOSURE OF THE INVENTION
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungsvorrichtung für Fahrzeuge mit einer halbleiterbasierten Lichtquelle derart weiterzubilden, dass betriebssicher Licht über eine relativ kleine Lichtauskoppelflächen bei hoher Leuchtdichte mit hoher Konversionseffizienz abgestrahlt werden kann. Object of the present invention is to develop a lighting device for vehicles with a semiconductor-based light source such that reliable light can be emitted via a relatively small Lichtauskoppelflächen at high luminance with high conversion efficiency.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lichtsensor zur Analyse der in die Optik eingekoppelten Lichtstrahlung vorgesehen ist. Die erfasste Lichtstrahlung kann nun durch eine Auswerteeinheit im Hinblick auf mögliche Beschädigungen der Beleuchtungsvorrichtung ausgewertet werden. Dabei wird insbesondere der das in der Lichtstrahlung enthaltene Frequenzspektrum zu erfasst und analysiert. To achieve this object, the invention in conjunction with the preamble of claim 1, characterized in that at least one light sensor is provided for analyzing the light radiation coupled into the optics. The detected light radiation can now be evaluated by an evaluation unit with regard to possible damage to the lighting device. In particular, the frequency spectrum contained in the light radiation is recorded and analyzed.
  • Die Erfindung macht es sich zunutze, dass in einem System mit optisch abbildenden Einheiten (Primär-, Sekundäroptiken etc.) der „eingesammelte“ Lichtstrom der Lichtquelle durch die Optik geleitet und anschließend abgebildet wird. Bisher werden oftmals symmetrische Optiken eingesetzt. Der Trend hinsichtlich Design, Effizienz, neuen Materialien und Produktionsverfahren sowie dem Gewichtsvorteil durch Materialeinsparung folgend, können beschnittene Optiken eingesetzt werden. In diesem Fall können die optisch, für die Abbildung nicht relevanten Flächen entfernt werden. Oftmals fallen damit auch teilweise im optischen System vorhandene Strahlungsanteile (Streustrahlung, internal reflections, nicht hauptsächlich relevante Strahlungsanteile etc.) weg; diese sind aber für eine Analyse der Strahlung im optisch abbildenden System der Lichtquelle relevant und können für die Analyse genutzt werden. The invention makes use of the fact that in a system with optically imaging units (primary, secondary optics, etc.) the "collected" luminous flux of the light source is passed through the optics and subsequently imaged. So far, symmetrical optics are often used. Following the trend in terms of design, efficiency, new materials and production processes as well as the weight advantage due to material savings, cropped optics can be used. In this case, the optically, for the illustration not relevant surfaces can be removed. Often, this also partially in the optical system existing radiation components (scattered radiation, internal reflections, not mainly relevant radiation components, etc.) away; However, these are relevant for an analysis of the radiation in the optical imaging system of the light source and can be used for the analysis.
  • Für die hier beschriebene Erfindung soll eine Modifikation des abbildenden Systems genutzt werden, um aus der emittierten und gelenkten Strahlung eine Aussage darüber treffen zu können, ob das Lasermodul (Laser und konvertierende Einheit) noch wie gewünscht arbeitet, oder einen Defekt aufweist und somit die Sicherheitsmerkmale zur Zulassung nicht erfüllt. Es ist sowohl eine Modifikation des abbilden Systems als auch des nichtabbildenden Systems (Lichtleitkörper) möglich. For the invention described herein, a modification of the imaging system is to be used in order to make a statement about the emitted and directed radiation, whether the laser module (laser and converting unit) is still working as desired, or has a defect and thus the security features not approved. It is both a modification of the imaging system and the non-imaging system (light guide) possible.
  • Derzeit finden für die Herstellung der Optiken einzelne Materialien vermehrt Einsatz (z. B. Glas, Thermoplaste wie PMMA & PC, Elaste wie Silikone). Jedes dieser Materialien verfügt über einen bestimmten Brechungsindex, der in Verbindung mit Erfindungsinhalten genutzt werden kann, um emittierte Strahlung der Lichtquelle mittels Totaler Innerer Reflexion (TIR) zu einem Analysesensor zu leiten. At present, individual materials are increasingly being used for the production of the optics (eg glass, thermoplastics such as PMMA & PC, elastomers or silicones). Each of these materials has a certain index of refraction that can be used in conjunction with invention content to direct emitted light from the light source to total internal reflection (TIR) to an analysis sensor.
  • Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungsvorrichtung eine Anordnung mit einer Vielzahl von Lichtsensoren zur Erfassung von an unterschiedlichen Positionen der Optik verlaufenden Lichtstrahlung. Alternativ kann in der Optik oder unmittelbar an der Optik ein Lichtsensor angebracht sein, der Teile der in der Optikverlaufenden Lichtstrahlung erfassen kann. Preferably, the illumination device comprises an arrangement with a multiplicity of light sensors for detecting light radiation extending at different positions of the optics. Alternatively, a light sensor can be mounted in the optics or directly on the optics, which can detect parts of the light radiation extending in the optics.
  • Vorzugsweise ist zumindest ein optisches Auskoppelelement vorgesehen, welches zumindest teilweise in der Optik angeordnet ist und zumindest Teile der in der Optik verlaufenden Lichtstrahlung in Richtung auf einen, insbesondere außerhalb, der Optik angebrachten Lichtsensor umlenkt. Preferably, at least one optical decoupling element is provided, which is arranged at least partially in the optics and deflects at least parts of the optic light radiation extending in the direction of a, in particular outside, the optics mounted light sensor.
  • So können in einigen Regionen der Optik, vorzugsweise jene, welche für eine Abbildung von Strukturen nicht notwendig sind (z. B. siehe die oben beschriebenen Bereiche), einzelne definierte geometrische Strukturen eingebracht werden z. B. Bohrungen, in welche anschließend eine z. B. eine lichtleitende optische Einheit eingebracht wird, welche sich durch einen höheren Brechungsindex als das umgebende Linsenmaterial auszeichnet und ggf. durch eine (z. B. 45°-) Winkeleintrittsfläche für das emittierte Licht, der Lichtquelle zugewandt ist. Thus, in some regions of optics, preferably those which are not necessary for imaging of structures (eg, see the areas described above), individual defined geometric structures may be introduced, e.g. B. holes, in which then a z. B. a light-conducting optical unit is introduced, which is characterized by a higher refractive index than the surrounding lens material and optionally by a (eg., 45 °) angle entry surface for the emitted light, the light source is facing.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können in einem Produktionsverfahren auch Reflektorstrukturen, insbesondere Prismenstrukturen in die Linse so eingebracht werden, die einen auf diese einfallenden Strahlungsanteil auf die positionierte Analyseeinheit reflektieren. In a further preferred embodiment, reflector structures, in particular prism structures, can also be introduced into the lens in a production method, which reflect a radiation component incident on them onto the positioned analysis unit.
  • In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können bereits einzelne Anteile des Detektionsmaterials (z. B. Materialien Silizium, welche dem Spektrum des kurzwelligen Peaks der frequenzkonvertierten Strahlung entsprechen) in die Optik, speziell bei Silikon, eingebracht werden, um insbesondere sofort eine Analyse der Strahlung zu ermöglichen. In a further preferred embodiment, individual portions of the detection material (eg, materials silicon, which correspond to the spectrum of the short-wave peak of the frequency-converted radiation) can be introduced into the optics, especially in the case of silicon, in order in particular to enable immediate analysis of the radiation ,
  • Die vorliegende Erfindung so ermöglicht die Analyse von „weißer“ Strahlung gemäß den Automotive-Anforderungen für Scheinwerfer direkt an der Beleuchtungsvorrichtung. Somit sind keine komplexen Aufbauten für das Abgreifen der Strahlungsanteile aus den emittierenden und optischen Bestandteilen des Gesamtsystems nötig, was zu einer Vereinfachung des Aufbaus führt. Weiterhin ergeben sich folgende Vorteile, der Bauraumoptimierung, der Reduktion von Komplexität gegenüber anderen Lösungen, der Möglichkeit der Einzelüberwachung der Laserelemente bei Multi-Laserdioden-Aufbauten sowie der Sicherheitselemente und der Nutzung von Flächen und Sensorelementen die bereits im Scheinwerfer verbaut sind. Eine Echtzeitabschaltung wird möglich. The present invention thus enables the analysis of "white" radiation according to the automotive requirements for headlamps directly on the lighting device. Thus, no complex setups are needed for capturing the radiation components from the emissive and optical components of the overall system, resulting in a simplification of the design. Furthermore, there are the following advantages, the space optimization, the reduction of complexity compared to other solutions, the possibility of individual monitoring of the laser elements in multi-laser diode assemblies and the security elements and the use of surfaces and sensor elements already in Headlights are installed. A real-time shutdown becomes possible.
  • AUSFÜHRUNGSBEISPIEL DER ERFINDUNG EMBODIMENT OF THE INVENTION
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. Show it:
  • 1 Eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in einer ersten Ausgestaltung, 1 A lighting device according to the invention in a first embodiment,
  • 2 eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in einer zweiten Ausgestaltung, 2 a lighting device according to the invention in a second embodiment,
  • 3 eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in einer dritten Ausgestaltung, 3 a lighting device according to the invention in a third embodiment,
  • 4 eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in einer vierten Ausgestaltung, 4 a lighting device according to the invention in a fourth embodiment,
  • Die Unterfiguren a) zeigen jeweils die Beleuchtungsvorrichtungen im Querschnitt, die Unterfiguren b) zeigen jeweils die Beleuchtungsvorrichtungen im Längsschnitt. The subfigures a) each show the lighting devices in cross section, the subfigures b) each show the lighting devices in longitudinal section.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 1 nach Figur umfasst als Lichtquelle einen kurzwelligen Halbleiterlaser 2, welcher hinter einem Lumineszenzkonversionselement 3 mit einer frequenzkonvertierenden Schicht, beispielsweise einer Phosphorkeramik, sitzt. Durch diese Einheit aus Halbleiterlaser und Lumineszenzkonversionselement 3 wird Licht 4 in eine Auskoppelelement 6’, in diesem Fall eine TIR (total internal reflection) Optik 6’ eingekoppelt, welche einen bestimmten Brechungsindex n1 besitzt. Durch die gegebene Form (1a) wird gleichzeitig eine für das Fahrzeug typische Abblendlicht Hell-Dunkel-Grenze gebildet, welche auch durch eine Sekundäroptik in das Vorfeld des Fahrzeugs projiziert werden kann. Es ist eine Anordnung 9 mit einer Mehrzahl von Strahlungsdetektoreinheiten 7’ vorgesehen, die Hinsichtlich der Sicherheit und der Wirkketten die Strahlungsdetektoreinheit allerdings so nahe wie möglich an der Lichtquelle 2 positioniert sein sollten. Die in diesem Fall in die TIR Primäroptik 5 eingekoppelte Strahlung 4 verfügt bei Inbetriebnahme über ein spezifisches Muster (Spektrum) welches sich durch ein Verhältnis von kurzwelliger und langwelliger Strahlung genau beschreiben lässt. Dies Strahlung wird durch die interne Reflexion an den Mantelfläche der Optik 5 totalreflektiert und gelangt zum optischen Ausgang, ebenso wie in die „Auskoppelfalle“ mit dem Lichtleitkörper 6’, welcher in die Optik 4 über einen Kanal oder dergleichen eingebracht ist, über einen höheren Brechungsindex n2 > n1 verfügt und spezielle Einkoppelflächenneigung verfügt. Über einen Prismenwinkel des Lichtleitkörpers 6 wird durch die Totalreflexion ein Teil der emittierten Strahlung 4 zu der Strahlungsdetektoreinheit 7’ geleitet und dort detektiert. Auch hier wird die Strahlung 4 an den optischen Trennflächen zur Umgebung totalreflektiert und auf den Sensor 7’ abgestrahlt. Diese Einheit 7’ vergleicht die empfangenen Strahlungsanteile bzw. die Anteile der kurzwelligen Strahlung mit einem Referenzwert. Sollte ein Positionierfehler des Halbleiterlasers 2 zum Phosphor, ein Phosphorriss, ein Abspringen des Phosphors oder eine sonstige Beschädigung auftreten, wird sich das Istsignal von einem in der Auswerteeinheit hinterlegten Sollsignal unterscheiden und eine Sicherheitsschaltung kann den Laser deaktivieren. The lighting device according to the invention 1 according to figure comprises as a light source a short-wave semiconductor laser 2 which is behind a luminescence conversion element 3 with a frequency-converting layer, such as a phosphorus ceramic sitting. Through this unit of semiconductor laser and luminescence conversion element 3 becomes light 4 in a decoupling element 6 ' , in this case a TIR (total internal reflection) optics 6 ' coupled, which has a certain refractive index n1. By the given form ( 1a ) is formed at the same time a typical for the vehicle low beam light-dark boundary, which can also be projected by a secondary optics in the apron of the vehicle. It is an arrangement 9 with a plurality of radiation detector units 7 ' However, with regard to safety and the effect chains the radiation detector unit as close as possible to the light source 2 should be positioned. Which in this case in the TIR primary optics 5 coupled radiation 4 has at commissioning a specific pattern (spectrum) which can be accurately described by a ratio of shortwave and longwave radiation. This radiation is due to the internal reflection on the lateral surface of the optics 5 totally reflected and reaches the optical output, as well as in the "decoupling trap" with the light guide 6 ' , which in the optics 4 is introduced via a channel or the like, has a higher refractive index n2> n1 and has a special coupling surface inclination. Via a prism angle of the light guide 6 is the total reflection of a part of the emitted radiation 4 to the radiation detector unit 7 ' passed and detected there. Again, the radiation 4 totally reflected on the optical interfaces to the environment and on the sensor 7 ' radiated. This unit 7 ' compares the received radiation components or the components of the short-wave radiation with a reference value. Should a positioning error of the semiconductor laser 2 to the phosphor, a Phosphorriss, a leaking of the phosphor or other damage occur, the actual signal of a stored in the evaluation unit target signal will differ and a safety circuit can disable the laser.
  • Bei der Ausgestaltung nach 2 wird auf einen auf dem TIR-Prinzip arbeitenden Auskoppelelement verzichtet. Über spezielle Produktionsverfahren können optische Elemente 6’’ in die Optik 5 so eingebracht werden, dass eine Strahlungsreflexion derart erfolgt, dass eine Teilstrahlung auf ein Sensorelement 7 ausgekoppelt wird. Dies verringert den Bauraum und die Störung des Strahlengangs von der Lichtquelle 2 zum Ausgang der Primäroptik 4. Im Übrigen stimmt die Ausgestaltung der 2 mit derjenigen nach 1 überein. In the embodiment according to 2 is dispensed with working on the TIR principle decoupling element. Special production methods can be used to create optical elements 6 '' in the optics 5 be introduced so that a radiation reflection takes place such that a partial radiation on a sensor element 7 is decoupled. This reduces the space and the disturbance of the beam path from the light source 2 to the exit of the primary optics 4 , Incidentally, the design of the 2 with the one after 1 match.
  • Bei der Ausgestaltung nach 3 werden Auskoppelstrukturen 6’’’ in die Grenzfläche zwischen dem Material der Optik 5 und der Umgebung eingebracht (z.B. Strahlungsauskoppelprismen), die die Strahlung 4 auf den Lichtsensor 7 lenken. Im Übrigen stimmt die Ausgestaltung der 3 mit derjenigen nach 1 überein. In the embodiment according to 3 become decoupling structures 6 ''' in the interface between the material of the optics 5 and the environment introduced (eg radiation decoupling prisms), the radiation 4 on the light sensor 7 to steer. Incidentally, the design of the 3 with the one after 1 match.
  • Bei der Ausgestaltung nach 4 wird auf eine optische Strahlungsumlenkung und eine Auskopplung verzichtet. Es werden einzelne Bahnen von strahlungssensitivem Material 7’’ (Silizium, z.B. a-SiC:H pin structures) als Lichtsensoren auf die Primäroptik 5 aufgebracht oder in das Material der Primäroptik 5 eingebracht, um ein sofortiges Signal für die Auswerteeinheit 8 zu erhalten. Dies minimiert die Abschattung durch optische Elemente in der Primäroptik 5 sowie die Anzahl der optischen Teile und Komponenten als auch ggf. den Aufwand für das Produktionsverfahren. Eine Netz-/Matrixstruktur kann genutzt werden. Im Übrigen stimmt die Ausgestaltung der 4 mit derjenigen nach 1 überein. In the embodiment according to 4 is dispensed with an optical radiation deflection and decoupling. There are individual tracks of radiation-sensitive material 7 '' (Silicon, eg a-SiC: H pin structures) as light sensors on the primary optics 5 applied or in the material of primary optics 5 introduced an immediate signal for the evaluation unit 8th to obtain. This minimizes shading by optical elements in the primary optics 5 as well as the number of optical parts and components as well as possibly the effort for the production process. A network / matrix structure can be used. Incidentally, the design of the 4 with the one after 1 match.
  • BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
  • 1 1
    Beleuchtungsvorrichtung lighting device
    2 2
    Laser laser
    3 3
    Frequenzkonverter frequency converter
    4 4
    Lichtstrahlung light radiation
    5 5
    Optik optics
    6 6
    Auskoppelelement outcoupling
    7 7
    Lichtsensor light sensor
    8 8th
    Auswerteeinheit evaluation
    9 9
    Anordnung von Lichtsensoren Arrangement of light sensors
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
  • 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.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.
  • Zitierte PatentliteraturCited patent literature
    • WO 2014/072227 A1 [0005] WO 2014/072227 A1 [0005]

Claims (10)

  1. Beleuchtungsvorrichtung (1) für Fahrzeuge mit einer halbleiterbasierten Lichtquelle (2) zur Abgabe einer elektromagnetischen Primärstrahlung und mit einem in Hauptabstrahlrichtung vor der halbleiterbasierten Lichtquelle (2) angeordneten Lumineszenzkonversionselement (3), wobei das Lumineszenzkonversionselement (4) einen Leuchtstoff zur Konvertierung zumindest eines Teils der Primärstrahlung in eine Sekundärstrahlung, die eine andere Wellenlänge aufweist als die Primärstrahlung, umfasst, wobei eine vom Frequenzkonverter (3) abgegebene Lichtstrahlung in eine Optik (5) eingekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lichtsensor (7) zur Analyse der in die Optik (5) eingekoppelten Lichtstrahlung (4) vorgesehen ist. Lighting device ( 1 ) for vehicles with a semiconductor-based light source ( 2 ) for emitting an electromagnetic primary radiation and with a main emission direction in front of the semiconductor-based light source ( 2 ) arranged luminescence conversion element ( 3 ), wherein the luminescence conversion element ( 4 ) comprises a phosphor for converting at least a portion of the primary radiation into a secondary radiation having a different wavelength than the primary radiation, one of the frequency converter ( 3 ) emitted light radiation in an optic ( 5 ) is coupled, characterized in that at least one light sensor ( 7 ) for the analysis of the optics ( 5 ) coupled light radiation ( 4 ) is provided.
  2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik eine TIR-Optik oder ein verspiegelter Optikkörper ist. Lighting device ( 1 ) according to the preceding claim, characterized in that the optic is a TIR optic or a mirrored optic body.
  3. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Auswerteeinheit (8) zur Auswertung der von dem zumindest einen Lichtsensor (7) erfassten Lichtstrahlung (4) im Hinblick auf mögliche Beschädigungen der Beleuchtungsvorrichtung (1). Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by an evaluation unit ( 8th ) for the evaluation of the at least one light sensor ( 7 ) detected light radiation ( 4 ) with regard to possible damage to the lighting device ( 1 ).
  4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsensor (7) eingerichtet ist, das in der Lichtstrahlung (4) enthaltene Frequenzspektrum zu erfassen und einer Auswertung zuzuführen. Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the light sensor ( 7 ), which is in the light radiation ( 4 ) recorded frequency spectrum and provide an evaluation.
  5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Anordnung (9) einer Vielzahl von Lichtsensoren (7) zur Erfassung von an unterschiedlichen Positionen der Optik verlaufenden Lichtstrahlung (4). Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by an arrangement ( 9 ) a plurality of light sensors ( 7 ) for detecting at different positions of the optics extending light radiation ( 4 ).
  6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein optisches Auskoppelelement (6), welches zumindest teilweise in der Optik (5) angeordnet ist und zumindest Teile der in der Optik (5) verlaufenden Lichtstrahlung (4) in Richtung auf einen, insbesondere außerhalb, der Optik (5) angebrachten Lichtsensor (7’) umlenkt. Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized by at least one optical outcoupling element ( 6 ), which at least partially in the optics ( 5 ) and at least parts of the optics ( 5 ) extending light radiation ( 4 ) in the direction of one, especially outside, the optics ( 5 ) mounted light sensor ( 7 ' ) redirects.
  7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Optik (5) oder unmittelbar an der Optik (5) ein Lichtsensor (7’’) angebracht ist, der Teile der in der Optik (5) verlaufenden Lichtstrahlung (4) erfassen kann. Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that in optics ( 5 ) or directly on the optics ( 5 ) a light sensor ( 7 '' ), the parts of the optics ( 5 ) extending light radiation ( 4 ).
  8. Verfahren zur Überwachung einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die durch den zumindest einen Lichtsensor (7) erfasste Lichtstrahlung (4) im Hinblick auf mögliche Beschädigungen von Teilen der Beleuchtungsvorrichtung (1), insbesondere von Teilen der Lichtquelle (2) und/oder des Lumineszenzkonversionselement (4), ausgewertet werden und im Bedarfsfall eine Sicherheitsabschaltung der Lichtquelle (2) durchgeführt wird. Method for monitoring a lighting device according to one of the preceding claims, wherein the light emitted by the at least one light sensor ( 7 ) detected light radiation ( 4 ) with regard to possible damage to parts of the lighting device ( 1 ), in particular parts of the light source ( 2 ) and / or the luminescence conversion element ( 4 ) and, if necessary, a safety shutdown of the light source ( 2 ) is carried out.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das in der erfassten Lichtstrahlung (4) enthaltene Frequenzspektrum ausgewertet wird. A method according to claim 8, characterized in that in the detected light radiation ( 4 ) evaluated frequency spectrum is evaluated.
  10. Überwachungseinheit für eine Beleuchtungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 8 oder 9. Monitoring unit for a lighting device ( 1 ) according to one of claims 1 to 7 or for carrying out the method according to one of claims 8 or 9.
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