DE102015115863A1 - Flashlight with a light source - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Taschenlampe mit einer Optik (1) und einer Lichtquelle, die aus mindestens einem Konverterbereich mit einem Lumineszenzstoff (2) besteht, der im Betriebszustand derart von einem Laser (3) bestrahlt wird, dass der Lumineszenzstoff (2) inkohärentes Licht emittiert, das von der Optik (1) als Lichtkegel abgestrahlt wird. Um den Anwendungsbereich derartiger Taschenlampen zu erweitern, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine wählbare Positionierung des Konverterbereiches gegenüber der Optik (1) eine Fokussierung oder Defokussierung des Lichtkegels erlaubt. The present invention relates to a flashlight with an optical system (1) and a light source, which consists of at least one converter area with a luminescent substance (2) which is irradiated in the operating state by a laser (3) such that the luminescent substance (2) incoherent light emitted, which is emitted by the optics (1) as a cone of light. In order to expand the scope of such flashlights, the invention provides that a selectable positioning of the converter area relative to the optics (1) allows focusing or defocusing of the light cone.

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Figure DE102015115863A1_0001

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Taschenlampe mit einer Optik und einer Lichtquelle, die aus mindestens einem Konverterbereich mit einem Lumineszenzstoff besteht, der im Betriebszustand derart von einem Laser bestrahlt wird, dass der Lumineszenzstoff inkohärentes Licht emittiert, das von der Optik als Lichtkegel abgestrahlt wird. The present invention relates to a flashlight with an optic and a light source, which consists of at least one converter region with a luminescent substance which is irradiated in the operating state by a laser such that the luminescent substance emits incoherent light which is emitted by the optics as a light cone ,

Taschenlampen sind bereits seit etlichen Jahrzehnten bekannt, wobei insbesondere die eingesetzten Lichtquellen einem fortlaufenden Wandel unterlegen waren. Zunächst sind als Lichtquelle herkömmliche Glühlampen eingesetzt worden, die sich aufgrund der relativ hohen Wärmeentwicklung und der Stoßempfindlichkeit als nachteilbehaftet erwiesen haben. Später wurden Glühlampen überwiegend durch kleine Halogenstrahler ersetzt, die auch aufgrund der geringen Wärmeverluste energieeffizienter als herkömmliche Glühlampen waren. Ende der 1990er-Jahre wurden sparsame und robuste Leuchtdioden mit einer solchen Lichtstärke entwickelt, dass sie die in den vorherigen Jahren verwendeten Glühlampen und Halogenstrahler nahezu komplett verdrängt haben. Flashlights have been known for several decades, and in particular the light sources used were inferior to a continuous change. First, conventional light bulbs have been used as the light source, which have proved to be disadvantageous due to the relatively high heat generation and shock sensitivity. Later, incandescent bulbs were mainly replaced by small halogen lamps, which were also more energy efficient than conventional incandescent lamps due to their low heat losses. At the end of the 1990s, economical and robust light-emitting diodes with such a light intensity were developed that they almost completely displaced the incandescent and halogen lamps used in previous years.

Auch wenn die Leuchtstärke von modernen LED-Taschenlampen in Anbetracht des bereits geringen Energieverbrauches durchaus beachtlich ist, sind dennoch ein höherer Wirkungsgrad der Taschenlampe und eine Steigerung der Leuchtstärke wünschenswert, weshalb auch laserbasierte Lichtquellen verwendet werden. Bei solchen Lichtquellen wird ein Lumineszenzstoff durch die Bestrahlung eines Lasers angeregt und strahlt inkohärentes weißes oder farbiges Licht aus, das von einer Optik als Lichtkegel mit einem variablen Öffnungswinkel abgestrahlt wird. Although the luminosity of modern LED flashlights is quite remarkable in view of the already low energy consumption, a higher efficiency of the flashlight and an increase in luminosity are still desirable, which is why laser-based light sources are used. In such light sources, a luminescent substance is excited by the irradiation of a laser and emits incoherent white or colored light which is emitted by an optical system as a light cone with a variable opening angle.

Nachteilig an solchen Taschenlampen mit laserbasierten Lichtquellen ist, dass diese einen festen und nicht verstellbaren Lichtkegel erzeugen, was den Anwendungsbereich der Taschenlampen stark einschränkt. Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Einsatzbereich solcher Taschenlampen zu erhöhen und eine Fokussierung des Lichtkegels zu ermöglichen. A disadvantage of such flashlights with laser-based light sources is that they produce a fixed and non-adjustable light cone, which greatly limits the scope of the flashlights. It is therefore the object of the present invention to increase the field of use of such flashlights and to enable a focusing of the light cone.

Diese Aufgabe wird durch die Taschenlampe nach Anspruch 1 gelöst, wonach erfindungsgemäß vorgesehen ist, dass eine einstellbare Positionierung des Konverterbereiches gegenüber der Optik eine Fokussierung des Lichtkegels erlaubt, was den Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Taschenlampen deutlich erhöht, da auch nahe und ferne Bereiche vom Benutzer optimal ausgeleuchtet werden können. Ferner lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen LED-Taschenlampen wesentlich größere Lichtstärken und mithin wesentlich größere Leuchtweiten erzeugen (1500 m, 0,25 lx). Darüber hinaus ist die lichtemittierende Fläche des Lumineszenzstoffes bzw. die Fläche des Konverterbereiches nahezu punktförmig und im Vergleich zu heutigen LED‘s deutlich kleiner, was Vorteile bei der Fokussierung des abgestrahlten Lichtkegels liefert. Aufgrund der geringen flächenhaften Ausdehnung werden Abbildungsfehler insbesondere im Randbereich des Lichtkegels minimiert, was den Lichtkegel scharf begrenzt, so dass eine nahezu homogene Ausleuchtung sowohl im Nah- als auch im Fernbereich erreicht wird. Darüber hinaus ergeben sich Vorteile bei der Abführung der auch bei dieser Lichtquelle erzeugten Wärme, da die Lichtquelle mit dem Halbleiterlaser und dem Konverterbereich zwei räumlich voneinander getrennte Wärmequelle besitzt, so dass jeweils nur ein Bruchteil der üblicherweise anfallenden Wärme abgeführt werden muss. Ferner wird der Leuchtstoff nicht durch die Abwärme des Halbleiterlasers erhitzt. This object is achieved by the flashlight according to claim 1, which is provided according to the invention that an adjustable positioning of the converter area relative to the optics allows focusing of the light cone, which significantly increases the range of use of flashlights according to the invention, as well as near and far areas optimally illuminated by the user can be. Furthermore, in comparison with conventional LED flashlights, significantly greater light intensities and consequently considerably greater headlight ranges can be produced (1500 m, 0.25 lx). In addition, the light-emitting surface of the luminescent substance or the area of the converter area is almost punctiform and much smaller compared to today's LEDs, which provides advantages in focusing the emitted light cone. Due to the small areal extent aberrations are minimized, especially in the edge region of the light cone, which limits the light cone sharply, so that a nearly homogeneous illumination is achieved both in the near and far range. In addition, there are advantages in the removal of the heat generated in this light source, since the light source with the semiconductor laser and the converter area has two spatially separate heat source, so that only a fraction of the heat usually incurred must be dissipated. Further, the phosphor is not heated by the waste heat of the semiconductor laser.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend sowie in den Unteransprüchen wiedergegeben. Further preferred embodiments of the invention are given below and in the subclaims.

Nach einer ersten bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Laser ein Halbleiterlaser verwendet wird, der einen Laserstrahl mit einer Wellenlänge von (450 ± 50) nm emittiert. Insbesondere zusammen mit den bevorzugt eingesetzten Lumineszenzstoffen, beispielsweise YAG:Ce oder (Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu, hat sich die Verwendung von blauen Halbleiterlasern als vorteilhaft erwiesen. Aufgrund der systembedingten großen Abstrahlwinkel von Halbleiterlasern werden Primäroptiken eingesetzt, die den Laserstrahl in ein paralleles Lichtbündel mit einem geringen Querschnitt verformen. According to a first preferred embodiment of the invention it is provided that a semiconductor laser is used as the laser which emits a laser beam having a wavelength of (450 ± 50) nm. In particular, together with the preferably used luminescent substances, for example YAG: Ce or (Ba, Sr, Ca) 2 Si 5 N 8 : Eu, the use of blue semiconductor lasers has proved to be advantageous. Due to the systemic large radiation angle of semiconductor lasers primary optics are used, which deform the laser beam into a parallel light beam with a small cross-section.

Zur Veränderung des abgestrahlten Lichtkegels ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Optik und der Konverterbereich relativ zueinander verstellbar sind. Hierzu kann die formgebende Optik längsaxial innerhalb der Taschenlampe verschiebbar sein oder der Konverterbereich ist verschiebbar innerhalb des Taschenlampengehäuses oder des Taschenlampenkopfes befestigt. In order to change the emitted light cone, it is provided according to a preferred embodiment of the invention that the optics and the converter region are adjustable relative to each other. For this purpose, the shaping optics may be longitudinally axially displaceable within the flashlight or the converter area is slidably mounted within the flashlight housing or the flashlight head.

Alternativ kann die Taschenlampe eine Applikation von zwei oder mehr Linsenelementen aufweisen, die sich bei exakter Positionierung, insbesondere in unmittelbarer Anlage, optisch neutralisieren und bei zunehmendem Abstand einen größeren Streuwinkel erzeugen. Alternatively, the flashlight may have an application of two or more lens elements, which optically neutralize in the case of exact positioning, in particular in direct contact, and generate a larger scattering angle as the distance increases.

Auch die Verwendung eines „Liquid-Crystal-Glases“ (LC-Glases) ist beispielsweise als Abschlussscheibe des Systems vorgesehen, welches spannungsabhängig zwischen einem transparenten und einem opaken Zustand wechseln kann, um die Streubreite des Systems zu beeinflussen. The use of a "liquid crystal glass" (LC glass) is also provided, for example, as a lens of the system, which can change voltage-dependent between a transparent and an opaque state in order to influence the spread of the system.

Darüber hinaus ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass mehrere unterschiedlich positionierte Lumineszenzstoffe bzw. Konverterbereiche angeordnet sind, so dass deren unterschiedliche Positionierung gegenüber der Optik die Erzeugung unterschiedlicher Lichtbilder erlaubt. Es ist auch möglich, an unterschiedlichen Positionen der Konverterbereiche unterschiedliche Lumineszenzstoffe anzuordnen, die wahlweise von dem Laser angeregt werden und unterschiedliche Lichtfarben emittieren. In addition, according to an advantageous embodiment of the invention, it is provided that a plurality of differently positioned luminescent substances or converter regions are arranged, so that their different positioning relative to the optics allows the generation of different light images. It is also possible to arrange different luminescent substances at different positions of the converter regions, which are selectively excited by the laser and emit different light colors.

In der Praxis haben sich im Wesentlichen zwei verschiedene Varianten durchgesetzt, wie der Lumineszenzstoff von dem Laser angestrahlt wird und wie inkohärentes Licht von einem Lumineszenzstoff emittiert wird. Hierzu kann der Lumineszenzstoff nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung transmissiv ausgebildet sein. Das bedeutet, dass durch eine rückwärtige direkte oder indirekte Bestrahlung des Lumineszenzstoffes durch den Laser eine nach vorne gerichtete Abstrahlung des inkohärenten Lichtes erfolgt, womit das Licht durch den Lumineszenzstoff nahezu vollständig hindurchtritt. Das von dem Lumineszenzstoff emittierte inkohärente Licht wird anschließend von der Optik in der gewünschten Weise umgelenkt, also fokussiert oder defokussiert. Der Lumineszenzstoff kann hierzu in Form einer gesinterten Keramik vorliegen, so dass der Lumineszenzstoff selbsttragend ausgebildet ist. Alternativ lässt sich der Lumineszenzstoff auf einem transparenten Träger, wie beispielsweise Saphirglas, abscheiden. In practice, essentially two different variants have prevailed, as the luminescent substance is irradiated by the laser and how incoherent light is emitted by a luminescent substance. For this purpose, the luminescent substance may be designed to be transmissive according to a first embodiment of the invention. This means that by a direct or indirect backward irradiation of the luminescent substance by the laser, a forward emission of the incoherent light takes place, with which the light passes almost completely through the luminescent substance. The incoherent light emitted by the luminescent substance is then deflected by the optics in the desired manner, ie focused or defocused. For this purpose, the luminescent substance may be present in the form of a sintered ceramic, so that the luminescent substance is self-supporting. Alternatively, the luminescent substance can be deposited on a transparent support, such as sapphire glass.

Nach einer zweiten Variante können reflektive Lumineszenzstoffe verwendet werden, die durch eine frontseitige direkte oder indirekte Bestrahlung mit dem Laser eine nach vorne gerichtete Abstrahlung des inkohärenten Lichtes erzeugen. Der Lumineszenzstoff kann hierzu ebenfalls als gesinterte Keramik vorliegen, deren Rückseite eine reflektierende Aluminiumschicht aufweist. Alternativ kann der Lumineszenzstoff unmittelbar auf einem Aluminiumträger abgeschieden werden oder es wird rückwärtig verspiegeltes Saphirglas als Träger für den Lumineszenzstoff verwendet. According to a second variant, reflective luminescent substances can be used, which generate a front-facing direct irradiation of the incoherent light by a front-side direct or indirect irradiation with the laser. For this purpose, the luminescent substance can likewise be present as a sintered ceramic whose rear side has a reflective aluminum layer. Alternatively, the luminescent substance may be deposited directly on an aluminum support, or rear-mirrored sapphire glass may be used as a carrier for the luminescent substance.

In beiden Fällen ist vorgesehen, eine mittelbare Bestrahlung des Lumineszenzstoffes dadurch zu ermöglichen, dass der Laserstrahl über einen oder mehrere Spiegel oder über einen oder mehrere Prismen auf den Lumineszenzstoff gerichtet wird. In both cases it is provided to allow indirect irradiation of the luminescent substance by directing the laser beam over one or more mirrors or via one or more prisms onto the luminescent substance.

Konkrete Ausgestaltungen der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der 1 bis 13 erläutert, die unterschiedliche Varianten von fokussierbaren Lampen zeigen. Concrete embodiments of the present invention are described below with reference to 1 to 13 which show different variants of focusable lamps.

Der Wechsel zwischen den gewünschten Lichtverteilungen, insbesondere zwischen gebündeltem (fokussiertem) und gestreutem (defokussiertem) Licht, wird in unterschiedlicher Weise durchgeführt, wobei die verschiedenen Konzepte in den 1a bis 1h schematisch dargestellt sind. The alternation between the desired light distributions, in particular between focused (focused) and scattered (defocused) light, is carried out in different ways, the different concepts in the 1a to 1h are shown schematically.

Nach einer ersten konkreten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Optik 1 gegenüber dem Lumineszenzstoff 2 und dem Laser 3 stufenlos oder gerastet einstellbar bzw. in Pfeilrichtung A verschiebbar ist, was Lichtkegel mit unterschiedlichen Öffnungswinkeln α, α‘ erzeugt (siehe 1a, 1b). Hierbei wird vorzugsweise als Optik 1 eine TIR-Linse verwendet, die eine rückwärtige Ausnehmung 4 besitzt und innerhalb der der Lumineszenzstoff verschiebbar angeordnet ist. After a first concrete embodiment, it is provided that the optics 1 towards the luminescent substance 2 and the laser 3 infinitely or snapped adjustable or in the direction of arrow A is displaced, which light cone with different opening angles α, α 'generates (see 1a . 1b ). This is preferably as optics 1 used a TIR lens, which has a rear recess 4 and within which the luminescent substance is displaceably arranged.

Ein weiteres Beispiel für eine Fokussierung und Defokussierung des abgestrahlten Lichtkegels ist in 1c gezeigt. Hiernach erfolgt mittels einer Primäroptik 6 eine variable Defokussierung des Laserstrahls 5 auf den Lumineszenzstoff 2, so dass eine wählbare Fläche des Lumineszenzstoffes 2 von dem Laser 3 bestrahlt wird. Ergänzend erfolgt die Justage des Lumineszenzstoffes 2 indem entweder die Optik 1, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Hohlreflektor ausgebildet ist, oder der Lumineszenzstoff 2 selbst in Pfeilrichtung B verschiebbar auf einer vorzugsweise dreibeinigen Halterung (nicht dargestellt) befestigt ist. Another example of focusing and defocusing of the radiated beam is shown in FIG 1c shown. After that, by means of a primary optic 6 a variable defocusing of the laser beam 5 on the luminescent substance 2 , so that a selectable area of the luminescent substance 2 from the laser 3 is irradiated. In addition, the adjustment of the luminescent substance 2 by either optics 1 , which is formed in the illustrated embodiment as a hollow reflector, or the luminescent substance 2 itself in the direction of arrow B slidably mounted on a preferably three-legged holder (not shown).

1d und 1e zeigen eine weitere Alternative, die Geometrie, insbesondere den Öffnungswinkel eines abgestrahlten Lichtkegels, zu verändern, indem eine Applikation 7 bestehend aus 2 Linsenelementen 8, 8‘ mit einer korrespondierenden Positiv-Negativ-Geometrie in dem Lichtstrahl angeordnet ist. Liegen die Linsenelemente 8, 8‘ aneinander an (siehe 1d) neutralisieren sich die Geometrien und der Lichtkegel verlässt unverändert die Applikation 7. Bei einer beabstandeten Positionierung der Linsenelemente 8, 8‘ (siehe 1e) wird der Streuwinkel des Lichtkegels verändert. 1d and 1e show a further alternative to change the geometry, in particular the opening angle of a radiated beam of light by an application 7 consisting of 2 lens elements 8th . 8th' is arranged with a corresponding positive-negative geometry in the light beam. Lie the lens elements 8th . 8th' to each other (see 1d ) neutralize the geometries and the cone of light leaves the application unchanged 7 , At a spaced positioning of the lens elements 8th . 8th' (please refer 1e ) the scattering angle of the light cone is changed.

Darüber hinaus ist die Verwendung von LC-Glas 10 vorgesehen (1f, 1g), das beispielsweise als Abschlussscheibe an der Stirnseite einer Taschenlampe angeordnet sein kann und deren optische Eigenschaften durch eine angelegte Spannung verändert wird. Insbesondere kann ein solches LC-Glas 10 durch Anlegen einer Spannung von einem transparenten (1f) in einem opaken Zustand (1g) überführt werden, der eine andere Streuung des Lichtkegels erzeugt. In addition, the use of LC glass 10 intended ( 1f . 1g ), which may be arranged for example as a lens on the front side of a flashlight and whose optical properties is changed by an applied voltage. In particular, such an LC glass can 10 by applying a voltage from a transparent ( 1f ) in an opaque state ( 1g ), which produces a different scattering of the light cone.

Schließlich ist nach einer weiteren konkreten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass mehrere unterschiedlich positionierte Lumineszenzstoffe 2, 2‘ unterschiedliche Lichtverteilungen erzeugen. 1h zeigt beispielhaft, dass ein Laserstrahl 5 entweder direkt auf einen ersten Lumineszenzstoff 2 gestrahlt wird, der anschließend inkohärentes Licht emittiert, oder über eine Anordnung von justierbaren Spiegeln 11, 11‘ oder Prismen auf einen zweiten Lumineszenzstoff 2‘ gelenkt wird, der in Bezug auf eine (nicht dargestellte) Optik anders positioniert ist. Hierdurch ergeben sich erforderlichenfalls unterschiedliche Lichtverteilungen. Durch die Verwendung von unterschiedlichen Lumineszenzstoffen 2, 2' lassen sich auch unterschiedliche Lichtfarben erzeugen, so dass ein Wechsel der Leuchtfarben möglich ist. Finally, according to a further concrete embodiment of the invention, it is provided that a plurality of differently positioned luminescent substances 2 . 2 ' generate different light distributions. 1h shows by way of example that a laser beam 5 either directly onto a first luminescent substance 2 is blasted, which then incoherent light emitted, or via an array of adjustable mirrors 11 . 11 ' or prisms on a second luminescent substance 2 ' which is positioned differently with respect to optics (not shown). This results, if necessary, different light distributions. By using different luminescent substances 2 . 2 ' can also produce different light colors, so that a change of luminous colors is possible.

Die vorbeschriebenen Konzepte zur Veränderung eines Lichtkegels einer laserbasierten Taschenlampe werden in den nachfolgend erläuterten Ausführungsformen umgesetzt, wobei in den 2 bis 6 transmissive und in den 7 bis 11 reflektive Lumineszenzstoffe verwendet werden. The above-described concepts for changing a light cone of a laser-based flashlight are implemented in the embodiments explained below, in which 2 to 6 transmissive and in the 7 to 11 reflective luminescent substances are used.

Das Ausführungsbeispiel nach 2 zeigt einen Hohlreflektor 21 als Optik, der eine rückwärtige Ausnehmung 22 besitzt. Der Lumineszenzstoff ist auf einem (transluzenten) Träger 23 abgeschieden, so dass der Laserstrahl 5, der von der Laserdiode 3 emittiert wird, rückwärtig auf den Lumineszenzstoff trifft. Der Lumineszenzstoff emittiert als nahezu punktförmige Lichtquelle mit lambertscher Charakteristik einen nach vorne gerichteten Lichtkegel, der von dem Reflektor 21 reflektiert und umgelenkt wird. Um den Emissionspunkt auf dem Lumineszenzstoff zu justieren, ist der Halbleiterlaser in Pfeilrichtung C und mithin senkrecht zur optischen Achse verschiebbar. Ebenso ist die Position des Trägers des Lumineszenzstoffes innerhalb der Optik durch ein Feingewinde justierbar. Die Änderung der Lichtverteilung selbst wird durch eine Verschiebung des Hohlreflektors 21 gegenüber dem Lumineszenzstoff bewirkt. The embodiment according to 2 shows a hollow reflector 21 as optics, the rear recess 22 has. The luminescent substance is on a (translucent) support 23 deposited, leaving the laser beam 5 from the laser diode 3 is emitted, hits back on the luminescent substance. The luminescent substance emits as a nearly punctiform light source with Lambertian characteristic a forwardly directed cone of light, of the reflector 21 reflected and deflected. In order to adjust the emission point on the luminescent substance, the semiconductor laser is displaceable in the direction of arrow C and thus perpendicular to the optical axis. Likewise, the position of the carrier of the luminescent substance within the optics is adjustable by a fine thread. The change in the light distribution itself is caused by a displacement of the hollow reflector 21 causes the luminescent substance.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Lumineszenzstoff auf transluzenten Trägern 31, 31‘ abgeschieden ist, wobei zwei unterschiedlich positionierte Träger 31, 31‘ vorgesehen sind, die auf der optischen Achse hintereinander angeordnet sind. Als Optik wird bei diesem Ausführungsbeispiel ein Hohlreflektor 32 verwendet. In einer ersten Position ist der Laserstrahl 5 auf einen ersten Lumineszenzstoff ausgerichtet, der einen ersten Lichtkegel mit einer bestimmten Lichtfarbe und/oder einem bestimmten Öffnungswinkel emittiert. Um eine andere Lichtverteilung und/oder eine andere Lichtfarbe zu erzeugen, wird der Laserstrahl 5 wahlweise über eine Anordnung zweier Spiegel 33, 33‘ oder Prismen auf den zweiten Lumineszenzstoff ausgerichtet, der ebenfalls transmissiv ausgebildet ist und einen Lichtkegel erzeugt, der von der Optik 1 reflektiert wird. Der erste Spiegel 33 ist verschwenkbar, verdrehbar oder verschiebbar gelagert und lässt sich in den Laserstrahl 5 verschieben. Der zweite Spiegel 33‘ ist fest mit der Optik 1 oder dem Hohlreflektor 32 verbunden und zusammen mit dem ersten Spiegel 33 justierbar. 3 shows a further embodiment in which the luminescent on translucent carriers 31 . 31 ' is deposited, with two differently positioned carrier 31 . 31 ' are provided, which are arranged one behind the other on the optical axis. As optics in this embodiment, a hollow reflector 32 used. In a first position is the laser beam 5 is aligned with a first luminescent substance that emits a first cone of light having a specific light color and / or a specific opening angle. To generate a different light distribution and / or a different light color, the laser beam 5 optionally via an arrangement of two mirrors 33 . 33 ' or prisms aligned on the second luminescent substance, which is also formed transmissive and produces a cone of light from the optics 1 is reflected. The first mirror 33 is pivotable, rotatable or slidably mounted and settles in the laser beam 5 move. The second mirror 33 ' is fixed with the optics 1 or the hollow reflector 32 connected and together with the first mirror 33 adjustable.

Eine weitere Ausführungsform einer fokussierbaren laserbasierten Taschenlampe ist in 4 dargestellt, die im Wesentlichen der Ausführungsvariante nach 2 entspricht. Ergänzend ist eine Linse oder Abschlussscheibe 41 vorgesehen, um den Lichtkegel in seine gewünschte Geometrie umzulenken. Another embodiment of a focusable laser-based flashlight is shown in FIG 4 shown, which is essentially the embodiment according to 2 equivalent. In addition, a lens or lens 41 provided to redirect the light cone in its desired geometry.

5 zeigt eine vergleichbare Ausgestaltung, bei der die Optik 1 gemäß der Ausführungsform nach 2 durch eine TIR-Linse 51 mit einer rückwärtigen Vertiefung, die im dargestellten Fall als Sacklochbohrung 52 ausgebildet ist, und einem Sammellinsenteil 53 ersetzt wird, die ebenfalls entlang der optischen Achse verschiebbar ist. Der Emissionspunkt auf dem Lumineszenzstoff wird durch Translation der Laserlichtquelle justiert, die Position des Lumineszenzstoffes in der Optik durch ein Feingewinde. Der Wechsel zwischen den Lichtverteilungen erfolgt anschließend durch eine Verschiebung der Optik in Pfeilrichtung. 5 shows a comparable embodiment in which the optics 1 according to the embodiment according to 2 through a TIR lens 51 with a rear depression, which in the case shown as a blind hole 52 is formed, and a collecting lens part 53 is replaced, which is also displaceable along the optical axis. The emission point on the luminescent substance is adjusted by translation of the laser light source, the position of the luminescent substance in the optic through a fine thread. The change between the light distributions then takes place by a shift of the optics in the direction of the arrow.

Im Gegensatz zu den Ausführungsformen nach den 2 bis 5 erfolgt die Lichtemission des (transmissiven) Lumineszenzstoffes gemäß der Ausführungsform nach 6 nach hinten in einen Reflektor 61, der beispielsweise als Rotationsparaboloid ausgebildet ist. Der Reflektor 61 besitzt eine von der optischen Achse beabstandete Ausnehmung 62 und eine frontseitige Abschlussscheibe 63, die in einem Teilbereich als Reflektor 64 ausgebildet ist. Der Halbleiterlaser 3 ist derart angeordnet, dass der Laserstrahl 5 durch die Ausnehmung 62 unmittelbar auf den Spiegel 64 ausgerichtet ist, so dass der Laserstrahl 5 im Betriebszustand auf einen (transmissiven) Lumineszenzstoff 2 trifft und innerhalb des Reflektors 61 angeordnet ist. Der Lumineszenzstoff 2 bzw. der Träger, auf dem der Lumineszenzstoff 2 abgeschieden ist, lässt sich entlang der optischen Achse verschieben, so dass der Emissionspunkt über ein Feingewinde justierbar ist und ein Wechsel der Abstrahlcharakteristik bewirkt wird, sobald der Emissionspunkt des Lumineszenzstoffes 2 aus dem Brennpunkt des Reflektors 61 heraus bewegt wird. In contrast to the embodiments according to the 2 to 5 the light emission of the (transmissive) luminescent substance according to the embodiment follows 6 to the rear in a reflector 61 , which is formed for example as a paraboloid of revolution. The reflector 61 has a recess spaced from the optical axis 62 and a front lens 63 , in a partial area as a reflector 64 is trained. The semiconductor laser 3 is arranged such that the laser beam 5 through the recess 62 directly on the mirror 64 is aligned so that the laser beam 5 in the operating state on a (transmissive) luminescent substance 2 meets and within the reflector 61 is arranged. The luminescent substance 2 or the support on which the luminescent substance 2 is deposited, can be moved along the optical axis, so that the emission point is adjustable via a fine thread and a change of the radiation pattern is effected as soon as the emission point of the luminescent substance 2 from the focal point of the reflector 61 is moved out.

Im Gegensatz zu den 2 bis 6 zeigen die 7 bis 12 Ausführungsbeispiele von fokussierbaren Anordnungen, bei dem die Lumineszenzstoffe reflektiv ausgebildet sind und Licht in die Richtung emittieren, von der aus der Laser auf den Lumineszenzstoff ausgerichtet ist. In contrast to the 2 to 6 show the 7 to 12 Embodiments of focusable devices in which the luminescent substances are reflective and emit light in the direction from which the laser is aligned with the luminescent substance.

Eine erste Ausgestaltung ist in 7 dargestellt, bei der die Optik eine TIR-Linse 71 ist, an deren Stirnseite zwei zueinander ausgerichtete Spiegelflächen 72, 72‘ oder Prismen angeordnet sind. Der Halbleiterlaser 3 ist derart angeordnet, dass er vorzugsweise parallel oder mit einem kleinen Winkel zur optischen Achse aber beabstandet hierzu auf den ersten Spiegel 72 ausgerichtet ist. Der Halbleiterlaser 3 ist zur Justage verschieb- und verkippbar gelagert. Von dem Halbleiterlaser 3 aus wird im Betriebszustand der Laserstrahl 5 auf den zweiten Spiegel 72‘ (oder das Prisma) gelenkt, der den Laserstrahl 5 auf den reflektiven Lumineszenzstoff reflektiert. Der Lumineszenzstoff 2 bzw. dessen Träger ist ebenfalls verdrehbar innerhalb der Vertiefung oder der Sacklochbohrung 52 der TIR-Linse gelagert, wobei die Fokussierung und Defokussierung auch über eine Verschiebung der TIR-Linse erfolgen kann. Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass als Abschlussscheibe 73 ein LC-Glas vorgesehen ist, welches in Abhängigkeit einer angelegten Spannung von einem transparenten in einen opaken Zustand wechseln kann, um die Streubreite des Systems zu beeinflussen. A first embodiment is in 7 shown in which the optics is a TIR lens 71 is, at the end face of two mutually aligned mirror surfaces 72 . 72 ' or prisms are arranged. The semiconductor laser 3 is arranged such that it is preferably parallel or at a small angle to the optical axis but spaced therefrom to the first mirror 72 is aligned. Of the Semiconductor laser 3 is mounted for adjustment sliding and tilting. From the semiconductor laser 3 Off is in the operating state of the laser beam 5 on the second mirror 72 ' (or the prism), which directs the laser beam 5 reflected on the reflective luminescent substance. The luminescent substance 2 or its carrier is also rotatable within the recess or the blind hole 52 The TIR lens stored, wherein the focusing and defocusing can also be done via a shift of the TIR lens. According to a particular embodiment of the invention it is provided that as a cover plate 73 an LC glass is provided, which can change from a transparent to an opaque state depending on an applied voltage in order to influence the spread of the system.

Die Ausführungsform gemäß hat insbesondere den Vorteil, dass im Falle einer Beschädigung der Linse bzw. der Abschlussscheibe ein ungehindertes Austreten des Laserstrahls 5 durch das Taschenlampengehäuse 74 verhindert wird, das ringförmig die Abschlussscheibe 73 bzw. die TIR-Linse umgreift und eine frontseitige Ringfläche 75 aufweist, die in Verlängerung des Laserstrahls 5 angeordnet ist. The embodiment according to has the particular advantage that in the event of damage to the lens or the lens cover unhindered leakage of the laser beam 5 through the flashlight housing 74 prevents the ring-shaped the lens 73 or the TIR lens surrounds and a front ring surface 75 that is in extension of the laser beam 5 is arranged.

Eine zu 7 ähnliche Ausgestaltung zeigt das Ausführungsbeispiel nach 8, wo ebenfalls eine TIR-Linse 81 als Optik verwendet wird, die eine rückwärtige Sacklochbohrung 82 und einen Sammellinsenteil 83 besitzt. Ferner ist die TIR-Linse bereichsweise als reflektierender Spiegel 84 bzw. als reflektierendes Prisma ausgebildet, wobei sich der Spiegel 84 vorzugsweise an der vorderen Peripherie der TIR-Linse befindet. Im Betriebszustand wird der von dem Halbleiterlaser 3 emittierte Laserstrahl 5 über den Spiegel 84 auf die Vorderseite des Lumineszenzstoffes 2 gerichtet, wobei sich zur Vermeidung von unerwünschten Reflektionen innerhalb der TIR-Linse 81 an der Übergangsstelle zwischen der TIR-Linse 81 und der rückwärtigen Sacklochbohrung 82 eine Lichtaustrittsfläche 85 befindet, die senkrecht zum Laserstrahl 5 ausgerichtet ist. Der Lumineszenzstoff 2 emittiert infolge der Laserbestrahlung einen Lichtkegel, der von der TIR-Linse verformt wird. Der Lumineszenzstoff 2 ist gegenüber der Optik in diesem Ausführungsbeispiel im Wesentlichen unverschiebbar und geringfügig zu Justagezwecken schiebbeweglich gelagert. Um eine variierbare Fokussierung oder Defokussierung zu ermöglichen ist ein frontseitiges Linsenelement 86 vorgesehen, das zusammen mit der TIR-Linse 81 eine passende positiv-negativ-Geometrie besitzt. Bei exakter Positionierung neutralisieren sich die Geometrien, während eine Verschiebung des vorderen Linsenelementes 86 zu einer Variation des Streuwinkels führt. One too 7 similar embodiment shows the embodiment according to 8th , where also a TIR lens 81 is used as an optic, which is a rear blind hole 82 and a collection lens part 83 has. Furthermore, the TIR lens is partially reflective as a mirror 84 or formed as a reflective prism, wherein the mirror 84 preferably located at the front periphery of the TIR lens. In the operating state of the semiconductor laser 3 emitted laser beam 5 over the mirror 84 on the front of the luminescent substance 2 directed to avoid unwanted reflections within the TIR lens 81 at the transition point between the TIR lens 81 and the rear blind hole 82 a light exit surface 85 located perpendicular to the laser beam 5 is aligned. The luminescent substance 2 emits a cone of light due to laser irradiation, which is deformed by the TIR lens. The luminescent substance 2 is relative to the optics in this embodiment, substantially immovable and slightly slidably mounted for adjustment purposes. To enable variable focusing or defocusing is a front lens element 86 provided, together with the TIR lens 81 has a matching positive-negative geometry. With exact positioning, the geometries neutralize while a shift of the anterior lens element 86 leads to a variation of the scattering angle.

9 zeigt eine Ausgestaltung der Erfindung, die einen Hohlreflektor 91 als Optik verwendet, der eine frontseitige Abschlussscheibe 92 mit einem Sammellinsenteil 93 besitzt. Der (reflektive) Lumineszenzstoff 2 ist auf einem Träger angeordnet, der innerhalb des Hohlreflektors entlang der optischen Achse verschiebbar angeordnet ist. Der Halbleiterlaser 3 ist bei dieser Ausführungsform seitlich an der Abschlussscheibe befestigt und ist im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse ausgerichtet. Der Laserstrahl 5 trifft durch eine Lichteintrittsfläche 94 in die Abschlussscheibe ein und wird auf Höhe der optischen Achse durch einen Spiegel 95 oder ein Prisma auf den Lumineszenzstoff umgelenkt. Dort wird von dem Lumineszenzstoff 2 inkohärentes Licht emittiert, das als Lichtkegel von der Optik und der Abschlussscheibe in der gewünschten Geometrie abgestrahlt wird. Die Fokussierung und Defokussierung erfolgt vorzugsweise durch eine Verschiebung des Lumineszenzstoffes 2 in Pfeilrichtung D. 9 shows an embodiment of the invention, the hollow reflector 91 used as optics, the front cover lens 92 with a collection lens part 93 has. The (reflective) luminescent substance 2 is disposed on a support which is slidably disposed within the hollow reflector along the optical axis. The semiconductor laser 3 In this embodiment, it is fastened laterally to the cover disk and is aligned essentially perpendicular to the optical axis. The laser beam 5 meets through a light entry surface 94 in the lens and is at the level of the optical axis through a mirror 95 or a prism deflected onto the luminescent substance. There is of the luminescent 2 emitted incoherent light, which is emitted as a cone of light from the optics and the lens in the desired geometry. The focusing and defocusing is preferably carried out by a shift of the luminescent substance 2 in the direction of arrow D.

Aus 10 geht ein weiteres Ausführungsbeispiel hervor, nach dem die Optik als Rotationsparaboloid 101 ausgebildet ist, auf dessen optischer Achse der Lumineszenzstoff 2 auf einem Träger abgeschieden ist. Eine rückwärtige Ausnehmung 102 erlaubt es dem Halbleiterlaser 3 unmittelbar den (reflektiven) Lumineszenzstoff 2 mit dem Laserstrahl 5 zu bestrahlen, so dass der Lumineszenzstoff 2 inkohärentes Licht aussendet, das von dem Rotationsparaboloid als Lichtkegel abgegeben wird. Die Fokussierung/Defokussierung erfolgt über eine Verschiebung der Optik gegenüber dem Lumineszenzstoff 2 in Pfeilrichtung E. Out 10 shows a further embodiment, according to which the optics as a paraboloid of revolution 101 is formed, on the optical axis of the luminescent substance 2 deposited on a support. A rear recess 102 allows the semiconductor laser 3 immediately the (reflective) luminescent substance 2 with the laser beam 5 to irradiate, so that the luminescent substance 2 incoherent light emitted by the paraboloid of revolution as a cone of light. The focusing / defocusing takes place via a shift of the optics relative to the luminescent substance 2 in the direction of the arrow E.

Schließlich wird in 11 eine Ausführungsform gezeigt, die im Wesentlichen analog zu der Ausführungsform nach 10 ausgebildet ist. Allerdings kann der Laserstrahl 5 durch eine Optik 111 variabel auf den Lumineszenzstoff 2 projiziert werden, was die Lichtverteilung variiert. Ferner ist ergänzend und optional eine weitere Optik 112 angeordnet, die den Hohlreflektor 113 frontseitig abschließt und die Form des Lichtkegels bestimmt. Finally, in 11 an embodiment shown, substantially analogous to the embodiment of 10 is trained. However, the laser beam can 5 through an optic 111 variable on the luminescent substance 2 be projected, which varies the light distribution. Furthermore, a complementary and optional additional optics 112 arranged the hollow reflector 113 terminates at the front and determines the shape of the light cone.

Die 12 und 13 zeigen jeweils eine konkrete Ausführungsform eines Taschenlampengehäuses 121, 131, in dem eine Optik für eine laserbasierte fokussierbare Taschenlampe angeordnet ist. Bei den Ausführungsformen ist jeweils ein Hohlreflektor 122, 132 mit einer rückwärtigen Öffnung 123, 133 für den Laserstrahl vorgesehen. Bei der Ausführungsform nach 13 ist der Halter 134 für den (im vorliegenden Fall reflektiv ausgebildeten) Lumineszenzstoff über drei Arme 135, 135‘, 135‘‘ mit einer Ringhülse 136 verbunden, die längsaxial beweglich gegenüber dem Taschenlampengehäuse gelagert ist, so dass der Abstand zwischen dem Halter 134 und dem Hohlreflektor 132 variabel verstellbar ist. Die Arme 135, 135‘, 135‘‘ durchgreifen jeweils eine Nut 137, 137‘, 137‘‘ und sind hierin verschiebbar. The 12 and 13 each show a concrete embodiment of a flashlight housing 121 . 131 , in which an optic for a laser-based focusable flashlight is arranged. In the embodiments, each is a hollow reflector 122 . 132 with a rear opening 123 . 133 intended for the laser beam. In the embodiment according to 13 is the holder 134 for the (in the present case reflective) luminescent substance over three arms 135 . 135 ' . 135 '' with a ring sleeve 136 connected, which is mounted longitudinally axially movable relative to the flashlight housing, so that the distance between the holder 134 and the hollow reflector 132 is variably adjustable. The poor 135 . 135 ' . 135 '' each pass through a groove 137 . 137 ' . 137 '' and are displaceable herein.

Demgegenüber ist der Halter 125 gemäß der Ausführungsform nach 12 fest mit dem Taschenlampengehäuse 121 verbunden, wobei der Reflektor in Nuten 124 geführt längsaxial verschiebbar ist, um eine Fokussierung/Defokussierung des abgestrahlten Lichtkegels zu erlauben. In contrast, the holder 125 according to the embodiment according to 12 firmly with the flashlight housing 121 connected, the reflector in grooves 124 guided longitudinally displaceable axially to allow a focusing / defocusing of the emitted light cone.

Claims (11)

Taschenlampe mit einer Optik (1) und einer Lichtquelle, die aus mindestens einem Konverterbereich mit einem Lumineszenzstoff (2) besteht, der im Betriebszustand derart von einem Laser (3) bestrahlt wird, dass der Lumineszenzstoff (2) inkohärentes Licht emittiert, das von der Optik (1) als Lichtkegel abgestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine wählbare Positionierung des Konverterbereiches gegenüber der Optik (1) eine Fokussierung oder Defokussierung des Lichtkegels erlaubt. Flashlight with an optic ( 1 ) and a light source comprising at least one converter region with a luminescent substance ( 2 ) in the operating state of such a laser ( 3 ) is irradiated, that the luminescent substance ( 2 ) emits incoherent light emitted by the optics ( 1 ) is emitted as a cone of light, characterized in that a selectable positioning of the converter area with respect to the optics ( 1 ) allows focusing or defocusing of the light cone. Taschenlampe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laser (3) ein Halbleiterlaser mit einer Wellenlänge von (450 ± 50) nm ist. Flashlight according to claim 1, characterized in that the laser ( 3 ) is a semiconductor laser having a wavelength of (450 ± 50) nm. Taschenlampe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Optik (1) und der Konverterbereich relativ zueinander verstellbar sind, wobei die Optik (1) vorzugsweise als Freiformreflektor, Sammellinse, TIR-Linse oder aus einer Kombination hieraus ausgebildet ist. Flashlight according to one of claims 1 or 2, characterized in that the optics ( 1 ) and the converter area are adjustable relative to each other, wherein the optics ( 1 ) is preferably formed as a free-form reflector, condenser lens, TIR lens or a combination thereof. Taschenlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere unterschiedlich positionierte Konverterbereiche mit Lumineszenzstoffen vorgesehen sind, so dass die unterschiedliche Positionierung gegenüber der Optik (1) die Erzeugung unterschiedlicher Lichtbilder erlaubt. Flashlight according to one of claims 1 to 3, characterized in that a plurality of differently positioned converter areas are provided with luminescent substances, so that the different positioning relative to the optics ( 1 ) allows the generation of different photographs. Taschenlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche Lumineszenzstoffe (2, 2‘) vorgesehen sind, die wahlweise von dem Laser (3) angestrahlt werden und vorzugsweise verschiedene Lichtfarben emittieren. Flashlight according to one of claims 1 to 4, characterized in that different luminescent substances ( 2 . 2 ' ) provided by the laser ( 3 ) and preferably emit different light colors. Taschenlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lumineszenzstoff (2, 2‘) transmissiv ist und durch eine rückwärtige direkte oder indirekte Bestrahlung durch den Laser (3) eine nach vorne gerichtete Abstrahlung des inkohärenten Lichtes erzeugt. Flashlight according to one of claims 1 to 5, characterized in that the luminescent substance ( 2 . 2 ' ) is transmissive and by a backward direct or indirect irradiation by the laser ( 3 ) generates a forward emission of the incoherent light. Taschenlampe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das nach vorne abgestrahlte Licht von der Optik (1) umgelenkt wird. Flashlight according to claim 6, characterized in that the forwardly emitted light from the optics ( 1 ) is deflected. Taschenlampe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl mittelbar über einen oder mehrere Spiegel (11, 11‘; 33, 33‘; 64) oder über einen oder mehrere Prismen auf den Lumineszenzstoff gerichtet ist. Flashlight according to one of claims 6 or 7, characterized in that the laser beam indirectly via one or more mirrors ( 11 . 11 '; 33 . 33 '; 64 ) or directed by one or more prisms on the luminescent substance. Taschenlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Lumineszenzstoff (2, 2‘) reflektiv ist und durch eine frontseitige direkte oder indirekte Bestrahlung durch den Laser (3) einen nach vorne gerichtete Abstrahlung des inkohärenten Lichtes erzeugt. Flashlight according to one of claims 1 to 5, characterized in that the luminescent substance ( 2 . 2 ' ) is reflective and by a front-side direct or indirect irradiation by the laser ( 3 ) generates a forward emission of the incoherent light. Taschenlampe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Laserstrahl (5) mittelbar über einen oder mehrere Spiegel (84, 95) oder über einen oder mehrere Prismen auf den Lumineszenzstoff gerichtet ist. Flashlight according to claim 9, characterized in that the laser beam ( 5 ) indirectly via one or more mirrors ( 84 . 95 ) or directed by one or more prisms on the luminescent substance. Taschenlampe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Spiegel (11, 11‘; 33, 33‘; 64, 84, 95) oder die Prismen unmittelbar an dem Freiformreflektor, der TIR-Linse, Abschlussscheibe oder der Sammellinse ausgebildet ist oder hiermit unlösbar, vorzugsweise stoffschlüssig, verbunden ist. Flashlight according to one of claims 1 to 10, characterized in that the mirrors ( 11 . 11 '; 33 . 33 '; 64 . 84 . 95 ) or the prisms is formed directly on the free-form reflector, the TIR lens, the lens or the converging lens or is herewith inextricably, preferably cohesively, connected.
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