DE102015213858A1

DE102015213858A1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015213858A1
Application number: DE102015213858.5A
Authority: DE
Inventors: Andre Nauen; David Dussault
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2015-07-22
Filing date: 2015-07-22
Publication date: 2017-01-26
Also published as: CN106369518B; CN106369518A; US10323827B2; US20170023209A1

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (1) weist eine Primärlicht-Erzeugungseinrichtung (2) zum Erzeugen eines Primärlichtstrahls (P), einen Leuchtstoffkörper (7) zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichtstrahls (P) in Sekundärlicht (S) und einen in einem Primärlichtpfad zwischen der Primärlicht-Erzeugungseinrichtung (2) und dem Leuchtstoffkörper (7) befindlichen schalenförmigen Reflektor (5) auf, wobei der Reflektor (5) in zumindest einem Teil seiner Reflexionsfläche (13) mehrere in ihrer Längserstreckung offen verlaufende Rillen (14) aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf das Gebiet der Fahrzeugbeleuchtung, insbesondere Scheinwerfer, der Bühnenbeleuchtung, der medizinische Diagnostik und/oder der Effekt-Beleuchtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend eine Primärlicht-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Primärlichtstrahls, einen Leuchtstoffkörper zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichtstrahls in Sekundärlicht und einen in einem Primärlichtpfad zwischen der Primärlicht-Erzeugungseinrichtung und dem Leuchtstoffkörper befindlichen schalenförmigen Reflektor. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf das Gebiet der Fahrzeugbeleuchtung, insbesondere Scheinwerfer, der Bühnenbeleuchtung, der medizinische Diagnostik und/oder der Effekt-Beleuchtung.
Es ist bekannt, Primärlicht einer vorgegebenen Primärlicht-Wellenlänge (z.B. blaues "Primär"-Licht) auf einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoffkörper zu strahlen, von dem das Primärlicht zumindest teilweise in Licht größerer Wellenlänge (z.B. in gelbes "Sekundär"-Licht) umgewandelt und wieder abgestrahlt wird. Der Leuchtstoffkörper kann beispielsweise ein Keramikkörper aus seltenerd-dotierter Keramik mit Granatstruktur sein (wie beispielsweise in DE 10 2007 010 719 A1 offenbart) und mit Silikonklebstoff zur thermischen und mechanischen Anbindung auf einem Träger aufgeklebt sein. Ist das Primärlicht Laserlicht und ist der Leuchtstoffkörper von dem das Primärlicht erzeugenden Laser beabstandet, wird auch von einer LARP("Laser Activated Remote Phosphor")-Anordnung gesprochen. Bei der LARP-Anordnung ist häufig in einem Primärlichtpfad zwischen dem Laser und dem Leuchtstoffkörper ein (Umlenk-)Reflektor vorgesehen, um das Primärlicht auf den Leuchtstoffkörper umzulenken.
Dabei ist eine Homogenisierung einer Dichteverteilung einer Strahlungsleistung bzw. einer Strahlungsintensität des Primärlichtstrahls für eine LARP-Anwendung im Hinblick auf eine photometrische Leistung und eine Lebensdauer erstrebenswert. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass organische Materialien im Laserstrahlengang Verwendung finden, beispielsweise der Silikonklebstoff zur Befestigung des Leuchtstoffkörpers. Bei lokalen Spitzenwerten der Strahlungsintensität eines blauen Laserlichtstrahls von über 100 W/mm² hat es sich beispielsweise gezeigt, dass die Stabilität handelsüblicher silikonbasierter Klebstoffe für eine praktisch hinreichende Lebensdauer überschritten wird.
Um die Spitzenwerte der Leistungsdichte bzw. der Strahlungsintensität des Laserlichtstrahls zu verringern, können optische Durchlichtelemente wie ein Integrator (siehe z.B. DE 10 2011 089 209 A1 ) oder eine Fliegenaugenlinse in den Strahlengang des Laserlichtstrahls vor dem Leuchtstoffkörper eingebracht werden. Jedoch mag eine so erreichbare Homogenisierung noch nicht ausreichend sein.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, die eine besonders effektive Homogenisierung einer Strahlungsintensität des Primärlichtstrahls auch bei einem geringen zur Verfügung stehenden Bauraum mit einfach umsetzbaren Mitteln ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend eine Primärlicht-Erzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines Primärlichtstrahls, einen Leuchtstoffkörper zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichtstrahls in Sekundärlicht und einen in einem Primärlichtpfad zwischen der Primärlicht-Erzeugungseinrichtung und dem Leuchtstoffkörper befindlichen schalenförmigen Reflektor, wobei der Reflektor in zumindest einem Teil seiner Reflexionsfläche für den Primärlichtstrahl mehrere in ihrer Längserstreckung offen verlaufende Rillen aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind.
Diese Beleuchtungsvorrichtung ergibt den Vorteil, dass durch die Rillen der von dem Reflektor auf den Leuchtstoffkörper umgelenkte Primärlichtstrahl lokal leicht unterschiedlich reflektiert wird und dadurch noch weiter homogenisiert wird. Die Rillen bewirken zur Homogenisierung insbesondere einen Effekt ähnlich zu einer Lichtbeugung durch ein optisches Gitter. Folglich können Spitzen einer Leuchtdichte des Primärlichtstrahls verringert werden, was sich vorteilhaft auf die photometrische Leistung und die Lebensdauer der Beleuchtungsvorrichtung auswirkt, insbesondere in Verbindung mit anorganischen Materialien.
Die Primärlicht-Erzeugungseinrichtung kann mindestens eine Primärlichtquelle aufweisen. Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine Primärlichtquelle mindestens eine Halbleiterlichtquelle aufweist. Die mindestens eine Halbleiterlichtquelle kann beispielsweise mindestens eine Leuchtdiode und/oder mindestens eine Laserdiode aufweisen.
Für den Fall, dass die Primärlicht-Erzeugungseinrichtung mehrere Lichtquellen aufweist, können diese ihre Einzel-Lichtstrahlen parallel oder ununterscheidbar gebündelt auf den Reflektor strahlen. Alternativ können die Lichtquellen ihre Einzel-Lichtstrahlen zueinander angewinkelt auf den Reflektor einstrahlen.
Der Primärlichtstrahl kann Primärlicht einer oder mehrerer Wellenlängen aufweisen, z.B. als eine Kombination von Einzel-Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge. Beispielsweise kann der Primärlichtstrahl ultraviolettes Licht oder blaues Licht genau einer Wellenlänge aufweisen, oder alternativ ultraviolettes Licht und/oder blaues Licht unterschiedlicher Wellenlängen.
Der Leuchtstoffkörper kann zum teilweisen Umwandeln ("Teilkonversion") oder zum vollständigen Umwandeln ("Vollkonversion") des Primärlichts ausgebildet sein.
Der Leuchtstoffkörper kann einen oder mehrere Leuchtstoffe aufweisen. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe können diese Sekundärlicht von zueinander unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen. Die Wellenlänge des Sekundärlichts mag länger sein (sog. „Down Conversion“) oder kürzer sein (sog. „Up Conversion“) als die Wellenlänge des Primärlichts. Beispielsweise kann blaues Primärlicht mittels eines jeweiligen Leuchtstoffs in grünes, gelbes, orangefarbenes oder rotes Sekundärlicht umgewandelt werden. Bei einer nur teilweisen Wellenlängenumwandlung oder Wellenlängenkonversion wird von dem Leuchtstoffkörper eine Mischung aus Sekundärlicht und nicht umgewandelten Primärlicht abgestrahlt, die als Nutzlicht dienen kann. Beispielsweise kann weißes Nutzlicht aus einer Mischung aus blauem, nicht umgewandeltem Primärlicht und gelbem Sekundärlicht erzeugt werden. Jedoch ist auch eine Vollkonversion möglich, bei der das Primärlicht entweder nicht mehr oder zu einem nur vernachlässigbaren Anteil in dem Nutzlicht vorhanden ist. Ein Umwandlungsgrad hängt beispielsweise von einer Dicke und/oder einer Leuchtstoffkonzentration ab. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe können aus dem Primärlicht Sekundärlichtanteile unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung erzeugt werden, z.B. gelbes und rotes Sekundärlicht. Das rote Sekundärlicht kann beispielsweise dazu verwendet werden, dem Nutzlicht einen wärmeren Farbton zu geben, z.B. sog. "warm-weiß". Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe mag mindestens ein Leuchtstoff dazu geeignet sein, Sekundärlicht nochmals wellenlängenumzuwandeln, z.B. grünes Sekundärlicht in rotes Sekundärlicht. Ein solches aus einem Sekundärlicht nochmals wellenlängenumgewandeltes Licht kann auch als "Tertiärlicht" bezeichnet werden.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens eine weitere Lichtquelle zum Erzeugen mindestens eines weiteren Lichtstrahls (im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als "neutraler Lichtstrahl" bezeichnet) aufweist. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung ist dazu eingerichtet, auch den mindestens einen neutralen Lichtstrahl über den Reflektor auf den Leuchtstoffkörper zu strahlen. Im Gegensatz zu dem Primärlichtstrahl ist das Licht des neutralen Lichtstrahls durch den Leuchtstoffkörper nicht wellenlängenumwandelbar oder konvertierbar, sondern kann durch den Leuchtstoffkörper gestreut werden. Durch diese Weiterbildung ist eine Beimischung eines Lichtstrahls zu dem von dem Leuchtstoffkörper abgestrahlten Nutzlicht auf einfache Weise möglich. Dadurch kann ein Summenfarbort des Nutzlichts auf einfache Weise eingestellt werden. Der mindestens eine neutrale Lichtstrahl kann analog zu den einzelnen Primärlichtstrahlen geführt werden, z.B. parallel dazu, ununterscheidbar gebündelt damit oder angewinkelt zu den einzelnen Primärlichtstrahlen. Der neutrale Lichtstrahl kann beispielsweise ein roter Lichtstrahl sein.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann den Leuchtstoffkörper in transmittierender Anordnung betreiben, bei der Nutzlicht von dem Leuchtstoffkörper an der der Bestrahlungsfläche abgewandten Seite abgestrahlt wird. Zusätzlich oder alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung den Leuchtstoffkörper in reflektiver Anordnung betreiben, bei der Nutzlicht von dem Leuchtstoffkörper an der Seite abgestrahlt wird, die auch die Bestrahlungsfläche aufweist.
Unter einem schalenförmigen Reflektor wird insbesondere ein Reflektor verstanden, der zumindest in einem Bereich, an dem der Primärlichtstrahl auftrifft, eine dreidimensional gekrümmte Reflexionsfläche aufweist. Die dreidimensional gekrümmte Reflexionsfläche kann beispielsweise eine elliptisch paraboloide, eine sphärische oder eine freiförmige Grundform sein. Es ist also eine Ausgestaltung, dass zumindest der die Rillen aufweisende Teil der Reflexionsfläche des Reflektors eine schalenförmige Grundform aufweist.
Unter einer Rille wird insbesondere eine längliche Vertiefung verstanden. Deren (Spur-)Breite oder (Spur-)Weite zwischen beiden Seitenrändern kann insbesondere senkrecht zu der Längserstreckung bestimmt werden. Eine (Eintauch-)Tiefe einer Rille kann insbesondere in Bezug auf die Grundform der Reflexionsfläche des Reflektors ohne Rille bestimmt werden. Dies kann zumindest annähernd einem Abstand zwischen einer durch die Seitenränder der Rille aufgezogenen Ebene und dem dazu tiefsten Punkt der Rille entsprechen.
Unter einer in ihrer Längserstreckung offen verlaufenden Rille wird insbesondere eine Rille verstanden, die offene Enden aufweist und nicht umlaufend geschlossen ist. So ist eine geschlossen ringförmige Rille keine offen verlaufende Rille. Es ist eine Weiterbildung, dass die Enden zumindest einer offen verlaufenden Rille – insbesondere aller offen verlaufenden Rillen – bis an den Rand der schalenförmigen Reflexionsfläche reichen.
Unter parallel zueinander angeordneten Rillen werden insbesondere benachbarte Rillen verstanden, die längsseitig direkt aneinander angrenzen oder deren einander zugewandte Längsränder einen konstanten Abstand zueinander aufweisen.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Rillen zumindest näherungsweise geradlinig sind. Unter einer geradlinigen Rille kann insbesondere eine Rille verstanden werden, deren Projektion auf eine Ebene eine gerade Linie ergeben kann.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass eine Spurweite, eine Eintauchtiefe und/oder ein Ablenkwinkel der Rillen gleich ist bzw. sind. Dies ermöglicht eine besonders einfache Auslegung und Herstellung. Unter einem Ablenkwinkel kann ein im Querschnitt der Rille betrachteter (insbesondere mittlerer oder durchschnittlicher) Winkel verstanden werden, um den ein auf die Rille treffender Primärlichtstrahl winkelversetzt abgestrahlt wird, und zwar im Vergleich zu einer dortigen gedachten rillenlosen Grundform der Reflexionsfläche. Der Ablenkwinkel kann also insbesondere angeben, um welches (insbesondere mittlere oder durchschnittliche) Winkelmaß ein auf die Rille treffender Primärlichtstrahl im Vergleich zu einem rillenlosen Reflektor stärker oder schwächer abgelenkt wird.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass eine Spurweite und/oder eine Eintauchtiefe und/oder ein Ablenkwinkel von zumindest zwei benachbart angeordneten Rillen unterschiedlich ist. So kann eine noch stärkere Homogenisierung erreicht werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Rillen in mehreren Gruppen angeordnet sind, was eine Homogenisierung des reflektierten Primärlichtstrahls noch weiter verbessern kann. Die Gruppen bzw. benachbarte Rillen unterschiedlicher Gruppen können direkt aneinander angrenzen oder voneinander beabstandet sein.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Rillen in mehreren Gruppen mit jeweils mindestens zwei unterschiedlichen Rillen angeordnet sind, was eine noch stärkere Homogenisierung ermöglicht. Die Gruppen können zueinander gleiche oder ähnliche Rillen aufweisen.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Gruppen parallel zueinander angeordnet sind, was eine Auslegung erleichtert. Beispielsweise können die Gruppen jeweils drei parallele Rillen R1, R2 und R2 mit gleichen oder unterschiedlichen Eigenschaften aufweisen. Die Reflektorfläche weist daher insbesondere parallele Spuren der seitlichen Abfolge R1-R2-R3-R1-R2-R3 usw. auf.
Es ist eine allgemeine Weiterbildung zur Verbesserung der Homogenität des reflektierten Primärlichtstrahls, dass zumindest zwei Rillen zueinander angewinkelt verlaufen und sich insbesondere auch kreuzen können. Beispielsweise kann so ein gitterartiges Rillenmuster auf der Reflexionsfläche erzeugt werden. Parallel zueinander verlaufende Rillen können beabstandet sein oder direkt (abstandslos) aneinander angrenzen.
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die Spurweite, die Eintauchtiefe und/oder der Ablenkwinkel der Rillen einer Gruppe in Bezug auf eine rillenlose Grundform unterschiedlich ist.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass sich die Spurweite, die Eintauchtiefe und/oder der Ablenkwinkel der Rillen einer Gruppe in benachbarter Abfolge aufeinanderfolgend erhöht oder erniedrigt. Dies ermöglicht eine besonders einfache Auslegung bzw. ein besonders einfaches Design auch komplexer Rillenmuster.
Beispielsweise kann eine erste Rille R1 eine Spurweite von ca. 4,9 Mikrometern, eine Eintauchtiefe von ca. 15 Nanometern und einen Ablenkwinkel von ca. 0,7° aufweisen. Eine zweite Rille R3 (die zu der ersten Rille R1 benachbart angeordnet ist) kann eine Spurweite von ca. 5,9 Mikrometern, eine Eintauchtiefe von ca. 25 Nanometern und einen Ablenkwinkel von ca. 0,85° aufweisen. Eine dritte Rille R3 (die zu der zweiten Rille R2 benachbart angeordnet ist) kann eine Spurweite von ca. 7 Mikrometern, eine Eintauchtiefe von ca. 30 Nanometern und einen Ablenkwinkel von ca. 1° aufweisen.
Dies hat sich als zur Homogenisierung einer Strahlintensität besonders vorteilhaft herausgestellt.
Allgemein ist es vorteilhaft, dass die Spurweite der Rillen zwischen 2 Mikrometer und 200 Mikrometer beträgt.
Auch ist es allgemein vorteilhaft, dass der Ablenkwinkel der Rillen zwischen 0,25° und 5° liegt, insbesondere zwischen 0,25° und 1° und besonders vorteilhaft, wenn der Ablenkwinkel der Rillen zwischen 0,5° und 1° liegt.
Ferner ist es allgemein vorteilhaft, dass die Eintauchtiefe der Rillen zwischen 5 Nanometern und 5 Mikrometern beträgt, insbesondere zwischen 10 Nanometern und 100 Nanometern, insbesondere zwischen 15 Nanometern und 50 Nanometern, insbesondere zwischen 15 Nanometern und 30 Nanometern.
Eine besonders einfache Umsetzung wird durch die Ausgestaltung erreicht, dass eine Querschnittsform der Rillen kreissektorförmig ist. Jedoch können auch andere Querschnittsformen verwendet werden, z.B. eine elliptische, hyperbole oder freiförmige Form.
Eine besonders kompakte Umsetzung wird durch die Ausgestaltung erreicht, bei der eine Querschnittsfläche des Primärlichtstrahls ein Verhältnis zu einer dazu parallelen Projektion des die Rillen aufweisenden Teils der Reflexionsfläche von mindestens 25 % aufweist. In anderen Worten nimmt der Primärlichtstrahl mindestens 25% der (projektierten) Fläche des die Rillen aufweisenden Teils der Reflexionsfläche ein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass eine Höhe des die Rillen aufweisenden, durch den Primärlichtstrahl beleuchtbaren Teils der Reflexionsfläche zwischen fünf und zehn Millimeter beträgt, insbesondere ca. sechs Millimeter.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass ein maximaler Durchmesser des Primärlichtstrahls im Bereich des Reflektors zwischen zwei und vier Millimeter beträgt, insbesondere ca. drei Millimeter. Eine Querschnittsform des Primärlichtstrahls kann beispielsweise kreisrund, oval oder eckig (insbesondere rechteckig) sein.
Zur weiteren Homogenisierung des Primärlichtstrahls kann die Beleuchtungsvorrichtung einen dem Reflektor vorgeschalteten Integratorstab aufweisen. Sie kann zusätzlich oder alternativ auch einen dem Reflektor nachgeschalteten Integratorstab aufweisen.
Durch die obige Beleuchtungsvorrichtung kann erreicht werden, dass – auch bei einer kompakten Bauweise – eine lokale Leistungsdichte an dem Leuchtstoffkörper nicht mehr als 100 W/mm² beträgt.
Durch Beleuchtungsvorrichtung ist besonders vorteilhaft für den Fall, dass der Leuchtstoffkörper mittels eines organischen Klebstoffs, insbesondere Silikonklebstoff, befestigt ist.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung ist. Die Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung kann ein Scheinwerfer sein, insbesondere aufweisend eine Abblendlicht-Funktion, eine Fernlicht-Funktion, eine Nebellicht-Funktion, eine Tagfahrlicht-Funktion und/oder eine Kurvenlicht-Funktion.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Bühnen-Beleuchtungsvorrichtung ist, z.B. ein Bühnenscheinwerfer.
Es ist außerdem noch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine Effekt-Beleuchtungsvorrichtung ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine medizinische Diagnostik-Beleuchtungsvorrichtung ist.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert wird. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
1 zeigt eine Skizze einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem Reflektor;
2 zeigt eine Schrägansicht auf einen Reflektor der Beleuchtungsvorrichtung; und
3 zeigt den Reflektor als Schnittdarstellung in Seitenansicht mit einem vergrößerten Ausschnitt.
1 zeigt eine Skizze einer Beleuchtungsvorrichtung 1, die ein Teil eines Scheinwerfers (z.B. eines Fahrzeugscheinwerfers, eines Bühnenscheinwerfers usw.), einer Effektbeleuchtung, einer Außenbeleuchtung usw. sein kann.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist eine Primärlicht-Erzeugungseinrichtung 2 in Form mindestens eines Lasers 2 auf, der einen Primärlichtstrahl P in Form eines z.B. blauen Laserstrahls aussenden kann. Der Primärlichtstrahl P durchläuft zu seiner Homogenisierung einen Integratorstab 3 und ggf. eine Optik 4 (aufweisend ein oder mehrere optische Elemente), bevor er auf einen (Umlenk-)Reflektor 5 fällt. Von dem Reflektor 5 wird der Primärlichtstrahl P, ggf. über eine weitere Optik 6, auf einen z.B. keramischen Leuchtstoffkörper 7 gestrahlt. Der Leuchtstoffkörper 7 kann mittels eines organischen Klebers (o. Abb.) an einem Träger 8 befestigt sein.
Das von dem Leuchtstoffkörper 7 abgestrahlte Nutzlicht kann in einer reflektiven Anordnung als Nutzlicht Nr von derselben Seite des plättchenförmigen Leuchtstoffkörpers 7 abgestrahlt werden, auf die auch der Primärlichtstrahl P einfällt. In diesem Fall kann der Träger 8 insbesondere reflektierend ausgebildet sein. Das von dem Leuchtstoffkörper 7 abgestrahlte Nutzlicht kann in einer transmittierenden Anordnung als Nutzlicht Nt von derjenigen Seite des plättchenförmigen Leuchtstoffkörpers 7 abgestrahlt werden, die der Seite abgewandt ist, auf die der Primärlichtstrahl P einfällt. In diesem Fall kann der Träger 8 insbesondere lichtdurchlässig sein, z.B. ein Saphirplättchen sein. Das Nutzlicht Nr, Nt kann beispielsweise eine Mischung aus Primärlicht P, das an dem Leuchtstoffkörper 7 nicht wellenlängenumgewandelt (aber gestreut) worden ist, und an dem Leuchtstoffkörper 7 wellenlängenumgewandeltem Sekundärlicht S sein. Falls das Sekundärlicht S gelbes Licht ist, ist das Nutzlicht Nr, Nt insbesondere blau-gelbes bzw. weißes Mischlicht.
2 zeigt den Reflektor 5 in einer vergrößerten Schrägansicht. Der Reflektor weist eine Basis 9 auf, an deren Unterseite 10 der Reflektor 5 auf eine Unterlage (o. Abb.) auflegbar ist. Der Reflektor 5 kann an der Unterlage über Löcher 11 befestigt werden. Die Unterseite 10 kann im Folgenden ohne Beschränkung der Allgemeinheit als horizontal ausgerichtet bzw. in einer Horizontalen H (siehe 3) liegend angesehen werden.
Von der Basis 9 steht nach oben ein Reflektorbereich 12 ab, an dem eine Reflexionsfläche 13 für den von der Primärlicht-Erzeugungseinrichtung 2 hier horizontal einfallenden Primärlichtstrahl P ausgebildet ist. An der Reflexionsfläche 13 wird der Primärlichtstrahl P in Richtung des Leuchtstoffkörpers 7 umgelenkt. Der einfallende Primärlichtstrahl P weist einen so großen Querschnitt (z.B. von drei Millimetern) auf, dass dieser mindestens 25% der Reflexionsfläche 13 einnimmt, insbesondere mindestens 25% einer Projektion der Reflexionsfläche 13 auf eine senkrecht zu dem Primärlichtstrahl P ausgerichtete (hier: vertikale) Projektionsebene E (siehe 3). Die Reflexionsfläche 13 kann dazu beispielsweise eine vertikale Höhe von ca. sechs Millimetern aufweisen.
Die Reflexionsfläche 13 weist eine schalenförmig ellipsoide Grundform auf, in die mehrere offen verlaufende und parallel zueinander angeordnete Rillen 14 eingebracht sind. Insbesondere ist die gesamte Reflexionsfläche 13 mit Rillen 14 versehen oder strukturiert. Die Rillen 14 weisen Enden auf, die an den Rand 15 der Reflexionsfläche 13 reichen. Die Rillen 14 sind hier horizontal übereinander angeordnet.
Der Reflektorbereich 12 weist ferner eine unterhalb der Reflexionsfläche 13 angeordnete weitere schalenförmige Reflexionsfläche 16 auf. Die weitere Reflexionsfläche 16 ist nicht direkt durch den Primärlichtstrahl P bestrahlbar, sondern dient dazu, von dem Leuchtstoffkörper 7 abgestrahltes Mischlicht P, S wieder zurückzustrahlen, da es sonst verloren gehen würde. Die weitere Reflexionsfläche 16 weist eine glatte (nicht strukturierte), z.B. sphärisch oder freiförmig geformte Oberfläche auf.
3 zeigt den Reflektor 5 als Schnittdarstellung in Seitenansicht mit einem vergrößerten Ausschnitt A. In dem Ausschnitt A ist eine bestimmte Rille 14-1 der Rillen 14 im Querschnitt abgebildet. Die Rille 14-1 weist im Querschnitt z.B. eine Form eines Kreissektors auf. Sie weist im Vergleich zu einer nicht-strukturierten ellipsoiden Oberfläche C eine Spurweite w zwischen ihren beiden Seitenrändern T1 (unterer Seitenrand) und T2(oberer Seitenrand) auf. An dem unteren Seitenrand T1 schließt sich abstandslos eine weitere Rille 14-2 an, an dem oberen Seitenrand T2 abstandslos noch eine weitere Rille 14-3.
Die Rille 14-1 weist ferner als eine charakteristische Größe eine maximale Eintauchtiefe h im Vergleich zu der nicht-strukturierten Oberfläche C auf.
Auch kann die Rille 14-1 mittels eines Ablenkwinkels α charakterisiert werden, der einen Winkelunterschied zwischen einer Abstrahlrichtung D1 des Primärlichtstrahls P von der nicht-strukturierten Oberfläche C und einer Abstrahlrichtung D2 des Primärlichtstrahls P von der Rille 14-1 angibt.
Bei einer kreissektorförmigen Querschnittsform kann die Rille 14-1 beispielsweise auch durch einen Radius (o. Abb.) eines zugehörigen Kreises bestimmt sein.
In einer Weiterbildung kann die Spurweite w zwischen 2 Mikrometer und 200 Mikrometer und/oder der Ablenkwinkel α zwischen 0,5° und 5° und/oder die Eintauchtiefe h zwischen 5 Nanometern und 5 Mikrometern, insbesondere zwischen 10 Nanometern und 100 Nanometern, insbesondere zwischen 15 Nanometern und 50 Nanometern, insbesondere zwischen 15 Nanometern und 30 Nanometern, betragen.
Ein Radius kann z.B. zwischen 0,15 Millimeter und 1 Millimeter betragen.
In einer Weiterbildung können alle Rillen 14-1, 14-2, 14-3 die gleiche Spurweite w, Eintauchtiefe h und/oder Ablenkwinkel α aufweisen.
In einer anderen Weiterbildung können sich die Spurweite w, die Eintauchtiefe h und/oder der Ablenkwinkel α von zumindest zwei Rillen 14-1, 14-2, 14-3 unterscheiden. Insbesondere können die Rillen 14-1, 14-2, 14-3 in mehreren parallel zueinander angeordneten Gruppen angeordnet sein. Die charakteristischen Werte w, h, α usw. der Rillen 14-1, 14-2, 14-3 unterschiedlicher Gruppen können gleich sein, aber innerhalb einer Gruppe unterschiedlich sein. Insbesondere können sich die Spurweite w, die Eintauchtiefe h und/oder der Ablenkwinkel α der Rillen 14-1, 14-2, 14-3 einer Gruppe in benachbarter Abfolge aufeinanderfolgend erhöhen oder erniedrigen.
Beispielsweise kann die untere Rille 14-2 eine Spurweite w von ca. 4,9 Mikrometern, eine Eintauchtiefe h von ca. 15 Nanometern und einen Ablenkwinkel α von ca. 0,7° aufweisen. Die mittlere Rille 14-1 kann eine Spurweite w von ca. 5,9 Mikrometern, eine Eintauchtiefe h von ca. 25 Nanometern und einen Ablenkwinkel α von ca. 0,85° aufweisen. Die obere Rille 14-3 kann eine Spurweite w von ca. 7 Mikrometern, eine Eintauchtiefe von ca. 30 Nanometern und einen Ablenkwinkel α von ca. 1° aufweisen. Die Zuordnung der Werte kann aber auch in umgekehrter Reihenfolge erfolgen. Unterhalb der Rille 14-2 und/oder oberhalb der Rille 14-3 können sich weitere solche Gruppen anschließen.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

1: Beleuchtungsvorrichtung
2: Primärlicht-Erzeugungseinrichtung
3: Integratorstab
4: Optik
5: Reflektor
6: Optik
7: Leuchtstoffkörper
8: Träger
9: Basis
10: Unterseite
11: Loch
12: Reflektorbereich
13: Reflexionsfläche
14: Rille
14-1: Mittlere Rille
14-2: Untere Rille
14-3: Obere Rille
15: Rand der Reflexionsfläche
16: Weitere Reflexionsfläche
A: Ausschnitt
C: Oberfläche
D1: Abstrahlrichtung
D2: Abstrahlrichtung
E: Projektionsebene
H: Horizontale
h: Eintauchtiefe
Nr: Nutzlicht in reflektiver Anordnung
Nt: Nutzlicht in transmittierender Anordnung
P: Primärlichtstrahl
S: Sekundärlicht
T1: Unterer Seitenrand
T2: Oberer Seitenrand
w: Spurweite
α: Ablenkwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007010719 A1 [0002]
DE 102011089209 A1 [0004]

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (1), aufweisend – eine Primärlicht-Erzeugungseinrichtung (2) zum Erzeugen eines Primärlichtstrahls (P), – einen Leuchtstoffkörper (7) zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichtstrahls (P) in Sekundärlicht (S) und – einen in einem Primärlichtpfad zwischen der Primärlicht-Erzeugungseinrichtung (2) und dem Leuchtstoffkörper (7) befindlichen schalenförmigen Reflektor (5), wobei – der Reflektor (5) in zumindest einem Teil (13) seiner Reflexionsfläche (13, 16) mehrere in ihrer Längserstreckung offen verlaufende Rillen (14) aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei zumindest der die Rillen (14) aufweisende Teil (13) der Reflexionsfläche (13, 16) des Reflektors (5) eine ellipsoide Grundform aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Spurweite (w), eine Eintauchtiefe (h) und/oder ein Ablenkwinkel (α) der Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) gleich ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine Spurweite (w), eine Eintauchtiefe (h) und/oder ein Ablenkwinkel (α) von zumindest zwei benachbart angeordneten Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) unterschiedlich ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 4, wobei – die Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) in mehreren Gruppen mit jeweils mindestens zwei unterschiedlichen Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) angeordnet sind und – die Gruppen parallel zueinander angeordnet sind angeordnet sind
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 5, wobei die Spurweite (w), die Eintauchtiefe (h) und/oder der Ablenkwinkel (α) der Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) einer Gruppe in Bezug auf eine rillenlose Grundform (C) unterschiedlich ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 6, wobei sich die Spurweite (w), die Eintauchtiefe (h) und/oder der Ablenkwinkel (α) der Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) einer Gruppe in benachbarter Abfolge aufeinanderfolgend erhöht oder erniedrigt.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei – die Spurweite (w) der Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) zwischen 2 Mikrometer und 200 Mikrometer beträgt, – der Ablenkwinkel (α) der Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) zwischen 0,5° und 5° beträgt und/oder – die Eintauchtiefe (h) der Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) zwischen 5 Nanometern und 5 Mikrometern beträgt, insbesondere zwischen 10 Nanometern und 100 Nanometern, insbesondere zwischen 15 Nanometern und 50 Nanometern, insbesondere zwischen 15 Nanometern und 30 Nanometern.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Querschnittsform der Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) kreissektorförmig ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Querschnittsfläche des Primärlichtstrahls (P) ein Verhältnis zu einer dazu parallelen Projektion (E) des die Rillen (14, 14-1, 14-2, 14-3) aufweisenden Teils (13) der Reflexionsfläche (13, 16) von mindestens 25 % aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 10, wobei eine Höhe des die Rillen (14) aufweisenden Teils (13) der Reflexionsfläche (13, 16) zwischen fünf und zehn Millimeter beträgt.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 10 oder 11, wobei ein maximaler Durchmesser des Primärlichtstrahls (P) im Bereich des die Rillen (14) aufweisende Teils (13) des Reflektors (5) zwischen zwei und vier Millimeter beträgt, insbesondere ca. drei Millimeter.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) einen dem Reflektor (5) vorgeschalteten Integratorstab (3) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) eine Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung, eine Bühnen-Beleuchtungsvorrichtung oder eine Effekt-Beleuchtungsvorrichtung ist.