-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul umfassend eine Anregungsstrahlungsquelle, die ausgebildet ist eine Anregungsstrahlung abzugeben, mindestens einen ersten Leuchtstoff, der ausgebildet ist, die auf ihn auftreffende Anregungsstrahlung in eine erste Konversionsstrahlung zu konvertieren, eine Strahlaufteilungsvorrichtung, die ausgelegt ist, zumindest einen ersten und einen zweiten optischen Teilpfad zu erzeugen, wobei einer der beiden optischen Teilpfade den mindestens einen ersten Leuchtstoff und der andere zumindest während vorgebbarer Zeiträume die Anregungsstrahlung umfasst; eine Kombiniervorrichtung, die ausgelegt ist, zumindest den ersten und den zweiten optischen Teilpfand zusammenzuführen und einen Ausgang, an dem die Strahlung der zusammengeführten optischen Teilpfade als Ausgangssignal bereitstellbar ist.
-
Um bei sogenannten LARP(Laser Activated Remote Phosphor)-Systemen mit einem Leuchtstoff, der im gelben Wellenlängenbereich emittiert, weißes Licht zu erzeugen, muss dem konvertierten gelben Licht blaues Licht beigemischt werden. Der Anteil des blauen Lichts ist entscheidend für den Farbort des Gesamtlichtstroms. Üblicherweise wird als Anregungsstrahlung eine Strahlung verwendet, deren Spektrum im blauen Wellenlängenbereich liegt.
-
Bei aus dem Stand der Technik bekannten LARP-Systemen, die ein Leuchtstoffrad verwenden, wird über einen Schlitz im Leuchtstoffrad ein Blaukanal kreiert und die blaue Anregungsstrahlung dem konvertierten Licht hinzugemischt. Der Schlitz in dem Leuchtstoffrad ist dabei hinsichtlich seiner Größe und seiner Position fix und der Blauanteil im Weißlicht kann nur durch gepulste Stromänderung der für die Erzeugung der Anregungsstrahlung verwendeten Laserdioden bis zu einem gewissen Grad geändert werden. Mit anderen Worten kann die Leistung im Blaubereich des Leuchtstoffrads, das heißt in dem Bereich, in dem der Schlitz angeordnet ist, maximiert werden im Vergleich zum Betrieb mit Nennleistung in dem Bereich des Leuchtstoffrads, in dem der im gelben Wellenlängenbereich emittierende Leuchtstoff angeordnet ist. Ein Betrieb mit hoher, über der Nennleistung liegender Leistung reduziert jedoch die Lebensdauer der Laserdioden. Wird das blaue Segment, d.h. der Schlitz, hingegen vergrößert, bleibt für die übrige Farbgebung weniger Segmentbereich übrig, so dass ein größerer abstimmbarer Bereich mit einem deutlichen Verlust an Gesamtlichtstrom erkauft werden muss.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein gattungsgemäßes Lichtmodul derart weiterzubilden, dass für eine gegebene Anregungsstrahlungsquelle unterschiedliche Farborte, die sich durch einen unterschiedlichen Blauanteil auszeichnen, bei einem möglichst hohen Gesamtlichtstrom einstellbar sind und die Lebensdauer der Leuchtdioden dabei nicht nachteilig beeinflusst wird.
-
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Lichtmodul mit den Merkmalen von Patentanspruch 1.
-
Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Variation der Farborte, bevorzugt zur Einstellung eines gewünschten Weißlichts (tunable white), insbesondere durch Variation des Blauanteils mit möglichst geringen Einbußen des Gesamtlichtstroms realisierbar ist, wenn kein großes fixes, gegebenenfalls nicht genutztes Blausegment vorgehalten wird, sondern dieses derart variabel ausgebildet wird, dass eine Verkleinerung des Blausegments den anderen Segmenten zugute kommt und umgekehrt. Auf diese Weise kann die Anregungsstrahlung in den meisten Fällen ohne Unterbrechung fortwährend genutzt werden, was in einem optimierten Gesamtlichtstrom resultiert. Selbstverständlich bleibt die Möglichkeit unbenommen, innerhalb der jeweiligen Farbsegmente die Leistung der Anregungsstrahlung zu variieren. Erfindungsgemäß ist dies aber entweder gänzlich unnötig oder zumindest brauchen die verwendeten Pulsleistungen nicht wesentlich über der Nennleistung der für die Anregungsstrahlungsquelle verwendeten Laserdioden zu liegen. Dies resultiert zum einen in einer Erhöhung der Lebensdauer der für die Anregungsstrahlungsquelle verwendeten Laserdiode(n) sowie des verwendeten Leuchtstoffs beziehungsweise der verwendeten Leuchtstoffe, da die Gefahr einer thermischen Schädigung des Leuchtstoffs nicht mehr besteht bzw. verringert wird.
-
Mit dem erfindungsgemäßen Lichtmodul lässt sich insbesondere ein einstellbares Weißlicht erzeugen (tuneable white).
-
Um diese Variation des Blauanteils zu ermöglichen, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Strahlaufteilungsvorrichtung ein erstes drehbar gelagertes Filterrad umfasst, das zwischen der Anregungsstrahlungsquelle und dem mindestens einen ersten Leuchtstoff angeordnet ist und mindestens einen ersten Durchlassbereich und mindestens einen ersten Reflexionsbereich für die Anregungsstrahlung aufweist, sowie zumindest ein zweites drehbar gelagertes Filterrad, das mindestens einen zweiten Durchlassbereich und mindestens einen zweiten Reflexionsbereich für die Anregungsstrahlung aufweist, wobei das erste und das zweite Filterrad derart zueinander angeordnet sind, dass zumindest der erste Durchlassbereich, der erste Reflexionsbereich, der zweite Durchlassbereich und der zweite Reflexionsbereich zur Definition eines Gesamtdurchlassbereichs und eines Gesamtreflexionsbereichs zusammenwirken.
-
Auf diese Weise ist zunächst die Möglichkeit bereitgestellt, die Position des ersten Filterrads gegenüber dem zweiten Filterrad zu variieren, so dass es zu einer Überlappung von einem Durchlassbereich des einen Filterrads und eines Reflexionsbereichs des anderen Filterrads kommt. Dieses Segment trägt dann zum Gesamtreflexionsbereich bei. Durch Variation des Überlappungsgrads kann damit der Gesamtreflexionsbereich zu Gunsten beziehungsweise zu Lasten des Gesamtdurchlassbereichs variiert werden. Wie im Folgenden noch deutlicher ausgeführt werden wird, kann die den Gesamtdurchlassbereich passierende Strahlung entweder als Blaukanal genutzt werden oder dem mindestens einen Leuchtstoff zugeführt werden. Entsprechend kann die am Gesamtreflexionsbereich reflektierte Strahlung dem Leuchtstoff zugeführt werden oder als Blaukanal genutzt werden.
-
Im Ergebnis kann demnach durch Relativbewegung der beiden Filterräder zueinander beispielsweise ein Blauanteilsegment kreiert werden – je nach Ausführungsform gebildet durch die Größe des Gesamtdurchlassbereichs beziehungsweise des Gesamtreflexionsbereichs – der nötig ist zur Erzeugung des Farborts eines mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul zu projizierenden Bildes. Der nicht für den Blauanteil genutzte Teil der Anregungsstrahlung steht demnach zur Konversion dem mindestens einen Leuchtstoff zur Verfügung und trägt daher zur Maximierung des Gesamtlichtstroms am jeweiligen Farbort bei. Für den größten Teil der zu projizierenden Bilder kommt daher ein erfindungsgemäßes Lichtmodul ohne ein Pulsen der zur Erzeugung der Anregungsstrahlung verwendeten Laserdioden in Leistungsbereichen aus, die über der Nennleistung liegen.
-
Im Vergleich zum Stand der Technik wird bei einem erfindungsgemäßen Lichtmodul die Aufteilung in den ersten und zweiten optischen Teilpfad bereits vor dem Leuchtstoff beziehungsweise dem Leuchtstoffrad vorgenommen.
-
Bevorzugt ist das erste Filterrad in dem von der Anregungsstrahlungsquelle ausgehenden optischen Teilpfad vor dem zweiten Filterrad angeordnet, wobei durch die Anregungsstrahlung, die sowohl den ersten und den zweiten Durchlassbereich durchläuft, ein erster optischer Teilpfad gebildet ist, wobei durch die Anregungsstrahlung, die am ersten Reflexionsbereich reflektiert wird, ein zweiter optischer Teilpfad gebildet ist, wobei durch die Anregungsstrahlung, die den ersten Durchlassbereich durchläuft und am zweiten Reflexionsbereich reflektiert wird ein dritter optischer Teilpfad gebildet ist.
-
Bei einer ersten der beiden oben erwähnten Ausführungsformen umfasst der erste optische Teilpfad den mindestens einen ersten Leuchtstoff, wobei der zweite und der dritte optische Teilpfad den mindestens einen ersten Leuchtstoff nicht umfassen. Diese Ausführungsform wird als transmissive LARP bezeichnet. Bei der zweiten der beiden bereits erwähnten Ausführungsformen umfassen der zweite und der dritte optische Teilpfad den mindestens einen ersten Leuchtstoff, wobei der erste optische Teilpfad den mindestens einen ersten Leuchtstoff nicht umfasst. Diese Ausführungsform wird als reflective LARP bezeichnet.
-
Bei der ersten genannten Ausführungsform wird demnach die durch beide Filterräder hindurchgehende Anregungsstrahlung auf den mindestens einen Leuchtstoff geleitet, während die an den Filterrädern reflektierte Anregungsstrahlung den Blaukanal bildet. Bei der zweiten genannten Ausführungsform wird im Gegensatz zur ersten genannten Ausführungsform die durch beide Filterräder hindurchgehende Anregungsstrahlung als Blaukanal verwendet, während die an den Filterrädern reflektierte Strahlung auf den mindestens einen Leuchtstoff geleitet wird.
-
Hinsichtlich der Anordnung der beiden Filterräder und deren Antrieb können wiederum jedenfalls zwei Ausführungsformen unterschieden werden: Bei einer ersten Variante umfasst das Lichtmodul demnach weiterhin eine Antriebsvorrichtung für das erste und das zweite Filterrad, wobei die Antriebsvorrichtung ausgebildet ist, das erste und das zweite Filterrad in dieselbe Richtung zu drehen (aus Sicht der Anregungsstrahlungsquelle). Diese Variante wird als Overlapping Operation bezeichnet. Der Vorteil dieser Variante besteht insbesondere darin, dass der Raumbedarf der beiden Filterräder sehr klein gehalten werden kann, was zu einer äußerst kompakten Bauweise eines derartigen Lichtmoduls führt. Bei der zweiten Variante umfasst das Lichtmodul ebenfalls weiterhin eine Antriebsvorrichtung für das erste und das zweite Filterrad, wobei jedoch die Antriebsvorrichtung nunmehr ausgebildet ist, das erste und das zweite Filterrad in entgegengesetzte Richtung zu drehen (aus Sicht der Anregungsstrahlungsquelle). Diese Variante wird als Interleaved Operation bezeichnet. Da bei der Overlapping Operation zwei Antriebsvorrichtungen gegenübergestellt werden müssen, kann der Abstand aufgrund technischer Toleranzen der beiden Filterräder bei dieser Variante nicht beliebig klein ausgebildet werden. Wie weiter unten noch detaillierter ausgeführt werden wird, resultiert aus dem Abstand der beiden Filterräder ein parasitärer Strahlversatz. Bei der Interleaved Operation hingegen, können die beiden Filterräder sehr dicht aneinander geführt werden, so dass der Strahlversatz und damit die räumliche Verteilung der Ausgangsstrahlung ohne zusätzliche Maßnahmen kleiner wird als bei der Overlapping Operation.
-
Bei der ersten Variante weist das erste Filterrad bevorzugt eine erste Rotationsachse und das zweite Filterrad eine zweite Rotationsachse auf, die parallel zueinander verlaufen, wobei das erste und das zweite Filterrad derart angeordnet sind, dass die Verlängerung der Rotationsachse des ersten Filterrads durch das zweite Filterrad hindurchgeht und umgekehrt. Mit anderen Worten stehen die beiden Filterräder aus Sicht der Anregungsstrahlungsquelle demnach im Wesentlichen oder tatsächlich hintereinander. Wenn nun die beiden Filterräder eine identische Größe aufweisen, sind die beiden Rotationsachsen etwas versetzt zueinander. Insbesondere wenn die beiden Filterräder nicht von identischer Größe sind, können sich diese auch auf einer Rotationsachse befinden, wenn die Anordnungen der Durchlass- und Reflexionsbereiche, das heißt deren Positionierung auf dem jeweiligen Filterrad, aufeinander abgestimmt werden.
-
Bei der ersten Variante sind das erste und das zweite Filterrad bevorzugt weiterhin derart angeordnet, dass die Ebenen, in die sich das erste und das zweite Filterrad erstrecken, einen vorgebbaren Winkel, insbesondere einen Winkel von 45 Grad, zu der Ausbreitungsrichtung der von der Anregungsstrahlungsquelle emittierten Anregungsstrahlung einnehmen, wobei das erste und das zweite Filterrad derart zueinander angeordnet sind, dass sich ihre Projektion in Richtung der Anregungsstrahlung überdeckt. Durch eine derartige Anordnung können die einzelnen optischen Teilpfade besonders einfach wieder zusammengeführt werden und es ergibt sich überdies ein sehr kompakter Aufbau eines derartigen Lichtmoduls.
-
Bei der zweiten Variante ist es bevorzugt, wenn das erste Filterrad eine erste Rotationsachse und das zweite Filterrad eine zweite Rotationsachse aufweist, die parallel zueinander verlaufen, wobei das erste und das zweite Filterrad derart angeordnet sind, dass die Verlängerung der Rotationsachse des ersten Filterrads nicht durch das zweite Filterrad hindurchgeht und umgekehrt. Bevorzugt sind die Filterräder demnach übereinander beziehungsweise nebeneinander angeordnet, so dass sich ihre Projektion in Richtung der Anregungsstrahlung lediglich im Bereich der die Durchlass- und Reflexionsbereiche definierenden Randbereiche der Filterräder überdeckt. Insofern ist es bei dieser Variante bevorzugt, dass das erste und das zweite Filterrad derart angeordnet sind, dass sich bei Rotation zumindest phasenweise die Randbereiche der beiden Filterräder, mittels derer die jeweiligen Durchlassbereiche und die jeweiligen Reflexionsbereiche gebildet sind, in einem Überlappungsbereich überlappen, wobei die Anregungsstrahlungsquelle derart angeordnet ist, dass sie die Anregungsstrahlung auf den Überlappungsbereich abgibt, wobei das erste und das zweite Filterrad insbesondere derart angeordnet sind, dass die Ebenen, in die sich das erste und das zweite Filterrad erstrecken, einen vorgebbaren Winkel, insbesondere einen Winkel von 45 Grad, zu der Ausbreitungsrichtung der von der Anregungsstrahlungsquelle emittierten Anregungsstrahlung einnehmen.
-
Bei all den genannten Ausführungsformen und Varianten ergibt sich beim zweiten und dritten optischen Teilpfad ein parasitärer Strahlversatz aufgrund des nicht vermeidbaren Abstands der beiden Filterräder voneinander. Dieser kann jedoch aufgrund des im Vergleich zur Konversionsstrahlung guten Etendue der Anregungsstrahlung, die, wie erwähnt, insbesondere durch Laserdioden erzeugt wird, meistens einfach ausgeglichen werden. Besonders vorteilhaft ist in diesem Zusammenhang die Ausführungsform, bei der der zweite und dritte optische Teilpfad den Leuchtstoff umfassen, d.h. auf ihn abgebildet werden, da die von dem mindestens einen Leuchtstoff kommende Konversionsstrahlung naturgemäß ein schlechteres Etendue aufweist als die Anregungsstrahlung und insofern durch den Strahlversatz kein Nachteil entsteht.
-
Wenngleich der Aufbau eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls unter Verwendung von zwei Filterrädern grundsätzlich bereits die Möglichkeit bereitstellt, dass das erste und das zweite Filterrad derart zueinander angeordnet sind, dass sie zur Definition eines Gesamtdurchlassbereichs und eines Gesamtreflexionsbereichs zusammenwirken, ist es natürlich insbesondere bevorzugt, wenn das erste und das zweite Filterrad derart relativ zueinander bewegbar angeordnet sind, dass der Gesamtdurchlassbereich und der Gesamtreflexionsbereich variierbar sind. Dadurch, dass die beiden Filterräder relativ zueinander bewegbar sind, lässt sich demnach der Gesamtdurchlassbereich auf Kosten oder zu Gunsten des Gesamtreflexionsbereichs ändern und umgekehrt.
-
In diesem Zusammenhang ist es besonders bevorzugt, wenn das Lichtmodul eine Steuervorrichtung umfasst, die ausgelegt ist, das erste und das zweite Filterrad in Abhängigkeit eines Steuersignals relativ zueinander zu verstellen. Dies eröffnet grundsätzlich die Möglichkeit den Gesamtdurchlassbereich und den Gesamtreflexionsbereich „on the fly“, das heißt in Echtzeit, insbesondere bedarfsabhängig, zu verändern. Insbesondere wird demnach das Steuersignal abgeleitet aus dem Blauanteil eines mit dem Lichtmodul zu projizierenden Bildes.
-
Auf diese Weise ist eine optimierte Einstellung des Gesamtdurchlassbereichs und damit des Gesamtreflexionsbereichs in Abhängigkeit des zu projizierenden Bildes ermöglicht, was in einem maximalen Gesamtlichtstrom resultiert.
-
Zurück zu den beiden genannte Ausführungsformen (transmissive und reflective LARP): Um den Blauanteil möglichst gering zu machen, laufen bei der erstgenannten Ausführungsform beide Filterräder synchron ohne Winkelverschiebung zueinander. Soll der Blauanteil möglichst hoch sein, so laufen beide Filterräder mit einer Winkelverschiebung zueinander, die die effektive reflektierende Fläche, das heißt den Gesamtreflexionsbereich, vergrößert. Für die zweite genannte Ausführungsform gilt dies in genau umgekehrter Weise.
-
Generell kann der mindestens eine Leuchtstoff stationär angeordnet sein. Er kann jedoch auch, insbesondere eine Vielzahl von Leuchtstoffen umfassend, auf einem drehbar gelagerten Farbrad angeordnet sein. Bevorzugt ist dann das Leuchtstoffrad mit den Filterrädern synchronisiert, beispielsweise um einen sogenannten Uni-Shape Betrieb mit mehreren Farben zu ermöglichen. Bei Verwendung eines rotierenden Leuchtstoffrads können demnach Segmente mit in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittierenden Leuchtstoffen vorgesehen sein.
-
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
-
Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls, bei dem die an den Filterrädern reflektierte Anregungsstrahlung den Blaukanal bildet (transmissive LARP);
-
2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls, bei dem die durch die Filterräder hindurchgehende Anregungsstrahlung den Blaukanal bildet (reflective LARP);
-
3 eine Variante eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls, bei der sich lediglich die die Reflexions- und Durchlassbereiche definierenden Randbereiche der beiden Filterräder überlappen (interleaved operation); und
-
4 eine Variante eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls, bei der die beiden Filterräder auf einer gemeinsamen Rotationsachse angeordnet sind (overlapping operation).
-
In den verschiedenen Figuren werden gleiche und gleichwirkende Bauelemente mit denselben Bezugszeichen benannt. Diese werden der Übersichtlichkeit halber nur einmal eingeführt.
-
1a zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10. Dieses umfasst eine Anregungsstrahlungsquelle 12, die insbesondere mindestens eine Laserdiode umfasst, die Anregungsstrahlung 14 bevorzugt im blauen Wellenlängenbereich (350 bis 500 nm) abgibt. Ein erstes Filterrad 16 ist in dem von der Anregungsstrahlungsquelle 12 ausgehenden optischen Pfad vor einem zweiten Filterrad 18 angeordnet. Das erste Filterrad 16 wird über eine erste Antriebsvorrichtung 20, das zweite Filterrad 18 über eine zweite Antriebsvorrichtung 22 Die Rotationsachse des ersten Filterrads 16 ist mit A1 bezeichnet, die des zweiten Filterrads 18 mit A2. Die 1b und 1c zeigen die Ansicht auf die beiden Filterräder 16, 18 aus Sicht der Anregungsstrahlungsquelle 12. Wie mit Bezug auf 1b und c deutlicher zu erkennen ist, weist jedes Filterrad 16, 18 in einem Randbereich 24 vorliegend zwei Durchlassbereiche und zwei Reflexionsbereiche für die Anregungsstrahlung 14 auf. Die Durchlassbereiche des ersten Filterrads 16 sind mit 56a und 56b bezeichnet, die des zweiten Filterrads 18 mit 58a und 58b.
-
Die Darstellungen von 1b und 1c zeigen die Überlappung der beiden Filterräder 16, 18 die dadurch einen Gesamtdurchlassbereich definieren, der die Teildurchlassbereiche 26a und 26b umfasst, sowie einen Gesamtreflexionsbereich, der die Teilreflexionsbereiche 28a und 28b umfasst. Wenngleich die Darstellung von 1a die Anordnung der Filterräder 16, 18 offen lässt, sei für die Darstellungen der 1b und 1c beispielhaft angenommen, dass diese in der mit Bezug auf 4 noch näher zu erläuternden Art und Weise zueinander angeordnet sind. In der Darstellung von 1b sind die beiden Filterräder 16, 18 ohne Winkelverschiebung zueinander angeordnet, so dass sich ein minimaler Gesamtreflexionsbereich 28a, 28b ergibt. Bei der Darstellung von 1c sind die beiden Filterräder 16, 18 mit einer vorgebbaren Winkelverschiebung zueinander angeordnet, so dass der Gesamtreflexionsbereich 28a, 28b maximal ist – wodurch der Gesamtdurchlassbereich 26a, 26b entsprechend minimal ist.
-
Zurückkommend auf 1a ergibt sich ein erster optischer Teilpfad 30 durch die Anregungsstrahlung 14, die sowohl einen Durchlassbereich des ersten Filterrads 16 als auch einen Durchlassbereich des zweiten Filterrads 18 passiert. Die derart die Filterräder 16, 18 passierende Anregungsstrahlung 14 wird über einen dichroitischen Spiegel 32 auf einen Leuchtstoff 34 gerichtet, wobei der Leuchtstoff 34 ausgebildet ist, die auf ihn auftreffende Anregungsstrahlung in eine Konversionsstrahlung 36 zu konvertieren. Diese durchläuft den dichroitischen Spiegel 32, einen weiteren dichroitischen Spiegel 38, auf den später eingegangen wird, und wird am Ausgang A als Ausgangssignal des Lichtmoduls 10 bereitgestellt. Ein zweiter optischer Teilpfad 40 ergibt sich dadurch, dass die Anregungsstrahlung 14 an einem Reflexionsbereich 56a, 56b des ersten Filterrades 16 reflektiert wird. Diese wird über einen Spiegel 46 dem dichroitischen Spiegel 38 zugeführt, der sie ebenfalls umlenkt, so dass dieser Anteil als ein erster Anteil eines Blaukanals am Ausgang A bereitgestellt wird. Ein dritter optischer Teilpfad 42 wird gebildet durch die Anregungsstrahlung 14, die einen Durchlassbereich des ersten Filterrads 16 passiert und an einem Reflexionsbereich 58a, 58b des zweiten Filterrads 18 reflektiert wird. Das Signal im dritten optischen Teilpfad 42 wird ebenfalls zunächst am Spiegel 46, dann am dichroitischen Spiegel 38 reflektiert und als zweiter Anteil des Blaukanals am Ausgang A bereitgestellt. Wie gut zu erkennen ist, wirken die dichroitischen Spiegel 32 und 38 sowie der Spiegel 46 als Kombiniervorrichtung für die drei optischen Teilpfade 30, 40, 42.
-
Der mindestens eine Leuchtstoff 34 kann stationär angeordnet sein, er kann jedoch auch auf einem drehbar gelagerten Farbrad angeordnet sein, das bevorzugt eine Vielzahl von Leuchtstoffen umfasst, die Konversionsstrahlung in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren.
-
Die Filterräder 16, 18 erstrecken sich in einem Winkel α gegenüber der Ausbreitungsrichtung der von der Anregungsstrahlungsquelle 12 emittierten Anregungsstrahlung 14, wobei dieser Winkel bevorzugt 45 Grad entspricht.
-
Eine Steuervorrichtung 44 ist dazu ausgelegt, die Filterräder 16 und 18 in Abhängigkeit eines Steuersignals S relativ zueinander zu verstellen, um damit den Gesamtreflexionsbereich und entsprechend den Gesamtdurchlassbereich des Lichtmoduls 10 zu variieren. Bevorzugt wird das Steuersignal S abgeleitet aus dem Blauanteil eines mit dem Lichtmodul 10 zu projizierenden Bildes.
-
Während bei der in 1 dargestellten Ausführungsform die an den Filterrädern 16, 18 reflektierte Anregungsstrahlung 14 den Blaukanal im am Ausgang A bereitgestellten Ausgangssignal des Lichtmoduls 10 bildet, wird bei der in 2 schematisch dargestellten Ausführungsform die die beiden Filterräder 16, 18 durchlaufende Anregungsstrahlung 14 als Blaukanal am Ausgang A bereitgestellt. Gemäß dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel werden der zweite und dritte optische Teilpfad 40, 42 durch einen dichroitischen Spiegel 48, der für Anregungsstrahlung 14 durchlässig ist, auf einen Leuchtstoff 34 gelenkt, der die Anregungsstrahlung 14 in Konversionsstrahlung 36 konvertiert. Diese wird an den dichroitischen Spiegel 48 und 50, die für Anregungsstrahlung 14 transmissiv und für Konversionsstrahlung 36 reflektiv sind, reflektiert und am Ausgang A bereitgestellt. Das Signal des ersten optischen Teilpfads 30 wird am Spiegel 46 reflektiert, durchläuft den dichroitischen Spiegel 50 und wird am Ausgang A als Blaukanal bereitgestellt.
-
Wie bereits erwähnt, kann der mindestens eine Leuchtstoff 34 statisch angeordnet sein, er kann jedoch auch, neben einer Vielzahl weiterer Leuchtstoffe, rotierend auf einem Leuchtstoffrad angeordnet sein. Kollimationsvorrichtungen zum Kollimieren der von der Anregungsstrahlungsquelle 12 emittierten Strahlung 14, zum Fokussieren der auf den mindestens einen Leuchtstoff 34 gerichteten Strahlung sowie zum Kollimieren der Konversionsstrahlung 36 können vorgesehen sein, sind aber der besseren Übersichtlichkeit wegen in den Darstellungen von 1 und 2 nicht eingezeichnet. Als Substratmaterial des Leuchtstoffs 34 kann Glas, Metall, Saphir oder Keramik verwendet werden. Als Leuchtstoff 34 kann ein pulverförmiger Leuchtstoff in einer organischen oder anorganischen Matrix oder ein Keramikkonverter Verwendung finden. Bei dem Leuchtstoff 34 handelt es sich insbesondere um einen Leuchtstoff, der mit einer Anregungsstrahlung 14 im Bereich von 350 bis 500 nm anregbar ist. Wie bereits erwähnt, können bei einem rotierenden Leuchtstoffrad mehrere Segmente mit verschiedenen Leuchtstoffen, das heißt Leuchtstoffen die in unterschiedlichen Wellenlängenbereichen emittieren, aufgebracht sein. Im Falle der Verwendung eines Leuchtstoffrads ist es bevorzugt, dass dieses synchron mit den Filterrädern 16, 18 läuft, um einen sogenannten Uni-Shape-Betrieb mit mehreren Farben zu ermöglichen.
-
Durch die vorliegende Erfindung kann das am Ausgang A bereitgestellte Licht, insbesondere Weißlicht, durch Änderung der Überlagerung der beiden Filterräder 16, 18 in der Farbtemperatur angepasst werden. Durch die vorliegende Erfindung können bei den verschiedenen Farborten wesentlich höhere Ausgangsleistungen erzielt werden als im Stand der Technik. Besonders hohe Leistungen lassen sich erzielen bei einem gepulsten Blausegment. Dabei wird in den Blauphasen die Anregungsstrahlungsquelle 12 mit einer höheren Ausgangsleistung betrieben als während der restlichen Phasen.
-
Bei gepulstem Uni-Shape-Betrieb können alle Farborte entlang einer Verbindungslinie im CIExy-Diagramm oder Einzelfarben auf dem Leuchtstoffrad eingestellt werden.
-
Wie bereits erwähnt, führt der parasitäre Strahlversatz, der aus dem Abstand der beiden Filterräder 16, 18 resultiert, zu einer Anpassung an das Etendue der Konversionsstrahlung 36.
-
Eine Umsetzung der unter Bezugnahme auf 1 und 2 vorgestellten zweier grundsätzlicher Konzepte kann, was die Anordnung der Filterräder 16, 18 angeht, im Wesentlichen gemäß den beiden im Nachfolgenden unter Bezugnahme auf die 3 und 4 dargestellten Varianten umgesetzt werden.
-
Die mit Bezug auf 3 vorgestellte Variante wird als „interleaved operation“ bezeichnet. Dabei stehen die Filterräder 16, 18 im Wesentlichen nebeneinander, insbesondere übereinander, und überlappen sich mit ihren Randbereichen 52, 54, die in der Darstellung von 3a gestrichelt eingezeichnet sind in einem Überlappungsbereich 60. Die Reflexionsbereiche des Filterrads 16 sind mit 56a und 56b bezeichnet, während die Reflexionsbereiche des Filterrads 18 mit 58a und 58b bezeichnet sind. Die Durchlassbereiche des Filterrads 16 sind mit 62a und 62b bezeichnet, die des Filterrads 18 mit 64a und 64b. Die Anregungsstrahlung 14 wird auf diesen Überlappungsbereich 60 gerichtet und zwar bevorzugt, wie in den 1 und 2 bereits dargestellt, unter einem Winkel von 45 Grad. Die Winkelposition der Filterräder 16, 18 kann relativ zueinander durch die Steuervorrichtung 44 verändert werden, beispielsweise indem ein Filterrad in seiner Position fest gehalten wird, während das andere um einen vorgebbaren Rotationswinkel rotiert wird.
-
Ein maximaler Gesamtreflexionsbereich ergibt sich, wenn die Filterräder 16, 18 so eingestellt werden, dass die Reflexionsbereiche 56a, 56b, 58a, 58b sich nicht überdecken, wie dies mit Bezug auf 3b dargestellt ist. Sind die beiden Filterräder 16, 18 hinsichtlich ihrer Winkelposition so orientiert wie in 3c dargestellt, überdecken sich die Reflexionsbereiche 56a, 56b, 58a, 58b der beiden Filterräder 16, 18, so dass sich ein minimaler Gesamtreflexionsbereich ergibt.
-
Die mit Bezug auf 4 dargestellte Variante wird als „overlapping operation“ bezeichnet. Dabei sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die beiden Filterräder 16, 18 auf einer gemeinsamen Rotationsachse A1 angeordnet und werden von einer Antriebsvorrichtung 20 gemeinsam in dieselbe Richtung rotiert. Die Antriebsvorrichtung 20 oder eine andere Antriebsvorrichtung kann ausgebildet sein, die Winkelposition der beiden Filterräder 16, 18 zueinander in Abhängigkeit eines Steuersignals der Steuervorrichtung 44 zu variieren. Wird die Winkelposition der beiden Filterräder 16, 18 so eingestellt wie in 4 dargestellt, kommen die Reflexionsbereiche 56a, 58b einerseits und 56b, 58a andererseits in Umfangsrichtung nebeneinander zu liegen, so dass sich ein maximaler Gesamtreflexionsbereich ergibt. Die Anregungsstrahlungsquelle 14 wird auf den Bereich 60 gerichtet, bevorzug in einem Winkel von 45 Grad.
-
Wird die Winkelposition der beiden Filterräder 16, 18 zueinander so eingestellt, dass sich die Reflexionsbereiche 56a, 58b einerseits und 56b und 58a andererseits überdecken, so ergibt sich ein minimaler Gesamtreflexionsbereich.
