DE102015226636A1 - LIGHTING DEVICE WITH LASER DIODE AND TRANSDUCER - Google Patents

LIGHTING DEVICE WITH LASER DIODE AND TRANSDUCER Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung (1) mit einer Laserdiode (2) zum Aussenden von Strahlung mit einer ersten Wellenlänge, mit einem Gehäuse (5), welches eine Durchgangsöffnung (8) aufweist, wobei die Laserdiode (2) in einem Innenraum (6) Gehäuses (5) angeordnet ist, und mit einer Wandlereinrichtung (12) zum Wandeln der ausgesendeten Strahlung mit der ersten Wellenlänge in eine Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge, wobei die Wandlereinrichtung (12) in oder an dem Gehäuse (5) angeordnet ist und die Wandlereinrichtung (12) die Durchgangsöffnung (8) des Gehäuses (5) verschließt.The invention relates to a lighting device (1) having a laser diode (2) for emitting radiation at a first wavelength, having a housing (5) which has a passage opening (8), the laser diode (2) being arranged in an interior space (6). Housing (5) is arranged, and with a transducer means (12) for converting the emitted radiation of the first wavelength into a radiation having a second wavelength, wherein the transducer means (12) in or on the housing (5) is arranged and the transducer means (12) the passage opening (8) of the housing (5) closes.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung mit einer Laserdiode zum Aussenden von Strahlung mit einer ersten Wellenlänge, mit einem Gehäuse, welches eine Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Leuchtdiode in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist, und mit einer Wandlereinrichtung zum Wandeln der ausgesendeten Strahlung mit der ersten Wellenlänge in eine Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge. The present invention relates to a lighting device with a laser diode for emitting radiation having a first wavelength, with a housing having a through opening, wherein the light-emitting diode is disposed in an interior of the housing, and with a transducer means for converting the emitted radiation with the first Wavelength in a radiation having a second wavelength.

Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Leuchtvorrichtungen, die als Lichtquelle einen Halbleiterlaser beziehungsweise eine Laserdiode aufweisen. Diese Laserdiode kann beispielsweise Licht im blauen Wellenlängenbereich aussenden. Dieses blaue Licht wird dann mithilfe einer entsprechenden Wandlereinrichtung, beispielsweise ein Cer-YAG-Konversionselement, in Licht mit einer zweiten Wellenlänge, beispielsweise Licht im gelben Wellenlängenbereich, gewandelt. Durch die Überlagerung des blauen Laserlichts und der gelben Konversionsstrahlung ergibt sich dann ein weißes Nutzlicht. Solche Leuchtvorrichtungen sind auch unter der Bezeichnung LARP (Laser Activated Remote Phosphor) bekannt. Diese Leuchtvorrichtungen zeichnen sich durch ihre hohe Leuchtdichte aus. Aus diesem Grund werden diese beispielsweise in Scheinwerfern von Kraftfahrzeugen verwendet, da damit große Reichweiten erreicht werden können.In the present case, the interest is directed in particular to lighting devices which have a semiconductor laser or a laser diode as the light source. This laser diode can emit light in the blue wavelength range, for example. This blue light is then converted into light having a second wavelength, for example light in the yellow wavelength range, by means of a corresponding transducer device, for example a Cer-YAG conversion element. The superimposition of the blue laser light and the yellow conversion radiation then results in a white useful light. Such light devices are also known by the name LARP (Laser Activated Remote Phosphor). These lighting devices are characterized by their high luminance. For this reason, these are used, for example, in headlights of motor vehicles, as this can be achieved with long ranges.

Dabei ist es üblicherweise vorgesehen, dass die Laserdioden in einem standardisierten Gehäuse, beispielsweise einem TO-90 Gehäuse oder einem TO-56 Gehäuse, angeordnet sind. Dieses Gehäuse kann beispielsweise aus einem Metall gebildet sein und eine Durchgangsöffnung aufweisen. Die Durchgangsöffnung kann mit einer Abdeckung aus Glas verschlossen sein. Die Wandlereinrichtung ist dann in einem bestimmten Abstand zu der Laserdiode angeordnet.It is usually provided that the laser diodes are arranged in a standardized housing, for example a TO-90 housing or a TO-56 housing. This housing may for example be formed from a metal and have a passage opening. The passage opening can be closed with a glass cover. The transducer device is then arranged at a certain distance from the laser diode.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Leuchtvorrichtung der eingangs genannten Art auf einfache Weise Bauraum sparender ausgebildet werden kann. It is an object of the present invention to provide a solution as a lighting device of the type mentioned in a simple way can be designed to save space.

Diese Aufgabe wird durch eine Leuchtvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a lighting device having the features of patent claim 1. Advantageous developments of the present invention are the subject of the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Leuchtvorrichtung umfasst eine Laserdiode zum Aussenden von Strahlung mit einer ersten Wellenlänge. Darüber hinaus umfasst die Leuchtvorrichtung ein Gehäuse, welches eine Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Laserdiode in einem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist. Des Weiteren umfasst die Leuchtvorrichtung eine Wandlereinrichtung zum Wandeln der ausgesendeten Strahlung mit der ersten Wellenlänge in eine Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge. Ferner ist die Wandlereinrichtung in oder an dem Gehäuse angeordnet und die Wandlereinrichtung verschließt die Durchgangsöffnung des Gehäuses.A lighting device according to the invention comprises a laser diode for emitting radiation having a first wavelength. In addition, the lighting device comprises a housing which has a passage opening, wherein the laser diode is arranged in an inner space of the housing. Furthermore, the lighting device comprises a converter device for converting the emitted radiation having the first wavelength into a radiation having a second wavelength. Furthermore, the converter device is arranged in or on the housing and the converter device closes the passage opening of the housing.

Das Gehäuse der Leuchtvorrichtung kann beispielsweise aus einem Metall gebildet sein. Bei dem Gehäuse der Leuchtvorrichtung kann es sich insbesondere um ein standardisiertes Halbleitergehäuse, beispielsweise ein TO-90 Gehäuse oder ein TO-56 Gehäuse handeln. In dem Innenraum des Gehäuses ist die Laserdiode angeordnet. Die Laserdiode kann insbesondere mit den Anschlüssen bzw. mit Pins elektrisch verbunden sein, die an dem Gehäuse angeordnet sind. Die Laserdiode sendet Strahlung mit einer ersten Wellenlänge aus. Beispielsweise kann die Laserdiode Licht im blauen oder ultravioletten Wellenlängenbereich aussenden. Die Laserdiode kann beispielsweise im Innenraum des Gehäuses auf einem Boden des Gehäuses angeordnet sein. Ferner weist das Gehäuse eine Durchgangsöffnung auf, die beispielsweise auf einer dem Boden gegenüberliegenden Seite des Gehäuses in das Gehäuse eingebracht sein kann. The housing of the lighting device can be formed for example of a metal. The housing of the lighting device may in particular be a standardized semiconductor housing, for example a TO-90 housing or a TO-56 housing. In the interior of the housing, the laser diode is arranged. The laser diode may in particular be electrically connected to the terminals or pins which are arranged on the housing. The laser diode emits radiation at a first wavelength. For example, the laser diode can emit light in the blue or ultraviolet wavelength range. The laser diode can be arranged for example in the interior of the housing on a bottom of the housing. Further, the housing has a passage opening, which may be introduced, for example, on a side opposite the bottom of the housing in the housing.

Zudem umfasst die Leuchtvorrichtung eine Wandlereinrichtung. Mit Hilfe der Wandlereinrichtung kann die Strahlung mit der ersten Wellenlänge in eine Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge, die von der ersten Wellenlänge verschieden ist, gewandelt werden. Beispielsweise kann mit dem Halbleiterlaser Licht im blauen Wellenlängenbereich ausgesendet werden. Mithilfe der Wandlereinrichtung kann dieses Licht in ein Licht mit einer zweiten Wellenlänge, insbesondere Licht im gelben Wellenlängenbereich, gewandelt werden. Die Überlagerung von nicht konvertiertem blauen Laserlicht und gelbem Konversionslicht ergibt dann ein, je nach Schichtdichte bzw. Konversionsgrad des Konverterelements, gelblich-weißes (weniger Laserstrahlung) oder bläulich-weißes Nutzlicht (mehr Laserstrahlung).In addition, the lighting device comprises a converter device. With the aid of the converter device, the radiation having the first wavelength can be converted into radiation having a second wavelength which is different from the first wavelength. For example, light can be emitted in the blue wavelength range with the semiconductor laser. By means of the converter device, this light can be converted into a light having a second wavelength, in particular light in the yellow wavelength range. The superimposition of unconverted blue laser light and yellow conversion light then yields, depending on the layer density or degree of conversion of the converter element, yellowish-white (less laser radiation) or bluish-white useful light (more laser radiation).

Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass die Wandlereinrichtung in oder an dem Gehäuse angeordnet ist und die Wandlereinrichtung die Durchgangsöffnung des Gehäuses verschließt. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass die Durchgangsöffnung, mit einer Abdeckung verschlossen ist, die beispielsweise einem Glas gefertigt ist. Somit kann das Licht durch das Glas hindurch auf die Wandlereinrichtung strahlen. Im Gegensatz dazu ist es nun vorgesehen, dass die Wandlereinrichtung selbst die Durchgangsöffnung des Gehäuses verschließt. Die Abdeckung wird also durch die Wandlereinrichtung ersetzt. Grundsätzlich kann die Wandlereinrichtung in dem Gehäuse oder außen an dem Gehäuse angeordnet sein. Ferner kann die Wandlereinrichtung auch zumindest bereichsweise innerhalb der Durchgangsöffnung angeordnet sein. Insbesondere ist die Wandlereinrichtung derart an dem Gehäuse angeordnet, dass die Durchgangsöffnung des Gehäuses durch die Wandlereinrichtung hermetisch dicht verschlossen ist. Die Wandlereinrichtung wird also in die Laserdiode integriert. Somit ist es nicht erforderlich, dass die Wandlereinrichtung beabstandet zu dem Gehäuse angeordnet wird. Auf diese Weise kann eine Leuchtvorrichtung bereitgestellt werden, die besonders Bauraum sparend ausgebildet ist. According to the invention, it is now provided that the converter device is arranged in or on the housing and the converter device closes the passage opening of the housing. It is known from the prior art that the passage opening is closed by a cover, which is made, for example, a glass. Thus, the light can radiate through the glass to the transducer means. In contrast, it is now provided that the transducer device itself closes the passage opening of the housing. The cover is thus replaced by the transducer device. In principle, the converter device can be arranged in the housing or on the outside of the housing. Furthermore, the Transducer device also be arranged at least partially within the passage opening. In particular, the converter device is arranged on the housing such that the passage opening of the housing is hermetically sealed by the converter device. The converter device is thus integrated into the laser diode. Thus, it is not necessary for the transducer means to be spaced from the housing. In this way, a lighting device can be provided which is particularly space-saving design.

Bevorzugt umfasst die Wandlereinrichtung ein Konverterelement, welches aus einer Keramik gebildet ist. Eine solche Keramik kann beispielsweise mithilfe eines Sinterprozesses hergestellt werden. Bevorzugt ist das Konverterelement derart hergestellt, dass es hermetisch dicht ist. Bei der Keramik kann es sich beispielsweise um eine Phosphorkeramik handeln. Ferner kann die Keramik Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) umfassen. Auf diese Weise kann das Gehäuse durch die Wandlereinrichtung hermetisch dicht verschlossen werden.The converter device preferably comprises a converter element, which is formed from a ceramic. Such a ceramic can be produced for example by means of a sintering process. Preferably, the converter element is made such that it is hermetically sealed. The ceramic may be, for example, a phosphorus ceramic. Further, the ceramic may comprise yttrium aluminum garnet (YAG). In this way, the housing can be hermetically sealed by the transducer device.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Wandlereinrichtung ein transparentes Trägerelement, welches mit dem Konverterelement verbunden ist. Dieses Trägerelement kann beispielsweise aus Saphir oder Glas gebildet sein. Das Trägerelement kann mit dem Konverterelement durch eine Bondverbindung verbunden sein. Grundsätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass das Trägerelement und das Konverterelement mittels eines transparenten Klebstoffs miteinander verbunden sind. Eine derartige Ausgestaltung der Wandlereinrichtung weist den Vorteil auf, dass das Konverterelement separat entworfen werden kann. Durch die Verbindung des Konverterelements mit dem transparenten Trägerelement kann die erforderliche mechanische Stabilität der Wandlereinrichtung erreicht werden. Darüber hinaus kann die intrinsische Wärmeleitung erhöht werden und somit im Betrieb der Leuchtvorrichtung entstehende Wärme effektiv abgeführt werden.In a further embodiment, the converter device comprises a transparent carrier element, which is connected to the converter element. This carrier element may be formed, for example, sapphire or glass. The carrier element can be connected to the converter element by a bond connection. In principle, it can also be provided that the carrier element and the converter element are connected to one another by means of a transparent adhesive. Such a configuration of the converter device has the advantage that the converter element can be designed separately. By connecting the converter element with the transparent carrier element, the required mechanical stability of the converter device can be achieved. In addition, the intrinsic heat conduction can be increased and thus heat generated during operation of the lighting device can be dissipated effectively.

In einer weiteren Ausführungsform ist die Wandlereinrichtung mit dem Gehäuse stoffschlüssig verbunden. Beispielsweise kann die Wandlereinrichtung mit dem Gehäuse mittels eines Klebstoffs verbunden sein. Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass die Wandlereinrichtung an dem Randbereich, an dem es mit dem Gehäuse verbunden wird, eine entsprechende Beschichtung, beispielsweise eine metallische Beschichtung, aufweist. Dadurch kann ermöglicht werden, dass die Wandlereinrichtung durch Schweißen oder Löten mit dem Gehäuse verbunden wird. Somit kann eine hermetisch dichte Verbindung zwischen der Wandlereinrichtung und dem Gehäuse bereitgestellt werden. Zudem kann die im Betrieb entstehende Wärme effektiv von der Wandlereinrichtung an das Gehäuse abgeführt werden. In a further embodiment, the converter device is integrally connected to the housing. For example, the transducer device may be connected to the housing by means of an adhesive. Moreover, it can be provided that the transducer device has a corresponding coating, for example a metallic coating, on the edge region where it is connected to the housing. This may allow the transducer device to be connected to the housing by welding or soldering. Thus, a hermetically sealed connection between the transducer device and the housing can be provided. In addition, the heat generated during operation can be dissipated effectively by the converter device to the housing.

In einer weiteren Ausführungsform ist eine Linse zwischen der Laserdiode und der Wandlereinrichtung angeordnet, wobei die Linse in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet ist. Auf diese Weise kann die erste Strahlung, die mit der Laserdiode ausgesendet wird, entsprechend gerichtet werden. Die erste Strahlung, die mit der Laserdiode ausgesendet wird, kann in einer ersten Richtung (Fast Axis) in einer anderen Richtung (Slow Axis) einen Abstrahlwinkel aufweisen. Mit Hilfe der Linse kann die Fast Axis vorkollimiert werden. Diese Linse kann besonders platzsparend in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet werden. In a further embodiment, a lens is disposed between the laser diode and the transducer means, the lens being disposed in the interior of the housing. In this way, the first radiation emitted by the laser diode can be directed accordingly. The first radiation that is emitted by the laser diode can have a radiation angle in a first direction (fast axis) in another direction (slow axis). With the help of the lens, the Fast Axis can be pre-collimated. This lens can be arranged in a particularly space-saving manner in the interior of the housing.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Wandlereinrichtung an einer Innenfläche des Gehäuses angeordnet. Mit anderen Worten kann die Wandlereinrichtung vollständig in dem Innenraum des Gehäuses angeordnet sein. Beispielsweise kann die Wandlereinrichtung an der Innenseite des Gehäuses angeordnet sein, in welche die Durchgangsöffnung eingebracht ist. Die Wandlereinrichtung kann im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sein und im Wesentlichen parallel zu der Innenfläche des Gehäuses angeordnet sein. Ferner kann die Wandlereinrichtung derart angeordnet sein, dass sie in einem vorbestimmten Abstand zu der Laserdiode angeordnet ist. Dieser Abstand richtet sich nach dem Emissionspunkt der Laserdiode und/oder nach dem Abstrahlwinkel der Laserdiode. Der Abstand zwischen der Laserdiode und der Wandlereinrichtung bzw. des Konverterelements kann beispielsweise in einem Bereich zwischen 0,25 mm und 1 mm liegen. Wenn dieser Abstand entsprechend gewählt wird, kann eine hohe Leuchtdichte mit der Leuchtvorrichtung erreicht werden. According to one embodiment, the converter device is arranged on an inner surface of the housing. In other words, the converter device can be arranged completely in the interior of the housing. For example, the transducer device can be arranged on the inside of the housing, in which the passage opening is introduced. The transducer device may be substantially plate-shaped and arranged substantially parallel to the inner surface of the housing. Further, the transducer means may be arranged to be disposed at a predetermined distance from the laser diode. This distance depends on the emission point of the laser diode and / or on the emission angle of the laser diode. The distance between the laser diode and the converter device or the converter element may for example be in a range between 0.25 mm and 1 mm. If this distance is chosen accordingly, a high luminance can be achieved with the lighting device.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, dass die Wandlereinrichtung an einer Außenfläche des Gehäuses angeordnet ist. Beispielsweise kann die Wandlereinrichtung an der Außenfläche des Gehäuses angeordnet sein, in die auch die Durchgangsöffnung eingebracht ist. Auch hier kann die Wandlereinrichtung im Wesentlichen plattenförmig ausgebildet sein und auf die Außenfläche aufgebracht sein. Auf diese Weise kann ebenfalls eine Bauraum sparende Ausgestaltung der Leuchtvorrichtung erreicht werden. According to a further embodiment, it is provided that the converter device is arranged on an outer surface of the housing. For example, the transducer device can be arranged on the outer surface of the housing, into which the through opening is introduced. Again, the transducer means may be formed substantially plate-shaped and applied to the outer surface. In this way, a space-saving design of the lighting device can also be achieved.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn Wandlereinrichtungen mit einer Halteeinrichtung an der Außenfläche des Gehäuses gehalten ist. Beispielsweise kann die Halteeinrichtung aus einem Metall gebildet sein. Die Halteeinrichtung kann somit mit dem Gehäuse mittels eines Lötverfahrens oder eines Schweißverfahrens verbunden werden. Die Halteeinrichtung kann das Gehäuse zumindest bereichsweise umgeben. Die Halteeinrichtung kann eine Öffnung aufweisen, die zumindest die Abmessungen der Durchgangsöffnung des Gehäuses aufweist. Somit kann die Wandlereinrichtung zuverlässig an der Außenfläche des Gehäuses gehalten werden. Zudem kann mittels der Halteeinrichtung Wärme, die im Betrieb der Wandlereinrichtung entsteht, an das Gehäuse abgeführt werden.Furthermore, it is advantageous if transducer devices are held with a holding device on the outer surface of the housing. For example, the holding device may be formed from a metal. The holding device can thus be connected to the housing by means of a soldering process or a welding process. The holding device may surround the housing at least partially. The holding device can a Have opening which has at least the dimensions of the passage opening of the housing. Thus, the transducer means can be reliably held on the outer surface of the housing. In addition, by means of the holding device, heat which arises during operation of the converter device can be dissipated to the housing.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Innenfläche des Gehäuses eine spiegelnde Beschichtung oder eine matte Beschichtung oder eine elektrophoretische Beschichtung aufweist. Beispielsweise kann die Innenoberfläche des Gehäuses zumindest bereichsweise verspiegelt sei. Somit kann erreicht werden, dass die von der Laserdiode ausgesendete erste Strahlung an dieser Beschichtung reflektiert wird. Dies eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen höhere Anteile von indirektem Licht erwünscht sind. Alternativ dazu kann die Beschichtung an der Innenfläche des Gehäuses matt ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Innenfläche eine schwarze Beschichtung aufweisen. Dies eignet sich insbesondere für Anwendungen, bei denen direktes Licht bereitgestellt werden soll. Alternativ dazu kann es vorgesehen sein, dass die Beschichtung eine elektrophoretische Beschichtung ist. Auf diese Weise kann die Reflektivität der Beschichtung aktiv bzw. elektrisch eingestellt werden. Furthermore, it is advantageous if the inner surface of the housing has a reflective coating or a matt coating or an electrophoretic coating. For example, the inner surface of the housing may be at least partially mirrored. It can thus be achieved that the first radiation emitted by the laser diode is reflected by this coating. This is particularly useful in applications where higher levels of indirect light are desired. Alternatively, the coating may be formed matt on the inner surface of the housing. For example, the inner surface may have a black coating. This is particularly suitable for applications where direct light is to be provided. Alternatively, it may be provided that the coating is an electrophoretic coating. In this way, the reflectivity of the coating can be actively or electrically adjusted.

Bevorzugt ist das Gehäuse ein Halbleitergehäuse, insbesondere ein TO-90 Gehäuse oder ein TO-56 Gehäuse. Dies ermöglicht es, standardisierte Gehäuse für die Leuchtvorrichtung zu verwenden. Somit kann die Leuchtvorrichtung insgesamt kostengünstig bereitgestellt werden. Zudem weist ein derart standardisiertes Gehäuse einen Vorteil der hohen Kompatibilität auf.The housing is preferably a semiconductor housing, in particular a TO-90 housing or a TO-56 housing. This makes it possible to use standardized housing for the lighting device. Thus, the lighting device can be provided in total cost. In addition, such a standardized housing has an advantage of high compatibility.

Die Leuchtvorrichtung kann beispielsweise in einem Scheinwerfer für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Hierbei kann es auch vorgesehen sein, dass mehrere Leuchtvorrichtungen in dem Scheinwerfer eingesetzt werden. Grundsätzlich kann die Leuchtvorrichtung in allen Varianten von Scheinwerfern eingesetzt werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Leuchtvorrichtung in einem Projektor oder dergleichen eingesetzt wird. The lighting device can be used for example in a headlight for a motor vehicle. It can also be provided that a plurality of lighting devices are used in the headlight. In principle, the lighting device can be used in all variants of headlights. It can also be provided that the lighting device is used in a projector or the like.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Further features of the invention will become apparent from the claims, the figures and the description of the figures. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:The invention will now be described with reference to preferred embodiments and with reference to the accompanying drawings. Showing:

1 eine Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht; 1 a lighting device according to a first embodiment in a sectional side view;

2 die Leuchtvorrichtung gemäß 1 in einer Perspektivansicht; 2 the lighting device according to 1 in a perspective view;

3 eine schematische Darstellung einer Wandlereinrichtung der Leuchtvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform; 3 a schematic representation of a transducer device of the lighting device according to a first embodiment;

4 eine schematische Darstellung einer Wandlereinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform; 4 a schematic representation of a transducer device according to a second embodiment;

5 die Leuchtvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht und 5 the lighting device according to a second embodiment in a sectional side view and

6 die Leuchtvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht. 6 the lighting device according to a third embodiment in a sectional side view.

In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In the figures, identical and functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt eine Leuchtvorrichtung 1 gemäß einer ersten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht. Die Leuchtvorrichtung 1 umfasst eine Laserdiode 2. Mit der Laserdiode 2 kann Strahlung mit einer ersten Wellenlänge ausgesendet werden. Die Abstrahlrichtung 3 der Laserdiode 2 ist vorliegend beispielhaft dargestellt. Die erste Strahlung, die mit der Laserdiode 2 ausgesendet wird, kann Licht im blauen Wellenlängenbereich sein. Vorliegend ist zudem ein Emissionspunkt 4 der Strahlung der Laserdiode dargestellt. 1 shows a lighting device 1 according to a first embodiment in a sectional side view. The lighting device 1 includes a laser diode 2 , With the laser diode 2 For example, radiation with a first wavelength can be emitted. The radiation direction 3 the laser diode 2 is shown here by way of example. The first radiation, with the laser diode 2 is emitted, may be light in the blue wavelength range. In addition, there is an emission point 4 the radiation of the laser diode shown.

Die Leuchtvorrichtung 1 umfasst ferner ein Gehäuse 5, in dessen Innenraum 6 die Laserdiode 2 angeordnet ist. Dieses Gehäuse 5 kann beispielsweise ein TO-90 Gehäuse sein, welches aus einem Metall gebildet ist. Das Gehäuse 5 weist ferner eine Bodenplatte 9 auf, auf welcher die Laserdiode 2 angeordnet ist. Ferner sind Anschlusselemente 10 bzw. Pins an der Bodenplatte 9 angeordnet. Über diese Anschlusselemente 10 kann die Laserdiode 2 elektrisch kontaktiert werden. An einer Oberseite 7 des Gehäuses 5 ist eine Durchgangsöffnung 8 vorgesehen.The lighting device 1 further comprises a housing 5 in whose interior 6 the laser diode 2 is arranged. This case 5 For example, it may be a TO-90 package formed of a metal. The housing 5 also has a bottom plate 9 on, on which the laser diode 2 is arranged. Furthermore, connection elements 10 or pins on the bottom plate 9 arranged. About these connection elements 10 can the laser diode 2 be contacted electrically. On a top 7 of the housing 5 is a passage opening 8th intended.

Die Leuchtvorrichtung 1 umfasst ferner eine Wandlereinrichtung 12, mittels welcher die Strahlung mit der ersten Wellenlänge, die von der Laserdiode 2 ausgesendet wird, in eine Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge gewandelt werden kann. Mit der Laserdiode 2 kann Licht im blauen Wellenlängenbereich ausgesendet werden. Mit der Wandlereinrichtung 12, welche beispielsweise einen Konversionsfarbstoff umfassen kann, kann dieses blaue Licht, z.B. bei Verwendung eines Cer-YAG-Leuchtstoffs, in Licht mit einer gelben Wellenlänge gewandelt werden, was zusammen mit dem unkonvertiert durch die Wandlereinrichtung 12 hindurchtretende blaue Laserlicht ein weißes Nutzlicht ergibt. Somit wird mit der Leuchtvorrichtung 1 insgesamt Licht im weißen Wellenlängenbereich ausgesendet. Die Wandlereinrichtung 12 ist vorliegend an einer Innenseite 11 des Gehäuses 5 angeordnet. Die Wandlereinrichtung 12 kann in einem vorbestimmten Abstand zu der Laserdiode 2 angeordnet sein. Dieser Abstand richtet sich nach dem Abstrahlwinkel der ersten Strahlung und kann beispielsweise zwischen 0,25 mm und 1 mm liegen.The lighting device 1 further comprises a converter means 12 , by means of which the radiation having the first wavelength, that of the laser diode 2 is emitted, can be converted into a radiation having a second wavelength. With the laser diode 2 If necessary, light can be emitted in the blue wavelength range. With the converter device 12 , which may comprise, for example, a conversion dye, this blue light, for example when using a Cer-YAG phosphor, can be converted into light having a yellow wavelength, which together with the unconverted by the transducer means 12 passing blue laser light gives a white useful light. Thus, with the lighting device 1 a total of light emitted in the white wavelength range. The converter device 12 is present on an inside 11 of the housing 5 arranged. The converter device 12 can be at a predetermined distance to the laser diode 2 be arranged. This distance depends on the radiation angle of the first radiation and may for example be between 0.25 mm and 1 mm.

Die Wandlereinrichtung 12 verschließt die Durchgangsöffnung 8 vollständig. Insbesondere wird die Durchgangsöffnung 8 durch die Wandlereinrichtung 12 hermetisch abgedichtet. Hierzu können die Wandlereinrichtung 12 und das Gehäuse 5 stoffschlüssig miteinander verbunden sein. Die Wandlereinrichtung 12 kann mittels einer Klebverbindung an dem Gehäuse 5 angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Wandlereinrichtung 12 an den Bereichen, an denen es an dem Gehäuse 5 anliegt, eine entsprechende Beschichtung, insbesondere eine metallische Beschichtung, aufweist. Somit kann die Wandlereinrichtung 12 mittels eines Lötverfahrens oder eines Schweißverfahrens mit dem Gehäuse 5 verbunden werden. Durch die Verbindung der Wandlereinrichtung 12 mit dem Gehäuse 5 kann zudem Wärme, die im Betrieb der Wandlereinrichtung 12 entsteht, abgeführt werden.The converter device 12 closes the passage opening 8th Completely. In particular, the passage opening becomes 8th through the transducer device 12 hermetically sealed. For this purpose, the transducer device 12 and the case 5 cohesively connected to each other. The converter device 12 can by means of an adhesive bond to the housing 5 be arranged. It can also be provided that the converter device 12 at the areas where there is the case 5 is present, a corresponding coating, in particular a metallic coating having. Thus, the transducer device 12 by means of a soldering process or a welding process with the housing 5 get connected. Through the connection of the converter device 12 with the housing 5 can also heat that during operation of the converter device 12 arises, be dissipated.

2 zeigt die Leuchtvorrichtung 1 gemäß 1 in einer Perspektivansicht. Hierbei ist zu erkennen, dass das Gehäuse 5 an der Oberseite 7 im Wesentlichen die Form einer Kreisringscheibe aufweist. Die Durchgangsöffnung 8 weist einen runden Querschnitt auf. Die Wandlereinrichtung 12 kann die Form einer Kreisscheibe aufweisen. Dabei ist der Durchmesser der Wandlereinrichtung 12 größer als der Durchmesser der Durchgangsöffnung 8. Somit ergibt sich grundsätzlich eine Anordnung, die von Laserdioden bekannt ist, die in einem TO-90 Gehäuse angeordnet sind. Gemäß dem Stand der Technik ist aber die Durchgangsöffnung 8 durch eine Glasscheibe verschlossen. Bei der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung 1 wird die Wandlereinrichtung 12 selbst dazu verwendet, die Durchgangsöffnung 8 zu verschließen. 2 shows the lighting device 1 according to 1 in a perspective view. It can be seen that the housing 5 at the top 7 has substantially the shape of a circular disk. The passage opening 8th has a round cross-section. The converter device 12 may have the shape of a circular disk. In this case, the diameter of the converter device 12 greater than the diameter of the passage opening 8th , Thus, there is basically an arrangement known from laser diodes arranged in a TO-90 package. According to the prior art, but the through hole 8th closed by a glass pane. In the lighting device according to the invention 1 becomes the transducer device 12 itself used to the passage opening 8th to close.

3 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung der Wandlereinrichtung 12. Ferner ist in 3 die Abstrahlrichtung 3 der Laserdiode 2 eingezeichnet. Hierbei ist die Wandlereinrichtung 12 vollständig aus einem Konverterelement 13 bzw. einem Konversionselement gebildet. Dieses Konverterelement 13 kann beispielsweise aus einer Phosphorkeramik gebildet sein. Insbesondere ist das Konverterelement 13 hermetisch dicht ausgebildet. Das Konverterelement kann beispielsweise eine Dicke zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweisen. 3 shows a greatly simplified representation of the transducer device 12 , Furthermore, in 3 the emission direction 3 the laser diode 2 located. Here is the converter device 12 completely from a converter element 13 or a conversion element formed. This converter element 13 can be formed, for example, from a phosphorous ceramic. In particular, the converter element 13 hermetically sealed. The converter element may for example have a thickness between 0.5 mm and 3 mm.

4 zeigt eine stark vereinfachte Darstellung einer Wandlereinrichtung 12 gemäß einer zweiten Ausführungsform. Hierbei umfasst die Wandlereinrichtung 12 ebenfalls das Konverterelement 13. Darüber hinaus umfasst die Wandlereinrichtung 12 ein transparentes Trägerelement 14, das beispielsweise aus Glas oder aus Saphir gebildet sein kann. Das Konverterelement 13 ist mittels einer Verbindungsschicht 15 mit dem Trägerelement 15 verbunden. Bei der Verbindungsschicht 15 kann es sich beispielsweise um eine Klebeschicht oder um eine Bondschicht handeln. Bei dieser Ausgestaltung kann das Konverterelement 13 frei entworfen werden. Die mechanische Stabilität der Wandlereinrichtung 12 ergibt sich durch das transparente Trägerelement 14. Die Dicke des Konverterelements 13 kann zwischen 0,05 mm und 1,5 mm liegen. Bevorzugt weist das Konverterelement 13 eine Dicke von 70 µm auf. Die Verbindungsschicht kann eine Dicke von 0 µm und 150 µm aufweisen. Das Trägerelement kann eine Dicke zwischen 0,5 mm und 1,5 mm aufweisen. 4 shows a highly simplified representation of a transducer device 12 according to a second embodiment. In this case, the converter device comprises 12 also the converter element 13 , In addition, the converter device comprises 12 a transparent carrier element 14 , which may be formed for example of glass or sapphire. The converter element 13 is by means of a bonding layer 15 with the carrier element 15 connected. At the connection layer 15 it may be, for example, an adhesive layer or a bonding layer. In this embodiment, the converter element 13 be designed freely. The mechanical stability of the transducer device 12 results from the transparent support element 14 , The thickness of the converter element 13 can be between 0.05 mm and 1.5 mm. Preferably, the converter element 13 a thickness of 70 microns. The bonding layer may have a thickness of 0 μm and 150 μm. The support element may have a thickness between 0.5 mm and 1.5 mm.

5 zeigt eine Leuchtvorrichtung 1 in seiner zweiten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht. Bei dieser Ausführungsform ist die Wandlereinrichtung 12 an einer Außenfläche 16 des Gehäuses 5 angeordnet. Auch kann hier kann die Wandlereinrichtung 12 mittels eines Klebeverfahrens, eines Lötverfahrens oder eines Schweißverfahrens an dem Gehäuse 5 befestigt sein. Darüber hinaus weist die Leuchtvorrichtung 1 eine Halteeinrichtung 17 auf. Diese Halteeinrichtung 17 dient zusätzlich zum Halten der Wandlereinrichtung 12 an dem Gehäuse 5. Die Halteeinrichtung 17 kann beispielsweise aus einem Metall gefertigt sein und mittels eines Schweißverfahrens oder eines Lötverfahrens an dem Gehäuse 5 befestigt sein. Durch die Halteeinrichtung 17 kann zudem erreicht werden, dass Wärme, die im Betrieb der Wandlereinrichtung 12 entsteht, von der Wandlereinrichtung 12 an das Gehäuse 5 abgeführt werden kann. 5 shows a lighting device 1 in its second embodiment in a sectional side view. In this embodiment, the transducer device 12 on an outer surface 16 of the housing 5 arranged. Also, here can the converter device 12 by means of an adhesive method, a soldering method or a welding method on the housing 5 be attached. In addition, the lighting device 1 a holding device 17 on. This holding device 17 also serves to hold the transducer device 12 on the housing 5 , The holding device 17 may be made of a metal, for example, and by means of a welding process or a soldering process to the housing 5 be attached. By the holding device 17 In addition, it can be achieved that heat that is in operation of the converter device 12 arises, from the converter device 12 to the housing 5 can be dissipated.

6 zeigt eine Leuchtvorrichtung 1 gemäß einer dritten Ausführungsform in einer geschnittenen Seitenansicht. Diese Leuchtvorrichtung 1 unterscheidet sich von der Leuchtvorrichtung 1 gemäß 5 dadurch, dass in dem Innenraum 6 des Gehäuses 5 zu dem eine Linse 18 angeordnet ist. Mit Hilfe der Linse 18 kann die Fast Axis der Leuchtdiode 2 vorkollimiert werden. 6 shows a lighting device 1 according to a third embodiment in a sectional side view. This lighting device 1 differs from the lighting device 1 according to 5 in that in the interior 6 of the housing 5 to which a lens 18 is arranged. With the help of the lens 18 can be the fast axis of the light emitting diode 2 be precollulated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Leuchtvorrichtung lighting device
22
Laserdiode laser diode
33
Strahlrichtung beam direction
44
Emissionspunkt emission point
55
Gehäuse  casing
66
Innenraum inner space
77
Oberseite top
88th
Durchgangsöffnung Through opening
99
Bodenplatte baseplate
1010
Anschlusselement  connecting element
1111
Innenfläche palm
1212
Wandlereinrichtung transducer means
1313
Konverterelement converter element
1414
Trägerelement support element
1515
Verbindungsschicht link layer
1616
Außenfläche outer surface
1717
Halteeinrichtung  holder
1818
Linse lens

Claims (10)

Leuchtvorrichtung (1) mit einer Laserdiode (2) zum Aussenden von Strahlung mit einer ersten Wellenlänge, mit einem Gehäuse (5), welches eine Durchgangsöffnung (8) aufweist, wobei die Laserdiode (2) in einem Innenraum (6) des Gehäuses (5) angeordnet ist, und mit einer Wandlereinrichtung (12) zum Wandeln der ausgesendeten Strahlung mit der ersten Wellenlänge in eine Strahlung mit einer zweiten Wellenlänge, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (12) in oder an dem Gehäuse (5) angeordnet ist und die Wandlereinrichtung (12) die Durchgangsöffnung (8) des Gehäuses (5) verschließt.Lighting device ( 1 ) with a laser diode ( 2 ) for emitting radiation having a first wavelength, with a housing ( 5 ), which has a passage opening ( 8th ), wherein the laser diode ( 2 ) in an interior ( 6 ) of the housing ( 5 ) is arranged, and with a transducer device ( 12 ) for converting the emitted radiation of the first wavelength into a radiation having a second wavelength, characterized in that the transducer device ( 12 ) in or on the housing ( 5 ) is arranged and the transducer device ( 12 ) the passage opening ( 8th ) of the housing ( 5 ) closes. Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (12) ein Konverterelement (13) umfasst, welches aus einer Keramik gebildet ist.Lighting device ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the transducer device ( 12 ) a converter element ( 13 ), which is formed of a ceramic. Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (12) ein transparentes Trägerelement (14) umfasst, welches mit dem Konverterelement (13) verbunden ist.Lighting device ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the transducer device ( 12 ) a transparent carrier element ( 14 ), which is connected to the converter element ( 13 ) connected is. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (12) mit dem Gehäuse (5) stoffschlüssig verbunden ist.Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the converter device ( 12 ) with the housing ( 5 ) is integrally connected. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Linse (18) zwischen der Laserdiode (2) und der Wandlereinrichtung (12) angeordnet ist, wobei die Linse (18) in dem Innenraum (6) des Gehäuses (5) angeordnet ist.Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a lens ( 18 ) between the laser diode ( 2 ) and the converter device ( 12 ), wherein the lens ( 18 ) in the interior ( 6 ) of the housing ( 5 ) is arranged. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (12) an einer Innenfläche (11) des Gehäuses (5) angeordnet ist.Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the converter device ( 12 ) on an inner surface ( 11 ) of the housing ( 5 ) is arranged. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (12) an einer Außenfläche (16) des Gehäuses (5) angeordnet ist.Lighting device ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the transducer device ( 12 ) on an outer surface ( 16 ) of the housing ( 5 ) is arranged. Leuchtvorrichtung (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandlereinrichtung (12) mittels einer Halteeinrichtung (17) an der Außenfläche (16) des Gehäuses (5) gehalten ist.Lighting device ( 1 ) according to claim 7, characterized in that the transducer device ( 12 ) by means of a holding device ( 17 ) on the outer surface ( 16 ) of the housing ( 5 ) is held. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (11) des Gehäuses (5) eine spiegelnde Beschichtung oder eine matte Beschichtung oder eine elektrophoretische Beschichtung aufweist.Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inner surface ( 11 ) of the housing ( 5 ) has a reflective coating or coating or an electrophoretic coating. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (5) ein Halbleitergehäuse, insbesondere ein TO-90 Gehäuse oder TO-56 Gehäuse, ist.Lighting device ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing ( 5 ) is a semiconductor package, in particular a TO-90 package or TO-56 package.
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