DE102016200708A1 - Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichterzeugungsvorrichtung (1) und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement (2) sowie einem Lichtlenkungsmittel (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichterzeugungsvorrichtung (1) und das Lichtlenkungsmittel (3) derart ausgebildet sind, dass linear polarisiertes Licht (5) erzeugt und aus unterschiedlichen Richtungen zu dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements gelenkt wird, so dass das linear polarisierte Licht aus unterschiedlichen Richtungen jeweils unter einem Einfallswinkel auf eine Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (2) auftrifft, der einem Brewsterwinkel (WB) entspricht, und die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts parallel zu seiner Einfallsebene ist und wobei das Lichtlenkungsmittel (3) als kreisförmige oder kreissegmentförmige Kegelstumpflinse ausgebildet ist, deren äußere Refraktionsfläche gegenüber der Kegelstumpfachse nach außen geneigt ist und deren innere Refraktionsfläche als Begrenzungsfläche einer im Inneren der Kegelstumpflinse rotationssymmetrisch um die Kegelstumpfachse ausgebildeten Aussparung ausgebildet ist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Stand der Technik
  • Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der Offenlegungsschrift WO 2013/182450 A1 offenbart. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung mit mehreren Laserlichtquellen, deren Licht über einen ringförmigen Reflektor auf ein Lichtwellenlängenkonversionselement gelenkt wird.
  • Darstellung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, die eine hohe Bestrahlungsstärke und geringe Lichtverluste sowie eine kompakte Anordnung der Bauteile ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mindestens eine Laserdiode und mindestens ein Lichtwellenlängenkonversionselement sowie eine optische Vorrichtung, die derart ausgebildet ist, dass von der mindestens einen Laserdiode emittiertes Licht als p-polarisiertes Licht unter einem Einfallswinkel auf eine Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements auftrifft, der einem Brewsterwinkel, insbesondere einem Brewsterwinkel des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, entspricht, wobei die Polarisationsrichtung des Lichts parallel zu seiner Einfallsebene ist, wobei die Einfallsebene definiert ist durch das Lot auf die Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements und durch die Ausbreitungsrichtung des auf diese Oberfläche auftreffenden Laserlichtbündels.
  • Durch die Verwendung von linear polarisiertem Licht, das aus unterschiedlichen Richtungen unter einem Brewsterwinkel auf eine Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements auftrifft und parallel zu seiner Einfallsebene polarisiert ist, werden eine hohe Bestrahlungsstärke und eine homogene Beleuchtung des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements sowie geringe Lichtverluste ermöglicht. Insbesondere reduziert die vorgenannte Kombination von Einfallswinkel und Polarisationsrichtung des Lichts Verluste durch Reflexion an der Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, so dass der größte Teil der Lichtintensität in das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement eindringen kann. Dadurch, dass das linear polarisierte Licht aus unterschiedlichen Richtungen auf die Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements auftrifft, wird eine homogene Beleuchtung des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements mit hoher Bestrahlungsstärke und eine entsprechend homogene Lichtwellenlängenkonversion ermöglicht.
  • Vorzugsweise sind die Lichterzeugungsvorrichtung und das mindestens eine Lichtlenkungsmittel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung derart ausgebildet, dass sich das aus unterschiedlichen Richtungen kommende, linear polarisierte Licht auf der Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements überlappt. Dadurch kann im Überlappungsbereich eine besonders hohe Bestrahlungsstärke erreicht werden. Außerdem kann dadurch auch im Fall von Lichtstrahlen mit nicht rotationssymmetrischem Strahlprofil ein nahezu homogener Leuchtfleck auf der Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements erzeugt werden.
  • Vorteilhafterweise sind zumindest das mindestens eine Lichtlenkungsmittel sowie das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung auf einem gemeinsamen Träger angeordnet. Dadurch kann eine präzise räumliche Lage und Ausrichtung der vorgenannten Komponenten der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung relativ zueinander gewährleistet werden. Vorzugsweise ist zu dem vorgenannten Zweck zusätzlich auch die Lichterzeugungsvorrichtung auf dem gemeinsamen Träger angeordnet.
  • Vorzugsweise sind die Lichterzeugungsvorrichtung und das mindestens eine Lichtlenkungsmittel sowie das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung auf einer, vorzugsweise eben ausgebildeten Montagefläche des gemeinsamen Trägers angeordnet. Dadurch können die vorgenannten Komponenten der erfindungsmäßen Beleuchtungseinrichtung als oberflächenmontierte Bauteile ausgeführt werden und beispielsweise bereits während ihrer Herstellung auf dem gemeinsamen Träger angebracht werden. Außerdem kann dadurch auch eine besonders präzise Ausrichtung der vorgenannten Komponenten der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung relativ zueinander gewährleistet werden.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt vorteilhafterweise Polarisationsmittel zur Beeinflussung der Polarisationsrichtung des von der Lichterzeugungsvorrichtung generierten Lichts. Mittels der Polarisationsmittel kann auf einfache Weise die Polarisationsrichtung des von der Lichterzeugungsvorrichtung generierten Lichts derart beeinflusst werden, dass das aus unterschiedlichen Richtungen auf die Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements auftreffende Licht parallel zu seiner Einfallsebene linear polarisiert ist.
  • Vorzugsweise besitzt die Lichterzeugungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mehrere Laserlichtquellen, um auf einfache Weise durch eine entsprechende räumliche Anordnung und Ausrichtung der Laserlichtquellen polarisiertes Licht mit hoher Leuchtdichte zu erzeugen, das aus unterschiedlichen Richtungen auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement gelenkt werden kann und dessen Polarisationsrichtung mit Hilfe von Polarisationsmitteln gegebenenfalls geändert werden kann, so dass das auf die Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements auftreffende Laserlicht parallel zu seiner Einfallsebene polarisiert ist. Die Laserlichtquellen sind vorzugsweise als Laserdioden ausgebildet, um eine kompakte, platzsparende Ausführung der Lichterzeugungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zu ermöglichen.
  • Vorteilhafterweise ist jeder Laserlichtquelle ein gemeinsames Lichtlenkungsmittel zugeordnet, das derart ausgebildet ist, dass Licht von der jeweiligen Laserlichtquelle mittels von zwei einander gegenüberliegenden Refraktionsflächen einer kreisringförmigen oder kreissegmentringförmigen Kegelstumpflinse sowie einer die beiden Refraktionsflächen verbindenden TIR-Reflexionsfläche, welche die Oberseite der Kegelstumpflinse ausbildet, auf das Lichtwellenlängenkonversionselement gerichtet werden. Die Kegelstumpflinse ist rotationssymmetrisch ausgebildet, wobei ihre Grundfläche auf einer Trägerplatte aufliegt, auf welcher auch die Laserdioden sowie weitere optische Elemente, wie kollimierende Primärlinsen (Kollimationslinsen) und als λ/2-Plättchen ausgebildete Verzögerungsplatten zur Drehung der Polarisationsrichtung der linear polarisierten Laserstrahlung um 90°, angeordnet sind.
  • Die äußere Refraktionsfläche der Kegelstumpflinse ist dabei gegen die Normalenrichtung der Trägerplatte um ca. 30° nach außen geneigt, so dass ein in der Zeichenebene nach oben aufgeweiteter Kegelstumpf entsteht. Die Oberfläche der äußere Refraktionsfläche, die auch als Mantelfläche bezeichnet werden kann, ist eben.
  • Die innere Refraktionsfläche umschließt einen Hohlraum, der im Inneren der Kegelstumpflinse rotationssymmetrisch zur Achse der Kegelstumpflinse ausgebildet ist. Die innere Refraktionsfläche ist senkrecht zur Trägerplatte orientiert mit einem parallel zur Erstreckungsrichtung der Trägerplatte orientierten Ebenen-Normalenvektor. Die äußere und die innere Refraktionsflächen stehen einander gegenüber, wobei die äußere Refraktionsfläche gegenüber der inneren um ca. 30° nach außen verkippt ist. Die Oberseite der Kegelstumpflinse ist poliert, so dass die auf sie auftreffende Laserstrahlung durch Total Internal Reflektion (TIR) möglichst ohne Streuverluste reflektiert wird. Die Grundfläche der Kegelstumpflinse kann aufgeraut sein, so dass sie sich besser mit der Trägerlatte verkleben lässt. Die inneren und äußeren Refraktionsflächen sind mit einer Anti-Reflex-Beschichtung entspiegelt. Die Kegelstumpflinse ist aus BK7 Glas, das heißt aus Bor-Kronglas, gefertigt. Der Durchmesser der Oberseite der Kegelstumpflinse beträgt ca. 20 mm. Der Durchmesser der Grundfläche der Kegelstumpflinse beträgt ca. 27,4 mm. Die Höhe der Kegelstumpflinse beträgt ca. 2,2 mm. Der Durchmesser des inneren Hohlraums der Kegelstumpflinse beträgt ca. 6,6 mm.
  • Die Verwendung eines gemeinsamen Lichtlenkungsmittels für alle Laserlichtquelle hat den Vorteil, dass nur ein Lichtlenkungsmittels in Bezug auf das Konversionselement justiert werden muss.
  • Vorzugsweise sind die Laserlichtquellen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung um das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement herum, entlang mindestens einer fiktiven geschlossenen mathematischen Kurve, auf der Montagefläche des gemeinsamen Trägers angeordnet. Die fiktive, geschlossene mathematische Kurve kann kreisförmig oder elliptisch ausgeführt sein.
  • Vorteilhafterweise ist die Lichterzeugungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung dazu ausgebildet, linear polarisiertes Licht mit einer Wellenlänge aus dem Wellenlängenbereich von 380 Nanometer bis 490 Nanometer zu erzeugen, und das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist vorteilhafterweise ausgebildet, Licht aus dem vorgenannten Wellenlängenbereich anteilig in Licht anderer Wellenlänge mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 560 Nanometer bis 590 Nanometer zu konvertieren. Dadurch kann auf einfache Weise weißes Licht generiert werden, das eine Mischung aus reflektiertem oder gestreutem, nicht-konvertiertem blauem Licht und emittiertem, konvertiertem gelbem Licht ist. Um eine hohe Leuchtdichte zu erreichen, enthält die Lichterzeugungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise Laserdioden, die während ihres Betriebs blaues, linear polarisiertes Licht emittieren, das mittels des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements anteilig in gelbes Licht konvertiert wird, so dass die Mischung aus nicht-konvertiertem blauem Laserlicht und am Lichtwellenlängenkonversionselement in gelbes Licht konvertiertem Laserlicht weißes Licht ergibt.
  • Der gemeinsame Träger weist vorteilhafterweise eine Wärmesenke auf oder ist als Wärmesenke ausgebildet, um eine Kühlung des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements und vorzugsweise zusätzlich auch eine Kühlung der Laserlichtquellen zu ermöglichen.
  • Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement auf einem lichtreflektierenden Oberflächenabschnitt des gemeinsamen Trägers angeordnet. Dadurch wird die Effizienz der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung erhöht, weil sowohl das in das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement eindringende nicht-konvertierte Licht als auch das in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement konvertierte Licht an dem lichtreflektierenden Oberflächenabschnitt des gemeinsamen Trägers in das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement zurück reflektiert werden und dadurch das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement nur durch die Oberfläche an der vom Träger abgewandten Seite verlassen können, die auch der Lichteinkopplung dient.
  • Vorzugsweise besitzt das Lichtlenkungsmittel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung eine Aussparung zur Aufnahme eines mit Leuchtstoff versehenen Bereichs des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements. Dadurch ist der Leuchtstoff des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements vor Beschädigung und Verschmutzung geschützt.
  • Der Kegelstumpflinse optisch nachgelagert ist eine Blende angeordnet, mit welcher die vom Lichtwellenlängenkonversionselements emittierte Nutzstrahlung, welche sich aus nicht-konvertiertem blauen Anregungslaserlicht und konvertiertem gelben Konversionslicht zusammensetzt, in ihrem Strahldurchmesser eingeschränkt werden kann. Der Blende nachgelagert ist eine plan-konvexe Auskoppellinse. Blende und Auskoppellinse können von der Oberseite der Kegelstumpflinse beabstandet sein, sie können aber auch direkt auf der Oberseite der Kegelstumpflinse kontaktierend angebracht sein, wobei dann die Kontaktflächen der Oberseite der Kegelstumpflinse verspiegelt sein müssen, um eine möglichst verlustfreie Reflektion der Laserstrahlung zu ermöglichen. Eine kontaktierende Anbringung von Blende und Auskoppellinse hat den Vorteil, dass dann das Lichtwellenlängenkonversionselements hermetisch gegenüber der Außenwelt abgeschlossen und somit besser vor Verschmutzung und Staubpartikeln geschützt ist.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers ausgebildet.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen sowie der bevorzugten Ausführungen der Erfindung
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 Eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
  • 2 Eine Draufsicht der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
  • 3 Eine Schrägsicht auf die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel
  • 4 Eine Seitenansicht einer weiteren bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
  • Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt Laserdioden 1, die jeweils Laserlicht mit einer Wellenlänge von 450 nm erzeugen. Insgesamt werden in diesem Aufbau vier Laserdioden (nicht dargestellt) verwendet, die kreisringförmig im Winkelabstand vom 90° um ein Lichtwellenlängenkonversionselement 2 herum angeordnet sind. Anstelle von vier Laserdioden 1, die symmetrisch um das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 herum angeordnet sind, kann eine beliebige Zahl von Laserdioden verwendet werden, beispielsweise 5, 6, 7, 8, 9, oder 10. Die Laserdioden müssen dabei nicht notwendigerweise symmetrisch angeordnet sein. Die Laserdioden können auch gruppiert angeordnet werden.
  • Das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 ist als ein Cer dotiertes Yttrium-Aluminiumgranat-Keramikplättchen (YAG:Ce) mit einer quadratischen Fläche von ca. 4 mm2 ausgebildet, das parallel zur Oberfläche eines plattenförmigen Trägers 8 ausgerichtet ist.
  • Als Lichtlenkungsmittel 3 dient eine Kegelstumpflinse mit zylinderförmiger Innen-Aussparung, welche rotationssymmetrisch um die Kegelstumpfachse ausgebildet ist. Die äußere Refraktionsfläche 10 ist um 30° gegen die Kegelstumpfachse gekippt. Die innere Refraktionsfläche 9 ist zylinderförmig mit Zylinderachse deckungsgleich zur Kegelstumpfachse ausgebildet. Der Durchmesser der Oberseite der Kegelstumpflinse beträgt ca. 20 mm. Der Durchmesser der Grundfläche der Kegelstumpflinse beträgt ca. 27,4 mm. Die Höhe der Kegelstumpflinse beträgt ca. 2,2 mm. Der Durchmesser des inneren Hohlraums der Kegelstumpflinse beträgt ca. 6,6 mm.
  • Außerdem weist die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Verzögerungsplatte (Lambda/2-Platte) 4 zur Drehung der Polarisationsebene der Laserstrahlung um 90° und Kollimationslinsen 5 auf.
  • Ferner ist eine Blende 6 vorgesehen, die hier schematisch ohne ihre mittige Aperturöffnung dargestellt ist. Die Aperturöffnung ist so ausgeführt, dass ein Nutzstrahl mit einer Winkelbegrenzenden 12 von 120° durchgelassen wird.
  • Eine plankonvexe asphärische Sekundärlinse 7 dient zur optischen Auskopplung und Formung der Nutzstrahlung. Die Komponenten der Beleuchtungseinrichtung sind auf einer Trägerplatte 8 angeordnet.
  • Die Kegelstumpflinse 3 besitzt eine innere Refraktionsfläche 9, die hier gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zylinderförmig, senkrecht zur Ebene der Trägerplatte 8 ausgerichtet ist. Die innere Refraktionsfläche 9 ist rotationssymmetrisch um die Kegelstumpfachse.
  • Die äußere Refraktionsfläche 10 der Kegelstumpflinse ist gegenüber dem Normalenvektor der Trägerplatte 8 um einen Winkel von 30° nach außen gekippt. Die äußere Refraktionsfläche 10 ist rotationssymmetrisch um die Kegelstumpfachse.
  • Die Kegelstumpflinse besitzt eine polierte Oberfläche 11, die zusätzlich oder alternativ auch verspiegelt sein kann.
  • In 2 ist nur eine Laserdiode 1 mit Verzögerungsplatte 4 und Kollimationslinse 5 dargestellt. Verwendet werden vier Laserdioden 1, die umkreisförmig mit einem Abstandswinkel von 90° um das Lichtwellenlängenkonversionselement (2) angeordnet sind.
  • Die Lambda/2-Plättchen sind in 3 nicht dargestellt.
  • In 4 ist eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Hier ist die äußere Refraktionsfläche 10 der Kegelstumpflinse 3 um ca. 52° nach außen geneigt (Winkel Alpha). Die innere Refraktionsfläche 9 der Kegelstumpflinse 3 ist hier nicht senkrecht zur Grundfläche orientiert, sondern um einen Winkel Delta von ca. 5,9° nach innen geneigt, so dass die innere Aussparung einen sich nach oben verjüngenden kegelförmigen Trichter ausbildet, dessen Austrittsöffnung bezogen auf die Mitte des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 einen Öffnungswinkel Beta von ca. 120° aufweist. Die Auskoppellinse 7 ist hier, evtl. beabstandet durch die Dicke der Aperturblende, direkt auf der austrittsseitigen Kegelöffnung aufgesetzt und schließt diese somit hermetisch ab. Die Aperturblende 6 ist hier nicht dargestellt. Das Lichtwellenlängenkonversionselement (2) (hier nicht dargestellt) befindet sich auf dem Träger 8 am Ort, der an der fiktiven Kegelspitze des kegelförmigen Öffnungsbereichs mit Öffnungswinkel Beta von 120° liegt.
  • Die Laserdioden 1 erzeugen während ihres Betriebs jeweils blaues Licht mit einer Wellenlänge von etwa 450 Nanometer und einer elektrischen Leistung von je 2 bis 3 Watt. Sie sind jeweils als sogenanntes SMT Package (SMT = Surface Mounted Technology) ausgebildet und direkt auf die Oberfläche des Trägers 8 gelötet. Das von den Laserdioden 1 emittierte blaue Licht ist jeweils linear polarisiert. Die Polarisationsachse des Laserlichts ist jeweils parallel zur Oberfläche des plattenförmigen Trägers 8 orientiert. Die Fast-Axis des Laserlichts ist jeweils senkrecht zur Oberfläche des plattenförmigen Trägers 8 orientiert. Die Lichtausbreitungsrichtung der Laserlichtbündel der vier Laserdioden 1 ist jeweils parallel zur Oberfläche des plattenförmigen Trägers 8.
  • Die Kollimationslinsen 5 (siehe 3) sind ebenfalls auf der Oberfläche des plattenförmigen Trägers 8 angeordnet.
  • Das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 besteht aus einer Wärmesenke aus Saphir oder Diamant, auf der eine lichtreflektierende metallische Schicht (nicht abgebildet) und ein Konversionsleuchtstoff angeordnet sind. Der Konversionsleuchtstoff besteht aus einem mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat-Keramikplättchen (YAG:Ce) und besitzt eine quadratische Fläche von ca. 4 mm2, die parallel zur Oberfläche des plattenförmigen Trägers 8 ausgerichtet ist. Die Dicke des Konversionsleuchtstoffs 2 bzw. seine Höhe über der lichtreflektierenden metallischen Schicht (nicht abgebildet) beträgt ungefähr 35 Mikrometer. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 ist im Zentrum des von den vier Laserdioden 1 gebildeten fiktiven Quadrats.
  • Der Träger 8 ist als Montageplatte ausgebildet, deren Oberfläche senkrecht zur Rotationsymmetrieachse der Kegelstumpflinse verläuft. Auf der Oberfläche des Trägers 8 sind die Laserdioden 1, die Primäroptiken 5 und das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 sowie elektronische Komponenten (nicht abgebildet) zum Betrieb der Laserdioden 1 angeordnet. Die elektronischen Komponenten umfassen beispielsweise Komponenten von Treiberschaltungen für die Laserdioden 1 und Komponenten zur Helligkeitssteuerung der Laserdioden 1.
  • Das auf den Konversionsleuchtstoff 2 auftreffende blaue Laserlicht dringt in den Leuchtstoff ein und wird anteilig in Licht anderer Wellenlänge mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 560 Nanometer bis 590 Nanometer, der dem Spektralbereich von gelbem Licht entspricht, konvertiert. Sowohl nicht-konvertiertes blaues Laserlicht als auch konvertiertes gelbes Licht wird an der lichtreflektierenden metallischen Schicht (nicht abgebildet), die zwischen dem Konversionsleuchtstoff und der Wärmesenke angeordnet ist, reflektiert, so dass weißes Licht, das eine Mischung aus konvertiertem gelbem Licht und nicht-konvertiertem blauem Licht ist, von der Oberfläche des Konversionsleuchtstoffs 2 in Richtung der optischen Linse 7 emittiert wird.
  • Die Laserdioden können Laserlicht mit gleicher oder unterschiedliche Wellenlängen erzeugen, auch können sie unterschiedlich betrieben werden (Dauerstrich, getaktet).
  • Der Konversionsleuchtstoff 2 muss nicht notwendigerweise flächig ausgeführt sein, sondern kann auch freiförmig gestaltet sein. Auch kann bei einem ebenen Konversionsleuchtstoff die Ausrichtung seiner Ebenen-Normalen gegenüber der Symmetrieachse der Kegelstumpflinse gekippt sein. Anstelle eines unbewegliches Konversionsleuchtstoffs kann auch ein rotierendes Leuchtstoffrad verwendet werden, mit Rotationsachse parallel zur Achse des Kegelstumpflinse 3. Alternativ kann auch eine Leuchtstoff-Walze verwendet werden, bei welcher der Leuchtstoff auf der schmalen Stirnseite aufgebracht ist und bei der die Rotationsachse senkrecht zur Symmetrieachse der Kegelstumpflinse 3 steht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Laserdiode
    2
    Lichtwellenlängenkonversionselement
    3
    Lichtlenkungsmittel, Kegelstumpflinse
    4
    Verzögerungsplatte (Lambda/2-Platte)
    5
    Kollimationslinse, Primäroptik
    6
    Blende
    7
    Sekundärlinse, Auskoppellinse
    8
    Träger
    9
    Innere Refraktionsfläche der Kegelstumpflinse
    10
    Äußere Refraktionsfläche der Kegelstumpflinse
    11
    Polierte Oberfläche der Kegelstumpflinse
    12
    Winkelbegrenzende
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2013/182450 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichterzeugungsvorrichtung (1) und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement(2) sowie einem Lichtlenkungsmittel (3), dadurch gekennzeichnet, dass die Lichterzeugungsvorrichtung (1) und das Lichtlenkungsmittel (3) derart ausgebildet sind, dass linear polarisiertes Licht (5) erzeugt und aus unterschiedlichen Richtungen zu dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements gelenkt wird, so dass das linear polarisierte Licht aus unterschiedlichen Richtungen jeweils unter einem Einfallswinkel auf eine Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (2) auftrifft, der einem Brewsterwinkel (WB) entspricht, und die Polarisationsrichtung des linear polarisierten Lichts parallel zu seiner Einfallsebene ist und wobei das Lichtlenkungsmittel (3) als kreisförmige oder kreissegmentförmige Kegelstumpflinse ausgebildet ist, deren äußere Refraktionsfläche gegenüber der Kegelstumpfachse nach außen geneigt ist und deren innere Refraktionsfläche als Begrenzungsfläche einer im Inneren der Kegelstumpflinse rotationssymmetrisch um die Kegelstumpfachse ausgebildeten Aussparung ausgebildet ist.
  2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement (2), die Lichterzeugungsvorrichtung (1) und das eine Lichtlenkungsmittel (3) auf einem gemeinsamen Träger (8) angeordnet sind.
  3. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche mit mindestens einer Laserdiode (1) und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement (2) sowie einem Lichtlenkungsmittel (3), die derart ausgebildet ist, dass von der mindestens einen Laserdiode (1) emittierte Licht auf eine Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gelenkt wird,
  4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei das Lichtwellenlängenkonversionselement (2) in einer rotationssymmetrischen Aussparung der Kegelstumpflinse (3) angeordnet ist.
  5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei die äußere Refraktionsfläche der Kegelstumpflinse (3) gegenüber der Kegelstumpfachse um einen Winkel zwischen 20° und 60° nach außen geneigt ist, bevorzugt um einen Winkel zwischen 30° und 55°, besonders bevorzugt um einen Winkel zwischen 50° und 55°.
  6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserdioden (1) in konzentrischen Kreisbahnen um die Rotationsachse der Kegelstumpflinse angeordnet sind.
  7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Laserdiode (1) und das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement (2) auf einer gemeinsamen Trägerplatte (8) angeordnet sind.
  8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (2) eine mit Leuchtstoff versehene Oberfläche ist.
  9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in einer rotationssymmetrischen Aussparung der kegelstumpfförmigen Linse (3) angeordnete Lichtwellenlängenkonversionselements (2) durch die Trägerplatte (8), die inneren Refraktionsflächen der Kegelstumpflinse (3) und der Unterseite der Auskoppellinse (7) hermetisch umschlossen ist.
  10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, die als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers ausgebildet ist.
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