DE102016201040A1 - Lighting device and method for generating converted light - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (16) zur Erzeugung von konvertiertem Licht mit einer Anregungslichtquelle (18), einem Konversionsmedium (34) zur Konvertierung des von der Anregungslichtquelle (18) emittiertem Primärlichtes (20) in langwelligeres Licht und einer in Strahlrichtung des Primärlichtes (20) angeordneten Trägervorrichtung (22) zur Fixierung des Konversionsmediums (34). Es ist vorgesehen, dass die Trägervorrichtung (22) mindestens zwei Teilabschnitte (24, 26) aufweist, auf denen jeweils ein Konversionsmedium (34) fixiert ist, und die Teilabschnitte (24, 26) derart zueinander angeordnet sind, dass das Primärlicht (20) nacheinander auf die auf den Teilabschnitten (24, 26) fixierten Konversionsmedien (34) trifft. Weiterhin ist ein Verfahren zum Erzeugen von konvertiertem Licht, bei dem ein von einer Anregungslichtquelle (10) emittiertes Primärlicht (20) in langwelligeres Licht konvertiert wird, vorgesehen, bei dem das Primärlicht (20) auf ein auf einer Trägervorrichtung (22) angeordnetes Konversionsmedium (34) gestrahlt wird, wobei das Primärlicht (20) so geführt wird, dass es nacheinander auf mindestens zwei Teilabschnitte (24, 26) der Trägervorrichtung (32) auftrifft, auf den jeweils ein Konversionsmedium (34) fixiert ist.The invention relates to an illumination device (16) for generating converted light with an excitation light source (18), a conversion medium (34) for converting the primary light (20) emitted by the excitation light source (18) into longer wavelength light and one in the beam direction of the primary light (20 ) arranged carrier device (22) for fixing the conversion medium (34). It is provided that the carrier device (22) has at least two subsections (24, 26), on each of which a conversion medium (34) is fixed, and the subsections (24, 26) are arranged relative to one another such that the primary light (20) successively encounters the conversion media (34) fixed on the subsections (24, 26). Furthermore, a method for generating converted light, in which a primary light (20) emitted by an excitation light source (10) is converted into longer-wavelength light, is provided, in which the primary light (20) is arranged on a conversion medium (22) arranged on a carrier device (22). 34) is blasted, wherein the primary light (20) is guided so that it successively on at least two subsections (24, 26) of the carrier device (32) impinges on each of which a conversion medium (34) is fixed.
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von konvertiertem Licht mit einer Anregungslichtquelle, einem Konversionsmedium zur Konvertierung zumindest eines Anteiles des Anregungslichtes in langwelligeres Licht und einer in Strahlrichtung der Anregungslichtquelle angeordneten Trägervorrichtung zur Fixierung des Konversionsmediums sowie ein Verfahren zum Erzeugen von konvertiertem Licht. The invention relates to a lighting device for generating converted light with an excitation light source, a conversion medium for converting at least a portion of the excitation light into long-wavelength light and a carrier device arranged in the beam direction of the excitation light source for fixing the conversion medium and a method for generating converted light.
Derartige Beleuchtungseinrichtungen werden beispielsweise im Automotivbereich als Fahrzeugleuchtvorrichtung, beispielsweise als Scheinwerfer eingesetzte. Such lighting devices are used, for example, in the automotive sector as vehicle lighting device, for example, as a headlight.
Derartige Beleuchtungseinrichtungen dienen dazu, von einer Laserlichtquelle als Primärlicht abgestrahltes Licht in Sekundärlicht mit größerer Wellenlänge zu konvertieren. Das Primärlicht hat hierbei beispielsweise eine Wellenlänge von 450 Nanometern (blaues Licht) oder 405 Nanometer (violettes Licht). Durch die Konvertierung wird ein so genanntes Weißlicht erzeugt, das für Lichtanwendungen im Automotivbereich geeignet ist. Such lighting devices serve to convert light emitted by a laser light source as primary light into secondary light having a longer wavelength. For example, the primary light has a wavelength of 450 nanometers (blue light) or 405 nanometers (violet light). The conversion produces what is known as white light, which is suitable for automotive lighting applications.
Derartige Beleuchtungseinrichtungen werden auch als Remote-Leuchtvorrichtung bezeichnet, bei welchen ein Laserprimärlicht auf das Konversionsmedium strahlt. Dieses weist ein Leuchtstoff (Phosphor) auf, welches das Primärlicht konvertiert. Das Konversionsmedium ist auf einer Trägervorrichtung fixiert, der beispielsweise von einem optisch nicht transparenten Kühlkörper gebildet ist. Das Primärlicht wird hierdurch reflektiert und tritt dann als Sekundärlicht wieder an der Vorderseite des Konversionsmediums aus. Such lighting devices are also referred to as remote lighting device, in which a laser primary light radiates to the conversion medium. This has a phosphor (phosphor), which converts the primary light. The conversion medium is fixed on a carrier device, which is formed for example by a non-transparent heat sink. The primary light is thereby reflected and then exits as secondary light again at the front of the conversion medium.
Eine derartige Remote-Phosphor-Leuchtvorrichtung ist beispielsweise aus
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Beleuchtungseinrichtung und ein Verfahren der gattungsgemäßen Art zu schaffen, mittels der bzw. dem in einfacher Weise eine optimale Konversion des von der Anregungslichtquelle eingestrahlten Lichtes möglich ist. The invention has for its object to provide a lighting device and a method of the generic type, by means of or in a simple manner, an optimal conversion of the radiated light from the excitation light source is possible.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass die Trägervorrichtung zur Fixierung des Konversionsmediums mindestens zwei Teilabschnitte aufweist, auf denen jeweils ein Konversionsmedium fixiert ist, und die Teilabschnitte derart zueinander angeordnet sind, dass das Anregungslicht nacheinander auf die auf den Teilabschnitten fixierten Konversionsmedien trifft, ist vorteilhaft möglich, durch die Mehrfachreflexion des Anregungslichtes (Primärlichtes) an den in Strahlrichtung jeweils nacheinander angeordneten Konversionsmedien die Gesamtkonversionseffizienz der Beleuchtungseinrichtung zu erhöhen. Es ist also eine mindestens 2-fache Reflexion des Primärlichtes vorgesehen. Somit ist in einfacher Weise eine optimale Konversion des von der Anregungslichtquelle emittierten Lichtes möglich. According to the invention this object is achieved by a lighting device with the features mentioned in claim 1. The fact that the carrier device for fixing the conversion medium has at least two subsections, on each of which a conversion medium is fixed, and the subsections are arranged in such a way that the excitation light strikes the fixed on the subsections conversion media successively, is advantageously possible by the multiple reflection of the excitation light (primary light) to increase the overall conversion efficiency of the illumination device at the conversion media arranged one after the other in the beam direction. It is therefore provided at least a 2-fold reflection of the primary light. Thus, a simple conversion of the light emitted by the excitation light source is possible.
Unter einer optimalen Konversion wird im Sinne der Erfindung verstanden, dass durch die aufeinanderfolgende Mehrfachreflexion erreicht wird, dass mit jeder Reflexion der kurzwellige Anteil im Sekundärlicht reduziert wird. Wird beispielsweise eine Anregungslichtquelle mit blauem Licht, also eine Wellenlänge von 450 Nanometern, verwendet, wird bei jeder Reflexion der Anteil des blauen Lichtes reduziert. Entsprechend der Anzahl der nacheinander erfolgenden Reflexionen ergibt sich eine Reduzierung des Anteils an blauem Licht bis auf den für die Weißlichterzeugung notwendigen Mindestanteil an blauem Licht. Eine vollständige Konversion würde nicht zu einem weißen Licht mit hohem Reinheitsgrad führen. Die Anzahl der erforderlichen Reflexion ergibt sich aus den verwendeten Konversionsmedien. Der Reinheitsgrad des langwelligen Lichtes, also des weißen Lichtes, erhöht sich dadurch. For the purposes of the invention, optimum conversion is understood to be achieved by the successive multiple reflection, that the short-wave component in the secondary light is reduced with each reflection. If, for example, an excitation light source with blue light, that is to say a wavelength of 450 nanometers, is used, the proportion of blue light is reduced with each reflection. Corresponding to the number of successive reflections, the proportion of blue light is reduced to the minimum amount of blue light necessary for white light generation. A complete conversion would not result in a high purity white light. The number of reflections required results from the conversion media used. The degree of purity of the long-wave light, so the white light, thereby increases.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Trägervorrichtung derart angeordnet ist, dass das Primärlicht unter einem Winkel, von vorzugsweise 45 °, auf einen ersten Teilabschnitt trifft und von diesem auf wenigstens einen weiteren Teilabschnitt reflektiert wird. Hierdurch wird vorteilhaft möglich, die auf den Teilbereichen fixierten Konversionsmedien derart auszurichten, dass das Primärlicht quasi kaskadenförmig die Teilbereiche mit den Konversionsmedien passiert. Bei einer ersten Reflexion des Primärlichtes noch nicht konvertierte Anteile, werden dann bei der folgenden Reflexion auf den wenigstens einen weiteren Teilabschnitt konvertiert. Der Konversionsgrad wird somit mit jeder Reflexion erhöht. In a preferred embodiment of the invention it is provided that the carrier device is arranged such that the primary light at an angle, preferably of 45 °, strikes a first portion and is reflected by this on at least one further portion. This advantageously makes it possible to align the conversion media fixed on the subareas in such a way that the primary light passes through the subregions in a cascade with the conversion media. In a first reflection of the primary light not yet converted shares are then converted in the following reflection on the at least one further subsection. The degree of conversion is thus increased with each reflection.
In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die gegenüberliegend angeordneten Teilabschnitte derart angeordnet sind, dass sich ein Reflexionskanal ergibt, in dem eine Mehrfachreflexion des Primärlichtes erfolgt. Dadurch wird vorteilhaft möglich, die Trägervorrichtung auf relativ geringem Bauraum vorzusehen und dennoch eine Mehrfachreflexion des Primärlichtes zu ermöglichen. In a further preferred embodiment of the invention it is provided that the oppositely arranged sections are arranged such that there is a reflection channel in which there is a multiple reflection of the primary light. This advantageously makes it possible to provide the carrier device in a relatively small space and yet to allow a multiple reflection of the primary light.
Ferner ist in bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung vorgesehen, dass die gegenüberliegenden Teilabschnitte parallel zueinander angeordnet sind. Hierdurch wird in besonders einfacher Weise ein Reflexionskanal geschaffen, der wenig Bauraum erfordert und bei dem die Strahlrichtung des Primärlichtes gleich der Strahlrichtung des Sekundärlichtes ist. Furthermore, it is provided in preferred embodiments of the invention that the opposite sections are arranged parallel to each other. As a result, a reflection channel is created in a particularly simple manner, which requires little space and in which the beam direction of the primary light is equal to the beam direction of the secondary light.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Verhältnis der Länge des Reflexionskanals zu einer Breite des Reflexionskanals so gewählt ist, dass eine mindestens dreifache Reflexion des Primärlichtes erfolgt. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, die Effektivität der Beleuchtungseinrichtung zu erhöhen und nicht konvertierte Anteile des Primärlichtes bei jeder weiteren Reflexion zu verringern. In a preferred embodiment of the invention, it is provided that a ratio of the length of the reflection channel to a width of the reflection channel is chosen so that there is at least a three-fold reflection of the primary light. In this way, it is advantageously achieved to increase the effectiveness of the illumination device and to reduce unconverted portions of the primary light with each further reflection.
Darüber hinaus ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass ein erster Teilabschnitt eben und ein gegenüberliegender zweiter Teilabschnitt der Trägervorrichtung gekrümmt ausgebildet ist. Hierdurch wird vorteilhaft erreicht, dass insbesondere durch die gekrümmte Ausbildung des weiteren Teilabschnittes das konvertierte Licht, das heißt das Sekundärlicht optimal abgebildet werden kann. Insbesondere ist durch Wahl einer Krümmung des zweiten Teilabschnittes eine optische Strahlformung des Sekundärlichtes möglich. In addition, in a further preferred embodiment of the invention, it is provided that a first section is planar and an opposite second section of the carrier device is curved. In this way, it is advantageously achieved that, in particular, the converted light, that is to say the secondary light, can be optimally imaged by the curved configuration of the further partial section. In particular, optical beam shaping of the secondary light is possible by selecting a curvature of the second subsection.
Darüber hinaus ist in weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Teilabschnitte in einem Winkel zueinander angeordnet sind, der vorzugsweise 90 ° beträgt. In addition, it is provided in a further preferred embodiment of the invention that the sections are arranged at an angle to each other, which is preferably 90 °.
Durch diese Anordnung wird vorteilhaft erreicht, die Strahlrichtung des Sekundärlichtes nahezu beliebig auszurichten, insbesondere diese gegebenenfalls auch entgegen der Strahlrichtung des Primärlichtes zu legen. Hierdurch lassen sich sehr kompakte Beleuchtungseinrichtungen schaffen. By this arrangement is advantageously achieved to align the beam direction of the secondary light almost arbitrarily, in particular, if appropriate, to place it against the beam direction of the primary light. This makes it possible to create very compact lighting devices.
Die Aufgabe wird ferner durch eine Fahrzeugleuchtvorrichtung die im Anspruch 9 genannten Merkmale gelöst. Dadurch, dass die Fahrzeugleuchtvorrichtung eine erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung umfasst, wird vorteilhaft möglich, Fahrzeugleuchtvorrichtungen zu schaffen bei denen Anregungslichtquellen mit kurzwelligem Licht, insbesondere Laserlichtquellen eingesetzt werden können und ein optimiertes Weißlicht zur Verfügung gestellt wird, dass insbesondere auch für Frontscheinwerfersysteme geeignet ist. The object is further achieved by a vehicle light device the features mentioned in claim 9. By virtue of the fact that the vehicle lighting device comprises a lighting device according to the invention, it is advantageously possible to provide vehicle lighting devices in which excitation light sources with short-wave light, in particular laser light sources, can be used and an optimized white light is made available that is also particularly suitable for headlight systems.
Ein Kraftfahrzeug kann somit, vorteilhaft mit einer Fahrzeugleuchtvorrichtung, insbesondere einem Frontscheinwerfersystem ausgestattet werden, die eine Laserlichtquelle nutzen, wobei eine effiziente Ausnutzung der abgestrahlten Laserleistung möglich ist. A motor vehicle can thus be advantageously equipped with a vehicle lighting device, in particular a headlight system, which use a laser light source, wherein efficient utilization of the radiated laser power is possible.
Die Aufgabe wird ferner durch ein Verfahren mit den im Anspruch 10 genannten Merkmalen gelöst. Dadurch, dass ein von einer Anregungslichtquelle emittiertes Primärlicht so geführt wird, dass es nacheinander auf mindestens zwei Teilabschnitte einer Trägervorrichtung auftritt, auf denen jeweils ein Konversionsmedium fixiert ist, ist vorteilhaft möglich, eine Mehrfachreflexion des Primärlichtes zu erreichen, wobei mit jeder weiteren Reflexion der Anteil des kurzwelligen Lichtes im reflektierten Sekundärlicht reduziert wird. Somit wird insbesondere vorteilhaft möglich, bei der Reflexion eines blauen Lichtes mit einer Wellenlänge von 450 Nanometer den Weißanteil des Sekundärlichtes mit jeder Reflexion zu einem gemischten Restanteil zu erhöhen. The object is further achieved by a method having the features mentioned in
Weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung ergeben sich auf den übrigen, in den Unteransprüchen genannten Merkmalen. Further preferred embodiment of the invention will be apparent from the other features mentioned in the dependent claims.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der zugehörigen Zeichnungen erläutert. Es zeigen: The invention will be explained below in embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Die Beleuchtungseinrichtungen
Die Beleuchtungseinrichtung
Die Beleuchtungseinrichtung
Die Trägervorrichtung
Die Unterlagen
Für den Fall, dass die Unterlage
Die Beleuchtungseinrichtung
Bei dem in
Das von der Anregungslichtquelle
Durch das nacheinander folgende Auftreffen des Primärlichtes
Bei dem in
Bei dem in
Bei dem in
Die Auskoppeloptik
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 10 10
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- 12 12
- Fahrzeugleuchtvorrichtung Vehicle lighting device
- 14 14
- Frontscheinwerfern headlights
- 16 16
- Beleuchtungseinrichtung lighting device
- 18 18
- Anregungslichtquelle Excitation light source
- 20 20
- Primärlicht primary light
- 22 22
- Trägervorrichtung support device
- 24 24
- erster Teilabschnitt first section
- 26 26
- zweiter Teilabschnitt second subsection
- 28 28
- Unterlage document
- 30 30
- Reflexionskanal reflection channel
- 32 32
- Verspiegelung silvering
- 34 34
- Konversionsmedium conversion medium
- 36 36
- Auskoppeloptik output optical system
- 38 38
- Sekundärlicht secondary light
- L L
- Länge length
- B B
- Breite width
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE102016201040.9A DE102016201040A1 (en) | 2016-01-26 | 2016-01-26 | Lighting device and method for generating converted light |
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Legal Events
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