DE102016207759A1

DE102016207759A1 - Detektieren einer Beschädigung einer Konvertereinrichtung

Info

Publication number: DE102016207759A1
Application number: DE102016207759.7A
Authority: DE
Inventors: Peter Hoehmann; Stefan Hadrath
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2016-05-04
Filing date: 2016-05-04
Publication date: 2017-11-09
Also published as: US20170322154A1; CN107388073B; US10436714B2; CN107388073A

Abstract

Beschädigungen einer Konvertereinrichtung sollen zuverlässiger erkannt werden. Dazu wird eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Detektieren einer Beschädigung einer Konvertereinrichtung vorgeschlagen. Die Konvertereinrichtung (2) wird mit Eingangslicht bestrahlt. Es erfolgt ein Detektieren eines hauptsächlich von einem ersten Abschnitt der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlten Nutzlichtanteils mit einem ersten Sensorelement, wobei ein erstes Detektionssignal gewonnen wird, und ein Detektieren eines hauptsächlich von einem vom ersten Abschnitt verschiedenen zweiten Abschnitt der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlten Nutzlichtanteils mit einem zweiten Sensorelement, wobei ein zweites Detektionssignal gewonnen wird. Schließlich wird automatisch eine Beschädigungsinformation über die Konvertereinrichtung (2) aus einem Verhältnis oder eine Differenz des ersten Detektionssignal zu entweder dem zweiten Detektionssignal oder einem daraus gebildeten Vergleichssignal gewonnen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Detektieren einer Beschädigung einer Konvertereinrichtung einer Beleuchtungsvorrichtung. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung eine entsprechende Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle und einer Konvertereinrichtung, die im Betrieb von der Lichtquelle mit Eingangslicht bestrahlt ist, zum Erzeugen von Nutzlicht.
Eine Beleuchtungsvorrichtung weist beispielsweise einen Laser als Lichtquelle auf, dessen Strahlung auf einen insbesondere Leuchtstoff beinhaltenden Konverter gelenkt wird. Der eingesetzte Laser erzeugt beispielsweise blaues Licht, und der Konverter wandelt dieses blaue Licht zum Teil in gelbes Licht. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung wird beispielsweise als LARP-System bezeichnet (Laser Activated Remote Phosphor). Speziell können solche Beleuchtungsvorrichtungen als Modul gebaut im Automobilsektor als Kraftfahrzeugscheinwerfer eingesetzt werden.
Bei der optischen Sicherheitsüberwachung von LARP-Modulen, bei der beispielsweise ein partiell fehlerhafter Konverter detektiert werden soll, erfolgt beispielsweise eine Messung des Verhältnisses von gelbem Licht zu blauem Licht im Nutzlicht. Dabei ist es schwierig, einen Schwellwert zur Detektion eines Fehlerfalls festzulegen. Ursachen für diese Schwierigkeiten sind unter anderem, dass sich dieses Verhältnis auch ändert, wenn sich die Leistungsdichte am Konverter oder die Temperatur ändert. Beide Parameter ändern nämlich die Konversionseffizienz des Konverters und damit das Gelb/Blau-Verhältnis. Außerdem können die Oberflächen im optischen Pfad des Sensorsignals während der Lebensdauer sich wellenlängenabhängig verändern. Zusätzlich kann sich die Effizienz des Konverters über die Lebensdauer verändern.
Aus der Druckschrift EP 2 297 827 B1 ist ein Verfahren zum Betreiben eines laserbasierten Lichtquelle bekannt. Zumindest ein Teil des Laserlichts wird in umgewandeltes Licht konvertiert. Ein Signal für das umgewandelte Licht, das mit der Leistung des emittierten Laserlichts in Beziehung gesetzt wird, wird ermittelt. Ein für den Betrieb sicherer Parameter wird aufgrund des Laserausgangssignals und des Signals für das umgewandelte Licht ermittelt. Der für den Betrieb sichere Parameter wird mit mindestens einem vorher definierten Schwellenwert verglichen. Schließlich wird der Betrieb der laserbasierten Lichtquelle auf der Grundlage des Vergleichs des für den Betrieb sicheren Parameters mit dem vorher definierten Schwellenwert gesteuert.
Darüber hinaus beschreibt die Druckschrift US 8 400 011 B2 eine Beleuchtungsvorrichtung mit verbesserter Sicherheit gegenüber dem menschlichen Auge. Die Beleuchtungsvorrichtung kann für Kraftfahrzeuge eingesetzt werden. Eine fluoreszierende Platte wird mit dem Laserlicht bestrahlt und ein Teil des Laserlichts wird reflektiert. Dieser reflektierte Teil des Lichts wird detektiert und für die Steuerung des Lasers verwendet.
Des Weiteren offenbart die Druckschrift DE 20 2015 01 682 U1 eine Beleuchtungseinrichtung für ein Fahrzeug mit einer Laserdiodenanordnung, einem Lichtwellenlängenkonversionselement zur Längenwellenkonversion des von der Laserdiodenanordnung erzeugten Lichts sowie einer Sicherheitsvorrichtung zur Messung eines Fehlerfalls des Lichtwellenlängenkonversionselements. Die Sicherheitsvorrichtung weist mindestens einen Signalgeber und mindestens einen Signalempfänger zum Senden und Empfangen von Messstrahlung auf. Der mindestens eine Signalgeber und der mindestens eine Signalempfänger sind auf unterschiedlichen Seiten des Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet, sodass Messstrahlung von mindestens einem Signalgeber das Lichtwellenlängenkonversionselement durchdringt.
Um das genannte Problem der schwierigen Fehlerdetektion bei Überwachung z.B. des Gelb/Blau-Verhältnisses zu umgehen, wird häufig zusätzlich eine Strahlfalle verwendet. Im Fehlerfall wird dort das blaue Laserlicht absorbiert. Diese Strahlfalle verringert den Nutzlichtstrom erheblich.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, bei einer Beleuchtungsvorrichtung, bei der Eingangslicht durch eine Konvertereinrichtung in Nutzlicht umgesetzt wird, eine Beschädigung der Konvertereinrichtung sicherer erkennen zu können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung wird demnach ein Verfahren zum Detektieren einer Beschädigung einer Konvertereinrichtung einer Beleuchtungsvorrichtung bereitgestellt. Es erfolgt ein Bestrahlen der Konvertereinrichtung mit Eingangslicht, das beispielsweise von einem Laser oder einer anderen Lichtquelle erzeugt wird. Beispielsweise handelt es sich bei dem Eingangslicht um blaues Laserlicht. Anschließend erfolgt ein Detektieren eines hauptsächlich von einem ersten Abschnitt der Konvertereinrichtung abgestrahlten Nutzlichtanteils mit einem ersten Sensorelement, wobei ein erstes Detektionssignal gewonnen wird. Das Nutzlicht besteht aus einer Mischung des Eingangslichts und eines konvertierten Lichts. Bei der Konversion ändert sich in der Regel die Wellenlänge des Lichts. So wird beispielsweise durch eine Konvertereinrichtung, die Leuchtstoff enthält, blaues Licht in gelbes Licht gewandelt. In Summe ergibt das gelbe Licht mit dem blauen Licht bei geeignetem Verhältnis weißes Nutzlicht. Im Falle einer Beschädigung der Konvertereinrichtung ist das Verhältnis zwischen Eingangslicht und konvertiertem Licht gegenüber dem Normalfall geändert, sodass in aller Regel kein weißes Licht mehr entsteht. Von dem Nutzlicht kann ein Anteil für Messzwecke ausgekoppelt werden.
Um nicht auf ein einziges Detektionssignal für die Überwachung der Konvertereinrichtung angewiesen zu sein, erfolgt in dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Detektieren eines hauptsächlich von einem vom ersten Abschnitt verschiedenen zweiten Abschnitt der Konvertereinrichtung abgestrahlten Nutzlichtanteils mit einem zweiten Sensorelement, wobei ein zweites Detektionssignal gewonnen wird. Es stehen also zwei Detektionssignale zu örtlich verschiedenen Abschnitten der Konvertereinrichtung für die weitere Signalverarbeitung zur Verfügung. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die beiden Anteile des von der Konvertereinrichtung abgestrahlten Nutzlichts in etwa den gleichen beziehungsweise einen ähnlichen optischen Pfad zurückgelegt haben, damit sie eher vergleichbar sind.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren schließt sich ein automatisches Gewinnen einer Beschädigungsinformation über die Konvertereinrichtung aus einem Verhältnis oder einer Differenz des ersten Detektionssignals zu entweder dem zweiten Detektionssignal oder einem daraus gebildeten Vergleichssignal an. Es wird also nicht aus einem einzigen Detektionssignal beispielsweise im Vergleich zu einem vorgegebenen Schwellwert auf eine etwaige Beschädigung der Konvertereinrichtung geschlossen. Vielmehr werden mindestens zwei Detektionssignale von verschiedenen Abschnitten der Konvertereinrichtung gewonnen und aus einem Verhältnis oder einer Differenz der beiden Detektionssignale beziehungsweise entsprechender daraus gewonnener weiterverarbeiteten Signale (d.h. Vergleichssignale) werden Rückschlüsse auf eine Beschädigung der Konvertereinrichtung gezogen. Es wird also eine ortsaufgelöste relative Größe herangezogen, um eine Beschädigungsaussage treffen zu können und nicht eine einzige absolute Größe, wie es im Stand der Technik der Fall ist.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird mit mindestens einem dritten Sensorelement ein dritter Nutzlichtanteil, der hauptsächlich von einem von den anderen Abschnitten verschiedenen dritten Abschnitt der Konvertereinrichtung abgestrahlt wird, unter Gewinnen eines dritten Detektionssignals detektiert, und aus den Detektionssignalen wird das Vergleichssignal, insbesondere ein Mittelwert, gebildet. Es liegen also mindestens drei ortsbezogene Detektionssignale vor, die Grundlage für eine Entscheidung einer Beschädigung der Konvertereinrichtung bilden. Dabei ist es von besonderem Vorteil, wenn aus den mehreren Detektionssignalen ein Mittelwert gebildet wird, welcher als Vergleichssignal herangezogen wird. Mit diesem Vergleichssignal werden dann aktuelle Detektionssignale verglichen und in Abhängigkeit von dem Vergleich wird auf eine Beschädigung der Konvertereinrichtung geschlossen.
Bei dem automatischen Gewinnen können Ortsdaten der Sensorelemente berücksichtigt werden, sodass die Beschädigungsinformation ortsabhängig ist. Wird dabei beispielsweise die Konverterfläche der Konvertereinrichtung auf die Sensorelemente abgebildet, so bilden sich auch Fehler bzw. Beschädigungen der Konvertereinrichtung auf die entsprechenden Sensorelemente ab. Wenn nun die einzelnen Sensorelemente separat für sich ausgewertet werden und ihre Koordinaten bekannt sind, kann auf den tatsächlichen Ort einer Beschädigung auf der Konvertereinrichtung geschlossen werden. Es kann also nicht nur festgestellt werden, dass eine Beschädigung vorliegt, sondern auch wo eine Beschädigung vorliegt.
Des Weiteren kann jedes Sensorelement jeweils eine erste und zweite Sensorkomponente aufweisen und mit der ersten Sensorkomponente kann eine erste Wellenlänge oder ein erster Wellenlängenbereich und mit der zweiten Sensorkomponente eine von der ersten Wellenlänge verschiedene zweite Wellenlänge oder Wellenlängenbereich des Nutzlichts detektierbar sein. Detektiert also beispielsweise die erste Sensorkomponente blaues Licht und die zweite Sensorkomponente gelbes Licht, so kann aus dem Verhältnis der beiden Wellenlängen auf eine lokale Konvertereffizienz zurückgeschlossen werden. Diese Konvertereffizienz kann gegebenenfalls ortsaufgelöst für weitere Sensorelemente ermittelt werden.
Alternativ kann auch mit jedem Sensorelement eine Polarisation des Nutzlichtanteils, die von einer Polarisation des Eingangslichts verschieden ist, detektierbar sein. Wenn sich nämlich bei der Streuung des Eingangslichts die Polarisation ändert, kann die Signalstärke des Lichts mit geänderter Polarisation als Maß für die Konversionseffizienz der Konvertereinrichtung verwendet werden.
Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß auch durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lichtquelle und einer Konvertereinrichtung, die in Betrieb von der Lichtquelle mit Eingangslicht bestrahlt wird, zum Erzeugen von Nutzlicht gelöst. Die Beleuchtungsvorrichtung weist dabei ein erstes Sensorelement zum Detektieren eines hauptsächlich von einem ersten Abschnitt der Konvertereinrichtung abgestrahlten Nutzlichtanteils, wobei ein erstes Detektionssignal gewonnen wird, sowie ein zweites Sensorelement zum Detektieren eines hauptsächlich von einem vom ersten Abschnitt verschiedenen zweiten Abschnitt der Konvertereinrichtung abgestrahlten Nutzlichtanteils auf, wobei ein zweites Detektionssignal gewonnen wird. Eine Signalverarbeitungseinrichtung der Beleuchtungsvorrichtung dient zum automatischen Gewinnen einer Beschädigungsinformation über die Konvertereinrichtung aus einem Verhältnis oder einer Differenz des ersten Detektionssignals zu entweder dem zweiten Detektionssignal oder einem daraus gebildeten Vergleichssignal. Vorteile und Variationen dieser Beleuchtungsvorrichtung entsprechen denen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Auch können die oben geschilderten Weiterbildungen des Verfahrens als funktionelle Merkmale der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung gesehen werden.
Speziell können das erste Sensorelement und das zweite Sensorelement jeweils Teil eines gemeinsamen Sensorarrays sein. So kann beispielsweise die Oberfläche der Konvertereinrichtung auf ein zweidimensionales Sensorarray abgebildet werden. Dadurch lässt sich ein zweidimensionales Bild der Oberfläche der Konvertereinrichtung gewinnen. Insbesondere kann so pixelweise die Konversionseffizienz der Konvertereinrichtung ermittelt werden. Mit einem Sensorarray lassen sich also sehr genaue ortaufgelöste Informationen über die Beschädigung einer Konvertereinrichtung erhalten.
Zwischen der Konvertereinrichtung und der Sensoreinrichtung kann eine separate Optikeinrichtung angeordnet sein, um einen Teil des Nutzlichts auf das Sensorarray abzubilden. Diese Optikeinrichtung kann einen Strahlteiler aufweisen, um einen Teil des Nutzlichts (Nutzlichtanteil) auszukoppeln. Darüber hinaus kann die Optikeinrichtung auch eine oder mehrere Linsen aufweisen, um die Oberfläche der Konvertereinrichtung exakt auf die Oberfläche des Sensorarrays abzubilden, wodurch eine hohe Ortsauflösung erreicht werden kann. Anstatt eines Objektivs (mehrere Linsen) kann beispielsweise auch ein Faserbündel verwendet werden, um die Abbildung zu erzielen.
Des Weiteren kann ein Konverterelement der Konvertereinrichtung zur Wärmeableitung an einer Trägereinrichtung befestigt sein, die Trägereinrichtung eine transparente Platte aufweisen, durch die das Eingangslicht auf das Konverterelement fällt, und die Sensorelemente können an Stirnseiten der transparenten Platte angeordnet sein. Eine solche transparente Platte erfüllt also neben der Tragefunktion zwei weitere Funktionen, nämlich die der Wärmeableitung und die der Lichtleitung insbesondere des konvertierten Lichts, welches bei der Konversion innerhalb des Konverterelements isotrop abgestrahlt wird, zu den Sensorelementen. Das konvertierte Licht kann beispielsweise durch totale Reflektion im Inneren der transparenten Platte zu den Stirnseiten geleitet werden. Ein derartiger Aufbau mit der transparenten Platte ist für Reflexionssysteme als auch für Transmissionssysteme von Vorteil, d.h. wenn das Eingangslicht (insbesondere Pumplicht eines Lasers) an der Konvertereinrichtung reflektiert wird oder durch diese hindurchstrahlt.
Die transparente Platte zur Wärmeabfuhr und zum Tragen der Konvertereinrichtung kann aus Saphir gebildet sein. Saphir kann hochtransparent sein und besitzt gleichzeitig eine hohe Wärmeleitfähigkeit. Daher ist er als Trägermaterial für die Konvertereinrichtung besonders geeignet. Alternativ könnte hierfür auch Diamant verwendet werden. Glas hingegen ist weniger geeignet, da es eine verhältnismäßig geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt.
In einer speziellen Ausführungsform kann die transparente Platte an ihrer der Lichtquelle zugewandten ersten Hauptseite einen ersten dichroitischen Spiegel (bzw. dichroitische Beschichtung) aufweisen, welcher für das Eingangslicht transmissiv und für von dem Konverterelement konvertiertes Licht reflektiv ist. Dies hat den Vorteil, dass bei einem Transmissionssystem das Eingangslicht durch die transparente Platte auf das Konverterelement gestrahlt werden kann, wohingegen das von dem Konverterelement in Richtung der Eingangsstrahlung abgegebene konvertierte Licht spätestens an dem dichroitisch en Spiegel reflektiert und so besser im Inneren der transparenten Platte gehalten werden kann. Vorzugsweise ist hier eine Antireflexbeschichtung auf der ersten Hauptseite vorgesehen.
In einer Weiterbildung kann die transparente Platte an ihrer dem Konverterelement zugewandten und der ersten Hauptseite gegenüberliegenden zweiten Hauptseite einen zweiten dichroitischen Spiegel (bzw. dichroitische Beschichtung) aufweisen, welcher für das Eingangslicht transmissiv und für von dem Konverterelement konvertiertes Licht reflektiv ist, wobei der zweite dichroitische Spiegel eine Aussparung aufweist, durch welche in Betrieb ein Teil des konvertierten Lichts in die transparente Platte eindringt und zu den Sensorelementen geleitet wird. Der zweite dichroitische Spiegel hat also den Effekt, dass das Eingangslicht bzw. Pumplicht auch wieder ungehindert hindurchtreten kann, während das konvertierte Licht reflektiert wird. Durch den zweiten Spiegel wird also das in dem Konverterelement konvertierte Licht zurück in das Konverterelement reflektiert und es kann nur im Bereich der Aussparung in die transparente Platte eindringen. Auf diese Weise lässt sich genau die Menge des konvertierten Lichts steuern, welche zu den Sensorelementen geleitet werden soll.
Vorzugsweise ist die Aussparung ringförmig und von dem Konverterelement vollständig abgedeckt. Dies bedeutet, dass im Zentrum des Rings ein Teil des zweiten dichroitischen Spiegels angeordnet ist. Dies hat den Vorteil, dass im Zentrum, wo das meiste Eingangslicht (z.B. blaue Licht) unkonvertiert durchtritt, auch die gesamte konvertierte Strahlung (z.B. gelbes Licht) reflektiert wird. Damit ergibt sich in Summe eine hohe Lichtstärke des Nutzlichts der gewünschten Wellenlängenmischung (z.B. weißes Licht). Um das Zentrum herum, wo weniger nicht konvertiertes Licht austritt, wird durch die Aussparung der Anteil des konvertierten Lichts reduziert, da das konvertierte Licht durch die Aussparung entgegen der Einstrahlrichtung in die transparente Platte eindringen kann. Damit wird beispielsweise im Randbereich um das Zentrum herum der Gelbanteil reduziert, wodurch der Effekt einer gelben Korona um das Zentrum herum minimiert werden kann.
Das Konverterelement kann eine Keramikplatte, eine Silikonmatrix oder ähnliches mit Leuchtstoff aufweisen. Eine derartige Keramikplatte ist insbesondere thermisch sehr robust. Als Leuchtstoff kann beispielsweise Ce dotiertes YAG eingesetzt werden, um blaues Licht in gelbes Licht zu konvertieren.
Bei einer bevorzugten Anwendung wird die oben geschilderte Beleuchtungsvorrichtung in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer eingesetzt. Ein solcher Kraftfahrzeugscheinwerfer kann eine Frontscheibe (z.B. Zwischenlichtscheibe oder Abdeckscheibe) aufweisen, wobei ein Abschnitt der Frontscheibe als Strahlteiler Teil der Optikeinrichtung ist. In dieser Ausgestaltung kann ein Kraftfahrzeugscheinwerfer gebildet werden, dessen Konvertereinrichtung zuverlässig überwacht werden kann. Alternativ kann die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung aber auch für andere Scheinwerfer und Beleuchtungssysteme eingesetzt werden. So kann die Beleuchtungsvorrichtung auch zur Beleuchtung von Räumen, Gebäuden, Anlagen und dergleichen eingesetzt werden.
Obige Aufgabe wird erfindungsgemäß auch gelöst durch ein Verfahren zum Detektieren einer Beschädigung einer Konvertereinrichtung einer Beleuchtungsvorrichtung durch

– Bestrahlen der Konvertereinrichtung mit Eingangslicht,
– Detektieren einer Polarisation eines von der Konvertereinrichtung abgestrahlten Nutzlichtanteils, wobei ein Detektionssignal gewonnen wird,
– automatisches Gewinnen einer Beschädigungsinformation über die Konvertereinrichtung aus dem Detektionssignal.

Anhand des Anteils bzw. der Intensität speziell polarisierten Lichts in dem Nutzlicht kann also auf eine Beschädigung der Konvertereinrichtung geschlossen werden. Gegebenenfalls kann auch von dem Nutzlichtanteil eine weitere Polarisation durch ein weiteres Sensorelement detektiert und ein entsprechendes weiteres Detektionssignal gewonnen werden, und zu dem automatischen Gewinnen der Beschädigungsinformation kann auch das weitere Detektionssignal herangezogen werden. So kann beispielsweise aus einem Verhältnis von s-polarisiertem Licht und p-polarisiertem Licht ein Rückschluss auf eine Beschädigung der Konvertereinrichtung gezogen werden. Falls Ortsauflösung der Beschädigungsaussage gewünscht ist, können separat für entsprechend viele Abschnitte der Konvertereinrichtung Polarisationssignale ermittelt werden, wie dies in den anderen obigen Verfahrensvarianten vorgestellt wurde.
Die oben im Zusammenhang mit der Beleuchtungsvorrichtung geschilderten Weiterbildungen und Vorteile können gegebenenfalls auch für das erfindungsgemäße Verfahren genutzt werden und umgekehrt.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen:
1 den Aufbau einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine in einen Fahrzeugscheinwerfer integrierte erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung;
3 eine Variante des Scheinwerfers von 2;
4 ein reflektives System gemäß der vorliegenden Erfindung;
5 ein transmissives System gemäß der vorliegenden Erfindung;
6 eine Draufsicht auf eine Konvertereinrichtung mit Sensorelementen;
7 eine Stirnseitenansicht der Konvertereinrichtung mit Sensorelementen gemäß 6;
8 die Stirnseitenansicht von 7 im Betrieb; und
9 eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit Detektion von Polarisationsunterschieden.
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen Merkmale nicht nur in ihren geschilderten Merkmalskombinationen, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen technisch sinnvollen Kombinationen realisiert werden können.
Aus Sicherheitsgründen ist es notwendig, Beleuchtungsvorrichtungen zu überwachen, deren Lichtstrahlen im Betrieb und insbesondere bei fehlerhaftem Betrieb Schädigungen von Personen hervorrufen könnten. So ist es speziell notwendig, einen Konverter bzw. eine Konvertereinrichtung ständig zu überprüfen, die Pumplicht (im Folgenden auch Eingangslicht genannt) beispielsweise eines Lasersystems in weißes oder auch andersfarbiges Lichts wandelt. Im Folgenden werden hierzu verschiedene Möglichkeiten beschrieben, wie ein Fehler einer Konvertereinrichtung auf der Basis von Sensorsignalen besser erkannt werden kann. Allen Lösungen gemeinsam ist, dass mindestens zwei ortsbezogene Sensorsignale verwendet werden. Somit kann erreicht werden, dass Leistungsänderungen und Temperaturschwankungen hinsichtlich der Fehlerdetektion keine (wesentliche) Rolle spielen. Erreicht wird dies durch eine im weitesten Sinne ortsaufgelöste Überwachung des emittierten Lichts. Dabei können Frequenzen und/oder Polarisationen überwacht werden. Mögliche Beschädigungen der Konvertereinrichtung können entstehen durch Bruch, Alter, Temperaturüberschreitung beispielsweise in Folge zu hohen Laserdiodenstroms usw.
1 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung, wie sie typischerweise für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer verwendet werden kann. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung kann aber auch für andere insbesondere laserbetriebene Scheinwerfer zur Beleuchtung von Räumen, Gebäuden, Anlagen und dergleichen eingesetzt werden.
Die in 1 schematisch dargestellte Beleuchtungsvorrichtung besitzt eine Lichtquelle 1. Bei ihr kann es sich beispielsweise um einen Laser und insbesondere um einen Dioden-Laser handeln. Letzterer emittiert blaues Licht.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist außerdem eine Konvertereinrichtung 2 auf, die von dem Licht der Lichtquelle 1 bestrahlt wird. Bezüglich der Konvertereinrichtung 2 wird das Licht der Lichtquelle im Folgenden auch Eingangslicht bezeichnet. Die Konvertereinrichtung 2 wandelt das Eingangslicht teilweise in konvertiertes Licht.
Das konvertierte Licht zusammen mit dem Teil des Eingangslichts, der nicht gewandelt ist, bildet das Ausgangslicht des Konverters, welches nachfolgend auch als Nutzlicht 3 bezeichnet wird. Das konvertierte Licht wird von der Konvertereinrichtung 2 in der Regel lambertsch abgestrahlt. Daher kann eine Optik und insbesondere ein Kollimator 4 notwendig sein, um ein paralleles Strahlungsbündel des Nutzlichts 3 zu gewinnen. Aus dem gebündelten Nutzlicht 3 oder auch gegebenenfalls vor der Bündelung wird hier durch eine Optikeinrichtung 5 ein Teil des Nutzlichts (d.h. Nutzlichtanteil) auf eine Sensoreinrichtung 6 abgelenkt. Die Optikeinrichtung 5 besitzt als wesentliches Element einen Strahlteiler 7. Dieser Strahlteiler 7 zweigt einen Teil des parallel gebündelten Nutzlichts 3 ab. Dieser abgezweigte Teil des Nutzlichts kann als Überwachungslicht 8 bezeichnet werden. Der verbleibende Teil des Nutzlichts 3 wird als Restnutzlicht 9 bezeichnet. In einem Ausführungsbeispiel deckt ein Strahlteiler nur einen Bereich, vorzugsweise den mittleren, des Nutzlichts ab.
Das Überwachungslicht 8 wird hier durch eine Linse 10 auf die Sensoreinrichtung 6 fokussiert. Eine derartige Linse 10 muss aber nicht vorhanden sein. Sie ist insbesondere dann günstig, wenn eine hohe Ortsauflösung gefordert ist.
Die Sensoreinrichtung 6 kann als Sensor-Array ausgebildet sein. Insbesondere kann es sich um ein zweidimensionales Sensor-Array handeln. Damit lässt sich die Oberfläche der Konvertereinrichtung 2 bzw. die Oberfläche eines entsprechenden Konverterelements entsprechend der Auflösung des Sensor-Arrays pixelgenau zweidimensional erfassen. Es entsteht also mit der Sensoreinrichtung 6 ein Abbild der Konvertereinrichtung 2. Die Sensoreinrichtung 6 kann aber auch mit weniger Sensorelementen ausgestattet sein. Mindestens müssen zwei Sensorelemente vorgesehen sein, um das Licht verschiedener Abschnitte der Konvertereinrichtung aufnehmen zu können.
Der Konverter wird so beispielsweise 10-fach vergrößert auf das Sensor-Array abgebildet. Damit ist eine ortsaufgelöste Detektion von Fehlern bzw. Fehlstellen des Konverterelements (z. B. Konverterplättchen) der Konvertereinrichtung möglich. Das Sensor-Array der Sensoreinrichtung 6 misst bzw. ermittelt die Farbe des Lichts oder zumindest beispielsweise das Verhältnis von blauem Licht zu gelbem Licht. Wenn ein Stück des Konverters fehlt, ändert sich an der abgebildeten Stelle des Lochs das Gelb-Blau-Verhältnis. Aufgrund dieser örtlichen Unterschiede der Konvertereffizienz ergeben sich räumliche Unterschiede des Nutzlichts. Insbesondere kann ein erster Teil des Nutzlichts einem ersten örtlichen Abschnitt der Konvertereinrichtung und ein von dem ersten Teil verschiedener zweiter Teil des Nutzlichts einen zweiten örtlichen Abschnitt der Konvertereinrichtung zugeordnet werden.
Bei bekannten Systemen mit integraler Messung von gelb zu blau ist die entsprechende Signalgröße bzw. Signaldifferenz oft sehr gering, weil Leistungs- und Temperatur-Änderungen sowie Oberflächenveränderungen ebenfalls das Gelb-zu-Blau-Verhältnis ändern. Bei der oben beschriebenen ortsaufgelösten Messung, bei der ein erstes Detektionssignal hauptsächlich von einem ersten Abschnitt der Konvertereinrichtung und ein zweites Detektionssignal hauptsächlich von einem zweiten Abschnitt der Konvertereinrichtung resultiert, besteht die Möglichkeit, nur dasjenige Licht auszuwerten, das aus dem fehlerhaften Bereich kommt. Es findet somit keine Durchmischung mit dem Licht aus den noch intakten Bereichen des Konverters statt. Dadurch steigt das Signal-Rausch-Verhältnis des Defektsignals im Verhältnis zu einem Normalsignal.
Bei der Auswertung der Pixel des Sensor-Arrays kann immer der Mittelwert aller Pixel von jedem Einzelwert subtrahiert werden. Auf diese Weise kann der Effekt von Leistungs- und Temperaturschwankungen herausgerechnet werden. Der Fehlerfall, dass der gesamt Konverter ausfällt, kann zusätzlich überwacht werden, indem absolute Änderungen des Gelb-Blau-Verhältnisses aller Pixel beobachtet werden.
In 2 ist eine Variante der Beleuchtungsvorrichtung von 1 schematisch dargestellt. Anstelle des Kollimators 4 wird hier zur Erzeugung eines parallelen Strahlenbündels des Nutzlichts 3 ein Reflektor 11 verwendet, wie er häufig in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer zu finden ist. Durch den ähnlichen Effekt von Kollimator 4 und Reflektor 11 ergibt sich die gleiche Funktionsweise für die Beleuchtungsvorrichtung wie in dem Beispiel von 1.
Eine weitere Ausführungsvariante ist in 3 wiedergegeben. Diese Variante stellt eine Weiterbildung der Ausführungsform von 2 dar. Die Beleuchtungsvorrichtung befindet sich in einem Scheinwerfergehäuse 12. Das Scheinwerfergehäuse besitzt eine Frontscheibe, die hier die Funktion des Strahlteilers 7 erfüllt. Die Frontscheibe ist damit gleichzeitig Teil der Optikeinrichtung 5, welche auch gegebenenfalls die Linse 10 oder andere Optikkomponenten beinhaltet. Hinsichtlich der Funktionsweise wird wiederum auf die Beschreibung von 1 verwiesen.
Die 4 und 5 zeigen prinzipielle Variationsmöglichkeiten einer Beleuchtungsvorrichtung mit ortsaufgelöster Konverter-Überwachung. Eine Konvertereinrichtung 2 besitzt ein Konverterplättchen bzw. Konverterelement 13, welches auf einem Kühlköper 14 angeordnet ist. Vorzugsweise hat dieser Kühlkörper 14 neben der Kühlfunktion zusätzlich eine Trägerfunktion und gegebenenfalls optische Eigenschaften, wie z. B. reflektierende Eigenschaften. Das Konverterelement 13 wird mit dem Licht einer Lichtquelle 1 bestrahlt. Das vom Konverterelement 13 ausgesandte Nutzlicht 3 wird hier beispielhaft mit einem Kollimator 4 gebündelt. Ein Teil des Lichts der Lichtquelle 1 (z. B. blaues Laserlicht) wird direkt von dem Konverterelement 13 in Richtung auf eine Sensoreinrichtung 6 reflektiert. Gegebenenfalls ist auch hier ein Objektiv 10 zwischengeschaltet. Auch ein Teil der konvertierten Strahlung, die ja lambertsch abgestrahlt wird, erreicht die Sensoreinrichtung 6. Da auch hier die Oberfläche des Konverterelements 13 auf die Sensoreinrichtung 6 abgebildet wird, welche vorzugsweise als Sensor-Array ausgebildet ist, kann das Konverterelement ortsaufgelöst überwacht werden, wie in den Ausführungsbeispielen zuvor. Das Beispiel von 4 zeigt also eine Variante bei reflektivem Pumpen des Konverters.
5 hingegen zeigt eine Variante bei transmissivem Pumpen des Konverters. Die Lichtquelle 1 strahlt also durch den Kühlkörper 14 und das Konverterelement 13 hindurch. Das Trägerelement bzw. der Kühlkörper 14 (z.B. aus Saphir) ist hier mit einem dichroitischen Spiegel versehen. Dieser ist jedoch nicht ideal und ein Teil des konvertierten Lichts (vgl. Pfeil 15) wird auch nach hinten hin bzw. durch den Kühlkörper 14 durchgelassen. Auch Pumplicht (z. B. blaues Licht) wird von dem Konverterelement 13 teilweise nach hinten gestreut. Auf diese Weise kann das Gelb-Blau-Verhältnis ortsaufgelöst überwacht werden. Besonders vorteilhaft ist, wenn das Objektiv 10 eine vergrößerte Abbildung (z. B. 1:10) des Konverterelements 13 auf die Sensoreinrichtung 6 realisiert.
6 zeigt eine spezifische Form einer Konvertereinrichtung 2. 6 gibt eine Draufsicht wieder, während 7 eine Seitenansicht der Konvertereinrichtung 2 wiedergibt. Die Konvertereinrichtung 2 weist, wie in den vorhergehenden Beispielen, einen Kühlkörper 14 auf, welcher beispielsweise plättchenförmig oder quaderförmig ausgebildet sein kann. Dieser Kühlkörper ist beispielsweise aus Saphir gebildet. Saphir besitzt eine hohe Wärmeleitfähigkeit und kann für das Pumplicht und das konvertierte Licht transparent sein. Der plättchenförmige Kühlkörper 14, der im vorliegenden Dokument auch als transparente Platte bezeichnet wird, besitzt eine erste Hauptseite 17 und eine gegenüberliegende zweite Hauptseite 16. Die zweite Hauptseite 16 ist hier mit einem zweiten dichroitischen Spiegel 18 beschichtet. Der zweite dichroitischen Spiegel 18 bedeckt in dem vorliegenden Beispiel die gesamt Hauptseite 16 mit Ausnahme eines Rings 19, der einen Außendurchmesser d1 und einen Innendurchmesser d2 aufweist. Auf der zweiten Hauptseite 16 bzw. dem zweiten dichroitischen Spiegel 18 mit dem Ring 19 befindet sich das hier scheibenförmig ausgebildete Konverterelement 13. Es besitzt einen Durchmesser d3, der größer als der Außendurchmesser d1 des Rings 19 ist. Damit ist der komplette Ring 19 von dem Konverterelement 13 abgedeckt.
Die erste Hauptseite 17 des Kühlkörpers 14 ist im vorliegenden Beispiel vollständig mit einem ersten dichroitischen Spiegel 20 versehen. Dieser dichroitische Spiegel ist transmissiv für das Pumplicht (z. B. blaues Licht) und reflektiv für das konvertierte Licht (z. B. gelbes Licht). Gleiches gilt für den zweiten dichroitischen Spiegel 18. Die erste Hauptseite kann auch eine Antireflexbeschichtung oder gar keine Beschichtung aufweisen. Dann ist allerdings nur eine Ausbreitung über Totalreflexion innerhalb des Kühlkörpers 14 hin zu den Sensoren möglich.
An den Stirnseiten des Kühlkörpers 14, die senkrecht zu den Hauptseiten 16 und 17 stehen, sind mindestens zwei Sensorelemente 21 vorgesehen. Vorzugsweise befinden sich mindestens zwei solcher Sensorelemente an gegenüberliegenden Stirnseiten des Kühlkörpers 14. In dem Beispiel von 6 befindet sich an jeder der vier Stirnseiten des plättchenförmigen Kühlkörpers 14 je ein Sensorelement 21.
In Verbindung mit 8 wird nun die Funktionsweise der Konvertereinrichtung der 6 und 7 näher erläutert. Das Eingangslicht bzw. Pumplicht 22 einer hier nicht dargestellten Lichtquelle (z. B. blaues Laserlicht) wird durch den transparenten Kühlkörper 14 auf das Konverterelement 13 gerichtet. Dabei durchdringt es sowohl den ersten dichroitischen Spiegel 20 als auch den zweiten dichroitischen Spiegel 18. In dem Konverterelement 13 trifft es teilweise auf Leuchtstoffpartikel 23. Von diesen wird es beispielsweise in gelbes Licht konvertiert, dabei isotrop abgestrahlt und z.B. gemäß den Pfeilen 24 in Richtung des Pumplichts 22 (in 8 also nach rechts entsprechend Pfeil 27) aus dem Konverterelement 13 lambertsch abgestrahlt.
Von anderen Leuchtstoffpartikeln 23 wird das Licht zunächst auf den zweiten dichroitischen Spiegel 18 abgestrahlt und dort wiederum etwa in Richtung des Pumplichts (also wiederum nach rechts) aus dem Konverterelement 13 gemäß Pfeil 25 abgestrahlt. Andere Anteile des Pumplichts 22 treten durch das Konverterelement 13 hindurch, ohne auf einen Leuchtstoffpartikel 23 zu treffen, weshalb sie nicht in eine andere Frequenz konvertiert werden. Sie werden in dem Konverterelement 13 gestreut und verlassen dieses beispielsweise in der Richtung gemäß Pfeil 26.
Ein Teil der Photonen des Pumplichts 22, die auf Leuchtstoffpartikel 23 treffen, werden konvertiert und führen zu einer Lichtstrahlung in Richtung auf den Kühlkörper 14, ähnlich wie bei Pfeil 25. Im Bereich des Rings 29 jedoch, in dem der zweite dichroitischen Spiegel 18 eine Aussparung aufweist, wird diese rückwärtsgerichtete Strahlung in den Kühlkörper 14 gelenkt und dort entweder durch Totalreflektion oder mittels des ersten und zweiten dichroitischen Spiegels 18, 20 zu einer der Stirnseiten des Kühlkörpers 14 gelenkt und trifft dort auf einen der Sensoren 21.
Bei symmetrischer Bestrahlung nimmt jeder der Sensoren 21 etwa die gleiche Intensität an konvertierter Strahlung auf. Falls jedoch das Konverterelement 13 in einem Abschnitt beschädigt ist, wird der nächstgelegene Sensor weniger konvertierte Strahlung aufnehmen. Durch Vergleich der Detektionssignale der einzelnen Sensoren 21 kann dann ermittelt werden, in welchem Bereich etwa das Konverterelement 13 beschädigt ist.
Viel wichtiger ist aber, dass überhaupt sicherer ermittelt werden kann, dass das Konverterelement 13 beschädigt ist, denn der oder die von der Beschädigung weniger betroffenen Sensoren 21 liefern einen Referenzwert, mit dem sich andere Einflüsse, wie Alterung, Temperatur und dergleichen eliminieren lassen. Weichen die einzelnen Detektionssignale nämlich stark voneinander ab, so ist dies ein sicheres Zeichen dafür, dass das Konverterelement 13 beschädigt ist. Dieses Abweichen kann beispielsweise durch Differenz oder Quotient ermittelt werden.
Die spezielle Form der ringförmigen Aussparung 19 des zweiten dichroitischen Spiegels 18 hat neben dem Einlass der konvertierten Strahlung in den Kühlkörper 14 den Zweck, dass in dem kreisförmigen Zentralbereich, in dem der wesentliche Teil des Pumplichts 22 auftrifft, mehr konvertierte Strahlung nach vorne in Nutzlichtrichtung 27 gelenkt wird, was Pfeil 25 zeigt. Damit wird in der Mitte 28 des Konverters eher bläulich weißes Licht abgestrahlt. Aus den Randbereichen 29 und 30 hingegen wird weniger blaues Pumplicht gemäß Pfeil 26 gestreut, so dass es hier auch günstig ist, wenn aufgrund der Aussparung 19 weniger konvertierte Strahlung hin reflektiert wird. Damit werden die Randbereiche auch eher weiß und eine sonst übliche gelbe Korona wird vermieden bzw. reduziert. Somit kann ausgangsseitig auch auf eine Blende verzichtet werden, die eine gelbe Korona ausblendet.
In einer Variante, die in 8 angedeutet ist, kann im Bereich des Eintritts des Pumplichts 22 in den Kühlkörper 14 der zweite dichroitische Spiegel bzw. die dichroitische Schicht weggelassen werden.
Während also bei herkömmlichen Lösungen Signalveränderungen aufgrund von Beschädigungen des Konverterelements nur sehr gering ausfallen, bietet das Konzept mit einer strukturierten dichroitischen Schicht den Vorteil, dass ähnlich dem Konzept gemäß 1 mit mehreren Sensoren bzw. Sensor-Array auch die Mittelwerte aller Sensoren vom Signal jedes einzelnen Sensors abgezogen werden können. Damit ist das System ebenfalls unempfindlich gegenüber Temperatur- und Leistungsschwankungen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in 9 dargestellt. Eine Laserdiode 31 als Lichtquelle gibt beispielsweise p-polarisiertes Licht an die Konvertereinrichtung 2 ab (p-pol). Im normalen Betrieb wird bei einem Teil des z. B. blauen Lichts der Laserdiode 31 beim Durchgang durch die Konvertereinrichtung 2 die Polarisationsrichtung gedreht. Dies erfolgt beispielsweise durch Streuung in der Konverterkeramik. Es entsteht damit Nutzlicht mit einer p-Polarisation und einer s-Polarisation (p + s-pol). Auch hier kann ein Kollimator 4 das Nutzlicht 3 bündeln.
Aus dem Nutzlicht 3 wird ein kleiner Teil des Blaulichts durch einen Strahlteiler 7 ausgekoppelt. Zum Ausschluss von konvertiertem Licht aus dem ausgekoppelten Licht dient beispielsweise ein Blaufilter 32. Hierdurch lässt sich das Signal-Rausch-Verhältnis erhöhen. Es reicht, den Winkelbereich auszukoppeln, den die Pumpstrahlung bzw. blaue Strahlung im Fehlerfall ohne Konverter 2 hat. Dieses ausgekoppelte Licht wird dann beispielsweise durch einen dichroitischen Spiegel 33 in seine Anteile zerlegt. Er wirkt beispielsweise für p-polarisierte Anteile transmissiv und für s-polarisierte Anteile reflektiv. Demnach dient ein Detektor 34 zum detektieren der p-polarisierten Anteile und ein zweiter Detektor 35 zum detektieren der s-polarisierten Anteile. Aus den beiden Detektionssignalen kann das Verhältnis s/p gebildet werden. Dieses Verhältnis verändert sich im Fehlerfall, d. h. wenn der Konverter fehlt oder Löcher bekommt. Im Fehlerfall tritt nämlich das blaue Licht ungestreut durch das Loch im Konverter und behält seine ursprüngliche Polarisation.
Für eine optional ortsaufgelöste Messung können Polarisationsanteile von mehreren Abschnitten des Konverters auf obige Weise gewonnen werden. Gegebenenfalls genügt auch der Nachweis nur jeweils s-polarisierter Anteile aus verschiedenen Abschnitten der Konvertereinrichtung.
Bei der herkömmlichen Auswertung des Gelb-zu-Blau-Verhältnisses zur Fehlerdetektion besteht das Problem, dass die Materialien im optischen Weg des Messsignals wellenlängen-abhängig altern, d. h. dass auch durch Alterung sich das Gelb-zu-Blau-Verhältnis ändern kann. Da die Effizienz des Konverters Temperatur- und Leistungsabhängig ist, ändert sich das Gelb-zu-Blau-Verhältnis auch je nach Betriebszustand. Diese Probleme entfallen bei dem Ausführungsbeispiel von 9, weil nur das Verhältnis s/p des blauen Lichts betrachtet wird.
Bezugszeichenliste

1: Lichtquelle
2: Konvertereinrichtung
3: Nutzlicht
4: Kollimator
5: Optikeinrichtung
6: Sensoreinrichtung
7: Strahlteiler
8: Überwachungslicht
9: Restnutzlicht
10: Linse
11: Reflektor
12: Scheinwerfergehäuse
13: Konverterelement
14: Kühlkörper
15: Pfeil
16: Hauptseite
17: Hauptseite
18: dichroitischer Spiegel
19: Ring
20: dichroitischer Spiegel
21: Sensorelement
22: Eingangslicht bzw. Pumplicht
23: Leuchtstoffpartikel
24: Pfeil
25: Pfeil
26: Pfeil
27: Nutzlichtrichtung
28: Mitte
29: Randbereich
30: Randbereich
31: Laserdiode
32: Blaufilter
33: dichroitischer Spiegel
34: erster Detektor
35: zweiter Detektor

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2297827 B1 [0004]
US 8400011 B2 [0005]
DE 20201501682 U1 [0006]

Claims

Verfahren zum Detektieren einer Beschädigung einer Konvertereinrichtung (2) einer Beleuchtungsvorrichtung gekennzeichnet durch – Bestrahlen der Konvertereinrichtung (2) mit Eingangslicht, – Detektieren eines hauptsächlich von einem ersten Abschnitt der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlten Nutzlichtanteils (8) mit einem ersten Sensorelement (6, 21), wobei ein erstes Detektionssignal gewonnen wird, – Detektieren eines hauptsächlich von einem vom ersten Abschnitt verschiedenen zweiten Abschnitt der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlten Nutzlichtanteils (8) mit einem zweiten Sensorelement (6, 21), wobei ein zweites Detektionssignal gewonnen wird, und – automatisches Gewinnen einer Beschädigungsinformation über die Konvertereinrichtung (2) aus einem Verhältnis oder einer Differenz des ersten Detektionssignals zu entweder dem zweiten Detektionssignal oder einem daraus gebildeten Vergleichssignal.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei mit mindestens einem dritten Sensorelement (6, 21) ein dritter Nutzlichtanteil, der hauptsächlich von einem von den anderen Abschnitten verschiedenen dritten Abschnitt der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlt wird, unter Gewinnen eines dritten Detektionssignals detektiert wird und aus den Detektionssignalen das Vergleichssignal, insbesondere ein Mittelwert, gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 2, wobei bei dem automatischen Gewinnen Ortsdaten der Sensorelemente (6, 21) berücksichtigt werden, so dass die Beschädigungsinformation ortsabhängig ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jedes Sensorelement (6, 21) jeweils eine erste und zweite Sensorkomponente aufweist und mit der ersten Sensorkomponente eine erste Wellenlänge und mit der zweiten Sensorkomponente eine von der ersten Wellenlänge verschiedene zweite Wellenlänge des Nutzlichts detektierbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei mit jedem Sensorelement eine Polarisation des Nutzlichtanteils, die von einer Polarisation des Eingangslichts verschieden ist, detektierbar ist.
Verfahren zum Detektieren einer Beschädigung einer Konvertereinrichtung (2) einer Beleuchtungsvorrichtung gekennzeichnet durch – Bestrahlen der Konvertereinrichtung (2) mit Eingangslicht, – Detektieren einer Polarisation eines von der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlten Nutzlichtanteils (8), wobei ein Detektionssignal gewonnen wird, – automatisches Gewinnen einer Beschädigungsinformation über die Konvertereinrichtung (2) aus dem Detektionssignal.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei von dem Nutzlichtanteil eine weitere Polarisation detektiert und ein entsprechendes weiteres Detektionssignal gewonnen wird, und zu dem automatischen Gewinnen der Beschädigungsinformation auch das weitere Detektionssignal herangezogen wird.
Beleuchtungsvorrichtung mit – einer Lichtquelle (1) und – einer Konvertereinrichtung (2), die im Betrieb von der Lichtquelle (1) mit Eingangslicht bestrahlt ist, zum Erzeugen von Nutzlicht, gekennzeichnet durch – ein erstes Sensorelement (6, 21) zum Detektieren eines hauptsächlich von einem ersten Abschnitt der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlten Nutzlichtanteils (8) des Nutzlichts, wobei ein erstes Detektionssignal gewonnen wird, – ein zweites Sensorelement (6, 21) zum Detektieren eines hauptsächlich von einem vom ersten Abschnitt verschiedenen zweiten Abschnitt der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlten Nutzlichtanteils (8) des Nutzlichts, wobei ein zweites Detektionssignal gewonnen wird, und – eine Signalverarbeitungseinrichtung zum automatischen Gewinnen einer Beschädigungsinformation über die Konvertereinrichtung (2) aus einem Verhältnis oder einer Differenz des ersten Detektionssignals zu entweder dem zweiten Detektionssignal oder einem daraus gebildeten Vergleichssignal.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 8, wobei das erste Sensorelement (6, 21) und das zweite Sensorelement (6, 21) jeweils Teil eines gemeinsamen Sensorarray sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 9, wobei zwischen der Konvertereinrichtung (2) und den Sensorelementen eine separate Optikeinrichtung (7, 10) angeordnet ist, um einen Teil der Konvertereinrichtung (2) auf das Sensorarray abzubilden.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei ein Konverterelement (13) der Konvertereinrichtung (2) zur Wärmeableitung an einer Trägereinrichtung (14) befestigt ist, die Trägereinrichtung (14) eine transparente Platte aufweist, durch die das Eingangslicht auf das Konverterelement fällt, und die Sensorelemente an Stirnseiten der transparenten Platte angeordnet sind.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11, wobei die transparente Platte aus Saphir gebildet ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, wobei die transparente Platte an ihrer der Lichtquelle zugewandten ersten Hauptseite (17) einen ersten dichroitischen Spiegel (20), welcher für das Eingangslicht transmissiv und für von dem Konverterelement (13) konvertiertes Licht reflektiv ist, oder eine Anti-Reflexbeschichtung aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 13, wobei die transparente Platte an ihrer dem Konverterelement (13) zugewandten und der ersten Hauptseite (17) gegenüberliegenden zweiten Hauptseite (16) einen zweiten dichroitischen Spiegel (18) aufweist, welcher für das Eingangslicht transmissiv und für von dem Konverterelement (13) konvertiertes Licht reflektiv ist, und wobei der zweite dichroitische Spiegel (18) eine Aussparung (19) aufweist, durch welche im Betrieb ein Teil des konvertierten Lichts in die transparente Platte eindringt und zu den Sensorelementen (21) geleitet wird.
Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Aussparung (19) ringförmig ist und von dem Konverterelement vollständig abgedeckt ist.
Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 15, wobei das Konverterelement eine Keramikplatte oder eine Silikonmatrix mit Leuchtstoff aufweist.
Kraftfahrzeugscheinwerfer mit einer Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16 und einer Frontscheibe, wobei ein Abschnitt der Frontscheibe als Strahlteiler (7) Teil der Optikeinrichtung (7, 10) ist.
Beleuchtungsvorrichtung mit – einer Lichtquelle (1) und – einer Konvertereinrichtung (2), die im Betrieb von der Lichtquelle (1) mit Eingangslicht bestrahlt ist, zum Erzeugen von Nutzlicht, gekennzeichnet durch – ein Sensorelement (34, 35) zum Detektieren einer Polarisation eines von der Konvertereinrichtung (2) abgestrahlten Nutzlichtanteils (8) des Nutzlichts, wobei ein Detektionssignal gewonnen wird, und – eine Signalverarbeitungseinrichtung zum automatischen Gewinnen einer Beschädigungsinformation über die Konvertereinrichtung (2) aus dem Detektionssignal.