DE102016208610A1

DE102016208610A1 - Scheinwerfer zur Beleuchtung

Info

Publication number: DE102016208610A1
Application number: DE102016208610.3A
Authority: DE
Inventors: Ricarda Schömer; Jürgen Hager; Stephan SCHWAIGER; Oliver Hering; Norbert Haas
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2016-05-19
Filing date: 2016-05-19
Publication date: 2017-11-23
Also published as: US10183613B2; US20170334338A1; CN107401714A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer zur Beleuchtung, welcher aufweist: – eine Pumpstrahlungseinheit (1) zur Emission von Pumpstrahlung (4); – ein Leuchtstoffelement (2) zur zumindest teilweisen Konversion der Pumpstrahlung (4) in ein Konversionslicht; – ein Mikrospiegel-Array (3) mit einer Vielzahl matrixförmig angeordneter Mikrospiegelaktoren (10); wobei im Betrieb das Leuchtstoffelement (2) mit der Pumpstrahlung (4) bestrahlt wird und das daraufhin von dem Leuchtstoffelement (2) abgegebene Konversionslicht zumindest anteilig ein Beleuchtungslicht (7) bildet, das zur Einstellung einer Lichtverteilung über die Mikrospiegelaktoren (10) geführt wird, wobei die Mikrospiegelaktoren (10) in jeweiligen Zeitpunkten zur Unterstützung der mit dem Mikrospiegel-Array (3) eingestellten Lichtverteilung inhomogen mit dem Beleuchtungslicht (7) beleuchtet werden.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Scheinwerfer mit einer Pumpstrahlungseinheit zur Emission von Pumpstrahlung und einem Leuchtstoffelement zur zumindest teilweisen Konversion der Pumpstrahlung in ein Konversionslicht, das zumindest anteilig ein Beleuchtungslicht bildet.
Stand der Technik
Die Kombination aus Pumpstrahlungseinheit und Leuchtstoffelement kann bspw. in spektraler Hinsicht interessant sein, das Konversionslicht kann für sich (Vollkonversion) oder in Kombination mit anteilig nicht konvertierter Pumpstrahlung (Teilkonversion) das Beleuchtungslicht bilden. Insbesondere im Falle einer beabstandet zu dem Leuchtstoffelement angeordneten Pumpstrahlungseinheit hoher Leistungsdichte, z. B. einem Laser, lassen sich zudem Lichtquellen hoher Leuchtdichte realisieren, was interessante Möglichkeiten im Beleuchtungsbereich eröffnet.
Darstellung der Erfindung
Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen besonders vorteilhaften Scheinwerfer mit Pumpstrahlungseinheit und Leuchtstoffelement anzugeben.
Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe ein Scheinwerfer zur Beleuchtung, welcher aufweist:

– eine Pumpstrahlungseinheit zur Emission von Pumpstrahlung;
– ein Leuchtstoffelement zur zumindest teilweisen Konversion der Pumpstrahlung in ein Konversionslicht;
– ein Mikrospiegel-Array mit einer Vielzahl matrixförmig angeordneter Mikrospiegelaktoren;

Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Vorrichtungs- und Verfahrens- bzw. Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsichtlich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.
Der Scheinwerfer weist also ein Mikrospiegel-Array auf (nachstehend auch nur „Array“), über welches das Beleuchtungslicht dem Leuchtstoffelement nachgelagert zur Einstellung einer Lichtverteilung geführt wird. Die Mikrospiegelaktoren des Arrays können zumindest teilweise unabhängig voneinander angesteuert und verkippt werden, wobei ein jeweiliger Mikrospiegelaktor dann je nach Kippstellung das darüber geführte Beleuchtungslicht durch eine Beleuchtungsoptik zur Beleuchtungsanwendung hin oder neben die Beleuchtungsoptik lenkt, bspw. in einen Absorber. Im erstgenannten Fall kann der Mikrospiegelaktor als „eingeschaltet“ betrachtet werden (das Beleuchtungslicht gelangt von dem Mikrospiegelaktor aus zur Beleuchtungsanwendung), wohingegen der Mikrospiegelaktor im letztgenannten Fall von der Beleuchtungsanwendung aus gesehen „ausgeschaltet“ ist (Beleuchtungslicht wird nicht genutzt).
Die Möglichkeiten eines solchen Scheinwerfers lassen sich am besten anhand einer bevorzugten Anwendung illustrieren, nämlich der Straßenausleuchtung mit einem Kfz-Schweinwerfer. Dem Mikrospiegel-Array ist dabei eine Beleuchtungsoptik derart zugeordnet, dass das von unterschiedlichen (eingeschalteten) Mikrospiegelaktoren durch die Beleuchtungsoptik geführte Beleuchtungslicht in unterschiedliche Raumrichtungen gelangt, die Lichtverteilung im Ortsraum in der Array-Ebene wird also in eine Lichtverteilung im Winkelraum des Fernfelds übersetzt. Durch selektives Ein-/Ausschalten eines jeweiligen Mikrospiegelaktors kann dementsprechend eine jeweilige Raumrichtung bzw. ein Raumwinkelbereich selektiv mit Beleuchtungslicht versorgt werden, oder eben nicht.
Von einem mit dem Scheinwerfer maximal zugänglichen Lichtkegel lassen sich also gezielt Raumwinkelbereiche hinzu- und wegschalten, was bspw. zur adaptiven Straßenausleuchtung genutzt werden kann. Ein von bspw. einem Kamerasystem des Kraftfahrzeugs (Kfz) erfasstes, vorausfahrendes oder entgegenkommendes Fahrzeug kann so bspw. gezielt aus dem Lichtkegel ausgenommen werden, indem also die jeweilig zugeordneten Mikrospiegelaktoren ausgeschaltet (in eine entsprechende Kippstellung) gebracht werden.
Dies soll ein vorteilhaftes und insoweit auch bevorzugtes Anwendungsgebiet illustrieren, den Erfindungsgedanken aber nicht in seiner Allgemeinheit beschränken.
Die Lichtverteilung ergibt sich also letztlich aus der matrixförmigen Anordnung der Mikrospiegelaktoren in jeweils ein- oder ausgeschaltetem Zustand, wobei die Beleuchtungsoptik dieses im Prinzip zweidimensionale Emissionsmuster in eine entsprechende Raumwinkelverteilung umsetzt. Bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer wird die Lichtverteilung nun aber nicht ausschließlich über das Mikrospiegel-Array eingestellt, sondern wird diesem bereits eine gewissermaßen vorgeformte Lichtverteilung angeboten, wird es nämlich inhomogen beleuchtet. Die Inhomogenität kann spektraler Art sein, sodass also bspw. ein Bereich des Arrays mit kaltweißem Beleuchtungslicht und ein anderer mit warmweißem Beleuchtungslicht versorgt werden kann; ersterer kann dann bspw. eine Fernlichtfunktion unterstützen, letzterer z. B. Abblend-, Nebel- und/oder Tagfahrlicht bzw. auch andere Lichtfunktionen, wie z. B. ein spezielles Stadtfahrlicht.
Die Inhomogenität kann aber nicht nur spektral, sondern alternativ oder zusätzlich auch in einer über das Array inhomogenen Bestrahlungsstärke zum Ausdruck kommen. Es kann bspw. zeitweilig ausgeschalteten Mikrospiegelaktoren bereits originär weniger bzw. gar kein Beleuchtungslicht zugeführt werden; es muss dann also innerhalb des Scheinwerfers weniger Beleuchtungslicht „vernichtet“, also z. B. dem Absorber zugeführt werden (auch als „Beam Dump“ bezeichnet), was etwa die Energieeffizienz betreffend Vorteile bieten kann. Mit einer verringerten Verlustleistung lässt sich auch die thermische Anbindung optimieren, kann also bspw. ein kleinerer Kühlkörper vorgesehen werden, was dann neben den Bauraum- auch Gewichtsvorteile bieten kann.
Bildlich gesprochen kann das Mikrospiegel-Array eine vergleichsweise feingerastert einstellbare Lichtverteilung ermöglichen, wobei dies erfindungsgemäß auf Grundlage einer gewissen Vorrasterung erfolgt. Generell bezieht sich diese Vorformung auf „jeweilige Zeitpunkte“, wird also nicht die Beleuchtung des Mikrospiegel-Arrays im zeitlichen Verlauf betrachtet (hier kann es selbstverständlich auch eine Variation geben), sondern soll die Beleuchtung in einem Zeitpunkt als Momentaufnahme inhomogen sein. Es wird also bspw. im selben Zeitpunkt der eine Bereich des Arrays auf eine Weise und der andere davon abweichend (oder auch gar nicht) beleuchtet.
Das „Mikrospiegel-Array“ (auch Digital Micromirror Device, DMD) kann bspw. mindestens 10, 100, 500, 1.000, 5.000, 10.000 bzw. 30.000 Mikrospiegelaktoren und (davon unabhängig) z. B. nicht mehr als 1 × 10⁸, 1 × 10⁷ bzw. 1 × 10⁶ Mikrospiegelaktoren aufweisen (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Die Mikrospiegelaktoren sind nicht notwendigerweise vollständig unabhängig voneinander schaltbar, sondern können bspw. auch bereits Chipseitig in Gruppen zusammengefasst sein. Es können also bspw. auch mehrere nebeneinander angeordnete Mikrospiegelaktoren gemeinschaftlich einen Raumwinkelbereich versorgen, oder eben nicht, also dann sämtlich ein- oder ausgeschaltet sein. Auch hinsichtlich bestimmter Betriebsmodi, wie z. B. Fernlicht, Abblendlicht, Tagfahrlicht etc., ist auch ein bereits originäres gruppenweises Zusammenfassen möglich.
Die Konversion ist bevorzugt eine Down-Konversion, das Konversionslicht ist also längerwellig als die Pumpstrahlung; das Konversionslicht hat zumindest einen überwiegenden Anteil im sichtbaren Spektralbereich, bevorzugt liegt es insgesamt im Sichtbaren. Das Konversionslicht kann für sich allein (Vollkonversion) das Beleuchtungslicht bilden, bevorzugt ist eine Teilkonversion, bei welcher es gemeinsam mit anteilig nicht konvertierter Pumpstrahlung das Beleuchtungslicht bildet. Die Pumpstrahlung ist bevorzugt blaues Licht. Das Beleuchtungslicht ist bevorzugt Weißlicht, dessen Farbort also bspw. in einem CIE-Normfarbdiagramm (1931) in dem ECE-Weißfeld gemäß der ECE/324/Rev.1/Adb.47/Reg.No.48/Rev.12 liegen kann.
Soweit generell von einem „Eingerichtet-Sein“ des Scheinwerfers die Rede ist, meint dies bspw., dass sich im Betrieb des Scheinwerfers die Pumpstrahlung/das Beleuchtungslicht entsprechend ausbreitet und/oder das Mikrospiegel-Array entsprechend beschaltet ist bzw. beleuchtet wird. Soweit es um die Strahlführung geht, sind die einzelnen Komponenten dabei derart relativ zueinander angeordnet, dass sich Pumpstrahlung und Konversions- bzw. Beleuchtungslicht entsprechend ausbreiten. Bevorzugt weist der Scheinwerfer eine Steuereinheit auf, welche die Beschaltung der Mikrospiegelaktoren (ein-/ausgeschaltet) entsprechend steuert.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Mikrospiegel-Array insofern inhomogen beleuchtet, als das Beleuchtungslicht nur auf einen Teil der Mikrospiegelaktoren geführt wird und andere unbeleuchtet bleiben. Dies betrifft die jeweiligen Zeitpunkte, also letztlich einen bestimmten Betriebszustand des Scheinwerfers; in anderen jeweiligen Zeitpunkten (in einem anderen Betriebszustand) können dann bspw. auch sämtliche Mikrospiegelaktoren mit Beleuchtungslicht versorgt werden oder kann auch ein anderer Teil davon nicht versorgt werden. Zur teilweisen Abschaltung der Beleuchtung des Arrays kann bspw. eine Blende eingebracht werden, oder es kann bei einer Pumpstrahlungseinheit mit mehreren Pumpstrahlungsquellen eine selektive Abschaltung dieser erfolgen.
Der Erfindungsgedanke lässt sich aber nicht nur mit einer solchen gewissermaßen digitalen (unbeleuchtet/beleuchtet) Vorrasterung verwirklichen, sondern die Inhomogenität kann auch in spektraler Hinsicht bzw. in einer über das Array variierenden Bestrahlungsstärke bestehen, vgl. die nachstehend im Einzelnen beschriebenen Varianten. Dabei sind ausdrücklich auch Kombinationen möglich. Es kann also bspw. ein Teil der Mikrospiegelaktoren gar nicht beleuchtet werden und sich zusätzlich bei den verbleibenden die Bestrahlungsstärke und/oder die spektrale Zusammensetzung des darüber geführten Beleuchtungslichts unterscheiden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird das Array insoweit inhomogen beleuchtet, als eine erste Mehrzahl der Mikrospiegelaktoren mit einem ersten Teil des Beleuchtungslichts beleuchtet wird und eine zweite Mehrzahl (die von der ersten verschieden ist) mit einem zweiten Teil des Beleuchtungslichts, wobei der erste und der zweite Teil eine unterschiedliche spektrale Zusammensetzung haben. Die „unterschiedliche spektrale Zusammensetzung“ meint bspw., dass zwei entsprechende Strahlungsleistungsspektren bei gleicher Skalierung (jedes auf einen gemeinsamen Maximalwert I_max normiert) nicht deckungsgleich sind.
Über die Wellenlänge in nm auf der x-Achse aufgetragen und bei einer linearen Skalierung auf x- und y-Achse kann bei zwei solchen Spektren mit „unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung“ die jeweilige Fläche unter einem jeweiligen Spektrum von einer Vereinigungsfläche, die sich als Vereinigungsmenge der Flächen unter den Spektren ergibt, um bspw. mindestens 1 %, 2 %, 3 %, 4 % bzw. 5 % abweichen (auch kleine Abweichungen können einen merklichen Einfluss haben). Generell können der erste und der zweite Teil des Beleuchtungslichts auch eine unterschiedliche Farbe haben, könnten die Spektren im Allgemeinen also auch gar nicht überlappen; bevorzugt ist jedoch Weißlicht und sind die Abweichungen eher klein; die Abweichung von der Vereinigungsfläche kann bspw. bei höchstens 30 %, 25 %, 20 %, 15 % bzw. 10 % liegen (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt).
Bevorzugt ist sowohl der erste als auch der zweite Teil des Beleuchtungslichts jeweils Weißlicht (z. B. Farbort jeweils im ECE-Weißfeld) und unterscheiden sich die beiden in ihrer jeweiligen Farbtemperatur. Kaltweißes Beleuchtungslicht kann neben dem erwähnten Fernlicht bspw. auch gezielt eine Markierungsfunktion erfüllen, sodass also bspw. auf den Fahrbahnrand gerichtete Raumwinkelbereiche mit kaltweißem Beleuchtungslicht versorgt werden können, bspw. um gezielt Verkehrszeichen bzw. auch eine mögliche Gefahrenquelle, wie bspw. am Fahrbahnrand stehendes Wildtier (z. B. ein Reh), anzuzeigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beleuchtung des Mikrospiegel-Arrays insoweit inhomogen, als ein erster Teil des Beleuchtungslichts eine erste Mehrzahl Mikrospiegelaktoren beleuchtet und ein zweiter Teil eine zweite (von der ersten verschiedene) Mehrzahl Mikrospiegelaktoren, wobei der erste und der zweite Teil auf dem Array eine unterschiedliche Bestrahlungsstärke haben. Es kann bspw. die erste Bestrahlungsstärke größer als die zweite sein, wobei dann bspw. über die erste Mehrzahl Mikrospiegelaktoren ein mittiger Bereich eines Lichtkegels versorgt werden kann.
Eine der z. B. mittig erhöhten Bestrahlungsstärke entsprechend erhöhte Strahldichte (Leuchtdichte) ermöglicht dann bspw. einen sehr weitreichenden Lichtfinger, etwa zur Ausleuchtung einer geraden Strecke bei erhöhter Geschwindigkeit. Unabhängig davon im Einzelnen kann die erste Bestrahlungsstärke bspw. um mindestens 5 %, weiter und besonders bevorzugt mindestens 15 % bzw. 25 %, größer als die zweite Bestrahlungsstärke sein (mögliche Obergrenzen können davon unabhängig bspw. bei höchstens 300 %, 200 % bzw. 100 % liegen).
Im Allgemeinen kann die Bestrahlungsstärke über einen jeweiligen Bereich auch variieren und wird für den Vergleich dann ein über den jeweiligen Bereich gebildeter Mittelwert zugrunde gelegt, bevorzugt ist die Bestrahlungsstärke in einem jeweiligen Bereich konstant. Die Bestrahlungsstärke wird „auf dem Array“ betrachtet, also über eine jeweilige Referenzfläche, welche die jeweiligen Mikrospiegelaktoren (deren Reflexionsflächen) in einem unverkippten Referenzzustand (auch als transienter „Flat State“ bezeichnet“) beinhaltet, sie ist also insbesondere nicht vom Kippwinkel eines jeweiligen Mikrospiegelaktors abhängig.
Nachdem bislang vorrangig die Inhomogenität, die das Beleuchtungslicht auf dem Array hat, an sich diskutiert wurde, geht es nachstehend vertieft um verschiedene Möglichkeiten zur Einstellung einer solchen Inhomogenität, insbesondere über eine entsprechende Ausgestaltung von Pumpstrahlungseinheit und/oder Leuchtstoffelement (bzw. auch mit Blende/Filter dazwischen). Dabei können wiederum die einzelnen Maßnahmen alternativ oder auch in Kombination auftreten. Ganz allgemein können Pumpstrahlungsquellen (z. B. LED und/oder Laser) dazu genutzt werden, eine inhomogene Bestrahlung des Arrays zu realisieren; es können i. A. bspw. auch Pumpstrahlungsquellen gleicher Strahldichte z. B. anordnungs- bzw. Optik-bedingt eine inhomogene Bestrahlung erzeugen, also unterschiedlich große Flächen des Leuchtstoffelements ausleuchten.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist die Pumpstrahlungseinheit eine Mehrzahl Pumpstrahlungsquellen auf und wird die inhomogene Beleuchtung des Arrays erreicht, indem eine erste und eine zweite der Pumpstrahlungsquellen die Pumpstrahlung mit unterschiedlicher Strahldichte emittieren. Generell kann eine Pumpstrahlungsquelle bspw. eine LED (Leuchtdiode) oder eine Laserquelle, insbesondere eine Laserdiode, sein. Dabei ist ausdrücklich auch eine Kombination möglich, kann also bspw. die unterschiedliche Strahldichte auch bereits durch eine grundsätzlich unterschiedliche Abstrahlcharakteristik eingestellt sein. Es kann bspw. eine LED, die die Pumpstrahlung typischerweise Lambertsch emittiert, eine Grundbestrahlung schaffen, wobei dann ein Laser lokal eine Überhöhung aufmoduliert bzw. einen von der LED nicht bestrahlten Bereich des Leuchtstoffelements mit höherer Bestrahlungsstärke beaufschlagt.
Generell muss das Leuchtstoffelement im Allgemeinen nicht zwingend zu der Pumpstrahlungseinheit beabstandet angeordnet sein, sondern ist insbesondere im Falle der LED als Pumpstrahlungsquelle auch ein direkt angrenzendes, also in direktem optischen Kontakt damit vorgesehenes Leuchtstoffelement denkbar (die Pumpstrahlung durchsetzt dazwischen kein optisch wirksames Gasvolumen). Jedenfalls im Falle eines Lasers, bevorzugt aber auch bei einer LED, ist jedoch ein zu der Pumpstrahlungseinheit beabstandet angeordnetes Leuchtstoffelement bevorzugt, sodass die Pumpstrahlung dazwischen optisch wirksam ein Fluid-, insbesondere Gasvolumen, insbesondere Luft, durchsetzt.
Unabhängig davon im Einzelnen wird bevorzugt also bereits das Leuchtstoffelement selbst inhomogen bestrahlt. Die „unterschiedliche“ Strahldichte bezieht sich dabei auf Unterschiede der eingeschalteten Pumpstrahlungsquellen, alternativ und/oder zusätzlich kann eine Pumpstrahlungsquelle auch gänzlich hinzu- und weggeschaltet werden. Generell ist die Bestrahlung des Leuchtstoffelements bevorzugt insoweit statisch, also ein Bestrahlungsbereich, den eine jeweilige Pumpstrahlungsquelle von einer Einstrahlfläche des Leuchtstoffelements bestrahlt (z. B. nach der Halbwertsbreite genommen), bevorzugt einen über den Betrieb hinweg gleichbleibenden Flächenschwerpunkt hat. Der Bestrahlungsbereich kann zwar gegebenenfalls in seiner Größe variabel sein, soll aber jedenfalls in seiner Position festliegen, jedenfalls in einem jeweiligen Betriebsmodus, bevorzugt über den gesamten Betrieb hinweg; bevorzugt ist auch die Größe konstant.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die erste und die zweite Pumpstrahlungsquelle baugleich und werden sie zur Einstellung der Inhomogenität mit unterschiedlicher Ausgangsleistung betrieben, bspw. Amplituden- und/oder Pulsweiten-moduliert. Die Ausgangsleistung der ersten Pumpstrahlungsquelle kann also bspw. um mindestens 5 %, 15 % bzw. 25 % größer als jene der zweiten sein, wobei (davon unabhängig) mögliche Obergrenzen bspw. bei höchstens 300 %, 200 % bzw. 100 % liegen können (jeweils in der Reihenfolge der Nennung zunehmend bevorzugt). Bevorzugt betrifft dies Laserdioden als Pumpstrahlungsquellen; eine jeweilige Pumpstrahlungsquelle kann auch aus mehreren Laserdioden aufgebaut sein, deren jeweilige Laser-Strahlenbündel dann bspw. über eine Strahlkompressionsoptik zusammengeführt und überlagert werden (dies ist generell möglich, auch unabhängig von dem Betrieb mit unterschiedlicher Ausgangsleistung). Bevorzugt ist jede Pumpstrahlungsquelle gleich genau einer Laserdiode.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die inhomogene Beleuchtung des Arrays erreicht bzw. unterstützt, indem die Pumpstrahlung dem Leuchtstoffelement vorgelagert einen Filter durchsetzt und/oder das Beleuchtungslicht dem Leuchtstoffelement nachgelagert einen Filter durchsetzt. Wenngleich nun vorrangig auf „den Filter“ Bezug genommen wird, ist ausdrücklich auch eine Kombination aus vor- und nachgelagerter Anordnung möglich. Der Filter kann bspw. ein Graufilter sein, dessen Filtergrad über die Filterfläche variiert (was die Inhomogenität unterstützt). Es ist aber auch ein Farbfilter möglich, der das hindurchgehende Strahlenbündel spektral verändert; insbesondere kann es sich auch um einen dichroitischen Filter handeln, der in einem Wellenlängenbereich transmissiv und in einem anderen reflektiv ist. Auch im Falle des Farbfilters/dichroitischen Filters sind über die Filterfläche variierende Filtereigenschaften möglich.
Der Filter kann bspw. direkt an das Leuchtstoffelement grenzend vorgesehen sein (in direktem optischen Kontakt damit), also bspw. je nach Anordnung vor- oder nachgelagert auf die Einstrahl- oder Abstrahlfläche als Beschichtung aufgebracht sein. Andererseits ist aber auch eine zu dem Leuchtstoffelement beabstandete Anordnung möglich, wobei der Filter dann ferner auch versetzbar gelagert sein kann (vgl. die nachstehende Offenbarung die Blende bzw. das Leuchtstoffelement betreffend bezüglich „versetzbar“). Der Filter kann dann also je nach Betriebszustand auch aus dem jeweiligen Strahlenbündel bzw. einem Teil davon herausgenommen und gegebenenfalls durch einen anderen Filter ersetzt werden, wobei die Filter bspw. auch Teil eines gemeinsamen Filterrads sein können, also nicht notwendigerweise körperlich voneinander getrennt sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die inhomogene Beleuchtung des Arrays erreicht bzw. unterstützt, indem die Pumpstrahlung dem Leuchtstoffelement vorgelagert und/oder das Beleuchtungslicht dem Leuchtstoffelement nachgelagert von einer jeweiligen Blende im Strahlquerschnitt verringert wird. Wiederum ist ausdrücklich eine Kombination aus vor- und nachgelagerter Anordnung möglich, wird der Einfachheit halber nachfolgend aber auf „die Blende“ Bezug genommen. Mit der Blende lässt sich insbesondere die eingangs genannte Variante, bei welcher einigen der Mikrospiegelaktoren überhaupt kein Beleuchtungslicht zugeführt wird, realisieren.
Bevorzugt ist die Blende versetzbar gelagert, sodass die Verringerung des Strahlquerschnitts auch wegschaltbar und/oder veränderbar ist. Etwa im Falle eines konvergenten oder divergenten Strahlenbündels kann bspw. auch mit einer in der Durchstrahlungsrichtung versetzbaren Blende eine Veränderung erreicht werden. Bevorzugt ist die Blende schräg zur Durchstrahlungsrichtung bewegbar, insbesondere senkrecht dazu, kann sie also in den Strahlengang hinein- und herausbewegt werden. Dabei ist im Allgemeinen auch ein Blendenrad denkbar, mit dem also für unterschiedliche Betriebszustände unterschiedliche Abschattungsprofile (in Form einer jeweiligen Blende) hinterlegt sind. Bevorzugt ist eine Blende, die hinein- bzw. herausbewegt werden kann und im letztgenannten Fall nicht durch eine andere Blende ersetzt wird, sondern das gesamte Strahlenbündel freigibt. Besonders bevorzugt kann eine schräg/senkrecht zur Durchstrahlungsrichtung geradlinig, etwa über einen Linearmotor/-aktor, verschiebbar gelagerte Blende sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die inhomogene Beleuchtung erreicht bzw. unterstützt, indem ein Leuchtstoffelement vorgesehen ist, das sich in mindestens zwei Bereiche gliedert, die sich in ihren jeweiligen Konversionseigenschaften unterscheiden. Diese Untergliederung bezieht sich auf eine zur Pumpstrahlungs-Einstrahlrichtung schräge, bevorzugt senkrechte Seitenrichtung. Die „Pumpstrahlungs-Einstrahlrichtung“ ergibt sich als Mittelwert sämtlicher Richtungsvektoren, entlang welcher Pumpstrahlung auf das Leuchtstoffelement einfällt, wobei bei dieser Mittelwertbildung jeder Richtungsvektor mit der ihm zugehörigen Strahlstärke gewichtet wird. Die Seitenrichtungen liegen senkrecht zu einer Dickenrichtung des Leuchtstoffelements, letzteres hat in den Seitenrichtungen seine flächige Erstreckung, also bspw. in jeder der Seitenrichtungen eine um mindestens das 5- bzw. 10-fache größere Erstreckung als in der dazu senkrechten Dickenrichtung. Bevorzugt kann ein senkrechter Pumpstrahlungseinfall sein und fallen die Dicken- und die Pumpstrahlungs-Einstrahlrichtung dann entsprechend zusammen.
Infolge der „unterschiedlichen Konversionseigenschaften“ hat das aus dem einen Bereich des Leuchtstoffelements heraus abgegebene Beleuchtungslicht eine unterschiedliche spektrale Zusammensetzung (vgl. die vorstehende Definition dazu) gegenüber dem aus dem anderen Bereich heraus abgegebenen Beleuchtungslicht. Im Allgemeinen wird dabei ein über den jeweiligen Bereich gebildeter Mittelwert betrachtet, bevorzugt sind die Konversionseigenschaften je Bereich konstant. Generell kann das Leuchtstoffelement auch mehrteilig vorgesehen sein, also aus mehreren separaten und getrennt voneinander handhabbaren Teilen aufgebaut sein. Bevorzugt ist es jedoch einstückig, können also verschiedene Bereiche davon, die sich bspw. in den Konversionseigenschaften unterscheiden, nicht zerstörungsfrei voneinander getrennt werden.
Das „Leuchtstoffelement“ kann generell bspw. ein bevorzugt transparenter Träger mit dem Leuchtstoff darauf sein, wobei der Leuchtstoff vorzugsweise direkt an den Träger grenzt und/oder eine durchgehende Schicht bildet; im Allgemeinen kann er aber auch über eine Fügeverbindungsschicht, insbesondere Klebstoffschicht, damit verbunden sein. Das Leuchtstoffelement kann aber bspw. auch ein Matrixmaterial, bspw. eine Keramik, Glas, oder ein Kunststoffmaterial aufweisen, in dem der Leuchtstoff auf diskrete Bereiche verteilt angeordnet ist, etwa in Körnern der Keramik oder in Partikelform in Glas/Kunststoff eingeformt. Das Leuchtstoffelement kann ferner auch ein Monokristall des Leuchtstoffs sein, etwa ein YAG:Ce-Monokristall. Bei der zuvor diskutierten zumindest teilweisen Zerstörung würde nun bspw. der Einkristall, das Matrixmaterial bzw. der Träger und/oder der Leuchtstoff selbst lokal aufgetrennt werden.
Auch im Falle eines einstückigen Leuchtstoffelements können verschiedene Bereiche davon gleichwohl optisch voneinander entkoppelt sein, wobei die Bereiche bspw. mit einer Trennwand (z. B. aus einem reflektiven oder absorbierenden Material) entkoppelt sein können; es kann aber auch (trotz der insgesamt einstückigen Ausgestaltung) eine Entkopplung durch eine bereichsweise mechanische Auftrennung, bspw. in einer Leuchtstoffschicht eines insgesamt mehrlagigen Leuchtstoffelements, geschaffen werden.
Mit Cer dotiertes Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Ce) ist als Leuchtstoff generell bevorzugt, insbesondere für Weißlichterzeugung. Für farbiges Licht können auch andere Leuchtstoffsysteme zum Einsatz kommen, ggf. in Kombination mit einem Filter/Filterrad. Im Allgemeinen kann „Leuchtstoff“ aber auch auf eine Mischung mehrerer Einzel-Leuchtstoffe zu lesen sein, wovon dann einer bspw. YAG:Ce sein kann. Unabhängig von der Ausgestaltung im Einzelnen kann das Leuchtstoffelement in Reflexion (Einstrahl- und Abstrahlfläche fallen zusammen) oder in Transmission (Einstrahl- und Abstrahlfläche einander entgegengesetzt) betrieben werden.
Die unterschiedlichen Konversionseigenschaften können bspw. durch einen Unterschied im Leuchtstoff in den Bereichen erreicht werden, wobei im Falle einer Mischung mehrerer Einzel-Leuchtstoffe bereits unterschiedliche Anteile dieser an der jeweiligen Mischung den Unterschied begründen können. Die Mischungen können sich aber bspw. auch in zumindest einem Einzel-Leuchtstoff unterscheiden. Selbstverständlich kann in dem einen Bereich auch genau ein Einzel-Leuchtstoff und in dem anderen Bereich ein anderer vorgesehen sein.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in dem ersten und zweiten Bereich derselbe Leuchtstoff vorgesehen, unterscheiden sich die Bereiche jedoch in der effektiven Konzentration des Leuchtstoffs. Die „effektive Konzentration“ ist die von der Pumpstrahlung je Flächeneinheit tatsächlich durchstrahlte Leuchtstoffmenge, es kann also einerseits tatsächlich die Volumenkonzentration des Leuchtstoffs in dem einen von jener in dem anderen Bereich abweichen, und/oder es kann andererseits das Leuchtstoffelement in den Bereichen eine unterschiedliche Dicke haben.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform (alternativ oder auch ergänzend zur unterschiedlichen effektiven Konzentration des Leuchtstoffs) sind in den Bereichen unterschiedlicher Konversionseigenschaften dieselben Streupartikel vorgesehen, allerdings in unterschiedlicher effektiver Konzentration. Mit der unterschiedlichen Streupartikel-Konzentration kann bspw. das Relativverhältnis von Konversionslicht und anteilig nicht konvertierter Pumpstrahlung verändert werden; als Streupartikel sind z. B. Titandioxid-Partikel denkbar. Bezüglich der „effektiven Konzentration“ wird auf den vorherigen Absatz verwiesen (Volumenkonzentration und/oder Dicke können unterschiedlich sein).
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die inhomogene Beleuchtung des Arrays erreicht bzw. unterstützt mit einem Leuchtstoffelement, das einen Gradientenbereich aufweist. In diesem Gradientenbereich ändern sich die Konversionseigenschaften in einer Seitenrichtung mit einem Gradienten, die Konversionseigenschaften haben also einen stufenlosen bzw. glatten Verlauf (im Sinne von differenzierbar). Der Gradient kann dabei im Allgemeinen über den Gradientenbereich hinweg variieren, bevorzugt ist jedoch ein konstanter Gradient. Der Gradient kann bspw. durch eine sich entsprechend ändernde effektive Konzentration des Leuchtstoffs und/oder von Streupartikeln eingestellt sein, vgl. die vorstehenden Absätze. Bevorzugt ist ein Leuchtstoffelement mit mehreren Gradientenbereichen, in denen sich also jeweils die Konversionseigenschaften mit einem jeweiligen Gradienten ändern. Innerhalb eines jeweiligen Gradientenbereichs kann es auch mehrere Gradienten geben (in zueinander verkippten, insbesondere senkrechten Seitenrichtungen).
In bevorzugter Ausgestaltung erstreckt sich der Gradientenbereich um eine zur Dickenrichtung des Leuchtstoffelements parallele Achse umlaufend und ändern sich die Konversionseigenschaften in dem Gradientenbereich entlang der in Bezug auf diese Achse radialen Richtungen (jede dieser radialen Richtungen fällt auch mit einer Seitenrichtung zusammen, vgl. die vorstehenden Definitionen). Die Konversionseigenschaften ändern sich also von besagter Achse weg nach radial außen, der Konversionsgrad kann nach außen zu- oder abnehmen. Ein solcher Gradientenbereich kann bspw. rund, insbesondere ringförmig bzw. kreisförmig, insbesondere ringkreisförmig, sein; andererseits ist aber auch eine eckige Form möglich.
Generell kann ein mit unterschiedlichen Konversionseigenschaften vorgesehenes Leuchtstoffelement neben einer Einstellung/Unterstützung der inhomogenen Beleuchtung auch Abbildungsfehler einer Beleuchtungsoptik, etwa einen Randabfall/eine Vignettierung, korrigieren bzw. teilweise kompensieren helfen. Derartige Abbildungsfehler bzw. allgemeine Unzulänglichkeiten können bspw. aus anderen Gründen in der Beleuchtungsoptik vorhanden sein und lassen sich so dann zumindest teilweise kompensieren.
In bevorzugter Ausgestaltung werden die sich in dem Gradientenbereich ändernden Konversionseigenschaften durch eine entsprechende Änderung der effektiven Konzentration des Leuchtstoffs erreicht, siehe vorne.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Leuchtstoffelement versetzbar gelagert und unterscheiden sich seine Konversionseigenschaften in einer ersten Versetzstellung zu der Pumpstrahlungseinheit von jenen in einer zweiten Versetzstellung. Infolge der „versetzbaren“ Lagerung muss nicht notwendigerweise die Position des gesamten Leuchtstoffelements veränderbar sein, es ist bspw. auch eine drehbare Lagerung möglich, sodass mit einer Drehbewegung zwischen den Versetzstellungen gewechselt werden kann. Andererseits kann aber auch eine verschiebbare Lagerung bevorzugt sein, insbesondere mit schräg/senkrecht zur Pumpstrahlungs-Einstrahlrichtung orientierter Verschieberichtung; bevorzugt ist eine geradlinige Verschiebbarkeit, bspw. über einen Linearmotor/-aktor betrieben. Im Allgemeinen wäre auch eine Verschiebbarkeit entlang der Pumpstrahlungs-Einstrahlrichtung denkbar, womit bei einem nicht kollimierten (konvergenten/divergenten) Strahlenbündel der bestrahlte Bereich verändert (vergrößert/verkleinert) wird.
Die Erfindung betrifft auch die Verwendung eines vorliegend beschriebenen Scheinwerfers zur Beleuchtung, insbesondere zur Kfz-Beleuchtung, insbesondere zur Außenbeleuchtung; bevorzugt ist die Verwendung in einem Kfz-Frontscheinwerfer, besonders bevorzugt in einem Automobil-Frontscheinwerfer. Bei der Verwendung werden die Mikrospiegelaktoren in zumindest einem Betriebszustand inhomogen beleuchtet, wird dem Array also vorgeformtes Beleuchtungslicht zugeführt. Es wird ausdrücklich auf sämtliche vorstehenden Angaben verwiesen, die gleichermaßen auch eine entsprechende Verwendungen betreffend offenbart sein sollen. Im Allgemeinen wäre aber auch eine Verwendung in Effektlicht-Scheinwerfern bzw. allgemein im Entertainment-Bereich bzw. auch zur Architainment-Beleuchtung denkbar.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht immer im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.
Im Einzelnen zeigt
1a einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer mit einem Mikrospiegel-Array in einer schematischen Seitenansicht;
1b einen Mikrospiegelaktor des Mikrospiegel-Arrays gemäß 1a in Detailansicht;
2a–4b Leuchtstoffelemente, die sich zur Einstellung einer inhomogenen Beleuchtung eines Mikrospiegel-Arrays gemäß 1a in Bereiche unterschiedlicher Konversionseigenschaften gliedern;
5a–7b Leuchtstoffelemente, die zur Einstellung einer inhomogenen Beleuchtung eines Mikrospiegel-Arrays gemäß 1a sich mit einem Gradienten ändernde Konversionseigenschaften zeigen;
8a–9b weitere Leuchtstoffelemente zur Einstellung einer inhomogenen Beleuchtung eines Mikrospiegel-Arrays gemäß 1a;
10a–11b weitere Leuchtstoffelemente in Verbindung mit einer inhomogenen Pumpstrahlungs-Einstrahlung zur Einstellung einer inhomogenen Beleuchtung eines Mikrospiegel-Arrays gemäß 1a.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
1a zeigt in vereinfachter schematischer Darstellung einen erfindungsgemäßen Scheinwerfer mit einer Pumpstrahlungseinheit 1, vorliegend einer Laserdiode, einem Leuchtstoffelement 2 und einem Mikrospiegel-Array 3. Im Betrieb emittiert die Pumpstrahlungseinheit 1 eine Pumpstrahlung 4, vorliegend blaues Licht, das auf eine Einstrahlfläche 5 des Leuchtstoffelements 2 fällt. Eine zwischen Pumpstrahlungseinheit 1 und Leuchtstoffelement 2 angeordnete Optik, im einfachsten Fall eine Kollimationslinse, ggf. ergänzt um eine Strahlkompressionsoptik / fokussierende Optik, ist in der schematischen Darstellung nicht gezeigt.
Das Leuchtstoffelement 2 weist YAG:Ce als Leuchtstoff auf, der auf die Anregung mit der Pumpstrahlung 4 hin ein gelbes Konversionslicht emittiert. Dieses wird gemeinsam mit anteilig nicht konvertierter Pumpstrahlung 4 an einer der Einstrahlfläche 5 entgegengesetzten Abstrahlfläche 6 des Leuchtstoffelements 2 als Beleuchtungslicht 7 abgeführt, das Leuchtstoffelement 2 wird also in Transmission betrieben. Dabei können die Einstrahl- 5 und/oder die Abstrahlfläche 6 auch jeweils dichroitisch beschichtet sein, also erstere für die Pumpstrahlung 4 transmissiv / das Konversionslicht reflektiv und letztere in umgekehrter Form, was vorliegend aber nicht im Einzelnen gezeigt ist (bei Teilkonversion ist die Abstrahlfläche 6 unbeschichtet).
Das Beleuchtungslicht 7 wird über das Mikrospiegel-Array 3 geführt, wobei diesem nachgelagert eine Beleuchtungsoptik 8 angeordnet ist. Dazu wird die Abstrahlfläche 6 des Leuchtstoffelements 2 mit einer nicht dargestellten Optik auf das Mikrospiegel-Array 3 abgebildet. An unterschiedlichen Stellen des Mikrospiegel-Arrays 3 reflektiertes Beleuchtungslicht 7 wird von der Beleuchtungsoptik 8 in unterschiedliche Raumrichtungen geführt (im eingeschalteten Zustand des jeweiligen Mikrospiegelaktors, vgl. 1b). Durch eine entsprechende Beschaltung des Mikrospiegel-Arrays können dann also gezielt Raumrichtungen bzw. Raumwinkelbereiche von der Beleuchtung ausgenommen werden, was bspw. eine adaptive Straßenausleuchtung erlaubt.
1b zeigt einen Mikrospiegelaktor 10 des Mikrospiegel-Arrays 3 in einer schematisch vergrößerten Ansicht. Das Mikrospiegel-Array 3 ist aus einer Vielzahl solcher Mikrospiegelaktoren 10 aufgebaut, die matrixförmig angeordnet sind. Im eingeschalteten Zustand des Mikrospiegelaktors 10 ist dieser in einer derartigen Kippstellung, dass das darauf fallende Beleuchtungslicht 7 durch die Beleuchtungsoptik 8 der Beleuchtungsanwendung zugeführt wird. Im ausgeschalteten Zustand hingegen ist der Mikrospiegelaktor 10 derart verkippt (strichliert angedeutet), dass das darauf fallende Beleuchtungslicht 7 nicht durch die Beleuchtungsoptik 8 geführt wird, sondern auf einen Absorber 11 fällt (also nicht genutzt wird).
Bei dem erfindungsgemäßen Scheinwerfer wird deshalb, um bspw. die Menge an ungenutztem und in dem Absorber 11 vernichtetem Beleuchtungslicht 7 zu verringern, das Mikrospiegel-Array 3 bereits inhomogen beleuchtet. Dem Mikrospiegel-Array 3 wird also eine vorgeformte Lichtverteilung zur Verfügung gestellt, sodass dann anteilig weniger Beleuchtungslicht 7 in dem Absorber 11 vernichtet werden muss. Bezüglich der Vorteile und auch Varianten der vorgeformten Lichtverteilung wird ausdrücklich auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
Im Folgenden werden unterschiedliche Möglichkeiten gezeigt, mit denen sich eine inhomogene Beleuchtung des Mikropiegel-Arrays 3 realisieren lässt. Das jeweilige Leuchtstoffelement 2 ist dabei jeweils in Aufsicht (Figur „...a“) und in einem zur Dickenrichtung parallelen Schnitt (Figur „...b“) gezeigt.
Das Leuchtstoffelement 2 gemäß den 2 gliedert sich in einen inneren ersten Bereich 2a und einen äußeren zweiten Bereich 2b. In dem inneren Bereich 2a ist die effektive Leuchtstoffkonzentration höher, was bei gleicher Volumenkonzentration des Leuchtstoffs über eine größere Dicke im Bereich 2a erreicht wird. Im Ergebnis ist der Dotierungsgrad mit Cer in dem ersten Bereich 2a höher, wird dort also anteilig mehr Pumpstrahlung 4 konvertiert / mehr Konversionslicht emittiert.
Bei dem Leuchtstoffelement 2 gemäß 3 ist nun zunächst im Unterschied zu jenem gemäß 2 die Grundform in der Aufsicht gesehen rund anstatt rechteckig bzw. quadratisch. Ferner ist der innere Bereich 2a dünner, weswegen dort die effektive Leuchtstoffkonzentration geringer ist. Das aus dem Bereich 2a heraus emittierte Beleuchtungslicht 7 hat dann also einen höheren Blauanteil (weniger Konversion), was bspw. für eine Fernlichtfunktion interessant sein kann. Ergänzend oder alternativ zur Variation der Leuchtstoffkonzentration könnte ein Unterschied bspw. auch durch eine unterschiedliche effektive Konzentration von Streupartikeln, etwa Titandioxid-Partikeln, eingestellt werden.
Das Leuchtstoffelement 2 gemäß 4 gliedert sich in drei Bereiche 2a, b, c, die wiederum ineinandergeschachtelt sind. In dem ersten Bereich 2a ist die effektive Leuchtstoffkonzentration (der von der Pumpstrahlung 4 effektiv „gesehene“ CER-Anteil) am höchsten, von dort wird also im Wesentlichen gelbes Beleuchtungslicht 7 emittiert (kaum Blauanteil). Der nach außen darauffolgende Bereich 2b ist wesentlich dünner (vgl. 4b), womit die effektive Leuchtstoffkonzentration kleiner und damit der transmittierte Blauanteil höher ist. Die effektive Leuchtstoffkonzentration im dritten Bereich 2c liegt zwischen jener des ersten 2a und zweiten Bereichs 2b.
Das Leuchtstoffelement 2 gemäß den 5a, b ist nicht in mehrere Bereiche untergliedert, sondern es ändern sich die Konversionseigenschaften mit einem Gradienten über das gesamte Leuchtstoffelement 2 hinweg. Es nimmt die effektive Leuchtstoffkonzentration in der 5a nach unten hin ab, weswegen der Blauanteil nach oben hin ansteigt, angedeutet mit dem Pfeil. Der entsprechende Verlauf der Leuchtstoffkonzentration kann bspw. durch eine über das Leuchtstoffelement 2 hinweg zunehmende Volumenkonzentration eingestellt sein.
Das Leuchtstoffelement 2 gemäß den 6a, b gliedert sich in zwei Gradientenbereiche 2d, e, die sich jeweils um eine Achse 60 umlaufend erstrecken, wobei der Gradient in Bezug auf die zu der Achse 60 radialen Richtungen ausgebildet ist. In beiden Gradientenbereichen 2d, e nimmt die effektive Leuchtstoffkonzentration nach außen hin ab und dementsprechend der Blauanteil nach außen hin zu, wobei der Konversionsgrad in dem äußeren Gradientenbereich 2e generell (im Mittel) höher liegt und dort andererseits auch der Gradient größer ist.
Das Leuchtstoffelement 2 gemäß den 7a, b weist einen dicken inneren Bereich 2a mit konstanten Konversionseigenschaften und hohem Gelbanteil (vgl. 4a, b) auf, an den nach außen zwei umlaufende Gradientenbereiche 2d, e anschließen; insoweit wird auch auf die Beschreibung zu 6a, b verwiesen.
Das Leuchtstoffelement 2 gemäß 8 wird von einer Blende 80 teilweise verschattet (gezeigt in der Aufsicht gemäß 8a), wobei die Blende 80 schräg zu einer Einstrahlrichtung der Pumpstrahlung 4 verschiebbar gelagert ist, also der Verschattungsgrad verändert werden kann, womit unterschiedlich vorgeformte Lichtverteilungen (für die Beleuchtung des Mikrospiegel-Arrays) einstellbar sind. Der Schnitt gemäß 8b liegt in dem in 8a unteren Teil des Leuchtstoffelements 2. Das Leuchtstoffelement gliedert sich in einen Gradientenbereich 2d, in dem der Blauanteil nach rechts zunimmt, und zwei Bereiche 2a, b, über welche die Konversionseigenschaften jeweils konstant sind, wobei die effektive Leuchtstoffkonzentration in dem Bereich 2b geringer ist (eingestellt über abweichende Volumenkonzentration und/oder Dicke).
Das Leuchtstoffelement 2 gemäß 9a, b ist im Gesamten relativ zur Pumpstrahlungseinheit 1 bewegbar gelagert, womit, weil sich die Konversionseigenschaften in den Gradientenbereichen 2d, e ändern (Blauanteil nimmt nach oben zu), je nach Positionierung des Leuchtstoffelements 2 unterschiedliches Beleuchtungslicht eingestellt werden kann. In beiden Gradientenbereichen 2d, e variiert der Blauanteil entlang der Bewegungsrichtung, in dem Gradientenbereich 2e zusätzlich auch senkrecht dazu (nimmt nach rechts zu).
Das Leuchtstoffelement 2 gemäß den 10a, b ist mit homogenen, über das Leuchtstoffelement 2 hinweg konstanten Konversionseigenschaften vorgesehen, wobei eine über die Abstrahlfläche variierende Beleuchtungslichtabgabe (und damit inhomogene Beleuchtung des Mikrospiegel-Arrays 3) über eine inhomogene Bestrahlung mit der Pumpstrahlung erreicht wird. In der Aufsicht gemäß 10a ist ein innerer Bereich 100a gekennzeichnet, in welchem die Bestrahlungsstärke höher als in dem äußeren Bereich 100b ist. Entsprechend inhomogen könnte auch ein gemäß einer der vorstehenden Figuren in unterschiedliche Bereiche untergliedertes Leuchtstoffelement 2 bestrahlt werden, es könnte also bspw. bei dem Leuchtstoffelement gemäß 3a, b der erste Bereich 2a mit höherer Bestrahlungsstärke als der zweite Bereich 2b bestrahlt werden.
Die 11a, b illustrieren eine solche Kombination, wobei in der Aufsicht (11a) die Bereiche unterschiedlicher Bestrahlungsstärke 100a bis c illustriert sind, der Schnitt (11b) hingegen die Untergliederung des Leuchtstoffelements 2 in die Bereiche 2a, b illustriert. Eine rechteckförmige Bestrahlung kann bspw. durch Abbilden einer rechteckigen LED auf das Leuchtstoffelement 2, aber auch mit einer Blende / einem Filter realisiert werden. In dem ersten Bereich 2a ist die effektive Leuchtstoffkonzentration geringer und dementsprechend der Blauanteil höher. Der zweite Bereich 2b (mit geringerem Blauanteil) wird mit einer Bestrahlungsstärke bestrahlt (Bereich 100c), die im Vergleich zur Bestrahlungsstärke in dem Bereich 100b höher liegt. In dem innersten Bereich 100a ist die Bestrahlungsstärke am höchsten.
Bezugszeichenliste

1: Pumpstrahlungseinheit
2: Leuchtstoffelement
2a–e: Bereiche des Leuchtstoffelements
3: Mikrospiegel-Array
4: Pumpstrahlung
5: Einstrahlfläche
6: Abstrahlfläche
7: Beleuchtungslicht
8: Beleuchtungsoptik
10: Mikrospiegelaktor
11: Absorber
60: Achse
80: Blende
100a–c: Bereiche unterschiedlicher Bestrahlungsstärke des Leuchtstoffelements
100a: innerer Bereich
100b: äußeren Bereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

CIE-Normfarbdiagramm (1931) [0014]
ECE/324/Rev.1/Adb.47/Reg.No.48/Rev.12 [0014]

Claims

Scheinwerfer zur Beleuchtung, welcher aufweist: – eine Pumpstrahlungseinheit (1) zur Emission von Pumpstrahlung (4); – ein Leuchtstoffelement (2) zur zumindest teilweisen Konversion der Pumpstrahlung (4) in ein Konversionslicht; – ein Mikrospiegel-Array (3) mit einer Vielzahl matrixförmig angeordneter Mikrospiegelaktoren (10); wobei der Scheinwerfer derart eingerichtet ist, dass im Betrieb das Leuchtstoffelement (2) von der Pumpstrahlungseinheit (1) mit der Pumpstrahlung (4) bestrahlt wird, wobei das daraufhin von dem Leuchtstoffelement (2) abgegebene Konversionslicht zumindest anteilig ein Beleuchtungslicht (7) bildet, welches Beleuchtungslicht (7) zur Einstellung einer Lichtverteilung über die Mikrospiegelaktoren (10) geführt wird, wobei die Mikrospiegelaktoren (10) in jeweiligen Zeitpunkten zur Unterstützung der mit dem Mikrospiegel-Array (3) eingestellten Lichtverteilung inhomogen mit dem Beleuchtungslicht (7) beleuchtet werden.
Scheinwerfer nach Anspruch 1, bei welchem das Beleuchtungslicht (7) in den jeweiligen Zeitpunkten nur über einige der Mikrospiegelaktoren (10) geführt wird, also andere der Mikrospiegelaktoren (10) unbeleuchtet sind, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren (10) zumindest unterstützt.
Scheinwerfer nach Anspruch 1 oder 2, bei welchem in den jeweiligen Zeitpunkten eine erste Mehrzahl der Mikrospiegelaktoren (10) mit einem ersten Teil des Beleuchtungslichts (7) beleuchtet wird und eine zweite Mehrzahl der Mikrospiegelaktoren (10) mit einem zweiten Teil des Beleuchtungslichts (7) beleuchtet wird, wobei der erste und der zweite Teil des Beleuchtungslichts eine unterschiedliche spektrale Zusammensetzung haben, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren zumindest unterstützt.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem in den jeweiligen Zeitpunkten eine erste Mehrzahl der Mikrospiegelaktoren (10) mit einem ersten Teil des Beleuchtungslichts (7) beleuchtet wird, der auf dem Mikrospiegel-Array (3) eine erste Bestrahlungsstärke hat, und eine zweite Mehrzahl der Mikrospiegelaktoren (10) mit einem zweiten Teil des Beleuchtungslichts (7) beleuchtet wird, der auf dem Mikrospiegel-Array (3) eine zweite Bestrahlungsstärke hat, wobei die erste und die zweite Bestrahlungsstärke unterschiedlich groß sind, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren (10) zumindest unterstützt.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Pumpstrahlung (4) auf eine Einstrahlfläche (5) des Leuchtstoffelements (2) trifft und auf der Einstrahlfläche (5) eine inhomogene Bestrahlungsstärkeverteilung erzeugt, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren (10) zumindest unterstützt.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Pumpstrahlungseinheit (1) eine Mehrzahl Pumpstrahlungsquellen aufweist, wobei in den jeweiligen Zeitpunkten eine erste der Pumpstrahlungsquellen einen ersten Teil der Pumpstrahlung (4) mit einer ersten Strahldichte emittiert und eine zweite der Pumpstrahlungsquellen einen zweiten Teil der Pumpstrahlung (4) mit einer zweiten Strahldichte emittiert, wobei die erste und die zweite Strahldichte unterschiedlich groß sind, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren (10) zumindest unterstützt.
Schweinwerfer nach Anspruch 6, bei welchem die erste und die zweite Pumpstrahlungsquelle baugleich sind, in den jeweiligen Zeitpunkten aber mit unterschiedlicher Ausgangsleistung betrieben werden.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Pumpstrahlung (4) dem Leuchtstoffelement (2) vorgelagert und/oder das Beleuchtungslicht (7) dem Leuchtstoffelement (2) nachgelagert einen Filter durchsetzt, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren (10) zumindest unterstützt.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem die Pumpstrahlung (4) dem Leuchtstoffelement (2) vorgelagert und/oder das Beleuchtungslicht (7) dem Leuchtstoffelement (2) nachgelagert von einer Blende (80) begrenzt wird, also ein Strahlquerschnitt des jeweiligen Strahlenbündels verringert wird, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren (10) zumindest unterstützt.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Leuchtstoffelement (2) in Bezug auf eine zu einer Pumpstrahlungs-Einstrahlrichtung schräge Seitenrichtung einen ersten (2a) und einen davon verschiedenen zweiten Bereich (2b) aufweist, wobei sich der erste (2a) und der zweite Bereich (2b) in ihren Konversionseigenschaften unterscheiden, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren (10) zumindest unterstützt.
Scheinwerfer nach Anspruch 10, bei welchem in dem ersten (2a) und dem zweiten Bereich (2b) derselbe Leuchtstoff vorgesehen ist und/oder dieselben Streupartikel vorgesehen ist, sich jedoch die effektive Konzentration des Leuchtstoffs in dem ersten (2a) und dem zweiten Bereich (2b) unterscheidet und/oder sich die effektive Konzentration der Streupartikel in dem ersten (2a) und zweiten Bereich (2b) unterscheidet.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Leuchtstoffelement (2) einen Gradientenbereich (2d, e) aufweist, in dem sich die Konversionseigenschaften entlang einer zur Pumpstrahlungs-Einstrahlrichtung schrägen Seitenrichtung mit einem Gradienten ändern, was die inhomogene Beleuchtung der Mikrospiegelaktoren (10) zumindest unterstützt.
Scheinwerfer nach Anspruch 12, bei welchem sich der Gradientenbereich (2d, e) um eine zu der Seitenrichtung senkrechte Achse (60) umlaufend erstreckt und sich die Konversionseigenschaften in dem Gradientenbereich entlang der in Bezug auf diese Achse (60) radialen Richtungen mit einem Gradienten ändern.
Scheinwerfer nach Anspruch 12 oder 13, bei welchem die Änderung der Konversionseigenschaften durch eine sich ändernde effektive Konzentration eines Leuchtstoffs erreicht wird.
Scheinwerfer nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welchem das Leuchtstoffelement (2) derart versetzbar gelagert ist, dass sich die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffelements (2) in einer ersten Versetzstellung zu der Pumpstrahlungseinheit (1) von jenen in einer zweiten Versetzstellung zu der Pumpstrahlungsquelle unterscheiden.
Verwendung eines Scheinwerfers nach einem der vorstehenden Ansprüche zur Beleuchtung, insbesondere zur Kraftfahrzeug-Beleuchtung und/oder für eine Beleuchtung, bei welcher die Mikrospiegelaktoren (10) in ersten jeweiligen Zeitpunkten zur Unterstützung einer ersten Lichtverteilung und in zweiten jeweiligen Zeitpunkten zu Unterstützung einer zweiten Lichtverteilung voneinander abweichend inhomogen mit dem Beleuchtungslicht beleuchtet werden.