DE102016212070A1 - Beleuchtungseinrichtung und fahrzeugscheinwerfer mit beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Beleuchtungseinrichtung und fahrzeugscheinwerfer mit beleuchtungseinrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (1) mit mindestens einer Laserlichtquelle (2) und einem Lichtwellenlängenkonversionselement (3) zur Wellenlängenkonversion von Laserlicht (20) von der mindestens einen Laserlichtquelle (2), wobei die Beleuchtungseinrichtung Mittel (4) zur Homogenisierung der Lichtfarbe des von der Beleuchtungseinrichtung (1) emittierten Lichts aufweist.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Laserlichtquelle und einem Lichtwellenlängenkonversionselement zur partiellen oder vollständigen Wellenlängenkonversion des von der mindestens eine Laserlichtquelle emittierten Laserlichts. Außerdem betrifft die Erfindung einen Fahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer derartigen Beleuchtungseinrichtung.
  • Eine oder mehrere derartige Beleuchtungseinrichtungen dienen beispielsweise als Lichtquellen in einem Fahrzeugscheinwerfer zum Erzeugen von weißem Licht gemäß der ECE-Norm ECE/324/Rev.1/Adb.No.48/Rev.12 oder als Lichtquellen für medizinische Anwendungen oder für Mikroskopie oder Spektroskopie, oder für Projektion oder Effekt-Entertainmentbeleuchtung.
  • Derartige Beleuchtungseinrichtungen emittieren in der Regel farblich inhomogenes Licht, weil beispielsweise die Wellenlängenkonversion des Laserlichts im Lichtwellenlängenkonversionselement aufgrund von Lichtstreuung des Laserlichts im Lichtwellenlängenkonversionselement lokal inhomogen ist und dadurch auch die Anteile von nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht im von dem Lichtwellenlängenkonversionselement abgestrahlten Licht über die lichtemittierende Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements lokal variieren. Insbesondere ist der Anteil des wellenlängenkonvertierten Lichts, der von Bereichen der lichtemittierenden Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahlt wird, die einen vergleichsweise großen Abstand zum Auftreffort des Laserlichts auf dem Lichtwellenlängenkonversionselement aufweisen, höher als der Anteil des wellenlängenkonvertierten Lichts, der von Bereichen der lichtemittierenden Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahlt wird, die einen vergleichsweise geringen Abstand zum Auftreffort des Laserlichts auf dem Lichtwellenlängenkonversionselement aufweisen.
  • Darstellung der Erfindung
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gattungsgemäße Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, die über einen definierten, lokalen Bereich hinweg Licht emittiert, das eine farblich möglichst homogene Mischung aus nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und am Lichtwellenlängenkonversionselement wellenlängenkonvertiertem Licht umfasst.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mindestens eine Laserlichtquelle, vorzugsweise in Form einer Anordnung von einer oder mehreren Laserdioden, und mindestens ein Lichtwellenlängenkonversionselement zur Wellenlängenkonversion von Laserlicht, das von der mindestens einen Laserlichtquelle emittiert wird. Zusätzlich weist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung Mittel zur Homogenisierung der Lichtfarbe des von ihr emittierten Lichts auf. Dadurch wird erreicht, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung Licht mit möglichst homogener Lichtfarbe emittiert.
  • Die vorgenannten Mittel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zur Homogenisierung der Lichtfarbe sind vorzugsweise derart ausgebildet, dass das von einer lichtemittierenden Oberfläche oder von einem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahlte Licht eine farblich möglichst homogene Mischung aus nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und vom Lichtwellenlängenkonversionselement wellenlängenkonvertiertem Licht ist.
  • Vorteilhafterweise umfassen die vorgenannten Mittel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mindestens einen Farbfilter. Mit Hilfe des mindestens einen Farbfilters werden die relative Anteile von nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht verändert, so dass von einer lichtemittierenden Oberfläche oder einem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung abgestrahltes Licht eine homogenere Lichtfarbe besitzt.
  • Vorzugsweise ist eine Filterwirkung des mindestens einen Farbfilters der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung auf eine Wellenlänge beziehungsweise einen Wellenlängenbereich des von der mindestens einen Laserlichtquelle emittierten Laserlichts oder des von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement wellenlängenkonvertierten Lichts abgestimmt. Die Filterwirkung des mindestens einen Farbfilters kann auch auf eine Wellenlänge beziehungsweise einen Wellenlängenbereich des von der mindestens einen Laserlichtquelle emittierten Laserlichts und des von dem Lichtwellenlängenkonversionselement wellenlängenkonvertierten Lichts abgestimmt sein. Dadurch können der Anteil des nicht-wellenlängenkonvertierten Laserlichts oder der Anteil des wellenlängenkonvertierten Lichts oder beide vorgenannten Anteile im von einer lichtemittierenden Oberfläche oder einem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts so reduziert werden, dass die farbliche Homogenität des von der lichtemittierenden Oberfläche bzw. dem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahlten Lichts und damit auch die farbliche Homogenität des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts verbessert wird.
  • Gemäß einem oder mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der mindestens eine Farbfilter als dichroitischer Filter, insbesondere als Interferenzfilter ausgebildet. Dadurch wird die Filterwirkung mittels destruktiver Interferenz zwischen einer Vielzahl von Filterschichten mit abwechselnd hohem und niedrigem optischen Brechungsindex erzielt. Dichroitische Filter haben den Vorteil, dass ihre Filterwirkung durch Anpassung des Schichtendesigns und der Schichtdicken der einzelnen Filterschichten auf die Wellenlänge des Laserlichts bzw. des wellenlängenkonvertierten Lichts abgestimmt werden kann.
  • Insbesondere kann dadurch eine Filterkante des dichroitischen Filters, welche den Übergang des dichroitischen Filters vom Lichtwellenlängenbereich mit hohem Transmissionsgrad des Filters zum Lichtwellenlängenbereich mit niedrigem Transmissionsgrad des Filters definiert, auf eine gewünschte Wellenlänge eingestellt werden. Zusätzlich kann auch durch Verändern der Anzahl der Schichten des dichroitischen Filters die Steilheit der Filterkante eingestellt werden. Außerdem können auch zwei oder mehr dichroitische Filter mit unterschiedlichen Filterkanten vorgesehen sein, um eine farbliche Homogenisierung des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts zu erreichen.
  • Der mindestens eine dichroitische Farbfilter ist vorzugsweise als Beschichtung auf einer Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements ausgebildet. Dadurch kann die Filterwirkung auf einen ausgewählten Bereich der Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements beschränkt werden. Vorzugsweise ist der dichroitische Farbfilter auf einer lichtemittierenden Oberfläche oder einem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet. Zusätzlich oder alternativ kann der dichroitische Farbfilter auch auf einer mit Laserlicht bestrahlten Oberfläche oder einem mit Laserlicht bestrahlten Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet sein. Alternativ kann der mindestens eine dichroitische Farbfilter ferner auch auf einem separat von dem Lichtwellenlängenkonversionselement angeordneten lichtdurchlässigen Träger angeordnet sein.
  • Gemäß einem oder mehreren weiteren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der mindestens eine Farbfilter als Absorptionsfilter ausgebildet. Dadurch wird die Filterwirkung mittels Absorption von nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht oder von wellenlängenkonvertiertem Licht erzielt. Der Absorptionsgrad kann dabei mit Hilfe einer Dicke des Filters auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Durch geeignete Wahl des Absorbers kann der Absorptionsfilter auf die Wellenlänge des nicht-wellenlängenkonvertierten Laserlichts oder des vom Lichtwellenlängenkonversionselement wellenlängenkonvertierten Lichts abgestimmt werden.
  • Vorteilhafterweise ist der Absorptionsfilter als Beschichtung auf einer Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet. Dadurch wird keine zusätzliche Halterung für den Absorptionsfilter benötigt und der Absorptionsfilter kann als Baueinheit mit dem Lichtwellenlängenkonversionselement ausgebildet sein.
  • Vorzugsweise ist der Absorptionsfilter als Beschichtung auf einer lichtemittierenden Oberfläche oder einem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet. Alternativ oder zusätzlich kann der Absorptionsfilter aber auch auf einer mit Laserlicht bestrahlten Oberfläche oder einem mit Laserlicht bestrahlten Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet sein.
  • Vorzugsweise ist die Schichtdicke der Beschichtung lokal unterschiedlich ausgebildet. Dadurch kann der Absorptionsgrad des Absorptionsfilters lokal unterschiedlich über die beschichtete Oberfläche bzw. den beschichteten Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements gestaltet werden, um eine Inhomogenität der Farbverteilung des von der lichtemittierenden Oberfläche bzw. dem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahlten Lichts noch weiter zu reduzieren.
  • Die Schichtdicke oder bzw. und die Form der Beschichtung sind vorzugsweis auf eine Form eines von der mindestens einen Laserlichtquelle erzeugten Leuchtflecks auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement oder auf ein Profil des von der mindestens einen Laserlichtquelle erzeugten Laserlichts abgestimmt, um eine weitere Verbesserung der farblichen Homogenität des von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahlten Lichts bzw. Mischlichts zu erhalten. Beispielsweise besitzt die Beschichtung eine elliptische Kontur im Fall eines elliptischen Profils des Laserlichtstrahls oder im Fall eines Leuchtflecks mit elliptischer Kontur auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement.
  • Der Absorptionsfilter der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist gemäß einem oder mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen derart ausgebildet, dass er bevorzugt Licht mit der Wellenlänge des Laserlichts von der mindestens einen Laserlichtquelle absorbiert, um den Anteil des nicht-wellenlängenkonvertierten Laserlichts im von der lichtemittierenden Oberfläche bzw. von dem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Licht zu reduzieren und dadurch die Homogenität der Lichtfarbe des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts zu verbessern.
  • Vorzugsweise ist die Schichtdicke des Absorptionsfilters in Bereichen der beschichteten Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, die einen vergleichsweise geringen Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement besitzen, größer als in Bereichen der beschichteten Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, die einen größeren Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement besitzen, um von der lichtemittierenden Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahltes nicht-wellenlängenkonvertiertes Laserlicht, das von Oberflächenbereichen nahe einem Auftreffort des Laserlichts auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement abgestrahlt wird, stärker zu absorbieren als nicht-wellenlängenkonvertiertes Laserlicht, das von Oberflächenbereichen abgestrahlt wird, die einen größeren Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement aufweisen. Dadurch werden jeweils die Anteile des nicht-wellenlängenkonvertierten Laserlichts und des wellenlängenkonvertierten Lichts im Licht, das von Bereichen der lichtemittierenden Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements mit unterschiedlichem Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement abgestrahlt wird, angepasst und so die Homogenität der Lichtfarbe des von der lichtemittierenden Oberfläche bzw. dem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Lichts weiter verbessert.
  • Gemäß einem oder mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der Absorptionsfilter derart ausgebildet, dass er bevorzugt Licht mit einer Wellenlänge des von dem Lichtwellenlängenkonversionselement wellenlängenkonvertierten Lichts absorbiert, um den Anteil des wellenlängenkonvertierten Lichts im von einer lichtemittierenden Oberfläche bzw. einem lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung abgestrahlten Licht zu reduzieren und dadurch die Homogenität der Lichtfarbe des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts zu verbessern.
  • Vorzugsweise ist die Schichtdicke des Absorptionsfilters in Bereichen der beschichteten Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, die einen vergleichsweise großen Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement besitzen, größer als in Bereichen der beschichteten Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, die einen geringeren Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement besitzen, um von der lichtemittierenden Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahltes wellenlängenkonvertiertes Licht, das von Bereichen der lichtemittierenden Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements mit vergleichsweise großem Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement abgestrahlt wird, stärker zu absorbieren als wellenlängenkonvertiertes Licht, das von Bereichen der lichtemittierenden Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahlt wird, die einen vergleichsweise geringeren Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement besitzen. Dadurch werden jeweils die Anteile des wellenlängenkonvertierten Lichts und des nicht-wellenlängenkonvertierten Laserlichts in dem Licht, das von Bereichen der lichtemittierenden Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements mit unterschiedlichem Abstand zu einem Auftreffort des Laserlichts auf das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement abgestrahlt wird, angepasst und so die Homogenität der Lichtfarbe des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts weiter verbessert.
  • Alternativ oder zusätzlich zu dem mindestens einen Farbfilter können die Mittel zur Homogenisierung der Lichtfarbe des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts Leuchtstoff umfassen, der in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement enthalten ist, wobei vorzugsweise eine Dicke des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements oder eine Konzentration des Leuchtstoffs in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement lokal unterschiedlich ausgebildet ist, um die relativen Anteile von nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht, die von unterschiedlichen Bereichen der lichtemittierenden Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements abgestrahlt werden, einander anzupassen. Beispielsweise kann zu diesem Zweck eine Dicke des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements in Bereichen des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, die mit Laserlicht bestrahlt werden, größer sein als in Bereichen des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, die nicht unmittelbar mit Laserlicht bestrahlt werden, oder eine Konzentration des Leuchtstoffs in mit hoher Laserlichtintensität bestrahlten Bereichen des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements höher sein als in Bereichen des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements, die nicht unmittelbar mit Laserlicht oder mit geringer Laserlichtintensität bestrahlt werden.
  • Vorteilhafterweise sind eine Form eines Bereichs des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements mit lokal unterschiedlicher Dicke des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements oder mit lokal unterschiedlicher Konzentration des Leuchtstoffs im mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement auf eine Form oder ein Farbprofil eines von der mindestens einen Laserlichtquelle erzeugten Leuchtflecks auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement oder auf ein Profil des von der mindestens einen Laserlichtquelle erzeugten Laserlichts abgestimmt, um die farbliche Homogenisierung des vom mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement abgestrahlten Lichts weiter zu verbessern.
  • Alternativ oder zusätzlich können die Mittel zur Homogenisierung der Lichtfarbe des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts eine Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung des Lichtwellenlängenkonversionselements umfassen, die vorzugsweise auf einem Oberflächenabschnitt der Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet ist, um eine Temperaturabhängigkeit der Effizienz der Wellenlängenkonversion des Lichtwellenlängenkonversionselements auszunutzen und im beschichteten Bereich den Anteil von wellenlängenkonvertiertem Licht zu verringern. Beispielsweise kann zu diesem Zweck eine Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements eine transparente Indium-Zinn-Oxid-Schicht (ITO-Schicht) oder eine lichtdurchlässige Goldschicht aufweisen.
  • Ferner können die Mittel zur Homogenisierung der Lichtfarbe des von der Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts Beleuchtungsmittel umfassen, die derart ausgebildet sind, dass sie das Lichtwellenlängenkonversionselement mit Licht beleuchten, das die gleiche oder eine ähnliche Wellenlänge besitzt wie das Laserlicht von der mindestens einen Laserlichtquelle, um den mit nicht-wellenlängenkonvertiertem Licht beleuchteten Bereich des Lichtwellenlängenkonversionselements zu vergrößern. Beispielsweise kann das von der mindestens einen Laserlichtquelle emittierte Laserlicht eine Wellenlänge aus dem Wellenlängenbereich von 440 bis 460 Nanometer besitzen und das von dem Beleuchtungsmittel emittierte Licht eine Wellenlänge aus dem Wellenlängenbereich von 400 bis 500 Nanometer aufweisen.
  • Gemäß einem oder mehreren bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung sind die Mittel zur Homogenisierung der Lichtfarbe des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts derart ausgebildet, dass die Variation der Anteile von nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement wellenlängenkonvertiertem Licht im von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement abgestrahlten Licht über die lichtemittierende Oberfläche bzw. den lichtemittierenden Oberflächenabschnitt des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements reduziert ist.
  • Vorzugsweise sind die mindestens eine Laserlichtquelle und das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung derart aufeinander abgestimmt, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weißes Licht emittiert, das eine Mischung aus nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement wellenlängenkonvertiertem Licht ist. Besonders bevorzugt sind die mindestens eine Laserlichtquelle und das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung derart aufeinander abgestimmt, dass die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weißes Licht emittiert, das den gesetzlichen Vorschriften für Kraftfahrzeugscheinwerfer, insbesondere der ECE-Norm ECE/324/Rev.1/Adb.No.48/Rev.12, entspricht.
  • Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise als Kraftfahrzeugscheinwerfer oder als Bestandteil eines Kraftfahrzeugscheinwerfers ausgebildet.
  • Außerdem kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung auch als Lichtquelle für andere Anwendungen dienen. Beispielsweise kann sie in Projektoren, Scheinwerfern, Bühnen- und Architekturbeleuchtung sowie in medizinischen Apparaturen und in der Mikroskopie und Spektroskopie verwendet werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Figuren zeigen:
  • 1 eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung,
  • 2 eine Draufsicht auf eine Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung
  • 3 die Dicke des Filters der in 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit vom Abstand zum Zentrum des Lichtwellenlängenkonversionselements
  • 4 eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung,
  • 5 einen Querschnitt durch den Filter der in 4 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung und die Abhängigkeit Dicke des Filters vom Abstand zum Zentrum des Lichtwellenlängenkonversionselements,
  • 6 eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung,
  • 7 die Dicke der Filter der in 6 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung in Abhängigkeit vom Abstand zum Zentrum des Lichtwellenlängenkonversionselements,
  • 8 eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung,
  • 9 eine schematische Darstellung der Filterkante des Filters der in 9 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung,
  • 10 eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung,
  • 11 eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung,
  • 12 eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung,
  • 13 eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer, teilweise geschnittener Darstellung
  • Bevorzugte Ausführung der Erfindung
  • In den 1 bis 3 sind Details einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch und teilweise geschnitten dargestellt.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Lichtaustrittsöffnung 100, die durch eine transparente Gehäusewand oder transparente Abdeckung 11 an einer Stirnseite des Gehäuses 10 gebildet ist, eine innerhalb des Gehäuses 10 angeordnete Laserdiodenvorrichtung 2 und ein Lichtwellenlängenkonversionselement 3 sowie ein Filter 4. Die Proportionen der einzelnen Komponenten dieser Beleuchtungseinrichtung 1 sind in 1 nicht maßstabsgetreu dargestellt.
  • Die Laserdiodenvorrichtung 2 umfasst eine Laserdiode, die während ihres Betriebs blaues Licht mit einer Wellenlänge von 450 Nanometer und einer optischen Leistung im Bereich von 1 bis 4 Watt erzeugt, und eine der Laserdiode nachgeordnete Optik zur Formung des von der Laserdiode emittierten Laserstrahls.
  • Das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 besteht aus mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce) und einem transparenten Substrat, beispielsweise Saphir (nicht dargestellt). Es ist als Kreisscheibe mit einem Durchmesser von 0,8 mm ausgebildet. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 ist innerhalb des Gehäuses 10 zwischen der Laserdiodenvorrichtung 2 und der Lichtaustrittsöffnung 100 angeordnet, so dass von der Laserdiodenvorrichtung 2 abgestrahltes Laserlicht 20 mittig auf eine von der Lichtaustrittsöffnung 100 abgewandte Unterseite 31 des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselements 3 auftrifft. Ein zentraler Oberflächenbereich 310 der Unterseite 31 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 wird mit Laserlicht 20 von der Laserdiodenvorrichtung 2 beleuchtet. Dem zentralen Oberflächenbereich 310 an der Unterseite 31 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 entspricht ein zentraler Oberflächenbereich 320 an einer der Lichtaustrittsöffnung 100 zugewandten Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3. In 2 ist schematisch eine Draufsicht auf die Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 ohne Filter 4 dargestellt. Das im zentralen Oberflächenbereich 310 auf die Unterseite 31 auftreffende Laserlicht 20 durchdringt das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 und wird dabei anteilig in Licht anderer Wellenlängen mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 560 Nanometer bis 590 Nanometer, der dem Spektralbereich von gelbem Licht entspricht, konvertiert, so dass an der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 Licht austritt, das eine Mischung aus nicht-wellenlängenkonvertiertem blauem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht ist und nachstehend daher auch als Mischlicht bezeichnet wird. Dabei emittiert der zentrale Oberflächenbereich 320 an der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 einen höheren Anteil an nicht-wellenlängenkonvertiertem blauem Laserlicht als der Randbereich 321 der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3. Demzufolge weist das von der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 emittierte Mischlicht eine inhomogene Farbverteilung auf. Insbesondere ist der Blauanteil im Mischlicht, das vom zentralen Oberflächenbereich 320 emittiert wird, größer als der Blauanteil im Mischlicht, das vom Randbereich 321 der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 emittiert wird. Außerdem ist der Gelbanteil im Mischlicht, das vom zentralen Oberflächenbereich 320 emittiert wird, geringer als der Gelbanteil im Mischlicht, das vom Randbereich 321 der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 emittiert wird. Mit Hilfe des Filters 4 wird diese Inhomogenität der Lichtfarbenverteilung teilweise oder vollständig beseitigt.
  • Der Filter 4 ist als Absorptionsfilter ausgebildet, der auf die Wellenlänge des wellenlängenkonvertierten Lichts abgestimmt ist, so dass er überwiegend am Lichtwellenlängenkonversionselement 3 wellenlängenkonvertiertes Licht absorbiert. Der Absorptionsfilter 4 ist als Beschichtung auf der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 ausgebildet und besteht aus Glas, das für blaues Licht transparent ist und mit vornehmlich langwelliges Licht absorbierenden Dotierstoffen versehen ist. Als geeigneter Dotierstoff dient beispielsweise Kobaltoxyd (CoO), das hauptsächlich Licht aus dem Spektralbereich von gelbem und rotem Licht absorbiert.
  • In 3 ist schematisch die Schichtdicke D4 des Filters 4 in Abhängigkeit des Abstands vom Zentrum der lichtemittierenden Oberfläche an der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 dargestellt. Auf der vertikalen Achse ist die Schichtdicke D in Prozent bezogen auf einen Maximalwert Dmax der Schichtdicke D4 des Filters 4 aufgetragen und auf der horizontalen Achse ist der Abstand A vom Zentrum der lichtemittierenden Oberfläche an der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 in Millimeter aufgetragen. Die Schichtdicke D4 des Filters 4 nimmt ausgehend vom Zentrum der lichtemittierenden Oberfläche auf der Oberseite 32 des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselements 3 in radialer Richtung bis auf den maximalen Wert Dmax zu, der am Rand des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 erreicht ist. Die Schichtdicke des Filters 4 ist in 3 in Prozent angegeben, wobei der Maximalwert Dmax der Schichtdicke als Bezug dient. Im Zentrum der Oberseite 32 beträgt die Schichtdicke D4 0% des Maximalwerts Dmax und am Rand 100% des Maximalwerts Dmax. Der von der Laserdiodenvorrichtung 2 emittierte Laserstrahl 20 ist auf das Zentrum der Unterseite 31 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 gerichtet und durchdringt das Lichtwellenlängenkonversionselement 3, wobei der Laserstrahl gestreut wird und anteilig wellenlängenkonvertiertes Licht erzeugt wird. Die Schichtdicke D4 des Filters 4 ist derart ausgebildet, dass die Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 gemeinsam mit dem Filter 4 allerorts Licht emittiert, dessen Farbkoordinaten auf den Farbort des von der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 abgestrahlten Lichts, der den höchsten Blauanteil aufweist, abgestimmt sind. Die Lichtfarbe des vom Lichtwellenlängenkonversionselement 3 emittierten Lichts ist im Wesentlichen homogen über die mit dem Filter 4 versehene Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3.
  • Der Maximalwert Dmax der Schichtdicke D4 des Filters 4 ist abhängig vom gewünschten Absorptionsgrad des Filters 4 und liegt bei einem Wert im Wertebereich von 1 Mikrometer bis 10 Millimeter und besonders bevorzugt bei einem Wert im Wertebereich von 10 Mikrometer bis 1 Millimeter. Die Absorption des Filters 4 folgt dem Lambert-Beer-Gesetz. Demzufolge nimmt die Intensität des wellenlängenkonvertierten Lichts in der Filterschicht exponentiell mit der Schichtdicke des Filters 4 ab. Das blaue Laserlicht wird kaum oder gar nicht absorbiert.
  • Der Absorptionsfilter 4 kann aus mehreren, nacheinander auf die Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 aufgetragenen Schichten unterschiedlicher Dicke und Ausdehnung aufgebaut sein.
  • In den 4 und 5 ist schematisch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die unterschiedliche Ausbildung des Filters 4‘. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Daher werden in den 1 und 4 identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung verwiesen.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 1‘ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Lichtaustrittsöffnung 100, die durch eine transparente Gehäusewand oder transparente Abdeckung 11 an einer Stirnseite des Gehäuses 10 gebildet ist, eine innerhalb des Gehäuses 10 angeordnete Laserdiodenvorrichtung 2 und ein Lichtwellenlängenkonversionselement 3 sowie ein Filter 4‘. Die Proportionen der einzelnen Komponenten dieser Beleuchtungseinrichtung 1‘ sind in 4 nicht maßstabsgetreu dargestellt.
  • Das Gehäuse 10, inklusive Lichtaustrittsöffnung 100 und transparenter Abdeckung 11, sowie die Laserdiodenvorrichtung 2 und das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 sind identisch zur Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung dieser Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
  • Der Filter 4‘ der Beleuchtungseinrichtung 1‘ gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als Absorptionsfilter ausgebildet, der auf die Wellenlänge des nicht-wellenlängenkonvertierten Laserlichts abgestimmt ist, so dass er überwiegend blaues Laserlicht absorbiert. Der Absorptionsfilter 4‘ ist als Beschichtung auf der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 ausgebildet und besteht aus Glas, das für gelbes Licht im Wesentlichen transparent ist und mit vornehmlich kurzwelliges Licht absorbierenden Dotierstoffen versehen ist. Als geeigneter Dotierstoff dient beispielsweise Titanoxid (TiO2), das hauptsächlich Licht aus dem Spektralbereich des blauen Lichts absorbiert. Alternativ oder zusätzlich kann zu diesem Zweck als Dotierstoff auch Ceroxyd (CeO2) verwendet werden.
  • In 5 ist mittels einer durchgezogenen Linie schematisch die Schichtdicke D4‘ des Filters 4‘ in Abhängigkeit des Abstands vom Zentrum der lichtemittierenden Oberfläche an der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 dargestellt. Auf der vertikalen Achse ist die Schichtdicke D in Prozent bezogen auf einen Maximalwert D’max der Schichtdicke D4‘ des Filters 4‘ aufgetragen und auf der horizontalen Achse ist der Abstand A vom Zentrum der lichtemittierenden Oberfläche an der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 in Millimeter aufgetragen. Die Schichtdicke D4‘ des Filters 4‘ nimmt ausgehend von einem maximalen Wert D’max, der im Zentrum der lichtemittierenden Oberfläche auf der Oberseite 32 des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselements 3 erreicht ist, in radialer Richtung bis auf den Wert 0 ab, der am Rand des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 erreicht ist. Die Schichtdicke D4‘ des Filters 4‘ ist in 5 in Prozent angegeben, wobei der Maximalwert D‘max der Schichtdicke als Bezug dient. Im Zentrum der Oberseite 32 beträgt die Schichtdicke D4‘ 100% des Maximalwerts D‘max und am Rand 0% des Maximalwerts D‘max. Der von der Laserdiodenvorrichtung 2 emittierte Laserstrahl 20 ist auf das Zentrum der Unterseite 31 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 gerichtet und durchdringt das Lichtwellenlängenkonversionselement 3, wobei der Laserstrahl gestreut wird und anteilig wellenlängenkonvertiertes Licht erzeugt wird. Die Schichtdicke D4‘ des Filters 4‘ ist derart ausgebildet, dass die Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 gemeinsam mit dem Filter 4‘ allerorts Licht emittiert, dessen Farbkoordinaten auf den Farbort des von der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 abgestrahlten Lichts, der den höchsten Gelbanteil aufweist, abgestimmt sind. Die Lichtfarbe des vom Lichtwellenlängenkonversionselement 3 emittierten Lichts ist im Wesentlichen homogen über die mit dem Filter 4‘ versehene Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3.
  • Der Maximalwert D’max der Schichtdicke D4‘ des Filters 4‘ ist abhängig vom gewünschten Absorptionsgrad des Filters 4‘ und liegt bei einem Wert im Wertebereich von 1 Mikrometer bis 10 Millimeter und besonders bevorzugt bei einem Wert im Wertebereich von 10 Mikrometer bis 1 Millimeter. Die Absorption des Filters 4‘ folgt dem Lambert-Beer-Gesetz. Demzufolge nimmt die Intensität des blauen Laserlichts in der Filterschicht exponentiell mit der Schichtdicke des Filters 4‘ ab. Das wellenlängenkonvertierte Licht wird kaum oder gar nicht absorbiert.
  • Der in 5 schematisch dargestellte Absorptionsfilter 4‘ kann aus mehreren, nacheinander auf die Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 aufgetragenen Schichten unterschiedlicher Dicke und Ausdehnung aufgebaut sein.
  • In den 6 und 7 ist schematisch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die unterschiedliche Ausbildung des Filters 4“. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem ersten und dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Daher werden in den 1 und 6 identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung verwiesen.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 1“ gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Lichtaustrittsöffnung 100, die durch eine transparente Gehäusewand oder transparente Abdeckung 11 an einer Stirnseite des Gehäuses 10 gebildet ist, eine innerhalb des Gehäuses 10 angeordnete Laserdiodenvorrichtung 2 und ein Lichtwellenlängenkonversionselement 3 sowie zwei Filter 41, 42. Die Proportionen der einzelnen Komponenten dieser Beleuchtungseinrichtung 1“ sind in 6 nicht maßstabsgetreu dargestellt.
  • Auf der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 sind zwei unterschiedliche Absorptionsfilter 41, 42 als Beschichtung aufgebracht.
  • Der erste Filter 41 ist als kreisringförmige Beschichtung des Randbereichs 321 der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 ausgebildet und besteht aus Glas, das mit Dotierstoffen versehen ist, die zur Absorption von wellenlängenkonvertiertem Licht dienen. Als Dotierstoff dient beispielsweise Kobaltoxyd (CoO). Die Schichtdicke D41 des ersten Filters 41 nimmt von einem Maximalwert D41max, der am Rand des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselements 3 erreicht ist, in radialer Richtung auf das mit Laserlicht bestrahlte Zentrum zu auf den Minimalwert 0 ab.
  • Der zweite Filter 42 ist als kreisscheibenförmige Beschichtung des zentralen Bereichs 320 der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 ausgebildet und besteht aus Glas, das mit Dotierstoffen versehen ist, die zur Absorption von blauem Laserlicht dienen. Als Dotierstoff dient beispielsweise Titanoxyd (TiO2). Die Schichtdicke des zweiten Filters 42 nimmt ausgehend von einem maximalen Wert D42max, der im Zentrum der lichtemittierenden Oberfläche auf der Oberseite 32 des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselements 3 erreicht ist, in radialer Richtung zum Rand bis auf den Wert 0 ab. Bei diesem Ausführungsbeispiel entspricht der Maximalwert D42max der Schichtdicke D42 des zweiten Filters 42 75% des Maximalwerts der Schichtdicke D41 des ersten Filters 41.
  • Die Schichtdicke D der Filter 41, 42 ist in 7 in Prozent und in Abhängigkeit vom Abstand A vom Zentrum der lichtemittierenden Oberfläche an der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 in Millimeter dargestellt, wobei der Maximalwert D41max der Schichtdicke des ersten Filters 41 als Bezug für die Schichtdicken beider Filter 41, 42 dient und mit 100% bezeichnet ist. Der Schichtdickenverlauf der Filter 41, 42 ist in 6 nicht dargestellt.
  • Am Rand der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 beträgt die Schichtdicke D41 des ersten Filters 41 100% des Maximalwerts D41max und nimmt in radialer Richtung zum Zentrum auf den Wert 0% ab. Die Schichtdicke D42 des zweiten Filters 42 beträgt am Rand der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 0% und nimmt in radialer Richtung zum Zentrum auf den Maximalwert 75% zu.
  • In einem kreisringförmigen Bereich mit geringem Abstand vom Zentrum der Oberseite 32 können sich beide Filter 41, 42 auf der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 überlappen.
  • Der von der Laserdiode 2 emittierte Laserstrahl 20 ist auf das Zentrum der Unterseite 31 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 gerichtet und durchdringt das Lichtwellenlängenkonversionselement 3, wobei der Laserstrahl gestreut wird und anteilig wellenlängenkonvertiertes Licht erzeugt wird. Die Schichtdicken der Filter 41, 42 sind derart ausgebildet, dass die Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 gemeinsam mit den Filtern 41, 42 Licht emittiert, dessen Farbkoordinaten die Werte x = 0,32 und y = 0,34 in der CIE Normfarbtafel nach CIE 1931 besitzt. Die Lichtfarbe des vom Lichtwellenlängenkonversionselement 3 emittierten Lichts ist im Wesentlichen homogen über die mit den Filtern 41, 42 versehene Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3. Sie entspricht weißem Licht, das aufgrund der Filter 41, 42 eine nahezu homogene Mischung von nicht-wellenlängenkonvertiertem blauem Laserlicht und am Lichtwellenlängenkonversionselement 3 wellenlängenkonvertiertem Licht ist.
  • In den 8 und 9 ist eine Beleuchtungseinrichtung 1‘“ gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die unterschiedliche Ausbildung des Filters 5. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem ersten und vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Daher werden in den 1 und 8 identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen 1, 1‘“ mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung verwiesen.
  • Die Beleuchtungseinrichtung 1‘“ gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Lichtaustrittsöffnung 100, die durch eine transparente Gehäusewand oder transparente Abdeckung 11 an einer Stirnseite des Gehäuses 10 gebildet ist, eine innerhalb des Gehäuses 10 angeordnete Laserdiodenvorrichtung 2 und ein Lichtwellenlängenkonversionselement 3 sowie ein Filter 5. Die Proportionen der einzelnen Komponenten dieser Beleuchtungseinrichtung 1‘“ sind in 8 nicht maßstabsgetreu dargestellt.
  • Auf der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 ist ein Interferenzfilter 5 als Beschichtung aufgebracht. Der Interferenzfilter 5 ist nur in einem zentralen Bereich 320 auf der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 angeordnet. Ein Randbereich 321 der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 ist ohne Filter 5 ausgebildet. Der Interferenzfilter 5 besteht aus alternierenden optisch niedrigbrechenden Schichten 51 und optisch hoch brechenden Schichten 52. Die optisch niedrigbrechenden Schichten 51 bestehen beispielsweise aus Siliziumoxyd (SiO2) und die optisch hochbrechenden Schichten 52 aus Titanoxyd (TiO2). Die Schichtdicke und Anzahl dieser Schichten 51, 52 ist beispielsweise derart ausgebildet, dass die Transmissionskurve 500 des Filters 5 (9) eine Filterkante 501 im Wellenlängenbereich von ca. 470 Nanometer bis 500 Nanometer besitzt, die oberhalb der Wellenlänge des blauen Laserlichts 20 liegt und für Licht mit Wellenlängen größer als die Wellenlänge der Filterkante eine hohe Transmission sowie für Licht mit Wellenlängen kleiner als die Wellenlänge der Filterkante eine geringe Transmission aufweist. In 9 ist auf der vertikalen Achse die Transparenz T des Filters 5 in Prozent in Abhängigkeit von der Wellenlänge des auf den Filter 5 auftreffenden Lichts schematisch dargestellt, wobei der Prozentwert sich auf die Intensität des auf den Filter 5 auftreffenden Lichts bezieht. Beispielsweise bedeutet der Wert T = 100% bedeutet, dass 100% des auftreffenden Lichts vom Filter 5 transmittiert wird. Durch den Interferenzfilter 5 wird die Intensität der Laserstrahlung 20, die zentral auf die Unterseite 31 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 gerichtet ist und das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 durchdringt, im zentralen Bereich 320 der lichtemittierenden Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 geschwächt. Dadurch wird der Blauanteil des von der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 emittierten Lichts im zentralen Bereich 320 der Oberseite 32 entsprechend reduziert während der wellenlängenkonvertierte Anteil des von der Oberseite 32 emittierten Lichts den Filter 5 nahezu ungeschwächt passiert. Im Randbereich 321 der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3, der ohne Filter 5 ausgebildet ist, findet keine Schwächung des Blauanteils des von der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 emittierten Lichts statt. Insgesamt wird dadurch eine homogenere Verteilung der Anteile von nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und im Lichtwellenlängenkonversionselement 3 wellenlängenkonvertiertem Licht und damit eine homogenere Verteilung der Lichtfarbe über die lichtemittierende Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 erreicht.
  • Durch Verändern des Schichtendesigns des Interferenzfilters 5 können die Transmissionskurve 500 und insbesondere Lage und Steilheit der Filterkante 501 verändert werden, so dass ein höherer oder geringerer Anteil des Laserlichts 20 den Filter 5 passieren kann. Dementsprechend kann der Anteil des nichtwellenlängenkonvertierten Laserlichts im von der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 emittierten Lichts variiert werden.
  • Der Interferenzfilter 5 kann ferner mit einem Absorptionsfilter kombiniert werden, um beispielsweise die Abhängigkeit der Filterwirkung des Interferenzfilters 5 vom Einfallswinkel des Lichts auf den Filter 5 zu reduzieren.
  • In 10 ist schematisch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Lichtaustrittsöffnung 100, die durch eine transparente Gehäusewand oder transparente Abdeckung 11 an einer Stirnseite des Gehäuses 10 gebildet ist, und eine innerhalb des Gehäuses 10 angeordnete Laserdiodenvorrichtung 2 sowie ein Lichtwellenlängenkonversionselement 6. Die Proportionen der einzelnen Komponenten dieser Beleuchtungseinrichtung 1 sind in 10 nicht maßstabsgetreu dargestellt. Das Gehäuse 10, die Lichtaustrittsöffnung 100, die transparente Abdeckung 11 und die Laserdiodenvorrichtung 2 sind identisch zu den entsprechenden Komponenten der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Daher werden in den 1 und 10 für identische Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen.
  • Das Lichtwellenlängenkonversionselement 6 besteht aus mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce) 60 und einem transparenten Substrat 600, beispielsweise Saphir. Es ist als Kreisscheibe mit einem Durchmesser von 0,8 mm ausgebildet. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 6 ist innerhalb des Gehäuses 10 zwischen der Laserdiodenvorrichtung 2 und der Lichtaustrittsöffnung 100 angeordnet, so dass von der Laserdiodenvorrichtung 2 abgestrahltes Laserlicht 20 mittig auf eine von der Lichtaustrittsöffnung 100 abgewandte Unterseite 61 des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselements 6 auftrifft. Ein zentraler Oberflächenbereich 610 der Unterseite 61 des Lichtwellenlängenkonversionselements 6 wird mit Laserlicht 20 von der Laserdiodenvorrichtung 2 beleuchtet. Dem zentralen Oberflächenbereich 610 an der Unterseite 61 des Lichtwellenlängenkonversionselements 6 entspricht ein zentraler Oberflächenbereich 620 an einer der Lichtaustrittsöffnung 100 zugewandten Oberseite 62 des Lichtwellenlängenkonversionselements 6. Das im zentralen Oberflächenbereich 610 auf die Unterseite 61 auftreffende Laserlicht 20 durchdringt das Lichtwellenlängenkonversionselement 6 und wird dabei anteilig in Licht anderer Wellenlängen mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 560 Nanometer bis 590 Nanometer, der dem Spektralbereich von gelbem Licht entspricht, konvertiert, so dass an der Oberseite 62 des Lichtwellenlängenkonversionselements 6 Licht austritt, das eine Mischung aus nicht-wellenlängenkonvertiertem blauem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht ist.
  • Im zentralen Bereich 620 auf der Oberseite 62 des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselement 6 ist die Schicht 60 aus mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce) auf dem Substrat 600 dicker als im Randbereich 621 der Oberseite 62. Die Schichtdickenänderung der Schicht 60 ist in 10 nur schematisch dargestellt. Der Schichtdickenverlauf kann statt stufig insbesondere auch stetig sein.
  • Der von der Laserdiodenvorrichtung 2 emittierte Laserstrahl 20 ist auf das Zentrum der Unterseite 61 des Lichtwellenlängenkonversionselements 6 gerichtet und durchdringt das Lichtwellenlängenkonversionselement 6, wobei das Laserlicht gestreut wird und anteilig wellenlängenkonvertiertes Licht erzeugt wird. Die Dicke der Schicht 60 aus mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce) auf dem Substrat 600 ist derart ausgebildet, dass das von dem zentralen Oberflächenbereich 620 der Oberseite 62 des Lichtwellenlängenkonversionselements 6 emittierte Licht die gleichen Anteile von nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht enthält wie das das von dem Randbereich 621 der Oberseite 62 des Lichtwellenlängenkonversionselements 6 emittierte Licht und damit eine homogene Lichtfarbe des von der Oberseite 62 abgestrahlten Lichts gewährleistet ist.
  • In 11 ist schematisch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die unterschiedliche Ausbildung des Lichtwellenlängenkonversionselements 7. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem fünften und sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Daher werden in den 10 und 11 identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung des fünften Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung verwiesen.
  • Das Lichtwellenlängenkonversionselement 7 besteht aus einem transparenten Substrat 700, beispielsweise Saphir, mit einer darauf angeordneten Beschichtung 70 aus mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce). Es ist als Kreisscheibe mit einem Durchmesser von 0,8 mm ausgebildet. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 7 ist innerhalb des Gehäuses 10 zwischen der Laserdiodenvorrichtung 2 und der Lichtaustrittsöffnung 100 angeordnet, so dass von der Laserdiode 2 abgestrahltes Laserlicht 20 mittig auf eine von der Lichtaustrittsöffnung 100 abgewandte Unterseite 71 des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselements 7 auftrifft. Ein zentraler Oberflächenbereich 710 der Unterseite 71 des Lichtwellenlängenkonversionselements 7 wird mit Laserlicht 20 von der Laserdiodenvorrichtung 2 beleuchtet. Dem zentralen Oberflächenbereich 710 an der Unterseite 71 des Lichtwellenlängenkonversionselements 7 entspricht ein zentraler Oberflächenbereich 720 an einer der Lichtaustrittsöffnung 100 zugewandten Oberseite 72 des Lichtwellenlängenkonversionselements 7. Das im zentralen Oberflächenbereich 710 auf die Unterseite 71 auftreffende Laserlicht 20 durchdringt das Lichtwellenlängenkonversionselement 7 und wird dabei anteilig in Licht anderer Wellenlängen mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 560 Nanometer bis 590 Nanometer, der dem Spektralbereich von gelbem Licht entspricht, konvertiert, so dass an der Oberseite 72 des Lichtwellenlängenkonversionselements 7 Licht austritt, das eine Mischung aus nicht-wellenlängenkonvertiertem blauem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht ist.
  • Im zentralen Bereich 720 auf der Oberseite 72 des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonversionselement 7 besitzt die Schicht 70 aus mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce) auf dem Substrat 700 eine höhere Konzentration an Cer als im Randbereich 721 an der Oberseite 72 des Lichtwellenlängenkonversionselements 7. Die Änderung der Cer-Konzentration vom zentralen Bereich 720 in Richtung des Randbereichs 721 kann beispielsweise stetig sein.
  • Die Konzentration des Leuchtstoffs Cer in der Schicht 70 aus mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce) auf dem Substrat 700 ist derart ausgebildet, dass das von dem zentralen Oberflächenbereich 720 der Oberseite 72 des Lichtwellenlängenkonversionselements 7 emittierte Licht die gleichen Anteile von nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht enthält wie das das von dem Randbereich 721 der Oberseite 72 des Lichtwellenlängenkonversionselements 7 emittierte Licht und damit eine homogene Lichtfarbe des von der Oberseite 72 abgestrahlten Lichts gewährleistet ist.
  • In 12 ist schematisch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
  • Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Lichtaustrittsöffnung 100, die durch eine transparente Gehäusewand oder transparente Abdeckung 11 an einer Stirnseite des Gehäuses 10 gebildet ist, und neun innerhalb des Gehäuses 10 angeordnete Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 sowie ein Lichtwellenlängenkonversionselement 3. Die Proportionen der einzelnen Komponenten dieser Beleuchtungseinrichtung 1 sind in 12 nicht maßstabsgetreu dargestellt. Das Gehäuse 10, die Lichtaustrittsöffnung 100, die transparente Abdeckung 11 und das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 sind identisch zu den entsprechenden Komponenten der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Daher werden in den 1 und 10 für identische Komponenten dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwiesen.
  • Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt neun Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202, die in drei Reihen und drei Zeilen nebeneinander innerhalb des Gehäuses 10 angeordnet sind. In 12 sind nur drei der neun Laserdiodenvorrichtungen abgebildet. Die Laserdiodenvorrichtungen bestehen jeweils aus einer Laserdiode und einer nachgeordneten Optik zur Formung des Laserstrahlprofils der jeweiligen Laserdiode. Die neun Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 bestrahlen jeweils die Unterseite 31 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 mit blauem Laserlicht 20, 21, 22, welches das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 durchdringt und dabei gestreut sowie anteilig in Licht anderer Wellenlänge mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 560 Nanometer bis 590 Nanometer konvertiert wird, so dass die Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 Licht emittiert, das eine Mischung aus nicht-konvertiertem Laserlicht und im Lichtwellenlängenkonversionselement 3 wellenlängenkonvertiertes Licht ist. Die Abstände zwischen den neun Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 sind derart eingestellt, dass die Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 Licht emittiert, das entlang der Oberseite 32 gleiche Anteile an nicht-wellenlängenkonvertiertem Laserlicht enthält und damit eine homogene Lichtfarbe aufweist. Insbesondere sind die Abstände zwischen den Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 auf das Profil und die Intensität der von den Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 emittierten Laserstrahlen sowie auf den Grad der Aufweitung der Laserstrahlen durch Lichtstreuung im Lichtwellenlängenkonversionselement 3 abgestimmt. Beispielsweise können im Fall von nicht-rotationssymmetrischen Laserstrahlprofilen die Zeilenabstände zwischen den matrixartigen angeordneten Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 unterschiedlich zu den Spaltenabständen zwischen den Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 sein.
  • In 13 ist schematisch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von der oben beschriebenen Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur dadurch, dass anstelle des Filters 4 eine wärmereflektierende Beschichtung 8 auf dem Lichtwellenlängenkonversionselement 3 vorgesehen ist. In allen anderen Details stimmen die Beleuchtungseinrichtungen gemäß dem ersten und achten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. Daher werden in den 1 und 13 identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung verwiesen.
  • Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 10 mit einer Lichtaustrittsöffnung 100, die durch eine transparente Gehäusewand oder transparente Abdeckung 11 an einer Stirnseite des Gehäuses 10 gebildet ist, eine innerhalb des Gehäuses 10 angeordnete Laserdiodenvorrichtung 2 und ein Lichtwellenlängenkonversionselement 3 sowie eine wärmereflektierende Beschichtung 8. Die Proportionen der einzelnen Komponenten dieser Beleuchtungseinrichtung sind in 13 nicht maßstabsgetreu dargestellt.
  • Das Gehäuse 10, inklusive Lichtaustrittsöffnung 100 und transparenter Abdeckung 11, sowie die Laserdiodenvorrichtung 2 und das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 sind identisch zur Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet. Für deren Beschreibung wird auf die Beschreibung dieser Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen.
  • Das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 ist auf seiner der Lichtaustrittsöffnung 100 zugewandten und von der Laserdiodenvorrichtung 2 abgewandten Oberseite 32 mit einer transparenten, wärmereflektierenden Beschichtung 8 versehen. Die Beschichtung 8 ist als ITO-Schicht ausgebildet und erstreckt sich nur über einen kreisringförmigen Randbereich 321 der Oberseite 32. Ein zentraler Bereich 320 der Oberseite 32 ist ohne Beschichtung 8 ausgebildet. Die Beschichtung 8 besteht aus Indium-Zinn-Oxid. Die Beschichtung 8 reflektiert Infrarotstrahlung, die beispielsweise durch die Beleuchtung des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 mit Laserlicht 20 oder die partielle Wellenlängenkonversion des Laserlichts 20 im Lichtwellenlängenkonversionselement 3 entsteht, in das Lichtwellenlängenkonversionselement 3 zurück und trägt damit zu einer zusätzlichen Erwärmung des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 bei. Durch die zusätzliche Erwärmung des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 wird der Anteil des wellenlängenkonvertierten Lichts im von der Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 abgestrahlten Lichts reduziert. Insbesondere wird daher in Oberflächenbereichen 321 der lichtemittierenden Oberseite 32 des Lichtwellenlängenkonversionselements, die nahe am Rand des Lichtwellenlängenkonversionselements 3 liegen, der gelbe Anteil des von diesen Oberflächenbereichen 321 emittierten Lichts reduziert und somit eine bessere farbliche Homogenisierung des von dem Lichtwellenlängenkonversionselement 3 abgestrahlten Lichts bewirkt.
  • Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung.
  • Beispielsweise kann die Laserdiodenvorrichtung 2 in den oben beschrieben Ausführungsbeispielen mehrere Laserdioden und eine gemeinsame Optik oder separate Optiken zur Formung des Profils eines Laserstrahls der Laserdiodenvorrichtung 2 umfassen. Insbesondere können die Laserstrahlen von mehreren Laserdioden der Laserdiodenvorrichtung 2 zu einem gemeinsamen Laserlichtbündel der Laserdiodenvorrichtung 2 vereinigt sein.
  • Außerdem kann die Form der als Absorptionsfilter oder Interferenzfilter ausgebildeten Beschichtungen auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement bei den in den 1 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung auf die Form des Profils des von der Laserdiodenvorrichtung 2 abgestrahlten Laserlichtbündels 20 abgestimmt sein. Insbesondere muss die Form dieser Beschichtungen auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement nicht kreisringförmig oder kreisscheibenförmig ausgebildet sein, sondern kann beispielsweise im Fall eines elliptischen Profils des Laserlichtbündels 20 auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement ebenfalls eine elliptische Symmetrie aufweisen.
  • Analog kann die Form bzw. Geometrie der Schichtdickenänderung des Lichtwellenlängenkonversionselements und die Änderung bzw. ein Gradient der Leuchtstoffkonzentration im Lichtwellenlängenkonversionselement bei den in den 10 und 11 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung an das Profil des Laserlichtbündels 20 angepasst sein.
  • Ferner kann beispielsweise der Interferenzfilter 5 des in den 8 und 9 abgebildeten Ausführungsbeispiels der Erfindung auch derart ausgebildet sein, dass er vornehmlich wellenlängenkonvertiertes Licht schwächt.
  • Außerdem kann die wärmereflektierende Beschichtung 8 gemäß dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel auch zusätzlich bei den Beleuchtungseinrichtungen gemäß den anderen Ausführungsbeispielen verwendet werden.
  • Weiterhin können die Beleuchtungseinrichtungen gemäß den in den 1 bis 11 und 13 dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung jeweils auch mehrere Laserdiodenvorrichtungen 2 bzw. Laserdioden aufweisen, die einen gemeinsamen Leuchtfleck oder mehrere separate einander überlappende oder nicht überlappende Leuchtflecke auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement erzeugen und die Filter können hinsichtlich ihrer Schichtdicke, ihrer Geometrie und ihrer räumlichen Anordnung auf die Anordnung der Laserdiodenvorrichtungen und auf die Intensität des von den Laserdiodenvorrichtungen erzeugten Laserlichts abgestimmt sein.
  • Ferner kann bei dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung die Anzahl der Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 von neun verschieden sein. Außerdem können die Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 anstelle der matrixartigen Anordnung beispielsweise auch eine lineare Anordnung oder eine Anordnung in einem Kreisring oder in mehreren konzentrischen Kreisringen oder in einer Ellipse oder in mehreren konzentrischen Ellipsen aufweisen. Eine lineare Anordnung der Laserdiodenvorrichtungen ist insbesondere vorteilhaft für Anwendungen der Beleuchtungseinrichtung in Scannern. Die Laserdiodenvorrichtungen können ferner derart angeordnet und ausgebildet sein, dass sich die von ihnen erzeugten Leuchtflecke auf dem Lichtwellenlängenkonversionselement überlappen.
  • Zusätzlich zu den Laserdiodenvorrichtungen oder als Ersatz für einige der Laserdiodenvorrichtungen 200, 201, 202 kann die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem in 12 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung auch andere Lichtquellen, beispielsweise Leuchtdioden aufweisen, die das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement mit Licht ähnlicher Wellenlänge wie die mindestens eine Laserdiodenvorrichtung 2 beleuchten.
  • Ferner ist die Erfindung nicht auf die in den 1 bis 13 dargestellte Ausgestaltung der Lichtwellenlängenkonversionselemente der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung beschränkt. Beispielsweise kann das Lichtwellenlängenkonversionselement anstelle einer kreisscheibenförmigen Gestalt auch eine andere Geometrie und andere Abmessungen aufweisen, insbesondere kann es eine quadratische oder rechteckige oder elliptische Kontur oder eine beliebige andere Geometrie aufweisen. Ebenso kann es auch andere Abmessungen aufweisen. Vorzugsweise werden die Form und die Abmessungen des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements an die Anordnung und Anzahl der Laserlichtquellen sowie an die gewünschte Anwendung angepasst sein. Das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement kann, wie in den oben erläuterten Ausführungsbeispielen offenbart ist, ein transparentes Substrat, das beispielsweise aus Saphir besteht, mit darauf angeordnetem Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat umfassen. Alternativ kann das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement auch eine Cer dotierte Yttriumaluminiumgranat-Keramik umfassen.
  • Außerdem ist die Erfindung nicht auf Beleuchtungseinrichtungen mit einem oder mehreren lichtdurchlässigen Lichtwellenlängenkonversionselementen beschränkt. Stattdessen kann die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung auch ein oder mehrere lichtreflektierend ausgebildete Lichtwellenlängenkonversionselemente aufweisen. In diesem Fall kann das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement beispielsweise ein lichtreflektierend ausgebildetes Substrat besitzen, auf dem beispielsweise mit Cer dotiertes Yttriumaluminiumgranat angeordnet ist. Die mindestens eine Laserlichtquelle ist in diesem Fall derart angeordnet, dass ihr Laserlicht mit einem von Null Grad verschiedenen Einfallswinkel auf die mit Cer dotiertem Yttriumaluminiumgranat versehene Oberfläche des lichtreflektierenden Substrat trifft, so dass es das Cer dotierte Yttriumaluminiumgranat nach anteiliger Wellenlängenkonversion und Reflexion am lichtreflektierenden Substrat als weißes Licht, das eine Mischung aus nicht-wellenlängenkonvertiertem blauem Laserlicht und wellenlängenkonvertiertem Licht ist, wieder verlässt. In diesem Fall ist die lichtemittierende Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement identisch zu der mit Laserlicht bestrahlten Oberfläche des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 1‘, 1“, 1‘“
    Beleuchtungseinrichtung
    2, 200, 201, 202
    Laserdiode
    3, 6, 7
    Lichtwellenlängenkonversionselement
    4, 4‘, 5
    Filter
    10
    Gehäuse
    11
    transparente Abdeckung
    20, 21, 22
    Laserstrahl
    31, 61, 71
    Unterseite des Lichtwellenlängenkonversionselements
    32, 62, 72
    Oberseite des Lichtwellenlängenkonversionselements
    310, 610, 710
    zentraler Bereich der Unterseite
    320, 620, 720
    zentraler Bereich an der Oberseite des Lichtwellenlängenkonversionselements
    321, 621, 721
    Randbereich an der Oberseite des Lichtwellenlängenkonversionselements
    100
    Lichtaustrittsöffnung
    41
    erster Filter
    42
    zweiter Filter
    51
    optisch niedrigbrechende Schichten
    52
    optisch hochbrechende Schichten
    500
    Transmissionskurve
    501
    Filterkante
    60, 70
    Schicht aus YAG:Ce
    600, 700
    Substrat
    D4, D4‘, D41, D42
    Schichtdicke
    8
    wärmereflektierende Beschichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • ECE-Norm ECE/324/Rev.1/Adb.No.48/Rev.12 [0002]
    • ECE-Norm ECE/324/Rev.1/Adb.No.48/Rev.12 [0027]

Claims (15)

  1. Beleuchtungseinrichtung (1) mit mindestens einer Laserlichtquelle (2) und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement (3) zur Wellenlängenkonversion von Laserlicht (20) von der mindestens einen Laserlichtquelle (2), wobei die Beleuchtungseinrichtung Mittel (4) zur Homogenisierung der Lichtfarbe des von der Beleuchtungseinrichtung (1) emittierten Lichts aufweist.
  2. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Mittel mindestens einen Farbfilter (4) umfassen.
  3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2, wobei eine Filterwirkung des mindestens einen Farbfilters (4) auf eine Wellenlänge bzw. einen Wellenlängenbereich des von der mindestens einen Laserlichtquelle (2) emittierten Laserlichts (20) oder des von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (3) wellenlängenkonvertierten Lichts oder auf eine Wellenlänge bzw. einen Wellenlängenbereich des von der mindestens einen Laserlichtquelle (2) emittierten Laserlichts (20) und des von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (3) wellenlängenkonvertierten Lichts abgestimmt ist.
  4. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der mindestens eine Farbfilter als dichroitischer Filter (5) ausgebildet ist.
  5. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei der mindestens eine Filter als Absorptionsfilter (4, 4‘, 41, 42) ausgebildet ist.
  6. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 5, wobei der Absorptionsfilter (4, 4‘, 41, 42) als Beschichtung auf einer Oberfläche (31, 32) des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (3) angeordnet ist.
  7. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Schichtdicke (D4, D4‘, D41, D42) der Beschichtung lokal unterschiedlich ist.
  8. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Schichtdicke (D4, D4‘, D41, D42) oder bzw. und die Form der Beschichtung auf eine Form oder ein Farbprofil eines von der mindestens einen Laserlichtquelle (2) erzeugten Leuchtflecks auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (3) oder auf ein Profil des von der mindestens einen Laserlichtquelle (2) erzeugten Laserlichts (20) abgestimmt sind.
  9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Mittel Leuchtstoff umfassen, der im mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (3) enthalten ist.
  10. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9, wobei eine Dicke des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (6) oder eine Konzentration des Leuchtstoffs im mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (7) lokal unterschiedlich ist.
  11. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, wobei eine Form eines Bereichs des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (6, 7) mit lokal unterschiedlicher Dicke des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements (6) oder mit lokal unterschiedlicher Konzentration des Leuchtstoffs im mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (7) auf eine Form eines von der mindestens einen Laserlichtquelle (2) erzeugten Leuchtflecks auf dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (6, 7) oder auf ein Profil des von der mindestens einen Laserlichtquelle (2) erzeugten Laserlichts (20) abgestimmt sind.
  12. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Mittel eine Wärmestrahlung reflektierende Beschichtung (8) des Lichtwellenlängenkonversionselements (3) umfassen.
  13. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Mittel Beleuchtungsmittel (201, 202) umfassen, die derart ausgebildet sind, dass sie das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement (3) mit Licht beleuchten, das die gleiche oder eine ähnliche Wellenlänge besitzt wie das Laserlicht (20) von der mindestens einen Laserlichtquelle (2, 200).
  14. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die mindestens eine Laserdiodenvorrichtung (2) und das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement (3) derart ausgebildet sind, dass sie weißes Licht erzeugen, das eine Mischung aus von der mindestens einen Laserdiodenvorrichtung (2) emittiertem Laserlicht und von dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (3) wellenlängenkonvertiertem Licht ist.
  15. Fahrzeugscheinwerfer mit mindestens einer Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 14.
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