DE102016220928A1

DE102016220928A1 - Beleuchtungsvorrichtung

Info

Publication number: DE102016220928A1
Application number: DE102016220928.0A
Authority: DE
Inventors: Martin Daniels
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2016-10-25
Filing date: 2016-10-25
Publication date: 2018-04-26
Anticipated expiration: 2036-10-26
Also published as: JP2018085330A; CN107990156A; US20180112838A1; US10527236B2; DE102016220928B4; JP6956587B2; CN107990156B

Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (1) weist eine erste Halbleiterlichtquelle (2) zum Erzeugen eines ersten Primärlichtstrahls (PS1), eine zweite Halbleiterlichtquelle (3) zum Erzeugen eines zweiten Primärlichtstrahls (PS2), ein Leuchtstoffvolumen (7) zur zumindest teilweisen Umwandlung von Primärlicht (P1, P2) in Sekundärlicht (S), ein erstes Umlenkelement (10a) zum Umlenken des ersten Primärlichtstrahls (PS1) auf das Leuchtstoffvolumen (7), ein zweites Umlenkelement (10b) zum Umlenken des zweiten Primärlichtstrahls (PS2) auf das Leuchtstoffvolumen (7), einen ersten, zumindest für das Primärlicht (P1, P2) empfindlichen Lichtsensor (11, 12) und einen zweiten Lichtsensor (13, 14), auf, wobei das erste Umlenkelement (10a) für den ersten Primärlichtstrahl (P1) teildurchlässig ist, der erste Lichtsensor (11, 12) von dem durch das erste Umlenkelement (10a) durchgelassenen Anteil des Primärlichtstrahls (P1) bestrahlbar ist und der zweite Lichtsensor (13, 14) mit Licht (P1, P2, S), das von dem Leuchtstoffvolumen (7) abgebbar ist, bestrahlbar ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheinwerfer, beispielsweise für Fahrzeuge, Bühnenbeleuchtung, Effektbeleuchtung, Außenbeleuchtung usw.

Description

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend eine erste Halbleiterlichtquelle zum Erzeugen eines ersten Primärlichtstrahls, eine zweite Halbleiterlichtquelle zum Erzeugen eines zweiten Primärlichtstrahls, ein Leuchtstoffvolumen zur zumindest teilweisen Umwandlung von Primärlicht in Sekundärlicht, ein erstes Umlenkelement zum Umlenken des ersten Primärlichtstrahls auf das Leuchtstoffvolumen, ein zweites Umlenkelement zum Umlenken des zweiten Primärlichtstrahls auf das Leuchtstoffvolumen, einen ersten Lichtsensor und einen zweiten Lichtsensor. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheinwerfer, beispielsweise für Fahrzeuge, Bühnenbeleuchtung, Effektbeleuchtung, Außenbeleuchtung usw.
Es sind sog. LARP („Laser Activated Remote Phosphor“)-Anordnungen bekannt, bei denen ein Leuchtstoffvolumen mittels blauen Primärlichts bestrahlt wird, das von einem Laser emittiert wird. Das Leuchtstoffvolumen wandelt einen Teil des blauen Primärlichts in gelbes Sekundärlicht um, wodurch blaugelbes bzw. weißes Nutzlicht hoher Leuchtdichte erzeugt wird. Solche LARP-Anordnungen sind zur Verwendung in Automobilscheinwerfern bekannt.
Aufgrund der hohen Sicherheitsstandards im Automobilbereich muss sicher überwacht werden, ob die Wellenlängenumwandlung erwartungsgemäß abläuft oder ob direktes, blaues Laserlicht aus der LARP-Anordnung austreten kann. Ist dies der Fall, kann die LARP-Anordnung gedimmt oder ganz abgeschaltet werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und speziell eine besonders sichere Möglichkeit zur Detektion eines Versagens des Leuchtstoffvolumens bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend eine erste Halbleiterlichtquelle zum Erzeugen eines ersten Primärlichtstrahls, eine zweite Halbleiterlichtquelle zum Erzeugen eines zweiten Primärlichtstrahls, ein Leuchtstoffvolumen zur zumindest teilweisen Umwandlung von Primärlicht in Sekundärlicht, ein erstes Umlenkelement zum Umlenken des ersten Primärlichtstrahls auf das Leuchtstoffvolumen, ein zweites Umlenkelement zum Umlenken des zweiten Primärlichtstrahls auf das Leuchtstoffvolumen, einen ersten, zumindest für das Primärlicht empfindlichen Lichtsensor und einen zweiten Lichtsensor, wobei das erste Umlenkelement zumindest für das Primärlicht teildurchlässig ist, der erste Lichtsensor von dem durch das erste Umlenkelement durchgelassenen Anteil des ersten Primärlichtstrahls bestrahlbar ist und der zweite Lichtsensor mit Licht, das von dem Leuchtstoffvolumen abgebbar ist, bestrahlbar ist.
Diese Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie durch die beiden Lichtsensoren eine hohe Detektionssicherheit ermöglicht. Zudem wird eine teilweise Redundanz geschaffen, so dass dann, wenn einer der Lichtsensoren ausfällt, mittels des anderen Sensors immer noch eine Möglichkeit zur Detektion eines Versagens des Leuchtstoffvolumens erhalten bleibt. Auch ist eine solche Beleuchtungsvorrichtung kompakt und zuverlässig umsetzbar. Der Einsatz mehrerer Halbleiterlichtquellen zur Bestrahlung des gleichen Leuchtstoffvolumens ergibt den weiteren Vorteil, dass sich deren Lebensdauer durch Absenkung ihres Betriebsstroms erhöhen lässt. Auch wird so eine Ausfallsicherheit erhöht, weil dann, wenn eine Halbleiterlichtquelle ausfällt, die andere Halbleiterlichtquelle diesen Ausfall zumindest teilweise kompensieren kann. Darüber hinaus lassen sich die Lichtsensoren so separat testen und/oder kalibrieren.
Die Halbleiterlichtquelle kann mindestens einen Halbleiterlaser und/oder oder mindestens eine Leuchtdiode aufweisen. Der Halbleiterlichtquelle kann mindestens eine Optik zur Strahlführung und/oder Strahlformung des zugehörigen Primärlichtstrahls optisch nachgeschaltet sein, z.B. mindestens eine Linse, beispielsweise Fresnel-Linse, mindestens ein Kollimator, und so weiter.
Ein Primärlichtstrahl wird mittels eines jeweiligen Primärlichts erzeugt, das von der zugehörigen Halbleiterlichtquelle emittierbar ist. Für den Fall eines Lasers kann das Primärlicht auch als Pumplicht bezeichnet werden. Das Primärlicht kann z.B. ultraviolettes oder blaues Primärlicht sein.
Das Leuchtstoffvolumen oder Konvertervolumen weist mindestens einen Leuchtstoff auf, der dazu geeignet ist, einfallendes Primärlicht zumindest teilweise in Sekundärlicht unterschiedlicher Wellenlänge umzuwandeln oder zu konvertieren. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe können diese Sekundärlicht von zueinander unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen. Die Wellenlänge des Sekundärlichts kann länger sein (sog. „Down Conversion“) oder kürzer sein (sog. „Up Conversion“) als die Wellenlänge des Primärlichts. Beispielsweise kann blaues Primärlicht mittels eines Leuchtstoffs in grünes, gelbes, orangefarbenes oder rotes Sekundärlicht umgewandelt werden. Bei einer nur teilweisen Wellenlängenumwandlung oder Wellenlängenkonversion wird von dem Leuchtstoffvolumen eine Mischung aus Sekundärlicht und nicht umgewandeltem Primärlicht abgestrahlt, die als Nutzlicht dienen kann. Beispielsweise kann weißes Nutzlicht aus einer Mischung aus blauem, nicht umgewandeltem Primärlicht und gelbem Sekundärlicht erzeugt werden. Jedoch ist auch eine Vollkonversion möglich, bei der das Primärlicht entweder nicht mehr oder zu einem nur vernachlässigbaren Anteil in dem Nutzlicht vorhanden ist. Ein Umwandlungsgrad hängt beispielsweise von einer Dicke und/oder einer Leuchtstoffkonzentration des Leuchtstoffs ab. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe können aus dem Primärlicht Sekundärlichtanteile unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung erzeugt werden, z.B. gelbes und rotes Sekundärlicht. Das rote Sekundärlicht mag beispielsweise dazu verwendet werden, dem Nutzlicht einen wärmeren Farbton zu geben, z.B. sog. „warm-weiß“. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe mag mindestens ein Leuchtstoff dazu geeignet sein, Sekundärlicht nochmals wellenlängenumzuwandeln, z.B. grünes Sekundärlicht in rotes Sekundärlicht. Ein solches aus einem Sekundärlicht nochmals wellenlängenumgewandeltes Licht mag auch als „Tertiärlicht“ bezeichnet werden.
Der Leuchtstoffkörper kann in einem lichtdurchlässigen Matrixmaterial verteilt eingebettete Leuchtstoffpartikel aufweisen, z.B. Pulverteilchen. Das Matrixmaterial kann z.B. Silikon, Epoxidharz oder Glas aufweisen. Der Leuchtstoffkörper kann auch aus einem einstückigen wellenlängenumwandelnden Körper bestehen, beispielsweise aus wellenlängenumwandelnder Keramik (Konverterkeramik) wie YAG:Ce, LuAG, LiEuMo₂O₈ oder Li₃Ba₂Eu₃ (MoO₄)₈. Der Leuchtstoffkörper kann ein plättchenförmiger Leuchtstoffkörper sein.
Das erste Umlenkelement kann ein teildurchlässiger Umlenkspiegel sein, z.B. ein silberbeschichteter Spiegel oder ein dichroitischer Spiegel. Das erste Umlenkelement kann in einer Weiterbildung nur für das Primärlicht teildurchlässig sein (und für das Sekundärlicht undurchlässig sein). So wird der Vorteil erreicht, dass der erste Lichtsensor eine Intensität des Primärlichts besonders genau bestimmen kann, da kein Störanteil durch das Sekundärlicht auf den ersten Lichtsensor fällt. Diese Weiterbildung lässt sich dann auch ohne weitere Nachteile mit einem einfachen, breitbandig empfindlichen Lichtsensor umsetzen. Das erste Umlenkelement kann in einer anderen Weiterbildung für das Primärlicht teildurchlässig und für das Sekundärlicht teildurchlässig oder ganz durchlässig sein. Dies ergibt den Vorteil, dass das Umlenkelement besonders einfach ausgebildet sein kann.
Der erste Lichtsensor kann ein nur für das Primärlicht (und nicht auch für das Sekundärlicht) empfindlicher Lichtsensor, z.B. Helligkeitssensor, sein. Der erste Lichtsensor kann alternativ ein für das Primärlicht und für das Sekundärlicht empfindlicher Lichtsensor sein. Der erste Lichtsensor ist zumindest von einem Teil des von dem durch das erste Umlenkelement durchgelassenen Primärlicht (d.h., zumindest von einem Teil des Transmissionsanteils des Primärlichtstrahls) bestrahlbar. Falls beispielsweise der von der ersten Halbleiterlichtquelle abgestrahlte erste Primärlichtstrahl vorderseitig auf das Umlenkelement fällt, wird er dort mit einem bestimmten Reflexionsgrad R (z.B. von 95% oder mehr) auf das Leuchtstoffvolumen umgelenkt. Ein kleinerer Anteil des Primärlichtstrahls läuft mit einem bestimmten Transmissionsgrad (z.B. von 5% oder weniger) durch das Umlenkelement und dann zumindest teilweise auf den optisch hinter dem Umlenkelement angeordneten ersten Lichtsensor.
Der zweite Lichtsensor kann ein nur für das Sekundärlicht (und nicht auch für das Primärlicht), ein nur für das Primärlicht (und nicht auch für das Sekundärlicht) oder ein für das Primärlicht und für das Sekundärlicht empfindlicher Lichtsensor sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Umlenkspiegel die Primärlichtstrahlen unter einem großen Einfallswinkel auf das Leuchtstoffvolumen umlenken. Die Einstrahlung unter großem Einfallswinkel kann vorteilhafterweise eine Einkopplungseffizienz erhöhen. Die Einstrahlung unter großem Einfallswinkel mit mehreren Halbleiterlichtquellen ermöglicht außerdem eine besonders sichere und redundante Überwachung des Leuchtstoffvolumens, da die Möglichkeit eröffnet wird, bei fehlendem oder geschädigtem Leuchtstoffvolumen die Primärlichtstrahlen auf besonders einfache Weise nicht direkt und ungehindert abzugeben.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Primärlichtstrahlen bzw. deren Hauptachse höchster Lichtstärke unter dem Brewster-Winkel auf das Leuchtstoffvolumen einfallen. Dies kann die Einkopplungseffizienz besonders stark erhöhen. Der Brewster-Winkel kann insbesondere zwischen 45° und 65° betragen, z.B. zwischen 60°und 62°.
Es ist außerdem eine Weiterbildung, dass die Umlenkelemente in einem Raumbereich angeordnet sind, der um mindestens 45° zu einer Hauptachse höchster Lichtstärke des von dem Leuchtstoffvolumen abgestrahlten Nutzlichts angewinkelt ist. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass die Umlenkelemente einen nur geringen Anteil des insgesamt von dem Leuchtstoffvolumen abgestrahlten Nutzlichtstroms blockieren. Insbesondere kann der Öffnungswinkel ungefähr dem Brewster-Winkel entsprechen. Bevorzugt ist somit allgemein ein Bereich zwischen 45° und 65°.
Die Umlenkspiegel können in ein komplexeres lichtleitendes Glasteil integriert sein, zur Richtungsjustage des zugehörigen Primärlichtstrahls eingesetzt werden und/oder als Designelement ausgeführt sein (z.B. in einer Metallkappe oder in einem Reflektor integriert sein usw.).
Dass der zweite Lichtsensor mit Licht, das von dem Leuchtstoffvolumen abgebbar ist, bestrahlbar ist, kann umfassen, dass der zweite Lichtsensor mit Sekundärlicht und/oder mit nicht umgewandeltem Primärlicht bestrahlbar ist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass das zweite Umlenkelement für Licht, das von dem Leuchtstoffvolumen abgebbar ist, zumindest teildurchlässig ist. Das zweite Umlenkelement kann dabei in einer Weiterbildung nur für das Sekundärlicht durchlässig sein, und zwar teildurchlässig oder ganz durchlässig (transparent), jedoch undurchlässig für das Primärlicht. So wird der Vorteil erreicht, dass der zweite Lichtsensor eine Intensität des Sekundärlichts besonders genau bestimmen kann, da kein Störanteil durch nicht umgewandeltes Primärlicht auf den ersten Lichtsensor fällt. Das zweite Umlenkelement kann in noch einer Weiterbildung für das Sekundärlicht durchlässig und für das Primärlicht teildurchlässig sein. Dies ergibt den Vorteil, dass der zweite Lichtsensor bei einer Beschädigung des Leuchtstoffvolumens einen besonders starken Lichtstrom des Primärlichts erhalten kann, was eine besonders zuverlässige Versagensdetektion ermöglicht. Das zweite Umlenkelement kann in noch einer Weiterbildung für das Sekundärlicht undurchlässig sein und für das Primärlicht teildurchlässig sein. Auch hierbei lässt sich ein besonders starker Lichtstrom des Primärlichts im Schadensfall detektieren.
Zusätzlich ist der zweite Lichtsensor mit Licht (Sekundärlicht und/oder Primärlicht) bestrahlbar, das von dem Leuchtstoffvolumen abgebbar ist und durch das zweite Umlenkelement durchgelassen wird. Dadurch befindet sich der zweite Lichtsensor in Bezug auf das von dem Leuchtstoffvolumen abgegebene Licht hinter dem zweiten Umlenkelement, wodurch eine Abschattung des von dem Leuchtstoffvolumen abgestrahlten Nutzlichts besonders gering gehalten werden kann.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass das zweite Umlenkelement für den zweiten Primärlichtstrahl teildurchlässig und für Licht, das von dem Leuchtstoffvolumen abgebbar ist, zumindest teildurchlässig ist und die Beleuchtungsvorrichtung einen weiteren ersten Lichtsensor aufweist, der von dem durch das zweite Umlenkelement durchgelassenen Anteil des zweiten Primärlichtstrahls bestrahlbar ist. Dadurch ist es vorteilhafterweise möglich, die Helligkeit oder Leuchtdichte beider Primärlichtstrahlen unabhängig voneinander zuverlässig zu messen. Dies ist von besonderem Vorteil, da deren Helligkeiten herstellungsbedingt oder gezielt eingestellt merklich voneinander abweichen können. Auch ist so eine Helligkeit oder Leuchtdichte der Primärlichtstrahlen bei selektiv aktivierten bzw. deaktivierten Halbleiterlichtquellen messbar.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass das erste Umlenkelement für den ersten Primärlichtstrahl teildurchlässig ist und für Licht, das von dem Leuchtstoffvolumen abgebbar ist, zumindest teildurchlässig ist und die Beleuchtungsvorrichtung einen weiteren zweiten Lichtsensor aufweist, der von dem durch das erste Umlenkelement durchgelassenen Licht des Leuchtstoffvolumens bestrahlbar ist. Dadurch wird eine noch zuverlässigere Detektion des von dem Leuchtstoffvolumen abgestrahlten Lichts ermöglicht. Insbesondere kann eine Beschädigung des Leuchtstoffvolumens zweifach unabhängig voneinander bestimmt werden, nämlich über den ersten Lichtsensor und den zweiten Lichtsensor und unabhängig davon über den weiteren ersten Lichtsensor und den weiteren zweiten Lichtsensor.
Es ist eine alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung mindestens einen (ggf. noch weiteren) zweiten Lichtsensor aufweist, der von an dem ersten Umlenkelement und/oder von an dem zweiten Umlenkelement reflektiertem Licht, das von dem Leuchtstoffvolumen abgebbar ist, bestrahlbar ist. Dies kann den Vorteil ergeben, dass eine Helligkeit oder Leuchtdichte des von diesem zweiten Lichtsensor detektierten Nutzlichts oder Nutzlichtkomponente höher ist als bei einer Anordnung hinter dem zugehörigen Umlenkelement. Mittels eines zweiten Lichtsensors kann also alternativ oder zusammen der durch das Umlenkelement hindurchlaufende Anteil des Nutzlichts oder der von dem Umlenkelement reflektierte Anteil des Nutzlichts oder einer Nutzlichtkomponente (Primärlicht, Sekundärlicht) detektiert werden.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass mindestens ein zweiter Lichtsensor auch für das Primärlicht empfindlich ist und sich in einem optischen Pfad eines Primärlichtstrahls hinter dem Leuchtstoffvolumen befindet. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass bei einer Beschädigung des Leuchtstoffvolumens der dann zumindest teilweise nicht mehr umgewandelte oder gestreute Primärlichtstrahl in den zweiten Lichtsensor fällt. So lässt sich ein besonders starkes Sensorsignal erzeugen, das die Beschädigung des Leuchtstoffvolumens besonders zuverlässig erfassen kann.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die erste Halbleiterlichtquelle und die zweite Halbleiterlichtquelle symmetrisch zu dem Leuchtstoffvolumen ausgerichtet sind. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Anordnung. Beispielsweise können die Halbleiterlichtquellen spiegelsymmetrisch zu dem Leuchtstoffvolumen oder um 180° rotationssymmetrisch zu dem Leuchtstoffvolumen angeordnet sein. Dies kann auch als eine gegenüberliegende Anordnung bezeichnet werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass bei Vorliegen zweier erster Lichtsensoren und zweier zweiter Lichtsensoren diese symmetrisch zu dem Leuchtstoffvolumen ausgerichtet sind, insbesondere in einer gegenüberliegenden Anordnung.
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass die erste Halbleiterlichtquelle und die zweite Halbleiterlichtquelle parallel zueinander ausgerichtet sind.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Hauptachsen höchster Lichtstärke der Primärlichtstrahlen und des von dem Leuchtstoffvolumen abgestrahlten Nutzlichts parallel zueinander angeordnet sind.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Beleuchtungsvorrichtung mehrere Sätze aus zueinander gegenüberliegenden Anordnungen aus jeweils zwei Halbleiterlichtquellen, zwei ersten Lichtsensoren, zwei zweiten Lichtsensoren und zwei Umlenkelementen aufweisen. Diese mehreren Sätze nutzen insbesondere das gleiche Leuchtstoffvolumen. Insbesondere sind die Komponenten der Sätze um das Leuchtstoffvolumen herum äquidistant angewinkelt. Bei zwei Sätzen (mit zusammen vier Halbleiterlichtquellen usw.) können deren Komponenten z.B. um 90° um eine Achse um das Leuchtstoffvolumen verdreht sein, bei drei Sätzen um 60° usw.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die erste Halbleiterlichtquelle und die zweite Halbleiterlichtquelle individuell aktivierbar sind. Dies ermöglicht eine besonders hohe Flexibilität bei der Bildung eines Abstrahlmusters des Nutzlichts.
Eine besonders hohe Flexibilität bei der Bildung eines Abstrahlmusters des Nutzlichts kann auch durch die Ausgestaltung erreicht werden, dass der erste Primärlichtstrahl und der zweite Primärlichtstrahl eine unterschiedliche Profilform und/oder Profilgröße aufweisen.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet ist, eine Form und/oder eines auf dem Leuchtstoffvolumen erzeugten Leuchtflecks zu variieren. Dies kann beispielsweise dadurch umgesetzt werden, dass eine Form und/oder eine Größe des Profils der Primärlichtstrahlen variierbar ist. Alternativ oder zusätzlich sind die von den Primärlichtstrahlen auf dem Leuchtstoffvolumen erzeugten Leuchtflecke nicht genau deckungsgleich, so dass sich das Abstrahlmuster durch unterschiedliche Aktivierung der Halbleiterlichtquellen in seiner Form ändern lässt.
Die Halbleiterlichtquellen können gepulst und/oder amplitudenmoduliert betreibbar sein. Es ist eine Weiterbildung, dass unterschiedliche Halbleiterlichtquellen unterschiedlich betreibbar sind oder betrieben werden, z.B. mit unterschiedlicher Puls- und/oder Amplituden-Charakteristik. Beispielsweise können unterschiedliche Halbleiterlichtquellen zeitlich sequentiell oder überlappend betrieben werden, z.B. durch eine Einstellung eines jeweiligen Pulsbetriebs. Insbesondere können unterschiedliche Halbleiterlichtquellen abwechselnd oder intermittierend betrieben werden.
Auch ist es eine Weiterbildung, dass eine Leistung der von den Halbleiterlichtquellen emittierten Primärlichtstrahlen skalierbar oder dimmbar ist, insbesondere individuell skalierbar ist.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung einen Temperatursensor zur Abfühlung oder Überwachung einer Temperatur des Leuchtstoffvolumens aufweist. Der Temperatursensor kann vorteilhafterweise zur Vermeidung einer Überhitzung, insbesondere einer thermischen Zerstörung, des Leuchtstoffvolumens eingesetzt werden.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass das Leuchtstoffvolumen auf einem reflektierenden Träger aufliegt. Die reflektive Anordnung hat thermisch und sicherheitstechnisch erhebliche Vorteile gegenüber einer - grundsätzlich auch nutzbaren -transmittierenden Anordnung. Die in dem Leuchtstoffvolumen umgesetzte Wärme kann beispielsweise deutlich effizienter abgeführt werden als bei der transmittierenden Anordnung. Zusätzlich ist die Temperaturüberwachung des Leuchtstoffvolumens deutlich einfacher und direkter umzusetzen. Für eine besonders gute thermische Abteilung kann der Träger aus Metall oder Keramik bestehen. Für eine besonders hohe Lichtausbeute ist die dem Leuchtstoffvolumen zugewandte Seite des Trägers verspiegelt. An einer dem Leuchtstoffvolumen abgewandten Seite des Trägers kann der Temperatursensor angeordnet sein.
Es ist außerdem noch eine Ausgestaltung, dass die erste Halbleiterlichtquelle und die zweite Halbleiterlichtquelle Primärlicht(strahlen) unterschiedlicher Wellenlänge bzw. Pumpwellenlänge emittieren. Dies ergibt den Vorteil, dass die zugehörigen Primärlichtstrahlen und/oder das von dem Leuchtstoffvolumen abgegebene Primärlicht unterscheidbar sind. Dies wiederum kann Vorteile bei einer Fehlersuche ergeben. Auch kann vorteilhafterweise eine Anregung des Leuchtstoffvolumens mittels unterschiedlicher Absorptionsgrade und/oder unterschiedlicher Effizienzgrade erfolgen, was eine Sättigung reduzieren kann. Die unterschiedlichen Wellenlängen können beispielsweise durch Lichtsensoren unterschieden werden, die entsprechende Kantenfilter aufweisen. Beispielsweise können die unterschiedlichen Wellenlängen blauem Licht entsprechen, z.B. von 445 nm, 460 nm oder 473 nm. Die erste Halbleiterlichtquelle und die zweite Halbleiterlichtquelle können jedoch auch Primärlicht(strahlen) gleicher spektraler Zusammensetzung, insbesondere gleicher Wellenlänge, ausstrahlen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung eine mit den Lichtsensoren verbundene Datenverarbeitungseinheit aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Sensorsignal mindestens eines ersten Lichtsensors und mindestens eines zweiten Lichtsensors auf ein Vorliegen einer Beschädigung des Leuchtstoffvolumens hin auszuwerten. Beispielsweise kann bei vorhandenem und nicht beschädigtem Leuchtstoffvolumen davon abgestrahltes Licht in den zweiten Lichtsensor einfallen. Dieses Licht kann das Nutzlicht (d.h., eine Mischung aus dem Sekundärlicht und aus dem nichtumgewandeltem Primärlicht) oder nur eine Komponente davon (z.B. das Primärlicht oder das Sekundärlicht) sein. Fällt das Leuchtstoffvolumen ab, kann dieser Lichtstrom bei gleichbleibendem Primärlichtstrahl signifikant kleiner werden, falls sich der zweite Lichtsensor nicht in dem dann ergebenden Lichtpfad des Primärlichtstrahls befindet. Alternativ kann dieser Lichtstrom bei gleichbleibendem Primärlichtstrahl signifikant größer werden, falls sich der zweite Lichtsensor in dem dann ergebenden Lichtpfad des Primärlichtstrahls befindet und für das Primärlicht empfindlich ist. So kann aus einer Stärke einer Änderung des Sensorsignals des zweiten Lichtsensors, normiert auf die Stärke des Sensorsignals des ersten Lichtsensors, auf ein Vorliegen einer Beschädigung des Leuchtstoffvolumens geschlossen werden. Die Beschädigung kann z.B. eine Rissbildung, eine teilweise Entfernung oder eine vollständige Entfernung des Leuchtstoffvolumens umfassen.
Es ist weiterhin noch eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer oder ein Teil eines Scheinwerfers (z.B. ein Lichterzeugungsmodul) ist. Dabei ist die hohe Leuchtdichte besonders nützlich. Der Scheinwerfer kann ein Fahrzeugscheinwerfer, ein Scheinwerfer zur Bühnenbeleuchtung, ein Scheinwerfer zur Außenbeleuchtung, ein Scheinwerfer zur Effektbeleuchtung usw. sein. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug (z.B. ein Kraftwagen wie ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus usw. oder ein Motorrad), eine Eisenbahn, ein Wasserfahrzeug (z.B. ein Boot oder ein Schiff) oder ein Luftfahrzeug (z.B. ein Flugzeug oder ein Hubschrauber) sein.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.

Fig.l zeigt in Seitenansicht eine Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel.

Die Beleuchtungsvorrichtung 1 kann ein Modul eines Scheinwerfers SW sein. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist eine erste Halbleiterlichtquelle in Form einer ersten Laserdiode 2 zum Erzeugen eines ersten Primärlichtstrahls PS1 auf. Der erste Primärlichtstrahl PS1 wird in z-Richtung z abgestrahlt und besteht aus blauem Primärlicht P1. Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist auch eine zweite Halbleiterlichtquelle in Form einer zweiten Laserdiode 3 zum Erzeugen eines zweiten Primärlichtstrahls PS2 (nur angedeutet) auf. Der zweite Primärlichtstrahl PS2 wird ebenfalls in z-Richtung z abgestrahlt und besteht aus blauem Primärlicht P2. Die spektrale Charakteristik, z.B. eine Dominanzwellenlänge, der beiden Primärlichtstrahlen PS1 und PS2 kann gleich oder unterschiedlich sein. Auch können eine Profilform und/oder eine Profilgröße der beiden Primärlichtstrahlen PS1 und PS2 gleich oder unterschiedlich sein.
Beiden Laserdioden 2, 3 ist jeweils eine Optik 4 mit hier beispielhaft zwei optisch in Reihe geschalteten Linsen 5 und 6 nachgeordnet, um die Primärlichtstrahlen PS1 bzw. PS2 auf ein Leuchtstoffvolumen in Form eines z.B. keramischen Leuchtstoffplättchens 7 zu fokussieren. Das Leuchtstoffplättchen 7 liegt auf einem reflektierenden Träger 8 aus Metall auf. Der Träger 8 ist an der dem Leuchtstoffplättchen 7 zugewandten Oberfläche verspiegelt und kann an der dem Leuchtstoffplättchen 7 abgewandten Oberfläche einen Temperatursensor 9 aufweisen. Das Leuchtstoffplättchen 7 ist in der Lage, einfallendes Primärlicht P1, P2 teilweise in Sekundärlicht S umzuwandeln, z.B. blaues Primärlicht P1, P2 in gelbes Sekundärlicht S. Eine Hauptachse HN des von dem Leuchtstoffplättchen 7 als Nutzlicht abgestrahlten Mischlichts P1, P2, S steht senkrecht zu einer Oberfläche des Leuchtstoffplättchens 7 und damit hier ebenfalls parallel zu der z-Achse.
Da die Laserdioden 2 und 3 seitlich zu dem Leuchtstoffplättchen 7 versetzt sind und nicht direkt auf das Leuchtstoffplättchen 7 strahlen, werden zwei Umlenkelemente in Form teildurchlässiger Umlenkspiegel 10a bzw. 10b verwendet, um die jeweiligen Primärlichtstrahlen P1 bzw. P2 auf das Leuchtstoffplättchen 7 umzulenken. Die Umlenkspiegel 10a, 10b sind insbesondere für das Primärlicht P1, P2 teildurchlässig und für das Sekundärlicht S teildurchlässig oder voll durchlässig. Dabei sind die Umlenkspiegel 10a, 10b so ausgerichtet, dass die Primärlichtstrahlen P1 und P2 unter dem Brewster-Winkel θ_B auf das Leuchtstoffplättchen 7 einfallen.
Die Umlenkspiegel 10a, 10b befinden sich in einem Raumbereich, der außerhalb eines an dem Leuchtstoffplättchen 7 ansetzenden Kegels (nicht eingezeichnet) mit einem Öffnungswinkel von 45° um die Hauptachse HN liegt. Insbesondere kann der Öffnungswinkel ungefähr dem Brewster-Winkel entsprechen. Bevorzugt ist somit allgemein ein Bereich zwischen 45° und 65°.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist ferner einen ersten, zumindest für das Primärlicht P1 empfindlichen Lichtsensor 11, einen weiteren ersten, zumindest für das Primärlicht P2 empfindlichen Lichtsensor 12, einen zweiten Lichtsensor 13 und einen weiteren zweiten Lichtsensor 14 auf. Die Lichtsensoren 13 und 14 können für das Primärlicht P1 und/oder P2, für das Sekundärlicht S oder sowohl für das Primärlicht P1, P2 als auch für das Sekundärlicht S empfindlich sein. Die Lichtsensoren 11 bis 14 können z.B. Fotodioden sein oder aufweisen, denen ggf. wellenlängenabhängige Filter (z.B. Kantenfilter) vorgesetzt sein können.
Die ersten Lichtsensoren 11 und 12 sind in Bezug auf die einfallenden Primärlichtstrahlen P1 bzw. P2 hinter den jeweiligen Umlenkspiegeln 10a bzw. 10b angeordnet. Während ein weitaus größter Anteil (z.B. von mehr als 95 %) der einfallenden Primärlichtstrahlen P1 und P2 von den Umlenkspiegeln 10a bzw. 10b auf das Leuchtstoffplättchen 7 umgelenkt wird, wird ein kleiner Anteil (z.B. von 5 % oder weniger) durch die Umlenkspiegel 10a bzw. 10b durchgelassen und bestrahlt die Lichtsensoren 11 bzw. 12.
Die zweiten Lichtsensoren 13 und 14 sind in Bezug auf das von dem Leuchtstoffplättchen 7 abgestrahlte Nutzlicht P1, P2, S hinter den jeweiligen Umlenkspiegeln 10a bzw. 10b angeordnet. Die Umlenkspiegel 10a und 10b können für das Sekundärlicht S teilweise oder ganz durchlässig sein. Folglich wird das von dem Leuchtstoffplättchen 7 abgestrahlte Primärlicht P1, P2 (teilweise) und Sekundärlicht S (ganz oder teilweise) durch die Umlenkspiegel 10a und 10b durchgelassen und kann die Lichtsensoren 14 bzw. 13 bestrahlen.
Die sich hinter den Umlenkspiegeln 10a und 10b befindlichen zweiten Lichtsensoren 13 bzw. 14 sind so positioniert, dass sie sich bei einem Wegfall des Leuchtstoffplättchens 7 in dem Lichtpfad des jeweiligen Primärlichtstrahls PS2 bzw. PS1 befinden.
Alternativ oder zusätzlich zu der Position hinter dem jeweiligen Umlenkspiegel 10a und/oder 10b kann sich der zweite Lichtsensor 13 und/oder 14 an einer Stelle befinden, auf die von dem Leuchtstoffplättchen 7 abgestrahltes Nutzlicht P1, P2, S mittels des Umlenkspiegels 10 reflektiert worden ist. Eine solche Stelle kann sich z.B. zwischen den Linsen 5 und 6 befinden, was einen besonders kompakten Aufbau erlaubt, wie beispielhaft für den zweiten Lichtsensor 13 gezeigt.
Die Beleuchtungsvorrichtung weist zudem eine mit den Lichtsensoren 11 bis 14 verbundene Datenverarbeitungseinheit 15 auf, die dazu eingerichtet ist, die Sensorsignale der Lichtsensoren 11 bis 14 auf ein Vorliegen einer Beschädigung des Leuchtstoffplättchens 7 (einschließlich seiner Entfernung) hin auszuwerten.
Im Normalfall können die Lichtsensoren 11 und 12 die Leuchtdichte oder den Lichtstrom des durch die Umlenkspiegel 10a und 10b transmittierten Anteils der Primärlichtstrahlen PS1 bzw. PS2 detektieren. Falls die Umlenkspiegel 10a und 10b auch für das Sekundärlicht S durchlässig sind und die Lichtsensoren 11 und 12 für das Sekundärlicht S empfindlich sind, so kann eine Orientierung der Lichtsensoren 11 und 12 so eingestellt werden, dass ein Anteil des einfallenden Sekundärlichts S praktisch vernachlässigbar ist. Die Lichtsensoren 13 und 14 detektieren bei Empfindlichkeit für das Primärlicht P1, P2 und das Sekundärlicht S einen entsprechenden, durch die Umlenkspiegel 10b bzw. 10a transmittierten Lichtstrom. Die Datenverarbeitungseinheit 15 kann z.B. ein Verhältnis der Sensorsignale der Paare von Lichtsensoren 11 und 14 bzw. 12 und 13 überwachen.
Löst sich im Schadensfall beispielsweise das Leuchtstoffplättchen 7 von dem Träger 8 oder es bildet sich in dem Leuchtstoffplättchen 7 ein Riss aus, so wird nun kein bzw. weniger Sekundärlicht S erzeugt, und die Primärlichtstrahlen PS1 und PS2 treffen mit höherer Intensität als im fehlerfreien Fall auf die Umlenkspiegel 10b bzw. 10a. Für den Fall, dass die Umlenkspiegel 10a, 10b für das Primärlicht P1, P2 nicht durchlässig sind und/oder die Lichtsensoren 13 und 14 für das Primärlicht P1, P2 nicht empfindlich sind, fällt das an den Lichtsensoren 13 und 14 abgegriffene Sensorsignal merklich ab, ohne dass sich auch der Lichtstrom der Primärlichtstrahlen PS1, PS2 verringert. Dadurch lässt sich eine Schädigung des Leuchtstoffplättchens 7 detektieren. Für den Fall, dass die Umlenkspiegel 10a, 10b für das Primärlicht P1, P2 durchlässig sind und die Lichtsensoren 13 und 14 für das Primärlicht P1, P2 empfindlich sind, steigt das an den Lichtsensoren 13 und 14 abgegriffene Sensorsignal merklich an, ohne dass sich auch der Lichtstrom der Primärlichtstrahlen PS1, PS2 erhöht. Auch dadurch lässt sich eine Schädigung des Leuchtstoffplättchens 7 detektieren.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
Allgemein kann unter „ein“, „eine“ usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von „mindestens ein“ oder „ein oder mehrere“ usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck „genau ein“ usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugszeichenliste

Beleuchtungsvorrichtung	1
Erste Laserdiode	2
Zweite Laserdiode	3
Optik	4
Linse	5
Linse	6
Leuchtstoffplättchen	7
Träger	8
Temperatursensor	9
Erster Umlenkspiegel	10a
Zweiter Umlenkspiegel	10b
Erster Lichtsensor	11
Erster Lichtsensor	12
Zweiter Lichtsensor	13
Zweiter Lichtsensor	14
Datenverarbeitungseinheit	15
Hauptachse	HN
Primärlicht	P1
Primärlicht	P2
Erster Primärlichtstrahl	PS1
zweiten Primärlichtstrahls	PS2
Scheinwerfer	SW
z-Richtung	z
Brewster-Winkel	θ_B

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (1), aufweisend - eine erste Halbleiterlichtquelle (2) zum Erzeugen eines ersten Primärlichtstrahls (PS1), - eine zweite Halbleiterlichtquelle (3) zum Erzeugen eines zweiten Primärlichtstrahls (PS2), - ein Leuchtstoffvolumen (7) zur zumindest teilweisen Umwandlung von Primärlicht (P1, P2) in Sekundärlicht (S), - ein erstes Umlenkelement (10a) zum Umlenken des ersten Primärlichtstrahls (PS1) auf das Leuchtstoffvolumen (7), - ein zweites Umlenkelement (10b) zum Umlenken des zweiten Primärlichtstrahls (PS2) auf das Leuchtstoffvolumen (7), - einen ersten, zumindest für das Primärlicht (P1, P2) empfindlichen Lichtsensor (11, 12) und - einen zweiten Lichtsensor (13, 14), wobei - das erste Umlenkelement (10a) für den ersten Primärlichtstrahl (P1) teildurchlässig ist, - der erste Lichtsensor (11, 12) von dem durch das erste Umlenkelement (10a) durchgelassenen Anteil des Primärlichtstrahls (P1) bestrahlbar ist und - der zweite Lichtsensor (13, 14) mit Licht (P1, P2, S), das von dem Leuchtstoffvolumen (7) abgebbar ist, bestrahlbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei - das zweite Umlenkelement (10b) für Licht (P1, P2, S), das von dem Leuchtstoffvolumen (7) abgebbar ist, zumindest teildurchlässig ist und - der zweite Lichtsensor (14) mit Licht (P1, P2, S), das von dem Leuchtstoffvolumen (7) abgebbar und durch das zweite Umlenkelement (10b) durchlassbar ist, bestrahlbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das zweite Umlenkelement (10b) für den zweiten Primärlichtstrahl (PS2) teildurchlässig und für Licht (P1, P2, S), das von dem Leuchtstoffvolumen (7) abgebbar ist, zumindest teildurchlässig und - die Beleuchtungsvorrichtung (1) einen weiteren ersten Lichtsensor (12) aufweist, der von dem durch das zweite Umlenkelement (10b) durchgelassenen Anteil des zweiten Primärlichtstrahls (PS2) bestrahlbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das erste Umlenkelement (10a) für Licht (P1, P2, S), das von dem Leuchtstoffvolumen (7) abgebbar ist, zumindest teildurchlässig ist und - die Beleuchtungsvorrichtung (1) einen weiteren zweiten Lichtsensor (13) aufweist, der von dem durch das erste Umlenkelement (10a) durchgelassenen Licht (P1, P2, S) des Leuchtstoffvolumens (7) bestrahlbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) mindestens einen zweiten Lichtsensor (13) aufweist, der von an dem ersten Umlenkelement (10a) und/oder von an dem zweiten Umlenkelement (10b) reflektiertem Licht (P1, P2, S), das von dem Leuchtstoffvolumen (7) abgebbar ist, bestrahlbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mindestens ein zweiter Lichtsensor (13, 14) für das Primärlicht (P1, P2) empfindlich ist und sich in einem optischen Pfad eines Primärlichtstrahls (P1, P2) hinter dem Leuchtstoffvolumen (7) befindet.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) einen Temperatursensor (9) zur Abfühlung einer Temperatur des Leuchtstoffvolumens (7) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Leuchtstoffvolumen (7) auf einem reflektierenden Träger (7) aufliegt.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Halbleiterlichtquelle (2) und die zweite Halbleiterlichtquelle (3) symmetrisch zu dem Leuchtstoffvolumen (7) ausgerichtet sind.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Halbleiterlichtquelle (2) und die zweite Halbleiterlichtquelle (3) individuell aktivierbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Halbleiterlichtquelle (2) und die zweite Halbleiterlichtquelle (3) Primärlicht (P1, P2) unterschiedlicher Wellenlänge emittieren.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Primärlichtstrahl (PS1) und der zweite Primärlichtstrahl (PS2) eine unterschiedliche Profilform aufweisen.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) ferner eine mit den Lichtsensoren (11, 12, 13, 14) verbundene Datenverarbeitungseinheit (15) aufweist, die dazu eingerichtet ist, ein Sensorsignal mindestens eines ersten Lichtsensors (11, 12) und mindestens eines zweiten Lichtsensors (13, 14) auf ein Vorliegen einer Beschädigung des Leuchtstoffvolumens (7) hin auszuwerten.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1) ein Scheinwerfer (SW) oder ein Teil eines Scheinwerfers (SW) ist.