DE102016223231A1 - LASER ACTIVATED REMOTE PHOSPHOR (LARP) SYSTEM, HEADLAMP AND VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Offenbart ist ein Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System mit einer Strahlungsquelle zur Emission einer Anregungsstrahlung. Der Strahlungsquelle nachgeschaltet ist ein Konversionselement, wobei zwischen dem Konversionselement und der Strahlungsquelle ein optisches Element angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist eine Position des optischen Elements veränderbar, um eine Form und/oder eine Position eines Auftreffbereichs der Anregungsstrahlung auf das Konversionselement zu verändern.Disclosed is a laser activated remote phosphor (LARP) system with a radiation source for emission of excitation radiation. Downstream of the radiation source is a conversion element, wherein an optical element is arranged between the conversion element and the radiation source. Advantageously, a position of the optical element is changeable in order to change a shape and / or a position of an incident region of the excitation radiation on the conversion element.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Scheinwerfer mit einem LARP System. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das einen derartigen Scheinwerfer aufweist.The invention is based on a laser activated remote phosphor (LARP) system according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a headlamp with a LARP system. Moreover, the invention relates to a vehicle having such a headlight.
Bei der LARP Technologie wird ein von einer Strahlungsquelle beabstandet angeordnetes Konversionselement, das einen Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht, mit einer Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl (Pumpstrahl, Pumplaserstrahl) bestrahlt, insbesondere mit dem Anregungsstrahl einer Laserdiode. Die Anregungsstrahlung des Anregungsstrahls wird vom Leuchtstoff zumindest teilweise absorbiert und zumindest teilweise in eine Konversionsstrahlung umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversionselements blaue Anregungsstrahlung (blaues Laserlicht) in rote und/oder grüne und/oder gelbe Konversionsstrahlung (Konversionslicht) teilweise konvertiert werden, wobei die Überlagerung von beispielsweise nichtkonvertiertem blauen Anregungslicht und gelbem Konversionslicht weißes Nutzlicht ergibt. Des Weiteren ist bekannt, zwischen der Strahlungsquelle und dem Konversionselement eine Linsen-Anordnung vorzusehen, über die die Anregungsstrahlung auf das Konversionselement abgebildet wird.In LARP technology, a conversion element arranged at a distance from a radiation source and comprising or consisting of a phosphor is irradiated with excitation radiation, in particular an excitation beam (pumping beam, pump laser beam), in particular with the excitation beam of a laser diode. The excitation radiation of the excitation beam is at least partially absorbed by the phosphor and at least partially converted into a conversion radiation whose wavelengths and thus spectral properties and / or color is determined by the conversion properties of the phosphor. For example, with the aid of the conversion element, blue excitation radiation (blue laser light) can be partially converted into red and / or green and / or yellow conversion radiation (conversion light), the superposition of, for example, unconverted blue excitation light and yellow conversion light yielding white useful light. Furthermore, it is known to provide a lens arrangement between the radiation source and the conversion element, via which the excitation radiation is imaged onto the conversion element.
Über die Linsen-Anordnung können dann die Eigenschaften des auf dem Konversionselement abgebildeten Auftreffbereichs der Anregungsstrahlung (Pumpspot) in einer Strahlungsauftreffebene des Konversionselements definiert werden. Beispielweise ist hierdurch die Größe, die Form und Energieverteilung einstellbar. Die Linsen-Anordnung hat beispielsweise eine Linse, die fest in einem Gehäuse eines LARP Systems montiert ist.The properties of the incident region of the excitation radiation (pump spot) imaged on the conversion element can then be defined in a radiation incident plane of the conversion element via the lens arrangement. For example, this makes it possible to set the size, the shape and the energy distribution. For example, the lens assembly has a lens that is fixedly mounted in a housing of a LARP system.
Im Einsatz des LARP Systems ist denkbar eine Gesamt-Lichtintensität des Nutzlichts anzupassen, indem beispielsweise die Strahlungsquelle in Form einer oder mehrere Laserdioden entsprechend angesteuert wird. Die Ansteuerung erfolgt beispielsweise durch Amplituden- und/oder Phasenmodulation des die Laserdioden durchfließenden Stroms.When using the LARP system, it is conceivable to adapt an overall light intensity of the useful light by, for example, correspondingly activating the radiation source in the form of one or more laser diodes. The control is effected, for example, by amplitude and / or phase modulation of the current flowing through the laser diodes.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein LARP System, einen Scheinwerfer mit einem LARP System und ein Fahrzeug mit einem derartigen Scheinwerfer zu schaffen, bei denen das Nutzlicht auf kostengünstige und einfache Weise vergleichsweise flexibel dynamisch anpassbar ist.The object of the present invention is to provide a LARP system, a headlight with a LARP system and a vehicle with such a headlamp, in which the useful light is relatively flexible dynamically adaptable in a cost effective and simple way.
Diese Aufgabe wird gelöst hinsichtlich des LARP Systems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 und hinsichtlich des Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.This object is achieved with regard to the LARP system according to the features of claim 1, with regard to the headlamp according to the features of
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
Erfindungsgemäß ist ein Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System, insbesondere ein Mikro-LARP System, vorgesehen, das eine Strahlungsquelle, vorzugsweise zumindest eine Laserdiode oder mehrere Laserdioden, aufweist. Beabstandet zur Strahlungsquelle ist zumindest ein Konversionselement vorgesehen oder es sind mehrere Konversionselemente vorgesehen, wobei das Konversionselement vorzugsweise einen Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht. Das Konversionselement kann dann von einer Anregungsstrahlung der Strahlungsquelle bestrahlbar sein. Des Weiteren hat das LARP System zumindest ein optisches Element, insbesondere eine Linse oder eine abbildende Linse. Dieses ist vorzugsweise im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und dem Konversionselement angeordnet. Mit Vorteil ist das optische Element in einer Optikaufnahme angeordnet. Erfindungsgemäß ist eine Position des optischen Elements veränderbar.According to the invention, a laser-activated remote phosphor (LARP) system, in particular a micro-LARP system, is provided which has a radiation source, preferably at least one laser diode or a plurality of laser diodes. Spaced to the radiation source, at least one conversion element is provided, or a plurality of conversion elements are provided, wherein the conversion element preferably comprises or consists of a phosphor. The conversion element can then be irradiated by an excitation radiation of the radiation source. Furthermore, the LARP system has at least one optical element, in particular a lens or an imaging lens. This is preferably arranged in the beam path between the radiation source and the conversion element. Advantageously, the optical element is arranged in an optical recording. According to the invention, a position of the optical element is variable.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass das optische Element im Vergleich zum Stand der Technik nicht statischer Natur ist. Somit kann ein Auftreffbereich (Pumpspot) der Anregungsstrahlung in einer Strahlungsauftreffebene des Konversionselements hinsichtlich seiner Eigenschaften, wie beispielsweise Größe und/oder Form und/oder Energieverteilung, einfach verändert werden. Dagegen ist im Stand der Technik vorgesehen die Einstellung der Pumpspoteigenschaften einmalig im Rahmen der Entwicklungsphase vorzunehmen. Mit dem erfindungsgemäßen LARP System ist somit die Adaptionsfähigkeit verbessert. Es ist beispielsweise denkbar, dass das LARP System beispielsweise auf verschiedene Scheinwerfersysteme anpassbar ist, indem die Position des optischen Elements verändert wird, oder dass eine dynamische Anpassung erfolgt. Die dynamische Anpassung kann beispielsweise zur Umsetzung einer Beleuchtungsfunktion und/oder Signallichtfunktion erfolgen. Als Beleuchtungsfunktion kann beispielsweise eine Abbiegelichtfunktion und/oder eine Nebellichtfunktion und/oder eine Abblendlichtfunktion und/oder eine Fernlichtfunktion (blendfreies Fernlicht)und/oder eine Kombination und/oder eine Abwandlung (beispielsweise Adaptive Driving Beam (ADB) oder Adaptive Front Lighting System (AFS)) der genannten sowie weitere Funktionen vorgesehen sein. Als Signallichtfunktion kann eine Blinkerfunktion und/oder eine Bremslichtfunktion und/oder eine Rücklichtfunktion und/oder eine Tagfahrlichtfunktion und/oder eine Positionslichtfunktion und/oder Nebelfunktion und/oder eine Kombination der genannten sowie weitere Funktionen vorgesehen sein. Dagegen sind im Stand der Technik dynamische Licht-Anwendungen entweder durch bewegliche Bauteile in einem Scheinwerfer, oder durch geeignete Ansteuerung von Matrix-Scheinwerfer oder Multi-Chip LED-Lichtquellen realisiert.This solution has the advantage that the optical element is not static in nature compared to the prior art. Thus, an impact area (pump spot) of the excitation radiation in a radiation incident plane of the conversion element can be easily changed in terms of its properties, such as size and / or shape and / or energy distribution. In contrast, it is provided in the prior art to make the adjustment of the pumping properties once during the development phase. The adaptability is thus improved with the LARP system according to the invention. For example, it is conceivable that the LARP system is adaptable to different headlamp systems, for example, by changing the position of the optical element, or by dynamic adaptation. The dynamic adaptation can be done, for example, to implement a lighting function and / or signal light function. As a lighting function, for example, a cornering light function and / or a fog light function and / or a low beam function and / or a high beam function (glare-free high beam) and / or a combination and / or a modification (eg Adaptive Driving Beam (ADB) or Adaptive Front Lighting System (AFS )) of said and other functions may be provided. As a signal light function, a turn signal function and / or a brake light function and / or a taillight function and / or a Daytime running light function and / or a position light function and / or fog function and / or a combination of said and other functions may be provided. By contrast, in the prior art dynamic light applications are realized either by moving components in a headlight, or by suitable control of matrix headlights or multi-chip LED light sources.
Mit Vorteil ist die Position des optischen Elements veränderbar. Somit kann vor Inbetriebnahme des LARP Systems dieses an den gewünschten Einsatzzweck angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar die Position des optischen Elements zu verändern, indem dieses verstellt wird. Somit ist ermöglicht, dass das LARP System insbesondere hinsichtlich der Eigenschaften des auf das Konversionselement auftreffenden Auftreffbereichs der Anregungsstrahlung, beispielsweise im Betrieb, adaptiv veränderbar ist.Advantageously, the position of the optical element is changeable. Thus, before commissioning the LARP system this can be adapted to the desired application. Alternatively or additionally, it is conceivable to change the position of the optical element by adjusting it. This makes it possible for the LARP system to be adaptively changed, in particular with regard to the properties of the impinging area of the excitation radiation impinging on the conversion element, for example during operation.
Denkbar ist auch, dass das zumindest eine Konversionselement dynamisch verstellbar oder einstellbar ist. Es ist weiter denkbar, dass das zumindest eine Konversionselement in Transmission oder Reflexion eingesetzt wird. Bei der Transmission kann eine Einkoppelfläche und eine Auskoppelfläche für die Strahlung vorgesehen sein, die voneinander wegweisen. Bei der Reflexion kann es sich bei der Einkoppel- und der Auskoppelfläche um eine gemeinsame Fläche handelt.It is also conceivable that the at least one conversion element is dynamically adjustable or adjustable. It is also conceivable that the at least one conversion element is used in transmission or reflection. In the transmission, a coupling-in surface and a coupling-out surface for the radiation can be provided which point away from one another. In the case of the reflection, the coupling-in and the coupling-out surface may be a common surface.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das LARP System, insbesondere die Optikaufnahme zusammen mit dem optischen Element, derart ausgestaltet, dass ein Abstand zwischen dem optischem Element und einer Emissionsebene der Strahlungsquelle, in Strahlausbreitungsrichtung gemessen, veränderbar, insbesondere einstellbar und/oder verstellbar, ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das LARP System, insbesondere das optische Element und die Optikaufnahme, derart ausgestaltet ist, dass ein Abstand zwischen dem optischen Element und einer Strahlungsauftreffebene des Konversionselements, in Richtung des Strahlengangs gemessen, einstellbar ist. Vorzugsweise ist das optische Element in Strahlrichtung, insbesondere linear, verschiebbar. Somit ist beispielsweise die Einstellung der Pumpspoteigenschaften durch eine lineare Bewegung des optischen Elements ermöglicht. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen der Emissionsebene der Strahlungsquelle und der Strahlungsauftreffebene des Konversionselements konstant. Ist als optisches Element beispielsweise eine Linse eingesetzt, so kann nun eine Verringerung des Abstands zwischen der Emissionsebene und einer Mitte der Linse zu einer Vergrößerung des Pumpspots in der Strahlungsauftreffebene des Konversionselements führen. Umgekehrt kann eine Vergrößerung dieses Abstands zu einer Verkleinerung dieses Pumpspots führen. Prinzipiell kann der Zusammenhang zwischen der Richtung der Linsenverschiebung und der Auswirkung auf die Pumpspotgröße auch anders herum sein, abhängig vom optischen System. Beispielsweise kann bei der Abbildung des Emissionspunktes der Strahlungsquelle die Bildebene vor oder nach dem Konverter liegen.In a further embodiment of the invention, the LARP system, in particular the optical recording together with the optical element, designed such that a distance between the optical element and an emission plane of the radiation source, measured in beam propagation direction, changeable, in particular adjustable and / or adjustable, is. Alternatively or additionally, it may be provided that the LARP system, in particular the optical element and the optical receptacle, is designed such that a distance between the optical element and a radiation incident plane of the conversion element, measured in the direction of the beam path, is adjustable. Preferably, the optical element in the beam direction, in particular linear, displaceable. Thus, for example, the adjustment of the pumping point properties is made possible by a linear movement of the optical element. Preferably, a distance between the emission plane of the radiation source and the radiation incident plane of the conversion element is constant. If, for example, a lens is used as the optical element, then a reduction in the distance between the emission plane and a center of the lens can lead to an enlargement of the pump spot in the radiation incident plane of the conversion element. Conversely, an increase in this distance can lead to a reduction of this pump spot. In principle, the relationship between the direction of the lens shift and the effect on the pump spot size can be the other way around, depending on the optical system. For example, when imaging the emission point of the radiation source, the image plane may lie before or after the converter.
Somit kann auf einfache Weise beispielsweise die Leuchtdichte des Nutzlichts durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Auftreffbereichs verändert werden. Außerdem ist die thermische Belastung durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Auftreffbereichs veränderbar.Thus, for example, the luminance of the useful light can be changed in a simple manner by increasing or decreasing the impact area. In addition, the thermal load is variable by increasing or decreasing the impact area.
Ist als Strahlungsquelle zumindest eine Laserdiode eingesetzt, so kann der Pumpspot beispielsweise im Wesentlichen elliptisch ausgebildet sein. Diese im Wesentlichen elliptische Ausgestaltung ändert sich dann vorteilhafterweise durch Veränderung des oder der genannten Abstände nicht, allerdings kann sich die Form des Pumpspots hinsichtlich ihrer Exzentrizität ändern.If at least one laser diode is used as the radiation source, then the pump spot may, for example, be substantially elliptical. This substantially elliptical configuration then advantageously does not change by changing the spacing (s) mentioned, but the shape of the pump spot may change with regard to its eccentricity.
Wie vorstehend bereits erläutert, ist denkbar das optische Element als Linse auszubilden. Möglich wäre auch mehrere Linsen einzusetzen. Es ist auch denkbar das optische Element als ein strahlformendes optisches Element auszubilden, wobei auch mehrere strahlformende optische Elemente vorgesehen sein können. Prinzipiell ist auch ein beugendes optisches Element oder sind auch beugende optische Elemente einsetzbar, beispielsweise nach Art eines diffraktiven optischen Elements (DOE). Des Weiteren kann sowohl die Linse als auch das strahlformende optische Element und/oder das DOE bei dem LARP System vorgesehen sein. Auch hier können jeweils mehrere vorgesehen sein. As already explained above, it is conceivable to design the optical element as a lens. It would also be possible to use several lenses. It is also conceivable to form the optical element as a beam-shaping optical element, wherein a plurality of beam-shaping optical elements can also be provided. In principle, a diffractive optical element or even diffractive optical elements can be used, for example in the manner of a diffractive optical element (DOE). Furthermore, both the lens and the beam-shaping optical element and / or the DOE may be provided in the LARP system. Again, several can be provided in each case.
Vorzugsweise ist dann die Linse im Strahlengang zwischen dem strahlformenden optischen Element und der Strahlungsquelle angeordnet. Bei dem strahlformenden optischen Element handelt es sich beispielweise um ein Mikrolinsenarray (MLA) oder um eine Streuscheibe. Ist ein Mikrolinsenarray vorgesehen, so kann dieses beispielsweise hexagonale Einzellinsen aufweisen, die dann zu einem Pumpspot in der Strahlungsauftreffebene des Konversionselements mit einer etwa hexagonalen Form führen. Ist eine Streuscheibe vorgesehen, so kann der Pumpspot im Wesentlichen rund oder im Wesentlichen kreisrund in der Strahlenauftreffebene ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass der Pumpspot je nach Anwendung eine von der hexagonalen Form oder von der etwa runden oder kreisrunden Form abweichende Pumpspotgeometrie hat, die vorzugsweise mit gängigen Methoden und Vorrichtung erzeugt wird. Auf einer Abstrahlseite des Konversionselements kann ein Emissionsspot eines Nutzlichts, insbesondere nach einer teilweisen Konversion und Streuung, sowohl bei dem MLA als auch bei der Streuscheibe im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sein.Preferably, the lens is then arranged in the beam path between the beam-shaping optical element and the radiation source. The beam-shaping optical element is, for example, a microlens array (MLA) or a diffuser. If a microlens array is provided, then this can have, for example, hexagonal individual lenses, which then lead to a pump spot in the radiation incident plane of the conversion element with an approximately hexagonal shape. If a diffusing screen is provided, then the pump spot can be substantially round or substantially circular in the beam incidence plane. It is also conceivable that, depending on the application, the pump spot has a pump spot geometry deviating from the hexagonal shape or from the approximately round or circular shape, which is preferably produced using conventional methods and apparatus. On a radiation side of the conversion element, an emission spot of a useful light, in particular after a partial conversion and Scattering, both in the MLA and the diffuser be formed substantially circular.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind bei dem LARP System zwei oder mehr optische Elemente vorgesehen, die hinsichtlich ihrer Position veränderbar, insbesondere linear verschiebbar, sind. So können mehrere der optischen Elemente oder es können alle optischen Element hinsichtlich ihrer Position veränderbar sein, womit die Einstell- oder Verstell-Möglichkeiten erhöht werden.In a further embodiment of the invention, two or more optical elements are provided in the LARP system, which are variable in position, in particular linearly displaceable. Thus, several of the optical elements or all optical elements can be changed in their position, whereby the setting or adjustment possibilities are increased.
Mit Vorteil ist das optische Element, insbesondere das strahlformende optische Element, in Strahlrichtung verschiebbar und/oder um eine Kippachse verkippbar und/oder um eine Drehachse drehbar. Somit kann beispielsweise bei der Verkippung um die Kippachse der Auftreffbereich (Pumpspot) der Anregungsstrahlung auf die Strahlungsauftreffebene des Konversionselements verschoben werden, insbesondere in einer Richtung etwa quer zur Verkippachse, insbesondere senkrecht zur optischen Achse des LARP-Systems. Die Kippachse erstreckt sich vorzugsweise quer zur Strahlungsrichtung. Denkbar ist, dass das optische Element stetig verkippbar ist oder zwei oder mehr unterschiedliche Positionen einnehmen kann. Durch den aus der Verkippung resultierenden Strahlversatz ist es vorteilhafterweise möglich, dass Toleranzen, die im Fertigungsprozess entstehen, ausgeglichen werden können, und/oder gezielte Änderungen des Nutzlichts im Zusammenwirken mit einem Scheinwerfer ermöglicht sind.Advantageously, the optical element, in particular the beam-shaping optical element, displaceable in the beam direction and / or tiltable about a tilting axis and / or rotatable about an axis of rotation. Thus, for example, in the tilt about the tilt axis of the impingement (pump spot) of the excitation radiation can be moved to the Strahlungsauftreffebene the conversion element, in particular in a direction approximately transverse to the tilting axis, in particular perpendicular to the optical axis of the LARP system. The tilting axis preferably extends transversely to the direction of radiation. It is conceivable that the optical element is continuously tiltable or can occupy two or more different positions. By resulting from the tilt beam offset, it is advantageously possible that tolerances that arise in the manufacturing process can be compensated, and / or targeted changes in the useful light in conjunction with a headlight are possible.
Vorzugsweise ist das optische Element insbesondere das strahlformende optische Element, um eine weitere Kippachse verkippbar, um die möglichen Positionsveränderungen des Auftreffbereichs zu erweitern. Die weitere Kippachse erstreckt sich vorzugsweise quer zur ersten Kippachse.Preferably, the optical element is in particular the beam-shaping optical element, tiltable about a further tilting axis in order to expand the possible positional changes of the impact area. The further tilting axis preferably extends transversely to the first tilting axis.
Des Weiteren ist denkbar eine Drehachse zum Verdrehen des, insbesondere bereits verkippten, optischen Elements vorzusehen. Durch die Kombination von Verkippen und Verdrehen kann vorteilhafterweise eine beliebige Positionierung des Auftreffbereichs in der Strahlungsauftreffebene des Konversionselements ermöglicht sein.Furthermore, it is conceivable to provide an axis of rotation for rotating the, in particular already tilted, optical element. By the combination of tilting and twisting, advantageously any positioning of the impact area in the radiation incident plane of the conversion element can be made possible.
Zum Verändern der Position des optischen Elements oder eines jeweiligen optischen Elements oder eines der optischen Elemente insbesondere zur Ausführung der genannten linearen Bewegungen und/oder Kippbewegungen und/oder Drehbewegungen, kann ein Aktor oder können mehrere Aktoren eingesetzt sein. Hierbei handelt es sich beispielsweise um einen Präzisionsaktor oder um Präzisionsaktoren. Ein derartiger Aktor hat beispielsweise einen Piezoantrieb mit einem kinematischen Halter zum Halten des optischen Elements, um dieses dann zu bewegen, insbesondere um dieses zu verkippen. Für die lineare Verschiebung kann der Aktor einen Piezomotor aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, magnetische Stellglieder zum Verändern der Position des optischen Elements oder eines der optischen Elemente oder eines jeweiligen optischen Elements vorzusehen.For changing the position of the optical element or a respective optical element or one of the optical elements, in particular for the execution of said linear movements and / or tilting movements and / or rotational movements, one or more actuators can be used. These are, for example, a precision actuator or precision actuators. Such an actuator has, for example, a piezo drive with a kinematic holder for holding the optical element in order to then move it, in particular to tilt it. For the linear displacement, the actuator may have a piezomotor. Alternatively or additionally, it may be provided to provide magnetic actuators for changing the position of the optical element or one of the optical elements or a respective optical element.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das zumindest eine verkippbare und/oder verschiebbare und/oder drehbare optische Element in einer Führungsstruktur oder in einem Führungskäfig angeordnet. Es ist dann denkbar, dass das zumindest eine optische Element in der Führungsstruktur fest fixierbar ist. Dies kann beispielsweise stoffschlüssig, insbesondere durch Schweißen oder Löten oder Laserschweißen, erfolgen. Denkbar ist auch die feste Fixierung durch Kraftschluss, insbesondere durch eine Klemmung, zu erreichen.In a further embodiment of the invention, the at least one tiltable and / or displaceable and / or rotatable optical element is arranged in a guide structure or in a guide cage. It is then conceivable that the at least one optical element in the guide structure is firmly fixed. This can be done, for example, cohesively, in particular by welding or soldering or laser welding. It is also conceivable to achieve the fixed fixation by adhesion, in particular by a clamping.
Es ist denkbar, dass das zumindest eine optische Element in der Führungsstruktur über ein Kugelgelenk angeordnet ist, womit seine Position einfach veränderbar ist. Nach der Positionsveränderung kann das optische Element dann fest fixiert sein. Das in der Führungsstruktur angeordnete optische Element kann des Weiteren beispielsweise einmalig eingestellt werden, um beispielsweise Fertigungstoleranzen zu kompensieren. Vorzugsweise ist das optische Element in einem kugelförmigen Halter angeordnet oder in einem Halter, der eine Umfangsfläche hat, die als Kugelzone ausgebildet ist. Beispielsweise kann der kugelförmige Halter eine Metallkugel mit einer Durchgangsbohrung sein. Die Kugelzone ist dabei vorzugsweise symmetrisch. Der Halter liegt dann vorzugsweise an der Führungsstruktur an.It is conceivable that the at least one optical element is arranged in the guide structure via a ball joint, whereby its position is easily changed. After the position change, the optical element can then be firmly fixed. The optical element arranged in the guide structure can furthermore be adjusted once, for example, in order to compensate, for example, for manufacturing tolerances. Preferably, the optical element is arranged in a spherical holder or in a holder having a peripheral surface which is formed as a spherical zone. For example, the spherical holder may be a metal ball with a through hole. The spherical zone is preferably symmetrical. The holder is then preferably on the guide structure.
Die Führungsstruktur kann beispielsweise durch eine oder mehrere Führungsschienen gebildet sein, entlang dieser kann dann das optische Element oder der Halter mit dem optischen Element bewegbar sein.The guide structure can be formed, for example, by one or more guide rails, along which the optical element or the holder can then be movable with the optical element.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsstruktur vorzugsweise von einer Außenhülle umfasst. Diese kann dann mit der Führungsstruktur verschweißt sein. Somit kann nach einer Justage und Fixierung des optischen Elements oder der optischen Elemente, beispielsweise durch Laserschweißen, die Außenhülle über die Führungsstruktur geschoben oder gestülpt werden und mit dieser verschweißt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das LARP System vorzugsweise als Modul ausgestaltet, womit es einfach handhabbar und beispielsweise in einen Scheinwerfer montierbar ist.In a further embodiment of the invention, the guide structure is preferably comprised of an outer shell. This can then be welded to the guide structure. Thus, after an adjustment and fixation of the optical element or the optical elements, for example by laser welding, the outer shell can be pushed or slipped over the guide structure and welded to it. In a further embodiment of the invention, the LARP system is preferably designed as a module, whereby it is easy to handle and, for example, in a headlight mountable.
Vorzugsweise ist das Konversionselement inhomogen ausgestaltet. Insbesondere weist es eine inhomogene Leuchtstoffverteilung auf. Hierdurch können bei Veränderung der Position des optischen Elements und entsprechender Änderung des Auftreffbereichs der Anregungsstrahlung auf das Konversionselement unterschiedliche und/oder zusätzliche Bereiche des Konversionselements, die insbesondere andere Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise hinsichtlich eines Farborts und/oder hinsichtlich einer Leuchtdichte und/oder hinsichtlich einer Größe einer abstrahlenden Fläche, aktiviert werden. Die inhomogene Leuchtstoffverteilung erfolgt beispielsweise dadurch, dass eine räumliche Verteilung oder eine geometrische Form des Leuchtstoffs entsprechend ausgestaltet ist, indem das Konversionselement beispielsweise unterschiedliche Dicken aufweist. Alternativ oder zusätzlich kann zur inhomogenen Leuchtstoffverteilung eine Leuchtstoffdichte oder ein Leuchtstoffmaterial im Konversionselement unterschiedlich ausgebildet sein. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, Füll- und/oder Streustoffe in das Konversionselement zum Ausbilden der Inhomogenität einzubringen.Preferably, the conversion element is configured inhomogeneous. In particular, it has an inhomogeneous phosphor distribution. hereby For example, if the position of the optical element changes and the impact region of the excitation radiation on the conversion element changes, different and / or additional regions of the conversion element may have different properties, such as color location and / or luminance and / or size a radiating surface. The inhomogeneous phosphor distribution takes place, for example, in that a spatial distribution or a geometrical shape of the phosphor is designed accordingly, for example, in that the conversion element has different thicknesses. Alternatively or additionally, a phosphor density or a phosphor material may be formed differently in the conversion element for the inhomogeneous phosphor distribution. Furthermore, it may alternatively or additionally be provided to introduce fillers and / or scattering substances into the conversion element in order to form the inhomogeneity.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Sensor vorgesehen, mit dem das LARP System, insbesondere in Abhängigkeit eines Fahrzeugzustands eines das LARP System einsetzenden Fahrzeugs, einstellbar ist. Bei dem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Sensor der eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs erfassen kann, wie beispielsweise ein Lenkwinkelsensor. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass als Sensor ein Neigungssensor eingesetzt ist. Hierdurch ist denkbar, dass dann mit dem LARP System eine Bewegung des Fahrzeugs, beispielsweise um seine Querachse, insbesondere wegen einer Fehlbeladung oder aufgrund Straßenunebenheiten, durch Veränderung der Position des optischen Elements ausgeglichen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann als Sensor auch ein Gyrometer vorgesehen sein, um die Bewegungen des Fahrzeugs zu erfassen.In a further embodiment of the invention, at least one sensor is provided, with which the LARP system, in particular as a function of a vehicle state of a vehicle using the LARP system, is adjustable. The sensor is, for example, a sensor that can detect a cornering of the vehicle, such as a steering angle sensor. Alternatively or additionally, it can be provided that a tilt sensor is used as the sensor. In this way, it is conceivable that with the LARP system, a movement of the vehicle, for example about its transverse axis, in particular due to incorrect loading or due to unevenness in the road, can be compensated by changing the position of the optical element. Alternatively or additionally, a gyrometer may also be provided as the sensor in order to detect the movements of the vehicle.
Des Weiteren ist denkbar, dass das LARP System in Abhängigkeit eines Positions-Bestimmungssystems, wie beispielsweise eines Global Positioning Systems (GPS), und/oder in Abhängigkeit einer Straßenverlaufsdatenbank gesteuert ist. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das LARP System bei einer Anwendung als ein, insbesondere weitreichendes, (Zusatz-)Fernlicht, beispielsweise mit einer Reichweite von bis zu 600 Meter, eingesetzt ist. Über eine entsprechende Logik oder Steuereinheit kann man über den Zugriff auf das Positions-Bestimmungssystems und/oder die Straßenverlaufsdatenbank das emittierte Nutzlicht vorausschauend auf einen Straßenverlauf ausrichten, wobei dies vorzugsweise in horizontaler und/oder in vertikaler Richtung erfolgt.Furthermore, it is conceivable that the LARP system is controlled in dependence on a position determination system, such as a Global Positioning System (GPS), and / or in dependence on a roadway database. This is advantageous, for example, if the LARP system is used in one application as a, in particular far-reaching, (additional) high beam, for example with a range of up to 600 meters. By means of a corresponding logic or control unit, the emitted useful light can be preemptively aligned with a road course via the access to the position determination system and / or the roadway database, this taking place preferably in the horizontal and / or vertical direction.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Stabilisierungseinheit zum Stabilisieren des zumindest einen optischen Elements vorgesehen. Hierdurch kann dann beispielsweise bei einem Einsatz des LARP Systems in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs eine Stabilisierung des Nutzlichts bei Fahrt auf einer unebenen Fahrbahn, wie beispielsweise auf Pflastersteinen oder auf einer welligen Fahrbahn, erfolgen. Diese Stabilisierungseinheit weist beispielsweise einen Sensor oder mehrere Sensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren und/oder Neigungssensoren, auf, der oder die insbesondere Winkelgeschwindigkeiten erfassen kann/können. Vorzugsweise sind über den Sensor oder die Sensoren Winkelgeschwindigkeiten um zumindest zwei Achsen, beispielsweise eines das LARP System einsetzenden Fahrzeugs, messbar. Das optische Element oder eines der optischen Elemente oder ein jeweiliges optische Element kann dann vorzugsweise mittels Stellglieder, insbesondere elektromagnetischer Stellglieder der Stabilisierungseinheit, hinsichtlich der Position verändert werden. Bei dem Stellglied oder den Stellgliedern handelt es sich um ein elektromagnetisches Stellglied oder um elektromagnetische Stellglieder, wie beispielsweise um einen oder mehrere Voice Call Motor (VCM).In a further embodiment of the invention, a stabilization unit for stabilizing the at least one optical element is provided. As a result, for example when the LARP system is used in a headlight of a vehicle, the useful light can be stabilized when driving on an uneven road surface, such as on paving stones or on a wavy roadway. This stabilization unit has, for example, a sensor or a plurality of sensors, in particular acceleration sensors and / or inclination sensors, which can or in particular detect angular velocities. Preferably, angular velocities about at least two axes, for example of a vehicle using the LARP system, can be measured via the sensor or the sensors. The optical element or one of the optical elements or a respective optical element can then be changed in position, preferably by means of actuators, in particular electromagnetic actuators of the stabilization unit. The actuator or actuators are an electromagnetic actuator or electromagnetic actuators, such as one or more Voice Call Motors (VCMs).
Erfindungsgemäß ist ein Scheinwerfer, insbesondere ein Fahrzeugscheinwerfer, mit einem LARP System gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Die Veränderung der Position des optischen Elements kann hierbei zu einer Änderung eines Abstrahlwinkels des Scheinwerfers führen, insbesondere wenn durch die Positionsveränderung der Auftreffbereich der Anregungsstrahlung auf die Strahlungsauftreffebene des Konversionselements verschoben wird. Das Ausmaß der Abstrahlwinkeländerung kann dann beispielsweise von einer Brennweite eines Reflektors des Scheinwerfers abhängen. Durch Änderung des Abstrahlwinkels kann somit auf vorrichtungstechnisch einfache Weise zum Beispiel eine Kurvenlichtanwendung für den Scheinwerfer realisiert werden.According to the invention, a headlight, in particular a vehicle headlight, is provided with a LARP system according to one or more of the preceding aspects. The change in the position of the optical element may in this case lead to a change in a radiation angle of the headlamp, in particular if the impact of the change of the excitation radiation is shifted to the Strahlungsauftreffebene of the conversion element by the change in position. The extent of the beam angle change may then depend, for example, on a focal length of a reflector of the headlamp. By changing the radiation angle can thus be realized on device-simple manner, for example, a cornering light application for the headlight.
Alternativ oder zusätzlich zum LARP System gemäß einem oder mehrerer der vorher genannten Aspekte kann der Scheinwerfer oder eine Anordnung ein LARP System haben, bei dem ein optisches Element, insbesondere eine kollimierende Linse nachgeschaltet ist, wobei dann das optische Element und/oder das LARP System, das als Modul ausgestaltet sein kann, bewegbar ist.Alternatively or in addition to the LARP system according to one or more of the aforementioned aspects, the headlamp or an arrangement may have a LARP system in which an optical element, in particular a collimating lens, is connected downstream, in which case the optical element and / or the LARP system, which can be configured as a module, is movable.
Denkbar ist auch den Scheinwerfer für Effektlichtbeleuchtungen, Entertainmentbeleuchtungen, Architainmentbeleuchtungen, Allgemeinbeleuchtung, medizinische und therapeutische Beleuchtung, Horticulture etc. einzusetzen.It is also conceivable to use the floodlight for effect lighting, entertainment lighting, architainment lighting, general lighting, medical and therapeutic lighting, horticulture, etc.
Um das optische Element, das dem LARP System nachgeschaltet ist, zu bewegen, und/oder um das LARP System zu bewegen, und/oder um das optische Element oder eines der optischen Elemente oder ein jeweiliges optisches Element des LARP Systems zu bewegen, kann ein sogenanntes Feedbacksystem vorgesehen sein. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Steuereinheit, die Signale eines oder mehrerer Sensoren aufnimmt, wie beispielsweise Signale der Beschleunigungssensoren, und die bewegbare Komponente oder die bewegbaren Komponenten in Abhängigkeit dieser Signale steuert.To move the optical element that is downstream of the LARP system, and / or to move the LARP system, and / or around the LARP system To move optical element or one of the optical elements or a respective optical element of the LARP system, a so-called feedback system may be provided. This is, for example, a control unit that receives signals from one or more sensors, such as signals of the acceleration sensors, and controls the movable component or the movable components in response to these signals.
Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeug mit einem Scheinwerfer gemäß einem oder mehrere der vorgehenden Aspekte vorgesehen.According to the invention, a vehicle is provided with a headlamp according to one or more of the preceding aspects.
Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist die Verwendung des Fahrzeugscheinwerfers in einem Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen oder Kraftrad.The vehicle may be an aircraft or a waterborne vehicle or a land vehicle. The land-based vehicle may be a motor vehicle or a rail vehicle or a bicycle. Particularly preferred is the use of the vehicle headlight in a truck or passenger car or motorcycle.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
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1 in einer schematischen Seitenansicht einen Scheinwerfer mit einem Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel -
2 ein Profil eines Auftreffbereichs einer Anregungsstrahlung auf eine Strahlungsauftreffebene eines Konversionselements -
3 eine Verteilung einer Leistungsdichte entlang der Hauptachsen eines ellipsenförmigen Auftreffbereichs -
4a in einer Seitenansicht ein LARP System gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels zusammen mit dem Profil des zugehörigen Auftreffbereichs -
4b einen Auftreffbereich einer Anregungsstrahlung auf ein Konversionselement des LARP Systems aus4a -
4c einen Abstrahlbereich eines Nutzlichts aus dem Konversionselement bei unterschiedlichen Positionen eines optischen Elements des LARP Systems aus4a -
5 in einer Seitenansicht ein LARP System gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel -
6 ein Zentrum eines Auftreffbereichs bei unterschiedlichen Positionen eines optischen Elements eines LARP Systems -
7 in einer Seitenansicht Komponenten eines LARP Systems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel -
8a-c jeweils ein LARP System mit einem nachgeschalteten optischen Element gemäß einem jeweiligen Ausführungsbeispiel
-
1 in a schematic side view of a headlight with a laser activated remote phosphor (LARP) system according to a first embodiment -
2 a profile of an incident region of an excitation radiation on a radiation incident plane of a conversion element -
3 a distribution of power density along the major axes of an elliptical landing area -
4a in a side view, a LARP system according to another embodiment, together with the profile of the associated impact area -
4b an impact region of an excitation radiation on a conversion element of the LARP system4a -
4c a radiating portion of a Nutzlichts from the conversion element at different positions of an optical element of the LARP system4a -
5 in a side view of a LARP system according to another embodiment -
6 a center of an impact area at different positions of an optical element of a LARP system -
7 in a side view components of a LARP system according to another embodiment -
8a-c each a LARP system with a downstream optical element according to a respective embodiment
Gemäß
Gemäß der Ausführungsform in
Die Veränderung der Position der Linse
Gemäß
In
Gemäß
Gemäß
Somit kann gemäß
Gemäß
Wird beispielsweise als Streuscheibe ein Standardglas mit einer Brechzahl von n = 1,5 und einer Dicke von 1 mm eingesetzt, so ergibt sich bei einer Verkippung um 10° basierend auf dem Snelliusschen Brechungsgesetz ein Strahlversatz von ca. 60 µm, also der Auftreffpunkt
Die Verschiebung des Auftreffpunkts
Gemäß
In den
Offenbart ist ein Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System mit einer Strahlungsquelle zur Emission einer Anregungsstrahlung. Der Strahlungsquelle nachgeschaltet ist ein Konversionselement, wobei zwischen dem Konversionselement und der Strahlungsquelle ein optisches Element angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist eine Position des optischen Elements veränderbar, um eine Form und/oder eine Position eines Auftreffbereichs der Anregungsstrahlung auf das Konversionselement zu verändern.Disclosed is a laser activated remote phosphor (LARP) system with a radiation source for emission of excitation radiation. Downstream of the radiation source is a conversion element, wherein an optical element is arranged between the conversion element and the radiation source. Advantageously, a position of the optical element is changeable in order to change a shape and / or a position of an incident region of the excitation radiation on the conversion element.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
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