DE102017101678A1

DE102017101678A1 - Laser light with a sensor

Info

Publication number: DE102017101678A1
Application number: DE102017101678.3A
Authority: DE
Inventors: Joachim Knittel; Martin Licht
Original assignee: Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Current assignee: Marelli Automotive Lighting Reutlingen Germany GmbH
Priority date: 2017-01-27
Filing date: 2017-01-27
Publication date: 2018-08-02

Abstract

Vorgestellt wird ein Laserscheinwerfer mit einer Laserlichtquelle und einem Wellenlängenkonverter und mit einem Reflektor, der einen ersten Anteil von vom Wellenlängenkonverter her einfallenden Licht spiegelnd reflektiert und der einen zweiten Anteil von vom Wellenlängenkonverter her einfallenden Licht diffus streut, und mit einem Sensor, der außerhalb des vom Reflektor spiegelnd reflektierten Anteils angeordnet ist und der wenigstens einen Detektor aufweist. Der Sensor ist so angeordnet, dass er bei funktionsfähigem Laserscheinwerfer mit einem Teil des diffus gestreuten Lichtes beleuchtet wird. Der Sensor weist ein lichtdurchlässiges Substrat auf, das eine dem Reflektor zugewandte Licht diffus streuende Struktur aufweist. Eine Lichteintrittsfläche des Substrats ist als eine Detektorlichteintrittsfläche des Detektors verwirklicht.

A laser headlamp with a laser light source and a wavelength converter and with a reflector which reflects a first portion of light incident from the wavelength converter diffusely and which diffusely diffuses a second portion of light incident from the wavelength converter, and with a sensor which is outside of the Reflector mirror-reflecting portion is arranged and having at least one detector. The sensor is arranged so that it is illuminated with a part of the diffusely scattered light when the laser headlight is functioning. The sensor has a translucent substrate which has a reflector-facing light diffusely scattering structure. A light entrance surface of the substrate is realized as a detector light entrance surface of the detector.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laserscheinwerfer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solcher Laserscheinwerfer ist aus der DE 10 2012 220 481 A1 bekannt und weist eine Laserlichtquelle und einen Wellenlängenkonverter auf, der die Eigenschaft besitzt, aus einfallendem Laserlicht weißes Mischlicht zu erzeugen, das einen Anteil von gestreutem Laserlicht und einen Anteil von zu längeren Wellenlängen konvertiertem Licht aufweist. Der bekannte Laserscheinwerfer weist auch einen im Strahlengang nach dem Wellenlängenkonverter angeordneten Reflektor auf, der einen ersten Anteil von aus der Richtung des Wellenlängenkonverters her einfallendem Licht spiegelnd reflektiert und der einen zweiten Anteil von aus der Richtung des Wellenlängenkonverters her einfallendem Licht diffus streut. Darüber hinaus weist der bekannte Laserscheinwerfer einen Sensor auf, der außerhalb des vom Reflektor spiegelnd reflektierten Anteils angeordnet ist und der wenigstens einen lichtempfindlichen Detektor aufweist.The present invention relates to a laser headlight according to the preamble of claim 1. Such a laser headlight is from the DE 10 2012 220 481 A1 and has a laser light source and a wavelength converter which has the property of producing incident mixed laser light white mixed light having a proportion of scattered laser light and a proportion of light converted to longer wavelengths. The known laser headlamp also has a reflector arranged in the beam path after the wavelength converter, which reflects a first portion of light incident from the direction of the wavelength converter and which diffusely diffuses a second portion of light incident from the direction of the wavelength converter. In addition, the known laser headlamp on a sensor which is arranged outside of the specularly reflected by the reflector portion and having at least one photosensitive detector.

Eine in Laserscheinwerfern erfolgende Lichterzeugung mit laserangeregten fluoreszierenden Leuchtstoffen ermöglicht die Realisierung von kompakten weißen Lichtquellen mit hoher Leuchtdichte. Mit dieser Technik können Kraftfahrzeugscheinwerfer mit hoher Beleuchtungsstärke, geringen geometrischen Abmessungen, hoher Effizienz und Reichweiten von bis zu 500m gebaut werden.Laser light generation with laser-excited fluorescent phosphors enables the realization of compact, high luminance white light sources. With this technology, automotive headlamps with high illuminance, small geometric dimensions, high efficiency and ranges of up to 500m can be built.

Zur Erzeugung von weißem Licht wird das Licht eines Lasers mit einer Optik auf einen Wellenlängenkonverter gerichtet. Der Konverter verwandelt das kohärente Laserlicht in diffuses und weitgehend inkohärentes weißes Licht. Als Konverter werden typischerweise Lumineszenzfarbstoffe verwendet, die vom Laser zur Emission von Fluoreszenzlicht angeregt werden. Die Mischung aus Laser- und Fluoreszenzlicht ergibt weißes Licht.To generate white light, the light of a laser is directed to a wavelength converter with optics. The converter transforms the coherent laser light into diffused and largely incoherent white light. As a converter, luminescent dyes are typically used, which are excited by the laser to emit fluorescent light. The mixture of laser and fluorescent light gives white light.

Bei einer Beschädigung des Scheinwerfers, bei der auch der Wellenlängenkonverter beschädigt wird, kann unter gewissen Umständen nicht gestreutes Laserlicht hoher Intensität austreten. Daher sind Sicherheitseinrichtungen erforderlich, mit denen Beschädigungen erkannt werden und die den Laser gegebenenfalls abschalten. Die oben genannte DE 10 2012 220 481 A1 zählt mit ihrem Sensor zu den aktiven Sicherheitseinrichtungen. Eine weitere aktive Sicherheitseinrichtung ist aus der US 8 400 011 B2 bekannt.Damage to the headlamp, which also damages the wavelength converter, may result in unrecognized high intensity laser light being emitted under some circumstances. Therefore, safety devices are required with which damage is detected and shut down the laser if necessary. The above DE 10 2012 220 481 A1 counts with its sensor to the active safety devices. Another active safety device is from the US 8,400,011 B2 known.

Neben aktiven gibt es auch passive Systeme, die den direkten Laserstrahl im Fall eines beschädigten oder fehlenden Konverters blockieren. Ein solches System ist aus der EP 2 461 090 A2 bekannt. Nachteile dieser passiven Konzepte sind, dass sie zusätzliche mechanische Vorrichtungen benötigen und im fehlerfreien Zustand zu einer Verringerung des Nutzlichtstroms führen. Bei passiven Systemen, die im Defektfall den direkten Laserstrahl blockieren gehen etwa 10% - 40% des Nutzlichtes verloren.In addition to active, there are also passive systems that block the direct laser beam in the event of a damaged or missing converter. Such a system is out of the EP 2 461 090 A2 known. Disadvantages of these passive concepts are that they require additional mechanical devices and lead to a reduction in the useful luminous flux in the fault-free state. For passive systems, which block the direct laser beam in the event of a defect, about 10% - 40% of the useful light is lost.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Angabe eines Laserscheinwerfers mit einer aktiven Sicherheitseinrichtung, die eine hohe Effizienz besitzt und damit im fehlerfreien Zustand nur wenig Lichtverluste verursacht, und die günstig zu produzieren ist.The object of the invention is to provide a laser headlamp with an active safety device, which has a high efficiency and thus causes little light loss in error-free condition, and which is inexpensive to produce.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, dass der Sensor so angeordnet ist, dass er bei funktionsfähigem Laserscheinwerfer mit einem Teil des diffus gestreuten Lichtes beleuchtet wird und dass der Sensor wenigstens ein lichtdurchlässiges Substrat aufweist, das ein erstes, dem Reflektor zugewandtes Lichteintrittsende und ein zweites, dem wenigstens einen Detektor zugewandtes Lichtaustrittsende aufweist, wobei das erste Ende eine Licht diffus streuende Struktur und eine Lichteintrittsfläche aufweist, die größer als die lichtempfindliche Fläche des Detektors ist.This object is achieved with the features of claim 1. From the above-mentioned prior art, the present invention differs in that the sensor is arranged so that it is illuminated with a part of the diffusely scattered light when the laser headlight is functioning and that the sensor has at least one light-transmissive substrate, the first Reflector facing the light entry end and a second, the at least one detector facing the light exit end, wherein the first end has a light diffusing structure and a light entrance surface which is larger than the photosensitive surface of the detector.

Gegenüber dem eingangs genannten Stand der Technik ergibt sich ein Effizienzvorteil dadurch, dass bei der Erfindung am Reflektor diffus reflektiertes Streulicht für die Funktionsprüfung genutzt wird, während der eingangs genannte Stand der Technik direkt vom Konverter her mit Licht einer hohen Lichtstromdichte durch eine Öffnung in der Reflexionsfläche hindurch beleuchtet wird. Dieses Licht geht beim Stand der Technik, nicht aber bei der Erfindung für die Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung des Scheinwerfers verloren.Compared to the prior art mentioned above, an efficiency advantage results from the fact that in the invention diffuse reflected light scattered light is used for the functional test, while the aforementioned prior art directly from the converter forth with light of high luminous flux density through an opening in the reflection surface is illuminated through. This light is lost in the prior art, but not in the invention for the generation of a rule-compliant light distribution of the headlamp.

Das lichtdurchlässige Substrat schützt die lichtempfindliche, d.h. aktive Fläche des Detektors und ermöglicht gleichzeitig eine Beleuchtung der lichtempfindlichen Fläche des Detektors auch noch bei geringen Verschmutzungen.The translucent substrate protects the photosensitive, i. active surface of the detector while allowing illumination of the photosensitive surface of the detector even at low levels of contamination.

Auf dem Markt erhältliche Sensoren weisen zum Teil Detektoren mit aktiven Flächen auf, deren Abmessungen zwischen 10 Mikrometern und 100 Mikrometern liegen. Diese Größenordnung trifft auch für die Abmessungen von Staubteilchen zu. Als Folge könnten Staubteilchen bei einem Sensor, der kein schützendes Substrat aufweist, eine oder mehrere aktive Flächen des Detektors abdecken. Als Folge würde sich das Ausgangssignal des Sensors stark ändern. Eine solche starke Änderung könnte von der automatisch erfolgenden Sensorsignalauswertung als Änderung des Lichteinfalls auf den Sensor betrachtet werden, worauf eine Steuereinrichtung die Laserlichtquelle sicherheitshalber abschalten würde. Eine solche Abschaltung ist unerwünscht und wird im Folgenden auch als Fehlabschaltung bezeichnet.Some commercially available sensors have detectors with active areas ranging in size from 10 microns to 100 microns. This order of magnitude also applies to the dimensions of dust particles. As a result, dust particles on a sensor that does not have a protective substrate could cover one or more active areas of the detector. As a result, the output of the sensor would change greatly. Such a strong change could be considered by the automatic sensor signal evaluation as a change in the light incident on the sensor, after which a control device would shut off the laser light source for safety's sake. Such a shutdown is undesirable and is also referred to below as false shutdown.

Dadurch, dass das erste Ende eine Licht diffus streuende Struktur und eine Lichteintrittsfläche aufweist, die größer als eine lichtempfindliche Lichteintrittsfläche des wenigstens einen Detektors ist, tritt auch noch neben dem oder den Staubteilchen noch vom Reflektor ausgehendes Streulicht in das Substrat ein und erhält durch die Licht diffus streuende Struktur die Möglichkeit, an dem Staubteilchen vorbei zu propagieren und ggf nach einer an einer Seitenwand des Substrates erfolgenden Reflexion auf die lichtempfindliche Detektoreintrittsfläche zu fallen und damit zur Erzeugung eines Detektionssignals beizutragen. Unerwünschte Fehlabschaltungen können daher weitgehend vermieden werden.Due to the fact that the first end has a light diffusely scattering structure and a light entry surface which is larger than a photosensitive light entry surface of the at least one detector, stray light still emanating from the reflector in addition to the dust particle or particles also enters the substrate and is replaced by the light diffusely scattering structure, the possibility to propagate past the dust particles and, if appropriate, to fall to a light occurring on a side wall of the substrate reflection on the photosensitive detector entrance surface and thus contribute to the generation of a detection signal. Unwanted false shutdowns can therefore be largely avoided.

Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das lichtdurchlässige Substrat aus Glas besteht.A preferred embodiment is characterized in that the translucent substrate consists of glass.

Bevorzugt ist auch, dass das Substrat ein optischer Filter ist, der nur blaues Licht transmittiert. Es ist besonders der Anteil am blauen Licht des Lasers, der sich bei einem Fehler des Wellenlängenkonverters erhöht. Die Beschränkung auf blaues Licht hat den Vorteil, dass Störeinflüsse von Licht anderer Wellenlängen verringert werden, ohne dass die Ansprechempfindlichkeit des Detektors darunter leidet.It is also preferable that the substrate is an optical filter that transmits only blue light. It is especially the proportion of the blue light of the laser, which increases with a mistake of the wavelength converter. The limitation to blue light has the advantage that interference from light of other wavelengths can be reduced without affecting the responsiveness of the detector.

Weiter ist bevorzugt, dass die diffus streuende Struktur eine aufgeraute Lichteintrittsfläche des Substrates ist.It is further preferred that the diffusely scattering structure is a roughened light entry surface of the substrate.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die diffus streuende Struktur eine aufgeraute Lichteintrittsfläche des optischen Filters ist.A further preferred embodiment is characterized in that the diffusely scattering structure is a roughened light entry surface of the optical filter.

Bevorzugt ist auch, dass die diffus streuende Struktur eine Streuplatte ist.It is also preferable that the diffusely scattering structure is a diffusion plate.

Ferner ist bevorzugt, dass das Lichteintrittsende eine Lichteintrittsfläche aufweist die größer als 4 mm² ist.It is further preferred that the light entry end has a light entry surface which is greater than 4 mm ² .

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass ein Abstand zwischen dem Lichteintrittsende und dem Lichtaustrittsende 1 mm bis 5 mm beträgt.A further preferred embodiment is characterized in that a distance between the light entry end and the light exit end is 1 mm to 5 mm.

Bevorzugt ist auch, dass die Detektoren Kantenlängen oder Durchmesser zwischen 10 und 100 Mikrometern aufweisen.It is also preferable that the detectors have edge lengths or diameters between 10 and 100 micrometers.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Sensor wenigstens drei auf einem Chip integrierte Halbleiterdetektoren aufweist, von denen jeweils einer für einen Wellenlängenbereich empfindlich ist, der nicht mit einem Wellenlängenbereich identisch ist, für den ein anderer der drei Halbleiterdetektoren empfindlich ist. Von den drei Wellenlängenbereichen entspricht jeweils einer bevorzugt rotem Licht, jeweils einer bevorzugt grünem Licht und jeweils einer bevorzugt blauen Licht. Dieser Ausgestaltung liegt die Überlegung zu Grunde, dass ein Anstieg des blauen Lichtanteils an dem auf den Sensor einfallenden Licht zu einer Farbverschiebung des auf den Sensor einfallenden Lichtes führt, die mit einem solchen Farbsensor detektierbar ist.A further preferred refinement is characterized in that the sensor has at least three semiconductor detectors integrated on a chip, one of which is sensitive to a wavelength range which is not identical to a wavelength range for which another of the three semiconductor detectors is sensitive. Of the three wavelength ranges, in each case one preferably corresponds to red light, in each case one preferably green light and one blue light in each case. This embodiment is based on the consideration that an increase of the blue light component in the light incident on the sensor leads to a color shift of the light incident on the sensor, which is detectable with such a color sensor.

Ferner ist bevorzugt, dass der Sensor wenigstens einen farbempfindlichen Detektor aufweist.It is further preferred that the sensor has at least one color-sensitive detector.

Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der Reflektor wenigstens einen mattierten Teilbereich aufweist, um den diffus reflektierten Anteil und damit den Sensor einfallenden Lichtanteil zu vergrößern.A further preferred refinement is characterized in that the reflector has at least one matted subarea in order to increase the proportion of light which diffusely reflects and thus the proportion of light incident on the sensor.

Bevorzugt ist auch, dass der wenigstens eine Detektor ein Halbleiterdetektor ist, dass die Laserlichtquelle eine Laserdiode ist und dass der wenigstens eine Detektor und die Laserdiode auf derselben Platine angeordnet sind.It is also preferred that the at least one detector is a semiconductor detector, that the laser light source is a laser diode and that the at least one detector and the laser diode are arranged on the same board.

Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren.Further advantages will be apparent from the dependent claims, the description and the attached figures.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laserscheinwerfers; mit einem ersten Lichtanteil;
2 ein Laserlichtmodul des Laserscheinwerfers mit einem zweiten Lichtanteil;
3 einen Sensor mit einem Staubteilchen; und
4 einen Sensor eines erfindungsgemäßen Laserscheinwerfers.

Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. In this case, the same reference numerals in different figures denote the same or at least functionally comparable elements. In each case, in schematic form:

1 an embodiment of a laser headlamp according to the invention; with a first portion of light;
2 a laser light module of the laser headlamp with a second portion of light;
3 a sensor with a dust particle; and
4 a sensor of a laser headlamp according to the invention.

Im Einzelnen zeigt die 1 einen Schnitt durch einen Laserscheinwerfer 10. Die x-Richtung entspricht einer Hauptabstrahlrichtung des Laserscheinwerfers 10 und liegt bei seiner bestimmungsgemäßen Verwendung in einem geradeaus fahrenden Kraftfahrzeug parallel zur Fahrzeuglängsachse und zur Fahrtrichtung. Die y-Richtung ist dann parallel zur Querachse, und die z-Richtung ist dann parallel zur Hochachse des Kraftfahrzeugs. Der Laserscheinwerfer weist ein Gehäuse 12 auf, dessen Lichtaustrittöffnung von einer transparenten Abdeckscheibe 14 abgedeckt wird.In detail, the shows 1 a section through a laser headlight 10 , The x-direction corresponds to a main emission direction of the laser headlamp 10 and lies in its intended use in a straight-ahead motor vehicle parallel to the vehicle longitudinal axis and to the direction of travel. The y-direction is then parallel to the transverse axis, and the z-direction is then parallel to the vertical axis of the motor vehicle. The laser headlight has a housing 12 on, the light exit opening of a transparent cover 14 is covered.

Im Inneren des Laserscheinwerfers 10 ist ein Laserlichtmodul 16 angeordnet. Das Laserlichtmodul weist eine Laserlichtquelle 18, eine fokussierende Optik 20, einen Wellenlängenkonverter 22, einen Reflektor 24 und einen Sensor 26 auf. Die Laserlichtquelle 18 weist bevorzugt wenigstens eine Laserdiode auf, die Licht einer ersten Wellenlänge emittiert. Die erste Wellenlänge liegt bevorzugt in einem Wellenlängenbereich von blauem Licht (Wellenlängen 440 nm bis 470 nm). Die fokussierende Optik 20 ist in dem von der Laserlichtquelle 18 ausgehenden Laserlichtbündel angeordnet. Die fokussierende Optik 20 erfasst wenigstens einen Teil dieses Laserlichtbündels, und richtet es auf den Wellenlängenkonverter 22. Der Wellenlängenkonverter 22 besteht zum Beispiel aus einer Phosphorverbindung und besitzt die Eigenschaft, einen Teil des einfallenden Laserlichtes zu streuen und einen anderen Teil des einfallenden Laserlichtes durch Fluoreszenz in Licht zweiter Wellenlängen zu konvertieren. Das gestreute Laserlicht ergibt zusammen mit dem gelb-roten Fluoreszenzlicht weißes Mischlicht.Inside the laser headlamp 10 is a laser light module 16 arranged. The laser light module has a laser light source 18 , a focusing optic 20 , a wavelength converter 22 , a reflector 24 and a sensor 26 on. The laser light source 18 preferably has at least one laser diode that emits light of a first wavelength. The first wavelength is preferably in a wavelength range of blue light (wavelengths 440 nm to 470 nm). The focusing optic 20 is in that of the laser light source 18 outgoing laser light bundle arranged. The focusing optics 20 detects at least a part of this laser light beam, and directs it to the wavelength converter 22 , The wavelength converter 22 For example, it is composed of a phosphorus compound and has the property of scattering part of the incident laser light and converting another part of the incident laser light into second wavelength light by fluorescence. The scattered laser light together with the yellow-red fluorescent light produces white mixed light.

Der Reflektor 24 ist im Strahlengang nach dem Wellenlängenkonverter 22 im breiten, von dem Wellenlängenkonverter 22 ausgehenden Bündel aus weißem Mischlicht angeordnet. 1 zeigt einen ersten Anteil 30 an vom Wellenlängenkonverter her auf den Reflektor 24 einfallenden weißen Mischlicht. Der Reflektor 24 lenkt den ersten Anteil durch spiegelnde Reflexion um und strahlt das weiße Mischlicht in Richtung zur transparenten Abdeckscheibe 14 ab. Dabei ist der Reflektor 24 durch die Form seiner reflektierenden Fläche und durch seine Anordnung dazu eingerichtet, mit dem ersten Anteil 30 an dem weißen Mischlicht eine regelkonforme Lichtverteilung zu erzeugen oder zumindest zur Erzeugung einer regelkonformen Lichtverteilung beizutragen. Der zuletzt genannte Fall ergibt sich zum Beispiel dann, wenn das vom Reflektor 24 abgestrahlte Licht noch durch eine weitere Optik, insbesondere durch eine Projektionsoptik wie zum Beispiel eine Projektionslinse umgeformt wird, oder wenn noch andere Lichtquellen und Optiken an der Erzeugung der Lichtverteilung beteiligt sind.The reflector 24 is in the beam path after the wavelength converter 22 in the broad, from the wavelength converter 22 outgoing bundle of white mixed light arranged. 1 shows a first share 30 from the wavelength converter ago on the reflector 24 incident white mixed light. The reflector 24 deflects the first portion by specular reflection and radiates the white mixed light towards the transparent cover 14 from. Here is the reflector 24 furnished by the shape of its reflective surface and by its arrangement with the first portion 30 to produce a rule-compliant light distribution on the white mixed light or at least to contribute to the generation of a rule-compliant light distribution. The latter case arises, for example, when that of the reflector 24 radiated light is still transformed by a further optics, in particular by a projection optics such as a projection lens, or if other light sources and optics are involved in the generation of the light distribution.

Der Reflektor 24 besitzt zusätzlich die Eigenschaft, einen zweiten Anteil von aus Richtung des Wellenlängenkonverters her einfallenden weißen Mischlichtes diffus zu streuen. Dieser zweite Anteil 32 ist in der 2 dargestellt. In der Praxis erzeugt selbst ein sehr gut reflektierender Reflektor 24 immer einen gewissen Anteil von Streulicht. Um den Streulichtanteil zu erhöhen, weist der Reflektor 24 in eine Ausgestaltung wenigstens einen mattierten Teilbereich 24.1 auf.The reflector 24 additionally has the property of diffusing a second portion of white mixed light incident from the direction of the wavelength converter. This second share 32 is in the 2 shown. In practice, even a very well reflective reflector generates 24 always a certain amount of stray light. To increase the amount of scattered light, the reflector has 24 in a refinement, at least one matted subregion 24.

Der Sensor 26 des Laserlichtmoduls 16 ist außerhalb des vom Reflektor 24 spiegelnd reflektierten ersten Anteils 30 angeordnet und weist wenigstens einen lichtempfindlichen Detektor 34 auf.The sensor 26 of the laser light module 16 is outside of the reflector 24 mirroring reflected first portion 30 arranged and has at least one photosensitive detector 34 on.

2 zeigt das Laserlichtmodul 16 aus der 1 ohne den spiegelnd reflektierten ersten Anteil 30 und dafür mit am Reflektor 24 diffus gestreutem Licht des zweiten Anteils 32 am vom Wellenlängenkonverter her auf den Reflektor 24 einfallenden weißen Mischlichtes. 2 shows the laser light module 16 from the 1 without the specularly reflected first portion 30 and for with the reflector 24 diffused light of the second portion 32 of the wavelength converter ago on the reflector 24 incident white mixed light.

Der Sensor 26 ist im Laserlichtmodul 16 so angeordnet, dass er bei funktionsfähigem Laserscheinwerfer 10 mit einem Teil des diffus gestreuten Lichtes, also des zweiten Anteils 32, beleuchtet wird.The sensor 26 is in the laser light module 16 arranged so that it is working with laser headlights 10 with a part of the diffusely scattered light, that is the second part 32 , is illuminated.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel weist das Laserlichtmodul 16 eine Grundplatte 36 auf, an der der Reflektor 24 befestigt ist. Die Grundplatte 36 weist eine dem Reflektor 24 zugewandte Seite und eine dem Reflektor abgewandte Seite auf. Der Sensor 26 und die Laserlichtquelle 18 sind auf der dem Reflektor 24 abgewandten Seite auf einer gemeinsamen Leiterplatte 38 angeordnet. Die Leiterplatte 38 ist bevorzugt in thermischem Kontakt mit einem Kühlkörper verbunden.In the illustrated embodiment, the laser light module 16 a base plate 36 on, at the reflector 24 is attached. The base plate 36 has a reflector 24 facing side and a side facing away from the reflector. The sensor 26 and the laser light source 18 are on the reflector 24 opposite side on a common circuit board 38 arranged. The circuit board 38 is preferably connected in thermal contact with a heat sink.

Die Grundplatte 36 weist eine erste Öffnung auf, in der der Wellenlängenkonverter 22 angeordnet ist. Der Wellenlängenkonverter 22 weist eine der Laserlichtquelle 18 zugewandte Seite und eine dem Reflektor 24 zugewandte Seite auf. Die Grundplatte 36 weist darüber hinaus eine zweite Öffnung auf. Diese zweite Öffnung dient dazu, am Reflektor 24 diffus gestreutes Mischlicht des zweiten Anteils 32 auf den Sensor 26 einfallen zu lassen.The base plate 36 has a first opening in which the wavelength converter 22 is arranged. The wavelength converter 22 has one of the laser light source 18 facing side and a reflector 24 facing side up. The base plate 36 also has a second opening. This second opening is used to the reflector 24 diffusely scattered mixed light of the second portion 32 on the sensor 26 to come up with.

Ein Steuergerät 40 empfängt Sensorsignale vom Sensor 26 und steuert die Laserlichtquelle 18. Bei einer Beschädigung des Wellenlängenkonverters 22 ist zu erwarten, dass der auf den Sensor 26 auftreffende Streulichtanteil stark abnimmt. Das Steuergerät detektiert diese Abnahme und schaltet daraufhin die Laserlichtquelle 18 ab. Eine Verschmutzung des Sensors kann ebenfalls zu einer Verringerung des Signals und damit zu der oben beschriebenen Fehlabschaltung führen, die vermieden werden soll.A control unit 40 receives sensor signals from the sensor 26 and controls the laser light source 18 , If the wavelength converter is damaged 22 is to be expected that on the sensor 26 impinging scattered light component decreases sharply. The control unit detects this decrease and then switches the laser light source 18 from. A contamination of the sensor can also lead to a reduction of the signal and thus to the above-described false shutdown, which should be avoided.

3 zeigt einen Sensor 42, der ein lichtdurchlässiges Substrat 44 aufweist, das ein Lichteintrittsende 46 und ein Lichtaustrittsende 48 aufweist. Das Lichtaustrittsende 48 ist einem Detektor 34 des Sensors 42 zugewandt. Die Lichteintrittsfläche 50 des Substrats 44 ist größer als eine lichtempfindliche Detektorlichteintrittsfläche des Detektors 34. 3 shows a sensor 42 , which is a translucent substrate 44 having a light entry end 46 and a light exit end 48 having. The light exit end 48 is a detector 34 of the sensor 42 facing. The light entry surface 50 of the substrate 44 is larger than a photosensitive detector light entrance surface of the detector 34 ,

Auf der Lichteintrittsfläche 50 liegt ein Staubteilchen 52 auf.On the light entry surface 50 lies a dust particle 52 on.

Wie weiter oben schon ausgeführt worden ist, weisen auf dem Markt erhältliche Sensoren zum Teil Detektoren, bzw. lichtempfindliche Flächen 34 auf, deren Abmessungen ungefähr den Abmessungen von Staubteilchen entsprechen. Als Folge könnten Staubteilchen 52 bei einem Sensor, der kein schützendes Substrat 44 aufweist, einen oder mehrere Detektoren 34 abdecken. Als Folge würde sich das Ausgangssignal des Sensors stark ändern, was zu den oben definierten Fehlabschaltungen führen kann. 3 veranschaulicht, dass auch ein den Detektor 34 schützendes und auf dem Detektor aufliegendes Substrat 44, dessen Lichteintrittsfläche 50 größer als die lichtempfindliche aktive Fläche des Detektors ist, noch nicht zuverlässig von Fehlabschaltungen schützen kann. Ein Teil 54 der einfallenden Lichtstrahlen wird durch das Staubteilchen 52 blockiert. Nicht blockierte Randstrahlen 56 laufen zwar an dem Staubteilchen 52, aber auch an dem Detektor 34 des Sensors 42 vorbei.As has already been explained above, sensors available on the market partly have detectors or photosensitive surfaces 34 whose dimensions correspond approximately to the dimensions of dust particles. As a result, dust particles could 52 with a sensor that does not have a protective substrate 44 comprising one or more detectors 34 cover. As a result, the output of the sensor would change greatly, which may lead to the false shutdowns defined above. 3 It also illustrates that the detector 34 protective and resting on the detector substrate 44 , whose light entrance surface 50 greater than the photosensitive active area of the detector is not reliable yet can protect from false shutdowns. A part 54 The incident light rays will pass through the dust particles 52 blocked. Unblocked marginal rays 56 while running on the dust particles 52 but also at the detector 34 of the sensor 42 past.

4 zeigt einen Sensor 26 eines erfindungsgemäßen Laserscheinwerfers. Der Sensor 26 weist wenigstens einen Detektor 34 und ein lichtdurchlässiges Substrat 44 auf. Das lichtdurchlässige Substrat 44 weist ein erstes, bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Sensors 26 dem Reflektor 24 zugewandtes Lichteintrittsende 46 und ein zweites, dem wenigstens einen Detektor 34 zugewandtes Lichtaustrittsende 48 auf. Dabei weist das erste Ende 46 eine Licht diffus streuende Struktur 60 und eine Lichteintrittsfläche 50 auf, die größer als eine lichtempfindliche Detektorlichteintrittsfläche des wenigstens einen Detektors 34 ist. 4 shows a sensor 26 a laser headlamp according to the invention. The sensor 26 has at least one detector 34 and a translucent substrate 44 on. The translucent substrate 44 indicates a first, in the intended use of the sensor 26 the reflector 24 facing light entry end 46 and a second, the at least one detector 34 facing light exit end 48 on. This is the first end 46 a light diffusing structure 60 and a light entrance surface 50 which is larger than a photosensitive detector light entry surface of the at least one detector 34.

Die diffus streuende Struktur 60 ist in einer Ausgestaltung eine streuende Oberfläche des Substrates 44. In einer alternativen Ausgestaltung ist die diffus streuende Struktur ein BG25 Filter (ein nur für blaues Licht transparentes Filter) mit aufgerauter Oberfläche. Alternativ dazu kann die diffus streuende Struktur 60 auch eine Streuplatte sein, die auf dem Substrat 44 anhaftend aufliegt.The diffuse scattering structure 60 In one embodiment, it is a scattering surface of the substrate 44 , In an alternative embodiment, the diffusely scattering structure is a BG25 filter (a filter only transparent to blue light) with a roughened surface. Alternatively, the diffusely scattering structure 60 also be a scatter plate, which is on the substrate 44 adhering adhering.

Wesentlich ist jeweils, dass Licht aus einem größeren Bereich auf die aktive Fläche des Detektors 34 des Sensors 26 fällt. Im Prinzip trägt so die gesamte Oberfläche des Filters, beziehungsweise die gesamte Lichteintrittsfläche 50 des Substrates 44 zur Beleuchtung des Detektors 34 bei. Die Streuung verringert zwar einerseits die Signalstärke. Andererseits trägt dank der Streuung ein größerer Teil der Lichteintrittsfläche 50 des Substrates 44 zum Signal bei, was diese Verluste teilweise ausgleicht. Typische Abmessungen des Substrates sind eine senkrecht zur Lichteintrittsfläche 50 messbare Dicke von 1-5 mm und eine Größe der Lichteintrittsfläche 50 von mindesten 4 mm². Fällt ein Staubteilchen von 100 Mikrometern Durchmesser auf eine 4 mm² große Lichteintrittsfläche 50, so verringert sich der einfallende Lichtstrom im Idealfall um weniger als 1 %, was noch weit unterhalb der Auslöseschwelle einer Abschaltung liegt. Die Verläufe der Randstrahlen in den 3 und 4 verdeutlichen den Unterschied. Während die Randstrahlen 56 beim Gegenstand der 3 an dem Detektor 34 des Sensors 42 vorbeilaufen, wird das in den Randstrahlen 56 propagierende Licht beim Sensor 26 in der 4 so gestreut, dass es auf den Detektor 34 fällt. Wegen dieser Streuung trägt beim Gegenstand der 4 die gesamte Lichteintrittsfläche 50 zum Detektorsignal bei.It is essential in each case that light from a larger area on the active surface of the detector 34 of the sensor 26 falls. In principle, so does the entire surface of the filter, or the entire light entry surface 50 of the substrate 44 for illumination of the detector 34 at. On the one hand, the scattering reduces the signal strength. On the other hand, thanks to the scattering carries a larger part of the light entry surface 50 of the substrate 44 to the signal, which partially compensates for these losses. Typical dimensions of the substrate are perpendicular to the light entry surface 50 measurable thickness of 1-5 mm and a size of the light entry surface 50 of at least 4 mm ² . If a dust particle of 100 micrometers in diameter falls on a 4 mm ² light entrance surface 50 Thus, the incident luminous flux is ideally reduced by less than 1%, which is still far below the tripping threshold of a shutdown. The courses of marginal rays in the 3 and 4 clarify the difference. While the marginal rays 56 at the subject of 3 at the detector 34 of the sensor 42 go by, it will be in the margins 56 propagating light at the sensor 26 in the 4 so scattered that it's on the detector 34 falls. Because of this dispersion contributes to the subject of 4 the entire light entry surface 50 at the detector signal.

In einer alternativen Anordnung ist der Sensor (8) ein Farbsensor ( zum Beispiel http://www.mazet.de/en/products/jencolor ), der aus mindestens drei auf einem Chip integrierten Halbleitersensoren besteht, auf welche unterschiedliche optische Filter (z.B. RGB Filter) angebracht sind. Da die aktiven Flächen wieder sehr klein sind (10-100 Mikrometer) ist eine staubunempfindliche Anordnung von großem Vorteil. In an alternative arrangement, the sensor ( 8th ) a color sensor (for example, http://www.mazet.de/en/products/jencolor), which consists of at least three integrated on a chip semiconductor sensors on which different optical filters (eg RGB filters) are mounted. Because the active areas are again very small ( 10 - 100 Micrometer) is a dust-insensitive arrangement of great advantage.

Dazu wird wieder ein Substrat mit einer diffus streuenden Oberfläche vor dem Farbsensor angebracht.For this purpose, a substrate with a diffusely scattering surface is again attached in front of the color sensor.

In einer Ausgestaltung weist der Sensor wenigstens drei auf einem Chip integrierte Halbleiterdetektoren auf, von denen jeweils einer für einen Wellenlängenbereich empfindlich ist, der nicht mit einem Wellenlängenbereich identisch ist, für den ein anderer der drei Halbleiterdetektoren empfindlich ist.In one embodiment, the sensor has at least three semiconductor detectors integrated on a chip, one of which is sensitive to a wavelength range which is not identical to a wavelength range for which another one of the three semiconductor detectors is sensitive.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Sensor farbempfindliche Detektoren auf, die nur für Licht einer Farbe, also einen Wellenlängenbereich, empfindlich sind.In a further refinement, the sensor has color-sensitive detectors which are sensitive only to light of one color, that is to say to a wavelength range.

Bei einer Beschädigung des Wellenlängenkonverters 22 ist zu erwarten, dass der auf den Sensor 26 auftreffende Streulichtanteil stark abnimmt. Insbesondere ist die spektrale Zusammensetzung des Streulichtes im Fehlerfall verändert. Der Streulichtanteil enthält im Fehlerfall mehr blaues Licht, was durch einen farbempfindlichen Detektor erfasst wird und mittels einer entsprechenden Auswertelogik zur Abschaltung der Laserlichtquelle 18 führt.If the wavelength converter is damaged 22 is to be expected that on the sensor 26 impinging scattered light component decreases sharply. In particular, the spectral composition of the scattered light is changed in the event of a fault. The scattered light component contains more blue light in the event of an error, which is detected by a color-sensitive detector and by means of a corresponding evaluation logic for switching off the laser light source 18 leads.

Als Substrat kann auch ein Lichtleiter (z.B. eine optische Faser, ein Homogenisierer oder Glasstäbchen), der vor dem Detektor angebracht ist verwendet werden. Ein solcher Lichtleiter streut ebenfalls das Licht und erfüllt denselben Zweck, ist aber aufwendiger in der Montage und beansprucht mehr Platz.As the substrate, an optical fiber (eg, an optical fiber, a homogenizer, or glass rod) mounted in front of the detector can also be used. Such a light guide scatters also the light and fulfills the same purpose, but is more complex in the assembly and takes up more space.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012220481 A1 [0001, 0004]
US 8400011 B2 [0004]
EP 2461090 A2 [0005]

Claims

A laser headlamp (10) having a laser light source (18) and a wavelength converter (22) having the property of producing incident light laser light mixed white light having a proportion of scattered laser light and a proportion of light converted to longer wavelengths, and with a reflector (24) arranged in the beam path downstream of the wavelength converter (22), which reflects a first portion (30) of light incident from the direction of the wavelength converter (22) and which transmits a second portion (32) from the direction of the wavelength converter ( 22) diffuses diffusely, and with a sensor (26) which is arranged outside the portion (30) which reflects in a mirror-like manner by the reflector (24) and which has at least one light-sensitive detector (34), characterized in that the sensor ( 26) is arranged so that it with functioning laser headlight (10) with a part of the diffused second scattered n portion (32) is illuminated and in that the sensor (26) has at least one light-transmitting substrate 44) which has a first, the reflector (24) facing light entrance end (46) and a second, the at least one detector (34) facing the light exit end ( 48), said first end (46) having a light diffusing structure (60) and a light entrance surface (50) larger than a photosensitive detector light entrance surface of said at least one detector (34).

Laser headlights (10) after Claim 1 , characterized in that the translucent substrate (44) consists of glass.

Laser headlight (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the substrate (44) is an optical filter which transmits only blue light

Laser headlights (10) after Claim 2 characterized in that the diffusely scattering structure (60) is a roughened light entry surface (50) of the substrate (44).

Laser headlights (10) after Claim 3 characterized in that the diffusely scattering structure (60) is a roughened light entry surface of the optical filter.

Laser headlight (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the diffusely scattering structure (60) is a scattering plate.

Laser headlight (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the light entry end (46) has a light entry surface (50) which is greater than 4 mm ² .

Laser headlight (10) according to one of the preceding claims, characterized in that a distance between the light entry end (46) and the light exit end (48) is 1 mm to 5 mm.

Laser headlight (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the detectors have edge lengths or diameters between 10 and 100 micrometers.

Laser headlamp (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (26) has at least three integrated on a chip semiconductor detectors, each of which is sensitive to a wavelength range that is not identical with a wavelength range, for another the three semiconductor detectors is sensitive.

Laser headlight (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the sensor (26) has at least one color-sensitive detector (34).

Laser headlight (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the reflector (24) has at least one frosted portion (24.1).

Laser headlight (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one detector (34) is a semiconductor detector, that the laser light source (18) is a laser diode and that the at least one detection component (34) and the laser diode on the same circuit board ( 38) are arranged.