DE102022123051A1 - Lighting device and light conversion unit - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung (100) umfassend zumindest eine Lichtquelle (200) zur Abgabe von Primärlicht (250), einen Grundkörper (400), wobei der Grundkörper (400) eine Vorderseite (410) aufweist, und ein auf der Vorderseite (410) des Grundkörpers (400) aufgebrachtes Lichtkonversionselement (300), welches dazu eingerichtet ist, mit dem von der Lichtquelle (200) abgegebenen Primärlicht (250) beleuchtet zu werden und Sekundärlicht (350) mit einer anderen Wellenlänge abzugeben, wobei das Lichtkonversionselement (300) eine dem Grundkörper (400) abgewandte Vorderseite (310) aufweist und dazu eingerichtet ist, das Sekundärlicht (350) auf der Vorderseite (310) abzugeben, sowie eine Lichtkonversionseinheit umfassend ein Lichtkonversionselement und ein optisches Element (500)The invention relates to a lighting device (100) comprising at least one light source (200) for emitting primary light (250), a base body (400), the base body (400) having a front side (410), and one on the front side (410). light conversion element (300) applied to the base body (400), which is designed to be illuminated with the primary light (250) emitted by the light source (200) and to emit secondary light (350) with a different wavelength, the light conversion element (300) being a has a front side (310) facing away from the base body (400) and is designed to emit the secondary light (350) on the front side (310), and a light conversion unit comprising a light conversion element and an optical element (500)
Description
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Lichtquelle, einem Grundkörper und einem darauf aufgebrachten Lichtkonversionselement sowie eine Lichtkonversionseinheit mit einem Lichtkonversionselement und einem optischen Element.The invention relates to a lighting device with a light source, a base body and a light conversion element applied thereto, as well as a light conversion unit with a light conversion element and an optical element.
Im Stand der Technik sind laserbasierte Weißlichtmodule beschrieben. Das Prinzip der Erzeugung von weißem Licht beruht auf der Kombination der blauen Lichtemission von einer Laserdiode und der Lichtemission von einem gelb emittierenden Konvertermaterial, welches auch als Phosphor bezeichnet wird. Dabei wird die gelbe Lichtemission des Konverters durch die blaue Laserstrahlung bewirkt. Die Mischung des blauen Laserlichts mit der gelben Lichtemission erzeugt weißes Licht.Laser-based white light modules are described in the prior art. The principle of producing white light is based on the combination of blue light emission from a laser diode and light emission from a yellow-emitting converter material, also known as phosphor. The yellow light emission from the converter is caused by the blue laser radiation. The mixing of the blue laser light with the yellow light emission produces white light.
Das grundlegende Prinzip wird in zwei Konfigurationen umgesetzt: Der Transmissionsanordnung und der Remissionsanordnung. Bei der Transmissionsanordnung durchstrahlt das blaue Laserlicht das Konvertermaterial. Bei der Remissionsanordnung wird die blaue Laserstrahlung zum Konvertermaterial in einer Reflexionsgeometrie angeordnet. Ferner ist der Einsatz optischer Elemente bekannt, um die vom Laser abgegebene Strahlung auf das Konvertermaterial zu leiten.The basic principle is implemented in two configurations: the transmission arrangement and the remission arrangement. In the transmission arrangement, the blue laser light shines through the converter material. In the remission arrangement, the blue laser radiation is arranged in a reflection geometry relative to the converter material. Furthermore, the use of optical elements is known in order to direct the radiation emitted by the laser onto the converter material.
Einige lichtemittierende Vorrichtungen werden z.B. in den folgenden Dokumenten beschrieben:
Aktuelle Lösungen haben allerdings einige Nachteile, von denen einige nachfolgend aufgezählt werden sollen: Ein Nachteil ist etwa, dass die Laserstrahlung häufig nicht mit idealen Parametern auf das Konvertermaterial trifft und/oder dass die abgegebene Strahlung nicht mit gewünschten Parametern austritt. Zu diesen Parametern kann z.B. die Leistungsdichte, die Lichtausbeute, die Spotgröße, der Einfallswinkel oder der Abstrahlwinkel gehören. Ein weiterer Nachteil kann sein, dass bei der Ein- und Auskopplung von Strahlung in das Konvertermaterial häufig unerwünschte Fresnelverluste durch den Brechzahlsprung entstehen. Ein weiterer Nachteil ist beispielsweise, dass das Konvertermaterial, insbesondere im Bereich der einfallenden Laserstrahlung, verschmutzen kann. Ein weiterer Nachteil kann darin liegen, dass die Justierung optischer Elemente, welche dazu genutzt werden, die Laserstrahlung auf den Konverter zu leiten, aufwändig ist. Zudem ist der Aufbau bekannter Lösungen häufig relativ komplex.However, current solutions have some disadvantages, some of which will be listed below: One disadvantage is that the laser radiation often does not hit the converter material with ideal parameters and/or that the emitted radiation does not emerge with the desired parameters. These parameters can include, for example, the power density, the luminous efficacy, the spot size, the angle of incidence or the beam angle. Another disadvantage can be that when radiation is coupled in and out of the converter material, undesirable Fresnel losses often arise due to the jump in refractive index. Another disadvantage, for example, is that the converter material can become dirty, especially in the area of the incident laser radiation. Another disadvantage can be that the adjustment of optical elements, which are used to direct the laser radiation to the converter, is complex. In addition, the structure of known solutions is often relatively complex.
Es ist demnach eine Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung und/oder eine Lichtkonversionseinheit anzugeben, bei welcher derartige Nachteile vermieden werden. Insbesondere sollen Parameter der auf den Konverter einfallenden und/oder der von dem Konverter emittierten Strahlung optimiert werden (z.B. Leistungsdichte, Lichtausbeute, Spotgröße, Einfallswinkel, Abstrahlwinkel). Vorzugsweise sollen Fresnelverluste bei der Ein- und Auskopplung vermindert werden. Vorzugsweise soll der Konverter zudem vor Verschmutzung geschützt werden. Ein Aspekt ist es zudem, eine Justierung optischer Elemente zu vermeiden und insbesondere den Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung und/oder einer Lichtkonversionseinheit zu vereinfachen.It is therefore an object of the invention to provide a lighting device and/or a light conversion unit in which such disadvantages are avoided. In particular, parameters of the radiation incident on the converter and/or the radiation emitted by the converter should be optimized (e.g. power density, luminous efficacy, spot size, angle of incidence, angle of radiation). Fresnel losses during coupling and decoupling should preferably be reduced. The converter should also preferably be protected from contamination. One aspect is also to avoid adjustment of optical elements and in particular to simplify the structure of a lighting device and/or a light conversion unit.
Speziell wird eine Anordnung und damit verbundene Komponente für ein laserbasiertes Beleuchtungsmodul zur Weißlichterzeugung, vorzugsweise in einer SMD-Anordnung gesucht durch welche die Möglichkeit besteht, die einfallende blaue Laserstrahlung auf das Konvertermaterial zu lenken und die emittierte konvertierte Strahlung vom Konverter mit gegenüber Luft reduzierten Fresnelverlusten aus dem Konverter auszukoppeln und insbesondere zu formen und zu mischen. Dies soll ohne komplexe Justierung von verschiedenen einzelnen optischen Komponenten und in einer sehr kompakten Art und Weise erfolgen. Weiterhin soll die Anordnung für ein hermetisches Gehäuse verwendbar sein bzw. ein Teil dessen sein.In particular, an arrangement and associated component for a laser-based lighting module for white light generation, preferably in an SMD arrangement, is sought, through which it is possible to direct the incident blue laser radiation onto the converter material and the emitted converted radiation from the converter with reduced Fresnel losses compared to air to be decoupled from the converter and in particular to be formed and mixed. This should be done without complex adjustment of various individual optical components and in a very compact manner. Furthermore, the arrangement should be usable for a hermetic housing or be part of it.
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung umfassend zumindest eine Lichtquelle, ein Lichtkonversionselement (auch als Konverter, Konvertermaterial, Phosphor, etc. bezeichnet), welches dazu eingerichtet ist, mit Primärlicht beleuchtet zu werden und Sekundärlicht mit einer anderen Wellenlänge abzugeben, und ein optisches Element, welches dazu eingerichtet und/oder derart angeordnet ist, dass sowohl das von der Lichtquelle abgegebene Primärlicht das optische Element durchläuft, bevor das Primärlicht auf das Lichtkonversionselement trifft, als auch das von dem Lichtkonversionselement abgegebene Sekundärlicht das optische Element durchläuft, bevor das Sekundärlicht die Beleuchtungseinrichtung verlässt. Die Beleuchtungseinrichtung ist insbesondere zur Erzeugung von Weißlicht eingerichtet, kann aber auch zur Erzeugung anderer Farben eingerichtet sein, wobei sowohl Mischfarben als auch Vollfarben in Betracht kommen.The invention relates to a lighting device comprising at least one light source, a light conversion element (also referred to as a converter, converter material, phosphor, etc.), which is designed to be illuminated with primary light and to emit secondary light with a different wavelength, and an optical element which is set up and/or arranged in such a way that both the primary light emitted by the light source passes through the optical element before the primary light hits the light conversion element, and the secondary light emitted by the light conversion element passes through the optical element before the secondary light leaves the lighting device. The lighting device is set up in particular to generate white light, but can also be set up to generate other colors, with both mixed colors and full colors being considered.
Vorzugsweise umfasst die Beleuchtungseinrichtung ferner einen Grundkörper, welcher insbesondere als Kühlkörper ausgebildet ist, wobei das Lichtkonversionselement bevorzugt auf dem Grundkörper angeordnet ist und/oder in dem Grundkörper eingebracht ist.Preferably, the lighting device further comprises a base body, which is designed in particular as a heat sink, with the light conversion element preferably on the base body is arranged and / or is introduced into the base body.
Das Lichtkonversionselement ist bevorzugt mit dem Grundkörper über eine Verbindungsschicht miteinander verbunden, wobei die Verbindungsschicht bevorzugt aus mindestens einem Klebstoff, mindestens einem Glas, mindestens einem keramischen Kleber oder mindesten einer metallischen Lotverbindung gebildet wird.The light conversion element is preferably connected to the base body via a connecting layer, the connecting layer preferably being formed from at least one adhesive, at least one glass, at least one ceramic adhesive or at least one metallic solder connection.
Ein ggf. umfasster Grundkörper weist eine Vorderseite auf, wobei auf dieser Vorderseite das Lichtkonversionselement aufgebracht sein kann. Vorzugsweise ist das Lichtkonversionselement unmittelbar auf der Vorderseite des Grundkörpers aufgebracht. Das Lichtkonversionselement weist seinerseits eine, vorzugsweise dem Grundkörper abgewandte, Vorderseite auf und ist dazu eingerichtet, das Sekundärlicht auf seiner Vorderseite abzugeben.A base body that may be included has a front side, and the light conversion element can be applied to this front side. The light conversion element is preferably applied directly to the front of the base body. The light conversion element in turn has a front side, preferably facing away from the base body, and is designed to emit the secondary light on its front side.
Die zumindest eine Lichtquelle ist dazu eingerichtet und/oder derart angeordnet, Primärlicht zur Beleuchtung des Lichtkonversionselements abzugeben, wobei die Lichtquelle vorzugsweise als Laserlichtquelle ausgebildet ist. Die Lichtquelle ist bevorzugt zur Abgabe von blauem Licht und/oder zur Abgabe von UV-Licht ausgebildet. Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtquelle Primärlicht mit zumindest einer Wellenlänge im Bereich von 400nm bis 470nm abgibt. Ebenso ist eine Lichtquelle im UVA Bereich möglich.The at least one light source is designed and/or arranged to emit primary light for illuminating the light conversion element, wherein the light source is preferably designed as a laser light source. The light source is preferably designed to emit blue light and/or to emit UV light. It can be provided that the light source emits primary light with at least one wavelength in the range from 400nm to 470nm. A light source in the UVA range is also possible.
Das Lichtkonversionselement ist insbesondere als Optokeramik (OC) ausgebildet. Vorzugsweise umfasst das Lichtkonversionselement keramisches Konvertermaterial. Eine solche Ausgestaltung kann vorteilhaft sein, um damit eine besonders hohe Lichtintensität auch für weißes Licht zu ermöglichen. Keramische Konvertermaterialien sind besonders temperaturstabil und wärmeleitend, so dass damit besonders hohe Leuchtdichten erzielt werden können. Denkbar sind auch organisch basierte Konverter oder Kombinationen aus organischen und keramischen Konvertermaterialien. Insbesondere ist es möglich, dass der Konverter so ausgestaltet ist, dass er ein Konverterelement umfasst, welches zwei oder mehr Konvertermaterialien umfasst, welche insbesondere so ausgestaltet sein können, dass sie Primärlicht in Licht unterschiedlicher spektraler Zusammensetzung konvertieren. Beispielsweise ist es denkbar, dass ein Konverterelement einen sogenannten „gelben“ und einen sogenannten „roten“ Phosphor umfasst. Beispielsweise können diese Materialien als Mischung vorliegen, beispielsweise als Mischung umfassend ein organisches und ein keramisches Material, oder als Mischung aus organischen oder keramischen Materialien. Der Konverter kann aber auch so ausgestaltet sein, dass er mehrere Konverterelemente umfasst, welche jeweils ein unterschiedliches Konvertermaterial umfassen. Auch Mischungen dieser Ausführungen sind vorstellbar.The light conversion element is designed in particular as an optoceramic (OC). The light conversion element preferably comprises ceramic converter material. Such a configuration can be advantageous in order to enable a particularly high light intensity even for white light. Ceramic converter materials are particularly temperature-stable and heat-conducting, meaning that particularly high luminance levels can be achieved. Organic-based converters or combinations of organic and ceramic converter materials are also conceivable. In particular, it is possible for the converter to be designed such that it comprises a converter element which comprises two or more converter materials, which can in particular be designed such that they convert primary light into light of different spectral composition. For example, it is conceivable that a converter element comprises a so-called “yellow” and a so-called “red” phosphor. For example, these materials can be present as a mixture, for example as a mixture comprising an organic and a ceramic material, or as a mixture of organic or ceramic materials. However, the converter can also be designed in such a way that it comprises a plurality of converter elements, each of which comprises a different converter material. Mixtures of these versions are also conceivable.
Insbesondere kann das keramische Konvertermaterial ein lumineszierendes keramisches Material sein oder ein solches umfassen. Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung bedeutet dies, dass der Konverter beispielsweise überwiegend, also zu mindestens 50 Gew.-%, oder auch im Wesentlichen, also zu mindestens 90 Gew.-%, aus einem lumineszierenden keramischen Material bestehen kann. Auch ist es möglich, dass der Konverter vollständig aus dem lumineszierenden, keramischen Material besteht. Insbesondere umfasst also der Konverter und/oder das Konverterelement ein lumineszierendes keramisches Material oder besteht aus diesem. Der Konverter und/oder das Konverterelement kann auch als Kompositwerkstoff, beispielsweise als Phosphor-Glas-Komposit, oder als Phosphor-Kunststoff-Komposit, insb. Phosphor-Silikon-Komposit, oder als Phosphor-Keramik-Komposit ausgebildet sein und kann in diesem Fall beispielsweise mindestens 10 Gew.-% zumindest eines lumineszierenden Materials, also Leuchtstoffe, beispielsweise zwischen 10 Gew.-% und 30 Gew.-%, insbesondere zwischen 10 Gew.-% und 20 Gew.-%, umfassen.In particular, the ceramic converter material can be or include a luminescent ceramic material. In the context of the present disclosure, this means that the converter can, for example, consist predominantly, i.e. at least 50% by weight, or essentially, i.e. at least 90% by weight, of a luminescent ceramic material. It is also possible for the converter to consist entirely of the luminescent ceramic material. In particular, the converter and/or the converter element comprises or consists of a luminescent ceramic material. The converter and/or the converter element can also be designed as a composite material, for example as a phosphorus-glass composite, or as a phosphorus-plastic composite, in particular phosphorus-silicone composite, or as a phosphorus-ceramic composite and in this case can for example at least 10% by weight of at least one luminescent material, i.e. phosphors, for example between 10% by weight and 30% by weight, in particular between 10% by weight and 20% by weight.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Konverter und/oder das Konverterelement als lumineszierendes keramisches Material ein granatartiges keramisches Material oder besteht überwiegend, also zu mindestens 50 Gew.-%, oder im Wesentlichen, also zu mindestens 90 Gew.-%, oder vollständig aus diesem, wobei das granatartige keramische Material vorzugsweise die folgende Summenformel aufweist:
- A3B5O12:RE, wobei
- A Y und/oder Gd und/oder Lu sowie
- B Al und/oder Ga
- A 3 B 5 O 12 :RE, where
- AY and/or Gd and/or Lu as well
- B Al and/or Ga
Gemäß einer nochmals weiteren Ausführungsform weist das granatartige keramische Material die folgende Summenformel auf:
- (Y1.xCex)3Al5O12 und/oder
- (Y1-x-yGdyCex)3Al5O12 und/oder
- (Lu1-xCex)3Al5O12 und/oder
- (Y1-x-zLUzCex)3Al5O12,
- wobei für x jeweils gilt: 0,005 < x < 0,05
- und wobei für y gilt: 0 < y < 0,2, und
- wobei für z gilt: 0 < z < 1.
- (Y 1.x Ce x ) 3 Al 5 O 12 and/or
- (Y 1-xy Gd y Ce x ) 3 Al 5 O 12 and/or
- (Lu 1-x Ce x ) 3 Al 5 O 12 and/or
- (Y 1-xz LU z Ce x ) 3 Al 5 O 12 ,
- where the following applies for x: 0.005 < x < 0.05
- and where the following applies to y: 0 < y < 0.2, and
- where z applies: 0 < z < 1.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Konverter und/oder das Konverterelement ein lumineszierendes keramisches Material oder besteht überwiegend, also zu mindestens 50 Gew.%, oder im Wesentlichen, also zu mindestens 90 Gew.-%, oder vollständig aus diesem, wobei der Konverter
- - als einkristallines Material
- - als einphasige massive Keramik (z.B. eine sogenannte Optokeramik, polykristallin) vorliegt und/oder
- - als mehrphasige massive Keramik vorliegt und/oder
- - als einphasige oder mehrphasige Keramik bestimmter Porosität vorliegt und/oder
- - als Kompositwerkstoff vorliegt, wie als Phosphor-Glas-Komposit (engl.: phosphor in glass, PIG) und/oder als Phosphor-Silikon-Komposit (engl.: phosphor in silicone, PIS).
- - as a single-crystalline material
- - is present as a single-phase solid ceramic (e.g. a so-called optoceramic, polycrystalline) and/or
- - is present as a multi-phase solid ceramic and/or
- - is present as a single-phase or multi-phase ceramic of certain porosity and/or
- - is present as a composite material, such as a phosphor-glass composite (PIG) and/or a phosphor-silicone composite (PIS).
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Konverter und/oder das Konverterelement als poröse Sinterkeramik ausgebildet und die Porosität liegt zwischen 0,5% und 10%, bevorzugt zwischen 4% und 8%. Die Porosität bezieht sich hierbei auf das Volumen. Vorzugsweise liegt die mittlere Porengröße zwischen 400 µm und 1200 µm, bevorzugt zwischen 600 µm und 1000 µm und besonders bevorzugt zwischen 600 µm und 800 µm.According to a further embodiment, the converter and/or the converter element is designed as a porous sintered ceramic and the porosity is between 0.5% and 10%, preferably between 4% and 8%. The porosity refers to the volume. The average pore size is preferably between 400 µm and 1200 µm, preferably between 600 µm and 1000 µm and particularly preferably between 600 µm and 800 µm.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung wird unter einer einphasigen Keramik (z.B. einer Optokeramik) verstanden, dass wenigstens 95 Vol.-% der von der Keramik umfassten Kristalle und/oder Kristallite dieselbe Kristallphase sind. Vorzugsweise ist der Volumenanteil von Fremdphasen deutlich geringer. Insbesondere können sogar mehr als 96 Vol.-% oder mehr als 97 Vol.-% oder mehr als 98 Vol.-% oder sogar mehr als 99 Vol.-% der von der Keramik umfassten Kristalle und/oder Kristallite dieselbe Kristallphase ausbilden. Nicht ausgeschlossen ist weiterhin, dass eine einphasige Keramik noch amorphe Bestandteile umfassen kann. Diese liegen aber in der Regel bei weniger als 5 Vol.-%.In the context of the present disclosure, a single-phase ceramic (e.g. an optoceramic) is understood to mean that at least 95% by volume of the crystals and/or crystallites comprised by the ceramic are the same crystal phase. The volume fraction of foreign phases is preferably significantly lower. In particular, even more than 96% by volume or more than 97% by volume or more than 98% by volume or even more than 99% by volume of the crystals and/or crystallites comprised by the ceramic can form the same crystal phase. It cannot be ruled out that a single-phase ceramic may still contain amorphous components. However, these are usually less than 5% by volume.
Besonders vorteilhaft kann es sein, wenn das keramische Material so ausgestaltet ist, dass das Material eine Wärmeleitfähigkeit im Bereich von 5 W/mK bis 200 W/mK aufweist. Auf diese Weise ist eine besonders gute Abteilung der bei der Konversion entstehenden bzw. entstandenen thermischen Energie möglich, sodass die Konversionseigenschaften des Konvertermaterials sich während des Betriebs des Materials nur geringfügig, wenn überhaupt, ändern.It can be particularly advantageous if the ceramic material is designed in such a way that the material has a thermal conductivity in the range of 5 W/mK to 200 W/mK. In this way, a particularly good separation of the thermal energy created or created during the conversion is possible, so that the conversion properties of the converter material only change slightly, if at all, during operation of the material.
Insbesondere kann das keramische Konvertermaterial polykristallin ausgestaltet sein.In particular, the ceramic converter material can be designed to be polycrystalline.
Vorteilhaft kann es sein, wenn das Material homogen vorliegt bzw. im Wesentlichen homogen, wobei unter einer homogenen Ausgestaltung des Materials vorzugsweise bestanden wird, dass das Material als einphasige Keramik (oder Optokeramik) vorliegt.It can be advantageous if the material is present homogeneously or essentially homogeneously, whereby a homogeneous design of the material preferably means that the material is present as a single-phase ceramic (or optoceramic).
Wie beschrieben umfasst die Beleuchtungseinrichtung ein optisches Element, welches dazu eingerichtet und/oder derart angeordnet ist, dass sowohl das von der Lichtquelle abgegebene Primärlicht das optische Element durchläuft, bevor das Primärlicht auf das Lichtkonversionselement trifft, als auch das von dem Lichtkonversionselement abgegebene Sekundärlicht das optische Element durchläuft, bevor es die Beleuchtungseinrichtung verlässt. As described, the lighting device comprises an optical element which is set up and/or arranged in such a way that both the primary light emitted by the light source passes through the optical element before the primary light hits the light conversion element, and the secondary light emitted by the light conversion element passes through the optical one Element passes through before it leaves the lighting device.
Mit anderen Worten befindet sich das optische Element im Strahlengang zugleich vor als auch nach dem Lichtkonversionselement. Hierdurch kann in vorteilhafter Weise eine gemeinsame Verwendung des optischen Elements für das Primärlicht und für das Sekundärlicht erfolgen. Das optische Element leitet demnach sowohl das einfallende Licht als auch das ausgehende Licht. Dabei kann das ausgehende Licht auch eine Mischung aus zumindest Teilen des eingehenden Lichtes (Primärlicht) mit dem erzeugten Sekundärlicht sein, welches im Folgenden unter dem Begriff des Sekundärlichts mit umfasst sein soll, auch wenn für beide unterschiedliche Anteile und die Abstrahlcharakteristika vorliegen.In other words, the optical element is located in the beam path both before and after the light conversion element. This allows the optical element to be used jointly for the primary light and for the secondary light in an advantageous manner. The optical element therefore guides both the incoming light and the outgoing light. The outgoing light can also be a mixture of at least parts of the incoming light (primary light) with the generated secondary light, which is to be included in the following under the term secondary light, even if different proportions and emission characteristics exist for both.
Das optische Element, welches vorzugsweise Glas umfasst oder daraus besteht, ist in einer bevorzugten Ausführungsform auf dem Lichtkonversionselement, insbesondere auf der Vorderseite des Lichtkonversionselements, aufgebracht, z.B. mittels Glaslot und/oder eines Aufschmelzprozesses. Abgesehen von einem ggf. verwendeten Lotmaterial ist das optische Element vorzugsweise unmittelbar auf dem Konverter aufgebracht. Das optische Element und das Lichtkonversionselement können demnach gekoppelt sein und eine Baugruppe bilden. Das optische Element und das Lichtkonversionselement können bevorzugt stoffmäßig miteinander verbunden sein. Durch ein Aufbringen bzw. Verbinden des optischen Elements mit dem Konverter wird der Konverter in vorteilhafter Weise vor Verschmutzung geschützt.In a preferred embodiment, the optical element, which preferably comprises or consists of glass, is applied to the light conversion element, in particular to the front of the light conversion element, for example by means of glass solder and/or a melting process. Apart from any solder material used, the optical element is preferably applied directly to the converter. The optical element and the light conversion element can therefore be coupled and form an assembly. The optical element and the light conversion element can preferably be materially connected to one another. By applying or connecting the optical element to the converter, the converter is advantageously protected from contamination.
Das optische Element und das Lichtkonversionselement können formschlüssig miteinander verbunden sein und/oder derart verbunden sein, dass zwischen dem optischen Element und dem Lichtkonversionselement eine optische Grenzfläche G1 gebildet ist, an welcher Primärlicht aus dem optischen Element in das Lichtkonversionselement einkoppelbar und Sekundärlicht aus dem Lichtkonversionselement in das optischen Element einkoppelbar ist. Mitunter kann auch, insbesondere reflektiertes, Primärlicht aus dem Lichtkonversionselement an der Grenzfläche G1 in das optische Element einkoppelbar sein.The optical element and the light conversion element can be connected to one another in a form-fitting manner and/or connected in such a way that An optical interface G1 is formed between the optical element and the light conversion element, at which primary light from the optical element can be coupled into the light conversion element and secondary light from the light conversion element can be coupled into the optical element. Sometimes it can also be possible to couple primary light, in particular reflected primary light, from the light conversion element into the optical element at the interface G1.
Das optische Element weist ferner vorzugsweise eine Oberfläche auf, welche eine zweite optische Grenzfläche G2 zu einem umgebenden Medium bildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass für einen Strahlwinkel, insbesondere einen Strahlwinkel gegenüber einer Normalen der Vorderseite des Lichtkonversionselements welcher kleiner ist als 70°, und insbesondere bei transversal elektrischer Polarisierung (TE), die Summe der Fresnelverluste an den Grenzflächen G1 und G2 niedriger ist als 0,2.The optical element further preferably has a surface which forms a second optical interface G2 to a surrounding medium. In particular, it can be provided that for a beam angle, in particular a beam angle relative to a normal to the front of the light conversion element, which is smaller than 70 °, and in particular with transverse electrical polarization (TE), the sum of the Fresnel losses at the interfaces G1 and G2 is lower than 0.2.
Es kann vorgesehen sein, dass durch direktes Auf- oder Anschmelzen auf, um oder an das Lichtkonversionselement oder zumindest einer Zwischenschicht, die bspw. aus zumindest einem Glaslot oder zumindest einer dünnen Glasschicht gebildet wird. Solche Zwischenschichten können auf dem Lichtkonversionselement oder dem optischen Element vorab appliziert oder aufgebracht sein oder als bspw. dünnes Plättchen beigestellt sein/werden. Das Aufbringen kann über entsprechende Beschichtungsprozesse, Druckprozesse oder in einem Sol-Gel Prozess erfolgen. Denkbar sind auch Abfolgen von Zwischenschichte als Schichten oder Plättchen, wobei auch auf den Plättchen entsprechende Schichten aufgebracht sein können. Diese Schichten können unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen und somit weiter die Fresnelverluste zwischen Konvertermaterial und dem Material des optischen Elements reduzieren.
Das optische Element ist vorteilhaft in seinen optischen Eigenschaften insbesondere dessen Brechwert an das Lichtkonversionselement angepasst oder weitgehend anpassbar. Die bezieht sich auf den Brechungsindex des Konverterelements oder im spezieller Ausführung auf den Brechungsindex einzelner Materialien und Bestandteile des Konverterelements.
Die Brechwertdifferenz zwischen dem optischen Element und dem Lichtkonversionselement beträgt dabei weniger als 2, insbesondere weniger als 1,5, vorzugsweise weniger als 1, vorzugsweise weniger als 0,5, besonders bevorzugt weniger als 0,2 (insbesondere für den Fall, dass der Brechwert des Lichtkonversionselementes größer als der des optischen Elementes ist).It can be provided that by direct melting or melting on, around or on the light conversion element or at least an intermediate layer, which is formed, for example, from at least one glass solder or at least one thin glass layer. Such intermediate layers can be applied or applied in advance to the light conversion element or the optical element or can be provided as, for example, a thin plate. The application can take place via appropriate coating processes, printing processes or in a sol-gel process. Sequences of intermediate layers as layers or platelets are also conceivable, with corresponding layers also being able to be applied to the platelets. These layers can have different refractive indices and thus further reduce the Fresnel losses between the converter material and the material of the optical element.
The optical element is advantageously adapted or largely adaptable in terms of its optical properties, in particular its refractive index, to the light conversion element. This refers to the refractive index of the converter element or, in a special version, to the refractive index of individual materials and components of the converter element.
The refractive index difference between the optical element and the light conversion element is less than 2, in particular less than 1.5, preferably less than 1, preferably less than 0.5, particularly preferably less than 0.2 (particularly in the case that the refractive index of the light conversion element is larger than that of the optical element).
Die Oberfläche des optischen Elements kann für eine Optimierung im Hinblick auf Fresnelverluste beispielsweise durch ein Auslegungsverfahren wie folgt ausgebildet sein bzw. werden. Zunächst wird der Brewsterwinkel für die gewünschte Materialpaarung bzw. die Brechunsindizes berechnet. Aus einer Vorgabe, unter welchem Winkel das Lichtkonversionselement bestrahlt werden soll, kann dann eine Oberflächenform des optischen Elements und/oder eine Anordnung des Lasers derart festgelegt werden, dass dieser die Oberfläche unter dem Brewsterwinkel bestrahlt und/oder der gebrochene Strahl unter dem gewünschten Winkel auf das Lichtkonversionselement trifft.The surface of the optical element can be designed as follows for optimization with regard to Fresnel losses, for example by a design method. First, the Brewster angle is calculated for the desired material pairing or the refractive indices. From a specification at which angle the light conversion element should be irradiated, a surface shape of the optical element and/or an arrangement of the laser can then be determined such that it irradiates the surface at the Brewster angle and/or the refracted beam at the desired angle hits the light conversion element.
Im Falles, dass zumindest eine Zwischenschicht eingebracht wird ist auch diese vorteilhaft hinsichtlich deren Brechwert, insbesondere an das Licktkonversionselement, entsprechend angepasst bzw. anpassbar. Mit Blick auf das optische Element ist dessen Brechwert dann vorzugsweise gleich, und besonders bevorzugt nicht größer als der der Zwischenschicht. Auch eine Ausbildung einer Brechwertabstufung, bei mehr als einer Zwischenschicht quasi eines Brechwertgradienten, vom Lichtkonversionselement zum optischen Element, ist so möglich.If at least one intermediate layer is introduced, this is also advantageously adapted or adaptable in terms of its refractive index, in particular to the light conversion element. With regard to the optical element, its refractive index is then preferably the same, and particularly preferably not greater, than that of the intermediate layer. It is also possible to form a refractive power gradation, with more than one intermediate layer, a quasi refractive power gradient, from the light conversion element to the optical element.
Neben der Anpassung bzw. Abstimmung der Brechwerte aneinander ist für möglichst geringe Fresnelverluste eine direkte Anbindung, d.h. bspw. ohne jeglichen Luftspalt, möglich, so dass die Lichtausbeute, Lichteinkopplung der Primärstrahlung und Lichtauskopplung der Sekundärstrahlung und Teilen der Primärstrahlung verbessert werden kann.In addition to adapting or coordinating the refractive values to one another, a direct connection, i.e. without any air gap, is possible for the lowest possible Fresnel losses, so that the light yield, light coupling of the primary radiation and light coupling of the secondary radiation and parts of the primary radiation can be improved.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Anbindung der Komponenten Lichtkonversionselement und optisches Element, nahezu bzw. völlig fehlerfrei erfolgt, um eine effiziente, stabile und langlebige Beleuchtungseinrichtung zu ermöglichen. Mit anderen Worten, also, dass deren Verbindungs- oder Bondfläche makellos vorliegt. Ähnlich wie Verschmutzungen bei Beleuchtungseinrichtung ohne direkt auf dem Lichtkonversionselement appliziertes optisches Element können Fehlstellen im Verbund dazu führen, dass eine Beleuchtungseinrichtung mit optischem Element auf dem Lichtkonversionselement gestört oder gar zerstört wird, da die fallweise mit hoher Leistung auf kleine Flächen eingestrahlte primär Strahlung bspw. zu Überhitzungen an Kontaminationen oder Fehlstellen, bspw. eingeschlossenen oder umschlossenen Partikeln oder Blasen führen können, was unter anderem zu Störung der Funktion der Beleuchtungseinrichtung bzw. an der direkten Anbindung, ggf. Delamination oder gar Zerstörung von optischem Element und/oder Konversionselement zur Folge haben kann. Das optische Element kann demnach direkt oder mittels Zwischenschichten mit dem Lichtkonversionselement form- und oder stoffschlüssig verbunden sein. Bei direkter Aufschmelzung des optischen Elementes wird die sich bildende Grenzschicht als Grenzfläche oder Überganszone verstanden, kommen Zwischenschichten zum Einsatz kann sich eine Grenzschicht oder Übergangsbereich ausbilden.In particular, it can be provided that the connection of the components light conversion element and optical element occurs almost or completely error-free in order to enable an efficient, stable and long-lasting lighting device. In other words, that their connection or bonding surface is flawless. Similar to contamination in a lighting device without an optical element applied directly to the light conversion element, defects in the composite can lead to a lighting device with an optical element on the light conversion element being disrupted or even destroyed, since the primary radiation, for example, is irradiated with high power onto small areas Overheating of contamination or defects, for example enclosed or enclosed particles or bubbles, can lead to, among other things, disruption of the function of the lighting device or the direct connection, possibly delamination or even destruction of the optical element and/or conversion element . The optical element can therefore be connected to the light conversion element in a form-fitting and/or cohesive manner directly or by means of intermediate layers. With direct When the optical element is melted, the boundary layer that forms is understood as a boundary surface or transition zone; if intermediate layers are used, a boundary layer or transition region can be formed.
Dabei kann das optische Element das Lichtkonversionselement nur an dessen Oberfläche bedecken, diese überdecken oder auch dessen Seitenflächen zumindest teil - oder abschnittsweise oder vollständig umschließen. Sowohl an der Oberfläche des optischen Elementes und/oder der Oberfläche sowie den Seitenflächen des Lichtkonversionselementes können Lotschichten und/oder haftvermittelnde Schichten aufgebracht sein, die beispielsweise sehr dünn (wenige 10 bis 100 nm) und für die Primär- und Sekundärstrahlung im Wesentlichen transparent sein können oder zumindest deren optische Wirkung vernachlässigbar sein kann, da diese bspw. weder filternd noch im signifikant abschwächen oder verändernd auf Primär- oder Sekundärlicht wirkend ausgebildet sein können.The optical element can only cover the light conversion element on its surface, cover it or also enclose its side surfaces at least partially or in sections or completely. Both on the surface of the optical element and/or the surface as well as the side surfaces of the light conversion element, solder layers and/or adhesion-promoting layers can be applied, which can be, for example, very thin (a few 10 to 100 nm) and essentially transparent to the primary and secondary radiation or at least their optical effect can be negligible, since, for example, they cannot be designed to filter or significantly weaken or change the primary or secondary light.
Das optische Element braucht nicht notwendig auf dem Lichtkonversionselement aufgebracht zu sein. In einer alternativen Ausführungsform kann das optische Element auch von dem Lichtkonversionselement beabstandet sein. In einem solchen Fall kann das optische Element anderweitig an der Beleuchtungseinrichtung befestigt sein, beispielsweise an dem oder einem Grundkörper befestigt sein und/oder an dem oder einem Gehäuse befestigt sein.The optical element does not necessarily need to be applied to the light conversion element. In an alternative embodiment, the optical element can also be spaced from the light conversion element. In such a case, the optical element can be attached to the lighting device in another way, for example attached to the or a base body and/or attached to the or a housing.
An den Seitenflächen des Lichtkonversionselementes können, im Falle, dass die Primärstrahlung ausschließlich auf die Oberfläche des Lichtkonversionselementes einstrahlt, diese Schichten auch transluzente oder opake Schichten umfassen, bspw. metallische Schichten, an welche sich bspw. eine folgende Lotschicht beim Verbinden von optischem Element und Lichtkonversionselement verbindet.On the side surfaces of the light conversion element, in the event that the primary radiation irradiates exclusively onto the surface of the light conversion element, these layers can also include translucent or opaque layers, for example metallic layers, to which, for example, a subsequent solder layer is attached when connecting the optical element and light conversion element connects.
Weiterhin ist denkbar, dass das Lichtkonversionselement von einem Rahmen umgeben ist, der dessen Seitenflächen zumindest teil- oder abschnittsweise umgibt und/oder überragt. Alternativ kann das Lichtkonversionselement auch in einer Kavität im Grundkörper angeordnet oder anordbar sein. Die Tiefe der Kavität kann dabei so gestaltet sein, dass die Seitenflächen zumindest teilweise umschlossen werden oder so, dass die Tiefe der Kavität die Dicke des Lichtkonversionselementes übersteigt. So geartete Rahmen können vorteilhaft zusätzlich Flächen bereitstellen die die Verbindung zwischen optischen Element und Lichtkonversionselement oder generell die Stabilität der Anbindung des optischen Elements oder Beleuchtungseinrichtung verbessern. Solche Rahmen oder Kavitäten bzw. Körper, in denen sich diese befinden, können beispielsweise aus Metallen oder Keramiken ausgebildet und bspw. unter Berücksichtigung wärmetechnischer Parameter, wie bspw. deren Wärmeleitfähigkeit ausgewählt sein. Vorteilhafte Kombinationen sind insbesondere im Falle von zusätzlichen Rahmen mitunter auch aus dem gleichen Material wie ein etwaiger Grundkörper.Furthermore, it is conceivable that the light conversion element is surrounded by a frame which at least partially or partially surrounds and/or projects beyond its side surfaces. Alternatively, the light conversion element can also be arranged or can be arranged in a cavity in the base body. The depth of the cavity can be designed such that the side surfaces are at least partially enclosed or such that the depth of the cavity exceeds the thickness of the light conversion element. Frames of this type can advantageously provide additional surfaces that improve the connection between the optical element and the light conversion element or generally improve the stability of the connection of the optical element or lighting device. Such frames or cavities or bodies in which they are located can be made, for example, from metals or ceramics and, for example, selected taking into account thermal parameters, such as their thermal conductivity. Advantageous combinations, particularly in the case of additional frames, are sometimes made of the same material as any base body.
Das optische Element kann auf seiner Außenfläche zumindest bereichsweise beschichtet sein, wobei z.B. eine, insbesondere dem Gehäuseinneren zugewandte, Seitenfläche des optischen Elements zumindest bereichsweise beschichtet sein kann. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Beschichtung Aussparungen aufweist, um das Primärlicht in das optische Element einzukoppeln und/oder das Sekundärlicht auszukoppeln. Eine Beschichtung kann in vorteilhafter Weise dazu beitragen, die Lichtführung zu optimieren, Verlustlicht zu reduzieren und/oder die Lichtmischung zu verbessern (z.B. Homogenisierung). Insbesondere kann durch eine zumindest bereichsweise Beschichtung ein Lichtaustritt ins Gehäuseinnere vermieden werden.The optical element can be coated at least in some areas on its outer surface, for example a side surface of the optical element that faces the interior of the housing can be coated at least in some areas. It can be provided that the coating has recesses in order to couple the primary light into the optical element and/or to couple out the secondary light. A coating can advantageously help to optimize the light guidance, reduce lost light and/or improve the light mixing (e.g. homogenization). In particular, light leakage into the interior of the housing can be avoided by coating at least in some areas.
In einer Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das optische Element rohrförmig ausgebildet ist, beispielsweise zylindrisch oder konisch. Das optische Element kann in diesem Fall eine umlaufende Wandung aufweisen, welche das Lichtkonversionselement umschließt. Die Wandung kann innenseitig verspiegelt ausgebildet sein. Auf der dem Lichtkonversionselement abgewandten Seite eines rohrförmig ausgebildeten optischen Elements kann eine den Hohlraum verschließende Linse angeordnet sein. Diese Ausführungsform braucht zwar nicht primär der Verminderung von Fresnelverlusten zu dienen, kann aber insbesondere zur Mischung und/oder Homogenisierung des insgesamt abgestrahlten Lichtes beitragen.
Im Fall, dass das optische Element auf dem Konverter aufgebracht ist, können hierdurch in vorteilhafter Weise Fresnelverluste bzgl. des Primärlichtes, der Laserstrahlung, und dem erzeugten Sekundärlicht vermindert werden.In one embodiment it can also be provided that the optical element is tubular, for example cylindrical or conical. In this case, the optical element can have a circumferential wall which encloses the light conversion element. The wall can be mirrored on the inside. A lens closing the cavity can be arranged on the side of a tubular optical element facing away from the light conversion element. Although this embodiment does not need to primarily serve to reduce Fresnel losses, it can contribute in particular to the mixing and/or homogenization of the overall emitted light.
In the event that the optical element is applied to the converter, this can advantageously reduce Fresnel losses with respect to the primary light, the laser radiation, and the secondary light generated.
Mit anderen Worten können bei einem aufgebrachten optischen Element in vorteilhafter Weise Fresnelverluste zugleich bei dem Primärlicht als auch bei dem Sekundärlicht, d.h. sowohl bei der Einkopplung und bei der Auskopplung vermindert werden. Zudem können optische Bauteile eingespart werden. Vorteile liegen z.B. auch darin, dass Bauteile kompakt in einem bspw. Lasermodul platziert werden können und/oder die Anzahl der verwendeten optischen Komponenten vermindert werden kann, so dass die Reflexions- und Absorptionsverluste vermindert werden. Dies sind z.B. Vorteile gegenüber bekannten Lösungen, bei welchen die optischen Elemente für die Einkopplung und Strahlformung der Laserstrahlung und die optischen Elemente für die Auskopplung der im Konvertermaterial konvertierten Strahlung voneinander separiert sind.In other words, with an applied optical element, Fresnel losses can be reduced in an advantageous manner both in the primary light and in the secondary light, ie both during coupling in and during coupling out. In addition, optical components can be saved. Advantages also include, for example, that components can be placed compactly in a laser module, for example, and/or the number of optical components used can be reduced, so that reflection and absorption losses are reduced. These are, for example, advantages over known solutions in which the optical elements elements for the coupling and beam shaping of the laser radiation and the optical elements for the coupling out of the radiation converted in the converter material are separated from one another.
In einer weiteren Ausführungsform kann auch vorgesehen sein, dass das optische Element mit einer Entspiegelungsschicht (AR-Beschichtung) versehen ist. Die Entspiegelungsschicht kann aus mindestens einer dünnen Schicht oder Mehrfachschichten bestehen. Nutzbare Verfahren zur Herstellung von dünnen Beschichtungen sind die Tauchbeschichtung, das Aufdampfen (PVD), das atomare Schichtabscheiden (Atomic-Layer Deposition/ALD), und/oder Sputterprozesse (z.B. IBE, RIE). Bei Verwendung einer Einfachschicht, muss der Brechungsindex der Schicht n(Schicht) kleiner als der Brechungsindex von dem optischen Element sein n(Element). Bevorzugt wird eine dünne Lambda/4 Schicht mit einem Brechungsindex n (Schicht) = Wurzel n(Element) verwendet.In a further embodiment it can also be provided that the optical element is provided with an anti-reflective layer (AR coating). The anti-reflection layer can consist of at least one thin layer or multiple layers. Usable processes for producing thin coatings are dip coating, vapor deposition (PVD), atomic layer deposition (ALD), and/or sputtering processes (e.g. IBE, RIE). When using a single layer, the refractive index of the layer n(layer) must be smaller than the refractive index of the optical element n(element). A thin lambda/4 layer with a refractive index n (layer) = root n (element) is preferably used.
Insbesondere ist vorgesehen, dass das optische Element einen Volumenbereich aufweist, in welchem im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung zugleich das von der Lichtquelle abgegebene Primärlicht als auch das von dem Lichtkonversionselement abgegebene Sekundärlicht verläuft. Das optische Element ist ferner vorzugsweise monolithisch, also einstückig ausgebildet. In einer Ausführungsform kann das optische Element als Rohr, insbesondere verspiegeltes Rohr, ausgebildet sein. Ein solches Rohr kann mit einem Medium gefüllt sein, so dass ein Kern-Mantel-System gebildet ist. Beispielsweise kann das Rohr Glas umfassen oder aus Glas bestehen und mit Glas mit einem anderen Brechungsindex gefüllt sein.In particular, it is provided that the optical element has a volume area in which both the primary light emitted by the light source and the secondary light emitted by the light conversion element pass during operation of the lighting device. The optical element is also preferably monolithic, i.e. formed in one piece. In one embodiment, the optical element can be designed as a tube, in particular a mirrored tube. Such a tube can be filled with a medium so that a core-sheath system is formed. For example, the tube may comprise glass or be made of glass and filled with glass with a different refractive index.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist das optische Element als Strahlformer für das von dem Lichtkonversionselement abgegebene Sekundärlicht ausgebildet, insbesondere zur Fokussierung und/oder Kollimierung des von dem Lichtkonversionselement abgegebenen Sekundärlichts. Es kann vorgesehen sein, dass das optische Element darüber hinaus auch als Strahlformer für von dem Lichtkonversionselement reflektiertem Primärlicht (d.h. insbesondere Weißlicht) wirkt. Ferner kann das optische Element als Strahlformer zur Änderung der Querschnittsgeometrie des von dem Lichtkonversionselement abgegebenen Sekundärlichts ausgebildet sein. Das optische Element kann ferner ggf. verbleibende Anteile von Primärlicht, die vom Konverter ggf. reflektiert oder gestreut wird, formen oder führen.In a preferred embodiment, the optical element is designed as a beam shaper for the secondary light emitted by the light conversion element, in particular for focusing and/or collimating the secondary light emitted by the light conversion element. It can be provided that the optical element also acts as a beam shaper for primary light (i.e. in particular white light) reflected by the light conversion element. Furthermore, the optical element can be designed as a beam shaper for changing the cross-sectional geometry of the secondary light emitted by the light conversion element. The optical element can also shape or guide any remaining portions of primary light that may be reflected or scattered by the converter.
Das optische Element kann eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, wobei insbesondere eine der Vorderseite des Lichtkonversionselements abgewandte Oberfläche des optischen Elements gekrümmt ausgebildet ist. Die gekrümmte Oberfläche ist vorzugsweise konvex ausgebildet, um eine Fokussierung, Kollimierung und/oder Strahlformung des von dem Lichtkonversionselement abgegebenen Sekundärlichts zu bewirken.The optical element can have a curved surface, with in particular a surface of the optical element facing away from the front of the light conversion element being curved. The curved surface is preferably convex in order to effect focusing, collimation and/or beam shaping of the secondary light emitted by the light conversion element.
Ferner kann das optische Element eine äußere Oberfläche mit einer anderen Querschnittsfläche als die Querschnittsfläche des Lichtkonversionselements aufweisen, z.B. eine unrunde, runde oder polygonale Querschnittsfläche der äußeren Oberfläche. Das optische Element kann zum oder vom Lichtkonversionselement ausgehend einen zumindest teil- oder abschnittsweise veränderlichen Querschnitt aufweisen, insb. im Wesentlichen konisch ausgebildet sein. Das optische Element kann in einer Ausführungsform an dessen dem Konverter abgewandten Fläche auch als diffraktives optisches Element (DOE) ausgebildet sein.Furthermore, the optical element can have an outer surface with a different cross-sectional area than the cross-sectional area of the light conversion element, for example a non-round, round or polygonal cross-sectional area of the outer surface. The optical element can have a cross-section that can be changed at least partially or in sections starting from or towards the light conversion element, in particular it can be essentially conical. In one embodiment, the optical element can also be designed as a diffractive optical element (DOE) on its surface facing away from the converter.
Alternativ oder zusätzlich kann das optische Element als Strahlformer für das von der Lichtquelle abgegebene Primärlicht ausgebildet sein, insbesondere zur Fokussierung und/oder Kollimierung des von der Lichtquelle abgegebenen Primärlichts auf das Lichtkonversionselement. Es kann somit insbesondere vorgesehen sein, dass das optische Element zugleich als Strahlformer für das einfallende Licht als auch als Strahlformer für das ausgehende Licht wirkt. Wenn das optische Element als Strahlformer für das eingehende und/oder das ausgehende Licht wirkt, können hierdurch vorteilhafte Synergieeffekte erzielt werden, z.B. weitere Bauteile eingespart werden.Alternatively or additionally, the optical element can be designed as a beam shaper for the primary light emitted by the light source, in particular for focusing and/or collimating the primary light emitted by the light source onto the light conversion element. It can therefore be provided in particular that the optical element acts both as a beam shaper for the incident light and as a beam shaper for the outgoing light. If the optical element acts as a beam shaper for the incoming and/or outgoing light, advantageous synergy effects can be achieved, for example additional components can be saved.
Das optische Element kann insbesondere derart angeordnet sein und/oder eine derart zu dem das optische Element umgebenden Medium angepasste Brechzahl aufweisen, dass das von der Lichtquelle abgegebene Primärlicht in Folge der Brechung auf das Lichtkonversionselement trifft, bevorzugt auf dessen Mitte trifft. In einer Ausführungsform kann das umgebende Medium des optischen Elements ein Festkörper sein, beispielsweise indem das Gehäuse ausgegossen ist.The optical element can in particular be arranged in such a way and/or have a refractive index adapted to the medium surrounding the optical element in such a way that the primary light emitted by the light source hits the light conversion element as a result of the refraction, preferably hits the center of it. In one embodiment, the surrounding medium of the optical element can be a solid, for example in that the housing is cast.
Ferner kann vorgesehen sein, dass das optische Element zumindest bereichsweise eine schräg zur Normalen des Lichtkonversionselements verlaufende Seitenflächen aufweist, derart, dass die Brechung des Primärlichts beim Übergang in das optische Element vermindert wird. In einem Beispiel kann das optische Element teil- oder abschnittsweise konisch geformt sein.Furthermore, it can be provided that the optical element has, at least in some areas, side surfaces that run obliquely to the normal of the light conversion element, such that the refraction of the primary light is reduced during the transition into the optical element. In one example, the optical element can be partially or partially conically shaped.
Es kann vorgesehen sein, dass die Primärlichtquelle so angeordnet ist, dass deren Licht senkrecht auf den Konverter trifft. Vorteilhaft kann die Primärlichtquelle PL direkt am optischen Element angeordnet sein, so dass im Wesentlichen kein (Luft)-Spalt zwischen Primärlichtquelle und optischen Element vorliegt, oder ein etwaiger Spalt mit einem Koppelmedium überbrückt wird, welches einen Brechzahlsprung im Spalt verhindert, minimiert, aber zumindest reduziert.It can be provided that the primary light source is arranged so that its light hits the converter perpendicularly. The primary light source PL can advantageously be arranged directly on the optical element, so that essentially no There is an (air) gap between the primary light source and the optical element, or any gap is bridged with a coupling medium, which prevents, minimizes, but at least reduces a jump in the refractive index in the gap.
Der Grundkörper kann grundsätzlich unterschiedliche Formen annehmen. Beispielsweise kann der Grundkörper so geformt sein, dass von einem Boden ein Sockel hervorsteht, wobei der hervorstehende Sockel auch als Sockelelement bezeichnet werden kann und der Boden auch als Bodenelement bezeichnet werden kann.The basic body can basically take different shapes. For example, the base body can be shaped in such a way that a base protrudes from a base, the protruding base also being referred to as a base element and the base also being referred to as a base element.
Das zumindest eine Sockelelement bildet dabei vorzugsweise eine Auflagefläche für die Lichtquelle, derart, dass die Lichtquelle auf der Auflagefläche des Sockelelements aufgebracht ist, wobei die Lichtquelle (abgesehen von Lot, Kleber, etc.) insbesondere unmittelbar auf der Auflagefläche des Sockelelements aufgebracht ist.The at least one base element preferably forms a support surface for the light source, such that the light source is applied to the support surface of the base element, the light source (apart from solder, adhesive, etc.) being applied in particular directly to the support surface of the base element.
Das Bodenelement bildet vorzugsweise eine Auflagefläche für das Lichtkonversionselement derart, dass das Lichtkonversionselement auf der Auflagefläche des Bodenelements aufgebracht ist, wobei das Lichtkonversionselement (abgesehen von Lot, Kleber, etc.) insbesondere unmittelbar auf der Auflagefläche des Bodenelements aufgebracht ist.The floor element preferably forms a support surface for the light conversion element in such a way that the light conversion element is applied to the support surface of the floor element, the light conversion element (apart from solder, adhesive, etc.) being applied in particular directly to the support surface of the floor element.
Der Grundkörper kann insbesondere eine gemeinsame Halterung sowohl für die zumindest eine Lichtquelle als auch für das Lichtkonversionselement bilden. Demnach kann auf dem Grundkörper sowohl die zumindest eine Lichtquelle als auch das Lichtkonversionselement aufgebracht sein.The base body can in particular form a common holder for both the at least one light source and for the light conversion element. Accordingly, both the at least one light source and the light conversion element can be applied to the base body.
Die Auflagefläche des Sockelelements für die Lichtquelle verläuft bevorzugt schräg zu der Auflagefläche des Bodenelements für das Lichtkonversionselement, insbesondere derart, dass die Auflagefläche des Sockelelements für die Lichtquelle eine Ausrichtung der optischen Achse des von der Lichtquelle abgegebenen Primärlichts auf das Lichtkonversionselement, insbesondere durch das optische Element auf das Lichtkonversionselement, definiert.The support surface of the base element for the light source preferably runs obliquely to the support surface of the base element for the light conversion element, in particular in such a way that the support surface of the base element for the light source aligns the optical axis of the primary light emitted by the light source to the light conversion element, in particular through the optical element on the light conversion element.
Die zumindest eine Lichtquelle und das Lichtkonversionselement können auf dem Grundkörper derart zueinander ausgerichtet aufgebracht sein, dass die optische Achse des von der Lichtquelle abgegebenen Primärlichts direkt, z.B. geradlinig, auf das Lichtkonversionselement gerichtet ist oder mit einer Ablenkung (insbesondere durch das optische Element bewirkt) auf das Lichtkonversionselement gerichtet ist, welche geringer ist als 60 Grad, vorzugsweise geringer ist als 45 Grad, besonders bevorzugt geringer ist als 30 Grad, nochmals bevorzugter geringer ist als 15 Grad.The at least one light source and the light conversion element can be applied to the base body aligned with one another in such a way that the optical axis of the primary light emitted by the light source is directed directly, for example in a straight line, at the light conversion element or with a deflection (in particular caused by the optical element). the light conversion element is directed, which is less than 60 degrees, preferably less than 45 degrees, particularly preferably less than 30 degrees, even more preferably less than 15 degrees.
Die Geometrie der bevorzugt schräg zur Auflagefläche des Bodenelements verlaufenden Auflagefläche des Sockelelements kann derart ausgebildet sein, dass zwischen der Normalen der Auflagefläche für die Lichtquelle und der Normalen der Auflagefläche für das Lichtkonversionselement ein Winkel von mindestens 5 Grad besteht, vorzugsweise ein Winkel von mindestens 10 Grad besteht, besonders bevorzugt ein Winkel von mindestens 20 Grad besteht, nochmals bevorzugter ein Winkel von mindestens 30 Grad besteht.The geometry of the support surface of the base element, which preferably extends obliquely to the support surface of the base element, can be designed such that there is an angle of at least 5 degrees, preferably an angle of at least 10 degrees, between the normal of the support surface for the light source and the normal of the support surface for the light conversion element exists, particularly preferably an angle of at least 20 degrees, even more preferably an angle of at least 30 degrees.
Der Grundkörper, insbesondere das Bodenelement des Grundkörpers, kann ferner einen Indikator zur Positionierung/Orientierung des Lichtkonversionselements aufweisen, wobei der Indikator vorzugsweise als Erhebung oder Vertiefung ausgebildet ist. In Bezug auf diesen Indikator wird hiermit die deutsche Patentanmeldung
Wie bereits beschrieben weist das Lichtkonversionselement eine dem Grundkörper abgewandte Vorderseite auf und die Beleuchtungseinrichtung und/oder das Lichtkonversionselement sind dazu eingerichtet, dass das Sekundärlicht auf der Vorderseite des Lichtkonversionselements abgegeben wird. Vorzugsweise sind Beleuchtungseinrichtung und/oder Lichtkonversionselement ferner dazu eingerichtet, dass das Lichtkonversionselement auf der Vorderseite mit dem von der Lichtquelle abgegebenen Primärlicht beleuchtet wird, derart, dass das Lichtkonversionselement auf der Vorderseite sowohl das Primärlicht empfängt als auch das Sekundärlicht abgibt. Mit anderen Worten weist die Beleuchtungseinrichtung insbesondere eine Reflexionsgeometrie auf.As already described, the light conversion element has a front side facing away from the base body and the lighting device and/or the light conversion element are set up so that the secondary light is emitted on the front side of the light conversion element. Preferably, the lighting device and/or light conversion element are further configured to illuminate the light conversion element on the front with the primary light emitted by the light source, such that the light conversion element on the front both receives the primary light and emits the secondary light. In other words, the lighting device has, in particular, a reflection geometry.
Es kann aber alternativ oder zusätzlich auch vorgesehen sein, dass das Lichtkonversionselement auf einer Kantenfläche beleuchtet wird, welche den Übergang von der Vorderseite zur Rückseite des Lichtkonversionselementes bildet.Alternatively or additionally, it can also be provided that the light conversion element is illuminated on an edge surface which forms the transition from the front to the back of the light conversion element.
Im Fall, dass ein optisches Element vorgesehen ist, sind die Beleuchtungseinrichtung und/oder das Lichtkonversionselement ferner vorzugsweise dazu eingerichtet, dass das Lichtkonversionselement auf seiner Vorderseite mit dem Primärlicht nach Durchlaufen des optischen Elements beleuchtet wird, dass also das aus dem optischen Element austretende Primärlicht auf die Vorderseite des Lichtkonversionselements trifft.In the event that an optical element is provided, the lighting device and/or the light conversion element are further preferably set up so that the light conversion element is illuminated on its front side with the primary light after passing through the optical element, i.e. the primary light emerging from the optical element hits the front of the light conversion element.
In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das Lichtkonversionselement eine variable Dicke aufweist, insbesondere in der Mitte, durch welche die Mittelachse verläuft, eine größere Dicke aufweist als an einem von der Mittelachse entfernten Rand, und/oder eine konvexe Vorderseite aufweist. Das Lichtkonversionselement kann beispielsweise auch keilförmig ausgebildet sein.In one embodiment it can be provided that the light conversion element has a has variable thickness, in particular in the middle through which the central axis runs, has a greater thickness than at an edge distant from the central axis, and / or has a convex front side. The light conversion element can also be wedge-shaped, for example.
Das Lichtkonversionselement kann die variable Dicke insbesondere im Bereich einer Primärlichtempfangsfläche und/oder im Bereich der Sekundärlichtabgabefläche aufweisen, wobei die Primärlichtempfangsfläche denjenigen Teil des Lichtkonversionselements, insbesondere der Vorderseite des Lichtkonversionselements, bezeichnet, in welchem das Primärlicht auftrifft und die Sekundärlichtabgabefläche entsprechend denjenigen Teil der Vorderseite des Lichtkonversionselements bezeichnet in welchem das Sekundärlicht abgegeben wird.The light conversion element can have the variable thickness in particular in the area of a primary light receiving surface and/or in the area of the secondary light emission surface, the primary light receiving surface designating that part of the light conversion element, in particular the front side of the light conversion element, in which the primary light strikes and the secondary light emission surface corresponding to that part of the front side of the Light conversion element refers to which the secondary light is emitted.
In Bezug auf die variable Dicke wird hiermit die deutschen Patentanmeldung 10 2019 121 507.2 durch Referenz inkorporiert und es gelten die dort offenbarten weiteren Merkmale der variablen Dicke des Lichtkonversionselements auch im Rahmen dieser Offenbarung als offenbart.With regard to the variable thickness, German patent application 10 2019 121 507.2 is hereby incorporated by reference and the further features of the variable thickness of the light conversion element disclosed there are also deemed to be disclosed within the scope of this disclosure.
In einer Ausführungsform kann ferner vorgesehen sein, dass auf der Vorderseite des Grundkörpers eine Lichtkonversionsanordnung aufgebracht ist, welche eine Mehrzahl von Lichtkonversionselementen umfasst, welche jeweils durch einen Graben zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind.In one embodiment, it can further be provided that a light conversion arrangement is applied to the front of the base body, which comprises a plurality of light conversion elements, each of which is separated from one another at least in some areas by a trench.
In Bezug auf den Graben durch welchen die Lichtkonversionselemente zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind wird hiermit die deutschen Patentanmeldung 10 2019.121 515.3 durch Referenz inkorporiert und es gelten die dort offenbarten weiteren Merkmale des Grabens durch welchen die Lichtkonversionselemente zumindest bereichsweise voneinander getrennt sind auch im Rahmen dieser Offenbarung als offenbart.With regard to the trench through which the light conversion elements are at least partially separated from one another, German patent application 10 2019.121 515.3 is hereby incorporated by reference and the further features of the trench disclosed there through which the light conversion elements are separated from one another at least partially also apply within the scope of this disclosure disclosed.
In einer Weiterbildung der Erfindung umfasst die Beleuchtungseinrichtung zumindest zwei Lichtquellen, welche dazu eingerichtet sind, Primärlicht zur Beleuchtung des Lichtkonversionselements abzugeben. Bei Verwendung von mehr als einer Lichtquelle, sind die Lichtquellen bevorzugt so ausgebildet, dass die Wellenlängen der verschiedenen Lichtquellen bevorzugt leicht unterschiedlich sind.In a further development of the invention, the lighting device comprises at least two light sources which are designed to emit primary light for illuminating the light conversion element. When using more than one light source, the light sources are preferably designed such that the wavelengths of the different light sources are preferably slightly different.
In dieser Weiterbildung weist der Grundkörper vorzugsweise eine Form mit zumindest zwei, z.B. einander gegenüberliegenden, Sockelelementen auf, welche jeweils eine Auflagefläche für eine der Lichtquellen umfassen. Für jede der beiden Auflageflächen gelten die bereits beschriebenen weiteren Merkmale entsprechend. Insbesondere können die die Auflageflächen der Sockelelemente für die Lichtquellen jeweils schräg zu der Auflagefläche des Bodenelements für das Lichtkonversionselement verlaufen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Auflageflächen der Sockelelemente für die Lichtquellen jeweils die optische Achse des von der Lichtquelle abgegebenen Primärlichts auf das Lichtkonversionselement ausrichtet, insbesondere die durch das optische Element verlaufende optische Achse auf das Lichtkonversionselement ausrichtet.In this development, the base body preferably has a shape with at least two, for example opposite, base elements, each of which includes a support surface for one of the light sources. The additional features already described apply accordingly to each of the two support surfaces. In particular, the support surfaces of the base elements for the light sources can each run obliquely to the support surface of the base element for the light conversion element. It can be provided that the support surfaces of the base elements for the light sources each align the optical axis of the primary light emitted by the light source with the light conversion element, in particular align the optical axis running through the optical element with the light conversion element.
Bevorzugt weist der Grundkörper eine derartige Form auf, dass dieser zugleich ein Gehäuse für die Beleuchtungseinrichtung bildet, wobei das Gehäuse, die zumindest eine Lichtquelle, insbesondere die zumindest zwei Lichtquellen und das Lichtkonversionselement umschließt, insbesondere hermetisch umschließt, wobei das Gehäuse vorzugsweise ein Fenster aufweist durch welches das von dem Lichtkonversionselement abgegebene Sekundärlicht das Gehäuse verlassen kann.The base body preferably has a shape such that it simultaneously forms a housing for the lighting device, the housing enclosing, in particular hermetically, the at least one light source, in particular the at least two light sources and the light conversion element, the housing preferably having a window through which the secondary light emitted by the light conversion element can leave the housing.
Wie beschrieben weist ein das Gehäuse bildender Grundkörper der Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise ein Fenster auf durch welches das Licht nach außen treten kann. Grundsätzlich kann das Fenster als Öffnung in dem Gehäuse, beispielsweise als ein stirnseitig offenes Ende ausgebildet sein. Insbesondere im Fall, dass das Gehäuse hermetisch ausgebildet ist, weist das Gehäuse allerdings vorzugsweise ferner ein transparentes Bauteil auf, welches zumindest teilweise das Fenster des Gehäuses bildet. Das transparente Bauteil kann bspw. als Glasscheibe ausgebildet sein. Das transparente Bauteil kann eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, z.B. eine konvexe Oberfläche, insbesondere auf der Außenseite der Beleuchtungseinrichtung. Alternativ oder zusätzlich kann auch das optische Element zumindest teilweise das Fenster des Gehäuses bilden, insbesondere derart, dass das optische Element das Gehäuse durchdringt und/oder eine Oberfläche aufweist, welche nach außen gewandt ist, wobei dies insbesondere die gekrümmt ausgebildete Oberfläche sein kann, welche z.B. eine Kollimierung oder Fokussierung bewirkt. Das transparente Bauteil ist bevorzugt mit mindestens einer Entspiegelungsschicht beschichtet.As described, a base body of the lighting device forming the housing preferably has a window through which the light can escape to the outside. In principle, the window can be designed as an opening in the housing, for example as an end that is open at the front. In particular, in the case that the housing is hermetically designed, the housing preferably also has a transparent component, which at least partially forms the window of the housing. The transparent component can be designed, for example, as a glass pane. The transparent component can have a curved surface, for example a convex surface, in particular on the outside of the lighting device. Alternatively or additionally, the optical element can also at least partially form the window of the housing, in particular in such a way that the optical element penetrates the housing and/or has a surface which faces outwards, which in particular can be the curved surface e.g. causes collimation or focusing. The transparent component is preferably coated with at least one anti-reflective layer.
Die Erfindung betrifft ferner eine Lichtkonversionseinheit umfassend ein Lichtkonversionselement und ein optisches Element, wobei in Bezug auf das Lichtkonversionselement und das optische Element insbesondere die vorstehend im Zusammenhang mit der Beleuchtungseinrichtung beschriebenen Merkmale entsprechend verwirklicht sein können.The invention further relates to a light conversion unit comprising a light conversion element and an optical element, wherein in particular the features described above in connection with the lighting device can be implemented accordingly with respect to the light conversion element and the optical element.
Das Lichtkonversionselement ist dazu eingerichtet mit Primärlicht beleuchtet zu werden und Sekundärlicht mit einer anderen Wellenlänge abzugeben, wobei das Lichtkonversionselement vorzugsweise dazu eingerichtet ist, auf einer Vorderseite mit dem Primärlicht beleuchtet zu werden und das Sekundärlicht wiederum auf der Vorderseite abzugeben.The light conversion element is designed to be illuminated with primary light and to emit secondary light with a different wavelength, the light conversion element preferably is set up to be illuminated with the primary light on one front and to emit the secondary light on the front.
Das optisches Element ist dazu eingerichtet, dass sowohl das Primärlicht das optische Element durchläuft, bevor das Primärlicht auf das Lichtkonversionselement trifft, als auch das von dem Lichtkonversionselement abgegebene Sekundärlicht das optische Element durchläuft.The optical element is set up so that both the primary light passes through the optical element before the primary light hits the light conversion element and the secondary light emitted by the light conversion element passes through the optical element.
Das optische Element umfasst vorzugsweise Glas oder besteht aus Glas und ist besonders bevorzugt auf der Vorderseite des Lichtkonversionselements aufgebracht, z.B. mittels Glaslot und/oder eines Aufschmelzprozesses. Das optische Element und das Lichtkonversionselement können formschlüssig miteinander verbunden sein und/oder derart verbunden sein, dass zwischen dem optischen Element und dem Lichtkonversionselement eine optische Grenzfläche G1 gebildet ist, an welcher Primärlicht aus dem optischen Element in das Lichtkonversionselement einkoppelbar und Sekundärlicht aus dem Lichtkonversionselement in das optischen Element einkoppelbar ist. Das optische Element weist ferner vorzugsweise eine Oberfläche auf, welche eine zweite optische Grenzfläche G2 zu einem umgebenden Medium bildet. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass für einen Strahlwinkel, insbesondere einen Strahlwinkel gegenüber einer Normalen der Vorderseite des Lichtkonversionselements welcher kleiner ist als 70°, und insbesondere bei transversal elektrischer Polarisierung (TE), die Summe der Fresnelverluste an den Grenzflächen G1 und G2 niedriger ist als 0,2.The optical element preferably comprises glass or consists of glass and is particularly preferably applied to the front of the light conversion element, for example using glass solder and/or a melting process. The optical element and the light conversion element can be connected to one another in a form-fitting manner and/or connected in such a way that an optical interface G1 is formed between the optical element and the light conversion element, at which primary light from the optical element can be coupled into the light conversion element and secondary light from the light conversion element can be coupled into the optical element can be coupled in. The optical element further preferably has a surface which forms a second optical interface G2 to a surrounding medium. In particular, it can be provided that for a beam angle, in particular a beam angle relative to a normal to the front of the light conversion element, which is smaller than 70 °, and in particular with transverse electrical polarization (TE), the sum of the Fresnel losses at the interfaces G1 and G2 is lower than 0.2.
Das optische Element der Lichtkonversionseinheit ist vorzugsweise dazu eingerichtet und/oder derart angeordnet, dass das optische Element einen Volumenbereich aufweist, in welchem zugleich das Primärlicht als auch das Sekundärlicht verläuft. Das optische Element kann monolithisch ausgebildet sein.The optical element of the light conversion unit is preferably set up and/or arranged in such a way that the optical element has a volume region in which both the primary light and the secondary light pass. The optical element can be monolithic.
Das optische Element kann einen Strahlformer für das von dem Lichtkonversionselement abgegebene Sekundärlicht bilden, insbesondere zur Kollimierung/Fokussierung des von dem Lichtkonversionselement abgegebenen Sekundärlichts. Alternativ oder zusätzlich kann das optische Element einen Strahlformer für das Primärlicht bilden, insbesondere zur Kollimierung/Fokussierung des Primärlichts auf das Lichtkonversionselement.The optical element can form a beam shaper for the secondary light emitted by the light conversion element, in particular for collimating/focusing the secondary light emitted by the light conversion element. Alternatively or additionally, the optical element can form a beam shaper for the primary light, in particular for collimating/focusing the primary light onto the light conversion element.
Dazu kann das optische Element eine gekrümmte Oberfläche aufweisen, wobei die gekrümmte Oberfläche insbesondere der Vorderseite des Lichtkonversionselements abgewandt ist. Die gekrümmte Oberfläche kann konvex ausgebildet sein, um eine Fokussierung des von dem Lichtkonversionselement abgegebenen Sekundärlichts zu bewirken.For this purpose, the optical element can have a curved surface, with the curved surface facing away from the front side of the light conversion element. The curved surface can be designed to be convex in order to bring about focusing of the secondary light emitted by the light conversion element.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 eine seitliche Schnittdarstellung einer Beleuchtungseinrichtung, -
2 eine seitliche Schnittdarstellung eines Grundkörpers einer Beleuchtungseinrichtung, -
3 eine seitliche Schnittdarstellung eines Grundkörpers, welcher ein Gehäus einer Beleuchtungseinrichtung bildet, -
4 ,5 seitliche Schnittdarstellungen einer Beleuchtungseinrichtung mit optischen Element gemäß einer ersten Ausführungsform, -
6 ,7 seitliche Schnittdarstellungen einer Beleuchtungseinrichtung mit optischen Element gemäß einer zweiten Ausführungsform, -
8 ,9 seitliche Schnittdarstellungen einer Beleuchtungseinrichtung mit optischen Element gemäß einer dritten Ausführungsform, -
10 ,11 seitliche Schnittdarstellungen einer Beleuchtungseinrichtung mit optischen Element gemäß einer vierten Ausführungsform, -
12 ,13 seitliche Schnittdarstellungen einer Beleuchtungseinrichtung mit optischen Element gemäß einer fünften Ausführungsform, -
14 zeigt eine Lichtkonversionsanordnung als Teil einer Beleuchtungseinrichtung mit einem optischen Element, welches auf einem Lichtkonversionselement aufgebracht ist, -
15 zeigt für das Primärlicht die Fresnelreflexion für Grenzflächenübergänge jeweils für den Fall für ein Glasmaterial gegenüber Luft, für das Konversionsmaterial gegenüber Luft und für das Konversionsmaterial gegenüber Glas. Der letztere Fall entspricht der Grenzfläche zwischen Konversionsmaterial und optischem Element, -
16 zeigt für das Primärlicht die summierten Fresnelreflexion für Grenzflächenübergänge für den Fall mit aufgebrachtem optischem Element und zum Vergleich ohne optisches Element, -
17 zeigt für das Sekundärlicht die Fresnelreflexion für Grenzflächenübergänge jeweils für den Fall für ein Glasmaterial gegenüber Luft, für das Konversionsmaterial gegenüber Luft und für das Konversionsmaterial gegenüber Glas. Der letztere Fall entspricht der Grenzfläche zwischen Konversionsmaterial und optischem Element, -
18 zeigt für das Sekundärlicht die summierten Fresnelreflexion für Grenzflächenübergänge für den Fall mit aufgebrachtem optischem Element und zum Vergleich ohne optisches Element.
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1 a side sectional view of a lighting device, -
2 a side sectional view of a base body of a lighting device, -
3 a side sectional view of a base body, which forms a housing of a lighting device, -
4 ,5 lateral sectional views of a lighting device with an optical element according to a first embodiment, -
6 ,7 lateral sectional views of a lighting device with an optical element according to a second embodiment, -
8th ,9 lateral sectional views of a lighting device with an optical element according to a third embodiment, -
10 ,11 lateral sectional views of a lighting device with an optical element according to a fourth embodiment, -
12 ,13 lateral sectional views of a lighting device with an optical element according to a fifth embodiment, -
14 shows a light conversion arrangement as part of a lighting device with an optical element which is applied to a light conversion element, -
15 shows the Fresnel reflection for interface transitions for the primary light in each case for a glass material compared to air, for the conversion material compared to air and for the conversion material compared to glass. The latter case corresponds to the interface between conversion material and optical element, -
16 shows the summed Fresnel reflection for interface transitions for the primary light for the case with an optical element applied and for comparison without an optical element, -
17 shows the Fresnel reflection for interface transitions for the secondary light in each case for a glass material in relation to air, for the conversion material in relation to air and for the conversion material in relation to glass. The latter case corresponds to the interface between conversion material and optical element, -
18 shows the summed Fresnel reflection for interface transitions for the secondary light for the case with an optical element applied and, for comparison, without an optical element.
Das Lichtkonversionselement 300 weist eine dem Grundkörper abgewandte Vorderseite 310 auf und ist dazu eingerichtet auf seiner Vorderseite 310 mit dem Primärlicht 250 beleuchtet zu werden und auf seiner Vorderseite 310 wiederum das Sekundärlicht 350 zu emittieren.The
Der Grundköper bildet ferner ein Gehäuse 700, welches die Lichtquellen 200 und das Lichtkonversionselement 300 umschließt. Das Gehäuse weist ein Fenster 710 auf, durch welches das Sekundärlicht 350 das Gehäuse 700 verlassen kann. Zugleich umschließt der Grundkörper vorzugsweise hermetisch ein transparentes Bauteil oberhalb des Lichtkonversionselements 300, um auf der Oberseite das Fenster 710 und einen hermetischen Abschluss zu bilden.The base body further forms a
Die Sockelelemente 480 weisen dazu jeweils eine Auflagefläche 482 zur Auflage der Lichtquelle 200 auf und das Bodenelement 460 weist eine Auflagefläche 462 zur Auflage des Lichtkonversionselements 300 auf, wobei die Auflageflächen 482 der Sockelelemente 480 schräg zu der Auflagefläche 462 des Bodenelements verlaufen, derart, dass die optische Achse des Primärlichts 250 auf das Lichtkonversionselement gerichtet ist.The
Durch diese Lösung können insbesondere die Laserstrahlung 250 wie auch die emittierte Konverterstrahlung 350 mit dem optischen Element 500 geformt und gleichzeitig die Fresnelverluste zum Konverter 300 verringert werden.With this solution, in particular the
Das optischen Element 500 aus Glas ist mit dem Konvertermaterial 300, vornehmlich einer Optokeramik (OC), verbunden. Die Verbindung kann über einen direkten Aufschmelzprozess des Glasmaterials auf das Lichtkonversionselement 300 erfolgen. Dabei können die thermischen Ausdehnungskoeffizienten vorzugsweise aneinander angepasst sein. Der Unterschied der Ausdehnungskoeffizienten des optischen Elements 500 und dem Lichtkonversionselement 300 beträgt vorzugsweise weniger als 5×10-6 K-1, besonders bevorzugt weniger als 1×10-6 K-1. Das Glaselement umfließt das Lichtkonversionselement 300 und bildet einen spaltfreien Verbund mit dem Lichtkonversionselement 300. Auf der Oberfläche des optischen Element 500, insbesondere des Glaselements, bildet sich eine optische Oberfläche, vorzugsweise eine Linsenform aus, die über sich über die Oberflächenenergien freischmelzend ausbildet. Die Verbindung zwischen dem Lichtkonversionselement 300 und dem optischen Element 500 kann zusätzlich über ein Halteelement aus Keramik, Metall oder Glas oder einem anderen Material zur Führung der Komponenten unterstützt werden. Ebenso kann das Halteelement beispielsweise aus einem Metall mit anschließender lotfähiger Beschichtung zur Verbindung des optischen Elements zu einer weiteren Komponente, wie einem Kühlkörper oder dem Substrat eines hermetischen Gehäuses verwendet werden.The
Das Element bestehend aus Lichtkonversionselement 300, optischem Element 500 und ggf. Halter ist in dem Lasermodul derart angeordnet, dass die Laserstrahlung über das optische Element 500 auf das Lichtkonversionselement 300 geführt wird. Dabei kann die Laserstrahlung fokussiert werden und/oder die Spotgröße verändert werden und/oder die Laserstrahlung über das optischen Element 500 auf das Lichtkonversionselement 300 gelenkt werden. Das in der OC konvertierte Licht wird über das optischem Element 500 aus dem gesamten optischen Element ausgekoppelt und bewirkt damit eine Abnahme der Fresnelverluste im Vergleich zur direkten Auskopplung der Lichtstrahlung aus der OC gegenüber Luft. Gleichzeitig erfolgt eine Strahlformung der von dem Lichtkonversionselement 300 emittierten Strahlung durch das optische Element 500.The element consisting of
Das optische Element 500 kann neben der Strahlformung auch eine Lichtmischung bewirken. Unterschiedlichen Farbkoordinaten die räumlich und in Abhängigkeit vom Abstrahlwinkel auf dem Lichtkonversionselement 300 erzeugt werden, können durch das optische Element 500 miteinander vermischt und dadurch eine Homogenisierung bewirkt werden.
Auch in diesen Ausführungsformen kann das optische Element 500 aus Glas durch einen Aufschmelzprozess im Formschluss mit dem Lichtkonversionselement 300 verbunden sein.In these embodiments too, the
In
Ein Ausführungsbeispiel, welches den Einfluss des optischen Elements in Kombination mit dem Lichtkonversionselement im Vergleich zu dem Falle ohne optischem Element ist im Weiteren beschrieben.An exemplary embodiment which shows the influence of the optical element in combination with the light conversion element compared to the case without an optical element is described below.
Dabei durchlaufen die jeweiligen Lichtanteile mehrere Brechungsindexbereiche bzw. treffen auf diese, dringen in diese ein, oder treten aus diesen aus. Gezeigt sind hier beispielhaft Luft oder ein umgebendes Medium 550 mit Brechungsindex n1, das oder zumindest ein optisches Element 500 mit Brechungsindex n2 sowie das oder ein Lichtkonversionselement mit Brechungsindex n3. Fallweise können, wie zuvor beschrieben auch gerade am Übergang von optischen Element 500 zum Lichtkonversionselement 300 eine Grenzfläche oder Grenzschicht mit einem weiteren Brechungsindexübergang vorliegen.The respective light components pass through several refractive index ranges or hit them, penetrate into them, or emerge from them. Shown here are, for example, air or a surrounding medium 550 with refractive index n1, the or at least one
Im vorliegenden Fall nach
Das so im oder am Lichtkonversionselement 300 erzeugt Sekundärlicht verlässt das Lichtkonversionselement 300 am oder um den Ort der Einstrahlung des Primärlichts im Wesentlichen in lambertscher Abstrahlung und passiert den Übergang aus dem Lichtkonversionselement mit Brechungsindex n3, gelangt in das optische Element mit Brechungsindex n2 und erreicht schließlich Luft mit Brechungsindex n1.The secondary light generated in this way in or on the
Nichtkonvertiertes Primärlicht folgt dem Pfad des Sekundärlichts, je nach Eigenschaften des Lichtkonversionselementes 300, wie Oberfläche und Textur (Poren, Streuzentren, Streueigenschaften, etc.) entweder als im Wesentlichen dem Reflexionsgesetz folgend, eben als an der Oberfläche des Lichtkonversionselements reflektiertes, ggf. auch mit gegenüber des ursprünglichen Primärlichtes 250 aufgeweitetem Abstrahlwinkel, und/oder als am oder im Lichtkonversionselement 300 gestreutes, re-emittiertes Primärlicht am oder um den Ort der Einstrahlung des Primärlichts, dessen Abstrahlung sich einer lambertschen Abstrahlung annähern kann oder dieser entspricht.Unconverted primary light follows the path of the secondary light, depending on the properties of the
Vorausgesetzt, das Primärlicht 250 ist im Wesentlichen ein Laserstrahl mit entsprechend geringem Abstrahlwinkel, kommen im Wesentlichen Fresnelverluste an den Brechungsindexübergängen zum Tragen. Beim Sekundärlicht sind hier je nach Abstrahlung dessen außerdem oder zusätzlich Verluste zu betrachten, die aufgrund der Brechwertverhältnisse insbesondere das Lichtkonversionselement nicht verlassen können.Provided that the
Mit anderen Worten sind die Wege der Strahlungsleistung von Laser und konvertiertem Licht mit den Brechungsindizes n1, z.B. Luft, n2, z.B. ein dielektrisches Material wie Glas, und n3 das Lichtkonversionsmaterial gekennzeichnet.In other words, the paths of the radiant power of laser and converted light are marked with the refractive indices n1, e.g. air, n2, e.g. a dielectric material such as glass, and n3 the light conversion material.
Die einfallende Laserstrahlung (Primärlicht) trifft mit einem Einfallswinkel α zur Normalen N der Grenzfläche G1 auf das optische Element 300. In einem nächsten Schritt trifft der in das Glas eingekoppelte Laserstrahl unter einem Einfallswinkel α2 auf die Grenzfläche G2 zwischen Glas und Lichtkonversionsmaterial mit n3.The incident laser radiation (primary light) hits the
Bei der Betrachtung eines senkrechten Einfalls der Lichtstrahlung bei ebenen Grenzflächen können z.B. unter Verwendung eines Glaselements auf dem Konvertermaterial, je nach Anpassungen der Brechungsindezes aneinander, die Fresnelverluste gegenüber Luft von über 20% auf Fresnelverluste von deutlich unter 20% und unter 16% bei der Auskopplung der Lichtstrahlung aus dem Konverterelement erreicht werden. Weiterhin entsteht durch die Änderung des Brechzahlsprungs eine Änderung des Winkels der Totalreflexion. Durch eine Verringerung des Brechzahlsprungs unter Verwendung eines optischen Elements auf dem Konvertermaterial kann dieser Winkel um einen Faktor bis zu 2 und darüber hinaus erhöht und damit die Reflexionsverluste verringert werden. Die optischen Verluste zeigen bei gekrümmten Grenzflächen von Konvertermaterial und Glaselement davon abweichende Werte.When considering a vertical incidence of light radiation on flat interfaces, e.g. using a glass element on the converter material, depending on the adjustments of the refractive indices to one another, the Fresnel losses compared to air of over 20% can be reduced to Fresnel losses of well under 20% and under 16% during decoupling the light radiation from the converter element can be achieved. Furthermore, the change in the refractive index jump results in a change in the angle of total reflection. By reducing the refractive index jump using an optical element on the converter material, this angle can be increased by a factor of up to 2 and beyond, thereby reducing reflection losses. The optical losses show different values for curved interfaces between the converter material and the glass element.
In
Der direkte Vergleich der Fresnelverluste in der Anordnung mit und ohne optischem Element ist in
Insbesondere ist zu erkennen, dass für einen Einfallswinkel α des Primärlichts 250 kleiner einem bestimmten Winkel (hier z.B. ca. 70°C) die aufsummierten Fresnelverluste an den Grenzflächen G2 (Übergang n1 zu n2) und G1 (Übergang n2 zu n3) geringer sind als die Fresnelverluste eines Übergangs von n1 zu n3, d.h. ohne optisches Element. Vor diesem Hintergrund, aber ggf. auch unabhängig davon, sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, dass das Primärlicht 250 unter einem Winkel α zur Normalen N einstrahlt, welcher kleiner ist als 90°, insbesondere kleiner ist als 85°, insbesondere kleiner ist als 80°, insbesondere kleiner ist als 75°, insbesondere kleiner ist als 70°, insbesondere kleiner ist als 60°, insbesondere kleiner ist als 45°.In particular, it can be seen that for an angle of incidence α of the
Zusätzlich ist der Effekt der Totalreflexion zu erkennen. Bei Totalreflexion wird Lichtstrahlung in das optisch dichtere Material komplett zurückreflektiert. In diesem Fall ist der Winkel der Totalreflektion für das Lichtkonversionslement ca. α=20° (R_OC_TE und R_OC_TP) wenn kein optisches Element vorgesehen ist. Der Winkel ist für die beiden anderen Fälle (R_OC_glas_TE/TP und R_glas_TE/TP), d.h. wenn ein optisches Element vorgesehen ist, größer. Das bedeutet, dass bei Verwendung eines optischen Elements auf dem Lichtkonversionselement der Totalreflexionswinkel vergrößert und damit der Strahlkegel zur Lichtauskopplung vergrößert wird. Damit wird die ausgekoppelte Lichtleistung vergrößert. In
Mit der Erfindung können also eine Reihe von Vorteilen erzielt werden. Insbesondere eine Strahlformung der einfallenden Laserstrahlung und damit Anpassung der Laserstrahlung an die Anforderungen (höhere Leistungsdichte, definierte Spotgröße, Einfallswinkel auf Phosphor). Ferner eine Strahlformung der emittierten Strahlung vom Phosphor (Veränderung des Abstrahlwinkels der Strahlung durch das optische Element). Ferner können Fresnelverluste, die ohne optisches Element durch den Brechzahlsprung von Luft zum Phosphor beim Übergang der Laserstrahlung in den Phosphor und der Auskopplung der emittierten Strahlung aus dem Phosphor entstehen, mit der vorliegenden Erfindung reduziert werden. Weiterhin kann die konvertierende Stelle mit der höchsten Leistungsdichte von der Umgebung gegen Schmutz geschützt werden. Zudem kann durch das Aufbringen des optischen Elements auf das Lichtkonversionselement eine sonst aufwändige Justierung von optischen Elementen zum Laser und dem Konverter vermieden werden. Durch die Verbindung des Lichtkonversionselementes mit dem optischen Element können die Fresnelverluste und durch Totalreflektion im Lichtkonversionselement gefangenes Licht vermindert werden. Zudem können durch die gemeinsame Verwendung des optischen Elements für die Lasereinkopplung und die Lichtauskopplung aus dem Konverter Bauteile gespart werden. Außerdem kann das optische Element zur Strahlformung der eingehenden und der ausgehenden Strahlung dienen, so dass nochmals weitere Bauteile gespart werden.A number of advantages can therefore be achieved with the invention. In particular, beam shaping of the incident laser radiation and thus adaptation of the laser radiation to the requirements (higher power density, defined spot size, angle of incidence on phosphor). Furthermore, beam shaping of the emitted radiation from the phosphor (changing the radiation angle of the radiation through the optical element). Furthermore, Fresnel losses, which arise without an optical element due to the jump in refractive index from air to the phosphor during the transition of the laser radiation into the phosphor and the coupling of the emitted radiation from the phosphor, can be reduced with the present invention. Furthermore, the converting point with the highest power density can be protected from dirt from the environment. In addition, by applying the optical element to the light conversion element, an otherwise complex adjustment of optical elements to the laser and the converter can be avoided. By connecting the light conversion element to the optical element, the Fresnel losses and light trapped in the light conversion element due to total reflection can be reduced. In addition, components can be saved by using the optical element together for laser coupling and light extraction from the converter. In addition, the optical element can be used to shape the incoming and outgoing radiation, so that further components are saved.
Mit einem Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung mit aufgebrachtem optischen Element lassen sich darüber hinaus weitere vorteilhafte Aspekte adressieren. So wird bspw. in einem Aufbau ohne direkte Verbindung von optischen Element und Lichtkonversionselement konvertiertes Licht ungehindert lambertsch zumindest in einen Teil des Halbraumes (+- 90° bzw. 180°) abgestrahlt und kann von ggf. umgebenden Elementen reflektiert und gestreut werden. Ähnliches trifft auch auf die ggf. verbleibenden Anteile des Primärlichtes zu, bei denen es sowohl gerichtete (reflektierte mit bestimmter Richtung), als auch lambertsch abstrahlende Anteile geben kann. Jedenfalls kann zumindest ein Teil der vom Konverter nach vorne wegweisend abgestrahlten Strahlung ggfs. entgegen möglicher Anforderungen verteilt sein. Das kann dazu führen, dass am zu beleuchtenden Ort weniger Licht zur Verfügung steht, als realiter vorhanden ist. Des Weiteren können sich auch unerwünschte Variationen der Farbtemperatur oder Leuchtfarbe über den gesamten Halbraum ergeben, je nachdem wie Sekundärlicht und Primärlicht zusammenkommen. Solche vor allem Farbunterscheide werden auch als Farbsäume oder (Farb-)Halos bezeichnet und werden oftmals als störend, mittels bspw. zusätzlicher Abschattungselemenete oder Blenden m sogar noch ausgeblendet, was zu einer weiteren Reduktion des verfügbaren Lichtes führt.With a construction of a lighting device with an applied optical element, further advantageous aspects can also be addressed. For example, in a structure without a direct connection between the optical element and the light conversion element, converted light is emitted unhindered in a Lambertian manner at least into a part of the half-space (+- 90° or 180°) and can be reflected and scattered by any surrounding elements. The same applies to any remaining parts of the primary light, in which there can be both directed (reflected with a specific direction) and Lambertian parts. In any case, at least part of the radiation emitted by the converter in a forward direction can, if necessary, be distributed contrary to possible requirements. This can result in less light being available at the location to be illuminated than is actually available. Furthermore, undesirable variations in the color temperature or luminous color can occur across the entire half-space, depending on how secondary light and primary light come together. Such color differences, in particular, are also referred to as color fringes or (color) halos and are often considered disruptive and are even hidden using, for example, additional shading elements or apertures, which leads to a further reduction in the available light.
Ist die Beleuchtungseinrichtung bspw. wie in
Mittels eines vom Lichtkonversionselement beabstandeten optischen Element kann dem entgegengewirkt werden, allerdings werden auch hierbei nur das von diesem erfassbare Licht bspw. kollimiert oder anforderungsgemäß geführt, gelenkt oder verteilt. Defizite in Lichtausbeute oder Farbe kann dementsprechend auch nur in Grenzen begegnet werden. Farbunterschiede und andere Inhomogenitätetn, bspw. als oder im Intensitätsverlauf, werden ggf. nur deutlicher abgebildet.This can be counteracted by means of an optical element spaced apart from the light conversion element, but here too only the light that can be detected by this element is, for example, collimated or guided, directed or distributed as required. Deficiencies in light output or color can therefore only be addressed to a limited extent. Color differences and other inhomogeneities, for example as or in the intensity curve, may only be shown more clearly.
Demgegenüber wird bei einem direkt auf den Konverter applizierten optischen Element die sekundär verfügbare Strahlung oder Licht im Wesentlichen bereits an dessen Ursprung erfasst und je nach Ausbildung des der Verbindung und Geometrie des optischen Elements effizienter anforderungsgemäß bereitgestellt.In contrast, with an optical element applied directly to the converter, the secondary available radiation or light is essentially already detected at its origin and, depending on the design of the connection and geometry of the optical element, is provided more efficiently as required.
Wie zuvor beschrieben kann schon eine Anordnung an sich bei angepasster optischer Ausgestaltung zur Reduktion von bspw. Fresnelverlusten führen und kann bereits licht- bzw. farbmischend wirken.As described above, an arrangement itself, with an adapted optical design, can lead to a reduction in, for example, Fresnel losses and can already have a light or color mixing effect.
Weiter vorteilhaft kann insbesondere über die Länge, Form und/oder Nachbehandlung, durch bspw. teil- oder abschnittsweise Beschichtung (oder Cladding) die/eine Abstrahlung in den Halbraum weiter reduziert minimiert oder sogar im Wesentlichen ausgeschaltet werden und so ein größerer Anteil des Sekundärlichtes gezielt anforderungsgemäß bereitgestellt werden kann. Mit anderen Worten Fehl- oder Falschlicht werden mindestens reduziert.Further advantageously, the radiation into the half-space can be further reduced or even essentially eliminated, particularly via the length, shape and/or aftertreatment, for example by partial or sectional coating (or cladding), and thus a larger proportion of the secondary light can be targeted can be provided as required. In other words, missing or false light is at least reduced.
Ist bspw. wie in den
Das optische Element kann vorteilhaft weitere Maßnahmen oder Merkmale umfassen, um diese Aspekte weiter zu verbessern. Es ist denkbar, das optische Element zumindest teil- oder abschnittsweise mit einem Cladding, im Sinne eines faseroptischen Kern-Mantel Elementes, oder einer Beschichtung bspw. einer Verspiegelung, welche die Reflektion des Lichtes innerhalb des optischen Elementes weiter begünstig bzw. Austritt von Licht das innerhalb nicht totalreflektiert wird zu verhindern.The optical element can advantageously include further measures or features to further improve these aspects. It is conceivable to have the optical element at least partially or in sections with a cladding, in the sense of a fiber-optic core-sheath element, or a coating, for example a mirror coating, which further promotes the reflection of light within the optical element or the escape of light to prevent total reflection within.
Bei einer Beschichtung ist jedenfalls zu beachten, dass diese das Eintreten der Primärstrahlung in das optische Element ermöglichen. Das bspw. indem entsprechende Stellen ausgespart werden und/oder die Beschichtung wellenlängenselektiv ausgestaltet ist, so dass Primärlicht in das optische Element hinein passieren kann, aber nicht mehr austreten kann. Letzteres kann auch für das Sekundärlicht vorgesehen sein.When using a coating, it should be noted that this allows the primary radiation to enter the optical element. For example, by leaving out corresponding points and/or by designing the coating to be wavelength-selective, so that primary light can pass into the optical element but can no longer exit. The latter can also be provided for the secondary light.
In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass das optische Element zumindest teil- oder abschnittsweise hohl, z.B. rohrförmig oder als Sackloch ausgeführt ist.
Dessen dem Lichtkonversionselement abgewandtes Ende kann offen verbleiben, verschmolzen werden oder mit einem weiteren Element abgschloßen werden. Letzteres kann plattenförmig aber auch mit zumindest einer Krümmung, bis hin zur Kugel, versehen ausgeführt sein, so dass es weiter zur Strahlformung des Lichtes in geeigneter Weise beiträgt.In a further embodiment it can be provided that the optical element is at least partially or partially hollow, for example tubular or designed as a blind hole.
Its end facing away from the light conversion element can remain open, be fused or closed off with another element. The latter can be plate-shaped but also provided with at least one curvature, up to a sphere, so that it further contributes to the beam shaping of the light in a suitable manner.
Es ist dem Fachmann ersichtlich, dass vorbeschriebene Varianten grundsätzlich auch auf weitere in den Figuren gezeigten Varianten übertragbar sind, bzw. nicht auf diese beschränkt sind.It will be apparent to the person skilled in the art that the above-described variants can in principle also be transferred to other variants shown in the figures, or are not limited to them.
Das optische Element kann dabei auch in anderen als im Wesentlichen runder Querschnittsgeometrie bspw. Rechteckig, quadratisch, polygon oder mit unterschiedlichen Krümmungsradien bspw. oval ausgestaltet sein. Die Querschnittsgeometrien können vorteilhaft auch so gestaltet werden, dass diese entlang der Länge eines optischen Elementes nicht konstant sind. Ausführungen zur Erleichterung der Einkopplung des Primärlichtes sind bereits in
Viele der vorgenannten Maßnahmen und Ausführurgen tragen dazu bei, Möglichkeiten zu eröffnen, eine derartige Beleuchtungseinrichtung an deren Anwendungsfall anzupassen. Beispielhaft seien hier die Einkopplung in weitere optische Komponenten oder Aufbauten, insbesondere Projektionseinrichtung oder Faseroptik, oder die gezielte Beleuchtung von Flächen in vorbestimmter Weise u.a. hinsichtlich Form, Schärfe. Intensität oder Intensitätsverteilung bzw. Homogenität oder Färbung.Many of the aforementioned measures and implementations contribute to opening up possibilities for adapting such a lighting device to its application. Examples here include coupling into other optical components or structures, in particular projection devices or fiber optics, or the targeted illumination of surfaces in a predetermined manner, among other things with regard to shape, sharpness. Intensity or intensity distribution or homogeneity or coloring.
Des Weiteren kann insbesondere in den Ausführungen nach
Die Erfindung ermöglicht somit zusammenfassend insbesondere einen kompakter Aufbau, eine Reduzierung der Fresnelverluste an den Oberflächen und Reduzierung der Oberflächen an denen das Laserlicht und das erzeugte Weißlicht reflektiert werden, eine einfache Justierung der Komponenten zueinander und Reduzierung der Komponenten die zueinander justiert werden, eine Kollimierung bzw. Fokussierung der Laserstrahlung auf die Optokeramik, eine Kollimierung bzw. Strahlformung der Weißlichtstrahlung, sowie einen mechanischer Schutz der Position der Erzeugung hoher Leistungsdichten auf der Optokeramik mit Glas. Die Erfindung eignet sich insbesondere für LED-Module, Lasermodule, zur Weißlichterzeugung.In summary, the invention enables in particular a compact structure, a reduction in the Fresnel losses on the surfaces and a reduction in the surfaces on which the laser light and the white light generated are reflected, a simple adjustment of the components to one another and a reduction of the components that are adjusted to one another, a collimation or .Focusing the laser radiation on the optoceramic, collimating or beam shaping the white light radiation, as well as mechanical protection of the position of generating high power densities on the optoceramic with glass. The invention is particularly suitable for LED modules, laser modules, for generating white light.
Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beispielhaft zu verstehen sind und die Erfindung nicht auf diese beschränkt ist, sondern in vielfältiger Weise variiert werden kann, ohne den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen. Die Beschreibung von Merkmalen eines Ausführungsbeispiels gilt jeweils auch für die anderen Ausführungsbeispiele.It will be apparent to those skilled in the art that the embodiments described above are to be understood as examples and the invention is not limited to these, but can be varied in many ways without departing from the scope of protection of the claims. The description of features of one exemplary embodiment also applies to the other exemplary embodiments.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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