EP3133337A1 - Laser headlamp with reduced colour error - Google Patents

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EP3133337A1
EP3133337A1 EP20160184136 EP16184136A EP3133337A1 EP 3133337 A1 EP3133337 A1 EP 3133337A1 EP 20160184136 EP20160184136 EP 20160184136 EP 16184136 A EP16184136 A EP 16184136A EP 3133337 A1 EP3133337 A1 EP 3133337A1
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EP
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Application
Patent type
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light
laser
solid angle
illuminated
angle range
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Pending
Application number
EP20160184136
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German (de)
French (fr)
Inventor
Joachim Knittel
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
Original Assignee
Automotive Lighting Reutlingen GmbH
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    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/60Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
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    • F21S41/675Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21S41/20Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by refractors, transparent cover plates, light guides or filters
    • F21S41/25Projection lenses
    • F21S41/255Lenses with a front view of circular or truncated circular outline

Abstract

Vorgestellt wird ein Laserscheinwerfer mit einer Laserlichtquelle, einem Leuchtmittel und einer Lichtumlenkeinrichtung, die voneinander verschiedene Teilbereiche des Leuchtmittels zeitlich getrennt voneinander mit Laserlicht beleuchtet. Presented is a laser light with a laser light source, a light source and a light directing device, illuminates the mutually different portions of the luminous means, temporally separated from each other with laser light. Das Leuchtmittel streut einfallendes Laserlicht als Streulicht bevorzugt in einen ersten Raumwinkelbereich, der kleiner ist als ein zweiter Raumwinkelbereich ist, in den das Leuchtmittel Fluoreszenzlicht abstrahlt. The luminous means scatters incident laser light as scattered light preferably in a first solid angle region that is smaller than a second solid angle range, in the radiates the bulb fluorescent light. Eine Projektionslinse ist so angeordnet dass ein zentraler Bereich ihrer Lichteintrittsfläche mit dem in dem ersten Raumwinkelbereich propagierenden Licht beleuchtet wird und eine Randzone ihrer Lichteintrittsfläche mit Licht beleuchtet wird, das sich nur in dem zweiten Raumwinkelbereich ausbreitet. A projection lens is arranged so that a central area of ​​its light entry surface is illuminated with the propagating in the first solid angle field of light and an edge zone of its light entry surface is illuminated with light that is propagated only in the second solid angle range. Die Größe der beleuchteten Lichteintrittsfläche beträgt das Vierfache bis das Sechzehnfache der Größe des zentralen Bereichs. The size of the illuminated light input face is four times to sixteen times the size of the central area. Die Linse fokussiert die Randzone beleuchtendes Fluoreszenzlicht in denselben Bildpunkt wie den zentralen Bereich beleuchtendes Fluoreszenzlicht. The lens focuses the edge zone illuminating fluorescent light in the same pixel as the central region of illuminating fluorescent light.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Laserscheinwerfer mit einer Laserlichtquelle, einem Leuchtmittel und einer Lichtumlenkeinrichtung, die dazu eingerichtet ist, voneinander verschiedene Teilbereiche des Leuchtstoffs zeitlich getrennt voneinander mit Laserlicht zu beleuchten, wobei das Leuchtmittel die Eigenschaft besitzt, einfallendes Laserlicht bevorzugt in einen ersten Raumwinkelbereich zu streuen, der kleiner ist als ein zweiter Raumwinkelbereich, in den das Leuchtmittel Fluoreszenzlicht abstrahlt, und in dem der erste Raumwinkelbereich vollständig enthalten ist, und mit einer Projektionslinse, die so angeordnet ist, dass ihre Lichteintrittsfläche den ersten Raumwinkelbereich quer zur Ausbreitungsrichtung des gestreuten Laserlichts schneidet. The present invention relates to a laser light with a laser light source, a light source and a light directing device that is configured to illuminate mutually different portions of said phosphor separated in time from each other with laser light, wherein the light source has the characteristic of incident laser light preferably in a first solid angle range to scatter which is smaller than a second solid angle region in which radiates the light bulb fluorescent light, and in which the first solid angle region is completely contained, and a projection lens which is arranged so that its light entry surface intersects the first solid angle region transversely to the direction of propagation of the scattered laser light.
  • Ein solcher Scheinwerfer wird von den Erfindern als per se bekannt vorausgesetzt. Such a headlight is assumed to be known by the inventors as per se. Bei dem bekannten Laserscheinwerfer wird das Leuchtmittel, das beispielsweise Phosphor enthält, mit einem blaues Laserlicht emittierenden Laser zur Fluoreszenz angeregt. In the known laser headlights, the luminous means, for example, phosphorus is excited emitting a blue laser light laser for fluorescence. Das von dem Leuchtmittel ausgehende Fluoreszenzlicht besitzt Frequenzen aus dem gelb-roten Spektralbereich. The light emanating from the lamp fluorescent light has frequencies from the yellow-red spectral range. Zusammen mit im Leuchtmittel gestreutem blauen Laserlicht ergibt sich weißes Mischlicht. Along with scattered lamps in blue laser light results in white mixed light.
  • Wird ein fokussierter Laserstrahl mit einer scan-Vorrichtung, zum Beispiel mit einem steuerbar beweglichen Mikrospiegel, abtastend auf verschiedene Bereiche des Leuchtmittels gerichtet, kann die resultierende Lichtverteilung gezielt variiert werden. Is a focused laser beam with a scanning device, for example with a controllably movable micromirrors scanningly directed to different regions of the luminous means, the resulting light distribution can be selectively varied. Damit kann ein adaptiver Scheinwerfer bereitgestellt werden, der es erlaubt, die Lichtverteilung dynamisch an die Fahrsituation anzupassen, in dem zum Beispiel Bereiche der Lichtverteilung, in denen andere Verkehrsteilnehmer geblendet werden könnten, nicht beleuchtet werden, und in denen andere Bereiche, in denen eine solche Blendgefahr nicht besteht, besonders hell und weitreichend oder hell und breit ausgeleuchtet werden. Thus, an adaptive headlights can be provided which allows to adapt the light distribution dynamically to the driving situation in which, for example, areas of light distribution in which other road users could be dazzled, are not illuminated, and where other areas where such blend danger does not exist, are particularly bright and far-reaching or light and wide illuminated. Dabei wird die Verkehrssituation zum Beispiel von einer on board Kamera erfasst und einer Bildverarbeitung unterzogen, um Steuersignale für den Mikrospiegel zu bilden. Here, the traffic situation, for example by a camera on board is detected and subjected to image processing to form control signals for the micromirrors.
  • Ein solcher Laserscheinwerfer ist zum Beispiel aus der Such a laser headlights, for example, from the DE 10 2007 055 480 B3 DE 10 2007 055 480 B3 bekannt. known. Bei dem bekannten Gegenstand wird ein fokussierter Laserstrahl eines Lasers, der blaues Licht emittiert, mit Hilfe eines Scanners über einen Leuchtstoff (zB einen Phosphor) bewegt, welcher das blaue Licht des Lasers durch Mischung mit gelbem oder gelb-rotem Fluoreszenzlicht in weißes Mischlicht umwandelt. In the known object, a focused laser beam of a laser, the blue light is emitted using a scanner with a phosphor (for example, a phosphor) is moved, which converts the blue light of the laser by mixing with yellow or yellow-red fluorescence light in white mixed light. Das weiße Licht wird über eine Optik auf die Fahrbahn gerichtet. The white light is directed through a lens onto the roadway. Durch Bewegen des Lichtflecks des fokussierten Laserstrahls auf dem Leuchtmittel und gleichzeitiges Modulieren der Laserleistung können beliebige Lichtverteilungen erzeugt werden. By moving the light spot of the focused laser beam on the luminous means and simultaneously modulating the laser power arbitrary light distribution can be produced.
  • Aus der From the EP 0 291 475 A2 EP 0291475 A2 ist ein Scheinwerfer bekannt, der einen winkelbeweglichen Reflektor aufweist, der einen schmalen Strahl sehr schnell in unterschiedliche Raumrichtungen umlenkt. discloses a headlight comprising a movable reflector angle, deflects a narrow beam in different directions in space very quickly. Als Folge werden kleine Bereiche im Takt der Richtungsänderungen des Strahles sequentiell beleuchtet und damit mit Licht abgetastet und damit gescannt. As a result, small areas in step with the changes in direction of the beam are sequentially illuminated and scanned with light and scanned it. Die Gesamtfläche, die sich als Vereinigung der sequentiell abtastend beleuchteten kleinen Bereiche ergibt, stellt sich für den menschlichen Sehsinn bei hinreichend schneller Abtastung und periodisch ausreichend schnell wiederholter Abtastsequenz als zusammenhängende, helle Fläche und damit als eine zusammenhängende Lichtverteilung dar. Eine hinreichend schnelle Abtastung ergibt sich zum Beispiel dann, wenn die Abtastsequenz mit einer Frequenz wiederholt wird, die größer als 100 Hz ist. The total area that is the union of the sequentially scanned lit small areas, presents to the human sense of sight at a sufficiently rapid scanning and periodically sufficiently quickly repeated sample sequence as a cohesive, bright surface and thus as a continuous light distribution. A sufficiently rapid sampling results for example, if the scan sequence is repeated with a frequency greater than 100 Hz.
  • Für die praktische Realisierung eines solchen Scheinwerfers ist eine Projektionsoptik notwendig, welche eine innerhalb des Scheinwerfers durch die abtastende Beleuchtung einzelner Bereiche des Leuchtmittels erzeugte innere Lichtverteilung mit ausreichender Abbildungsqualität auf die Straße projiziert, so dass die Fahrbahn und ihre Umgebung möglichst hell beleuchtet wird. For the practical realization of such a headlight, a projection optical system is necessary, which projects an inner light distribution generated within the headlamp by the scanning illumination of individual regions of the luminous means with sufficient image quality on the road, so that the roadway and its environs is brightly illuminated as possible. Um Blendungen zu vermeiden, werden solche Lichtverteilungen mit Hell-Dunkel-Grenzen erzeugt, die abgedunkelte Bereiche von hellen Bereichen der Lichtverteilungen abgrenzen. To avoid glare, such light distributions are generated by light-dark boundaries delimiting the darkened areas of bright areas of light distributions. Die Abdunkelung erfolgt dabei mit dem Ziel, Blendungen anderer Verkehrsteilnehmer und/oder Eigenblendungen durch stark reflektierende Schilder zu vermeiden. The darkening takes place with the aim of avoiding any dazzling of other road users and / or self-glare from highly reflective signs.
  • Bei Verwendung einzelner Linsen kommt es bekanntlich wegen der auch als Dispersion bekannten Abhängigkeit des Brechungsindexes der Linse von der Wellenlänge des Lichtes zur chromatischen Aberration, also zu Farbfehlern, die sich als störende, an der Hell-Dunkel-Grenze entlang verlaufende Farbsäume zeigen. When using individual lenses, it is well known, because of the known also as a dispersion dependence of the refractive index of the lens on the wavelength of light to the chromatic aberration, that is to color errors that have become disturbing indicate the cut-off line running along fringing.
  • Um auf der Straße Lichtverteilungen mit scharfen Hell-Dunkel-Grenzen zu erzeugen, benötigt man im Allgemeinen eine hochwertige, aus mehreren Linsen bestehende Abbildungsoptik, wobei die Linsen aus Material mit von Linse zu Linse verschiedener Brechzahl bestehen. In order to produce on the street light distributions with sharp cut-off boundaries, one needs a high quality, consisting of several imaging optical lenses, wherein the lenses are made of material from lens to lens of different refractive index in general.
  • Die bekannten, solche Farbfehler mit mehreren Linsen korrigierenden Projektionsoptiken sind teuer. The known, such color error correcting multi-lens projection optics are expensive.
  • Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfindung in der Angabe eines Scheinwerfers der eingangs genannten Art, dessen Lichtverteilungen keine Farbsäume oder nur deutlich weniger stark ausgeprägte Farbsäume aufweisen. Against this background, the object of the invention is to provide a headlamp of the type mentioned, whose light distributions have no fringing or only significantly less pronounced color fringes.
  • Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved with the features of claim 1. Von dem eingangs genannten Stand der Technik unterscheidet sich die vorliegende Erfindung dadurch, dass die Linse so angeordnet ist, dass ein zentraler Bereich ihrer Lichteintrittsfläche mit dem in dem ersten Raumwinkelbereich propagierenden Licht beleuchtet wird und eine den zentralen Bereich umgebende Randzone ihrer Lichteintrittsfläche mit Licht beleuchtet wird, das sich nur in dem zweiten Raumwinkelbereich, nicht aber in dem ersten Raumwinkelbereich ausbreitet, und wobei ein beleuchteter Teil der Lichteintrittsfläche größer als der zentrale Bereich (6a) ist, und wobei die Linse in dem zentralen Bereich so gestaltet ist, dass sie von einem Punkt des Leuchtmittels ausgehendes und die Randzone der Lichteintrittsfläche beleuchtendes Fluoreszenzlicht in denselben Bildpunkt fokussiert wie Fluoreszenzlicht, das von demselben Punkt des Leuchtmittels ausgeht und das den zentralen Bereich der Lichteintrittsfläche beleuchtet. From the above-mentioned prior art, the present invention differs in that the lens is arranged so that a central area of ​​its light entry surface is illuminated with the propagating in the first solid angle range light and illuminates a central area surrounding edge zone of its light entry surface with light propagating only in the second solid angle range, but not in the first solid angle range, and wherein an illuminated portion of the light entrance surface is greater than the central portion (6a), and wherein the lens is designed in the central portion so as to one of point of the luminous means outgoing and the edge zone of the light entry surface illuminating fluorescent light is focused in the same image point as fluorescence light emanating from the same point of the lighting means and that illuminates the central region of the light entry surface. Durch diese Merkmale werden die folgenden Wirkungen erzielt: Through these features, the following effects are achieved:
    • Das in dem ersten Raumwinkelbereich propagierende Licht setzt sich aus einem Anteil von gestreutem Laserlicht und einem Fluoreszenzlichtanteil zusammen. The propagating in the first solid angle range light is composed of a portion of scattered laser light and a fluorescent light component. Die in dem ersten Raumwinkelbereich verlaufenden Strahlen sind vergleichsweise nahe an der optischen Achse verlaufende Strahlen. The extending in the first solid angle range rays are comparatively close to the optical axis extending beams. Für diese Strahlen ist insbesondere die chromatische Aberration viel kleiner als eine chromatische Aberration von Strahlen, die durch den Randbereich der Lichteintrittsfläche hindurch laufen. For these rays in particular, the chromatic aberration is much smaller than a chromatic aberration of rays passing through the periphery of the light input surface through.
  • In dem ersten Raumwinkelbereich propagiert Streulicht und Fluoreszenzlicht. In the first solid angle scattered light and fluorescent light propagates. In dem Teil des zweiten Raumwinkelbereichs, der nicht zu dem ersten Raumwinkelbereich gehört, dominiert das Fluoreszenzlicht, da das Streulicht bevorzugt in den kleineren, ersten Raumwinkelbereich emittiert wird. In the part of the second solid angle range, which does not belong to the first solid angle region, dominated the fluorescent light, since the scattered light is preferably emitted into the smaller, first solid angle range. Dadurch, dass die Linse so angeordnet ist, dass ein zentraler Bereich ihrer Lichteintrittsfläche mit dem in dem ersten Raumwinkelbereich propagierenden Licht beleuchtet wird und eine den zentralen Bereich umgebende Randzone ihrer Lichteintrittsfläche mit Licht beleuchtet wird, das sich nur in dem zweiten Raumwinkelbereich, nicht aber in dem ersten Raumwinkelbereich ausbreitet, wird der Bereich der Linse, in dem beim Stand der Technik der größte Anteil an den unerwünschten Farbsäumen entsteht, überwiegend mit Fluoreszenzlicht und nicht oder nur mit sehr wenig gestreutem Laserlicht beleuchtet. Characterized in that the lens is arranged so that a central area of ​​its light entry surface is illuminated with the propagating in the first solid angle range of light and the central area surrounding edge zone of its light entry surface is illuminated with light that is only in the second solid angle range, but not in the first solid angle region spreads, the area of ​​the lens in which the largest proportion of the undesired color fringing occurs in the prior art, is illuminated with fluorescent light and predominantly, or only with very little scattered laser light. Dadurch kann die Geometrie des Linse dort mit dem Ziel einer optimierten Brechung des Fluoreszenzlichtes gestaltet werden. This allows the geometry of the lens therein are designed with the aim of optimizing refraction of the fluorescent light. Eine optimierte Brechung zeichnet sich dadurch aus, dass nahe an der optischen Achse der Linse und weniger nahe an der optischen Achse der Linse verlaufende Strahlen, die von demselben Punkt des Leuchtmittels ausgehen, in denselben Punkt auf der optischen Achse gebrochen werden. An optimized refractive characterized by the fact that, to be broken in the same point on the optical axis close to the optical axis of the lens, and less near extending on the optical axis of the lens rays emanating from the same point of the lamp.
  • Das Merkmal, dass die Linse in dem zentralen Bereich so gestaltet ist, dass sie von einem Punkt des Leuchtmittels ausgehendes und die Randzone ihrer Lichteintrittsfläche beleuchtendes Fluoreszenzlicht in denselben Bildpunkt fokussiert wie Fluoreszenzlicht, das von demselben Punkt des Leuchtmittels ausgeht und das den zentralen Bereich der Lichteintrittsfläche, bedeutet damit, dass die Linse in ihrem Randbereich auf die Wellenlängen des Fluoreszenzlichtes optimiert ist. The feature that the lens is designed in the central portion so that they emanating from a point of the luminous means and the edge zone of its light entry surface illuminating fluorescent light is focused in the same image point as fluorescence light emanating from the same point of the luminous means and the central region of the light entry surface means so that the lens is optimized in its edge region to the wavelengths of the fluorescent light.
  • Im Umkehrschluss folgt daraus, dass sie dort nicht auf die Wellenlängen des gestreuten Laserlichtes optimiert ist. Conversely, the fact that it is there not optimized for the wavelength of the scattered laser light follows. Von einem Punkt des Leuchtmittels ausgehendes, gestreutes Laserlicht wird also durch die Randzone nicht in denselben Bildpunkt abgebildet wie von dem Punkt des Leuchtmittels ausgehendes und durch den zentralen Bereich der Linse gebrochenes Licht. From a point of the luminous means emanating, scattered laser light is therefore not imaged by the edge zone in the same pixel as the point of the illuminant outgoing and refracted by the central portion of the lens light. Dieses gestreute Laserlicht wird insbesondere nicht in den Punkt abgebildet, in den das von demselben Punkt des Leuchtmittels ausgehende Fluoreszenzlicht abgebildet wird. This scattered laser light is in particular not shown in the point in the light emanating from the same point of the illuminant fluorescence light is imaged. Dieser Effekt, der wieder zu Farbsäumen führen würde, wird durch die Beschränkung der Ausbreitung des gestreuten Laserlichtes auf einen zentralen Raumwinkel in Verbindung mit der Optimierung des Randes der Linse auf das Fluoreszenzlicht wirksam unterdrückt. This effect, which would again result in color fringing is effectively suppressed by the restriction of the propagation of the scattered laser light on a central space angle in connection with the optimization of the edge of the lens on the fluorescent light.
  • Durch die Erfindung kann selbst mit einer einzelnen, kostengünstigen Kunststofflinse eine relativ hohe Winkelauflösung erreicht werden. The invention provides a relatively high angular resolution can be achieved even with a single, low-cost plastic lens.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass eine Gesamtgröße der Lichteintrittsfläche der Linse das Vierfache bis das Sechzehnfache der Größe ihres zentralen Bereichs beträgt. A preferred embodiment is characterized in that a total size of the light entry surface of the lens is four times to sixteen times the size of its central region.
  • Bevorzugt ist auch, dass das Leuchtmittel Streuteilchenmit einem Durchmesser zwischen 0,5 Mikrometern und 10 Mikrometern enthält. It is also preferred that the lighting means includes Streuteilchenmit a diameter between 0.5 micrometers and 10 micrometers.
  • Ferner ist bevorzugt, dass das Leuchtmittel eine Dichte von Streuteilchen aufweist, bei der die Streuung des Laserlichtes noch überwiegend in Vorwärtsrichtung, das heißt, parallel zu der Richtung des einfallenden Laserlichtes erfolgt. It is further preferred that the lighting means has a density of scattering particles in the scattering of the laser light still takes place predominantly in the forward direction, that is, parallel to the direction of the incident laser light.
  • Bevorzugt ist auch, dass das Leuchtmittel eine erste Schicht zur Streuung des einfallenden Laserlichtes und eine zweite Schicht aufweist, in der sich der Leuchtstoff befindet, der durch das einfallende Laserlicht zur Emission von Fluoreszenzlicht angeregt wird. It is also preferred that the lighting means comprises a first layer for scattering the incident laser light and a second layer in which the phosphor is located, which is excited by the incident laser light to emit fluorescent light.
  • Ferner ist bevorzugt, dass die streuende Schicht aus großen Mikropartikeln mit Durchmessern von über 500 nm besteht. It is also preferred that the scattering layer from large microparticles having diameters of about 500 nm is.
  • Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die streuende Schicht im Strahlengang der einfallenden Laserstrahlung bevorzugt vor der zur Fluoreszenz eingerichteten Schicht liegt. A preferred embodiment is characterized in that the scattering layer is preferably in the beam path of the incident laser radiation before the set up to the fluorescent layer.
  • Eine weitere Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass die streuende Schicht ein diffraktives Element, also zum Beispiel ein Beugungsgitter ist. A further embodiment is characterized in that the diffusing layer is a diffractive element, that is, for example, a diffraction grating.
  • Bevorzugt ist auch, dass als Material der zweiten Schicht ein nicht oder ein nur wenig streuendes Material verwendet wird. Preferred that a non or little scattering material is used as the material of the second layer is also.
  • Weitere Vorteile ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den beigefügten Figuren. Further advantages are evident from the dependent claims, the description and the accompanying figures.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and useful features to be explained not only in the respectively specified combination but also in other combinations or even alone, without departing from the scope of the present invention.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Dabei bezeichnen gleiche Bezugszeichen in verschiedenen Figuren jeweils gleiche oder zumindest ihrer Funktion nach vergleichbare Elemente. The same reference numerals denote the same or at least according to their function similar elements in different figures. Es zeigen, jeweils in schematischer Form: The drawings show in schematic form:
  • Figur 1 Figure 1
    eine Anordnung aus einem konventionellem Leuchtmittel und einer Projektionslinse; an assembly of a conventional light source and a projection lens;
    Figur 2 Figure 2
    die Anordnung aus der the arrangement of the Figur 1 Figure 1 mit einem anderen Leuchtmittel, wie es bevorzugt für die Erfindung verwendet wird; with another lamp, as it is preferably used for the invention;
    Figur 3 Figure 3
    eine Projektionslinse zusammen mit von einem Punkt des Leuchtmittels ausgehenden Strahlen von Fluoreszenzlicht; a projection lens together with outgoing from a point of the luminous means irradiating fluorescent light;
    Figur 4 Figure 4
    die Linse aus der the lens from the Figur 3 Figure 3 zusammen mit von demselben Punkt ausgehenden Stahlen von Streulicht; together with emanating from the same point beams of stray light;
    Figur 5 Figure 5
    Strahlengänge, wie sie in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auftreten; Beam paths which occur in one embodiment of the invention;
    Figur 6 Figure 6
    ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laserscheinwerfers; an embodiment of a laser headlight according to the invention; und and
    Figur 7 Figure 7
    eine bevorzugte Ausgestaltung eines Leuchtmittels. A preferred embodiment of a lamp.
  • Im Einzelnen zeigt die In detail, shows the Figur 1 Figure 1 eine Anordnung aus einem konventionellem Leuchtmittel 2' und einer Projektionslinse 6, wobei das Leuchtmittel mit kohärentem Laserlicht 1 beleuchtet wird und wobei das Leuchtmittel einen Teil des Laserlichts ohne Wellenlängenkonversion streut, wobei das resultierende Streulicht 4 die gleiche Wellenlänge wie das einfallende, kohärente Laserlicht besitzt, und wobei das Leuchtmittel einen anderen Teil des einfallenden Laserlichts absorbiert und in Fluoreszenzlicht 3 konvertiert, das eine größere Wellenlänge besitzt als das Laserlicht 1 und das gestreute Laserlicht 4. an assembly of a conventional lighting means 2 'and a projection lens 6, wherein the light source is illuminated with coherent laser light 1, and wherein the light source scatters a part of the laser light without wavelength conversion, the resulting scattered light 4 has the same wavelength as the incident coherent laser light, and wherein the lighting means absorbs another portion of the incident laser light and converted into fluorescent light 3, which has a longer wavelength than the laser light 1 and the scattered laser light. 4
  • Ein Leuchtmittel besteht im Allgemeinen aus einer Mischung von fluoreszierenden Stoffen, zum Beispiel einem Phosphor, streuenden Teilchen, zum Beispiel aus Titandioxid, und einem transparenten Bindemittel, bzw. Kleber. A luminous means generally consists of a mixture of fluorescent substances, for example a phosphorus, scattering particles, for example, titanium dioxide, and a transparent binder or adhesive. Typischerweise werden die Konzentrationsverhältnisse dieser Komponenten so gewählt, dass das vom Leuchtmittel ausgehende gestreute Laserlicht und das vom Leuchtmittel ausgehende Fluoreszenzlicht weißes Mischlicht ergeben. Typically, the concentration ratios of these components are selected so that the light emanating from the lamps scattered laser light and the outgoing light from the lamps fluorescence yield white mixed light.
  • Bei bekannten Leuchtmitteln 2' wird eine ähnliche Winkelverteilung des gestreuten Laserlichtes und des Fluoreszenzlichtes angestrebt. In known bulbs 2 'has a similar angular distribution of the scattered laser light and the fluorescent light is desired. Siehe dazu zum Beispiel die See, for example, DE 10 2012 206 970 A1 DE 10 2012 206 970 A1 . , Eine solche Ähnlichkeit ist auch beim Gegenstand der Such similarity is also the subject of Figur 1 Figure 1 insofern gegeben, als beide Lichtarten 3 und 4 jeweils fast die gesamte Lichteintrittsfläche der Projektionslinse 6 beleuchten. insofar given when both lights 3 and 4 each illuminate almost all of the light incident surface of the projection lens. 6
  • Diese Eigenschaft, die gesamte Lichteintrittsfläche der Projektionslinse auszuleuchten, ist bei dem Fluoreszenzlichtbündel eigentlich immer gegeben, da das von dem Leuchtmittel 2 ausgehende Fluoreszenzlicht 3 in der Regel keine Vorzugsrichtung besitzt und fast isotrop, dh mit einer fast halbkugelförmigen Abstrahlcharakteristik von dem Leuchtmittel 2' abgestrahlt wird. This property illuminate the entire light incident surface of the projection lens is almost always given in the fluorescent light beam because the light coming from the lamps 2 Fluorescent3 has no preferred direction in general and almost isotropic, ie, emitted with a nearly hemispherical radiation from the lamps 2 ' , Die Projektionslinse 6 schneidet gewissermaßen einen zweiten Raumwinkelbereich aus dieser Halbkugel hinaus. The projection lens 6 intersects a certain extent a second solid angle region from this hemisphere addition. Dieser zweite Raumwinkel ergibt sich dann näherungsweise als Quotient der Lichteintrittsfläche der Linse im Zähler und eines Abstandsquadrates im Nenner, wobei der Abstand zwischen einem auf dem Leuchtmittel liegenden Ursprungspunkt der Halbkugel und der Lichteintrittsfläche der Projektionslinse liegt. This second solid angle is then given approximately as the quotient of the light entry surface of the lens in the numerator and a distance square in the denominator, wherein the distance between a lying on the lamps origin point of the hemisphere, and the light entry surface of the projection lens.
  • Das Streulicht 4 geht dagegen vom Leuchtmittel 2' in der Regel in einem Bündel aus, das um eine Hauptabstrahlrichtung zentriert ist, welche der Einstrahlrichtung des ungestreuten Laserlichtes 1 entspricht. in contrast, the scattered light 4 passes from the lamps 2 'generally in a bundle of which is centered about a main emission direction, which corresponds to the irradiation direction of the unscattered laser light. 1 Daher ergibt sich in der Regel bereits beim Stand der Technik ein Leuchtmittel 2', das die Eigenschaft besitzt, einfallendes Laserlicht 1 als Streulicht 4 bevorzugt in einen ersten Raumwinkelbereich zu streuen, der kleiner ist als ein zweiter Raumwinkelbereich, in den das Leuchtmittel Fluoreszenzlicht 3 abstrahlt, und in dem der erste Raumwinkelbereich vollständig enthalten ist. Therefore, a luminous means 2 ', which has the property of incident laser light 1 as a scattered light 4 is obtained usually already in the prior art preferably to diffuse into a first solid angle region that is smaller than a second solid angle region in which the light source emits fluorescent light 3 and in which the first solid angle region is completely contained.
  • Beim Stand der Technik wird in der Regel versucht, die Lichteintrittsfläche der Projektionslinse 6 nicht nur mit dem Fluoreszenzlicht 3, sondern auch mit dem gestreuten Laserlicht 4 möglichst komplett auszuleuchten. In the prior art attempts usually completely possible to illuminate the light entry surface of the projection lens 6 not only with the Fluorescent3, but also with the scattered laser light. 4 Dazu werden Leuchtmittel 2' verwendet, die durch ihre Zusammensetzung gezielt darauf abgestimmt sind, Laserlicht in einen breiten Raumwinkel zu streuen, der die Lichteintrittsfläche der Linse möglichst weitgehend abdeckt. For this purpose, bulbs 2 'are used which are specifically tuned by its composition it, to scatter laser light in a broad space angle, which as far as possible covers the light entry surface of the lens.
  • Bei der vorliegenden Erfindung wird ein anderer Ansatz verfolgt. In the present invention, a different approach. Die The Figur 2 Figure 2 zeigt die Anordnung aus der shows the arrangement of the Figur 1 Figure 1 mit einem anderen Leuchtmittel 2, wie es bevorzugt für die Erfindung verwendet wird. with another lighting means 2, as it is preferably used for the invention. Insofern zeigt die To that extent shows the Figur 2 Figure 2 wesentliche Elemente einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung. essential elements of a preferred embodiment of the invention. Im Unterschied zum Stand der Technik wird bei dieser Ausgestaltung ein Leuchtmittel 2 verwendet, welches das Laserlicht 1 in einen Raumwinkelbereich streut, der so klein ist, dass gezielt nur ein zentraler Bereich 6a der Projektionslinse 6, beziehungsweise der Lichteintrittsfläche der Projektionslinse 6 mit dem Streulicht 4 ausgeleuchtet wird, während das Fluoreszenzlicht 3 bevorzugt die gesamte Lichteintrittsfläche der Projektionslinse 6 ausleuchtet. In contrast to the prior art lamps 2 used in this embodiment, which scatters the laser light 1 in a solid angle area that is so small that specifically only a central portion 6a of the projection lens 6, or of the light entry surface of the projection lens 6 with the scattered light 4 is illuminated, while the fluorescent light 3 is preferably the entire light entry surface of the projection lens 6 illuminates.
  • Die Eigenschaft, Laserlicht nur in einen relativ kleinen Raumwinkel zu streuen, wird bevorzugt durch eine oder mehrere der folgenden Modifikationen des Leuchtmittels 2 verwirklicht. The ability to reduce the laser light only in a relatively small solid angle is preferably accomplished by one or more of the following modifications of the bulb. 2 Ein bei der Erfindung verwendetes Leuchtmittel 2 besteht ebenfalls aus einer Mischung von fluoreszierenden Stoffen, zum Beispiel einem Phosphor, streuenden Teilchen, zum Beispiel aus Titandioxid, und einem transparenten Bindemittel, bzw. Kleber. A solvent used in the invention lamps 2 also consists of a mixture of fluorescent substances, for example a phosphorus, scattering particles, for example, titanium dioxide, and a transparent binder or adhesive. Auch hier werden die Konzentrationsverhältnisse dieser Komponenten so gewählt, dass das vom Leuchtmittel ausgehende gestreute Laserlicht 4 und das vom Leuchtmittel 2 ausgehende Fluoreszenzlicht 3 weißes Mischlicht ergeben. Again, the concentration ratios of these components are selected so that the light emanating from the lamps scattered laser light 4, and proceeding from the fluorescent light lamps 2 3 give white mixed light.
  • Die typischerweise 1 - 10 Mikrometer großen Phosphorteilchen streuen überwiegend in Vorwärtsrichtung. Typically 1 - 10 micrometers in size phosphor particles spread mainly in the forward direction. Ist die Dichte der Streuteilchen so hoch, dass überwiegend Vielfachstreuung auftritt, wird die Streuverteilung isotrop. Is the density of the scattering particles is so high that predominantly multiple scattering occurs, the scattering distribution is isotropic.
  • Es ist daher bevorzugt, dass das Leuchtmittel 2 eine Dichte der Streuteilchen aufweist, bei der die Streuung des Laserlichtes noch überwiegend in Vorwärtsrichtung, das heißt, parallel zu der Richtung des einfallenden Laserlichtes 1 erfolgt. It is preferred, therefore, that the lamp 2 has a density of the scattering particles, in which the scattering of the laser light still takes place predominantly in the forward direction, that is, parallel to the direction of the incident laser light. 1 Kleine Teilchen aus Titandioxid oder Siliziumdioxid mit typischen Durchmessern unterhalb von 500 nm streuen ebenfalls isotrop. Small particles of titanium dioxide or silicon dioxide with typical diameters below 500 nm also scatter isotropically. Es ist daher ebenfalls bevorzugt, dass das Leuchtmittel 2, wenn es Streuteilchen aus Titandioxid und/oder Siliziumdioxid aufweist, diese nur in einer Konzentration aufweist, die hinreichend klein ist, so dass sich noch ein hinreichend kleiner Raumwinkel ergibt in dem sich die gestreute Laserstrahlung 4 ausbreitet. It is therefore also preferred that the light source 2 when it has scattering particles of titanium dioxide and / or silicon dioxide, having these only in a concentration that is sufficiently small so that there is still a sufficiently small solid angle results in which the scattered laser radiation 4 spreads.
  • Die Verringerung der Größe des von gestreutem Laserlicht 4 erfüllten Raumwinkels wird, ausgehend von üblicherweise bei Laserscheinwerfern verwendeten Leuchtmitteln 2', durch eine Verringerung der Konzentration an streuenden Teilchen und/oder durch den Einsatz von nicht streuendem Phosphor erreicht. The reduction in the size of the filled scattered laser light 4 solid angle, starting from commonly used in laser headlights bulbs 2 ', achieved by reducing the concentration of scattering particles and / or by the use of non diffusing phosphorus. Die räumliche Verteilung des Fluoreszenzlichtes 3 wird dagegen nur wenig durch Änderungen der genannten Parameter beeinflusst. The spatial distribution of the fluorescent light 3 will be only slightly affected by changes in the above parameters. Die Isotropie ist der Erzeugung des Fluoreszenzlichts 3 immanent. The isotropy is inherent in the generation of fluorescent light. 3
  • Wie die As the Figur 2 Figure 2 zeigt, führt die Verkleinerung des Raumwinkels, in den das von dem Leuchtmittel 2 ausgehende Streulicht 4 gestreut wird, in Verbindung mit dem Beibehalten der übrigen Geometrie, insbesondere dem Abstand f der Lichteintrittsfläche der Projektionslinse von dem Leuchtmittel und der Größe der Lichteintrittsfläche der Projektionslinse quer zum einfallenden Lichte dazu, dass nur ein zentraler Bereich 6a der Lichteintrittsfläche mit Fluoreszenzlicht 3 und Streulicht 4 beleuchtet wird und dass eine Randzone 6b der Lichteintrittsfläche nur mit Fluoreszenzlicht 3 beleuchtet wird. shows results in the reduction of the solid angle into which the light emanating from the lamps 2 scattered light is scattered 4, in conjunction with maintaining the rest of the geometry, in particular the distance f of the light entry surface of the projection lens from the light source and the size of the light entry surface of the projection lens transverse to the incident light in only a central portion 6a of the light entry surface with fluorescent light and stray light is illuminated 3 and 4 that a marginal zone 6b of the light input surface is illuminated with fluorescent light. 3 Der Abstand f entspricht bevorzugt der Brennweite der Projektionslinse 6. The distance f preferably corresponds to the focal length of the projection lens. 6
  • In den In the Figuren 1 und 2 Figures 1 and 2 ist nur Licht dargestellt, das von einem Punkt 2 a des Leuchtmittels 2 ausgeht. only light is illustrated a of the bulb 2 starts from a step 2. Im realen Fall geht das Licht auch von andern Punkten, bevorzugt von der ganzen, der Linse zugewandten Oberfläche des Leuchtmittels 2 aus. In real case, the light is also in the other points, preferably facing of the whole, the lens surface of the lighting means 2 from.
  • Die Projektionslinse 6 aus den The projection lens 6 from the Figuren 1 und 2 Figures 1 and 2 besitzt in Relation zu dem vergleichsweise kleinen Öffnungswinkel des Streulichtes 4 in der has in relation to the comparatively small opening angle of the scattered light 4 in the Figur 2 Figure 2 einen großen Öffnungswinkel auf ihrer dem Leuchtmittel zugewandten Lichteintrittsfläche. a large opening angle on its side facing the illuminant light entry surface. Dieser große Öffnungswinkel ist einerseits vorteilhaft, um möglichst viel Fluoreszenzlicht für die Erzeugung von weißem Mischlicht nutzen zu können. This large aperture angle is both advantageous to use as much fluorescent light for the generation of white mixed light.
  • Linsen mit großem Öffnungswinkel sind aber besonders anfällig für chromatische Aberrationen, weil das Licht am Rand solcher Linsen vergleichsweise stärker gebrochen wird als am Rand von Linsen mit kleinerem Öffnungswinkel. but lenses with large opening angle are particularly prone to chromatic aberrations because the light at the edge of such lenses is comparatively more broken than at the edge of lenses with a smaller opening angle.
  • Bei der Anordnung von Projektionslinse 6 und einem Leuchtmittel 2, das die Streustrahlung 4 in einen vergleichsweise kleinen Raumwinkel bündelt, ergibt sich der Effekt, dass die äußere Randzone 6b der Linse 6 nur Fluoreszenzlicht 3 bricht, also Licht aus einem Spektralbereich, der das Streulicht nicht mitumfasst und deshalb vergleichsweise schmal ist. In the arrangement of the projection lens 6 and an illumination means 2, which focuses the scattered radiation 4 in a relatively small solid angle, there is an effect that the outer edge zone 6b of the lens 6 breaks only fluorescent light 3, that light from a spectral range, the scattered light is not encompassed and therefore is relatively narrow. Entsprechend klein fällt auch der Dispersionseffekt aus, so dass Farbfehler deutlich weniger ausgeprägt sind als beim Gegenstand der Correspondingly small and the dispersion effect falls off so that color errors are much less pronounced than in the subject of Figur 1 Figure 1 . , Außerdem lässt sich dieser Randbereich 6b dann für den genannten schmalen Wellenlängenbereich optimieren, so dass unterschiedlich weit von der optischen Achse 7 entfernt verlaufende Strahlen, die von einem Punkt des Leuchtmittels ausgehen, in einen Punkt im Bildraum abgebildet werden. In addition, this edge portion 6b can then optimize for said narrow wavelength range, so that different distances extending far from the optical axis 7 of rays emanating from a point of the luminous means, are mapped into a point in screen space.
  • Die The Figur 3 Figure 3 zeigt eine Projektionslinse 6 zusammen mit von einem Punkt 2a des Leuchtmittels aus shows a projection lens 6 in conjunction with a point of the luminous means 2a Figur 2 Figure 2 ausgehenden Strahlen von Fluoreszenzlicht. outgoing rays from fluorescent light. Die Linse 6 ist hier so beschaffen, dass sie für das Fluoreszenzlicht 3 optimiert gestaltet ist. The lens 6 is here arranged so that it is optimized for the fluorescent light 3 is designed. Der Leuchtmittelpunkt 2a ist in einem objektseitigen Brennpunkt der Linse 6 für das Fluoreszenzlicht 3 angeordnet. The luminescent center 2a is arranged in an object-side focal point of the lens 6 to the fluorescent light. 3 Die Linse 6 sammelt das von dem objektseitigen Brennpunkt 2a ausgehende Fluoreszenzlicht 3 und fokussiert dieses Licht in ihren bildseitigen Brennpunkt 8 für dieses Licht. The lens 6 collects the light emanating from the object-side focal point 2a fluorescent light 3 and focuses this light in its image-side focal point 8 for this light. Dass diese Linse 6 für das Fluoreszenzlicht 3 optimiert ist, bedeutet insbesondere, dass von einem Objektpunkt 2a ausgehende und nahe der optischen Achse 7 verlaufende Strahlen 3.1 in den gleichen Bildpunkt 8 fokussiert werden wie von demselben Objektpunkt 2a ausgehende Randstrahlen 3.2. is optimized that these lens 6 to the fluorescent light 3, means in particular that outgoing and from an object point 2a extending close to the optical axis 7, beams 3.1 in the same pixel 8 are focused as from the same object point 2a outgoing edge beams 3.2. Dies wird bevorzugt durch eine an die Dispersion des Fluoreszenzlichtes angepasste Krümmung erreicht. This is preferably achieved by adapting to the dispersion of the fluorescent light curvature.
  • Die The Figur 4 Figure 4 zeigt die Linse aus der shows the lens from the Figur 3 Figure 3 zusammen mit von demselben Punkt 2a ausgehenden Strahlen von Streulicht 4. Das Streulicht 4 weist eine kürzere Wellenlänge auf als das Fluoreszenzlicht 3 und wird daher insbesondere in den weit von der optischen Achse 7 entfernt liegenden Randbereichen der Linse 6 stärker gebrochen als das Fluoreszenzlicht 3. Streulicht 4, das von demselben Punkt 2a ausgeht wie Fluoreszenzlicht 3, wird nicht in denselben Punkt 8 fokussiert wie das Fluoreszenzlicht 3. Da die Linse 6 für Fluoreszenzlicht 3 optimiert ist, kann sie zwangsläufig nicht gleichzeitig für das gestreute Laserlicht 4 optimiert sein. together with emanating from the same point 2a rays of stray light 4. The scattered light 4 has a shorter wavelength than the fluorescent light 3 and is therefore 6 refracted more than the fluorescent light, especially in the distant far from the optical axis 7 of the edge areas of the lens 3. scattered light 4, emanating from the same point 2a as fluorescent light 3, is not focused at the same point 8 as the fluorescent light 3. Since the lens is optimized 6 for fluorescent light 3, it can inevitably not be simultaneously optimized for the scattered laser light. 4 Das bedeutet, dass Randstrahlen 4.2 des gestreuten Laserlichtes 4 stärker gebrochen werden als zentraler verlaufende Strahlen 4.1 des gestreuten Laserlichtes 4. This means that the edge beams 4.2 of the scattered laser light 4 to be refracted more as the central extending beams 4.1 of the scattered laser light. 4
  • Bei einer Überlagerung der Strahlengänge der In an overlay of the optical paths of the Figuren 3 und 4 Figures 3 and 4 entsteht in der Bildpunktebene der arises in the pixel level Figur 3 Figure 3 ein weißer Mischlichtpunkt, der nach außen in einen ihn umgebenden Streulichtring übergeht. a white mixed light spot, which merges outwardly into a surrounding scattered light ring. Dieser Farbfehler führt beim Stand der Technik zu den störenden Farbsäumen in der Lichtverteilung. This color error results in the prior art to the disturbing color fringes in the light distribution.
  • Die The Figur 5 Figure 5 zeigt Strahlengänge, wie sie in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auftreten. shows beam paths which occur in one embodiment of the invention. Im Einzelnen zeigt die In detail, shows the Figur 5 Figure 5 einen Punkt 2a eines Leuchtmittels 2, das die Eigenschaft besitzt, einfallendes Laserlicht als Streulicht 4 bevorzugt in einen ersten Raumwinkelbereich 10 zu streuen, der kleiner ist als ein zweiter Raumwinkelbereich 12, in den das Leuchtmittel 2 Fluoreszenzlicht 3 abstrahlt, und in dem der erste Raumwinkelbereich 10 vollständig enthalten ist. a point 2a of a light source 2, which has the property of incident laser light as scattered light 4 is preferred to scatter 10 that is smaller than a second solid angle range 12 in which the light source radiates 2 Fluorescent3 in a first solid angle range, and in which the first solid angle range 10 is completely contained.
  • Eine Projektionslinse 6 ist so angeordnet, dass ihre Lichteintrittsfläche den ersten Raumwinkelbereich 10 quer zur Ausbreitungsrichtung des Streulichtes 4 schneidet. A projection lens 6 is arranged so that its light entry surface transversely intersects the first solid angle range 10 the propagation direction of the scattered light. 4 Die Linse 6 ist insbesondere so angeordnet, dass ein zentraler Bereich 6a ihrer Lichteintrittsfläche mit dem in dem ersten Raumwinkelbereich 10 propagierenden Licht (Streulicht 4 und ein Teil des Fluoreszenzlichtes 3) beleuchtet wird und eine den zentralen Bereich 6a umgebende Randzone 6b ihrer Lichteintrittsfläche mit nur in dem zweiten Raumwinkelbereich 12, nicht aber mit dem sich im ersten Raumwinkelbereich 10 ausbreitenden Licht beleuchtet wird. The lens 6 is arranged in particular so that a central portion 6a of its light entry surface with the propagating in the first solid angle range 10 of light (scattered light 4 and a part of the fluorescent light 3) is illuminated and the central portion 6a surrounding rim 6b of their light entry surface only in the second solid angle region 12, but is not illuminated with the propagating in the first solid angle range 10 of light.
  • Die optische Achse der Projektionslinse 6 ist bevorzugt mit der Abstrahlrichtung des Lichtmoduls ausgerichtet. The optical axis of the projection lens 6 is preferably aligned with the emission direction of the light module. Der zentrale Bereich 10 ist ein quer zu der optischen Achse liegender, innerer Bereich der Lichteintrittsfläche der vom Raumwinkel 10 beleuchtet wird, beziehungsweise diesen Raumwinkel charakterisiert. The central region 10 is a transverse to the optical axis lying, inner region of the light entry surface of the room is illuminated by the angle 10, respectively characterizes this solid angle. Die größere Randzone, die den inneren Bereich umgibt und vom Raumwinkel 12 ausgeleuchtet wird, beziehungsweise diesen Raumwinkel charakterisiert, reicht vorzugsweise bis zum Rand der Linse. The greater the edge zone surrounding the inner region and is illuminated by the solid angle 12, or this space characterized angle preferably ranges up to the edge of the lens.
  • Dabei beträgt die Gesamtgröße der Lichteintrittsfläche (zentraler Bereich plus Randzone) bevorzugt das Vierfache bis das Sechzehnfache der Größe ihres zentralen Bereichs. The overall size of the light entry surface is (central region plus rim) is preferably four times to sixteen times the size of its central region. Die Linse 6 ist in dem zentralen Bereich 6a so gestaltet, dass sie von dem Punkt 2a des Leuchtmittels 2 ausgehendes Streulicht 4 in einen Bildpunkt 8 fokussiert, und die Linse ist in der Randzone 6b so gestaltet, dass sie von dem Punkt 2a des Leuchtmittels 6 ausgehendes Fluoreszenzlicht 3 in denselben Bildpunkt 8 fokussiert. The lens 6 is designed in the central portion 6a so that it focuses light emanating from the point 2a of the bulb 2 scattered light 4 in a pixel 8, and the lens 6b in the edge zone designed so that they from the point 2a of the bulb 6 outgoing fluorescent light is focused in the same image point 8. 3
  • In Bezug auf die Strahlen, die näher an der optischen Achse 7 verlaufen als die Randstrahlen, spielt eine wellenlängenabhängige Gestaltung oder Optimierung der Gestaltung eine wesentlich kleinere Rolle, da die chromatische Aberration proportional zum radialen Abstand von der optischen Achse 7 ist und die achsnahen Strahlen verschiedener Wellenlängen ausreichend gut fokussiert werden können. With respect to the beams passing closer to the optical axis 7 as the marginal rays, a wavelength-dependent design or optimization of the design plays a much smaller role, since the chromatic aberration is proportional to the radial distance from the optical axis 7 and the near-axis beams of different wavelengths can be sufficiently well focused.
  • Die The Figur 6 Figure 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laserscheinwerfers 14. Der Laserscheinwerfer 14 weist ein Gehäuse 16 auf, das eine Lichtaustrittsöffnung besitzt. shows an embodiment of a laser headlight according to the invention 14. The laser headlight 14 includes a housing 16 which has a light exit opening. Die Lichtaustrittsöffnung wird von einer transparenten Abdeckscheibe 18 abgedeckt. The light exit opening is covered by a transparent cover plate eighteenth Im Inneren des Gehäuses befindet sich ein Lichtmodul, das unter anderem den Gegenstand der Inside the housing there is a light module, which, inter alia, the subject matter of Figur 2 Figure 2 aufweist. having.
  • Das Lichtmodul weist eine Laserlichtquelle 20, ein Leuchtmittel 2 und eine Lichtumlenkeinrichtung 22 auf, die dazu eingerichtet ist, voneinander verschiedene Teilbereiche oder Punkte 2a, 2b, 2c, ... des Leuchtmittels 2 zeitlich getrennt voneinander mit Laserlicht 1 zu beleuchten, wobei die Lichtumlenkeinrichtung 22 wenigstens ein bewegliches erstes Lichtumlenkelement 22.1 aufweist, das dazu eingerichtet ist, auf sich einfallendes Laserlicht zu verschiedenen Zeitpunkten in verschiedene Raumrichtungen zu richten, und wobei die Lichtumlenkeinrichtung 22 dazu eingerichtet ist, in eine erste Raumrichtung gerichtetes Licht in einem ersten Strahlengang auf einen ersten Teilbereich 2a des Leuchtmittels zu lenken, und in eine zweite Raumrichtung gerichtetes Licht in einem zweiten Strahlengang auf einen zweiten Teilbereich 2b des Leuchtmittels zu lenken. The light module includes a laser light source 20, an illumination means 2, and a light directing device 22, which is arranged to mutually different sub-areas or points 2a, 2b, 2c, ... of the lighting means 2 to illuminate separated in time from each other with laser light 1, wherein the light directing 22 at least comprises a movable first light deflection element 22.1, which is adapted to straighten up incident laser light at various times in different spatial directions, and wherein the light directing device is adapted 22 to directed in a first direction in space light in a first beam path onto a first portion 2a to direct the luminous means, and in a second spatial direction directional light in a second beam path onto a second portion 2b of the luminous means to steer. Ein solches Lichtumlenkelement wird im Folgenden auch als Scanner bezeichnet. Such a light deflection is also referred to as a scanner. Mit einem solchen Scanner können zum Beispiel Scheinwerfer gebaut werden, die nahezu jede beliebige Lichtverteilung erzeugen können. With such a scanner, for example, spotlights can be built that can virtually create any distribution of light. Dies ermöglicht eine dynamische Anpassung einer vom Scheinwerfer erzeugten Lichtverteilung an veränderliche Verkehrsbedingungen. This allows a dynamic adjustment of light distribution produced by the headlamp to changing traffic conditions.
  • Dazu nimmt zum Beispiel eine im Kraftfahrzeug installierte Kamera 24 die Verkehrssituation vor dem Fahrzeug auf. To take as an installed in the motor vehicle camera 24, the traffic situation ahead of the vehicle. Ein Steuergerät 26 analysiert die Bilder und steuert das Lichtumlenkelement 22 und damit die Lichtverteilung so, dass die Fahrbahn immer optimal ausgeleuchtet ist und eine Blendung des Gegenverkehrs vermieden wird. A controller 26 analyzes the images and controls the light deflection element 22 and thus the light distribution so that the road is always optimally illuminated and a dazzling oncoming traffic is avoided. Dabei wird ein fokussierter Laserstrahl der Laserlichtquelle mit Hilfe des Scanners über das Leuchtmittel bewegt, welches das blaue Licht des Lasers durch Mischung mit gelbem oder gelb-rotem Fluoreszenzlicht in weißes Mischlicht umwandelt. In this case, a focused laser beam of the laser light source is moved by means of the scanner across the light source, which converts the blue light of the laser by mixing with yellow or yellow-red fluorescence light in white mixed light. Das weiße Licht wird über eine Optik auf die Fahrbahn gerichtet. The white light is directed through a lens onto the roadway. Durch Bewegen des Lichtflecks des fokussierten Laserstrahls auf dem Leuchtmittel und gleichzeitiges Modulieren der Laserleistung können beliebige Lichtverteilungen erzeugt werden. By moving the light spot of the focused laser beam on the luminous means and simultaneously modulating the laser power arbitrary light distribution can be produced.
  • Als Folge der Bewegung des Lichtumlenkelements 22 werden die Bereiche 2a, usw. des Leuchtmittels im Takt der Richtungsänderungen des Strahles sequentiell beleuchtet und damit mit Licht abgetastet und damit gescannt. As a result of the movement of Lichtumlenkelements 22 are the areas 2a, etc. of the luminous means in time with the changes of direction of the beam sequentially illuminated and scanned with light and scanned with it. Die Gesamtfläche, die sich als Vereinigung der sequentiell abtastend beleuchteten kleinen Bereiche ergibt, stellt sich für den menschlichen Sehsinn bei hinreichend schneller Abtastung und periodisch ausreichend schnell wiederholter Abtastsequenz als zusammenhängende, helle Fläche und damit als eine zusammenhängende Lichtverteilung dar. Eine hinreichend schnelle Abtastung ergibt sich zum Beispiel dann, wenn die Abtastsequenz mit einer Frequenz wiederholt wird, die größer als 100 Hz ist. The total area that is the union of the sequentially scanned lit small areas, presents to the human sense of sight at a sufficiently rapid scanning and periodically sufficiently quickly repeated sample sequence as a cohesive, bright surface and thus as a continuous light distribution. A sufficiently rapid sampling results for example, if the scan sequence is repeated with a frequency greater than 100 Hz.
  • Die Erfindung funktioniert für Lichtverteilungen, die relativ schmal sind, besonders gut. The invention works for light distributions that are relatively narrow, very good. Ein Beispiel einer schmalen Lichtverteilung ist eine sogenannte Spotlichtverteilung, die bis zu +/- 10° um eine zentrale Hauptabstrahlrichtung herum breit ist. An example of a narrow light distribution is a so-called spotlight distribution that is broad to a central main emission up to around +/- 10 °. Bei größerer seitlicher Streuung verlagert sich unter Umständen auch das vergleichsweise schmale Bündel des vom Leuchtmittel ausgehenden und von der Projektionslinse gebündelten Laserlichtes, das vorher im Leuchtmittel gestreut worden ist, in die für das Fluoreszenzlicht optimierte Randzone der Projektionslinse. With greater lateral dispersion and the relatively narrow beam emanating from the light source and collimated by the projection lens laser light, which has previously been scattered in the lamp, in the optimized for the fluorescent light edge zone of the projection lens is shifted, under certain circumstances. In diesem Fall sieht eine weitere Ausgestaltung vor, dass man den die Leuchtmitteloberfläche abtastenden Laserstrahl gesteuert so bewegt, dass das vom Leuchtmittel bevorzugt in die Vorwärtsrichtung ausgehende Lichtbündel immer zentral durch die Projektionslinse hindurch läuft. In this case, a further embodiment that is controlled by the illuminant surface scanning laser beam so that the moves preferably emanating from the light source in the forward direction of the light beam always passes centrally through the projection lens.
  • Die The Figur 7 Figure 7 zeigt eine bevorzugte Ausgestaltung eines Leuchtmittels 6, mit dem sich die gewünschten Verteilungen des gestreuten Laserlichtes (Streulicht 4) und des Fluoreszenzlichtes 3 erzielen lassen. shows a preferred embodiment of a lamp 6, with which the desired distributions of the scattered laser light can (scattered light 4) and achieve the fluorescent light. 3 Dieses Leuchtmittel weist eine erste 60 Schicht zur Streuung des einfallenden Laserlichtes und eine zweite Schicht 62 auf, in der sich der Leuchtstoff befindet, der durch das einfallende Laserlicht zur Emission von Fluoreszenzlicht angeregt wird. This bulb has a first layer 60 for scattering the incident laser light and a second layer 62, in which the phosphor is located, which is excited by the incident laser light to emit fluorescent light. Die streuende Schicht 60 besteht bevorzugt aus großen Mikropartikeln 64 mit Durchmessern von über 500 nm. Diese Schicht liegt im Strahlengang der einfallenden Laserstrahlung 1 bevorzugt vor der zur Fluoreszenz eingerichteten Schicht 62 und beeinflusst überwiegend das in den ersten Raumwinkel gestreute Streulicht 4. Die Größe dieser Partikel ist bevorzugt so ausgewählt, dass die Streuung bevorzugt in der Vorwärtsrichtung stattfindet und somit optimal an eine Projektionslinse 6, beziehungsweise an deren zentralen Bereich 6a, angepasst werden kann. The diffusing layer 60 preferably consists of large microparticles 64 having diameters of about 500 nm. This layer is located in the beam path of the incident laser beam 1 is preferably in front of the set up to the fluorescent layer 62 and affects mainly the light scattered in the first solid angle scattered light 4. The size of these particles is preferably selected so that the dispersion preferably takes place in the forward direction and can thus be optimally adapted to a projection lens 6, or to their central area 6a.
  • Als Fluoreszenzmittel wird bevorzugt ein nicht oder ein nur wenig streuendes Material verwendet, wie es zum Beispiel aus der Veröffentlichung " As fluorescence agent is a non or only slightly scattering material is preferably used as, for example, from the publication " ), bekannt ist. Is known). Ein nur wenig streuendes Fluoreszenzmittel kann zum Beispiel durch Einbettung des Phosphors in ein Matrixmaterial erzeugt werden, welches den gleichen oder einen zumindest ähnlichen Brechungsindex wie die Phosphorpartikel besitzt. A little scattering fluorescent agent may be created, for example, by embedding the phosphor in a matrix material which possesses the same or at least similar refractive index as the phosphor particles. Es sei noch angemerkt, dass eine Realisierung dieser Erfindung auch bei einem nicht scannenden Laser-Scheinwerfer denkbar wäre. It should be noted that the realization of this invention would also be conceivable in a non-scanning laser headlights.

Claims (9)

  1. Laserscheinwerfer (14) mit einer Laserlichtquelle (20), einem Leuchtmittel (2) und einer Lichtumlenkeinrichtung (22), die dazu eingerichtet ist, voneinander verschiedene Teilbereiche (2a, 2b,...) des Leuchtmittels zeitlich getrennt voneinander mit Laserlicht (1) zu beleuchten, wobei das Leuchtmittel die Eigenschaft besitzt, einfallendes Laserlicht als Streulicht (4) bevorzugt in einen ersten Raumwinkelbereich (10) zu streuen, der kleiner ist als ein zweiter Raumwinkelbereich (12), in den das Leuchtmittel Fluoreszenzlicht (3) abstrahlt, und in dem der erste Raumwinkelbereich (10) vollständig enthalten ist, und mit einer eine Lichteintrittsfläche aufweisenden Projektionslinse (6), die so angeordnet ist, dass die Lichteintrittsfläche den ersten Raumwinkelbereich (10) quer zur Ausbreitungsrichtung des gestreuten Laserlichts (4) schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass die Linse (6) so angeordnet ist, dass ein zentraler Bereich (6a) ihrer Lichteintrittsfläche mit dem in dem ersten Raumwi Laser projector (14) having a laser light source (20), a lighting means (2) and a light directing device (22) which is arranged to mutually different partial regions (2a, 2b, ...) of the fluorescent material separated in time from each other with laser light (1) to light, wherein the light source has the characteristic of incident laser light as scattered light (4) preferably in a first solid angle range (10) to spread, which is smaller than a second solid angle range (12) into which the bulb fluorescent light (3) emits and in which the first solid angle range (10) is completely contained, and a light entrance surface having projection lens (6) which is arranged so that the light entry surface of the first solid angle range (10) transversely to the direction of propagation of the scattered laser light (4) intersects, characterized in that that the lens (6) is arranged so that a central portion (6a) of its light entry surface with the first in the Raumwi nkelbereich (10) propagierenden Licht beleuchtet wird und eine den zentralen Bereich (6a) umgebende Randzone (6b) ihrer Lichteintrittsfläche mit Licht beleuchtet wird, das sich nur in dem zweiten Raumwinkelbereich (12), nicht aber in dem ersten Raumwinkelbereich (10) ausbreitet, und wobei ein beleuchteter Teil der Lichteintrittsfläche größer als der zentrale Bereich (6a) ist, und wobei die Linse (6) in dem zentralen Bereich (6a) so gestaltet ist, dass sie von einem Punkt (2a) des Leuchtmittels (2) ausgehendes und die Randzone (6b) der Lichteintrittsfläche beleuchtendes Fluoreszenzlicht (3.2) in denselben Bildpunkt (8) fokussiert wie Fluoreszenzlicht (3.1), das von demselben Punkt (2a) des Leuchtmittels ausgeht und das den zentralen Bereich (6a) der Lichteintrittsfläche beleuchtet. nkelbereich (10) propagating light is illuminated and the central portion (6a) surrounding the edge zone (6b) of its light entry surface is illuminated with light that is only in the second solid angle range (12), but not in the first solid angle range (10) propagating, and wherein an illuminated portion of the light entrance surface is greater than the central portion (6a), and wherein the lens (6) is formed in the central portion (6a) so that it from a point (2a) of the lighting means (2) outgoing and the edge zone (6b) of the light entry surface illuminating fluorescent light (3.2) in the same image point (8) is focused as fluorescent light (3.1), which from the same point (2a) of the bulb emanates and the central portion (6a) of the light entry surface illuminated.
  2. Laserscheinwerfer (14) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtgröße der Lichteintrittsfläche der Linse (6) das Vierfache bis das Sechzehnfache der Größe ihres zentralen Bereichs (6a) beträgt. Laser projector (14) according to claim 1, characterized in that a total size of the light entry surface of the lens (6) four times to sixteen times the size of its central portion (6a) is.
  3. Laserscheinwerfer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (2) Streuteilchenmit einem Durchmesser zwischen 0,5 Mikrometern und 10 Mikrometern enthält. Laser Headlight according to one of the preceding claims, characterized in that the lighting means (2) includes Streuteilchenmit a diameter between 0.5 micrometers and 10 micrometers.
  4. Laserscheinwerfer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet dass das Leuchtmittel Streuteilchen in einer eine Dichte aufweist, bei der die Streuung des Laserlichtes noch überwiegend in Vorwärtsrichtung, das heißt, parallel zu der Richtung des einfallenden Laserlichtes (1) erfolgt. Laser headlamp according to claim 3, characterized in that the lighting means comprises scattering particles in a density at which occurs the dispersion of the laser light still predominantly in the forward direction, that is, parallel to the direction of the incident laser light (1).
  5. Laserscheinwerfer (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtmittel (2) eine erste Schicht (60) zur Streuung des einfallenden Laserlichtes und eine zweite Schicht (62) aufweist, in der sich der Leuchtstoff befindet, der durch das einfallende Laserlicht zur Emission von Fluoreszenzlicht angeregt wird. Laser projector (14) according to any one of the preceding claims, characterized in that the lighting means (2) comprises a first layer (60) for scattering of the incident laser light and a second layer (62), in which the phosphor is represented by the incident laser light is excited to emit fluorescent light.
  6. Laserscheinwerfer (14) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die streuende Schicht (60)aus großen Mikropartikeln 64 mit Durchmessern von über 500 nm besteht. Laser projector (14) according to claim 6, characterized in that the diffusing layer (60) consists of large microparticles 64 having diameters of about 500 nm.
  7. Laserscheinwerfer (14) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die streuende Schicht (60) im Strahlengang der einfallenden Laserstrahlung (1) bevorzugt vor der zur Fluoreszenz eingerichteten Schicht (62) liegt. Laser projector (14) according to claim 6 or 7, characterized in that the diffusing layer (60) is located in the beam path of the incident laser radiation (1) preferably prior to the set up to the fluorescent layer (62).
  8. Laserscheinwerfer nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die streuende Schicht ein diffraktives Element ist. Laser headlamp according to claim 6 or 7, characterized in that the scattering layer is a diffractive element.
  9. Laserscheinwerfer (14) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Material der zweiten Schicht ein nicht oder ein nur wenig streuendes Material verwendet wird Laser projector (14) according to claim 6, characterized in that a non or little scattering material is used as the material of the second layer
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