EP3286493A1 - Beleuchtungsvorrichtung mit halbleiter-primärlichtquellen und mindestens einem leuchtstoffkörper - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung mit halbleiter-primärlichtquellen und mindestens einem leuchtstoffkörper

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EP3286493A1
EP3286493A1 EP16720770.3A EP16720770A EP3286493A1 EP 3286493 A1 EP3286493 A1 EP 3286493A1 EP 16720770 A EP16720770 A EP 16720770A EP 3286493 A1 EP3286493 A1 EP 3286493A1
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EP
European Patent Office
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spots
light
lighting device
primary light
pij
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16720770.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stephan Schwaiger
Andreas Petersen
Frank Schatz
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.)
Robert Bosch GmbH
Osram GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Osram GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH, Osram GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3286493A1 publication Critical patent/EP3286493A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
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    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
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    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • Lighting device with semiconductor primary light sources and at least one phosphor body
  • the invention relates to a lighting device
  • Emitting respective primary light beams a beam deflecting device which can be illuminated by means of the primary light beams and which can assume at least two beam deflecting positions, and at least one phosphor body which can be illuminated by means of primary light beams deflected by the beam deflecting device.
  • the invention is applicable, for example, to projection devices, in particular
  • Vehicle headlights or devices for professional lighting for example for effect lighting, e.g. as a stage spotlight or as a disco light.
  • Simple headlights in the automotive sector today offer the choice between several well-defined light distributions, such. Low beam, high beam and fog light.
  • dynamic cornering lights For example, dynamic cornering lights, motorway, city and bad weather light.
  • the selection of the light distributions is partly made by the situation of the headlight system or the central electronics of the vehicle. Also exist in the field of vehicle lighting so-called.
  • active headlamps in which a limited number of pixels arranged in columns can be generated. With active headlamps, for example, it is possible to have oncoming and preceding vehicles within your own
  • a possible technical implementation of an active headlight is based on a means Laser radiation excitable phosphor. The phosphor is scanned here with the stimulating radiation or
  • Light distribution can (as described in US 2014/0029282 AI) both an intensity modulation of the
  • thermal quenching in terms of their conversion rate or a maximum acceptable power density (for example, due to their physical material properties such as a
  • Luminous flux per cross-sectional area of the (by the laser beam) illuminated phosphor element To avoid the e.g. for one
  • the achievable resolution decreases. So there is a conflict of objectives between the resolution and the achievable luminous flux. Increasing the resolution causes a reduction in luminous flux per pixel and vice versa. The only way to avoid the negative consequences of the luminance limit of the phosphor, without the Reducing resolution is to distribute the luminous flux over several laser beams.
  • Adjustment effort allows high resolution at high luminous flux. This object is achieved according to the characteristics of the independent
  • the object is achieved by a lighting device comprising a plurality of semiconductor primary light sources for
  • Beam deflecting deflected primary light beams is illuminated, wherein - in at least one
  • Primary light beams also called “single spots”.
  • the at least one phosphor body are spatially distinguishable on the at least one phosphor body, a composite of the individual light spots total luminous spot depending on the Strahlumlenk ein the Strahlumlenk acquired on the at least one phosphor body is locally distinguishable and at least one on the at least one
  • Fluorescent body falling primary light beam during operation of the lighting device is selectively switched on and off.
  • this lighting device it becomes possible to achieve a high resolution, since not only a position of the total light spot on the phosphor body locally
  • Primary light beams can be varied by switching on and off, e.g. also depending on a position of the total light spot. Furthermore, such an activation and adjustment of the beam deflection device and / or the semiconductor primary light sources is simplified.
  • the individual primary light beams also referred to as “single primary light beams” or “individual beams” can now be directed onto the phosphor with a relatively low adjustment effort, without reducing the resolution or the luminous flux.
  • Another advantage is that the adjustment of the individual semiconductor primary light sources to each other no longer needs to be made at the system level, but can already take place at the manufacturer of the semiconductor primary light sources.
  • the total light spot (and thus also a composite of the individual primary light beams total light beam) is thus segmented by the individual beams or
  • Beam deflecting the Strahlumlenk might - be a single contiguous spot or have several spatially separated luminous portions.
  • the spatially separated luminous sections can each be composed of several individual spots again.
  • At least one total light spot which is composed of all light spots of the individual primary light beams, can be uniformly moved on the phosphor body by means of the beam deflection device, while at least some individual light spots
  • Primary light beams are selectively switched on and off.
  • a "beam deflection position” may in particular be understood to mean a position of the beam deflection device in which an incident primary light beam is deflected in a predetermined spatial direction.
  • a beam redirecting position may be, for example, a mechanical position (e.g., an angular position or a lift position) and / or an electrical or electronic adjustment (e.g., a voltage level or code train).
  • the selective turn-on and turn-off capability of at least one semiconductor primary light source comprises that of several
  • Semiconductor primary light sources at least one semiconductor primary light source individually and / or in groups switched on and off. It's one for one especially
  • At least one semiconductor primary light source may be - e.g. depending on a given application - individually or in groups on and off
  • the selective turn-on and turn-off capability may include having the associated semiconductor primary light source selectively generate or not generate a primary light beam
  • the selective turn-on and turn-off capability may also include a generated one
  • Primary light beam is selectively passable or blockable.
  • the blocking can be achieved, for example, by means of respective shutters or shutters.
  • the phosphor body can be present or used in a reflective arrangement and / or in a transmitting arrangement. In the reflective arrangement, the light emitted from the phosphor body is used as the useful light radiated from the side of the phosphor body to which the primary light beams are incident as well. In the transmissive arrangement, the light emitted from the phosphor body is used as the useful light that is incident from that with respect to the incident light
  • Primary light rays facing away from the phosphor body is emitted.
  • transmissive arrangement Especially in a transmissive arrangement are more
  • optical elements such as dichroic mirrors, to increase the efficiency feasible.
  • the phosphor body has at least one phosphor which is suitable for at least partially converting or converting incident primary light into secondary light of different wavelengths. If there are multiple phosphors, these secondary lights will be like each other
  • the wavelength of the secondary light may be longer (so-called “Down Conversion”) or shorter (so-called "Up
  • blue primary light e.g., blue primary light
  • Wavelength of about 450 nm by means of a phosphor in green, yellow, orange or red secondary light being transformed.
  • Wavelength conversion or wavelength conversion a mixture of secondary light (e.g., yellow) and unconverted primary light (e.g., blue) is emitted from the phosphor body which may serve as useful light (e.g., white).
  • secondary light e.g., yellow
  • unconverted primary light e.g., blue
  • the phosphor body may be a (flat) phosphor plate, for example in the form of a ceramic.
  • Phosphor plate can at least at the by the
  • the phosphor chip can be a constant or a
  • the phosphor wafer can also be non-planar, for example arched or undulated, at least on the surface that can be irradiated by the primary light beams.
  • the phosphor body can be a single, coherently produced phosphor body, which is also known as
  • one-piece phosphor body can be called.
  • the phosphor body can be made separately
  • sub-segments or sub-phosphor bodies may have the same or different conversion characteristics (eg, in terms of a degree of conversion, a phosphor used, etc.). If there are a plurality of partial phosphor bodies, at least two of them can adjoin one another closely, for example abutting one another.
  • the phosphor body can be, for example, a rectangular or a round phosphor body.
  • the phosphor body may have a largest diameter of 20 mm or less. For example, a rectangular phosphor body may have edge dimensions of 5 x 20 mm or 20 x 5 mm.
  • Fluorescent bodies are locally distinguishable, may also be referred to as a "lateral disjoint" or just as one
  • Arrangement comprises that adjacent light spots laterally or laterally separated from each other or only partially
  • a center of a luminous spot can be understood to be a geometric center of gravity (possibly weighted with the luminance).
  • At least one phosphor body are spatially distinguishable and at least two primary light beams or individual spots on the at least one phosphor body lie directly on top of each other. "Directly superimposed"
  • Directly superimposed single spots may have the same or different characteristics (e.g., diameter).
  • An edge of a light spot may, for example, enclose the area in which a luminance of at least 5%, in particular of at least 10%, in particular of at least 1 / e (corresponding to approx. 13.5%), in particular 1 / e
  • the at least one semiconductor primary light source comprises at least one laser, for example at least one laser diode.
  • the laser diode may be in the form of at least one individually gehausten laser diode or in ungehauster form, z. B. as at least one chip or "die" present.
  • a plurality of laser diodes may be present as at least one multi-die package or as at least one laser bar.
  • the multi-laser package PLPM4 450 from Osram Opto Semiconductors can be used.
  • Several chips can be mounted on a common substrate ("submount"). Instead of a laser, for example, at least one light emitting diode
  • Semiconductor primary light source has at least four, in particular at least 20, in particular at least 30, in particular at least 40, semiconductor primary light sources.
  • Primary light beams to emit or emit parallel to each other can be e.g. by attaching the semiconductor primary light sources on one or more common carriers. Especially for this
  • Development can all semiconductor primary light sources on a common carrier, in particular printed circuit board, be arranged, for example, as at least one multi-die package or as at least one laser bar.
  • the semiconductor primary light sources are arranged in a regular surface pattern, in particular in a symmetrical
  • Matrix pattern or in a hexagonal pattern gives the advantage that a whole of all during one
  • Fluorescent body in a simple manner also regularly, in particular symmetrically, may be formed or forms a regular pattern there, for example, a matrix pattern.
  • undesirable luminance jumps or undesired luminance gaps between adjacent ones can be avoided
  • Luminous spots are avoided.
  • the plurality of semiconductor primary light sources may be followed by a first optic in the form of a "primary optic", which comprises the single primary light beams emitted by the semiconductor primary light sources, e.g. collimated.
  • Primary optics and the beam deflecting a second optics may be arranged with at least one optical element.
  • a third optical system with at least one optical element can be arranged in the light path between the beam deflection device and the at least one phosphor body.
  • the fourth optics can be optically connected downstream of the at least one phosphor body with at least one optical element for beam shaping of the useful light.
  • the third optics and the fourth optics may have at least one common optical element, for example at least one optical element for focusing the primary light beams on the phosphor body and for coupling out the latter
  • the beam deflecting device at least one by means of the primary light beams
  • This embodiment has the advantage that it is relatively simple, compact, durable and inexpensive feasible.
  • the at least one movable mirror may in particular at least one rotatable or pivotable mirror
  • Movable mirror is exactly a mirror, which allows a particularly simple structure. Such a mirror is
  • the at least one movable mirror comprises a plurality of movable mirrors. These can deflect the primary light beams, for example, into different spatial directions, e.g. for a line-wise or column-wise construction of the Lichtabstrahlmusters.
  • the at least one illuminatable by means of the primary light beams movable mirror each comprises a rotatable mirror per axis of rotation, for example, a rotatable mirror for the x-axis and a
  • Image construction is then enabled, for example, by having a total spot in a second image direction (e.g., one image height or one image width) so large (e.g., as high or so wide) that it occupies the entire second
  • Image direction occupies.
  • the resolution in the second image direction via the on or off circuit of the individual beams can be done.
  • the semiconductor primary light sources may then be e.g. be arranged in a row.
  • possible embodiments include a field of vertically displaceable piston-like MEMS (mirror-like) mirrors or e.g. an LCD-based phase shift field. It is still a development that the second optics is arranged and arranged to at least two of the
  • Semiconductor primary light sources emitted single primary light beams at different angles to the at least one mirror to direct. This can be a
  • the second optics can in particular
  • the second optics is set up and arranged, two individual primary light beams emitted by the semiconductor primary light sources parallel but laterally disjointly directed to the at least one mirror.
  • the at least one movable mirror comprises at least one micromirror.
  • the micromirror may be a MEMS device, which may be referred to as a MEMS mirror. At least one
  • Micromirror may have a single continuous movable mirror surface. At least one micromirror may have a plurality of - in particular independently of each other - movable mirror surfaces. It may then be present in particular as a micromirror array, e.g. as a DMD ("Digital Micromirror Device").
  • a micromirror (or a
  • micromirrors can resonant or non-resonant with respect to its vibrational behavior
  • Angular positions of a micromirror can be sinusoidal or non-sinusoidal, in particular with a temporally linear or a temporally nonlinear deflection.
  • MEMS mirrors have a deflection of +/- (10 ° ... 12 °).
  • At least one micromirror can be actuatable, in particular pivotable, for example stepwise or steplessly.
  • the respective angular positions correspond to the respective positions of a total
  • the at least one associated actuator e.g., a piezo actuator with or without
  • Hub Reinforcement may be formed or used as a stepper motor.
  • at least one micromirror can be continuously rotatable by means of a drive shaft, namely between two end positions or spinning.
  • the actuator can then be an electric motor.
  • a stepwise pivotable mirror and a continuously rotatable mirror Mirror a structure similar to a so-called “flying spot" - method can be achieved.
  • Primary light beams composite total light beam is illuminated web-like or the total light spot
  • web-like on the phosphor body is movable or "scannable".
  • the sheet-like movement may be e.g. a line or
  • Lissaj ousfigur his The inverse of the time taken to sweep a row or column may be referred to as a horizontal scan frequency or line rate or vertical scan frequency or line rate.
  • a pulse rate of the semiconductor primary light sources may be correspondingly higher than the scan frequency.
  • Fluorescent body is also referred to as "image buildup time", the associated frequency as “image buildup frequency”.
  • the image-building frequency is advantageously at least 50 Hz, particularly advantageously at least 75 Hz, even more particularly advantageously at least in a far-field
  • Fluorescent body can be achieved only by switching on and off of the individual primary light beams are. Also, a particularly high resolution can be achieved.
  • Total light spots may include, can overlay.
  • a high resolution and a high temporal integrated luminance are particularly easy for e.g. allows a line or column-like sweeping or scanning of the phosphor body. It's one of a kind for a mechanically very simple
  • Movement mechanism at least one mirror advantageous embodiment that - to different Angular positions belonging - total light spots are spatially separated.
  • Phosphor bodies are generated and other total spots are made locally distinguishable or disjoint on the phosphor body (i.e., only partially
  • Beam deflection position of the beam deflector (e.g., from the angular position of the at least one moveable mirror).
  • the total light spot has a maximum achievable planar extent which does not exceed 20% of a corresponding extent of the phosphor body or of its illuminable area
  • Beam deflecting means e.g., the angular position of the at least one mirror
  • Beam deflecting means may be located within a
  • Illumination cycle or generate within a picture setup time a plurality of disjoint total light spots, which together more than 20% (in particular 10 2% or 1%) of
  • Diameter eg in a total light spot with a round basic shape
  • an edge length or a diagonal eg in a total light spot with a rectangular or hexagonal basic shape
  • the extent and / or the shape of the total luminous spot may be given in particular by the extent and / or the shape of an enveloping contour of the total luminous spot.
  • the enveloping contour may be the imaginary line of minimal length surrounding all the individual spots of an overall spot. It surrounds a closed area in which all individual spots are located.
  • the associated enveloping contour may be rectangular
  • the shape of its enveloping contour has a certain (e.g., rectangular, hexagonal, circular, oval, freeform, etc.) basic shape, may include that at least part of the edges are curved, the basic shape is e.g. has rounded edges.
  • Lighting device is coupled to at least one sensor (for example, with a camera) and the individual
  • Primary light beams or the associated light spots depending on a measured value of the at least one sensor can be switched on and off. This can be done at one
  • Adaptation of the light emission pattern may also be referred to as “dynamic” or “active” adaptation.
  • Possibility of dynamic adaptation consists in switching on or off of individual primary light beams or
  • Lighting device is a projection device.
  • the far field can e.g. Designate a space area in front of the lighting device from a distance of about one meter, in particular from a distance of about five
  • Lighting device is a vehicle headlight or an effect lighting device (e.g., a stage or a disco lighting).
  • the lighting device may also be an image projector.
  • the associated vehicle may be a motor vehicle such as a passenger car, a truck, a bus, a motorcycle, etc., an aircraft such as an airplane or a helicopter or a
  • the lighting device can
  • the lighting device basically to another lighting device of a vehicle, for example, a tail light.
  • the lighting device can be a safety function
  • the radiation emitted by the illumination device is kept within a photobiologically harmless level, for example, by a structural design and / or by switching off the semiconductor primary light sources
  • the automatic shutdown can e.g.
  • the damage may include damage or removal of the phosphor body.
  • the damage can be caused by an accident.
  • Fig.l shows a sectional view in cross-sectional view of a lighting device according to a first embodiment
  • Fig. 2 shows a total spot on a
  • Fig.5 shows yet another possible plot of a local luminance distribution
  • Figure 6 shows a front view of a phosphor body with a possible path of the total light spot
  • FIG. 7 shows a front view of a phosphor body with a representation of temporally successive
  • FIG 9 shows a sectional illustration in cross-sectional view of a lighting device according to a third exemplary embodiment.
  • Fig.l shows a sectional view in cross-sectional view of a lighting device 1 according to a first
  • the primary light beams Pij are emitted in parallel with each other.
  • the individual primary light beams Pij pass through a first optical system 3 which allows individual beam shaping of the individual primary light beams Pij, e.g. a beam collimation, for example for individual "parallel alignment" of all individual primary light beams Pij.
  • the first optic 3 can also be referred to as "primary optic".
  • the first optics 3 is followed by a common for all primary light beams Pij second optics 4, which the
  • Primary light rays Pij spatially closer together and possibly also reduces the cross-sectional area and directs to a first mirror in the form of a micromirror 5.
  • the second optic 4 may also be referred to as a "telescope optic" become.
  • the primary light beams Pij can hit the micromirror 5 in parallel or at an angle to one another.
  • the micromirror 5 can, for example stepless or
  • two axes of rotation here e.g. could lie perpendicular to the sheet plane and in the sheet plane parallel to a mirror surface of the micromirror 5. He can with respect to each of the two axes of rotation several
  • the deflection angle of the micromirror 5 may be e.g. in both directions up to +/- 12 °.
  • the micromirror 5 directs the now tight in one
  • a third optical system 6 to a rigid deflection mirror 7 to.
  • selected total light beams Pges belonging to different angular positions of the micromirror 5 are shown by way of example, which can be generated in temporal succession during operation of the lighting device 1.
  • the deflection mirror 7 directs the individual primary light beams Pij or the total light beam Pges composed thereof through a fourth optical system 8 onto a phosphor body 9.
  • a diameter of the fourth optical system 8 amounts to
  • Automotive applications preferably 70 mm or less.
  • the phosphor body 9 is here as a plane
  • Pad can also act as a heat sink.
  • the phosphor body 9 can therefore be illuminable simultaneously in an angular position of the micromirror 5 at most by all the primary light beams Pij. However, one or more, in particular also dependent on the angular position Primary light beams Pij be turned off or not
  • the blue primary light beams Pij may be illuminated by the phosphor (eg, a phosphor) in the phosphor body 9
  • Phosphor of cerium-doped yttrium-aluminum garnet which at least partially converts blue primary light into yellow secondary light
  • the phosphor body 9 radiates here from the same side on which the primary light beams Pij impinge, the
  • Useful light N ab which is composed of a primary light component P and a secondary light component S mixed
  • the fourth optics 8 also serves as a coupling-out optics or as part of a
  • the useful light N can be e.g. be a blue-yellow or white mixed light.
  • the deflection mirror 7 may belong to the third optics 6 and / or the fourth optics 8, or may not constitute a component of these optics 6, 8.
  • both mirrors 5 and 7 can be rotatable mirrors with different axes of rotation, in particular micromirrors.
  • the mirror 5 may then only be rotatable about a first axis of rotation D1 and the mirror 7 may be rotatable only about a second axis of rotation D2.
  • the mirror 7 of the micromirrors and the mirror 5 can be the rigid deflection mirror. This provides the advantage that the third optic 6 can also be omitted.
  • Micromirror 5 (or alternatively, the mirror 5 and / or 7, etc.) can all fall on the micromirror 5 Primary light beams Pij are moved together, which also results in a corresponding movement of the associated light spots Fij on the phosphor body 9. This corresponds to a changed distraction of one of the individual
  • Primary light beams Pij composite total light beam Pges and the total light spot Fges. This is one of the individual spots Fij the respective
  • Fluorescent body 9 and are arranged disjoint to each other on the phosphor body 9.
  • the primary light beams Pij can be switched on and off individually or in groups during operation of the lighting device 1.
  • FIG. 2 shows a frontal view of the phosphor body 9 with all simultaneously producible individual light spots Fij.
  • the individual spots Fij form a total spot Fges on the phosphor body 9 of the
  • Lighting device 1 The light spots Fij are generated by a respective primary light beam Pij.
  • the spots Fij are locally distinguishable on the phosphor body 9 and here e.g. practically not overlapping.
  • the spots Fij form - as well as the
  • the extent and / or the shape of the total luminous spot Fges is determined by an enveloping contour U, all
  • Single spots Fij surrounds at minimal length. she surrounds a closed area in which all the individual spots Fij lie.
  • the associated enveloping contour has a rectangular basic shape, which may possibly have rounded corners. If all the light spots Fij are switched on, the associated total light spot Fges can also be referred to as the "maximum" total light spot Fges. 3 shows a plot of a local
  • Luminance distribution of a row j of the spots Fij with the columns i 1 to 5 of Figure 2 and the resultant by superposition total luminous spot Fges.
  • the spots Fij are arranged disjoint, since their
  • Luminous tips / or their geometric centers do not coincide.
  • the spots Fij are also local to each other
  • Luminous spots Fij correspond.
  • the individual spots Fij overlap or overlap here in contrast to Figure 3 partially, if that
  • Criterion of 1 / e of the maximum luminance L v is assumed as the value of an edge of the light spots Fij. in the Compared to Figure 3, the light spots Fij have the same luminance profile or the same shape of the
  • Luminance distribution at a different lateral distance from each other This applies analogously to the individual primary light beams Pij at the location of the phosphor body 9.
  • the spots Fij overlap even more here than in Figure 4 (but not quite), so that the overall spot Fges no longer shows pronounced local luminance maxima.
  • the light spots Fij have a wider luminance profile at the same distance from one another in comparison to FIG. Fig.5 differs from Fig.3 thus both by the distance and by the luminance profile of
  • FIG. 6 shows a front view of a phosphor body 9 with a possible, purely exemplary path of the total light spot Fges.
  • the total light spot Fges is moved by the pivoting or rotation of the micromirror 5 in succession over the phosphor body 9 such that the phosphor body 9 can be illuminated line by line by the total light spot Fges. This can also be called a line scan
  • the micromirror 5 (or alternatively movable mirrors 5 and / or 7) has at least (r x s) possible angular positions.
  • the micromirror 5 can be infinitely or practically infinitely variable, so that basically any other angular positions can be taken.
  • the total spots Fges at the positions k, 1 (which may also be referred to as Fges-kl in the following) are advantageously directly adjacent to one another but not overlapping or overlapping, but are spatially separated from one another.
  • the amount of time required to scan the total spot Fges over all positions 1, r and 1, s is also referred to as the "build-up time", the associated frequency being called the "build-up frequency”.
  • the image-building frequency is advantageously at least 50 Hz, particularly advantageously at least 75 Hz, particularly advantageously at least 100 Hz, very particularly advantageously at least 200 Hz.
  • the individual light spots Fij form a ([i * k] x [j * 1]) matrix pattern on the phosphor body 9. Since the individual light spots Fij can be switched on and off individually, the result is the possibility of a high-resolution matrix field from individual spots Fij and thus also a corresponding Lichtabstrahlmuster of the phosphor body. 9
  • the lighting device 1 may, for example, a
  • Micro-mirror 5 with at least one on or off state of the single light spots Fij or the total light spot Fges linked.
  • each single spot Fij a Ein standing. Off state can be assigned individually or in groups.
  • the relationships between the angular positions and the respective on and off states may be different for different applications. So can the
  • Lighting device 1 serve as a vehicle headlamp, wherein in the look-up table, for example, different links for a low beam for
  • the lighting device 1 is coupled to at least one sensor (for example a camera) and the individual light spots Fij and / or the total light spot Fges (or the corresponding primary light beams Pij or
  • Pges depending on a measured value of the at least one sensor and can be switched off. For example, in a moving vehicle, when a pedestrian or an animal was detected by a front camera, those can
  • Luminous spots Fij are turned off, which illuminate in the associated Lichtabstrahlmuster this object. This reduces glare of the object.
  • Primary beam Pij is generally possible.
  • Another possibility of a situation-dependent adaptation may consist in a variation of the turn-on pattern of the individual light spots Fij as a function of a value of an outside light sensor.
  • FIG. 7 shows a front view of a phosphor body 9 with a representation of positions in time
  • the total spots Fges- (k + t) l are constructed purely by way of example as a 3x3 matrix of single spots Fij.
  • the total spot Fges- (k + 2) l is also generated by turning on all possible nine individual spots Fij. Within the selected area, therefore
  • the micromirror 4 has been further rotated by one more angular position, so that now an overall light spot Fges- (k + 3) l is generated, which is also entirely within the selected range.
  • the micromirror 4 has been further rotated by one more angular position, so that now a total spot Fges- (k + 4) l is generated, which is also entirely within the selected range.
  • Micromirror 4 has been further rotated by one more angular position, so that now a total spot Fges- (k + 5) l is generated, which is also entirely within the selected
  • micromirror 4 is analogous to one more each
  • the total light spots Fges-kl can also be individually selected from single light spots Fij
  • Any scanning directions are generated on the phosphor body 9, possibly even several times at the same position within a screen setup time.
  • FIG. 8 shows a sectional view in cross-sectional view of a lighting device 11 according to a second
  • the illumination device 11 differs from the illumination device 1 in particular in that the, for example, white or whitish useful light N, that of the mixture of converted secondary light S and not
  • Transmittive or “transmissive” arrangement is also the fourth optics 8 (which is indicated here by a lens) on the useful light N emitting side of the phosphor body 9. Also here on the
  • Deflection mirror 7 omitted, but in principle also in the lighting device 1 is possible.
  • FIG. 9 shows a sectional view in cross-sectional view of a lighting device 21 according to a third
  • the lighting device 21 differs from the
  • Lighting device 11 characterized in that the third optics 6 is dispensed with. While in the lighting devices 1 and 11 by the third optics 6, inter alia, a Focusing the incident on the phosphor body 9 primary light beams Pij takes place, this takes over in the
  • Different total primary beams Pges can generate respective different total spots Fges-kl and therefore also be referred to as total primary beams Pges-kl.
  • the primary light rays Pij also all meet obliquely on the phosphor body. This may be inclined so that the primary light beams Pij impinge on him at least approximately at a Brewster angle.
  • a phosphor body may generally be illuminatable by a plurality of sets each of a plurality of semiconductor primary light sources and at least one movable mirror as described above.
  • the illuminable surfaces of the phosphor body associated with different sets can be
  • a common surface of the phosphor body may be illuminated by the sets temporally and / or locally offset.
  • a phosphor body can by different sets in particular
  • a phosphor body can be illuminated in the same direction by different sets, in particular on the same track.
  • a column-like scanning or any desired scanning can be used analogously to a line-like scanning or lighting sequence.
  • "on”, “an”, etc. may be taken to mean a singular or a plurality, in particular in the sense of "at least one” or “one or more”, etc., as long as this is not explicitly excluded, eg by the expression “exactly a "etc.
  • a number may include exactly the specified number as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

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Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (1) weist mehrere Halbleiter-Primärlichtquellen (Dij) zum Emittieren jeweiliger Primärlichtstrahlen (Pij), eine mittels der Primärlichtstrahlen beleuchtbare Strahlumlenkeinrichtung (5), insbesondere mindestens einen beweglichen Spiegel, die mindestens zwei Strahlumlenkstellungen einnehmen kann, und einen Leuchtstoffkörper (9), der mittels von der Strahlumlenkeinrichtung (5) umgelenkter Primärlichtstrahlen (Pij) beleuchtbar ist, auf, wobei Leuchtflecke (Fij) der einzelnen Primärlichtstrahlen (Pij) auf dem mindestens einen Leuchtstoffkörper (9) örtlich unterscheidbar sind, ein sich aus den Leuchtflecken (Fij) der einzelnen Primärlichtstrahlen (Pij) zusammensetzender Gesamt-Leuchtfleck (Fges) abhängig von der Strahlumlenkstellung der Strahlumlenkeinrichtung (5) auf dem mindestens einen Leuchtstoffkörper (9) örtlich unterscheidbar ist und mindestens ein auf den mindestens einen Leuchtstoffkörper (9) fallender Primärlichtstrahl (Pij) bei Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung (1) selektiv ein- und ausschaltbar ist. Die Beleuchtungsvorrichtung (1) ist beispielsweise anwendbar auf Projektionsvorrichtungen, insbesondere Fahrzeugscheinwerfer oder Vorrichtungen zur professionellen Beleuchtung, beispielsweise für eine Effektbeleuchtung, z.B. als ein Bühnenscheinwerfer oder als eine Disco-Leuchte.

Description

Beschreibung
Beleuchtungsvorrichtung mit Halbleiter-Primärlichtquellen und mindestens einem Leuchtstoffkörper
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung,
aufweisend mehrere Halbleiter-Primärlichtquellen zum
Emittieren jeweiliger Primärlichtstrahlen, eine mittels der Primärlichtstrahlen beleuchtbare Strahlumlenkeinrichtung, die mindestens zwei Strahlumlenkstellungen einnehmen kann, und mindestens einen Leuchtstoffkörper, der mittels von der Strahlumlenkeinrichtung umgelenkter Primärlichtstrahlen beleuchtbar ist. Die Erfindung ist beispielsweise anwendbar auf Projektionsvorrichtungen, insbesondere
Fahrzeugscheinwerfer oder Vorrichtungen zur professionellen Beleuchtung, beispielsweise für eine Effektbeleuchtung, z.B. als ein Bühnenscheinwerfer oder als eine Disco-Leuchte.
Einfache Scheinwerfer im Kfz-Bereich bieten heute die Wahl zwischen mehreren fest definierten Lichtverteilungen, wie z.B. Abblendlicht, Fernlicht und Nebellicht.
Sogenannte "adaptive" Scheinwerfersysteme mit veränderlichen Lichtverteilungen ergänzen diese Auswahl und bieten
beispielsweise dynamisches Kurvenlicht, Autobahn-, Stadt- und Schlechtwetterlicht an. Die Auswahl der Lichtverteilungen wird zum Teil situationsbedingt von dem Scheinwerfersystem bzw. der Zentralelektronik des Fahrzeugs vorgenommen. Auch existieren im Bereich der Fahrzeugbeleuchtung sog.
"aktive" Scheinwerfer, bei denen eine begrenzte Zahl von in Spalten angeordneten Bildpunkten erzeugbar ist. Mit aktiven Scheinwerfern ist es beispielsweise möglich, entgegenkommende und vorausfahrende Fahrzeuge innerhalb des eigenen
Fernlichtkegels auszublenden ("blendfreies Fernlicht") oder Gefahrenquellen durch direkte Beleuchtung für den Fahrer hervorzuheben. Eine mögliche technische Umsetzung eines aktiven Scheinwerfers basiert auf einem mittels Laserstrahlung anregbaren Leuchtstoff. Der Leuchtstoff wird hierbei mit der anregenden Strahlung abgerastert oder
"abgescannt" und danach mit Hilfe einer Projektionsoptik abgebildet. Das Prinzip ist beispielsweise in den
Druckschriften DE 10 2010 028 949 AI, US 2014/0029282 AI und WO 2014/121314 AI beschrieben. In diesen Druckschriften wird beschrieben, dass dynamisch anpassbare Lichtverteilungen auf dem Leuchtstoff dadurch erzeugt werden, dass die zur Anregung des Leuchtstoffes verwendete Laserstrahlung mit Hilfe einer ansteuerbaren Lichtablenkeinheit in Form eines beweglichen Mikrospiegels kontrolliert wird. Eine gewünschte
Lichtverteilung kann dabei (wie in der US 2014/0029282 AI beschrieben) sowohl über eine Intensitätsmodulation der
Laserquelle, über eine Anpassung der Winkelgeschwindigkeit der Ablenkeinheit als auch über eine Kombination beider
Mechanismen erreicht werden.
Die zur Wellenlängenumwandlung bzw. Konvertierung des
Laserlichts notwendigen Leuchtstoffe sind wegen des sog.
"thermischen Quenchens" hinsichtlich ihrer Konversionsrate bzw. einer maximal akzeptablen Leistungsdichte (z.B. aufgrund ihrer physikalischer Materialeigenschaften wie einer
Widerstandfähigkeit gegenüber einer "Laserablation" ) und damit hinsichtlich ihrer maximalen Leuchtdichte begrenzt. Diese Grenze der Leuchtdichte begrenzt den sich ergebenden
Lichtstrom pro Querschnittsfläche des (durch den Laserstrahl) beleuchteten Leuchtstoffelements . Um den z.B. für einen
Scheinwerfer notwendigen Lichtstrom zu erreichen, ist daher eine minimale beleuchtete Fläche auf dem Leuchtstoffelement und damit auch eine minimale Querschnittsfläche des
Laserstrahls notwendig. Während der Lichtstrom mit steigendem Strahldurchmesser (bei konstanter Leistungsdichte des
Strahls) zunimmt, nimmt die erreichbare Auflösung ab. Es existiert also ein Zielkonflikt zwischen der Auflösung und dem erreichbaren Lichtstrom. Eine Erhöhung der Auflösung verursacht eine Reduktion des Lichtstroms pro Bildpunkt und umgekehrt. Die einzige Möglichkeit, die negativen Folgen der Leuchtdichtebegrenzung des Leuchtstoffs zu umgehen, ohne die Auflösung zu reduzieren, besteht darin, den Lichtstrom auf mehrere Laserstrahlen zu verteilen. Die technischen
Realisierungen davon weisen den Nachteil auf, dass sie einen hohen Justageaufwand nach sich ziehen und viel Bauraum für die Anordnung der Lichtquellen bzw. der Ablenkeinheiten benötigen .
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine kompakte Beleuchtungsvorrichtung
bereitzustellen, die ohne großen Ansteuerungs- und/oder
Justage-Aufwand eine hohe Auflösung bei hohem Lichtstrom ermöglicht . Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend mehrere Halbleiter-Primärlichtquellen zum
Emittieren jeweiliger Primärlichtstrahlen, eine mittels der Primärlichtstrahlen beleuchtbare Strahlumlenkeinrichtung, die mindestens zwei Strahlumlenkstellungen einnehmen kann, und einen Leuchtstoffkörper, der mittels von der
Strahlumlenkeinrichtung umgelenkter Primärlichtstrahlen beleuchtbar ist, wobei - in zumindest einer
Strahlumlenkstellung - Leuchtflecke der einzelnen
Primärlichtstrahlen (auch als "Einzel-Leuchtflecke"
bezeichnet) auf dem mindestens einen Leuchtstoffkörper örtlich unterscheidbar sind, ein sich aus den Einzel- Leuchtflecken zusammensetzender Gesamt-Leuchtfleck abhängig von der Strahlumlenkstellung der Strahlumlenkeinrichtung auf dem mindestens einen Leuchtstoffkörper örtlich unterscheidbar ist und mindestens ein auf den mindestens einen
Leuchtstoffkörper fallender Primärlichtstrahl bei Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung selektiv ein- und ausschaltbar ist. Mittels dieser Beleuchtungsvorrichtung wird es möglich, eine hohe Auflösung zu erreichen, da nicht nur eine Position des Gesamt-Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffkörper örtlich
variierbar ist, sondern auch die einzelnen
Primärlichtstrahlen (oder "Einzelstrahlen") durch Ein- und Ausschalten variiert werden können, z.B. auch abhängig von einer Position des Gesamt-Leuchtflecks . Ferner wird so eine Ansteuerung und Justage der Strahlumlenkeinrichtung und/oder der Halbleiter-Primärlichtquellen vereinfacht. Insbesondere können die einzelnen Primärlichtstrahlen (auch als "Einzel- Primärlichtstrahlen" oder "Einzelstrahlen" bezeichenbar) nun mit einem relativ geringen Justageaufwand auf den Leuchtstoff gelenkt werden, ohne dabei die Auflösung oder den Lichtstrom zu verringern. Ein weiterer Vorteil ist, dass die Justage der einzelnen Halbleiter-Primärlichtquellen zueinander nicht mehr auf Systemebene vorgenommen zu werden braucht, sondern bereits beim Hersteller der Halbleiter-Primärlichtquellen stattfinden kann. Der Gesamt-Leuchtfleck (und damit auch ein aus den einzelnen Primärlichtstrahlen zusammengesetzter Gesamt-Lichtstrahl ) ist also durch die Einzelstrahlen in sich segmentiert bzw.
teilweise schaltbar und dadurch vielfältig variierbar. So wird es unter anderem möglich, ein Intensitätsprofil eines von dem Leuchtstoff abgestrahlten Nutzlichts bzw. ein von der Beleuchtungsvorrichtung abgestrahltes Lichtabstrahlmuster mit einem geringen baulichen Aufwand besonders fein aufgelöst dynamisch anzupassen. Zumindest zwei Einzel-Leuchtflecke können sich dabei teilweise überlappen oder getrennt sein. Die Segmentierbarkeit des Gesamt-Leuchtflecks umfasst also nicht notwendigerweise auch eine scharfe Trennung der Einzel- Leuchtflecke voneinander. Der Gesamt-Leuchtfleck kann
grundsätzlich - z.B. auch abhängig von einer
Strahlumlenkstellung der Strahlumlenkeinrichtung - ein einziger zusammenhängender Leuchtfleck sein oder mehrere voneinander räumlich getrennte leuchtende Teilbereiche aufweisen. Die räumlich getrennten leuchtenden Teilbereiche können jeweils wieder aus mehreren Einzel-Leuchtflecken zusammengesetzt sein.
Bei dieser Beleuchtungsvorrichtung kann also zumindest ein Gesamt-Leuchtfleck, der sich aus allen Leuchtflecken der einzelnen Primärlichtstrahlen zusammensetzt, mittels der Strahlumlenkeinrichtung einheitlich auf dem Leuchtstoffkörper bewegt werden, während zumindest einige einzelne
Primärlichtstrahlen selektiv ein- und ausschaltbar sind.
Unter einer "Strahlumlenkstellung" kann insbesondere eine Stellung der Strahlumlenkeinrichtung verstanden werden, bei der ein einfallender Primärlichtstrahl in eine vorgegebene Raumrichtung umgelenkt wird. Verschiedene
Strahlumlenkstellungen bewirken, dass ein einfallender
Primärlichtstrahl in verschiedene Raumrichtungen umgelenkt wird. Eine Strahlumlenkstellung kann beispielsweise eine mechanische Stellung (z.B. eine Winkelstellung oder eine Hubposition) und/oder eine elektrische oder elektronische Einstellung (z.B. ein Spannungsniveau oder eine Codefolge) sein .
Die selektive Ein- und Ausschaltbarkeit mindestens einer Halbleiter-Primärlichtquelle umfasst, dass von mehreren
Halbleiter-Primärlichtquellen mindestens eine Halbleiter- Primärlichtquelle einzeln und/oder gruppenweise ein- und ausschaltbar ist. Es ist eine für eine besonders
vielgestaltige Bildung eines Nutzlichtstrahls vorteilhafte Weiterbildung, dass alle Halbleiter-Primärlichtquellen einzeln ein- und ausschaltbar sind, was eine besonders vielfältige Einstellung des Lichtabstrahlmusters erlaubt. Alternativ kann die Beleuchtungsvorrichtung aber auch
mindestens einen nicht selektiv ein- und ausschaltbaren
Primärlichtstrahl aufweisen. Mindestens eine Halbleiter- Primärlichtquelle mag - z.B. abhängig von einem vorgegebenen Anwendungsfall - einzeln oder gruppenweise ein- und
ausschaltbar sein. Die selektive Ein- und Ausschaltbarkeit kann umfassen, dass die zugehörige Halbleiter-Primärlichtquelle zur Erzeugung oder Nichterzeugung eines Primärlichtstrahls selektiv
aktivierbar bzw. deaktivierbar ist. Die selektive Ein- und Ausschaltbarkeit kann auch umfassen, dass ein erzeugter
Primärlichtstrahl selektiv durchlassbar bzw. blockierbar ist. Das Blockieren kann beispielsweise mittels jeweiliger Blenden oder Shutter erreicht werden. Der Leuchtstoffkörper kann in reflektierender Anordnung und/oder in transmittierender Anordnung vorliegen oder genutzt werden. Bei der reflektierenden Anordnung wird dasjenige von dem Leuchtstoffkörper abgestrahlte Licht als Nutzlicht verwendet, das von der Seite des Leuchtstoffkörpers abgestrahlt wird, auf welche auch die Primärlichtstrahlen einfallen. Bei der transmittierenden Anordnung wird dasjenige von dem Leuchtstoffkörper abgestrahlte Licht als Nutzlicht verwendet, das von der in Bezug auf die einfallenden
Primärlichtstrahlen abgewandten Seite des Leuchtstoffkörpers abgestrahlt wird. Insbesondere ist auch eine sowohl
reflektierende als auch transmittierende Anordnung umsetzbar. Vor allem in transmittierender Anordnung sind weitere
optische Elemente, wie zum Beispiel dichroitische Spiegel, zur Erhöhung der Effizienz realisierbar.
Der Leuchtstoffkörper weist mindestens einen Leuchtstoff auf, welcher dazu geeignet ist, einfallendes Primärlicht zumindest teilweise in Sekundärlicht unterschiedlicher Wellenlänge umzuwandeln oder zu konvertieren. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe mögen diese Sekundärlicht von zueinander
unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen und/oder durch
Primärlicht unterschiedlicher Wellenlänge das Sekundärlicht erzeugen. Die Wellenlänge des Sekundärlichts mag länger sein (sog. "Down Conversion") oder kürzer sein (sog. "Up
Conversion") als die Wellenlänge des Primärlichts.
Beispielsweise mag blaues Primärlicht (z.B. mit einer
Wellenlänge von ca. 450 nm) mittels eines Leuchtstoffs in grünes, gelbes, orangefarbenes oder rotes Sekundärlicht umgewandelt werden. Bei einer nur teilweisen
Wellenlängenumwandlung oder Wellenlängenkonversion wird von dem Leuchtstoffkörper eine Mischung aus Sekundärlicht (z.B. gelb) und nicht umgewandeltem Primärlicht (z.B. blau) abgestrahlt, die als Nutzlicht (z.B. weiß) dienen kann.
Der Leuchtstoffkörper kann ein (flaches) Leuchtstoffplättchen sein, beispielsweise in Form einer Keramik. Das
Leuchtstoffplättchen kann zumindest an der durch die
Primärlichtstrahlen bestrahlbaren Oberfläche planar sein. Das Leuchtstoffplättchen kann eine konstante oder eine
variierende Dicke aufweisen. Es kann beispielsweise eine runde oder viereckige Randkontur aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann das Leuchtstoffplättchen zumindest an der durch die Primärlichtstrahlen bestrahlbaren Oberfläche auch nicht planar ausgeführt sein, beispielsweise gewölbt oder unduliert. Der Leuchtstoffkörper kann ein einzelner, zusammenhängend hergestellter Leuchtstoffkörper sein, was auch als
einstückiger Leuchtstoffkörper bezeichnet werden kann.
Alternativ kann der Leuchtstoffkörper aus separat
hergestellten Teilsegmenten zusammengesetzt sein, die
gegeneinander versetzt und/oder verdreht und/oder geneigt und/oder gekippt sind, wobei die Teilsegmente auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet sein können, es aber nicht zu sein brauchen. Diese Teilsegmente oder Teil-Leuchtstoffkörper können gleiche oder unterschiedliche Umwandlungseigenschaften (z.B. in Bezug auf einen Umwandlungsgrad, einen verwendeten Leuchtstoff usw.) aufweisen. Bei Vorliegen mehrerer Teil- Leuchtstoffkörper können zumindest zwei davon zueinander eng aneinander grenzen, z.B. aneinanderstoßen. Der Leuchtstoffkörper kann z.B. ein rechteckiger oder ein runder Leuchtstoffkörper sein. Der Leuchtstoffkörper kann einen größten Durchmesser von 20 mm oder weniger aufweisen. Ein rechteckiger Leuchtstoffkörper kann z.B. Kantenmaße von 5 x 20 mm oder 20 x 5 mm aufweisen.
Dass Leuchtflecke der einzelnen Primärlichtstrahlen bzw.
deren Einzel-Leuchtflecke auf dem mindestens einen
Leuchtstoffkörper örtlich unterscheidbar sind, kann auch als eine "lateral disjunkte" oder einfach nur als eine
"disjunkte" Anordnung bezeichnet werden. Die disjunkte
Anordnung umfasst, dass benachbarte Leuchtflecke seitlich bzw. lateral voneinander getrennt oder nur teilweise
überlappend sind. Die disjunkte Anordnung ist insbesondere dadurch gegeben, dass Orte maximaler Leuchtdichte und/oder Zentren benachbarter Leuchtflecke nicht aufeinanderfallen, sondern zueinander seitlich beabstandet sind. Unter einem Zentrum eines Leuchtflecks kann insbesondere sein (ggf. mit der Leuchtdichte gewichteten) geometrischer Schwerpunkt verstanden werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass mindestens zwei einzelne Primärlichtstrahlen bzw. Einzel-Leuchtflecke auf dem
mindestens einen Leuchtstoffkörper örtlich unterscheidbar sind und mindestens zwei Primärlichtstrahlen bzw. Einzel- Leuchtflecke auf dem mindestens einen Leuchtstoffkörper direkt aufeinanderliegen . "Direkt aufeinanderliegende"
Einzel-Leuchtflecke weisen insbesondere den gleichen
geometrischen Schwerpunkt auf. Direkt aufeinanderliegende Einzel-Leuchtflecke können gleiche oder unterschiedliche Eigenschaften (z.B. Durchmesser) aufweisen. Durch die
Verwendung direkt aufeinanderliegender Einzel-Leuchtflecke lässt sich eine noch größere Variation der
Leuchtdichteverteilung auf dem Leuchtstoffkörper und damit des Lichtabstrahlmusters erreichen.
Eine teilweise Überlappung ist insbesondere dann gegeben, wenn sich Ränder benachbarter Leuchtflecke überschneiden. Ein Rand eines Leuchtflecks kann beispielsweise das Gebiet umschließen, bei dem eine Leuchtdichte von mindestens 5%, insbesondere von mindestens 10%, insbesondere von mindestens 1/e (entsprechend ca. 13,5%), insbesondere von 1/e
(entsprechend ca. 36,8%), der maximalen Leuchtdichte dieses Leuchtflecks erreicht wird. Eine voneinander getrennte
Anordnung wird analog dann erreicht, wenn sich die Ränder nicht überschneiden.
Insbesondere umfasst die mindestens eine Halbleiter- Primärlichtquelle mindestens einen Laser, beispielsweise mindestens eine Laserdiode. Die Laserdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehausten Laserdiode oder in ungehauster Form, z. B. als mindestens ein Chip oder "Die" vorliegen. Insbesondere können mehrere Laserdioden als mindestens ein Multi-Die-Package oder als mindestens ein Laserbarren vorliegen. Beispielsweise kann das Multi-Die Laser Package PLPM4 450 der Fa. Osram Opto Semiconductors verwendet werden. Mehrere Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Anstelle eines Lasers kann beispielsweise auch mindestens eine Leuchtdiode
verwendet werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die mindestens eine
Halbleiter-Primärlichtquelle mindestens vier, insbesondere mindestens 20, insbesondere mindestens 30, insbesondere mindestens 40, Halbleiter-Primärlichtquellen aufweist. Je höher die Zahl der Halbleiter-Primärlichtquellen ist, desto höher ist eine erreichbare Lichtstärke im Fernfeld und desto geringere Anforderungen brauchen an eine ggf. benötigte Bewegung der Strahlumlenkeinrichtung angelegt zu werden. Es ist ferner eine Weiterbildung, dass die Halbleiter- Primärlichtquellen dazu eingerichtet sind, alle
Primärlichtstrahlen parallel zueinander abzustrahlen bzw. zu emittieren. Dies lässt sich z.B. durch eine Anbringung der Halbleiter-Primärlichtquellen auf einem oder mehreren gemeinsamen Trägern erreichen. Insbesondere für diese
Weiterbildung können alle Halbleiter-Primärlichtquellen auf einem gemeinsamen Träger, insbesondere Leiterplatte, angeordnet sein, z.B. als mindestens ein Multi-Die-Package oder als mindestens ein Laserbarren.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Halbleiter- Primärlichtquellen in einem regelmäßigen Flächenmuster angeordnet sind, insbesondere in einem symmetrischen
Flächenmuster, beispielsweise in einem rechteckigen
Matrixmuster oder in einem hexagonalen Muster. Dies ergibt den Vorteil, dass eine Gesamtheit aller während einer
Bildaufbauzeit erzeugbaren Einzel-Leuchtflecke auf dem
Leuchtstoffkörper in einfacher Weise ebenfalls regelmäßig, insbesondere symmetrisch, ausgebildet sein kann bzw. dort ein regelmäßiges Muster bildet, beispielsweise ein Matrixmuster. So können insbesondere unerwünschte Leuchtdichtesprünge oder unerwünschte Leuchtdichtelücken zwischen benachbarten
Leuchtflecken vermieden werden.
Den mehreren Halbleiter-Primärlichtquellen kann eine erste Optik in Form einer "Primäroptik" nachgeschaltet sein, welche die von den Halbleiter-Primärlichtquellen emittierten Einzel- Primärlichtstrahlen z.B. kollimiert.
In dem Lichtpfad zwischen den mehreren Halbleiter- Primärlichtquellen oder - falls vorhanden - der ersten
Primäroptik und der Strahlumlenkeinrichtung kann eine zweite Optik mit mindestens einem optischen Element angeordnet sein. In dem Lichtpfad zwischen der Strahlumlenkeinrichtung und dem mindestens einen Leuchtstoffkörper kann eine dritte Optik mit mindestens einem optischen Element angeordnet sein. Dem mindestens einen Leuchtstoffkörper kann eine vierte Optik mit mindestens einem optischen Element zur Strahlformung des Nutzlichts optisch nachgeschaltet sein. Die dritte Optik und die vierte Optik können mindestens ein gemeinsames optisches Element aufweisen, beispielsweise mindestens ein optisches Element zur Fokussierung der Primärlichtstrahlen auf den Leuchtstoffkörper und zur Auskopplung des von dem
Leuchtstoffkörper abgestrahlten Nutzlichts. Es ist eine Ausgestaltung, dass die Strahlumlenkeinrichtung mindestens einen mittels der Primärlichtstrahlen
beleuchtbaren beweglichen Spiegel aufweist, der mindestens zwei Winkelstellungen als Strahlumlenkstellungen einnehmen kann. Diese Ausgestaltung ergibt den Vorteil, dass sie vergleichsweise einfach, kompakt, langlebig und preiswert umsetzbar ist.
Der mindestens eine bewegliche Spiegel mag insbesondere mindestens einen drehbaren oder schwenkbaren Spiegel
aufweisen, kann aber zusätzlich oder alternativ auch
verschiebbar sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass der mindestens eine
bewegliche Spiegel genau ein Spiegel ist, was einen besonders einfachen Aufbau ermöglicht. Ein solcher Spiegel ist
insbesondere um zwei zueinander senkrecht stehende Drehachsen verschwenkbar oder drehbar, z.B. um eine x-Achse und um eine y-Achse. Dadurch wird eine grundsätzlich beliebige Position des Gesamt-Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffkörper mit nur einem Spiegel ermöglicht, beispielsweise eine zeilenweise bzw. spaltenweise oder lissaj ousfigur-artige Beleuchtung des Leuchtstoffkörpers . So wiederum wird eine z.B. zeilen- /spaltenweise oder lissaj ousfigur-artige Erzeugung eines durch das Nutzlicht aufgebauten Lichtabstrahlmusters
ermöglicht .
Es ist auch eine Weiterbildung, dass der mindestens eine bewegliche Spiegel mehrere bewegliche Spiegel umfasst. Diese können die Primärlichtstrahlen beispielsweise in jeweils unterschiedliche Raumrichtungen ablenken, z.B. für einen zeilen- bzw. spaltenweisen Aufbau des Lichtabstrahlmusters. So ist es eine Weiterbildung, das der mindestens eine mittels der Primärlichtstrahlen beleuchtbare bewegliche Spiegel je einen drehbaren Spiegel pro Drehachse umfasst, beispielsweise einen drehbaren Spiegel für die x-Achse und einen
nachgeschalteten drehbaren Spiegel für die y-Achse, oder umgekehrt. Solche Spiegel sind besonders einfach umsetzbar. Es ist auch eine Variante, dass nur ein einzelner, um eine einzige Drehachse drehbarer Spiegel verwendet wird. Ein
Bildaufbau wird dann beispielsweise dadurch ermöglicht, dass ein Gesamt-Leuchtfleck in einer zweiten Bildrichtung (z.B. einer Bildhöhe oder einer Bildbreite) so groß ist (z.B. so hoch oder so breit ist) , dass er die ganze zweite
Bildrichtung einnimmt. Insbesondere in diesem Fall kann die die Auflösung in der zweiten Bildrichtung über die Ein- bzw. Aus-Schaltung der Einzelstrahlen erfolgen. Die Halbleiter- Primärlichtquellen können dann z.B. in einer Reihe angeordnet sein .
Es ist eine zur Verwendung mindestens eines Spiegels
alternative oder zusätzliche Ausgestaltung, dass die
Strahlumlenkeinrichtung ein Feld oder Array von
Phasenschiebern aufweist, das in gewünschten Winkelbereichen bzw. für gewünschte Strahlumlenkstellungen eine
Lichtumverteilung durch konstruktive oder destruktive
Interferenz ermöglicht. Mögliche Ausführungsformen umfassen beispielsweise ein Feld aus vertikal verschiebbaren MEMS- Spiegeln ( "piston-like array") oder z.B. ein LCD-basiertes Phasenschieberfeld . Es ist noch eine Weiterbildung, dass die zweite Optik dazu eingerichtet und angeordnet ist, zumindest zwei von den
Halbleiter-Primärlichtquellen emittierte Einzel- Primärlichtstrahlen unter verschiedenen Winkeln auf den mindestens einen Spiegel zu lenken. Dadurch kann ein
besonders kleiner Spiegel verwendet werden, insbesondere ein Mikrospiegel . Die zweite Optik kann insbesondere dazu
eingerichtet und angeordnet sein, mehrere parallel
einfallende Primärlichtstrahlen auf den Spiegel zu
fokussieren .
Es ist auch eine Weiterbildung, dass die zweite Optik dazu eingerichtet und angeordnet ist, zwei von den Halbleiter- Primärlichtquellen emittierte einzelne Primärlichtstrahlen zueinander parallel, aber lateral disjunkt auf den mindestens einen Spiegel zu lenken.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine bewegliche Spiegel mindestens einen Mikrospiegel umfasst. So lässt sich eine besonders kompakte Anordnung erreichen. Der Mikrospiegel kann ein MEMS-Bauteil sein, das dann auch als MEMS-Spiegel bezeichnet werden kann. Zumindest ein
Mikrospiegel kann eine einzige zusammenhängende bewegliche Spiegelfläche aufweisen. Zumindest ein Mikrospiegel kann mehrere - insbesondere unabhängig voneinander - bewegliche Spiegelflächen aufweisen. Er kann dann insbesondere als ein Mikrospiegel-Array vorliegen, z.B. als ein DMD ("Digital Micromirror Device"). Ein Mikrospiegel (bzw. eine
matrixartige Anordnung aus Mikrospiegeln) kann bezüglich seines Schwingverhaltens resonant oder nichtresonant
angesteuert werden. Die dynamische Abfolge der
Winkelstellungen eines Mikrospiegels kann sinusförmig oder nicht sinusförmig erfolgen, insbesondere mit einer zeitlich linearen oder einer zeitlich nichtlinearen Auslenkung.
Handelsübliche MEMS-Spiegel weisen eine Auslenkung von +/- (10° ... 12°) auf.
Mindestens ein Mikrospiegel kann aktuatorisch beweglich, insbesondere verschwenkbar, sein, beispielsweise schrittweise oder stufenlos. Die jeweiligen Winkelstellungen entsprechen dabei den jeweiligen Positionen eines Gesamt-
Primärlichtstrahls auf dem mindestens einen Leuchtstoffkörper bzw. dem jeweiligen Gesamt-Leuchtfleck . Der mindestens eine zugehörige Aktuator (z.B. ein Piezoaktor mit oder ohne
Hubverstärkung) kann als ein Schrittmotor ausgebildet oder verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann mindestens ein Mikrospiegel mittels einer Antriebswelle kontinuierlich drehbar sein, und zwar zwischen zwei Endstellungen oder durchdrehend. Der Aktuator kann dann ein Elektromotor sein. Beispielsweise kann unter Verwendung eines schrittweise verschwenkbaren Spiegels und eines kontinuierlich drehbaren Spiegels ein Aufbau ähnlich zu einem sog. "Flying-Spot "- Verfahren erreicht werden.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass der mindestens eine Leuchtstoffkörper eines durch die einzelnen
Primärlichtstrahlen zusammengesetzten Gesamt-Lichtstrahls bahnartig beleuchtbar ist bzw. der Gesamt-Leuchtfleck
bahnartig auf dem Leuchtstoffkörper bewegbar oder "scanbar" ist .
Die bahnartige Bewegung kann z.B. eine zeilen- oder
spaltenartige Bewegung oder eine Bewegung gemäß einer
Lissaj ousfigur sein. Das Inverse der zum Überstreichen einer Zeile bzw. Spalte benötigten Zeitdauer kann als horizontale Scanfrequenz oder Zeilenfrequenz bzw. vertikale Scanfrequenz oder Zeilenfrequenz bezeichnet werden.
Es ist eine Weiterbildung, dass die einzelnen
Primärlichtstrahlen mit einer Schaltfrequenz ein- und
ausschaltbar sind, die mindestens 10-fach, insbesondere mindestens 100-fach, insbesondere mindestens 1000-fach, insbesondere mindestens 10000-fach höher ist als die
Scanfrequenz. So kann beispielsweise eine Pulsfrequenz der Halbleiter-Primärlichtquellen entsprechend höher sein als die Scanfrequenz.
Die Zeitdauer eines Zyklus zur Beleuchtung des
Leuchtstoffkörpers wird auch als "Bildaufbauzeit" bezeichnet, die zugehörige Frequenz als "Bildaufbaufrequenz". Die
Bildaufbaufrequenz beträgt zur ausreichend hohen zeitlichen Auflösung eines Lichtabstrahlmusters auch in einem Fernfeld vorteilhafterweise mindestens 50 Hz, besonders vorteilhaft mindestens 75 Hz, ganz besonders vorteilhaft mindestens
100 Hz, insbesondere mindestens 200 Hz.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass sich
unterschiedlich positionierte und damit insbesondere auch aufeinanderfolgend erzeugte Gesamt-Leuchtflecke auf dem mindestens einen Leuchtstoffkörper zumindest teilweise überlappen, nämlich in einem sog. "Überlappungsbereich" des Leuchtstoffkörpers . Dort kann eine besonders hohe zeitlich integrierte Leuchtdichte erreicht werden. Es ist in anderen Worten eine Ausgestaltung, dass sich zu unterschiedlichen Strahlumlenkstellungen der Strahlumlenkeinrichtung (z.B. zu unterschiedlichen Winkelstellungen des mindestens einen
Spiegels) gehörige Gesamt-Leuchtflecke teilweise überlappen können .
Es ist eine Ausgestaltung davon, dass sich zumindest zwei Einzel-Leuchtflecken, die zu unterschiedlichen Gesamt- Leuchtflecken gehören, überlagern können. In anderen Worten können sich in dem Überlappungsbereich Einzel-Leuchtflecke unterschiedlicher Gesamt-Lichtstrahlen zeitlich versetzt, aber deckungsgleich überlagern. Dadurch ist ein besonders vielfältig erzeugbares Leuchtmuster auf dem Leuchtstoffkörper und von der Beleuchtungsvorrichtung abstrahlbares
Lichtabstrahlmuster bereitstellbar. Insbesondere kann so eine abgestufte zeitlich integrierte Leuchtdichte einzelner
Leuchtbereiche in einem Überlappungsbereich des
Leuchtstoffkörpers nur durch Ein- und Ausschalten der Einzel- Primärlichtstrahlen erreicht werden, sind. Auch lässt sich so eine besonders hohe Auflösung erreichen.
Es ist noch eine Ausgestaltung davon, dass sich zumindest zwei Reihen (z.B. Spalten oder Zeilen) von Leuchtflecken einzelner Primärlichtstrahlen, die zu unterschiedlichen
Gesamt-Leuchtflecken gehören, überlagern können. Dadurch werden eine hohe Auflösung und eine hohe zeitlich integrierte Leuchtdichte auf besonders einfache Weise für z.B. eine zeilen- oder spaltenartige Überstreichung oder Abrasterung des Leuchtstoffkörpers ermöglicht. Es ist eine für einen mechanisch besonders einfach
ausgestaltbaren und schnell umschaltenden
Bewegungsmechanismus mindestens einen Spiegels vorteilhafte Ausgestaltung, dass die - zu unterschiedlichen Winkelstellungen gehörigen - Gesamt-Leuchtflecke örtlich voneinander getrennt sind.
Während eines Bildaufbaus können grundsätzlich einige Gesamt- Leuchtflecke ganz überlappend zueinander auf dem
Leuchtstoffkörper erzeugt werden und andere Gesamt- Leuchtflecke örtlich unterscheidbar oder disjunkt auf dem Leuchtstoffkörper erzeugt werden (d.h., nur teilweise
überlappend oder örtlich getrennt) .
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass ein Einschaltmuster (d.h., ein Muster von Einschalt- und Ausschaltzuständen) der erzeugbaren Leuchtflecken abhängig von der
Strahlumlenkstellung der Strahlumlenkeinrichtung (z.B. von der Winkelstellung des mindestens einen beweglichen Spiegels) ist .
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass der Gesamt-Leuchtfleck eine maximal erreichbare ebene Ausdehnung aufweist, die 20% einer entsprechenden Ausdehnung des Leuchtstoffkörpers bzw. von dessen beleuchtbarer Fläche nicht überschreitet,
insbesondere 10%, insbesondere 5%, insbesondere 2% und insbesondere 1% nicht überschreitet. Dadurch kann eine besonders hohe Leuchtdichte der Leuchtflecke erreicht werden. Durch die Änderung Strahlumlenkstellung der
Strahlumlenkeinrichtung (z.B. der der Winkelstellung des mindestens einen Spiegels) lassen sich innerhalb eines
Beleuchtungszyklus bzw. innerhalb einer Bildaufbauzeit mehrere disjunkte Gesamt-Leuchtflecke erzeugen, die zusammen mehr als 20% (insbesondere 10 2% oder 1%) der
entsprechenden Ausdehnung des Leuchtstoffkörpers abdecken. Unter einer ebenen Ausdehnung kann beispielsweise ein
Durchmesser (z.B. bei einem Gesamt-Leuchtfleck mit einer runden Grundform), eine Kantenlänge oder eine Diagonale (z.B. bei einem Gesamt-Leuchtfleck mit einer rechteckigen oder hexagonalen Grundform) verstanden werden. Die Ausdehnung und/oder die Form des Gesamt-Leuchtflecks mögen insbesondere durch die Ausdehnung und/oder die Form einer umhüllenden Kontur des Gesamt-Leuchtflecks gegeben sein. Die umhüllende Kontur mag insbesondere die alle Einzel- Leuchtflecke eines Gesamt-Leuchtflecks umgebende gedachte Linie minimaler Länge sein. Sie umgibt eine geschlossene Fläche, in der alle Einzel-Leuchtflecke liegen. Bei einer rechteckig matrixförmigen Anordnung der Einzel-Leuchtflecke mag die zugehörige umhüllende Kontur eine rechteckige
Grundform aufweisen usw. Dass die Form des Gesamt-
Leuchtflecks bzw. die Form ihrer umhüllenden Kontur eine bestimmte (z.B. rechteckige, hexagonale, kreisrunde, ovale, freiförmige usw.) Grundform aufweist, mag umfassen, dass zumindest ein Teil der Ränder gekrümmt ausgebildet ist, die Grundform z.B. abgerundete Kanten aufweist.
Es ist eine zur Vermeidung von Lichtverlusten vorteilhafte Ausgestaltung, dass zumindest ein einzelner Primärlichtstrahl unter einem Brewster-Winkel auf den Leuchtstoffkörper fällt, da so eine Oberflächen-Reflexion besonders gering gehalten wird .
Es ist ferner eine Weiterbildung, dass die
Beleuchtungsvorrichtung mit mindestens einem Sensor gekoppelt ist (z.B. mit einer Kamera) und die einzelnen
Primärlichtstrahlen bzw. die zugehörigen Leuchtflecke in Abhängigkeit von einem Messwert des mindestens einen Sensors ein- und ausschaltbar sind. Dadurch können bei einem
fahrenden Fahrzeug dann, wenn mittels einer Frontkamera ein Fußgänger oder ein Tier entdeckt wurde, diejenigen
Leuchtflecke ganz ausgeschaltet werden, die in dem
zugehörigen Lichtabstrahlmuster dieses Objekts beleuchten. Dies verringert eine Blendung des Objekts. Eine solche
Anpassung des Lichtabstrahlmusters kann auch als "dynamische" oder "aktive" Anpassung bezeichnet werden. Eine weitere
Möglichkeit einer dynamischen Anpassung besteht in einem Ein- oder Ausschalten von einzelnen Primärlichtstrahlen bzw.
zugehörigen Leuchtflecken in Abhängigkeit von einem Wert eines Außenlichtsensors . Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass das Ein- und Ausschalten über eine mit dem Fahrzeug wechselwirkende Schnittstelle, beispielsweise eine Software- Applikation ("App") oder ein Positionssignal (GPS usw.) einstellbar bzw. veränderbar ist. So können beispielsweise Benutzer eines Fahrzeugs je nach Wetterlage (Nebel, Regen, Schnee, usw.) oder je nach Alter, Zustand der Augen und anderen Vorlieben eine im Rahmen der gesetzlichen Normen zulässige Anpassung des Lichtabstrahlmusters vornehmen.
Es ist außerdem noch eine Ausgestaltung, dass die
Beleuchtungsvorrichtung eine Projektionsvorrichtung ist.
Darunter wird insbesondere eine Vorrichtung verstanden, die dazu vorgesehen ist, einen zu der Projektionsvorrichtung beabstandeten Bereich zu beleuchten, insbesondere ein
Fernfeld. Das Fernfeld kann z.B. einen Raumbereich vor der Beleuchtungsvorrichtung ab einem Abstand von ca. einem Meter bezeichnen, insbesondere ab einem Abstand von ca. fünf
Metern .
Es ist zudem noch eine Ausgestaltung, dass die
Beleuchtungsvorrichtung ein Fahrzeug-Scheinwerfer oder eine Effektbeleuchtungs-Vorrichtung (z.B. eine Bühnen- oder eine Disco-Beleuchtung) ist. Die Beleuchtungsvorrichtung kann aber auch ein Bildprojektor sein.
Für den Fall eines Fahrzeug-Scheinwerfers kann das zugehörige Fahrzeug ein Kraftfahrzeug wie ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Motorrad usw., ein Luftfahrzeug wie ein Flugzeug oder ein Hubschrauber oder ein
Wasserfahrzeug sein. Die Beleuchtungsvorrichtung kann
grundsätzlich auf eine andere Beleuchtungsvorrichtung eines Fahrzeugs sein, beispielsweise ein Rücklicht. Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine Sicherfunktion
aufweisen, mittels der erreicht wird, dass bei einer
Beschädigung der Beleuchtungsvorrichtung aus dieser
austretendes Licht (insbesondere Primärlicht) keine schädliche Wirkung entfalten kann. Insbesondere wird die von der Beleuchtungsvorrichtung ausgesandte Strahlung innerhalb eines photobiologisch unbedenklichen Maßes gehalten, z.B. durch eine konstruktive Ausgestaltung und/oder durch ein Abschalten der Halbleiter-Primärlichtquellen
("Abschaltautomatik"). Die Abschaltautomatik kann z.B.
sensorgesteuert auslösen, beispielsweise beruhend auf
Messwerten eines Abstandssensors, einer Kamera, eines Airbag- Sensors usw. Die Beschädigung kann eine Beschädigung oder Entfernung des Leuchtstoffkörpers umfassen. Die Beschädigung kann durch einen Unfall verursacht werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur
Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Querschnittsansicht eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ;
Fig.2 zeigt einen Gesamt-Leuchtfleck auf einem
Leuchtstoffkörper der Beleuchtungsvorrichtung;
Fig.3 zeigt eine Auftragung einer örtlichen
Leuchtdichteverteilung aus Fig.2;
Fig.4 zeigt eine weitere Auftragung einer örtlichen
Leuchtdichteverteilung;
Fig.5 zeigt noch eine weitere mögliche Auftragung einer örtlichen Leuchtdichteverteilung;
Fig.6 zeigt in Frontalansicht einen Leuchtstoffkörper mit einer möglichen Bahn des Gesamt-Leuchtflecks ;
Fig.7 zeigt in Frontalansicht einen Leuchtstoffkörper mit einer Darstellung zeitlich aufeinanderfolgender
Gesamt-Leuchtflecke sowie deren zeitliche
Integration; Fig.8 zeigt als Schnittdarstellung in Querschnittsansicht eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; und
Fig.9 zeigt als Schnittdarstellung in Querschnittsansicht eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel .
Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Querschnittsansicht eine Beleuchtungsvorrichtung 1 gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 weist ein Multi-Die-Package 2 auf, auf dem zwanzig (20) Halbleiter-Primärlichtquellen in Form von Laserchips Dij mit beispielhaft i = 1, m und j = 1, ... , n in einem matrixförmigen (m x n) -Muster mit m = 5, n = 4 angeordnet sind. Die Laserchips, von denen hier nur die Laserchips Dil bis Di4 einer Spalte i gezeigt sind,
emittieren zugehörige einzelne Primärlichtstrahlen Pij in Form von Laserstrahlen, von denen hier auch nur die
zugehörigen vier Primärlichtstrahlen Pil bis Pi4 gezeigt sind. Alle Primärlichtstrahlen Pij bestehen hier beispielhaft aus blauem Licht und sind auch in Bezug auf ihr
Strahlungsprofil gleich. Die Primärlichtstrahlen Pij werden parallel zueinander emittiert.
Die einzelnen Primärlichtstrahlen Pij durchlaufen eine erste Optik 3, die eine individuelle Strahlformung der einzelnen Primärlichtstrahlen Pij erlaubt, z.B. eine Strahlkollimation, beispielsweise zum individuellen "Parallelrichten" aller einzelnen Primärlichtstrahlen Pij . Die erste Optik 3 kann auch als "Primäroptik" bezeichnet werden.
Der ersten Optik 3 ist eine für alle Primärlichtstrahlen Pij gemeinsame zweite Optik 4 nachgeschaltet, welche die
Primärlichtstrahlen Pij räumlich näher zusammenbringt und ggf. auch deren Querschnittfläche verkleinert und auf einen ersten Spiegel in Form eines Mikrospiegels 5 lenkt. Die zweite Optik 4 mag auch als eine "Teleskop-Optik" bezeichnet werden. Die Primärlichtstrahlen Pij können parallel oder zueinander angewinkelt auf den Mikrospiegel 5 treffen.
Der Mikrospiegel 5 kann beispielsweise stufenlos oder
schrittweise um zwei Drehachsen gedreht werden, die hier z.B. senkrecht zu der Blattebene und in der Blattebene parallel zu einer Spiegelfläche des Mikrospiegels 5 liegen könnten. Er kann in Bezug auf jede der beiden Drehachsen mehrere
unterschiedliche Winkelstellungen einnehmen. Der Ablenkwinkel des Mikrospiegel 5 kann z.B. in beide Drehrichtungen bis zu +/- 12° betragen.
Der Mikrospiegel 5 lenkt die nun eng in einem
Gesamtlichtstrahl Pges zusammenstehenden Primärlichtstrahlen Pij durch eine dritte Optik 6 auf einen starren Umlenkspiegel 7 um. In Fig.l sind dazu beispielhaft herausgegriffene, zu unterschiedlichen Winkelstellungen des Mikrospiegels 5 gehörige Gesamtlichtstrahlen Pges eingezeichnet, die bei Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 1 zeitlich hintereinander erzeugt werden können.
Der Umlenkspiegel 7 lenkt die einzelnen Primärlichtstrahlen Pij bzw. den daraus zusammengesetzten Gesamtlichtstrahl Pges durch eine vierte Optik 8 auf einen Leuchtstoffkörper 9. Ein Durchmesser der vierten Optik 8 beträgt für
Automobilanwendungen vorzugsweise 70 mm oder weniger.
Der Leuchtstoffkörper 9 ist hier als ein ebenes
Keramikplättchen ausgebildet, das an seiner den eintreffenden Primärlichtstrahlen Pij abgewandten Seite z.B. auf einer reflektierenden Unterlage (o. Abb.) aufliegen kann. Die
Unterlage kann auch als ein Kühlkörper wirken.
Der Leuchtstoffkörper 9 kann also in einer Winkelstellung des Mikrospiegels 5 maximal durch alle Primärlichtstrahlen Pij gleichzeitig beleuchtbar sein. Jedoch können - insbesondere auch abhängig von der Winkelstellung - ein oder mehrere Primärlichtstrahlen Pij ausgeschaltet sein bzw. nicht
emittiert werden.
Die blauen Primärlichtstrahlen Pij können durch den in dem Leuchtstoffkörper 9 befindlichen Leuchtstoff (z.B. ein
Leuchtstoff aus mit Cer dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (YAG) , der blaues Primärlicht zumindest teilweise in gelbes Sekundärlicht umwandelt) zumindest teilweise
wellenlängenumgewandelt werden, und zwar in Sekundärlicht mindestens einer anderen Wellenlänge, z.B. von gelber Farbe. Der Leuchtstoffkörper 9 strahlt hier von derselben Seite, auf die auch die Primärlichtstrahlen Pij auftreffen, das
Nutzlicht N ab, das aus einem Primärlichtanteil P und einem Sekundärlichtanteil S gemischt zusammengesetzt ist
("reflektierende Anordnung") . Die vierte Optik 8 dient dabei auch als Auskoppeloptik oder als ein Teil einer
Auskoppeloptik für das Nutzlicht N, insbesondere zur
Projektion in ein Fernfeld. Das Nutzlicht N kann z.B. ein blau-gelbes bzw. weißes Mischlicht sein.
Der Umlenkspiegel 7 kann zu der dritten Optik 6 und/oder zu der vierten Optik 8 gehören, oder auch keine Komponente dieser Optiken 6, 8 darstellen. In einer alternativen Weiterbildung können beide Spiegel 5 und 7 drehbare Spiegel mit unterschiedlichen Drehachsen sein, insbesondere Mikrospiegel . So mag der Spiegel 5 dann nur um eine erste Drehachse Dl drehbar sei und der Spiegel 7 nur um eine zweite Drehachse D2 drehbar sein.
In noch einer alternativen Weiterbildung kann der Spiegel 7 der Mikrospiegel und der Spiegel 5 der starre Umlenkspiegel sein. Dies ergibt den Vorteil, dass die dritte Optik 6 auch weggelassen werden kann.
Durch die unterschiedlichen Winkelstellungen des
Mikrospiegels 5 (oder z.B. alternativ der Spiegel 5 und/oder 7 usw.) können alle auf den Mikrospiegel 5 fallenden Primärlichtstrahlen Pij gemeinsam bewegt werden, wodurch sich auch eine entsprechende Bewegung der zugehörigen Leuchtflecke Fij auf dem Leuchtstoffkörper 9 ergibt. Dies entspricht einer geänderten Ablenkung eines aus den einzelnen
Primärlichtstrahlen Pij zusammengesetzten Gesamt-Lichtstrahls Pges bzw. des Gesamt-Leuchtflecks Fges. Dadurch ist ein sich aus den Einzel-Leuchtflecken Fij der jeweiligen
Primärlichtstrahlen Pij zusammensetzender Gesamt-Leuchtfleck Fges abhängig von der Winkelstellung des Mikrospiegels 5 auf dem mindestens einen Leuchtstoffkörper 9 örtlich
unterscheidbar. In anderen Worten unterscheiden sich zu unterschiedlichen Winkelstellungen des Mikrospiegels 5 gehörige Gesamt-Leuchtflecke Fges örtlich an dem
Leuchtstoffkörper 9 bzw. sind disjunkt zueinander an dem Leuchtstoffkörper 9 angeordnet.
Zusätzlich können die Primärlichtstrahlen Pij bei Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung 1 einzeln oder gruppenweise ein- und ausgeschaltet werden.
Fig.2 zeigt in Frontalansicht den Leuchtstoffkörper 9 mit allen gleichzeitig erzeugbaren einzelnen Leuchtflecken Fij . Die einzelnen Leuchtflecke Fij bilden einen Gesamt- Leuchtfleck Fges auf dem Leuchtstoffkörper 9 der
Beleuchtungsvorrichtung 1. Die Leuchtflecke Fij werden durch einen jeweiligen Primärlichtstrahl Pij erzeugt.
Die Leuchtflecke Fij sind auf dem Leuchtstoffkörper 9 örtlich unterscheidbar und hier z.B. praktisch nicht überlappend dargestellt. Die Leuchtflecke Fij bilden - wie auch die
Primärlichtstrahlen Pij unmittelbar vor Auftreffen auf den Leuchtstoffkörper 9 - ein matrixartiges (m x n) -Muster mit m = 5 Spalten und n = 4 Zeilen. Die Leuchtflecke Fij sind hier praktisch gleichförmig.
Die Ausdehnung und/oder die Form des Gesamtleuchtflecks Fges wird durch eine umhüllende Kontur U bestimmt, die alle
Einzel-Leuchtflecke Fij bei minimaler Länge umgibt. Sie umgibt eine geschlossene Fläche, in der alle Einzel- Leuchtflecke Fij liegen. Bei der hier gezeigten rechteckig matrixförmigen Anordnung der Einzel-Leuchtflecke Fij weist die zugehörige umhüllende Kontur eine rechteckige Grundform auf, die ggf. abgerundete Ecken aufweisen kann. Sind alle Leuchtflecke Fij eingeschaltet, kann der zugehörige Gesamt- Leuchtfleck Fges auch als "maximaler" Gesamt-Leuchtfleck Fges bezeichnet werden. Fig.3 zeigt eine Auftragung einer örtlichen
Leuchtdichteverteilung einer Zeile j der Leuchtflecke Fij mit den Spalten i = 1 bis 5 aus Fig.2 und des sich daraus durch Überlagerung ergebenden Gesamt-Leuchtflecks Fges. Die Leuchtflecke Fij sind disjunkt angeordnet, da ihre
Leuchtdichtespitzen /oder ihre geometrischen Zentren nicht zusammenfallen .
Die Leuchtflecke Fij sind ferner örtlich voneinander
getrennt, da sie sich nur bei einer Leuchtdichte Lv
überlappen, die geringer ist als z.B. 60% oder als
1/e ~ 36,8% des maximalen Werts der Leuchtdichte Lv der jeweiligen Leuchtflecke, nämlich hier mit Bereichen, die weniger als 12,5% der maximalen Leuchtdichte Lv aufweisen. Dadurch zeigt auch der sich durch Überlagerung ergebende
Gesamt-Leuchtfleck Fges deutlich voneinander getrennte lokale Helligkeitsspitzen, die den Spitzen der einzelnen
Leuchtflecke Fij entsprechen. Fig.4 zeigt eine weitere Auftragung einer weiteren örtlichen Leuchtdichteverteilung einer Zeile j disjunkter Leuchtflecke Fij mit i = 1 bis 5 und des sich daraus durch Überlagerung ergebenden Gesamt-Leuchtflecks Fges. Die einzelnen Leuchtflecke Fij überlappen oder überlagern sich hier im Gegensatz zu Fig.3 teilweise, falls das
Kriterium von 1/e der maximalen Leuchtdichte Lv als Wert eines Rands der Leuchtflecke Fij angenommen wird. Im Vergleich zu Fig.3 weisen die Leuchtflecke Fij bei gleichem Leuchtdichte-Profil bzw. bei gleicher Form der
Leuchtdichteverteilung einen unterschiedlichen lateralen Abstand zueinander auf. Dies gilt analog für die einzelnen Primärlichtstrahlen Pij am Ort des Leuchtstoffkörpers 9.
Dadurch zeigt der sich durch Überlagerung ergebende Gesamt- Leuchtfleck Fges zwar weiterhin deutlich voneinander
getrennte lokale Helligkeitsspitzen, die den Spitzen der einzelnen Leuchtflecke Fij entsprechen. Jedoch sind die
Helligkeitsspitzen des Gesamt-Leuchtflecks Fges nicht so hervorgehoben wie in Fig.3.
Fig.5 zeigt noch eine weitere Auftragung einer weiteren möglichen örtlichen Leuchtdichteverteilung einer Zeile j disjunkter Leuchtflecke Fij mit i = 1 bis 5 und des sich daraus durch Überlagerung ergebenden Gesamt-Leuchtflecks Fges .
Die Leuchtflecke Fij überlappen sich hier noch stärker als in Fig.4 (aber nicht ganz), so dass der Gesamt-Leuchtflecks Fges keine ausgeprägten lokalen Leuchtdichtemaxima mehr zeigt. Dazu weisen die Leuchtflecke Fij ein im Vergleich zu Fig.4 breiteres Leuchtdichte-Profil bei gleichem Abstand zueinander auf. Fig.5 unterscheidet sich von Fig.3 somit sowohl durch den Abstand als auch durch das Leuchtdichte-Profil der
Leuchtflecke Fij .
Fig.6 zeigt in Frontalansicht einen Leuchtstoffkörper 9 mit einer möglichen, rein beispielhaften Bahn des Gesamt- Leuchtflecks Fges. Der Gesamt-Leuchtfleck Fges wird durch eine Verschwenkung oder Drehung des Mikrospiegels 5 so nacheinander über den Leuchtstoffkörper 9 bewegt, dass der Leuchtstoffkörper 9 zeilenweise von dem Gesamt-Leuchtfleck Fges beleuchtbar ist. Dies kann auch als Zeilen-Scan
bezeichnet werden. Dabei werden mehrere Zeilen 1 = 1, s untereinander beleuchtet oder "gescannt", und in jeder der 1 Zeilen werden k = 1, r Gesamt-Leuchtflecke Fges
nebeneinander erzeugt. Insgesamt ergibt sich ein (r x s)- 2 b
Matrixmuster von Gesamt-Leuchtflecken Fges. Dazu weist der Mikrospiegel 5 (bzw. alternativ bewegliche Spiegel 5 und/oder 7) mindestens (r x s) mögliche Winkelstellungen auf. Dabei kann der Mikrospiegel 5 stufenlos oder praktisch stufenlos verstellbar sein, so dass grundsätzlich auch noch beliebige andere Winkelstellungen eingenommen werden können.
Die Gesamt-Leuchtflecke Fges an den Positionen k, 1 (die im Folgenden auch als Fges-kl bezeichnet werden können) , sind vorteilhafterweise direkt aneinander angrenzend, aber nicht überlappend oder überlagernd, sondern örtlich voneinander getrennt. Die Zeitdauer, die dazu benötigt wird, den Gesamt- Leuchtfleck Fges über alle Positionen 1, r und 1, s zu scannen, wird auch als "Bildaufbauzeit" bezeichnet, die zugehörige Frequenz als "Bildaufbaufrequenz". Die
Bildaufbaufrequenz beträgt zur ausreichend hohen zeitlichen Auflösung eines Lichtabstrahlmusters auch in einem Fernfeld vorteilhafterweise mindestens 50 Hz, besonders vorteilhaft mindestens 75 Hz, besonders vorteilhaft mindestens 100 Hz, ganz besonders vorteilhaft mindestens 200 Hz.
Die Einzel-Leuchtflecke Fij bilden ein ( [ i · k] x [ j · 1 ] ) - Matrixmuster auf dem Leuchtstoffkörper 9. Da die Einzel- Leuchtflecke Fij einzeln ein- und ausschaltbar sind, ergibt sich so die Möglichkeit, ein hoch auflösendes Matrixfeld aus einzelnen Leuchtflecken Fij und damit auch ein entsprechendes Lichtabstrahlmuster von dem Leuchtstoffkörper 9
bereitzustellen. Dies ist besonders vorteilhaft zur Nutzung mit einem adaptiven oder einem aktiven Scheinwerfer.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 kann beispielsweise einen
Speicher (o. Abb.) aufweisen oder mit einem Speicher
gekoppelt sein, in dem eine Nachschlagetabelle oder "Look-Up- "-Tabelle hinterlegt ist, die jede Winkelstellung des
Mikrospiegels 5 mit mindestens einen Ein- bzw. Aus-Zustand der Einzelleuchtflecke Fij oder des Gesamt-Leuchtflecks Fges verknüpft. Somit kann jedem Einzel-Leuchtfleck Fij ein Einbzw. Aus-Zustand einzeln oder gruppenweise zugewiesen werden. Die Verknüpfungen zwischen den Winkelstellungen und den jeweiligen Ein- bzw. Aus-Zuständen können für verschiedene Anwendungen unterschiedlich sein. So kann die
Beleuchtungsvorrichtung 1 als ein Fahrzeugscheinwerfer dienen, wobei in der Nachschlagetabelle beispielsweise unterschiedliche Verknüpfungen für ein Abblendlicht für
Rechtsverkehr, für ein Abblendlicht für Linksverkehr, für ein Abblendlicht nach US-Bestimmungen, für ein Abblendlicht nach ECE-Normen, für ein Nebellicht, für ein Fernlicht usw.
gespeichert sein können.
Es ist auch möglich, dass die Beleuchtungsvorrichtung 1 mit mindestens einem Sensor gekoppelt ist (z.B. einer Kamera) und die Einzel-Leuchtflecke Fij und/oder der Gesamt-Leuchtfleck Fges (bzw. die entsprechenden Primärlichtstrahlen Pij bzw.
Pges) in Abhängigkeit von einem Messwert des mindestens einen Sensors ein- und ausschaltbar sind. So können bei einem fahrenden Fahrzeug dann, wenn mittels einer Frontkamera ein Fußgänger oder ein Tier entdeckt wurde, diejenigen
Leuchtflecke Fij ausgeschaltet werden, die in dem zugehörigen Lichtabstrahlmuster dieses Objekt beleuchten. Dies verringert eine Blendung des Objekts. Eine situationsabhängige Anpassung des Ein- bzw. Aus-Zustands mindestens eines
Primärlichtstrahls Pij ist allgemein möglich. Eine weitere Möglichkeit einer situationsabhängigen Anpassung mag in einer Variation des Einschaltmusters der Einzel-Leuchtflecke Fij in Abhängigkeit von einem Wert eines Außenlichtsensors bestehen.
Fig.7 zeigt in Frontalansicht einen Leuchtstoffkörper 9 mit einer Darstellung von Positionen zeitlich
aufeinanderfolgender Gesamt-Leuchtflecke Fges-(k+t)l (mit t = 0, 9) sowie deren zeitliche Integration "Σ t". Dabei sind die Gesamt-Leuchtflecke Fges-(k+t)l rein beispielhaft als eine 3x3-Matrix von Einzel-Leuchtflecken Fij aufgebaut. Eine zeitliche Abfolge ist durch die vertikale Achse t für zehn Zeitabschnitte t = 0, 9 angegeben, die entsprechend aufeinanderfolgenden Winkelstellungen des Mikrospiegels 4 und damit auch den zeitlich aufeinanderfolgenden Positionen der Gesamt-Leuchtflecke Fges-kl entsprechen.
Wie durch die horizontale Achse angedeutet, welche eine
Position der Gesamt-Leuchtflecke Fges-(k+t)l in einer
beliebigen, aber dann fest gewählten Zeile 1 auf dem
Leuchtstoffkörper 9 angibt, können sich zeitlich
aufeinanderfolgende Gesamt-Leuchtflecke Fges-(k+t)l zumindest spaltenweise überlappen, d.h. insbesondere, dass ein Gesamt- Leuchtfleck Fges-(k+t)l und ein benachbarter Gesamt-
Leuchtfleck Fges- ( k+t+1 ) 1 um eine (Einzel- ) Spalte h von
Einzel-Leuchtflecken Fij mit i = konst. zueinander versetzt sind. Der zugehörige Überlappungsbereich ist also zwei
Spalten von Einzel-Leuchtflecken Fij breit. Jeder der Einzel- Leuchtflecke Fij eines Gesamt-Leuchtflecks Fges-(k+t)l weist eine beliebige, aber dann fest gewählte Leuchtdichte Lv = Lc auf .
Außerdem ist für einen beispielhaft ausgewählten Bereich der Zeile 1 des Leuchtstoffkörpers 9, der zwischen den
gestrichelten Linien liegt, eine zeitliche Integration oder Aufsummierung "Et" der Leuchtdichte Lv der Einzel- rt=9
Leuchtflecke Fij aufgezeichnet, z.B. gemäß J Lv(t) dt bzw. gemäß mit Lv = Lc oder 0. Der ausgewählte Bereich ist sieben (Einzel ) -Spalten h von Einzel-Leuchtflecken Fij breit, und zwar entsprechend den (Einzel- ) Spalten h = 1 bis h = 7, wie im Folgenden genauer erläutert wird.
Zu dem gezeigten ersten Zeitabschnitt um einen Zeitpunkt t = 0 herum sind alle Einzel-Leuchtflecke Fij eines Gesamt- Leuchtflecks Fges-kl eingeschaltet. Dadurch werden an der Einzelspalte h = 1 des ausgewählten Bereichs die zugehörigen drei Einzel-Leuchtflecke F3j mit j = 1, 3 erzeugt. Jeder der Einzel-Leuchtflecke Fij weist eine Leuchtdichte Lv = Lc auf. Folglich wird von jedem der Einzel-Leuchtflecke Fij während des ersten Zeitabschnitts eine Lichtmenge Q = Qc abgestrahlt An den übrigen Spalten h = 2, 7 des
ausgewählten Bereichs werden keine Leuchtflecke Fij erzeugt, da der Gesamt-Leuchtfleck Fges-kl nicht so weit in den ausgewählten Bereich ragt.
Zu einem zweiten Zeitabschnitt mit t = 1 ist der Mikrospiegel 4 um eine Winkelstellung weitergedreht worden, so dass nun ein folgender Gesamt-Leuchtfleck Fges-(k+l)l erzeugt wird. Auch der Gesamt-Leuchtfleck Fges-(k+l)l wird dadurch erzeugt, dass alle möglichen neun Einzel-Leuchtflecke Fij
eingeschaltet sind. Innerhalb des ausgewählten Bereichs werden so Leuchtflecke Fij an den Einzelspalten h = 1 und h = 2 erzeugt. An den übrigen Spalten h = 3, 7 des
ausgewählten Bereichs werden keine Leuchtflecke Fij erzeugt.
Zu einem dritten Zeitabschnitt mit t = 2 ist der Mikrospiegel 4 um noch eine Winkelstellung weitergedreht worden, so dass nun ein Gesamt-Leuchtfleck Fges-(k+2)l erzeugt wird, der ganz innerhalb des ausgewählten Bereichs liegt. Auch der Gesamt- Leuchtfleck Fges-(k+2)l wird dadurch erzeugt, dass alle möglichen neun Einzel-Leuchtflecke Fij eingeschaltet sind. Innerhalb des ausgewählten Bereichs werden folglich
Leuchtflecke Fij an den Einzelspalten h = 1 bis h = 3
erzeugt .
Zu einem vierten Zeitabschnitt t = 3 ist der Mikrospiegel 4 um noch eine Winkelstellung weitergedreht worden, so dass nun ein Gesamt-Leuchtfleck Fges-(k+3)l erzeugt wird, der auch ganz innerhalb des ausgewählten Bereichs liegt. Der Gesamt- Leuchtfleck Fges-(k+3)l wird dadurch erzeugt, dass nur die linke und die mittlere Spalte der Einzel-Leuchtflecke Fij eingeschaltet sind, jedoch nicht die rechte Spalte. Folglich werden nur die Einzel-Leuchtflecke Fij mit i = 1 und 2 erzeugt. Entsprechend werden in dem ausgewählten Bereich Leuchtflecke Fij nur an den Einzelspalten h = 2 und h = 3 erzeugt (wo also Lv = Lc gilt) , aber nicht an der Spalte h = 4 (wo also Lv = 0 gilt) .
Zu einem fünften Zeitabschnitt mit t = 4 ist der Mikrospiegel 4 um noch eine Winkelstellung weitergedreht worden, so dass nun ein Gesamt-Leuchtfleck Fges-(k+4)l erzeugt wird, der auch ganz innerhalb des ausgewählten Bereichs liegt. Der Gesamt- Leuchtfleck Fges-(k+4)l wird dadurch erzeugt, dass nur die linke und die rechte Spalte der Einzel-Leuchtflecke Fij eingeschaltet sind, jedoch nicht die rechte Spalte. Also werden nur die Einzel-Leuchtflecke Fij mit i = 1 und 3 erzeugt. Entsprechend werden in dem ausgewählten Bereich Leuchtflecke Fij nur an den Einzelspalten h = 3 und h = 5 erzeugt, aber nicht in der Spalte h = 4.
Zu einem sechsten Zeitabschnitt mit t = 5 ist der
Mikrospiegel 4 um noch eine Winkelstellung weitergedreht worden, so dass nun ein Gesamt-Leuchtfleck Fges-(k+5)l erzeugt wird, der auch ganz innerhalb des ausgewählten
Bereichs liegt. Der Gesamt-Leuchtfleck Fges-(k+5)l wird dadurch erzeugt, dass nur die mittlere und die rechte Spalte der Einzel-Leuchtflecke Fij eingeschaltet sind, jedoch nicht die rechte Spalte. Also werden nur die Einzel-Leuchtflecke Fij mit i = 2 und 3 erzeugt. Entsprechend werden in dem ausgewählten Bereich Leuchtflecke Fij nur an den
Einzelspalten h = 5 und h = 6 erzeugt, aber nicht an der Spalte h = 4.
Zu siebten bis zehnten Zeitabschnitten mit t = 6 bis t = 9 ist der Mikrospiegel 4 analog um jeweils noch eine
Winkelstellung weitergedreht worden, wobei der Gesamt- Leuchtfleck Fges-(k+t)l jeweils dadurch erzeugt, dass alle möglichen neun Einzel-Leuchtflecke Fij eingeschaltet sind. Bei zeitlich integraler Betrachtung der Spalten h = 1 bis h = 7 des ausgewählten Bereichs ergibt sich ein mit "Σ t" bezeichnetes Leuchtmuster. Falls ein Einzel-Leuchtfleck Fij für einen der Zeitabschnitte t = 0, 7 eine bestimmte
Leuchtdichte Lv = Lc aufweist bzw. eine Lichtmenge Q = Qc abstrahlt, strahlt ein in Bezug auf den Leuchtstoffkörper 9 stationärer Bereich, an dem Einzel-Leuchtflecke Fij erzeugt werden, eine Lichtmenge ab, die sich durch eine Integration oder Summenbildung der in den Zeitabschnitten t = 0 bis 7 dort erzeugten Lichtmenge Q bzw. dort vorliegenden Leuchtdichte Lv der Leuchtflecke Fij ergibt. Da jede der Spalten h = 1 bis 3 und 5 bis 7 zu drei aufeinanderfolgenden Zeitabschnitten t beleuchtet wird, strahlt ein dort
vorhandener stationärer Bereich die Lichtmenge 3 -Qc ab (und eine Spalte h also insgesamt die Lichtmenge 9 -Qc) . Von der Spalte h = 4 wird hingegen kein Licht abgestrahlt. Folglich kann durch die in Fig.7 gezeigte überlappende Abfolge von Gesamt-Leuchtflecken Fges-kl eine besonders scharfe Auflösung bei hoher Leuchtmenge Q erreicht werden, nämlich hier
Bereiche hoher Leuchtmenge 3 -Qc (entsprechend einer
integrierten Leuchtdichte Lv = 3-Lc) , die durch eine schmale, dunkle Lücke mit Q = 0 bzw. Lv = 0 (entsprechend dem schmalen Spalt h = 4) voneinander getrennt sind. Dies wird außer durch die spaltenweise Überlappung durch die Fähigkeit ermöglicht, die Einzel-Leuchtflecke Fij selektiv ein- und auszuschalten.
Wäre die Fähigkeit zur spaltenweise Überlappung, aber nicht zum selektiven Ein- und Ausschalten gegeben und könnten die Gesamt-Leuchtflecke Fges-kl also nur vollständig ein- und ausgeschaltet werden, müssten zur Erzeugung einer dunklen Lücke mit Q = 0 die Leuchtflecke Fges-kl zu den
Zeitabschnitten t = 3 bis t = 5 ganz ausgeschaltet werden, was in dem ausgewählten Bereich das Leuchtmuster "Et'" erzeugen würde. Das Leuchtmuster "Et'" weist aber angrenzend an den der dunklen Lücke entsprechenden Spalt h = 4 (d.h., an den Spalten h = 3 und h = 5) nicht die Lichtmenge 3 -Q pro stationärem Bereich auf, sondern nur von Q. Noch weiter außen (d.h., an den Spalten h = 2 und h = 6) wird eine Lichtmenge 2 -Q pro stationärem Bereich abgestrahlt. Erst an den Spalten h = 1 und h = 7 wird eine Lichtmenge 3 -Q pro stationärem Bereich abgestrahlt. Also beträgt in diesem Fall ein Abstand zwischen Spalten mit der höchsten Lichtmenge 3 -Q pro
stationärem Bereich fünf Spalte oder Spaltbreiten, während bei der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung ein Abstand von nur einem Spalt bzw. nur einer Spaltbreite erreichbar ist und damit eine erheblich höhere Auflösung. Grundsätzlich können die Gesamt-Leuchtflecke Fges-kl auch jeweils individuell aus Einzel-Leuchtflecken Fij
zusammengesetzt sein und so bei spaltenweisen Überlappung ein intensitätsstufenartiges Leuchtdichtemuster erzeugen, obwohl die Einzel-Leuchtflecken Fij nur einfach ein- und
ausschaltbar sind bzw. aktivierbar und deaktivierbar sind. Grundsätzlich können die Gesamt-Leuchtflecke Fges-kl in beliebiger Reihenfolge an beliebigen Positionen mit
beliebigen Scanrichtungen auf dem Leuchtstoffkörper 9 erzeugt werden, ggf. auch mehrmals an gleicher Position innerhalb einer Bildaufbauzeit.
Fig.8 zeigt als Schnittdarstellung in Querschnittsansicht eine Beleuchtungsvorrichtung 11 gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel.
Die Beleuchtungsvorrichtung 11 unterscheidet sich von der Beleuchtungsvorrichtung 1 insbesondere dadurch, dass das beispielsweise weiße oder weißliche Nutzlicht N, das der Mischung aus umgewandeltem Sekundärlicht S und nicht
umgewandeltem Primärlicht P entspricht, an der von den einfallenden Primärlichtstrahlen Pij abgewandten Seite des Leuchtstoffkörpers 9 abgestrahlt wird. Bei dieser
"transmittierenden" oder "transmissiven" Anordnung befindet sich auch die vierte Optik 8 (die hier durch eine Linse angedeutet ist) auf der das Nutzlicht N abstrahlenden Seite des Leuchtstoffkörpers 9. Auch wird hier auf den
Umlenkspiegel 7 verzichtet, was aber grundsätzlich auch bei der Beleuchtungsvorrichtung 1 möglich ist.
Fig.9 zeigt als Schnittdarstellung in Querschnittsansicht eine Beleuchtungsvorrichtung 21 gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel . Die Beleuchtungsvorrichtung 21 unterscheidet sich von der
Beleuchtungsvorrichtung 11 dadurch, dass auf die dritte Optik 6 verzichtet wird. Während bei den Beleuchtungsvorrichtungen 1 und 11 durch die dritte Optik 6 unter anderem eine Fokussierung der auf den Leuchtstoffkörper 9 auftreffenden Primärlichtstrahlen Pij erfolgt, übernimmt dies in der
Beleuchtungsvorrichtung 21 die zweite Optik 4. Diese braucht damit nun nicht mehr „teleskopartig" ausgeführt zu sein.
Die in Fig.l, Fig.8 und Fig.9 gezeigten sechs
unterschiedlichen Gesamt-Primärstrahlen Pges können jeweilige unterschiedliche Gesamt-Leuchtflecken Fges-kl erzeugen und daher auch als Gesamt-Primärstrahlen Pges-kl bezeichnet werden.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So können die Primärlichtstrahlen Pij auch alle schräg auf den Leuchtstoffkörper treffen. Dieser kann so geneigt sein, dass die Primärlichtstrahlen Pij zumindest ungefähr unter einem Brewster-Winkel auf ihn auftreffen.
Auch kann ein Leuchtstoffkörper allgemein durch mehrere Sätze aus jeweils mehreren Halbleiter-Primärlichtquellen und mindestens einem beweglichen Spiegel wie oben beschrieben beleuchtbar sein. Die zu verschiedenen Sätzen zugehörigen beleuchtbaren Flächen des Leuchtstoffkörpers können
insbesondere örtlich disjunkt sein. Alternativ mag eine gemeinsame Fläche des Leuchtstoffkörpers durch die Sätze zeitlich und/oder örtlich versetzt beleuchtet werden. Bei der örtlich versetzten Beleuchtung kann ein Leuchtstoffkörper durch unterschiedliche Sätze insbesondere auf
unterschiedlichen Spuren oder auf der gleichen Spur (z.B. in entgegengesetzter Richtung) beleuchtet werden. Bei der nur zeitlich versetzten Beleuchtung kann ein Leuchtstoffkörper durch unterschiedliche Sätze insbesondere auf der gleichen Spur in gleicher Richtung beleuchtet werden. Zudem kann analog zu einer zeilenartigen Abrasterung oder Beleuchtungsabfolge eine spaltenartige Abrasterung oder eine beliebige Abrasterung verwendet werden. Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
Bezugs zeichen
1 Beleuchtungsvorrichtung
2 Multi-Die-Package
3 Erste Optik
4 Zweite Optik
5 Mikrospiegel
6 Dritte Optik
7 Umlenkspiegel
8 Vierte Optik
9 Leuchtstoffkörper
11 Beleuchtungsvorrichtung
21 Beleuchtungsvorrichtung
Dij Laserchip
Fges Gesamt-Leuchtfleck
Fges-kl Gesamt-Leuchtfleck an Position
Fij Einzel-Leuchtfleck
N Nutzlicht
P Primärlichtanteil
Pges Gesamt-Lichtstrahl
Pij Primärlichtstrahl
S Sekundärlichtanteil
Et Leuchtmuster
Et' Leuchtmuster
U Umhüllende Kontur

Claims

Patentansprüche
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21), aufweisend
- mehrere Halbleiter-Primärlichtquellen (Dij) zum
Emittieren jeweiliger Primärlichtstrahlen (Pij),eine mittels der Primärlichtstrahlen beleuchtbare Strahlumlenkeinrichtung (5) , die mindestens zwei Strahlumlenkstellungen einnehmen kann, und
- einen LeuchtStoffkörper (9), der mittels von der
Strahlumlenkeinrichtung (5) umgelenkter
Primärlichtstrahlen (Pij) beleuchtbar ist,
wobei
- Leuchtflecke (Fij) der einzelnen Primärlichtstrahlen (Pij) auf dem mindestens einen LeuchtStoffkörper (9) örtlich unterscheidbar sind,
- ein sich aus den Leuchtflecken (Fij) der einzelnen Primärlichtstrahlen (Pij) zusammensetzender Gesamt- Leuchtfleck (Fges) abhängig von der
Strahlumlenkstellung der Strahlumlenkeinrichtung (5) auf dem mindestens einen LeuchtStoffkörper (9) örtlich unterscheidbar ist und
- mindestens ein auf den mindestens einen
LeuchtStoffkörper (9) fallender Primärlichtstrahl (Pij) bei Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung (1) selektiv ein- und ausschaltbar ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach Anspruch 1, wobei die Strahlumlenkeinrichtung (5) mindestens einen mittels der Primärlichtstrahlen (Pij) beleuchtbaren beweglichen Spiegel (5) aufweist, der mindestens zwei Winkelstellungen als Strahlumlenkstellungen einnehmen kann .
3. Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach Anspruch 2, wobei der mindestens eine bewegliche Spiegel (5) mindestens einen Mikrospiegel umfasst. Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich zu
unterschiedlichen Strahlumlenkstellungen gehörige
Gesamt-Leuchtflecke (Fges) zumindest teilweise
überlappen .
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach Anspruch 4, wobei sich zumindest zwei Leuchtflecken (Fij) einzelner Primärlichtstrahlen (Pij), die zu unterschiedlichen Gesamt-Leuchtflecken (Fges) gehören, überlagern können.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach Anspruch 5, wobei sich zumindest zwei Reihen von Leuchtflecken (Fij) einzelner Primärlichtstrahlen (Pij), die zu
unterschiedlichen Gesamt-Leuchtflecken (Fges) gehören, überlagern können.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zu unterschiedlichen Strahlumlenkstellungen gehörige Gesamt-Leuchtflecke (Fges) örtlich voneinander getrennt sind.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Einschaltmuster der erzeugbaren Leuchtflecken (Fij) abhängig von der
Strahlumlenkstellung der Strahlumlenkeinrichtung (5) ist .
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Primärlichtstrahlen (Pij) Laserstrahlen sind.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der mindestens eine LeuchtStoffkörper (9) mit einem durch die einzelnen Primärlichtstrahlen (Pij) zusammengesetzten Gesamt- Lichtstrahls (Pges) bahnartig beleuchtbar ist.
11. Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gesamt-Leuchtfleck (Fges) eine ebene Ausdehnung aufweist, die 20% einer entsprechenden Ausdehnung des LeuchtStoffkörpers (9) nicht überschreitet, insbesondere 10%, insbesondere 5%, insbesondere 2%, insbesondere 1%, nicht überschreitet.
12. Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) eine
Projektionsvorrichtung ist.
13. Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) nach Anspruch 12, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (1; 11; 21) ein
Fahrzeug-Scheinwerfer oder eine Effektbeleuchtungs- Vorrichtung ist.
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