WO2012098020A1 - Leuchtstoffvorrichtung mit innenkühlung und reflektor-leuchtenanordnung mit dieser leuchtstoffvorrichtung - Google Patents

Leuchtstoffvorrichtung mit innenkühlung und reflektor-leuchtenanordnung mit dieser leuchtstoffvorrichtung Download PDF

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Klaus Finsterbusch
Ulrich Hartwig
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    • F21S10/007—Lighting devices or systems producing a varying lighting effect using rotating transparent or colored disks, e.g. gobo wheels

Definitions

  • the invention relates to a phosphor device for the conversion of excitation laser radiation into converted light. Moreover, the invention relates to a reflector lamp assembly with this phosphor device.
  • the phosphor or the Stokes shift effect occurring in the wavelength conversion, these phosphor devices are usually in the form of a freely rotating
  • the phosphor is applied to one side of a rotating disk.
  • the currently irradiated phosphor subarea rotates away below the excitation laser beam spot before permanent local damage or even destruction of the phosphor occurs.
  • the irradiated area describes an annular path after each complete rotation. Therefore, the phosphor is usually applied in the form ei ⁇ ner annular path on one side of the phosphor wheel.
  • the heating of the phosphor caused by the excitation laser radiation in the course of the operating time is released to the environment via the rear side of the phosphor wheel, among other things (radiation and convection cooling).
  • Such phosphor devices and reflector lamp assemblies equipped therewith are suitable for many applications that require high illuminance light sources, such as video projection, medical and industrial endoscopy using optical fibers, effect lighting, automotive headlamps, etc., and hitherto the domain of reflector lamps based on Halogen bulbs or discharge lamps were.
  • high illuminance light sources such as video projection, medical and industrial endoscopy using optical fibers, effect lighting, automotive headlamps, etc.
  • Document WO 2009/112961 Al describes a Laserlichtquel ⁇ le comprising at least one laser light emitting element, at least one light source output element (which to a ⁇ is directed to direct the laser light to a predetermined site), has at least one conversion element and a Reflectors ⁇ gate array , The at least one conversion element comprising a phosphor which the laser light at least in part as ⁇ converts wavelength-converted or converted light.
  • the reflector assembly combines the converted light and the laser light into an output mixing light.
  • the document US 2009284148 A1 discloses a light source device for a projector with an excitation light source and a rotating phosphor wheel.
  • the phosphor wheel has a transparent circular disk. On one side of the disc, a segmented annular path is arranged on ⁇ .
  • the web is turned ⁇ divides into three equal segments, and indeed in an emitting in the red wavelength range phosphor (R), an emitting in the green wavelength range phosphor (G) and a diffusely transparent area (135).
  • the excitation light strikes the back of the rotating phosphor wheel, passes through the transparent disc, and excites the phosphor of the annular path on its other side.
  • the Leuchtstoffrad is therefore used in the so-called ⁇ transmissive mode.
  • a light guide is disposed opposite the annular path of the converted light ter initiative wei ⁇ .
  • the object of the present invention is to provide a verbes ⁇ serte phosphor device for excitation laser radiation.
  • Another aspect of this object is to provide an improved reflector lamp assembly with this phosphor device.
  • a phosphor device with internal cooling comprising two disc-like support elements each with two sides, which are arranged at a mutual distance, that one side of a support member faces one side of the other support member and thereby define two facing inner surfaces of the phosphor device wherein, the respective other two sides of the two support elements to the outside so as to define two Au ⁇ z romance the phosphor device comprising at least one conversion region, the phosphor and is arranged on at least one of the two outer surfaces, at least one opening in at least one of the two Trä ⁇ gerieri is arranged.
  • the basic idea is to specify a fluorescent wheel with internal ventilation as forced cooling and to achieve this with a phosphor device in the form of a "double phosphor wheel.”
  • the phosphor device according to the invention is therefore also referred to below as “double phosphor wheel”.
  • double phosphor wheel two disc-like carrier elements are provided which are arranged at a distance parallel to each other and so as to substantially form the Grundge ⁇ Jost of the double-Leuchtstoffrads.
  • the phosphor is in preferably annular conversion areas, ie
  • a sufficient cooling air flow to ge ⁇ schrilln in at least one of the two disk-like support elements is at least one opening, preferably near or axle ⁇ arranged concentrically to the axis.
  • the ambient ⁇ air or optionally another cooling medium flows during the rotation of the double-phosphor wheel through the at least one opening in the space between the two disc-like support elements and substantially radially outwards, whereby the inner surfaces are actively cooled by the passing cooling air.
  • the disc-like support elements are preferred ⁇ example of a material with good thermal conductivity, in ⁇ example copper, so that with this "internal cooling" ultimately a good dissipation of the heat introduced by the excitation laser radiation into the phosphor is achieved.
  • cooling fins may be provided to improve the heat dissipation.
  • the cooling ribs are wing-like formed and extending from the inside surface to the inner surface we ⁇ sentlichen radially towards the edge of the disk-like support elements to support the radial air ⁇ flow from the opening to the edge of the gap.
  • each of the two support elements may have an associated set of cooling fins.
  • the cooling fins are preferably bent in a flow-favorable manner against the direction of rotation in order to further improve the radial air flow in the rotating intermediate space and thus also the cooling effect.
  • the cooling fins also have the function of wing-like flow elements.
  • cooling medium in addition to the ambient air, other, preferably gaseous, media into consideration. It can do this be advantageous when the cooling circuit is closed, for example, in which the entire phosphor device is encapsulated in a suitable container.
  • the cooling medium may also be pre-cooled, for example via a heat exchanger.
  • a suitable rotation means for example, a suitable pivot bearing or a rotation axis.
  • the means for the rotation is connected to at least one of the two disc-like support elements, preferably axially to the opening, which is arranged in one of the two support elements.
  • the two disc-like support elements may be firmly connected to each other, or detached from each other and thereby be independently rotatable. In the latter case it can be provided that in operation only one of the two disk-like carrier elements rotates or the two disk-like carrier elements rotate at different rotational speeds (two drive axes).
  • both carrier elements can each have an associated set of cooling ribs.
  • the phosphor located in the conversion regions of the disk-like carrier elements is used for wavelength conversion of the typically ultraviolet or blue excitation laser radiation (eg 400-450 nm) into broadband light with usually longer wavelengths (downconversion).
  • the typically ultraviolet or blue excitation laser radiation eg 400-450 nm
  • different light colors can be generated, for example red (R), green (G) and blue (B), but also other light colors, such as yellow.
  • Suitable phosphor types are, for example, cerium-doped YAG for green light (G) and europium-doped YAG for red light (R).
  • the blue light component usually used in additive color mixing for white light (B) can gegebe ⁇ be appropriate, extracted from the blue excitation laser radiation itself by at least one Konversionsbe- at least one diffusion region is adjacent to the rich also provided, also on at least one of the two outer surfaces of the Double-phosphor wheel is arranged.
  • the scattering area has no phosphor but a reflective scattering Surface with which the blue excitation laser radiation can be used di ⁇ rect, ie without conversion by a phosphor. Due to the scattering reflective surface is the etechnischs processed, in particular for Pro, interfering speckle effect (caused by the spatial co ⁇ hd dressenschaften the excitation laser radiation) destroyed Advantageously, or at least reduced.
  • the conversion and scattering regions or optionally the different types of phosphor can be arranged sequentially within a common annular region or as a plurality of concentrically arranged annular regions.
  • the different types of phosphor need not necessarily be arranged in segments, but rather may be present as a phosphor mixture within an annular conversion region. If required, this can also be interspersed with reflexively scattering surfaces. Further details can be found in the description of the embodiments.
  • the phosphor device ie the double phosphor wheel with internal cooling, with at least one Anre ⁇ tion laser, which is designed for the emission of excitation laser radiation, and at least one reflector added to a reflector lamp assembly according to the invention.
  • the reflector lamp arrangement according to the invention is designed so that the excitation laser radiation falls on the at least one rotating conversion region of the phosphor device, wavelength is converted by the phosphor of the at least one Konversionsbe ⁇ rich and at least part of the wavelength-converted light on which falls at least one reflector.
  • the at least one reflector with at least one opening is provided through the passing optionally, at least temporarily, at least one fallshersla ⁇ serstrahl to a conversion region and also on a variation range of the rotating twin-Leuchtstoffrads.
  • the at least one excitation laser beam is preferably with one or more laser diodes of the same or different wavelength generated.
  • the plurality of laser diodes are arranged so that they radiate through at least one reflector opening on the double phosphor wheel.
  • the laser beams preferably impinge on the same location of the conversion surface.
  • the useful light coming from the reflector can then be, depending on the field of application further optical and / or optoelectronic components, in particular for mixing the color light components fed into an optical integrator.
  • the at least one reflector is is manufactured ⁇ det, that it has at least one focal point.
  • the reflector can have for example a parabolic or ellip ⁇ tables form or a suitable free-form.
  • reflector and double Leuchtstoffrad are mutually ⁇ arranged that at least the at least one convergence ⁇ sion range rotates by a portion of the at least one focal point therethrough.
  • This has the advantage that the light emitted by the conversion or scattering region in the vicinity of the focus light beams are at least largely displayed in the same manner of the re ⁇ Flektor, for example in the secondary focal point of an elliptical reflector.
  • the reflector lamp assembly is designed so that the excitation laser beam ideally falls in the (primary) focus of the reflector on the conversion or scattering range.
  • both outer surfaces of the two carrier elements of the double phosphor wheel are provided with at least one conversion region.
  • the reflector consists of two Haibschalenreflektoren with at least one nem focal point, wherein the reflector lamp assembly is laid out so ⁇ that each of the two conversion areas rotates through a focal point of a half-shell reflector.
  • both half-shell reflectors each have a primary and a secondary focal point, wherein the conversion regions on the two outer surfaces of the support elements rotate through the respective primary focal points and coincide the two secondary focal points to a common focus.
  • the two Haibschalenreflektoren are suitable to tilt against each other.
  • This development is particularly well suited for the coupling of the generated light in an optical integrator, such as optical fibers. Further details can be found in the description of the embodiment.
  • the reflector half shells can be shaped differently, for example when using phosphor fibers of different widths. This is advantageous for example in car headlights to realize various lighting functions such as high beam and downs ⁇ blinding light.
  • the annular phosphor webs can have different radii and consequently do not have to be arranged opposite one another on the two outer surfaces.
  • FIG. 1b shows the phosphor device from FIG. 1a in a front view in the direction A
  • FIG. 1b shows the phosphor device from FIG. 1a in a front view in the direction A
  • FIG. 1b shows a sectional view along the section line BB, an exemplary embodiment of the reflector lamp arrangement according to the invention, a plan view corresponding to FIG. 1b of a further embodiment of a phosphor device according to the invention with a plurality of annular tracks, a plan view corresponding to FIG. 1b of a further embodiment of a phosphor device according to the invention with a segmented annular track ,
  • the figures la - lc show schematically a side view, a rotated by 90 ° front view in the direction A and ei ⁇ ne sectional view taken along the line BB of awhosbei ⁇ game of a phosphor device with internal cooling (dual phosphor wheel).
  • the phosphor device 1 comprises two disk-like carrier elements 2, 3, each with two sides 2a, 2b and 3a, 3b.
  • the two support members 2, 3 are made of egg ⁇ nem material having good thermal conductivity such as copper or aluminum, and are arranged so that one side 2b of the faces a support member 2 a side 3b of the other supporting member 3, that is, two each other at a mutual distance facing inner surfaces 2b, 3b of the phosphor device 1 define.
  • the phosphor is on one side a green-light (G) emitting layer of Ce doped YAG on the one hand, and a layer of Eu-doped YAG emitting on excitation of red light (R) on the other side.
  • G green-light
  • R red light
  • the ver ⁇ applied for the conversion regions arranged on both sides phosphor can also be equal.
  • the right in Fig. La Trä ⁇ gerelement 2 has in its center a circular ⁇ ff ⁇ opening 6.
  • Axially to this hole extends from the outer surface 3a of the left in Fig. La carrier element 3 away ⁇ pointing an axis of rotation 7, which allows the operation of the Leuchtstoffvor ⁇ direction 1 rotation of the two support elements 2, 3.
  • the two support elements 2, 3 are connected to each other by means of eight wing-like cooling ribs 8, which are arranged in the intermediate space between the two inner surfaces 2b, 3b of the two support elements 2, 3.
  • the wing-like cooling ribs 8 are oriented perpendicular to the two inner surfaces 2b, 3b and initially extend radially from the ⁇ ff ⁇ tion 6 starting and then further bent against the direction indicated by an arrow rotation direction aerodynamically bent to the outer edge.
  • the ambient air flows through the rotation in the opening 6 axially, in the space between the inner surfaces 2b, 3b and the adjacent wing-like cooling fins 8 substantially radially along and in the edge region of the dual Leuchtstoffrads back to the outside.
  • an improved removal is achieved by the excitation laser radiation in the phosphor of the reversible annular conversion regions 4, 5 heat introduced with the aid of an active Beerströ ⁇ determination.
  • Be ⁇ may the heat dissipation can be further improved by flow-optimized shaping of the cooling fins 8.
  • 2 schematically shows a longitudinal section of an exemplary embodiment of the reflector lamp arrangement 20 according to the invention with the phosphor device 1 (double phosphor wheel) shown in FIG.
  • the sectional plane passes through the axis of rotation of the phosphor device 1.
  • the reflector lamp assembly 20 has two elliptical Haibschalenreflektoren 21, 22 and two excitation laser 23, 24 on.
  • the two excitation lasers 23, 24 are two different laser diodes which emit excitation laser beams having a wavelength of approximately 450 nm and 405 nm, respectively.
  • the two elliptical half-shell reflectors 21, 22 are arranged with respect to the phosphor device 1 such that the annular conversion regions 4, 5 arranged on both sides rotate through the respective primary focal points F A , F c of the facing half-shell reflectors 21, 22 (which for the Rotation of the double phosphor wheel 1 usual means such as axis of rotation, electric motor, etc. are not shown for the sake of clarity).
  • the two Haibschalenreflektoren 21, 22 are tilted against each other so that their secondary focal points F B , F D coincide on the op ⁇ table axis L of the reflector lamp assembly 20 to the common focal point F B , D.
  • Each of the two Haibschalenreflektoren 21, 22 each have a circular opening 25, 26, through which the excitation laser beams 27, 28 of the excitation laser 23, 24 irradiate the annular conversion regions 4, 5 in the region of the respective primary focal points F A , F c , Due to the rotation of the Trä ⁇ gerieri 2, 3, the excitation laser beams 27, 28, the annular conversion regions 4, 5 sweep sequentially. As a result, only a portion of the
  • the wavelength converted convertible ⁇ th through the respective fluorescent light beams optionally together with a proportion of non-wavelength-converted but only reflectively diffracted blue (B) the excitation laser beams over the respective Haibschalenreflektor 21, reflects 22 to the common third focal point F B, D.
  • the entrance surface ⁇ a light guide 29 is positioned.
  • the light guide 29 serves as an optical integrator for the mixing and forwarding of the light beams coming from the two half-shell reflectors 21, 22 with the light color components R, G, B.
  • the RGB mixed light can be used, for example, for a video projection imager (LCD, DLP or LCoS, etc.). ) (not shown).
  • the reflector lamp arrangement is designed so that the primary focal points of the two Haibschalenreflektoren are not in the same place with respect to the optical axis, but rather deliberately offset by a decency along the optical axis. This made it ⁇ light, on both sides of annular fluorescent and / or reflective scattering regions with different radii and thus different lengths with respect to a certain angle of rotation of the double-phosphor wheel to irradiate. In this way, the color location of the converted mixed light can be adjusted specifically. If a common secondary focus is desired, the two Halbschalenreflek ⁇ tors are suitable to tilt and move.
  • FIG. 3 shows the front view of a further exemplary embodiment of a fluorescent device with internal cooling, as shown in FIG. 1b.
  • the phosphor device 30 has two annular conversion regions 31, 32, which are arranged concentrically on the outer surface 33a of the disk-like carrier element 33.
  • the outer annular conversion region 31 consists of Ce do ⁇ tiertem YAG (G), the inner 32 of doped Eu YAG (R).
  • Au ⁇ ßerdem is arranged between the two annular conversion regions 31, 32 an annular scatter area 34th
  • The- This serves the direct use of the excitation laser radiation, which in this case lies in particular in the blue wavelength range (eg 450 nm) (B).
  • the annular scattering region 34 is formed as a reflexively scattering surface, whereby the speckle properties of the directly used excitation laser radiation, which interferes with the production purposes, are advantageously destroyed or at least reduced.
  • Thethesla ⁇ serstrahl irradiated about the circumscribed in Fig. 3 with a rectangle 35 area parts of all the ring-shaped regions 31 mentioned three, 32, 34 comprises.
  • the excitation ⁇ laser beam is shaped by means of suitable optics.
  • the three annular tracks are made close together. In this way, the three light color components red (R), green (G) and blue (B) can already be realized with an outer surface 33a.
  • Fig. 3 is not visible) is therefore identical here as the outer surface 33a shown formed.
  • a non Darge ⁇ variant presented are a plurality of annular conversion preparation ⁇ surface with different types of phosphors concentrically formed and arranged, that preferably incident through a shift of the fluorescent double wheel in the reflector of the excitation laser beam spot on only a phosphor sheet. This allows you to selectively select a desired light color for the conversion by moving it.
  • Fig. 4 shows the front view of another game principalsbei ⁇ of a fluorescent device 40 with internal cooling, as shown in Fig. Ib.
  • the beid ⁇ side irradiation surface for the excitation laser radiation and also to have the three basic ⁇ light colors red, green, blue available, are on the respective outer surface 41 of each of the two intenarti ⁇ gene carrier elements 41 (the other outer surface is hidden in Fig. 4) red emitting 42 and green emitting 43rd
  • Phosphor segments and reflective scattering segments 44 sequen ⁇ tially arranged alternately within a single annular path 45.
  • FIG. ment 42 For the sake of clarity, only one red emitting phosphor in each quadrant is shown in FIG. ment 42, a green emitting phosphor segment 43 and a reflective scattering segment 44 shown.
  • ⁇ sondere for Pro etations includede, but also more segments per quadrant can be provided.
  • the additive light color mixture results from the visual averaging of the light color components which are generated during the rotation of the corresponding segments 42-44 by the excitation laser beam spot (not shown in FIG. 4).
  • the phosphors can also be mixed within the annular conversion region (not shown), so that a light color mixture is already present in the static case, if necessary also in combination with a proportionately reflective scattering of the excitation laser light.

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Abstract

Die Erfindung schlägt ein Doppel-Leuchtstoffrad (1) mit zwei scheibenartigen Trägerelementen (2, 3) vor, die mittels flügelartiger Kühlrippen (8) miteinander verbunden sind. Wenn das Doppel-Leuchtstoffrad (1) rotiert, strömt durch eine axiale Öffnung (6) in einem der Trägerelementen (2) Luft ein, radial durch den Zwischenraum zwischen den Trägerelementen (2, 3) bzw. den flügelartigen Kühlrippen (8) hindurch und am Rand aus. Durch diesen Luftstrom wird die Abfuhr der Wärme verbessert, die bei der Bestrahlung der auf den beiden Außenflächen angeordneten ringförmigen Leuchtstoffbahnen (4, 5) mit einem Anregungslaser entsteht.

Description

Beschreibung
Leuchtstoffvorrichtung mit Innenkühlung und Reflektorleuchtenanordnung mit dieser Leuchtstoffvorrichtung
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Leuchtstoffvorrichtung für die Konvertierung von Anregungslaserstrahlung in konvertiertes Licht. Außerdem betrifft die Erfindung eine Reflektorleuchtenanordnung mit dieser Leuchtstoffvorrichtung.
Aufgrund der hohen Flächenleistungsdichte des Anregungslaser¬ strahlflecks auf dem für die Konvertierung vorgesehenen
Leuchtstoff bzw. des bei der Wellenlängenkonversion auftretenden Stokes-Shift-Effektes sind diese Leuchtstoffvorrichtungen üblicherweise in der Form eines frei rotierenden
"Leuchtstoffrads" ausgebildet. Dabei ist der Leuchtstoff auf einer Seite einer rotierenden Scheibe aufgetragen. Dadurch dreht sich der momentan bestrahlte Leuchtstoffteilbereich unter dem Anregungslaserstrahlfleck weg, bevor eine dauerhafte lokale Schädigung oder gar Zerstörung des Leuchtstoffes auf- tritt. Wegen der Rotation des Leuchtstoffrades beschreibt der bestrahlte Bereich nach jeder ganzen Drehung eine ringförmige Bahn. Deshalb wird der Leuchtstoff üblicherweise in Form ei¬ ner ringförmigen Bahn auf einer Seite des Leuchtstoffrades aufgebracht. Die im Laufe der Betriebszeit durch die Anre- gungslaserstrahlung verursachte Erwärmung des Leuchtstoffes wird unter anderem über die Rückseite des Leuchtstoffrads an die Umgebung abgegeben (Strahlungs- und Konvektionskühlung) . Derartige Leuchtstoffvorrichtungen und damit ausgestattete Reflektorleuchtenanordnungen sind für viele Anwendungen ge- eignet, die Lichtquellen mit einer hohen Beleuchtungsstärke erfordern, wie Videopro ektion, medizinische und industrielle Endoskopie mittels Lichtleitern, Effektbeleuchtung, Automobilscheinwerfer etc., und die bisher die Domäne von Reflektorlampen auf der Basis von Halogenglühlampen oder Entla- dungslampen waren. Stand der Technik
Die Schrift WO 2009/112961 AI beschreibt eine Laserlichtquel¬ le, welche mindestens ein Laserlicht emittierendes Element, mindestens ein Lichtquellenausgabeelement (welches dazu ein¬ gerichtet ist, das Laserlicht auf einen vorbestimmten Ort zu richten) , mindestens ein Konversionselement und eine Reflek¬ toranordnung aufweist. Das mindestens eine Konversionselement umfasst einen Leuchtstoff, der das Laserlicht zumindest teil¬ weise in wellenlängenumgewandeltes bzw. konvertiertes Licht umwandelt. Die Reflektoranordnung kombiniert das konvertierte Licht und das Laserlicht zu einem Ausgangsmischlicht.
Die Schrift US 2009284148 AI offenbart eine Lichtquellenvorrichtung für einen Projektor mit einer Anregungslichtquelle und einem rotierenden Leuchtstoffrad. Das Leuchtstoffrad weist eine transparente kreisförmige Scheibe auf. Auf einer Seite der Scheibe ist eine segmentierte ringförmige Bahn an¬ geordnet. Die Bahn ist in drei gleichgroße Segmente einge¬ teilt und zwar in einen im roten Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff (R) , einen im grünen Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff (G) und einen diffus transparenten Bereich (135) . Das Anregungslicht trifft auf die Rückseite des rotierenden Leuchtstoffrads , passiert die transparente Scheibe und regt auf deren anderen Seite den Leuchtstoff der ringförmigen Bahn an. Das Leuchtstoffrad wird also im so ge¬ nannten transmissiven Modus verwendet. In der Achse des ein- fallenden Anregungslichts ist gegenüber der ringförmigen Bahn ein Lichtleiter angeordnet, der das konvertierte Licht wei¬ terleitet .
Nachteilig bei bisherigen Leuchtstoffrädern ist, insbesondere bei zunehmenden Anregungslaserleistungen, eine unzureichende Kühlung, um eine Degradation des mittels der Anregungslaserstrahlung angeregten Leuchtstoffes zu verhindern oder zumindest ausreichend lang zu verzögern. Dieses Problem verstärkt sich bei beidseitig beschichteten Leuchtstoffrädern und zwar nicht nur, weil dann die Wärmeabfuhr über die Rückseite des Leuchtstoffrads deutlich verringert ist, sondern weil viel¬ mehr auch noch auf die mit Leuchtstoff beschichtete Rückseite Anregungslaserstrahlung auftrifft einschließlich der damit verbundenen zusätzlichen Erwärmung.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbes¬ serte Leuchtstoffvorrichtung für Anregungslaserstrahlung anzugeben .
Ein weiterer Aspekt dieser Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Reflektorleuchtenanordnung mit dieser Leuchtstoffvorrichtung anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Bevorzugte Ausführungsformen sind insbesondere den abhängigen Ansprüchen zu entnehmen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtstoffvorrichtung mit Innenkühlung, umfassend zwei scheibenartige Trägerelemente mit je zwei Seiten, die so in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, dass eine Seite des einen Trägerelements einer Seite des anderen Trägerelements zugewandt ist und dadurch zwei einander zugewandte Innenflächen der Leuchtstoffvorrichtung definieren, wobei die jeweiligen beiden anderen Seiten der beiden Trägerelemente nach Außen weisen und so zwei Au¬ ßenflächen der Leuchtstoffvorrichtung definieren, mindestens einen Konversionsbereich, der Leuchtstoff enthält und auf mindestens einer der beiden Außenflächen angeordnet ist, mindestens eine Öffnung, die in mindestens einer der beiden Trä¬ gerelemente angeordnet ist.
Der Grundgedanke besteht darin, ein Leuchtstoffrad mit einer Innenbelüftung als Zwangskühlung anzugeben und dieses mit einer Leuchtstoffvorrichtung in der Form eines „Doppel- Leuchtstoffrads" zu erreichen. Die erfindungsgemäße Leucht- stoffvorrichtung wird deshalb im Folgenden auch als „Doppel- Leuchtstoffrad" bezeichnet. Dazu sind zwei scheibenartige Trägerelemente vorgesehen, die in einem Abstand zueinander parallel angeordnet sind und so im wesentlichen das Grundge¬ rüst des Doppel-Leuchtstoffrads bilden. Der Leuchtstoff ist in vorzugsweise ringförmigen Konversionsbereichen, d.h.
kreisförmigen Leuchtstoffbahnen, auf einer der beiden oder beiden scheibenförmigen Außenflächen des Doppel- Leuchtstoffrads angeordnet. Um bei der Rotation des Doppel- Leuchtstoffrades eine ausreichende Kühlluftströmung zu ge¬ währleisten, ist in mindestens einer der beiden scheibenartigen Trägerelemente mindestens eine Öffnung, vorzugweise achs¬ nah oder konzentrisch zur Achse, angeordnet. Die Umgebungs¬ luft oder gegebenenfalls ein anderes Kühlmedium strömt bei der Rotation des Doppel-Leuchtstoffrades durch die mindestens eine Öffnung in den Zwischenraum zwischen den beiden scheibenartigen Trägerelementen ein und im wesentlichen radial nach Außen, wodurch die Innenflächen aktiv durch die vorbeiströmende Kühlluft gekühlt werden. Für diese erzwungene Strö¬ mung wird die Sogwirkung in der Öffnung ausgenutzt, die aufgrund des Druckunterschiedes entsteht, weil die Luft im Rand¬ gebiet des Zwischenraums schneller als in dessen Zentrum ro¬ tiert. Die scheibenartigen Trägerelemente bestehen vorzugs¬ weise aus einem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit, bei¬ spielsweise Kupfer, so dass mit dieser „Innenkühlung" letztlich eine gute Abfuhr der durch die Anregungslaserstrahlung in den Leuchtstoff eingebrachten Wärme erzielt wird.
Im Zwischenraum zwischen den Innenflächen des Doppel- Leuchtstoffrads können Kühlrippen vorgesehen sein, um die Wärmeabfuhr zu verbessern. Vorzugsweise sind die Kühlrippen flügelartig und sich von Innenfläche zu Innenfläche im we¬ sentlichen radial in Richtung zum Rand der scheibenartigen Trägerelemente erstreckend ausgebildet, um die radiale Luft¬ strömung von der Öffnung zum Rand des Zwischenraums zu unterstützen. Bei einem Doppelrad, bei der die beiden scheibenartigen Trägerelemente getrennt von einander drehbar sind kann jeder der beiden Trägerelemente einen zugehörigen Satz an Kühlrippen aufweisen. Außerdem sind die Kühlrippen bevorzugt strömungsgünstig gegen die Rotationsrichtung gebogen, um die radiale Luftströmung in dem rotierenden Zwischenraum und damit auch die Kühlwirkung weiter zu verbessern. Insofern kommt den Kühlrippen auch die Funktion von flügelartigen Strömungselementen zu.
Als Kühlmedium kommen neben der Umgebungsluft auch andere, vorzugsweise gasförmige, Medien in Betracht. Dazu kann es vorteilhaft sein, wenn der Kühlkreislauf geschlossen ist, beispielsweise in dem die gesamte Leuchtstoffvorrichtung in einem geeigneten Behälter gekapselt ist. Außerdem kann das Kühlmedium auch vorgekühlt sein, beispielsweise über einen Wärmetauscher.
Für die Rotation ist das Doppel-Leuchtstoffrad, wie bei Leuchtstoffrädern allgemein üblich, mit einem geeigneten Rotationsmittel versehen, beispielsweise einem geeigneten Drehlager oder einer Drehachse. Das Mittel für die Rotation ist mit zumindest einem der beiden scheibenartigen Trägerelemente verbunden, bevorzugt axial zu der Öffnung, die in einer der beiden Trägerelementen angeordnet ist. Die beiden scheibenartigen Trägerelemente können miteinander fest verbunden sein, oder voreinander losgelöst und dadurch unabhängig voneinander drehbar sein. Im letzteren Fall kann vorgesehen sein, dass im Betrieb nur eine der beiden scheibenartigen Trägerelemente rotiert oder die beiden scheibenartigen Trägerelemente mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren (zwei Antriebsachsen) . Wie bereits erwähnt können dabei auch beide Trägerelemente jeweils einen zugehörigen Satz an Kühlrippen aufweisen.
Der in den Konversionsbereichen der scheibenartigen Trägerelemente befindliche Leuchtstoff dient der Wellenlängenum¬ wandlung der typischerweise ultravioletten oder blauen Anregungslaserstrahlung (z.B. 400 - 450 nm) in breitbandigeres Licht mit üblicherweise längeren Wellenlängen (down conversi- on) . Je nach Bedarf können damit unterschiedliche Lichtfarben erzeugt werden, beispielsweise rot (R) , grün (G) und blau (B) , aber auch andere Lichtfarben, wie z.B. gelb. Geeignete Leuchtstofftypen sind beispielsweise Cer dotierter YAG für grünes Licht (G) und mit Europium dotierter YAG für rotes Licht (R) . Der bei additiver Farbmischung für weißes Licht üblicherweise verwendete blaue Lichtanteil (B) kann gegebe¬ nenfalls aus der blauen Anregungslaserstrahlung selbst extrahiert werden, indem neben dem mindestens einen Konversionsbe- reich auch mindestens ein Streubereich vorgesehen ist, der ebenfalls auf mindestens einer der beiden Außenflächen des Doppel-Leuchtstoffrades angeordnet ist. Der Streubereich weist keinen Leuchtstoff auf sondern eine reflexiv streuende Oberfläche, womit sich die blaue Anregungslaserstrahlung di¬ rekt nutzen lässt, d.h. ohne Konversion durch einen Leuchtstoff. Durch die reflexiv streuende Oberfläche wird der für eine direkte Verwendung, insbesondere für Pro ektionszwecke, störende Speckle-Effekt (verursacht durch die räumlichen Ko¬ härenzeigenschaften der Anregungslaserstrahlung) vorteilhafter Weise zerstört oder zumindest vermindert.
Die Konversions- und Streubereiche bzw. gegebenenfalls die verschiedenen Leuchtstofftypen können sequentiell innerhalb eines gemeinsamen ringförmigen Bereichs oder auch als mehrere konzentrisch angeordnete ringförmige Bereiche angeordnet sein. Die verschieden Leuchtstofftypen müssen aber nicht notwendigerweise segmentweise angeordnet sein, sondern können vielmehr auch als Leuchtstoffmischung innerhalb eines ringförmigen Konversionsbereiches vorliegen. Dieser kann bei Bedarf auch mit reflexiv streuenden Oberflächen durchsetzt sein. Weitere Details hierzu finden sich in der Beschreibung der Ausführungsbeispiele.
Für die Erzeugung von konvertiertem Licht wird die erfindungsgemäße Leuchtstoffvorrichtung, d.h. das Doppel- Leuchtstoffrad mit Innenkühlung, mit mindestens einem Anre¬ gungslaser, der für die Emission einer Anregungslaserstrahlung ausgelegt ist, und mindestens einem Reflektor zu einer erfindungsgemäßen Reflektorleuchtenanordnung ergänzt. Die erfindungsgemäße Reflektorleuchtenanordnung ist dazu ausgelegt, dass die Anregungslaserstrahlung auf den mindestens einen rotierenden Konversionsbereich der Leuchtstoffvorrichtung fällt, vom Leuchtstoff des mindestens einen Konversionsbe¬ reichs wellenlängenumgewandelt wird und zumindest ein Teil des wellenlängenumgewandelten Lichts, auf den mindestens einen Reflektor fällt.
Dazu ist der mindestens eine Reflektor mit mindestens einer Öffnung versehen durch die der mindestens eine Anregungsla¬ serstrahl hindurch auf einen Konversionsbereich und gegebenenfalls, zumindest zeitweise, auch auf einen Streubereich des rotierenden Doppel-Leuchtstoffrads fällt. Der mindestens eine Anregungslaserstrahl wird bevorzugt mit einer oder mehreren Laserdioden gleicher oder unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt. Die mehreren Laserdioden werden so angeordnet, dass sie durch mindestens eine Reflektoröffnung auf das Doppel- Leuchtstoffrad einstrahlen. Vorzugsweise treffen die Laser¬ strahlen auf die gleiche Stelle der Konversionsfläche. Das vom Reflektor kommende Nutzlicht (konvertiertes Licht und ge¬ gebenenfalls reflexiv gestreutes Anregungslicht) kann dann je nach Anwendungsgebiet weiteren optischen und/oder optoelektronischen Komponenten, insbesondere zur Mischung der farbigen Lichtanteile in einem optischen Integrator, zugeführt werden .
Insbesondere für Pro ektionszwecke kann es für eine Erweite¬ rung des Farbgammuts vorteilhaft sein, zwei oder mehrere An¬ regungslaser mit verschiedenen Laserlinien zu verwenden.
Ebenso kann es vorteilhaft sein, den Reflektor mit einer dichroitischen Filterschicht zu versehen, um definiertere Re¬ flexionen zu erreichen, das Emissionsspektrum des Doppel- Leuchtstoffrades zu verfeinern oder die optische Systemeffi¬ zienz zu erhöhen.
Vorzugsweise ist der mindestens eine Reflektor so ausgebil¬ det, dass er mindestens einen Brennpunkt aufweist. Dazu kann der Reflektor beispielsweise eine parabelförmige oder ellip¬ tische Form oder auch eine geeignete Freiform haben. Außerdem sind Reflektor und Doppel-Leuchtstoffrad so zueinander ange¬ ordnet, dass zumindest ein Teil des mindestens einen Konver¬ sionsbereichs durch den mindestens einen Brennpunkt hindurch rotiert. Das hat den Vorteil, dass die vom Konversions- oder Streubereich in der Nähe des Brennpunkts emittierten Lichtstrahlen zumindest großenteils in gleicher Weise von dem Re¬ flektor abgebildet werden, beispielsweise in den sekundären Brennpunkt eines elliptischen Reflektors. Zu diesem Zweck ist die Reflektorleuchtenanordnung so ausgelegt, dass das der Anregungslaserstrahl idealer Weise im (primären) Brennpunkt des Reflektors auf den Konversions- bzw. Streubereich fällt.
In einer besonders bevorzugten Aus führungs form der erfindungsgemäßen Reflektorleuchtenanordnung sind beide Außenflächen der beiden Trägerelemente des Doppel-Leuchtstoffrads mit mindestens einem Konversionsbereich versehen. Der Reflektor besteht aus zwei Haibschalenreflektoren mit je mindestens ei- nem Brennpunkt, wobei die Reflektorleuchtenanordnung so aus¬ gelegt ist, dass jeder der beiden Konversionsbereiche durch einen Brennpunkt eines Halbschalenreflektors rotiert. Mit dieser Aus führungs form wird das erfindungsgemäße Doppel- Leuchtstoffrad besonders vorteilhaft eingesetzt, da die beid¬ seitigen Konversionsbereiche für die Lichtkonversion genutzt werden .
In einer vorteilhaften Weiterbildung weisen beide Halbschalenreflektoren jeweils einen primären und einen sekundären Brennpunkt auf, wobei die Konversionsbereiche auf den beiden Außenflächen der Trägerelemente durch die jeweiligen primären Brennpunkte rotieren und die beiden sekundären Brennpunkte zu einem gemeinsamen Brennpunkt zusammenfallen. Hierzu sind die beiden Haibschalenreflektoren geeignet gegeneinander zu verkippen. Diese Weiterbildung ist besonders gut für die Ein- kopplung des erzeugten Lichts in einen optischer Integrator, beispielsweise Lichtleiter geeignet. Weitere Details hierzu finden sich in der Beschreibung des Ausführungsbeispiels. Außerdem kann es vorteilhaft sein, das Doppel-Leuchtstoffrad gegenüber der Reflektoranordnung zu verschieben, um beispielsweise für die Anregungslaserstrahlung verschiedene Leuchtstoffbahnen ansteuern zu können. Die Reflektorhalbschalen können unterschiedlich ausgeformt sein- beispielsweise bei der Verwendung unterschiedlich breiter Leuchtstoffbahnen. Dies ist beispielsweise bei Autoscheinwerfern vorteilhaft, um verschiedene Beleuchtungsfunktionen wie Fernlicht und Ab¬ blendlicht realisieren zu können. Die ringförmigen Leuchtstoffbahnen können unterschiedliche Radien besitzen und müssen demzufolge auch nicht auf den beiden Außenflächen einander gegenüber liegend angeordnet sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbei¬ spielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. la ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Leuchtstoffvorrichtung mit Innenkühlung (Doppel- Leuchtstoffrad) in einer Seitenansicht, Fig. lb die Leuchtstoffvorrichtung aus Fig. la in einer Vorderansicht in Richtung A,
Fig. lc die Leuchtstoffvorrichtung aus Fig. la in einer
Schnittansicht entlang der Schnittlinie BB, ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reflektorleuchtenanordnung, eine Draufsicht entsprechend Fig. lb eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leucht- stoffvorrichtung mit mehreren ringförmigen Bahnen, eine Draufsicht entsprechend Fig. lb eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Leucht- stoffvorrichtung mit einer segmentierten ringförmigen Bahn .
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die Figuren la - lc zeigen schematisch eine Seitenansicht, eine dazu um 90° gedrehte Vorderansicht in Richtung A und ei¬ ne Schnittansicht entlang der Linie B-B eines Ausführungsbei¬ spiels einer Leuchtstoffvorrichtung mit Innenkühlung (Doppel- Leuchtstoffrad) . Die Leuchtstoffvorrichtung 1 umfasst zwei scheibenartige Trägerelemente 2, 3 mit je zwei Seiten 2a, 2b bzw. 3a, 3b. Die beiden Trägerelemente 2, 3 bestehen aus ei¬ nem Material mit guter Wärmeleitfähigkeit wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium und sind so in einem gegenseitigen Abstand angeordnet, dass eine Seite 2b des einen Trägerelements 2 einer Seite 3b des anderen Trägerelements 3 zugewandt ist, d.h. zwei einander zugewandte Innenflächen 2b, 3b der Leucht- stoffvorrichtung 1 definieren. Die jeweiligen beiden anderen Seiten 2a, 3a der beiden Trägerelemente 2, 3 weisen nach Außen, sind also von dem durch die beiden Innenflächen 2b, 3b eingegrenzten Zwischenraum abgewandt, d.h. definieren zwei Außenflächen 2a, 3a der Leuchtstoffvorrichtung. Auf den bei- den Außenflächen 2a, 3a ist jeweils ein ringförmiger Konversionsbereiche 4, 5 aus Leuchtstoff angeordnet. Bei dem
Leuchtstoff handelt es sich hier auf der einen Seite um eine bei Anregung grünes Licht (G) emittierende Schicht aus mit Ce dotiertem YAG, auf der anderen Seite um eine bei Anregung rotes Licht (R) emittierende Schicht aus mit Eu dotiertem YAG. Auf diese Weise kann durch Konversion der Anregungslaserstrahlung mit Hilfe der Leuchtstoffvorrichtung 1 Licht mit zwei verschiedenen Farben erzeugt werden. Je nach Bedarf kann der für die beidseitig angeordnete Konversionsbereiche ver¬ wendete Leuchtstoff aber auch gleich sein. Beispielsweise ist es denkbar, verschiedene Lichtfarben auch durch separate Leuchtvorrichtungen zu erzeugen und die jeweiligen Lichtfarbanteile geeignet zusammenzuführen. Das in Fig. la rechte Trä¬ gerelement 2 weist in seinem Zentrum eine kreisförmige Öff¬ nung 6 auf. Axial zu diesem Loch erstreckt sich von der Außenfläche 3a des in der Fig. la linken Trägerelements 3 weg¬ zeigend eine Drehachse 7, die im Betrieb der Leuchtstoffvor¬ richtung 1 eine Rotation der beiden Trägerelemente 2, 3 ermöglicht. Die beiden Trägerelemente 2, 3 sind mittels acht flügelartiger Kühlrippen 8, die im Zwischenraum zwischen den beiden Innenflächen 2b, 3b der beiden Trägerelemente 2, 3 angeordnet sind, miteinander verbunden. . Die flügelartigen Kühlrippen 8 sind senkrecht zu den beiden Innenflächen 2b, 3b orientiert und erstrecken sich zunächst radial von der Öff¬ nung 6 ausgehend und dann weiter gegen die mit einem Pfeil angedeutete Rotationsrichtung strömungsgünstig gebogen bis zum äußeren Rand. Im Betrieb strömt die Umgebungsluft durch die Rotation in die Öffnung 6 axial ein, im Zwischenraum zwischen den Innenflächen 2b, 3b und den einander benachbarten flügelartigen Kühlrippen 8 im wesentlichen radial entlang und im Randbereich des Doppel-Leuchtstoffrads wieder nach Außen aus. Auf diese Weise wird mit Hilfe einer aktiven Luftströ¬ mung eine verbesserte Abfuhr der durch die Anregungslaserstrahlung in den Leuchtstoff der beidseitigen ringförmigen Konversionsbereiche 4, 5 eingebrachten Wärme erzielt. Bei Be¬ darf kann die Wärmeabfuhr noch durch strömungsoptimierte Formgebung der Kühlrippen 8 weiter verbessert werden. Fig. 2 zeigt schematisch einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reflektorleuchtenanord¬ nung 20 mit der in Fig. la - lc dargestellten Leuchtstoffvorrichtung 1 (Doppel-Leuchtstoffrad) . Die Schnittebene geht hier durch die Drehachse der Leuchtstoffvorrichtung 1. Neben der Leuchtstoffvorrichtung 1 weist die Reflektorleuchtenanordnung 20 noch zwei elliptische Haibschalenreflektoren 21, 22 und zwei Anregungslaser 23, 24 auf. Die beiden Anregungslaser 23, 24 sind zwei verschiedene Laserdioden, die Anre- gungslaserstrahlen mit einer Wellenlänge von ca. 450 nm bzw. 405 nm emittieren. Die beiden elliptischen Halbschalenreflek- toren 21, 22 sind in Bezug zur Leuchtstoffvorrichtung 1 so angeordnet, dass die beidseitig angeordneten ringförmigen Konversionsbereiche 4, 5 durch die jeweiligen primären Brenn- punkte FA, Fc der zugewandten Haibschalenreflektoren 21, 22 rotieren (die für die Rotation des Doppel-Leuchtstoffrads 1 üblichen Mittel wie Drehachse, Elektromotor etc. sind der besseren Übersicht wegen nicht dargestellt) . Außerdem sind die beiden Haibschalenreflektoren 21, 22 so gegeneinander verkippt, dass deren sekundäre Brennpunkte FB, FD auf der op¬ tischen Achse L der Reflektorleuchtenanordnung 20 zu dem gemeinsamen Brennpunkt FB , D zusammenfallen. Jeder der beiden Haibschalenreflektoren 21, 22 weist jeweils eine kreisförmige Öffnung 25, 26 auf, durch die hindurch die Anregungslaser- strahlen 27, 28 der Anregungslaser 23, 24 die ringförmigen Konversionsbereiche 4, 5 im Bereich der jeweiligen primären Brennpunkte FA, Fc bestrahlen. Aufgrund der Rotation der Trä¬ gerelemente 2, 3 überstreichen die Anregungslaserstrahlen 27, 28 die ringförmigen Konversionsbereiche 4, 5 sequentiell. Da- durch wird jeweils immer nur kurzzeitig ein Teilbereich des
Leuchtstoffes in jedem der beiden ringförmigen Konversionsbereiche 4, 5 durch den jeweiligen Anregungslaserstrahl 27, 28 erwärmt. Außerdem wird die von den Anregungslaserstrahlen 27, 28 eingebrachte Wärme über die Trägerelemente 2, 3 und insbe- sondere den erzwungenen Kühlluftstrom, der durch die axiale Öffnung 6 in das Doppel-Leuchtstoffrad 1 einströmt und an dessen Rand im wesentlichen radial ausströmt, effizient abge¬ führt. Dadurch können hohe Anregungslaserleistungsdichten auf den Konversionsbereichen 4, 5 realisiert werden, ohne dass der Leuchtstoff zu rasch degradiert oder gar zerstört wird. Die durch den jeweiligen Leuchtstoff wellenlängenumgewandel¬ ten Lichtstrahlen werden, gegebenenfalls zusammen mit einem Anteil der nicht wellenlängenumgewandelten sondern nur reflexiv gestreuten blauen (B) Anregungslaserstrahlen, über den jeweiligen Haibschalenreflektor 21, 22 zu dem gemeinsamen dritten Brennpunkt FB , D reflektiert. Dort ist die Eintritts¬ fläche eines Lichtleiters 29 positioniert. Der Lichtleiter 29 dient als optischer Integrator für die Mischung und Weiterleitung der von den beiden Halbschalenreflektoren 21, 22 kommenden Lichtstrahlen mit den Lichtfarbanteilen R, G, B. Das RGB-Mischlicht kann beispielsweise einem Bildgeber für die Videoprojektion (LCD, DLP oder LCoS usw.) zugeführt werden (nicht dargestellt) .
In einer nicht dargestellten Variante ist die Reflektorleuchtenanordnung so ausgelegt, dass die primären Brennpunkte der beiden Haibschalenreflektoren nicht an der selben Stelle bezüglich der optischen Achse sind, sondern vielmehr gezielt um einen Anstand längs der optischen Achse versetzt. Dies ermög¬ licht es, auf den beiden Seiten ringförmige Leuchtstoff- und/oder reflexive Streubereiche mit unterschiedlichen Radien und damit unterschiedlicher Länge bezogen auf einen bestimmten Drehwinkel des Doppel-Leuchtstoffrades zu bestrahlen. Auf diese Weise lässt sich der Farbort des konvertierten Mischlichtes gezielt einstellen. Wenn ein gemeinsamer sekundärer Brennpunkt gewünscht wird, sind die beiden Halbschalenreflek¬ toren geeignet zu kippen und verschieben.
Fig. 3 zeigt die Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbei- spiels einer Leuchtstoffvorrichtung mit Innenkühlung, entsprechend der Darstellung in Fig. Ib. Hier weist die Leucht- stoffvorrichtung 30 allerdings zwei ringförmige Konversions¬ bereiche 31, 32 auf, die konzentrisch auf der Außenfläche 33a des scheibenartigen Trägerelements 33 angeordnet sind. Der äußere ringförmige Konversionsbereich 31 besteht aus Ce do¬ tiertem YAG (G) , der innere 32 aus Eu dotiertem YAG (R) . Au¬ ßerdem ist zwischen den beiden ringförmigen Konversionsbereichen 31, 32 ein ringförmiger Streubereich 34 angeordnet. Die- ser dient der direkten Nutzung der Anregungslaserstrahlung, die in diesem Fall insbesondere im blauen Wellenlängenbereich (z.B. 450 nm) liegt (B) . Der ringförmige Streubereich 34 ist als eine reflexiv streuende Oberfläche ausgebildet, wodurch die für Pro ektionszwecke störenden Speckle-Eigenschaften der direkt genutzten Anregungslaserstrahlung vorteilhafter Weise zerstört oder zumindest vermindert werden. Der Anregungsla¬ serstrahl bestrahlt ungefähr den in Fig. 3 mit einem Rechteck 35 umgrenzten Bereich, der Teile aller drei genannten ring- förmigen Bereiche 31, 32, 34 umfasst. Dazu ist der Anregungs¬ laserstrahl mittels Optiken geeignet geformt. Außerdem sind die drei ringförmigen Bahnen eng beieinander liegend ausgeführt. Auf diese Weise sind bereits mit einer Außenfläche 33a die drei Lichtfarbkomponenten rot (R) , grün (G) und blau (B) realisierbar. Die andere Außenfläche auf der Gegenseite (in
Fig. 3 nicht sichtbar) ist deshalb hier identisch wie die gezeigte Außenfläche 33a ausgebildet. In einer nicht darge¬ stellten Variante sind mehrere ringförmige Konversionsberei¬ che mit unterschiedlichen Leuchtstofftypen konzentrisch so ausgebildet und angeordnet, dass durch eine Verschiebung des Leuchtstoff-Doppelrades im Reflektor der Anregungslaserstrahlfleck vorzugsweise jeweils nur auf eine Leuchtstoffbahn auftrifft. Dadurch lässt sich durch das Verschieben selektiv eine gewünschte Lichtfarbe für die Konversion auswählen.
Fig. 4 zeigt die Vorderansicht eines weiteren Ausführungsbei¬ spiels einer Leuchtstoffvorrichtung 40 mit Innenkühlung, entsprechend der Darstellung in Fig. Ib. Um einerseits die beid¬ seitige Bestrahlungsfläche für die Anregungslaserstrahlung näher beim jeweiligen Brennpunkt der beiden Halbschalenre- flektoren halten zu können und andererseits die drei Grund¬ lichtfarben rot, grün, blau zur Verfügung zu haben, sind auf der jeweiligen Außenfläche 41a jeder der beiden scheibenarti¬ gen Trägerelemente 41 (die andere Außenfläche ist in Fig. 4 verdeckt) rot emittierende 42 bzw. grün emittierende 43
Leuchtstoffsegmente sowie reflexive Streusegmente 44 sequen¬ tiell abwechselnd innerhalb einer einzigen ringförmigen Bahn 45 angeordnet. Der Übersicht wegen sind in Fig. 4 in jedem Quadranten nur jeweils ein rot emittierendes Leuchtstoffseg- ment 42, ein grün emittierendes Leuchtstoffsegment 43 und ein reflexives Streusegment 44 dargestellt. In der Praxis, insbe¬ sondere für Pro ektionszwecke, können aber auch mehr Segmente pro Quadranten vorgesehen sein. Die additive Lichtfarbmi- schung resultiert jedenfalls durch die visuelle Mittelung der Lichtfarbanteile, die bei der Rotation der entsprechenden Segmente 42-44 durch den Anregungslaserstrahlfleck (in Fig. 4 nicht dargestellt) hindurch erzeugt werden. Schließlich können die Leuchtstoffe auch innerhalb des ringförmigen Konver- sionsbereichs gemischt sein (nicht dargestellt) , so dass eine Lichtfarbmischung bereits im statischen Fall vorliegt, bei Bedarf auch in Kombination mit einer anteilig reflexiven Streuung des Anregungslaserlichts.

Claims

Patentansprüche
1. Leuchtstoffvorrichtung (1) mit Innenkühlung, umfassend zwei scheibenartige Trägerelemente (2, 3) mit je zwei Seiten, die so in einem gegenseitigen Abstand angeordnet sind, dass eine Seite des einen Trägerelements einer Sei¬ te des anderen Trägerelements zugewandt ist und dadurch zwei einander zugewandte Innenflächen (2b, 3b) der Leuchtstoffvorrichtung (1) definieren, wobei die jeweiligen beiden anderen Seiten der beiden Trägerelemente nach Außen weisen und so zwei Außenflächen (2a, 3a) der Leuchtstoffvorrichtung (1) definieren,
mindestens einen Konversionsbereich (4, 5), der Leuchtstoff enthält und auf mindestens einer der beiden Außen¬ flächen (2a, 3a) angeordnet ist,
mindestens eine Öffnung (6), die in mindestens einer der beiden Trägerelemente (2) angeordnet ist.
2. Leuchtstoffvorrichtung nach Anspruch 1 mit mindestens einem Streubereich (34), der eine reflexiv streuende Oberfläche aufweist und auf mindestens einer der beiden Au¬ ßenflächen (33a) angeordnet ist.
3. Leuchtstoffvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Konversionsbereich (4; 31, 32) und/oder der mindestens eine Streubereich (34) ein oder mehrere konzentrische Ringbereiche umfasst bzw. umfassen.
4. Leuchtstoffvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoff zwei oder mehr Leucht¬ stofftypen umfasst, die segmentweise angeordnet sind.
5. Leuchtstoffvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit Kühlrippen (8), die im Innenraum zwischen den beiden Innenflächen (2b, 3b) der Leuchtstoffvorrichtung (1) angeordnet sind.
6. Leuchtstoffvorrichtung nach Anspruch 5, wobei die Kühlrippen (8) gebogen ausgebildet sind und sich von der Öffnung (6) radial ausgehend zum Rand der scheibenartigen Trägerelemente (2, 3) hin sowie im wesentlichen von Innenfläche (2b) zu Innenfläche (3b) erstrecken.
7. Leuchtstoffvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Mittel (7), das für eine Rotation mindestens eines der beiden Trägerelemente (2, 3) ausgelegt ist und mit einer der beiden Trägerelemente (3) axial zu der Öffnung (6) in einer der Trägerelemente (2) verbunden ist.
8. Reflektorleuchtenanordnung (20) mit
mindestens einem Reflektor (21, 22),
mindestens einem Anregungslaser (23, 24), der für die Emission einer Anregungslaserstrahlung (27, 28) ausgelegt ist, und
einer Leuchtstoffvorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche,
wobei die Reflektorleuchtenanordnung (20) dazu ausgelegt ist, dass die Anregungslaserstrahlung (27, 28) auf den mindestens einen Konversionsbereich (4, 5) der Leucht- stoffvorrichtung (1) fällt, vom Leuchtstoff des mindes¬ tens einen Konversionsbereichs (4, 5) wellenlängenumge¬ wandelt wird und zumindest ein Teil des wellenlängenumge- wandelten Lichts auf den mindestens einen Reflektor (21, 22) fällt.
9. Reflektorleuchtenanordnung nach Anspruch 8, die dazu ausgelegt ist, dass zumindest ein Teil der Anregungslaser¬ strahlung (27, 28) zumindest zeitweise auch auf den mindestens einen Streubereich (34) der Leuchtstoffvorrichtung fällt, von dessen reflexiv streuender Oberfläche reflexiv gestreut wird und zumindest ein Teil des reflexiv gestreuten Lichts auf den mindestens einen Reflektor (21, 22) fällt.
10. Reflektorleuchtenanordnung nach Anspruch 8 oder 9, die dazu ausgelegt ist, dass mindestens eines der beiden scheibenartigen Trägerelemente (2, 3) rotiert und dass ein Kühlmedium durch die mindestens eine Öffnung (6) in einem der Trägerelemente (2) eintritt, durch den Innenraum zwischen den Innenflächen (2b, 3b) der beiden scheibenartigen Trägerelemente (2, 3) strömt und an dessen Randbereich austritt.
11. Reflektorleuchtenanordnung nach Anspruch 10, wobei die sich im wesentlichen radial im Zwischenraum zwischen den Innenflächen (2b, 3b) der beiden scheibenartigen Trägerelemente (2, 3) erstreckenden Kühlrippen (8) entgegen der Rotationsrichtung der Leuchtstoffvorrichtung gebogen sind .
12. Reflektorleuchtenanordnung nach Anspruch 10 oder 11, wobei das Kühlmedium Bestandteil eines geschlossenen Kühlkreislaufes ist.
13. Reflektorleuchtenanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, die so ausgelegt ist, dass der mindestens eine Re¬ flektor (21, 22) mindestens einen Brennpunkt ( FA, FC ) aufweist und dass zumindest ein Teil des mindestens einen Konversionsbereichs (4, 5) durch den mindestens einen Brennpunkt ( FA, FC ) hindurch rotiert.
14. Reflektorleuchtenanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei beide Außenflächen (2a, 3a) der beiden Trägerelemente (2, 3) der Leuchtvorrichtung (1) mit einem Konversionsbereich (4, 5) versehen sind und wobei der Reflektor zwei Haibschalenreflektoren (21, 22) mit je mindestens einem Brennpunkt ( FA, FC ) umfasst, wobei die Re¬ flektorleuchtenanordnung so ausgelegt ist, dass jeder der beiden Konversionsbereiche (4, 5) durch einen Brennpunkt ( FA, FC ) eines Haibschalenreflektors (21, 22) rotiert.
15. Reflektorleuchtenanordnung nach Anspruch 14, die so ausgelegt ist, dass beide Haibschalenreflektoren (21, 22) jeweils einen primären ( FA, FC ) und einen sekundären ( FB , FD ) Brennpunkt aufweisen, wobei die Konversionsbereiche (4, 5) auf den beiden Außenflächen (2a, 3a) der Trägerelemente (2, 3) durch die jeweiligen primären Brennpunkte ( FA, FC ) rotieren und die beiden sekundären Brennpunkte ( FB , FD ) zu einem gemeinsamen Brennpunkt (FB , D) zusammen¬ fallen.
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