WO2013178415A1 - Linse mit innenreflektierender reflexionslage - Google Patents

Linse mit innenreflektierender reflexionslage Download PDF

Info

Publication number
WO2013178415A1
WO2013178415A1 PCT/EP2013/058927 EP2013058927W WO2013178415A1 WO 2013178415 A1 WO2013178415 A1 WO 2013178415A1 EP 2013058927 W EP2013058927 W EP 2013058927W WO 2013178415 A1 WO2013178415 A1 WO 2013178415A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
lens
focal point
light
base
base body
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/058927
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Stefan Hadrath
Ulrich Hartwig
Henning Rehn
Original Assignee
Osram Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
Priority to CN201380018686.0A priority Critical patent/CN104204897B/zh
Priority to US14/404,894 priority patent/US9249951B2/en
Publication of WO2013178415A1 publication Critical patent/WO2013178415A1/de

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/176—Light sources where the light is generated by photoluminescent material spaced from a primary light generating element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/321—Optical layout thereof the reflector being a surface of revolution or a planar surface, e.g. truncated
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/322—Optical layout thereof the reflector using total internal reflection
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/37—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors characterised by their material, surface treatment or coatings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
    • F21V13/12—Combinations of only three kinds of elements
    • F21V13/14—Combinations of only three kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements, reflectors and refractors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0004—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed
    • G02B19/0028—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the optical means employed refractive and reflective surfaces, e.g. non-imaging catadioptric systems
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B19/00—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics
    • G02B19/0033—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use
    • G02B19/0047—Condensers, e.g. light collectors or similar non-imaging optics characterised by the use for use with a light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • 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
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • 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

  • the invention relates to a lens with a transparent reflection lens
  • Base body wherein a surface of the base body is at least partially covered with an internally reflecting reflection layer and the lens has at least a first focal point and at least one second focal point.
  • Vehicle lighting in particular with a headlight, and for image projection (for example, for a video projector, etc.), an industrial image processing and for
  • WO 2011/127286 AI discloses lighting devices, which primary or excitation light and a
  • Excitation light sources is excited from both sides to achieve increased brightness.
  • the excitation light incident on the two sides can have the same color or different colors.
  • Light-separating structures are provided on both sides of the phosphor, around the excitation light and through the phosphor
  • a second light-separating structure may be in the form of an ellipsoidal hollow reflector with a small window.
  • the phosphor is disposed at or near a focal point of the hollow reflector, and a
  • Light collecting element is arranged at or near another focal point of the hollow reflector.
  • the excitation light is irradiated through the window onto the phosphor.
  • the converted light is applied by means of the hollow reflector on the
  • Light collecting element reflects.
  • US 2007/019408 Al discloses a lighting device with a color wheel coated with phosphor for the production of colored light.
  • the illumination device has a color wheel in addition to the color wheel
  • the reflector may be used as an optically transmissive element, e.g. made of glass or plastic, with a first and a second curved surface.
  • the first surface may have a return for receiving the light source while the second, e.g. ellipsoid, surface is a reflective surface which is reflective of the (primary) light of the light source but transparent to the (secondary) light converted by the phosphor of the color wheel.
  • the reflector may be used as an optically transmissive element, e.g. made of glass or plastic, with a first and a second curved surface.
  • the first surface may have a return for receiving the light source while the second, e.g. ellipsoid, surface is a reflective surface which is reflective of the (primary) light of the light source but transparent to the (secondary) light converted by the phosphor of the color wheel.
  • the problem is solved by a lens with a
  • body transparent body
  • a layer which has at least one surface reflecting in the direction of the main body can be understood as an internally reflecting reflection layer.
  • Optically transparent in this context may mean in particular that the transparent base body at least for both the primary radiation and the secondary radiation
  • the base may be made of glass (e.g., BK7 glass, quartz glass or sapphire glass) or a plastic
  • the reflection layer can be a single-layer or multi-layer layer, for example a single-layer silver or aluminum layer or a multilayer silver and / or aluminum layer (eg MIRO or MIRO-SILVER) or a multilayer interference layer stack.
  • the lens (in particular as a combination of the transparent base body and the reflection layer) furthermore has at least one first focal point and at least one second focal point
  • At least one focal point can be understood in particular a single focus or a plurality of (two or more) focal points. In particular, one (at least almost)
  • Focus can be a one-dimensional extended
  • Firing range e.g. a closed or not closed line. Such a line may also be possible as a continuous stringing together
  • a (firing) line can occur, for example, in a rotationally symmetrical lens, as an annular line of the possible foci resulting from rotation about the axis of rotation.
  • a focal point may also be understood to mean a two-dimensionally extended focal region, e.g. a focal spot. That the lens the at least one
  • this at least one focal point can be realized by means of the lens, but in interaction with one using the lens
  • Lighting device does not necessarily have to be realized.
  • the lens further comprises at least one phosphor element, which on the base body at a contact area
  • the at least one focal point of the contact region is therefore in particular also in one Interface between the main body and the
  • a phosphor element may, in particular, be understood as meaning a body which has one or more phosphors.
  • a phosphor may have incident (excitation or primary) light of a particular wavelength or wavelength range (e.g., blue light) in secondary light, typically larger
  • Convert wavelength for example, red or green light
  • waste heat in the form of the so-called.
  • Stokes heat is generated, which is derivable here through the body.
  • Phosphor element may e.g. one on the main body
  • adhered body e.g. a ceramic one
  • Phosphor lamina or a luminescent plate as filler of a transparent matrix material e.g.
  • the phosphor element may also be
  • the phosphor element can for example be sintered onto the base body, blown up, by means of
  • Hydrogen bonds are applied, sprayed, printed (e.g., by knife coating), etc. by means of EPD (using, for example, an optically transparent, conductive intermediate layer such as an ITO layer), etc.
  • EPD using, for example, an optically transparent, conductive intermediate layer such as an ITO layer
  • the phosphor element may also be an integrated region in the main body, in which the phosphor within this range as an admixture
  • Contact area has at least a first focus, focused on at least one second focus.
  • targeted irradiation of primary light on the at least one phosphor element can therefore be coupled out at the second focal point (or in the vicinity thereof) at least secondary light. It is therefore an embodiment that the reflection layer is reflective at least for the secondary light generated by the at least one phosphor element.
  • the reflection layer may in principle be transparent to the primary light, e.g. in the case of a complete
  • the reflection layer may alternatively be reflective for primary light, so that a
  • the phosphor element may convert the incident primary light into secondary light at least substantially completely (e.g., greater than 95% conversion) (full conversion).
  • the secondary light can at
  • the phosphor element likes the incident
  • Unconverted primary light is typically reflected by the phosphor element
  • the primary light may emerge again from the lens. if the reflection position for the primary light is permeable, the primary light, in particular unused, may emerge again from the lens. if the
  • Reflection position for the primary light is reflective, may be coupled out at the second focal point (or in the vicinity thereof) a mixture of primary light and secondary light. It is still an embodiment that the surface of the
  • Base body has a covered with the reflection layer lateral surface with an ellipsoidal basic shape or is. This allows easy provision of the at least one first and second focal point.
  • the shape is not limited thereto and may be e.g. also be a spherical shape or a freeform.
  • Base body extending in a main plane, flat surface ("base") / in which base are the focal points has.
  • base flat surface
  • the base may also be considered as a flat sectional surface along a major plane of an ellipsoid, particularly ellipsoid of revolution.
  • Base surface at least one focal point on or near edges (called “cut edges”, even if they do not need to be prepared by a cutting process) are. This allows for greater flexibility in the direction of the light path in the base body.
  • trimmed footprint can also be considered a flat
  • Section surface along a major plane of an ellipsoid, in particular ellipsoid of revolution, are considered, to which at least one, preferably two, further cuts are made in the remaining ellipsoid.
  • the surface of the base body has a beveled base, in which
  • Base complementary or associated first and second Focal points lie on mutually tapered areas has. This also allows greater flexibility in the direction of the light path in the base body, and it may be an attachment of the phosphor element via a
  • the bevelled areas can, for example, merge into one another at a ("cut") edge.
  • the tapered base may be e.g. have a basic shape of a pointed or blunt cone sheath.
  • Base body has a coupling-out region for coupling out light, which has at least one second focal point. This allows a small area
  • Discharge area which has a high luminance of
  • An outcoupling optics e.g. one
  • Light guide a lens, a concentrator, etc.
  • the coupling-out optics can be integrated in the basic body.
  • the reflection layer has at least one window, which is a
  • Light irradiation allows at least a first focal point.
  • primary light can be radiated onto the at least one phosphor element in a simple manner, in particular via the lateral surface of the main body.
  • the reflection position can be easily designed (e.g., not wavelength differentiating).
  • the window is a clear window, so lets through light directly on the body.
  • the basic body is therefore in the
  • the lens in the region of the at least one window has a focusing area which differs locally from a basic shape of the surroundings of the window for focusing incident light onto a first focal point.
  • a (primary) light beam falling through the focusing area onto the phosphor element can be flexibly shaped.
  • the light bundle running in the main body can also be aligned in the course of this by an angle of incidence of the light incident from outside onto the focusing region.
  • the focusing region may in particular be formed protruding outward or raised, in particular convex.
  • the lens is not limited to the provision of a focal point and / or a phosphor element and may, for example, have a plurality of first focal points and / or a plurality of phosphor elements.
  • Phosphor elements are distributed rotationally symmetrically about an axis of rotation of the lens, e.g. angular offset by one
  • Phosphor elements can in particular
  • the lens has at least one phosphor element which has or may have a plurality of, in particular spatially separated, first focal points, that is, in particular also be irradiated by a plurality of, in particular spatially separated, (primary) light beams.
  • a development may e.g. especially easy
  • the at least one phosphor element may be exactly one phosphor element which eg ring-sector-shaped, in particular semicircular,
  • the lens has a plurality of first focal points and a plurality of phosphor elements, wherein the phosphor elements rest on contact regions which have at least one respective first focal point.
  • different phosphors allows a selective selection of the color or a color combination of the coupled-out light.
  • the material of the body may be homogeneous
  • the material of the base body may have a locally changing refractive index.
  • the material of the body then likes
  • the main body may be in particular a so-called.
  • GRIN body or gradient optics in particular be a gradient material, and the main body may be in particular a so-called.
  • a lighting device comprising at least one lens as described above and at least one light source, in particular
  • the lighting device gives the same advantages as the lens and can be configured in an analogous manner.
  • the at least one (primary or excitation) light beam passing through the main body is focused, in particular, on an associated first focal point (including possibly a focal spot) on which a phosphor element is located.
  • Focus can be in particular a selected or
  • a plurality of different (e.g., spatially separated and / or differently oriented) (primary) (primary) light beams may be radiated onto the body of the lens and thus through the body to a plurality of
  • focal points may be associated with different phosphor elements and / or at least in groups one
  • a plurality of first focal points can be generated or realized on a common, extended phosphor element.
  • Light beams can in particular by respective or at least a group-wise common window on the
  • Base body to be irradiated.
  • Lighting device comprising a lens having a base body with a coupling-out region, which has at least one second focal point that at least one
  • the at least one coupling-out optics may be spaced from the lens, in particular its base body. For a loss-free as possible light emission or light extraction from the lens, the at least one coupling-out optics on the base body or contacts this. For one
  • the at least one coupling-out optics in the lens in particular their body, integrated.
  • integration may e.g. through a common
  • Mold for glass or plastic can be achieved.
  • Fig.l shows a sectional side view of a first lighting device with a lens according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a sectional side view of a second lighting device with the lens according to a second embodiment
  • FIG 3 shows a sectional side view of a third lighting device with a lens according to a third embodiment
  • Fig.l shows a first lighting device 11 with a lens 12 according to a first embodiment.
  • the lens 12 has one as a solid body of a solid transparent
  • Material e.g. Glass or plastic, trained
  • the main body 13 has two different conceptual surfaces, namely a lateral surface 14 with an ellipsoidal basic shape and a planar base 15.
  • the base 15 extends in a main plane H of the ellipsoidal basic shape of the lateral surface 14.
  • the main body 13 thus has a rotationally symmetrical axis of symmetry A.
  • the lateral surface 14 is largely, i. except one
  • Base 15 is characterized both by the shape of the reflection layer 17, e.g. also determines the refraction property of the base body 13.
  • On the base 15 further comprises a phosphor element in the form of a phosphor plate 18 is applied flat, in a contact region 19, which is the first
  • the phosphor plate 18 may be glued, for example. Alternatively, that may be
  • Phosphor element e.g. be printed or sprayed, etc.
  • On the base 15 is also on a
  • Doping 20 a coupling optics 20 attached, at the location of the second focal point F2.
  • the Doppler optics 20 is used for coupling and light conduction of existing at the second focal point F2 light.
  • Outcoupling optics 20, e.g. a light guide or optical concentrator may contact the base 15, e.g. be pressed or glued thereto, or may be integrally or integrally formed with the base body 13, e.g.
  • the lighting device 11 also comprises a primary light source in the form of a semiconductor light source 21 (comprising e.g.
  • the semiconductor light source 21 can be followed by a, in particular collimating, optics 0.
  • the primary light P is focused on the first focal point Fl. Since that
  • Phosphor plate 18 rests gap-free on the base body 13, it is largely lossless irradiated by the primary light P.
  • the phosphor chip 18 converts this
  • Primary light P at least partially in at least one
  • Secondary light S converted from the phosphor plate 18 and, if appropriate, unconverted primary light P is at least substantially directly directed into the main body 13
  • the reflection layer 17 is here reflective designed both for the secondary light S and for the primary light P reflective, so that the of the
  • Phosphor plate 18 emitted light, in particular mixed light P, S, is reflected to the second focal point F2 and is coupled there by means of the coupling-out optics 20.
  • the coupled-out mixed light P, S can be in particular white mixed light.
  • the mixed light may be a warm white mixed light.
  • the main body 13 and / or the lens 12 may be shaped rotationally symmetrical about the axis of symmetry A formed.
  • the lighting device 11 may only have one window 16, only one semiconductor light source 21 and only one
  • the base 13 and / or the lens 12 may be formed, for example, 180 ° or less rotationally symmetric (i.e., continuous) about the axis of symmetry A.
  • the phosphor chip 18 may be a 180 ° or less elongated, ring-sector shaped one
  • the lens 12 may also have a correspondingly rotationally symmetric extended window 16 or a plurality of rotationally symmetric (i.e.
  • Symmetry axis A arranged window 16 have.
  • Focal points Fl are generated and light S, P are coupled out at a plurality of second focal points F2. This may increase a luminous flux, e.g. proportional to a number
  • the base body 13 and / or the lens 12 may, for example, be 180 ° or less
  • the lighting device 11 may then in particular have a plurality of spaced around the axis of symmetry A phosphor lamina 18, which same phosphor or
  • phosphor e.g., blue-yellow converting phosphor in one phosphor plate 18 and yellow-red converting phosphor in another
  • the lighting device 11 may have a plurality of, in particular matrix-shaped, lenses 12 and associated elements, for example, 20, 21, have.
  • a common plane here, for example, in a plane perpendicular to the image plane and corresponding to the
  • Base surface 15 may be arranged side by side. This
  • FIG. 2 shows a sectional side view of a second lighting device 31 with the lens 32 according to a second embodiment.
  • the lighting device 31 shows a similar basic structure to the lighting device 11.
  • the primary light P is at least approximately perpendicularly irradiated by at least approximately above the first focal point Fl arranged window 16, the primary light P in the
  • Luminous device 31 by at least approximately above the second focal point F2 arranged window 16 at least approximately horizontally irradiated.
  • FIG. 3 shows a sectional side view of a third lighting device 41 with a lens 42 according to a third embodiment.
  • the third lighting device 41 is constructed similar to the lighting device 11, but now has a base body 43, the base surface 45 is not flat, but tapered tapered. The in the
  • Base surface 45 lying focal points Fl, F2 are, in this representation, against each other bevägten areas 45a and 45b of the base 45. This allows a run of the phosphor plate 18 emitted light S, P are formed more flexible, in particular to the direction of the coupling-out optics 20th ,
  • the main body 43 in the region of the window 46 has a locally deviating from the ellipsoidal basic shape
  • the focusing area 47 is in the form of a convex, lenticular elevation formed and coated here to increase the light output with an anti-reflection coating 48.
  • FIG. 4 shows a sectional side view of a main body 53 of a lens 52 according to a fourth
  • the main body 53 also has an ellipsoidal lateral surface 54.
  • the base 55 is beveled several times and has a lying in the main plane H portion 55a.
  • the base 55 is further formed cut and has cut edges Kl and K2, to which the portion 55a in beveled
  • Subareas 55b and 55c passes.
  • the partial regions 55b and 55c have a different angle to the main plane H.
  • Phosphor plate 18 and the coupling optics lie on the cutting edges Kl and K2.

Abstract

Linse mit innenreflektierender Reflexionslage Die Linse (12) weist einen transparenten Grundkörper (13) auf, wobei eine Oberfläche (14, 15) des Grundkörpers zumindest teilweise mit einer innenreflektierenden Reflexionslage (17) belegt ist, die Linse mindestens einen ersten Brennpunkt (F1) und mindestens einen zweiten Brennpunkt (F2) aufweist, zumindest der erste Brennpunkt zumindest teilweise auf einem nicht belegten Oberflächenbereich des Grundkörpers (15) liegt und mindestens ein Leuchtstoffelement (18) an dem Grundkörper an einem Kontaktbereich (19) aufliegt, der mindestens einen ersten Brennpunkt aufweist. Eine Leuchtvorrichtung (11) weist mindestens eine Linse und mindestens eine Lichtquelle (21) zur Einstrahlung von Primärlicht (P) auf mindestens einen ersten Brennpunkt durch den Grundkörper der Linse hindurch auf, wobei das an diesem mindestens einen ersten Brennpunkt angeordnete mindestens eine Leuchtstoffelement dazu eingerichtet ist, das Primärlicht zumindest teilweise in Sekundärlicht (S) einer unterschiedlichen Wellenlänge umzuwandeln. Die Linse ist insbesondere in einem Fahrzeugscheinwerfer, einer Projektionsvorrichtung, in der industriellen Bildverarbeitung oder für medizinische Beleuchtungs- und Diagnoseanwendungen verwendbar.

Description

Beschreibung
Linse mit innenreflektierender Reflexionslage Die Erfindung betrifft eine Linse mit einem transparenten
Grundkörper, wobei eine Oberfläche des Grundkörpers zumindest teilweise mit einer innenreflektierenden Reflexionslage belegt ist und die Linse mindestens einen ersten Brennpunkt und mindestens einen zweiten Brennpunkt aufweist. Die
Erfindung ist insbesondere anwendbar in der
Fahrzeugbeleuchtung, insbesondere mit einem Scheinwerfer, sowie für eine Bildprojektion (z.B. für einen Videoprojektor usw.), eine industrielle Bildverarbeitung und für
medizinische Beleuchtungs- und Diagnoseanwendungen.
WO 2011/127286 AI offenbart Beleuchtungseinrichtungen, welche Primär- oder Anregungslicht und einen
wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff zur Beleuchtung
verwenden, wobei der Leuchtstoff von mehreren
Anregungslichtquellen von beiden Seiten angeregt wird, um eine erhöhte Helligkeit zu erreichen. Das auf die beiden Seiten einfallende Anregungslicht kann die gleiche Farbe oder unterschiedliche Farben aufweisen. Lichttrennende Strukturen sind auf beiden Seiten des Leuchtstoffs vorgesehen, um das Anregungslicht und das durch den Leuchtstoff
wellenlängenumgewandelte (Sekundär-) Licht zu trennen. In einer Ausgestaltung mag eine zweite lichttrennende Struktur in Form eines ellipsoiden Hohlreflektors mit einem kleinen Fenster vorliegen. Der Leuchtstoff ist an oder nahe einem Brennpunkt des Hohlreflektors angeordnet, und ein
Lichtsammelelement ist an oder nahe einem anderen Brennpunkt des Hohlreflektors angeordnet. Das Anregungslicht wird durch das Fenster auf den Leuchtstoff gestrahlt. Das umgewandelte Licht wird mittels des Hohlreflektors auf das
Lichtsammelelement reflektiert.
US 2007/019408 AI offenbart eine Beleuchtungseinrichtung mit einem mit Leuchtstoff belegten Farbrad zur Herstellung von farbigem Licht. In einer Ausgestaltung weist die Beleuchtungseinrichtung zusätzlich zu dem Farbrad einen
Reflektor, eine Lichtquelle und ein Lichtsammelelement auf. Der Reflektor mag als ein optisch lichtdurchlässiges Element, z.B. aus Glas oder Kunststoff, mit einer ersten und einer zweiten gekrümmten Oberfläche ausgebildet sein. Die erste Oberfläche mag einen Rücksprung zur Aufnahme der Lichtquelle aufweisen, während die zweite, z.B. ellipsoide, Oberfläche eine reflektierende Oberfläche ist, welche für das (Primär-) Licht der Lichtquelle reflektierend, aber für das von dem Leuchtstoff des Farbrads umgewandelte ( Sekundär- ) Licht durchlässig ist. Von der Lichtquelle durch den Reflektor gestrahltes Licht wird dazu auf das beabstandet unterhalb des optisch lichtdurchlässigen Elements rotierende Farbrad reflektiert.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden. Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Linse mit einem
transparenten Körper ("Grundkörper"), wobei eine Oberfläche des Grundkörpers zumindest teilweise mit einer
innenreflektierenden Reflexionslage belegt ist. Unter einer innenreflektierenden Reflexionslage kann insbesondere eine Lage verstanden werden, welche zumindest eine in Richtung des Grundkörpers reflektierende Oberfläche aufweist. Optisch transparent mag in diesem Zusammenhang insbesondere bedeuten, dass der transparente Grundkörper zumindest sowohl für die Primärstrahlung als auch für die Sekundärstrahlung
(Konversionsstrahlung) optisch durchlässig ist. Der
Grundkörper kann beispielsweise aus Glas (z.B. BK7-Glas, Quarzglas oder Saphirglas) oder aus einem Kunststoff
bestehen . Die Reflexionslage kann eine einlagige oder mehrlagige Lage sein, z.B. eine einlagige Silber- oder Aluminium-Schicht oder eine mehrlagige Silber- und/ oder Aluminium-Schicht (z.B. MIRO oder MIRO-SILVER) oder ein mehrlagiger Interferenz- Schichtstapel.
Die Linse (insbesondere als Kombination des transparenten Grundkörpers und der Reflexionslage) weist ferner mindestens einen ersten Brennpunkt und mindestens einen zweiten
Brennpunkt auf. Unter "mindestens einem Brennpunkt" kann insbesondere ein einzelner Brennpunkt oder eine Vielzahl von (zwei oder mehr) Brennpunkten verstanden werden. Unter einem Brennpunkt kann insbesondere ein (zumindest nahezu)
punktförmiger Brennpunkt verstanden werden. Unter einem
Brennpunkt kann aber ein eindimensional ausgedehnter
Brennbereich verstanden werden, z.B. eine geschlossene oder nicht geschlossene Linie. Eine solche Linie kann auch als eine kontinuierliche Aneinanderreihung möglicher
punktförmiger Brennpunkte verstanden werden. Eine (Brenn-) Linie kann beispielsweise bei einer rotationssymmetrisch ausgestalteten Linse auftreten, und zwar als ringförmige Linie der sich durch Drehung um die Rotationsachse ergebenden möglichen Brennpunkte. Unter einem Brennpunkt kann zudem ein zweidimensional ausgedehnter Brennbereich verstanden werden, z.B. ein Brennfleck. Dass die Linse den mindestens einen
Brennpunkt aufweist, kann insbesondere bedeuten, dass dieser mindestens eine Brennpunkt mittels der Linse realisierbar ist, aber im Zusammenspiel einer die Linse nutzenden
Leuchtvorrichtung nicht zwangsweise realisiert sein muss.
Darüber hinaus liegt zumindest ein erster Brennpunkt
zumindest teilweise auf einem nicht (durch die
Reflexionslage) belegten Oberflächenbereich des Grundkörpers. Die Linse weist weiterhin mindestens ein Leuchtstoffelement auf, welches an dem Grundkörper an einem Kontaktbereich
(insbesondere also flächig) aufliegt, der mindestens einen ersten Brennpunkt aufweist. Der mindestens eine Brennpunkt des Kontaktbereichs liegt also insbesondere auch in einer Grenzfläche zwischen dem Grundkörper und dem
Leuchtstoffelement . Daraus ergeben sich die Vorteile, dass erstens Abwärme des Leuchtstoffelements effektiv über die dann auch als Wärmespreizelement oder Kühlkörper dienende Linse abgeführt werden kann und zweitens mehrfache,
verlustbehaftete Lichtreflexionen an Grenzflächen
(insbesondere zu Luft) vermieden werden, wie sie z.B.
ansonsten bei einem Farbrad auftreten würden. Unter einem Leuchtstoffelement kann insbesondere ein Körper verstanden werden, welcher einen oder mehrere Leuchtstoffe aufweist. Ein Leuchtstoff kann insbesondere einfallendes (Anregungs- oder Primär- ) Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines bestimmten Wellenlängenbereichs (z.B. blaues Licht) in Sekundärlicht mit typischerweise größerer
Wellenlänge (z.B. rotes oder grünes Licht) umwandeln, wobei Abwärme in Form der sog. Stokes-Wärme erzeugt wird, welche hier durch den Grundkörper ableitbar ist. Das
Leuchtstoffelement kann z.B. ein auf den Grundkörper
aufgeklebter Körper, z.B. ein keramisches
Leuchtstoffplättchen oder ein Plättchen mit Leuchtstoff als Füllmaterial eines transparenten Matrixmaterials (z.B.
Silikon), sein. Das Leuchtstoffelement mag auch ein
Metallphosphat sein oder aufweisen.
Das Leuchtstoffelement kann beispielweise auf den Grundkörper aufgesintert , aufgesprengt, mittels
Wasserstoffbrückenverbindungen aufgebracht, mittels EPD- Verfahren (beispielsweise unter Verwendung einer optisch transparenten, leitfähigen Zwischenschicht wie einer ITO- Schicht) aufgebracht, aufgesprüht, aufgedruckt (z.B. durch Aufrakeln) usw. werden. Das Leuchtstoffelement mag auch ein in den Grundkörper integrierter Bereich sein, bei dem der Leuchtstoff innerhalb dieses Bereichs als Beimengung
vorhanden ist, was beispielsweise mittels eines Sol/Gel- Verfahrens durchgeführt werden kann. Von einem Leuchtstoffelement abgestrahltes Sekundärlicht läuft durch den Grundkörper, trifft zumindest teilweise auf die Reflexionslage und wird von dort folgend, da der
Kontaktbereich mindestens einen ersten Brennpunkt aufweist, auf mindestens einen zweiten Brennpunkt fokussiert. Durch gezielte Einstrahlung von Primärlicht auf das mindestens eine Leuchtstoffelement kann also am zweiten Brennpunkt (oder in der Nähe davon) zumindest Sekundärlicht ausgekoppelt werden. Es ist also eine Ausgestaltung, dass die Reflexionslage zumindest für von dem mindestens einen Leuchtstoffelement erzeugtes Sekundärlicht reflektierend ist.
Die Reflexionslage mag grundsätzlich für das Primärlicht durchlässig sein, z.B. für den Fall einer vollständigen
Konversion von Primärlicht in Sekundärlicht (Vollkonversion) , bei welcher Primärlicht insbesondere großflächig auf die Linse eingestrahlt wird. Die Reflexionslage mag alternativ für Primärlicht reflektierend sein, so dass auch ein
auszukoppelnder Primärlichtanteil präzise einstellbar ist.
Das Leuchtstoffelement kann das einfallende Primärlicht beispielsweise zumindest im Wesentlichen vollständig (z.B. mit einem Konversionsgrad von mehr als 95%) in Sekundärlicht umwandeln (Vollkonversion) . Das Sekundärlicht kann bei
Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe mehrere Wellenlängen
aufweisen. Das Leuchtstoffelement mag das einfallende
Primärlicht aber auch nur teilweise in Sekundärlicht
umwandeln (Teilkonversion) . Nicht umgewandeltes Primärlicht wird typischerweise von dem Leuchtstoffelement wieder
abgestrahlt, z.B. diffus. Falls die Reflexionslage für das Primärlicht durchlässig ist, mag das Primärlicht insbesondere ungenutzt wieder aus der Linse austreten. Falls die
Reflexionslage für das Primärlicht reflektierend ist, mag am zweiten Brennpunkt (oder in der Nähe davon) eine Mischung aus Primärlicht und Sekundärlicht ausgekoppelt werden. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Oberfläche des
Grundkörpers eine mit der Reflexionslage belegte Mantelfläche mit einer ellipsoiden Grundform aufweist oder ist. Dadurch wird eine einfache Bereitstellung des mindestens einen ersten und zweiten Brennpunkts ermöglicht. Jedoch ist die Form nicht darauf beschränkt und mag z.B. auch eine Kugelschnittform oder eine Freiform sein.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Oberfläche des
Grundkörpers eine sich in einer Hauptebene erstreckende, ebene Fläche ("Grundfläche")/ in welcher Grundfläche die Brennpunkte liegen, aufweist. Eine solche Linse ist besonders einfach herstellbar. Die Grundfläche kann auch als eine ebene Schnittfläche entlang einer Hauptebene eines Ellipsoids, insbesondere Rotationsellipsoids, angesehen werden.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Oberfläche des Grundkörpers eine sich teilweise in einer Hauptebene
erstreckende, angeschnittene Grundfläche, in welcher
Grundfläche zumindest ein Brennpunkt auf oder in der Nähe von Kanten ("Schnittkanten" genannt, auch wenn sie nicht durch einen Schneidprozess hergestellt zu werden brauchen) liegen, aufweist. Dies ermöglicht eine höhere Flexibilität in der Richtung des Lichtverlaufs in dem Grundkörper. Die
angeschnittene Grundfläche kann auch als eine ebene
Schnittfläche entlang einer Hauptebene eines Ellipsoids, insbesondere Rotationsellipsoids, angesehen werden, an welcher mindestens ein, bevorzugt zwei, weitere Schnitte in das verbleibende Ellipsoid angesetzt sind.
Es ist eine Weiterbildung davon, dass zumindest ein erster Brennpunkt und ein zweiter Brennpunkt, insbesondere alle Brennpunkte, auf oder in der Nähe von Kanten oder
Schnittkanten liegen.
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Oberfläche des Grundkörpers eine angeschrägte Grundfläche, in welcher
Grundfläche komplementäre oder zugeordnete erste und zweite Brennpunkte auf gegeneinander angeschrägten Bereichen liegen, aufweist. Auch dies ermöglicht eine höhere Flexibilität in der Richtung des Lichtverlaufs in dem Grundkörper, und es kann eine Anbringung des Leuchtstoffelements über eine
Schnittkante vermieden werden.
Die angeschrägten Bereiche können beispielsweise an einer ( "Schnitt"-) Kante ineinander übergehen. Alternativ mag die angeschrägte Grundfläche z.B. eine Grundform eines spitzen oder stumpfen Kegelmantels aufweisen.
Es ist darüber hinaus eine Ausgestaltung, dass der
Grundkörper einen Auskopplungsbereich zur Auskopplung von Licht aufweist, welcher mindestens einen zweiten Brennpunkt aufweist. Dies ermöglicht einen kleinflächigen
Auskopplungsbereich, der eine hohe Leuchtdichte des
ausgekoppelten Lichts ermöglicht. An dem Auskopplungsbereich kann eine Auskopplungsoptik ansetzen, z.B. ein
Lichtleitelement, eine Linse, ein Konzentrator usw. Die
Auskopplungsoptik kann in den Grundkörper integriert sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Reflexionslage mindestens ein Fenster aufweist, welches eine
Lichteinstrahlung auf mindestens einen ersten Brennpunkt ermöglicht. Dadurch kann Primärlicht auf einfache Weise insbesondere über die Mantelfläche des Grundkörpers auf das mindestens eine Leuchtstoffelement eingestrahlt werden.
Insbesondere kann so die Reflexionslage einfach (z.B. nicht wellenlängendifferenzierend) ausgestaltet werden.
Es ist eine besonders einfach umsetzbare Weiterbildung, dass das Fenster ein klares Fenster ist, also Licht direkt auf den Grundkörper durchlässt. Der Grundkörper ist folglich im
Bereich des Fensters insbesondere freiliegend bzw. nicht beschichtet.
Es ist eine besonders effektive Weiterbildung, dass das
Fenster eine Antireflexbeschichtung aufweist. Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die Linse im Bereich des mindestens einen Fensters einen von einer Grundform der Umgebung des Fensters lokal abweichenden Fokussierbereich zur Fokussierung einfallenden Lichts auf einen ersten Brennpunkt aufweist. Dadurch kann, z.B. zur Einstellung einer Größe und/oder Form des Lichtflecks an dem Brennpunkt, ein durch den Fokussierbereich auf das Leuchtstoffelement fallendes ( Primär- ) Lichtbündel flexibel geformt werden. Insbesondere kann so auch das in dem Grundkörper laufende Lichtbündel in Abgängigkeit von einem Einstrahlwinkel des von außen auf den Fokussierbereich einfallenden Lichts ausgerichtet werden. Der Fokussierbereich mag insbesondere nach außen vorstehend oder erhöht geformt sein, insbesondere konvex geformt sein.
Die Linse ist nicht auf das Vorsehen eines Brennpunkts und/oder eines Leuchtstoffelements beschränkt und kann beispielsweise mehrere erste Brennpunkte und/oder mehrere Leuchtstoffelemente aufweisen.
So ist es eine Weiterbildung, dass die Linse mehrere
Leuchtstoffelemente aufweist, wobei die mehreren
Leuchtstoffelemente drehsymmetrisch um eine Rotationsachse der Linse verteilt sind, z.B. winkelversetzt um eine
Längsachse oder Symmetrieachse auf der Grundfläche. Die
Leuchtstoffelemente können dabei insbesondere
ringsektorförmig geformt und/oder verteilt sein. Dadurch kann ein Lichtstrom erhöht werden. Es ist noch eine Weiterbildung, dass die Linse mindestens ein Leuchtstoffelement aufweist, das mehrere, insbesondere räumlich getrennte, erste Brennpunkte aufweist oder aufweisen kann, also insbesondere auch durch mehrere, insbesondere räumlich getrennte, ( Primär- ) Lichtstrahlen bestrahlbar ist. Eine solche Weiterbildung mag z.B. besonders einfach
herstellbar sein. Beispielsweise mag das mindestens eine Leuchtstoffelement genau ein Leuchtstoffelement sein, das z.B. ringsektorförmig, insbesondere halbkreisförmig,
angeordnet ist, z.B. auf der Grundfläche.
Mehrere auf den Grundkörper einfallende Lichtstrahlen mögen ( Primär- ) Licht gleicher und/oder unterschiedlicher
Wellenlänge oder spektraler Zusammensetzung aufweisen.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Linse mehrere erste Brennpunkte und mehrere Leuchtstoffelemente aufweist, wobei die Leuchtstoffelemente an Kontaktbereichen aufliegen, welche mindestens einen jeweiligen ersten Brennpunkt aufweisen.
Dadurch kann Licht an mehreren Auskoppelbereichen
ausgekoppelt werden, was einen Lichtstrom erhöht und/oder über eine Bestrahlung von Leuchtstoffelementen mit
unterschiedlichen Leuchtstoffen eine selektive Auswahl der Farbe oder einer Farbkombination des ausgekoppelten Lichts erlaubt .
Das Material des Grundkörpers mag einen homogenen
Brechungsindex aufweisen. Alternativ mag das Material des Grundkörpers einen sich örtlich ändernden Brechungsindex aufweisen. Das Material des Grundkörpers mag dann
insbesondere ein Gradientenmaterial sein, und der Grundkörper mag insbesondere ein sog. GRIN-Körper oder Gradientenoptik sein.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Linse wie oben beschrieben und mindestens eine Lichtquelle, insbesondere
Halbleiterlichtquelle, zur Einstrahlung von Primärlicht auf mindestens einen ersten Brennpunkt durch den Grundkörper der Linse hindurch, wobei das an diesem mindestens einen ersten Brennpunkt angeordnete mindestens eine Leuchtstoffelement dazu eingerichtet ist, das Primärlicht zumindest teilweise (d.h. teilkonvertierend oder vollkonvertierend) in
Sekundärlicht einer unterschiedlichen Wellenlänge
umzuwandeln . Die Leuchtvorrichtung ergibt die gleichen Vorteile wie die Linse und kann analog ausgestaltet werden. Der durch den Grundkörper laufende mindestens eine (Primär- oder Anregungs- ) Lichtstrahl wird insbesondere auf einen zugehörigen ersten Brennpunkt (einschließlich ggf. einen Brennfleck) fokussiert, an dem sich ein Leuchtstoffelement befindet. Dieser
Brennpunkt kann insbesondere ein ausgewählter oder
realisierter Brennpunkt aus einer Gruppe von durch die Linse konstruktiv bereitgestellten möglichen Brennpunkten sein.
Beispielsweise können mehrere unterschiedliche (z.B. räumlich getrennte und/oder unterschiedlich ausgerichtete) (Primär-) Lichtstrahlen auf den Grundkörper der Linse eingestrahlt werden und folglich durch den Grundkörper auf mehrere
räumlich beabstandete erste Brennpunkte gerichtet werden.
Diese Brennpunkte können verschiedenen Leuchtstoffelementen zugeordnet sein und/oder zumindest gruppenweise einem
gemeinsamen Leuchtstoffelement zugeordnet sein.
Beispielsweise können mehrere erste Brennpunkte an einem gemeinsamen, ausgedehnten Leuchtstoffelement erzeugt oder realisiert werden. Mehrere unterschiedliche (Primär-)
Lichtstrahlen können insbesondere durch jeweilige oder ein zumindest gruppenweise gemeinsames Fenster auf den
Grundkörper eingestrahlt werden.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung
mehrere, insbesondere matrixförmig angeordnete, Linsen aufweist. So kann ein erhöhter Lichtstrom erzeugt werden. Alternativ oder zusätzlich wird so eine einfache Möglichkeit zur Erzeugung von jeweils ausgekoppeltem Licht mit
unterschiedlicher Farbe bereitgestellt werden, z.B. durch Vorsehen von mindestens zwei Linsen mit Leuchtstoffelementen mit unterschiedlichem Leuchtstoff. Auch wird so eine
besonders einfache Möglichkeit zur Einstrahlung von
Primärlicht unterschiedlicher spektraler Breite bzw.
unterschiedlicher Wellenlänge bereitgestellt (was jedoch grundsätzlich auch bei einer einzigen Linse realisierbar ist) . Es ist insbesondere eine Ausgestaltung für eine
Leuchtvorrichtung mit einer Linse, die einen Grundkörper mit einem Auskopplungsbereich aufweist, welcher mindestens einen zweiten Brennpunkt aufweist, dass an mindestens einem
Auskopplungsbereich eine Auskopplungsoptik angeordnet ist. Die mindestens eine Auskopplungsoptik mag von der Linse, insbesondere deren Grundkörper, beabstandet sein. Für einen möglichst verlustfreien Lichtaustritt oder Lichtauskopplung aus der Linse liegt die mindestens eine Auskopplungsoptik auf dem Grundkörper auf bzw. kontaktiert diesen. Für eine
besonders verlustfreie Lichtauskopplung und stabile und einfache Handhabung ist die mindestens eine Auskopplungsoptik in die Linse, insbesondere deren Grundkörper, integriert. Eine solche Integration kann z.B. durch eine gemeinsame
Gussform für Glas oder Kunststoff erreicht 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 Seitenansicht eine erste Leuchtvorrichtung mit einer Linse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine zweite Leuchtvorrichtung mit der Linse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine dritte Leuchtvorrichtung mit einer Linse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; und
Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen
Grundkörper einer Linse gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel . Fig.l zeigt eine erste Leuchtvorrichtung 11 mit einer Linse 12 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. Die Linse 12 weist einen als ein Vollkörper aus einem festen transparenten
Material, z.B. Glas oder Kunststoff, ausgebildeten
Grundkörper 13 auf.
Der Grundkörper 13 weist zwei gedanklich unterschiedliche Oberflächen auf, nämlich eine Mantelfläche 14 mit einer ellipsoiden Grundform und eine ebene Grundfläche 15. Die Grundfläche 15 erstreckt sich in einer Hauptebene H der ellipsoiden Grundform der Mantelfläche 14. Der Grundkörper 13 weist folglich eine rotationssymmetrische Symmetrieachse A auf .
Die Mantelfläche 14 ist größtenteils, d.h. bis auf ein
Fenster 16, mit einer innenreflektierenden Reflexionslage 17 belegt, welche in Richtung des Grundkörpers 13 reflektierend ausgebildet ist. Die Grundfläche 15 hingegen ist nicht von der Reflexionslage 17 belegt und also freiliegend. In bzw. auf der Grundfläche 15 liegen ein erster Brennpunkt Fl und ein zweiter Brennpunkt F2. Die genaue Lage des ersten
Brennpunkts Fl und des zweiten Brennpunkts F2 auf der
Grundfläche 15 ist sowohl durch die Form der Reflexionslage 17 als z.B. auch der Brechungseigenschaft des Grundkörpers 13 bestimmt .
Auf der Grundfläche 15 ist ferner ein Leuchtstoffelement in Form eines Leuchtstoffplättchens 18 flächig aufgebracht, und zwar in einem Kontaktbereich 19, welcher den ersten
Brennpunkt Fl aufweist. Das Leuchtstoffplättchen 18 kann beispielsweise aufgeklebt sein. Alternativ mag das
Leuchtstoffelement z.B. aufgedruckt oder aufgesprüht usw. sein .
Auf der Grundfläche 15 ist ferner an einem
Auskopplungsbereich 20a eine Auskopplungsoptik 20 angebracht, und zwar am Ort des zweiten Brennpunkts F2. Die Auskopplungsoptik 20 dient zur Auskopplung und Lichtleitung von an dem zweiten Brennpunkt F2 vorhandenem Licht. Die
Auskopplungsoptik 20, z.B. ein Lichtleiter oder ein optischer Konzentrator, mag die Grundfläche 15 kontaktieren, z.B. daran angepresst oder aufgeklebt sein, oder mag integral oder einstückig mit dem Grundkörper 13 ausgebildet sein, z.B.
einen Bereich des Grundkörpers 13 bilden.
Die Leuchtvorrichtung 11 weist auch eine Primärlichtquelle in Form einer Halbleiterlichtquelle 21 (umfassend z.B.
mindestens einen Laser oder Leuchtdiode) auf, welche dazu eingerichtet und angeordnet ist, von ihr abgestrahltes oder emittiertes ( Primär- ) Licht P von außen durch das Fenster 16 in den Grundkörper 13 zu strahlen. Das Primärlicht kann z.B. blaues Licht sein. Dazu kann der Halbleiterlichtquelle 21 eine, insbesondere kollimierende, Optik 0 nachgeschaltet sein .
Von dem linsenförmigen Grundkörper 13 wird das Primärlicht P auf den ersten Brennpunkt Fl fokussiert. Da das
Leuchtstoffplättchen 18 spaltfrei auf dem Grundkörper 13 aufliegt, wird es weitgehend verlustfrei von dem Primärlicht P bestrahlt. Das Leuchtstoffplättchen 18 wandelt das
Primärlicht P zumindest teilweise in mindestens ein
Sekundärlicht S einer größeren Wellenlänge um, z.B. in gelbes Sekundärlicht S.
Von dem Leuchtstoffplättchen 18 umgewandeltes Sekundärlicht S und ggf. nicht umgewandeltes Primärlicht P wird zumindest im Wesentlichen ungerichtet direkt in den Grundkörper 13
gestrahlt. Die Reflexionslage 17 ist hier reflektierend sowohl für das Sekundärlicht S als auch für das Primärlicht P reflektierend ausgestaltet, so dass das von dem
Leuchtstoffplättchen 18 abgestrahlte Licht, insbesondere Mischlicht P, S, auf den zweiten Brennpunkt F2 reflektiert wird und dort mittels der Auskopplungsoptik 20 ausgekoppelt wird. Das ausgekoppelte Mischlicht P, S kann insbesondere weißes Mischlicht sein. Insbesondere für den Fall, dass das Leuchtstoffplättchen 18 auch einen blau-rot konvertierenden Leuchtstoff aufweist, mag das Mischlicht ein warm-weißes Mischlicht sein. Der Grundkörper 13 und/oder die Linse 12 mögen formbezogen drehsymmetrisch um die Symmetrieachse A ausgebildet sein. Die Leuchtvorrichtung 11 mag nur das eine Fenster 16, nur die eine Halbleiterlichtquelle 21 und nur das eine
Leuchtstoffplättchen 18 aufweisen.
Alternativ mögen der Grundkörper 13 und/oder die Linse 12 beispielsweise um 180° oder weniger rotationssymmetrisch (d.h. kontinuierlich) um die Symmetrieachse A ausgebildet sein. Beispielsweise mag das Leuchtstoffplättchen 18 als ein um 180° oder weniger ausgedehntes, ringsektorförmiges
Leuchtstoffplättchen 18 ausgebildet sein. Die Linse 12 mag ferner ein entsprechend rotationssymmetrisch ausgedehntes Fenster 16 oder mehrere drehsymmetrisch (d.h. in
Winkelschritten beabstandet angeordnete) um die
Symmetrieachse A angeordnete Fenster 16 aufweisen. Dadurch können mehrere Primärlichtstrahlen an jeweiligen ersten
Brennpunkten Fl erzeugt werden und Licht S, P an mehreren zweiten Brennpunkten F2 ausgekoppelt werden. Dies mag einen Lichtstrom erhöhen, z.B. proportional zu einer Zahl
realisierter erster Brennpunkte Fl, insbesondere falls mehrere Halbleiterlichtquellen 21 verwendet werden.
In noch einer Alternative mögen der Grundkörper 13 und/oder die Linse 12 beispielsweise um 180° oder weniger
drehsymmetrisch um die Symmetrieachse A ausgebildet sein. Die Leuchtvorrichtung 11 mag dann insbesondere mehrere um die Symmetrieachse A beabstandet angeordnete Leuchtstoffplättchen 18 aufweisen, welche gleichen Leuchtstoff oder
unterschiedlichen Leuchtstoff (z.B. blau-gelb konvertierenden Leuchtstoff in einem Leuchtstoffplättchen 18 und gelb-rot konvertierenden Leuchtstoff in einem anderen
Leuchtstoffplättchen 18) aufweist. Die Leuchtvorrichtung 11 mag mehrere, insbesondere matrixförmig angeordnete, Linsen 12 und zugehörige Elemente, z.B. 20, 21, aufweisen. Die Linsen 21 usw. möglich
insbesondere in einer gemeinsamen Ebene (hier z.B. in einer Ebene senkrecht zur Bildebene und entsprechend der
Grundfläche 15) nebeneinander angeordnet sein. Dies
ermöglicht einen erhöhten Lichtstrom.
Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine zweite Leuchtvorrichtung 31 mit der Linse 32 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Leuchtvorrichtung 31 zeigt einen ähnlichen Grundaufbau zu der Leuchtvorrichtung 11.
Während aber bei der Leuchtvorrichtung 11 das Primärlicht P durch ein zumindest ungefähr oberhalb des ersten Brennpunkts Fl angeordnetes Fenster 16 zumindest ungefähr senkrecht eingestrahlt wird, wird das Primärlicht P bei der
Leuchtvorrichtung 31 durch ein zumindest ungefähr oberhalb des zweiten Brennpunkts F2 angeordnetes Fenster 16 zumindest ungefähr waagerecht eingestrahlt.
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine dritte Leuchtvorrichtung 41 mit einer Linse 42 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. Die dritte Leuchtvorrichtung 41 ist ähnlich zu der Leuchtvorrichtung 11 aufgebaut, weist aber nun einen Grundkörper 43 auf, dessen Grundfläche 45 nicht eben, sondern kegelförmig angeschrägt ist. Die in der
Grundfläche 45 liegenden Brennpunkte Fl, F2 liegen auf, in dieser Darstellung, gegeneinander angeschrägten Bereichen 45a bzw. 45b der Grundfläche 45. Dadurch kann ein Lauf des von dem Leuchtstoffplättchen 18 abgestrahlten Lichts S, P flexibler geformt werden, insbesondere zur Richtung auf die Auskopplungsoptik 20.
Zudem weist der Grundkörper 43 im Bereich des Fensters 46 einen von der ellipsoiden Grundform lokal abweichenden
Fokussierbereich 47 zur Fokussierung des einfallenden
Primärlichts P auf den ersten Brennpunkt Fl aufweist. Der Fokussierbereich 47 ist als konvexe, linsenförmige Erhebung ausgebildet und hier zur Erhöhung der Lichtausbeute mit einer Antireflexbeschichtung 48 beschichtet.
Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Grundkörper 53 einer Linse 52 gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel. Der Grundkörper 53 weist weiterhin eine ellipsoide Mantelfläche 54 auf. Die Grundfläche 55 ist mehrfach angeschrägt und weist einen in der Hauptebene H liegenden Teilbereich 55a auf. Die Grundfläche 55 ist ferner angeschnitten geformt und weist Schnittkanten Kl und K2 auf, an welchen der Teilbereich 55a in dazu angeschrägte
Teilbereiche 55b bzw. 55c übergeht. Die Teilbereiche 55b und 55c weisen einen unterschiedlichen Winkel zur Hauptebene H auf. Die Brennpunkte Fl und F2 und folglich das
Leuchtstoffplättchen 18 und die Auskopplungsoptik liegen auf den Schnittkanten Kl und K2.
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.

Claims

Linse (12; 32; 42; 52) mit einem transparenten
Grundkörper (13; 43; 53), wobei
- eine Oberfläche (14, 15; 14, 45; 54, 55) des
Grundkörpers (13; 43; 53) zumindest teilweise mit einer innenreflektierenden Reflexionslage (17) belegt ist,
- die Linse (12; 32; 42; 52) mindestens einen ersten Brennpunkt (Fl) und mindestens einen zweiten
Brennpunkt (F2) aufweist,
- zumindest der erste Brennpunkt (Fl) zumindest
teilweise auf einem nicht belegten Oberflächenbereich des Grundkörpers (15; 45; 55) liegt und
- mindestens ein Leuchtstoffelement (18) an dem
Grundkörper (13; 43; 53) an einem Kontaktbereich (19) aufliegt, der mindestens einen ersten Brennpunkt (Fl) aufweist .
Linse (12; 32; 42; 52) nach Anspruch 1, wobei die
Reflexionslage (17) zumindest für von dem mindestens einen Leuchtstoffelement (18) erzeugtes Sekundärlicht (S) reflektierend ist.
Linse (12; 32) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Oberfläche des Grundkörpers (14, 15) eine mit der Reflexionslage (17) belegte Mantelfläche (14) mit einer ellipsoiden Grundform und eine sich in einer
Hauptebene (H) erstreckende, ebene Grundfläche (15), in welcher Grundfläche (15) die Brennpunkte (Fl, F2) liegen, aufweist.
Linse (52) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Oberfläche des Grundkörpers (53) eine mit der
Reflexionslage (17) belegte Mantelfläche (54) mit einer ellipsoiden Grundform und eine sich teilweise in einer Hauptebene erstreckende, angeschnittene Grundfläche (55) , in welcher Grundfläche (55, 55a, 55b, 55c) zumindest ein Brennpunkt (Fl, F2) auf oder in der Nähe von Schnittkanten (Kl, K2) liegen, aufweist.
Linse (42) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Oberfläche des Grundkörpers (43) eine mit der
Reflexionslage (17) belegte Mantelfläche (14) mit einer ellipsoiden Grundform und eine angeschrägte Grundfläche (45) , in welcher Grundfläche (45) komplementäre erste und zweite Brennpunkte (Fl, F2) auf gegeneinander angeschrägten Bereichen (45a, 45b) liegen, aufweist.
Linse (12; 32; 42; 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Grundkörper (13; 43; 53) einen Auskopplungsbereich (20a) aufweist, welcher mindestens einen zweiten Brennpunkt (F2) aufweist.
Linse (12; 32; 42; 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Reflexionslage (17) mindestens ein Fenster (16; 46) aufweist, welches eine
Lichteinstrahlung auf mindestens einen ersten Brennpunkt (Fl) ermöglicht.
Linse (42) nach Anspruch 7, wobei die Linse (42) im Bereich des mindestens einen Fensters (46) einen von einer Grundform der Umgebung des Fensters (46) lokal abweichenden Fokussierbereich (47) zur Fokussierung einfallenden Lichts (P) auf einen ersten Brennpunkt (Fl) aufweist .
Linse (12; 32; 42; 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Linse (12; 32; 42; 52) mehrere erste Brennpunkte (Fl) und mehrere Leuchtstoffelemente (18) aufweist, wobei die Leuchtstoffelemente (18) an Kontaktbereichen (19) aufliegen, welche mindestens einen jeweiligen ersten Brennpunkt (Fl) aufweisen.
Leuchtvorrichtung (11; 31; 41; 51), aufweisend - mindestens eine Linse (12; 32; 42; 52) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und
- mindestens eine Lichtquelle, insbesondere
Halbleiterlichtquelle (21), zur Einstrahlung von Primärlicht (P) auf mindestens einen ersten
Brennpunkt (Fl) durch den Grundkörper (15; 45; 55) der Linse (12; 32; 42; 52) hindurch,
- wobei das an diesem mindestens einen ersten
Brennpunkt (Fl) angeordnete mindestens eine
Leuchtstoffelement (18) dazu eingerichtet ist, das Primärlicht (P) zumindest teilweise in Sekundärlicht (S) einer unterschiedlichen Wellenlänge umzuwandeln.
11. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41; 51) nach Anspruch 10,
wobei die Leuchtvorrichtung (11; 31; 41; 51) mehrere, insbesondere matrixförmig angeordnete, Linsen (12; 32; 42; 52) aufweist.
12. Leuchtvorrichtung (11; 31; 41; 51) nach einem der
Ansprüche 10 oder 11 mit mindestens einer Linse (12; 32; 42; 52) nach Anspruch 6, wobei an mindestens einem
Auskopplungsbereich (20a) eine Auskopplungsoptik (20) angeordnet ist.
PCT/EP2013/058927 2012-05-31 2013-04-29 Linse mit innenreflektierender reflexionslage WO2013178415A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201380018686.0A CN104204897B (zh) 2012-05-31 2013-04-29 具有内反射的反射层的透镜
US14/404,894 US9249951B2 (en) 2012-05-31 2013-04-29 Lens having an internal reflection layer

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012209172.6 2012-05-31
DE201210209172 DE102012209172A1 (de) 2012-05-31 2012-05-31 Linse mit innenreflektierender Reflexionslage

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2013178415A1 true WO2013178415A1 (de) 2013-12-05

Family

ID=48190521

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2013/058927 WO2013178415A1 (de) 2012-05-31 2013-04-29 Linse mit innenreflektierender reflexionslage

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9249951B2 (de)
CN (1) CN104204897B (de)
DE (1) DE102012209172A1 (de)
WO (1) WO2013178415A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105588012A (zh) * 2014-11-11 2016-05-18 Lg伊诺特有限公司 发光设备

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170095409A (ko) 2013-10-08 2017-08-22 오스람 옵토 세미컨덕터스 게엠베하 발광 재료, 발광 재료의 제조 방법, 및 발광 재료의 용도
DE102014202863A1 (de) * 2014-02-17 2015-08-20 Osram Gmbh Beleuchtungsvorrichtung mit Konversionseinrichtung
CN106152010B (zh) * 2015-04-15 2018-11-16 世正光电股份有限公司 具有切换远近灯光形的车灯装置
US9616773B2 (en) 2015-05-11 2017-04-11 Uber Technologies, Inc. Detecting objects within a vehicle in connection with a service
US10712160B2 (en) 2015-12-10 2020-07-14 Uatc, Llc Vehicle traction map for autonomous vehicles
US9840256B1 (en) 2015-12-16 2017-12-12 Uber Technologies, Inc. Predictive sensor array configuration system for an autonomous vehicle
US9841763B1 (en) 2015-12-16 2017-12-12 Uber Technologies, Inc. Predictive sensor array configuration system for an autonomous vehicle
US9990548B2 (en) 2016-03-09 2018-06-05 Uber Technologies, Inc. Traffic signal analysis system
EP3228926B1 (de) * 2016-03-29 2021-07-07 LG Electronics Inc. Beleuchtungsvorrichtung für fahrzeug
KR101781034B1 (ko) 2016-06-14 2017-09-25 엘지전자 주식회사 차량용 발광기구
US10719083B2 (en) 2016-07-01 2020-07-21 Uatc, Llc Perception system for autonomous vehicle
US20190101258A1 (en) * 2017-10-03 2019-04-04 Centraled Technology Co., Ltd. Dual-source lighting system
US11334753B2 (en) 2018-04-30 2022-05-17 Uatc, Llc Traffic signal state classification for autonomous vehicles
DE102019102460A1 (de) * 2019-01-31 2020-08-06 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
US10655809B1 (en) * 2019-06-26 2020-05-19 North American Lighting, Inc. Vehicle lamp

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070019408A1 (en) 2005-06-07 2007-01-25 Mcguire James P Jr Phosphor wheel illuminator
WO2009131126A1 (ja) * 2008-04-22 2009-10-29 株式会社小糸製作所 車両用灯具
US20110216550A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-08 Teruo Koike Vehicle light
WO2011127286A1 (en) 2010-04-07 2011-10-13 Appotronics Corporation Limited High brightness illumination device using double-sided excitation of wavelength conversion materials

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7378686B2 (en) * 2005-10-18 2008-05-27 Goldeneye, Inc. Light emitting diode and side emitting lens
US20080029720A1 (en) * 2006-08-03 2008-02-07 Intematix Corporation LED lighting arrangement including light emitting phosphor
JP5445923B2 (ja) * 2009-09-04 2014-03-19 スタンレー電気株式会社 車両用灯具
JP5336564B2 (ja) * 2010-10-29 2013-11-06 シャープ株式会社 発光装置、照明装置、車両用前照灯および車両
JP2012099362A (ja) * 2010-11-02 2012-05-24 Toshiba Corp 発光装置
DE102011086713A1 (de) * 2011-11-21 2013-05-23 Osram Gmbh Leuchtvorrichtung mit Halbleiterlichtquelle und beanstandetem Leuchtstoffbereich
US9134006B2 (en) * 2012-10-22 2015-09-15 Cree, Inc. Beam shaping lens and LED lighting system using same

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070019408A1 (en) 2005-06-07 2007-01-25 Mcguire James P Jr Phosphor wheel illuminator
WO2009131126A1 (ja) * 2008-04-22 2009-10-29 株式会社小糸製作所 車両用灯具
US20110216550A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-08 Teruo Koike Vehicle light
WO2011127286A1 (en) 2010-04-07 2011-10-13 Appotronics Corporation Limited High brightness illumination device using double-sided excitation of wavelength conversion materials
US20110249436A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-13 Appotronics Corporation Limited High brightness illumination device using double-sided excitation of wavelength conversion materials

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105588012A (zh) * 2014-11-11 2016-05-18 Lg伊诺特有限公司 发光设备
EP3021035A3 (de) * 2014-11-11 2016-06-08 LG Innotek Co., Ltd. Lichtemittierende vorrichtung
US9869454B2 (en) 2014-11-11 2018-01-16 Lg Innotek Co., Ltd. Light-emitting apparatus
CN105588012B (zh) * 2014-11-11 2020-03-10 Lg伊诺特有限公司 发光设备

Also Published As

Publication number Publication date
DE102012209172A1 (de) 2013-12-05
US9249951B2 (en) 2016-02-02
US20150124428A1 (en) 2015-05-07
CN104204897B (zh) 2017-05-03
CN104204897A (zh) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2013178415A1 (de) Linse mit innenreflektierender reflexionslage
EP3108174B1 (de) Beleuchtungsvorrichtung mit konversionseinrichtung
EP2212724B9 (de) Optisches bauelement und beleuchtungsvorrichtung
EP1608532B1 (de) Scheinwerfer und scheinwerferelement
EP1630576B1 (de) Leuchtmittel mit vorgegebener Abstrahlcharakteristik und Primäroptikelement für ein Leuchtmittel
AT516113B1 (de) Scheinwerfer für Kraftfahrzeuge mit Lasereinheit
DE102011012297B4 (de) Beleuchtungsvorrichtung
DE102013202334B4 (de) Beleuchtungsvorrichtung zum Bereitstellen von Licht
DE102013226639A1 (de) Erzeugen eines Lichtabstrahlmusters in einem Fernfeld
WO2016055291A1 (de) Beleuchtungseinrichtung
DE102014207664A1 (de) Leuchtvorrichtung mit Lichterzeugungseinrichtung und Leuchtstoffkörper
WO2016062505A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung
DE102016214517A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung
WO2012103919A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung mit leuchtstoffelement und optischem system
WO2011039005A1 (de) Led-verkehrssignal
EP3473918B1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für einen kraftfahrzeugscheinwerfer
DE102016223407B4 (de) Larp system und fahrzeugscheinwerfer
DE102012109113A1 (de) Optisches Element und Beleuchtungsvorrichtung mit einem optischen Element
WO2017207497A1 (de) Linse und blitzlicht
WO2018054652A2 (de) Beleuchtungsvorrichtung
EP3045950A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung
DE102015219799A1 (de) Konversionsvorrichtung und Fahrzeugscheinwerfer
DE102008046523B4 (de) Leuchtmittel
DE102007022606A1 (de) Beleuchtungssystem zur abbildenden Beleuchtung mit hoher Homogenität
DE102015213858A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13718858

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14404894

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13718858

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1