WO2015118003A1 - Beleuchtungseinrichtung mit laserlichtquelle und lichtwellenkonversionselement - Google Patents

Beleuchtungseinrichtung mit laserlichtquelle und lichtwellenkonversionselement Download PDF

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WO2015118003A1
WO2015118003A1 PCT/EP2015/052290 EP2015052290W WO2015118003A1 WO 2015118003 A1 WO2015118003 A1 WO 2015118003A1 EP 2015052290 W EP2015052290 W EP 2015052290W WO 2015118003 A1 WO2015118003 A1 WO 2015118003A1
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laser light
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Georg Forster
Andre Nauen
Jan-Erik KÜNECKE
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Osram Gmbh
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    • H01S5/0087—Optical components external to the laser cavity, specially adapted therefor, e.g. for homogenisation or merging of the beams or for manipulating laser pulses, e.g. pulse shaping for illuminating phosphorescent or fluorescent materials, e.g. using optical arrangements specifically adapted for guiding or shaping laser beams illuminating these materials
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    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06825—Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation

Definitions

  • the invention relates to a lighting device according to the preamble of claim 1 and an operating method for the lighting device.
  • Such a lighting device is disclosed, for example 5 in the publication US 2011/0116520 AI.
  • This document describes a lighting device with improved safety for the user.
  • two light sensors are provided in the illumination device, the non-converted laser light and am0 light wavelength conversion element converted detect laser light ⁇ to monitor the safe operation of the illumination device.
  • the illumination device has at least one laser light source and at least one light source. Wavelength conversion element that is configured to proportionally convert light emitted by the at least one laser light source into light of a different wavelength.
  • the illumination device according to the invention has at least two light sensors, both for detecting non-scattered at least one light wavelength conversion element . Converted
  • Laser light are provided, or both are provided for Detektie ren of converted laser light.
  • at least two light sensors according to the inventionvonseinrich ⁇ tung has at least one optical element and at least egg ⁇ NEN light sensor, which are configured such that scattered the light wavelength conversion element non-converted laser light or converted laser light by means of at least one optical element to the at least a light sensor is directed.
  • the aforementioned alternative embodiments of the illumination device according to the invention enable the detection of defects, such as holes or cracks, in the light wavelength conversion element.
  • the illumination device comprises at least two light sensors, both of which are either unconverted scattered on at least one light wavelength conversion element
  • Laser light or both of the converted laser light de ⁇ tektieren. Characterized in that at least two light sensors are provided, both of which either have the non-light scattered on at least one light wavelength conversion element. converted laser light or detect the converted laser light, even small defects can be detected ⁇ in the Lichtwellendorfnkon- conversion element . Even small defects in the light wavelength conversion element cause anisotropic propagation of the scattered, unconverted laser light and the converted laser light in the light wavelength conversion element, which manifests itself by different sensor signals in the above-mentioned, at least two light sensors. The one light sensor which is arranged closer to the defect will detect a higher proportion of the unconverted laser light or the converted laser light scattered at the light wavelength conversion element than the other light sensor. By comparing the sensor signals from the at least two light sensors with one another or with reference values, it is therefore possible to determine the presence of a defect in the at least one light wavelength conversion element.
  • contemporary lighting device comprises at least one optical element and at least one light sensor, which are so formed from ⁇ that at least one Lichtwellenlän- genkonversionselement scattered, non-converted laser light or converted laser light an optical element has a light sensor is directed by means of the least ⁇ min for at least.
  • a light sensor by the optical member is replaced in the second alternative of the illumination device according to Inventive ⁇ that the function of the second Light sensor takes over.
  • the at least one light sensor thus detects not only scattered unconverted laser light or converted laser light which directly reaches the light sensor, but also laser light which emits from the light wavelength conversion element at points inaccessible to the light sensor and the at least one light sensor by means of the at least one optical element is supplied.
  • Both of the aforementioned alternative embodiments of the illumination device according to the invention make it possible to detect an increased proportion of scattered laser light which is caused by light scattering on one or more defects in the at least one light wavelength conversion element.
  • the proportion of scattered laser light which is increased by defects in the light wavelength conversion element manifests itself particularly strongly when the unconverted laser light is scattered by the light wavelength conversion element.
  • defects in the light wavelength conversion element also cause an increased amount of scattered light in the case of the converged laser light, which can be detected with the aid of the illumination device according to the invention and can be exploited for error detection.
  • the at least one light wavelength conversion element of the illumination device according to the invention has a disk-like design and has two opposite end faces, which are connected via an edge of the light wavelength conversion element, and according to the first alternative of the illumination device according to the invention, the mini- at least two light sensors are arranged such that they detect light emerging from the edge.
  • laser light is detected which has covered a comparatively long path in the at least one light wavelength conversion element and has often been scattered. In the case of a defect, this laser light has a high scattered light component which can be detected by means of the at least two light sensors.
  • the disk-like design of the at least one light wavelength conversion element also has the advantage that the relative proportion of unconverted and converted laser light can be varied via the thickness of the light wavelength conversion element and its phosphor concentration, and thus the color temperature of the mixed light emitted at the end surfaces is converted and unconverted laser light can be changed.
  • the at least two light sensors are preferably ent ⁇ long the edge of the at least one optical wavelength conversion element arranged to detect mainly laser light emitted at the edge of at least one optical wavelength conversion element.
  • the at least one Lichtwel- leninkonversionselement is advantageously also disc-like and has two end surfaces which are interconnected via an edge of at least one Lichtwel- lennostinkonversionselements, and the at least one optical element is arranged such ⁇ , that it directs light emerging from the edge to the at least one light sensor. This will also if laser light is detected which has covered a comparatively long path in the at least one light wavelength conversion element and has often been scattered.
  • the second alternative of the lighting device according to the invention therefore has the same advantages as the first alternative of the lighting device according to the invention.
  • the at least one light sensor and the at least one optical element are preferably arranged along the edge of the at least one light wavelength conversion element in order to mainly detect laser light which is emitted at the edge of the at least one light wavelength conversion element.
  • an evaluation unit for evaluating the sensor signals detected by the light sensors.
  • Means of the evaluation unit, the sensor signals supplied by the light sensors, or quantities derived therefrom may together or with Refe rence ⁇ values are compared to the presence of a defect he in the light wavelength conversion member to ermit ⁇ stuffs.
  • a quotient of the light intensities detected by the at least two light sensors or a signal proportional thereto is evaluated for the above-mentioned purpose.
  • the illumination device according to the invention or their evaluation unit, a memory means are stored in the reference ⁇ values for comparison with the detected light intensities of the light sensors, or to serve corresponding physical quantities.
  • the reference values are preferably values that an error ⁇ free state of the at least version elements characterize a Lichtwellendorfnkon-, so that in case of a threshold value border deviation of the determined by the light sensors of light intensities of the reference values a safety shutdown of the illumination device according to the invention.
  • the light intensities detected by the light sensors are monitored and evaluated at regularly recurring time intervals.
  • the formation of defects in the light wavelength conversion element can already be detected at an early stage.
  • the at least one laser light source is designed such that it emits light from the wavelength ⁇ range 380-490 nanometers and the min ⁇ least a light wavelength conversion element is the ⁇ art adapted to light from the at least one laser light source proportionately in light with an intensity ⁇ maximum in the wavelength range of 500 to 590 nanometers converted. This ensures that the dung OF INVENTION ⁇ proper illumination device emit white light ⁇ advantage, which is a mixture of non-converted blue light-and-converted yellow light.
  • the lighting device according to the invention is thereby suitable for use as a light source in a vehicle headlight.
  • the color location of the white light emitted by the illumination device according to the invention is characterized by the relative proportions of unconverted blue light and converted yellow light.
  • the at least one laser light source is preferably designed as a laser diode or laser diode array in order to enable a spatially compact arrangement of the components of the illumination device according to the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic illustration of a lighting device according to the first exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors of the illumination device shown in FIG.
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors of the illumination device according to the invention in accordance with the second exemplary embodiment
  • FIG. 5 shows a schematic illustration of the light wavelength conversion element and the light sensors of the illumination device according to the invention in accordance with the fourth exemplary embodiment
  • FIG. 6 shows a schematic illustration of the light wavelength conversion element and the light sensors of the illumination device according to the invention in accordance with the fifth exemplary embodiment
  • FIG. 9 shows a schematic illustration of the light wavelength conversion element and the light sensors of the illumination device according to the invention in accordance with the eighth exemplary embodiment
  • FIG. 10 shows a schematic illustration of the light wavelength conversion element and the light sensors of the illumination device according to the invention in accordance with the ninth exemplary embodiment 11 is a schematic representation of the light wavelength conversion element and the light sensors of the invention according to the tenth embodiment Beieuchtungs listening Figure 12 is a schematic representation of the Lichtwellen- length conversion element and the light sensors according to the eleventh embodiment of the invention Beieuchtungs tastes
  • FIGS 1 and 2 the structure of a lighting device according to the first embodiment of the invention is shown schematically, which is provided as a light source for a motor vehicle headlight.
  • This illumination device has a laser diode arrangement 1, an operating device 10 for the
  • Laser diode array 1 a Lichtwellenauernkonversions- element 2
  • a plurality of light sensors 31 to 35 a Abbil ⁇ dung optics 4 and a parabolic reflector. 5
  • the laser diode assembly 1 consists of one or more laser diodes which generate during operation blue light having a wavelength in the wavelength range of 440-460 nanometers, and from a beamforming ⁇ optics, the light emitted from the laser diode array 1, light beams onto an end face 21 of the Lichtwellenlän - Gene conversion element 2 directs or focused.
  • the light wavelength conversion member 2 is formed overlappingnar ⁇ tig and has a first end surface 21 so as ⁇ a second face 22 which are connected together over an edge 20 of the circular disk-like elements Lichtwellenenburgnkon- version.
  • the light wavelength conversion element 2 is Vietnamese edge formed.
  • the size of the end faces 21, 22 has a value in the range of 1 mm 2 to 5 mm 2 .
  • the two end faces 21, 22 are connected to one another via a peripheral edge 20 of the Lichtwelleninkonversionsele- element 2, which forms the Zylindermantel ⁇ surface of the circular disk-shaped Lichtwellendorfnkonver- sion element 2.
  • the light wavelength conversion element 2 can also be designed as a disk with end faces which have a rectangular edge.
  • the light wavelength conversion element 2 consists of a disk-like, for example circular disc-shaped sapphire plate, which is coated on one or both end faces 21, 22 with phosphor.
  • the phosphor used is cerium-doped yttrium aluminum garnet (YAG: Ce). This phosphor kon ⁇ vertiert generated by the laser diode array and incident on the first end face 21 of the Lichtwellenessennkonversi- onselements 2 laser light proportionately into yellow light with an intensity maximum in the wavelength range 500-590 nanometers, so that the light wavelength conversion element 2 on its second end face 22 white emits light that is a mixture of Batch Conversion ⁇ tem yellow laser light and non-Converted blue laser light.
  • the relative proportion of converted yellow and unconverted blue laser light depends on the concentration of the phosphor and the thickness of the phosphor coating on the sapphire plate of the light wavelength conversion element 2.
  • the white mixed light emitted at the second end face 22 of the light wavelength conversion element 2 is directed by means of the imaging optics 4 onto the reflector 5 of the motor vehicle headlight and projected by it onto the road in order to produce the desired light distribution there.
  • the reflector 5 is designed, for example, as a half-shell reflector with a parabolic reflection surface.
  • the light sensors 31 to 35 are each formed as a photodiode and provided with a color filter (not shown), so that the first 31, second 32 and third light sensor 33 respectively detect unconverted blue laser light and the fourth 34 and fifth light sensors 35 respectively converted yellow Light detek ⁇ animals.
  • diaphragms 301, 302 and 303 are disposed between the light sensors 31 to 35 and the light wavelength conversion element 2 to mask out light that is not emitted from the edge 20 of the light wavelength conversion element 2 but at comparatively large angles from the first 21 or second end face 22 of the light wavelength conversion element 2 is emitted.
  • the apertures 31 to 303 ensure that only light 100 is detected by the light sensors 31 to 35, that of the edge 20 of the light wavelength conversion element 2 or at a small or flat angle of the end faces 21, 22 of the light wavelength conversion element 2 is emitted.
  • the first 31 to third light sensor 35 are arranged uniformly ent ⁇ long of the peripheral edge 20 at a small distance from the light wavelength conversion element 2.
  • the fourth light sensor 34 is adjacent to the second light sensor 32, and the fifth light sensor 35 is disposed adjacent to the third light sensor 33, so that the second 32 and fourth light sensors 34 and the third 33 and fifth light sensors 35 each form a pair of light sensors.
  • a common diaphragm 302 or 303 is provided in each case.
  • An evaluation unit 11 is part of the operating device 10 of the illumination device and is designed, for example, as a program-controlled microprocessor which evaluates the light intensities detected by the light sensors 31 to 35 and compares them with reference values for the light intensity values of the light sensors 31 to 35, which in one example stored as EEPROM memory element 12 are stored. These reference values are, for example, during a Calib ⁇ r michsphase, which takes place before delivery of the illumination device and an operation of the illumination device with an error-free Lichtwellensnkonversi- onselement 2 provides, determined and stored in the EEPROM 12 ⁇ chert.
  • the light intensities detected by the light sensors 31 to 35 are monitored during operation of the illumination device at regular time intervals of, for example, 1 millisecond and compared with the reference values in order to be able to determine any changes in the light wavelength conversion element 2 at an early stage. If the deviation of the detected light intensity from the associated reference value exceeds a predetermined threshold value in one of the light sensors 31 to 35, then the laser diode arrangement 1 is switched off automatically by the evaluation unit 11.
  • the ratio of the detected from the paired second 32 and fourth light sensors 34 light intensities, and the ratio of the of the pairs angeord ⁇ Neten third 33 and fifth light sensors 35 is monitored by the evaluation unit 11 to the relative proportion of non-Converted blue and to monitor Converted yellow light and so to be able to firmly stel ⁇ len deterioration in the quality of the phosphor.
  • FIG. 3 schematically shows the spatial arrangement of the light sensors and of the light wavelength conversion element according to the second exemplary embodiment of the invention.
  • the illumination device according to the second embodiment of the invention differs from the illumination device according to the first embodiment of the invention only by the number of light sensors, which are arranged along the edge of the Lichtwellendorfnkonver- sion element 2.
  • the two embodiments are the same. Therefore, the same reference numerals are used in Figures 1 to 3 for identical components of the lighting devices and for their description, reference is made to the ent ⁇ speaking description in the first embodiment.
  • the lighting device according to the second embodiment of the invention has two zuslegili ⁇ che, as with color filters and apertures 304, 305 provided photodiodes formed light sensors 36, 37, which detect non-converted blue laser light and are arranged along the edge 20 of the light wavelength conversion member.
  • FIG. 4 schematically shows the spatial arrangement of the light sensors and of the light wavelength conversion element according to the third exemplary embodiment of the invention.
  • the illumination device according to the third embodiment of the invention differs from the illumination device according to the first embodiment of the invention only by the number of light sensors and the use of two mirrors 71, 72, which are arranged along the edge of the Lichtwellendorfnkonversionsele- element 2. In all other details, the two embodiments are the same.
  • the illumination device has only one light sensor 38, 39 for detecting unconverted blue and converted yellow light.
  • the first light sensor 38 is embodied as a photodiode provided with color filter and diaphragm 308 and detects scattered unconverted blue laser light which is emitted at the edge 20 of the light wavelength conversion element 2 at the light wavelength conversion element 2.
  • a first mirror 71 is arranged diametrically opposite to the first light sensor 38, so that the light wavelength conversion element 2 is located between the first mirror 71 and the first light sensor 38.
  • the first mirror 71 reflects laser light emitted at the edge 20 of the light wavelength conversion element 2 back to the light wavelength conversion element 2, so that after repeated passage Ren of the light wavelength conversion element 2 and ⁇ from the edge 20 on the opposite side of the light wavelength conversion element 2 to the first light sensor 38 is supplied, which detects the unconverted blue portion of the laser light.
  • the second light sensor 39 is designed as a color filter and diaphragm 309 provided photodiode and detected by the light wavelength conversion element 2 converted yellow laser light, which is emitted at the edge 20 of the light wavelength conversion element 2.
  • a second mirror 72 is arranged diametrically opposite to the second light sensor 39 so that the light wavelength conversion element 2 lies between the second mirror 72 and the second light sensor 39.
  • the second mirror 72 reflects laser light emitted at the edge 20 of the light wavelength conversion element 2 back to the light wavelength conversion element 2, so that after passing the light wavelength conversion element 2 again and exiting the edge 20 on the opposite side of the light wavelength conversion element 2 the second light sensor 39 is detected, which detects the converted yellow portion of the laser light.
  • the evaluation of the light intensities detected by the light sensors 38, 39 occurs analogously to the evaluation of the light intensities detected by the light sensors 31 to 35 of the illumination device according to the first exemplary embodiment of the invention by means of the evaluation unit 11.
  • FIG. 4 schematically shows that of the laser diode arrangement 1 on the first end face 21 of FIG Wavelength conversion element 2 generated laser ⁇ light spot 8 shown. Its diameter is about 500 microns.
  • a crack 9 is schematically shown in the light wavelength conversion element 2 at its first end face 21, on which the laser light is scattered and which is thereby detected by means of the light sensors 38, 39 and mirrors 71, 72.
  • FIG. 5 schematically shows the spatial arrangement of the light sensors and mirrors as well as the light wavelength conversion element according to the fourth exemplary embodiment of the invention.
  • the illumination device according to the fourth exemplary embodiment of the invention differs from the illumination device according to the third exemplary embodiment of the invention only by the number and arrangement of the light sensors along the edge of the light wavelength conversion element 2. In all its details, the two exemplary embodiments coincide. Therefore, the same reference numerals are used in FIGS. 4 and 5 for identical components of the illumination devices, and for their description, reference is made to the corresponding description in the third embodiment.
  • the illumination device according to the fourth exemplary embodiment of the invention has two additional light sensors 38 ⁇ and 39 ⁇ .
  • the third light sensor 38 ⁇ is designed as a color filter provided with photo ⁇ diode for the detection of converted yellow laser light.
  • the third light sensor 38 ⁇ is arranged in pairs with the first light sensor 38 behind the first diaphragm 308, so that the first light sensor 38, the unconverted blue portion of the first mirror 71 in the light wavelength conversion element 2 penetratereflek ⁇ oriented and on the opposite side of the edge 20 exiting laser light detected while the third light sensor 38 ⁇ the converted yellow portion of the first mirror 71 in the Lichtwellenlienkonversionsele- element 2 back and reflected on the opposite side of the edge 20th Exiting laser light detek ⁇ animal.
  • the fourth light sensor 39 ⁇ is formed as a color filter provided photodiode for detecting unconverted blue laser light.
  • the fourth light sensor 39 ⁇ is paired with the second light sensor 39 downstream of the second diaphragm 309, so that the second light ⁇ sensor 39 the converted yellow portion of the reflected back and on the second mirror 72 in the light wavelength conversion member 2 on the opposite side from the edge 20 emanating laser light detected while the fourth light sensor 39 ⁇ detected the unconverted blue portion of the second mirror 72 in the light wavelength conversion element 2 back and on the opposite side of the edge 20 exiting laser light.
  • the evaluation of the signals detected by the light ⁇ sensors 38, 38 39, 39 ⁇ light intensities is analogous to the evaluation of the 31 to 35 detected by the Lichtsenso ⁇ ren light intensities by means of the evaluation unit. 11
  • FIG. 6 schematically shows the spatial arrangement of the light sensors and mirrors as well as the light wavelength conversion element according to the fifth exemplary embodiment of the invention.
  • the illumination device according to the fifth exemplary embodiment of the invention differs from the illumination device according to the third embodiment of the invention only by the orientation of the light sensors with respect to the light wavelength conversion element 2.
  • the two embodiments are the same. Therefore, the same reference numerals are used in Figures 4 and 6 for identical components of the illumination devices and for their description, reference is made to the ent ⁇ speaking description in the third embodiment.
  • the openings of the apertures 308, 309 and light sensors 38, 39 are arranged perpendicular to a diameter of the Lichtwellenauernkonversionsele- element 2.
  • FIG. 7 schematically shows the spatial arrangement of the light sensors and mirrors as well as the light wavelength conversion element according to the sixth exemplary embodiment of the invention.
  • the illumination device according to the sixth embodiment of the invention differs from the illumination device according to the third embodiment of the invention only by the number and arrangement of the light sensors with respect to the light wavelength conversion element 2. In all other details, the two embodiments agree. Therefore, the same reference numerals are used in Figures 4 and 7 for identical components of the lighting devices and for their description, reference is made to the corresponding description in the thirdheldsbei- game.
  • a plurality of light sensors 38 and 39, respectively, which serve to detect unconverted blue or converted yellow laser light are arranged behind the shutters 308, 309.
  • the spatial arrangement of the light sensors 38, 38 39, 39 ⁇ and an optical ele ments ⁇ 73 and the light wavelength conversion element 2 according to the seventh embodiment of the invention is schematically provided DAR.
  • the illumination device according to the seventh embodiment of the invention differs from the illumination device according to the fourth embodiment of the invention only in that instead of the two mirrors 71, 72 an annular segment-shaped, designed as a light guide optical element 73 is used, which surrounds the edge 20 of the light wavelength conversion element 2 annular , In all other details, the two embodiments are the same. Therefore, in Figures 5 and 8 are used for identical components of the lighting equipment, the same reference numerals are used, and for their description reference is made to the corresponding ⁇ Be sensitive in the fourth embodiment.
  • the light guide 73 is formed ring-segment-shaped. It surrounds the edge 20 of the Lichtwelleninkonversionsele- element 2 almost completely, except for an area in which the light sensors 38, 38 39, 39 ⁇ and aperture 308, 309 are arranged.
  • the light guide 73 has egg ⁇ nen light scattering formed surface portion 730, which is the edge 20 of the Lichtwelleninfirmversionsele- element 2 faces. With the aid of the light guide 73 is directed at the edge 20 of the light wavelength conversion member 2, laser light emitted to the arranged behind the apertures 308, 309 light sensors 38, 38 39, 39 ⁇ .
  • FIGS. 9 to 12 schematically show the spatial arrangement of the light sensors and the optical element 73 of the illumination devices of four further exemplary embodiments, which differs from the illumination device according to the seventh exemplary embodiment only by the different number of light sensors and diaphragms. It is therefore made exemplary embodiments of the Be ⁇ scription to the description of the above.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Laserlichtquelle (1) und mindestens einem Lichtwellenlängenkonversionselement (2), das dazu ausgebildet ist, von der mindestens einen Laserlichtquelle (1) emittiertes Licht anteilig in Licht anderer Wellenlänge zu konvertieren, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens einen Lichtsensor zur Überwachung der Lichtemission aufweist, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) aufweist, die beide zum Detektieren von am mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreutem, nicht-konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder die beide zum Detektieren von konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder die Beleuchtungseinrichtung mindestens ein optisches Element (71, 72; 73) aufweist, das derart ausgebildet ist, dass am Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mittels des optischen Elements (71, 72; 73) zu dem mindestens einen Lichtsensor (38) gelenkt wird. Außerdem betrifft die Erfindung auch ein Betriebsverfahren für eine derartige Beleuchtungseinrichtung.

Description

BELEUCHTUNGSEINRICHTUNG MIT LASERLICHTQUELLE UND LICHTWELLENKONVERSIONSELEMENT
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Betriebsverfahren für die Beleuchtungseinrichtung.
I . Stand der Technik
Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise 5 in der Offenlegungsschrift US 2011/0116520 AI offenbart.
Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung mit verbesserter Sicherheit für den Anwender. Zu diesem Zweck sind in der Beleuchtungseinrichtung zwei Lichtsensoren vorgesehen, die nicht-konvertiertes Laserlicht und am0 Lichtwellenlängenkonversionselement konvertiertes Laser¬ licht detektieren, um den sicheren Betrieb der Beleuchtungseinrichtung zu überwachen.
11. Darstellung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine gattungsgemäße Be¬ leuchtungseinrichtung bereitzustellen, die eine frühzei-5 tige Erkennung von Defekten im Lichtwellenlängenkonversi- onselement ermöglicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen aus dem Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem Anspruch 10 gelöst. Besonders vorteilhafte Aus-0 führungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart .
Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mindestens eine Laserlichtquelle und mindestens ein Licht- Wellenlängenkonversionselement, das dazu ausgebildet ist, von der mindestens einen Laserlichtquelle emittiertes Licht anteilig in Licht anderer Wellenlänge zu konvertie¬ ren. Außerdem besitzt die erfindungsgemäße Beleuchtungs- einrichtung mindestens zwei Lichtsensoren, die beide zum Detektieren von am mindestens einen Lichtwellenlängenkon- versionselement gestreutem, nicht-konvertiertem
Laserlicht vorgesehen sind, oder die beide zum Detektie¬ ren von konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind. Oder alternativ zu den vorgenannten mindestens zwei Lichtsensoren besitzt die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrich¬ tung mindestens ein optisches Element und mindestens ei¬ nen Lichtsensor, die derart ausgebildet sind, dass am Lichtwellenlängenkonversionselement gestreutes nicht- konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mittels des mindestens einen optischen Elements zu dem mindestens einen Lichtsensor gelenkt wird.
Die vorgenannten alternativen Ausbildungen der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ermöglichen die De- tektion von Defekten, wie beispielsweise Löchern oder Rissen, im Lichtwellenlängenkonversionselement .
Gemäß der ersten Alternative zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems, umfasst die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Lichtsensoren, die beide entweder am mindestens einen Lichtwellenlängen- konversionselement gestreutes, nicht-konvertiertes
Laserlicht oder aber beide konvertiertes Laserlicht de¬ tektieren. Dadurch, dass mindestens zwei Lichtsensoren vorgesehen sind, die beide entweder das am mindestens ei- nen Lichtwellenlängenkonversionselement gestreute, nicht- konvertierte Laserlicht oder aber das konvertierte Laserlicht detektieren, können im Lichtwellenlängenkon- versionselement bereits kleine Defekte nachgewiesen wer¬ den. Bereits kleine Defekte im Lichtwellenlängenkonversi- onselement verursachen eine anisotrope Ausbreitung des gestreuten, nicht-konvertierten Laserlichts und des konvertierten Laserlichts im Lichtwellenlängenkonversions- element, die sich durch unterschiedliche Sensorsignale in den oben genannten, mindestens zwei Lichtsensoren äußert. Derjenige Lichtsensor, der näher am Defekt angeordnet ist, wird einen höheren Anteil des am Lichtwellenlängen- konversionselement gestreuten, nicht-konvertierten Laserlichts bzw. des konvertierten Laserlichts detektieren als der andere Lichtsensor. Durch Vergleich der Sensorsignale von den mindestens zwei Lichtsensoren untereinander oder mit Referenzwerten kann daher das Vorliegen eines Defekts in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionsele- ment festgestellt werden.
Gemäß der zweiten Alternative zur Lösung des der Erfin- dung zugrunde liegenden Problems, umfasst die erfindungs¬ gemäße Beleuchtungseinrichtung mindestens ein optisches Element und mindestens einen Lichtsensor, die derart aus¬ gebildet sind, dass am mindestens einen Lichtwellenlän- genkonversionselement gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mittels des min¬ destens einen optischen Elements zum mindestens einen Lichtsensor gelenkt wird. Im Unterschied zur ersten Alternative ist bei der zweiten Alternative der erfindungs¬ gemäßen Beleuchtungseinrichtung ein Lichtsensor durch das optische Element ersetzt, das die Funktion des zweiten Lichtsensors übernimmt. Der mindestens eine Lichtsensor detektiert somit nicht nur gestreutes, nicht- konvertiertes Laserlicht bzw. konvertiertes Laserlicht, das den Lichtsensor unmittelbar erreicht, sondern auch Laserlicht, das an für den Lichtsensor unzugänglichen Stellen vom Lichtwellenlängenkonversionselement emittiert und mittels des mindestens einen optischen Elements dem mindestens einen Lichtsensor zugeführt wird.
Beide vorgenannte alternative Ausführungen der erfin- dungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ermöglichen die De- tektion eines erhöhten Anteils von gestreutem Laserlicht, das durch Lichtstreuung an einem oder mehreren Defekten im mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselement verursacht ist. Der durch Defekte im Lichtwellenlängen- konversionselement erhöhte Anteil von gestreutem Laserlicht äußert sich besonders stark beim vom Lichtwel- lenlängenkonversionselement gestreuten, nicht- konvertierten Laserlicht. Allerdings verursachen Defekte im Lichtwellenlängenkonversionselement auch beim konver- tierten Laserlicht einen erhöhten Streulichtanteil, der mit Hilfe der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung nachweisbar ist und zur Fehlererkennung ausgenutzt werden kann .
Vorteilhafterweise ist das mindestens eine Lichtwellen- längenkonversionselement der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung scheibenartig ausgebildet und weist zwei einander gegenüberliegende Stirnfläche auf, die über eine Kante des Lichtwellenlängenkonversionselements miteinan¬ der verbunden sind, und gemäß der ersten Alternative der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung sind die min- destens zwei Lichtsensoren derart angeordnet, dass sie aus der Kante austretendes Licht detektieren. Dadurch wird Laserlicht detektiert, das einen vergleichsweise langen Weg in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkon- versionselement zurückgelegt hat und oft gestreut wurde. Dieses Laserlicht weist im Fall eines Defekts einen hohen Streulichtanteil auf, der mittels der mindestens zwei Lichtsensoren detektiert werden kann. Die scheibenartige Ausbildung des mindestens einen Lichtwellenlängenkonver- sionselements hat ferner den Vorteil, dass über die Dicke des Lichtwellenlängenkonversionselements und seine Leuchtstoffkonzentration der relative Anteil von nicht- konvertiertem und konvertiertem Laserlicht variiert werden kann und damit die Farbtemperatur des an den Stirn- flächen emittierten Mischlichts aus konvertiertem und nicht-konvertiertem Laserlicht verändert werden kann.
Die mindestens zwei Lichtsensoren sind vorzugsweise ent¬ lang der Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkon- versionselements angeordnet, um hauptsächlich Laserlicht zu detektieren, das an der Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements emittiert wird.
Gemäß der zweiten Alternative der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist das mindestens eine Lichtwel- lenlängenkonversionselement vorteilhafterweise ebenfalls scheibenartig ausgebildet und weist zwei Stirnflächen auf, die über eine Kante des mindestens einen Lichtwel- lenlängenkonversionselements miteinander verbunden sind, und das mindestens eine optische Element ist derart ange¬ ordnet, dass es aus der Kante austretendes Licht zu dem mindestens einen Lichtsensor lenkt. Dadurch wird eben- falls Laserlicht detektiert, das einen vergleichsweise langen Weg in dem mindestens einen Lichtwellenlängenkon- versionselement zurückgelegt hat und oft gestreut wurde. Die zweite Alternative der erfindungsgemäßen Beleuch- tungseinrichtung hat daher dieselben Vorteile wie die erste Alternative der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung .
Der mindestens eine Lichtsensor und das mindestens eine optische Element sind vorzugsweise entlang der Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkonversionselements an¬ geordnet, um hauptsächlich Laserlicht zu detektieren, das an der Kante des mindestens einen Lichtwellenlängenkon- versionselements emittiert wird.
Vorteilhafter Weise ist eine Auswertungseinheit zur Aus- wertung der von den Lichtsensoren detektierten Sensorsignale vorgesehen. Mittels der Auswertungseinheit können die von den Lichtsensoren gelieferten Sensorsignale oder daraus abgeleitete Größen untereinander oder mit Refe¬ renzwerten verglichen werden, um das Vorliegen eines De- fekts im Lichtwellenlängenkonversionselement zu ermit¬ teln .
Vorzugsweise wird für den oben genannten Zweck ein Quotient aus den von den mindestens zwei Lichtsensoren detektierten Lichtintensitäten oder ein dazu proportionales Signal ausgewertet. Alternativ oder zusätzlich weist die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung oder ihre Auswertungseinheit ein Speichermittel auf, in dem Referenz¬ werte gespeichert sind, die zum Vergleich mit den von den Lichtsensoren detektierten Lichtintensitäten oder dazu korrespondierenden physikalischen Größen dienen. Die Referenzwerte sind vorzugsweise Werte, die einen fehler¬ freien Zustand des mindestens einen Lichtwellenlängenkon- versionselements charakterisieren, so dass im Fall einer einen Schwellwert überschreitenden Abweichung der von den Lichtsensoren ermittelten Lichtintensitäten von den Referenzwerten eine Sicherheitsabschaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung erfolgt.
Vorteilhafterweise werden die von den Lichtsensoren de- tektierten Lichtintensitäten in regelmäßig wiederkehrenden Zeitintervallen überwacht und ausgewertet. Dadurch kann die Ausbildung von Defekten im Lichtwellenlängenkon- versionselement bereits in einem frühen Stadium erkannt werden . Vorzugsweise ist die mindestens eine Laserlichtquelle derart ausgebildet, dass sie Licht aus dem Wellenlängen¬ bereich von 380 bis 490 Nanometer emittiert und das min¬ destens eine Lichtwellenlängenkonversionselement ist der¬ art ausgebildet, dass es Licht von der mindestens einen Laserlichtquelle anteilig in Licht mit einem Intensitäts¬ maximum im Wellenlängenbereich von 500 bis 590 Nanometer konvertiert. Dadurch ist gewährleistet, dass die erfin¬ dungsgemäße Beleuchtungseinrichtung weißes Licht emit¬ tiert, das eine Mischung aus nicht-konvertiertem blauem Licht und konvertiertem gelbem Licht ist. Die erfindungs¬ gemäße Beleuchtungseinrichtung eignet sich dadurch für den Einsatz als Lichtquelle in einem Fahrzeugscheinwerfer. Der Farbort des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten weißen Lichts ist durch die relativen Anteile von nicht konvertiertem blauem Licht und konvertiertem gelbem Licht bestimmt. Der Begriff "weißes Licht" bedeutet, dass die Normfarbwertanteile x, y des von der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung emittierten Lichts auf der Normfarbtafel nach DIN 5033 den Normfarbwertanteilen des Unbuntpunkts bei x=0,333 und y=0,333 entsprechen oder nur geringfügig von diesen Werten abweichen.
Die mindestens eine Laserlichtquelle ist vorzugsweise als Laserdiode oder Laserdiodenarray ausgebildet, um eine räumlich kompakte Anordnung der Komponenten der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung zu ermöglichen.
III. Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele
Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
Figur 2 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der in Figur 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung
Figur 3 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
Figur 4 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beieuchtungseinrichtung
Figur 5 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beieuchtungseinrichtung
Figur 6 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung
Figur 7 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beieuchtungseinrichtung Figur 8 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beieuchtungseinrichtung
Figur 9 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beieuchtungseinrichtung
Figur 10 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beieuchtungseinrichtung Figur 11 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beieuchtungseinrichtung Figur 12 eine schematische Darstellung des Lichtwellen- längenkonversionselements und der Lichtsensoren der gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Beieuchtungseinrichtung
In den Figuren 1 und 2 ist schematisch der Aufbau einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, die als Lichtquelle für einen Kraftfahrzeugscheinwerfer vorgesehen ist. Diese Beleuchtungseinrichtung besitzt eine Laserdiodenanordnung 1, eine Betriebsvorrichtung 10 für die
Laserdiodenanordnung 1, ein Lichtwellenlängenkonversions- element 2, mehrere Lichtsensoren 31 bis 35, eine Abbil¬ dungsoptik 4 und einen parabolischen Reflektor 5.
Die Laserdiodenanordnung 1 besteht aus einer oder mehreren Laserdioden, die während des Betriebs blaues Licht mit einer Wellenlänge aus dem Wellenlängenbereich von 440 bis 460 Nanometer erzeugen, und aus einer Strahlformungs¬ optik, die das von der Laserdiodenanordnung 1 emittierte Lichtbündel auf eine Stirnfläche 21 des Lichtwellenlän- genkonversionselement 2 lenkt bzw. fokussiert. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 ist scheibenar¬ tig ausgebildet und besitzt eine erste Stirnfläche 21 so¬ wie eine zweite Stirnfläche 22, die miteinander über eine Kante 20 des kreisscheibenartigen Lichtwellenlängenkon- versionselements 2 verbunden sind. Gemäß den in Figuren 2 bis 12 abgebildeten Ausführungsbeispielen der Erfindung ist das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 kreisschei¬ benförmig mit Stirnflächen 21, 22, die einen kreisförmigen Rand aufweisen, ausgebildet. Die Größe der Stirnflä- chen 21, 22 besitzt einen Wert im Bereich von 1 mm2 bis 5 mm2. Die beiden Stirnflächen 21, 22 sind über eine umlaufende Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments 2 miteinander verbunden, welche die Zylindermantel¬ fläche des kreisscheibenförmigen Lichtwellenlängenkonver- sionselements 2 bildet. Alternativ kann das Lichtwellen- längenkonversionselement 2 aber auch als Scheibe mit Stirnflächen, die einen rechteckigen Rand aufweisen, ausgebildet sein. Das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 besteht aus einer scheibenartigen, beispielsweise kreis- scheibenförmigen Saphirplatte, die auf einer oder auf beiden Stirnflächen 21, 22 mit Leuchtstoff beschichtet ist. Als Leuchtstoff dient mit Cer dotiertes Yttriumaluminiumgranat (YAG:Ce). Dieser Leuchtstoff kon¬ vertiert von der Laserdiodenanordnung erzeugtes und auf die erste Stirnfläche 21 des Lichtwellenlängenkonversi- onselements 2 auftreffendes Laserlicht anteilig in gelbes Licht mit einem Intensitätsmaximum im Wellenlängenbereich von 500 bis 590 Nanometer, so dass das Lichtwellenlängen- konversionselement 2 an seiner zweiten Stirnfläche 22 weißes Licht emittiert, das eine Mischung aus konvertier¬ tem gelbem Laserlicht und nicht-konvertiertem blauem Laserlicht ist. Der relative Anteil von konvertiertem gelbem und nicht-konvertiertem blauem Laserlicht hängt von der Konzentration des Leuchtstoffs und der Dicke der Leuchtstoffbeschichtung auf der Saphirplatte des Licht- wellenlängenkonversionselements 2 ab. Das an der zweiten Stirnfläche 22 des Lichtwellenlängen- konversionselements 2 emittierte weiße Mischlicht wird mittels der Abbildungsoptik 4 auf den Reflektor 5 des Kraftfahrzeugscheinwerfers gelenkt und von diesem auf die Straße projiziert, um dort die gewünschte Lichtverteilung zu erzeugen. Der Reflektor 5 ist beispielsweise als Halb- schalenreflektor mit parabolischer Reflexionsfläche ausgebildet .
Zur Überwachung von Defekten im Lichtwellenlängenkonver- sionselements 2 dienen bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung fünf Lichtsensoren 31, 32, 33, 34, 35, die entlang der umlaufenden Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 angeordnet sind. Die Lichtsensoren 31 bis 35 sind jeweils als Fotodiode ausgebildet und mit einem Farbfilter (nicht abgebildet) versehen, so dass der erste 31, zweite 32 und dritte Lichtsensor 33 jeweils nicht-konvertiertes blaues Laserlicht detektieren und der vierte 34 und fünfte Lichtsensor 35 jeweils konvertiertes gelbes Licht detek¬ tieren. Außerdem sind Blenden 301, 302 und 303 zwischen den Lichtsensoren 31 bis 35 und dem Lichtwellenlängenkon- versionselement 2 angeordnet, um Licht auszublenden, das nicht von der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversions- elements 2 emittiert wird, sondern unter vergleichsweise großen Winkeln von der ersten 21 oder zweiten Stirnfläche 22 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiert wird. Die Blenden 31 bis 303 sorgen dafür, das nur Licht 100 von den Lichtsensoren 31 bis 35 detektiert wird, das von der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 oder unter kleinem bzw. flachem Winkel von den Stirnseiten 21, 22 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiert wird. In Figur 2, die eine Draufsicht auf die erste Stirnfläche 21 des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments 2 zeigt, ist schematisch die relative Anordnung der Lichtsensoren 31 bis 35, der Blenden 301 bis 303 und des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 dargestellt. Der erste 31 bis dritte Lichtsensor 35 sind gleichmäßig ent¬ lang der umlaufenden Kante 20 in geringem Abstand zum Lichtwellenlängenkonversionselement 2 angeordnet. Der vierte Lichtsensor 34 ist neben dem zweiten Lichtsensor 32 und der fünfte Lichtsensor 35 ist neben dem dritten Lichtsensor 33 angeordnet, so dass der zweite 32 und vierte Lichtsensor 34 sowie der dritte 33 und fünfte Lichtsensor 35 jeweils ein Paar von Lichtsensoren bilden. Für die paarweise angeordneten Lichtsensoren 32, 34 bzw. 33, 35 ist jeweils eine gemeinsame Blende 302 bzw. 303 vorgesehen .
Eine Auswertungseinheit 11 ist Bestandteil der Betriebs- Vorrichtung 10 der Beleuchtungseinrichtung und ist beispielsweise als programmgesteuerter Mikroprozessor ausgebildet, der die von den Lichtsensoren 31 bis 35 detek- tierten Lichtintensitäten auswertet und mit Referenzwerten für die Lichtintensitätswerte der Lichtsensoren 31 bis 35 vergleicht, die in einem beispielsweise als EEPROM ausgebildeten Speicherelement 12 gespeichert sind. Diese Referenzwerte werden beispielsweise während einer Kalib¬ rierungsphase, die vor Auslieferung der Beleuchtungseinrichtung stattfindet und einen Betrieb der Beleuchtungs- einrichtung mit fehlerfreiem Lichtwellenlängenkonversi- onselement 2 vorsieht, ermittelt und im EEPROM 12 gespei¬ chert. Mit Hilfe der Auswertungseinheit 11 werden die von den Lichtsensoren 31 bis 35 detektierten Lichtintensitäten während des Betriebs der Beleuchtungseinrichtung in regelmäßigen Zeitintervallen von beispielsweise 1 Millisekunde überwacht und mit den Referenzwerten verglichen, um bereits frühzeitig etwaige Veränderungen im Lichtwel- lenlängenkonversionselement 2 feststellen zu können. Überschreitet bei einem der Lichtsensoren 31 bis 35 die Abweichung der detektierten Lichtintensität von dem zugehörigen Referenzwert einen vorgegebenen Schwellwert, so wird die Laserdiodenanordnung 1 durch die Auswertungseinheit 11 selbsttätig ausgeschaltet.
Zusätzlich wird mittels der Auswertungseinheit 11 auch der Quotient der von den paarweise angeordneten zweiten 32 und vierten Lichtsensoren 34 detektierten Lichtintensitäten sowie der Quotient der von den paarweise angeord¬ neten dritten 33 und fünften Lichtsensoren 35 überwacht, um den relativen Anteil von nicht-konvertiertem blauem und konvertiertem gelbem Licht zu überwachen und so eine Verschlechterung der Qualität des Leuchtstoffs feststel¬ len zu können.
Außerdem kann zu Kontrollzwecken mittels der Auswertungseinheit 11 auch der Quotient der von dem ersten Lichtsen- sor 31 und dem zweiten Lichtsensor 32 detektierten Lichtintensitäten oder bzw. und der Quotient der von dem ersten Lichtsensor 31 und dem dritten Lichtsensor 33 detektierten Lichtintensitäten überwacht werden, um beispielsweise Veränderungen im Lichtwellenlängenkonversionsele- ment 2 zu detektieren. Ferner ist es für denselben Zweck auch möglich, den Quotienten der von dem vierten 34 und fünften Lichtsensor 35 detektierten Lichtintensitäten zur Überwachung des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 heranzuziehen . In Figur 3 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Anzahl der Lichtsensoren, die entlang der Kante des Lichtwellenlängenkonver- sionselements 2 angeordnet sind. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den Figuren 1 bis 3 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die ent¬ sprechende Beschreibung beim ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung besitzt zwei zusätzli¬ che, als mit Farbfiltern und Blenden 304, 305 versehene Fotodioden ausgebildete Lichtsensoren 36, 37, die nicht- konvertiertes blaues Laserlicht detektieren und entlang der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 angeordnet sind. Die Auswertung der von den zusätzlichen Lichtsensoren 36, 37 detektierten Lichtintensitäten erfolgt analog zu der Auswertung der von den Lichtsensoren 31 bis 35 detektierten Lichtintensitäten mittels der Auswertungseinheit 11. In Figur 4 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem drit- ten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Anzahl der Lichtsensoren und die Verwendung von zwei Spiegeln 71 ,72, die entlang der Kante des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments 2 angeordnet sind. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den Figuren 2 und 4 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Be- Schreibung beim ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist jeweils nur einen Lichtsensor 38, 39 zur Detektion von nicht-konvertiertem blauem und konvertiertem gelbem Licht auf. Der erste Lichtsensor 38 ist als mit Farbfilter und Blende 308 versehene Fotodiode ausgebildet und detektiert am Lichtwellenlängenkonversi- onselement 2 gestreutes, nicht-konvertiertes blaues Laserlicht, das an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkon- versionselements 2 emittiert wird. Ein erster Spiegel 71 ist diametral gegenüberliegend zu dem ersten Lichtsensor 38 angeordnet, so dass das Lichtwellenlängenkonversions- element 2 zwischen dem ersten Spiegel 71 und dem ersten Lichtsensor 38 liegt. Der erste Spiegel 71 reflektiert an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiertes Laserlicht zurück zu dem Lichtwellenlängen- konversionselement 2, so dass es nach nochmaligem Passie- ren des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 und Aus¬ tritt aus der Kante 20 an der gegenüberliegenden Seite des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 dem ersten Lichtsensor 38 zugeführt wird, der den nicht- konvertierten blauen Anteil des Laserlichts detektiert. Der zweite Lichtsensor 39 ist als mit Farbfilter und Blende 309 versehene Fotodiode ausgebildet und detektiert vom Lichtwellenlängenkonversionselement 2 konvertiertes gelbes Laserlicht, das an der Kante 20 des Lichtwellen- längenkonversionselements 2 emittiert wird. Ein zweiter Spiegel 72 ist diametral gegenüberliegend zu dem zweiten Lichtsensor 39 angeordnet, so dass das Lichtwellenlängen- konversionselement 2 zwischen dem zweiten Spiegel 72 und dem zweiten Lichtsensor 39 liegt. Der zweite Spiegel 72 reflektiert an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonver- sionselements 2 emittiertes Laserlicht zurück zu dem Lichtwellenlängenkonversionselement 2, so dass es nach nochmaligem Passieren des Lichtwellenlängenkonversions- elements 2 und Austritt aus der Kante 20 an der gegen- überliegenden Seite des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments 2 dem zweiten Lichtsensor 39 zugeführt wird, der den konvertierten gelben Anteil des Laserlichts detektiert. Die Auswertung der von den Lichtsensoren 38, 39 detektierten Lichtintensitäten erfolgt analog zu der Aus- wertung der von den Lichtsensoren 31 bis 35 der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung detektierten Lichtintensitäten mittels der Auswertungseinheit 11.
In Figur 4 ist zusätzlich schematisch der von der Laserdiodenanordnung 1 auf der ersten Stirnfläche 21 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 erzeugte Laser¬ lichtspot 8 dargestellt. Sein Durchmesser beträgt ca. 500 Mikrometer. Außerdem ist schematisch ein Riss 9 in dem Lichtwellenlängenkonversionselement 2 an seiner ersten Stirnseite 21 dargestellt, an dem das Laserlicht gestreut wird und der dadurch mittels der Lichtsensoren 38, 39 und Spiegel 71, 72 detektiert wird.
In Figur 5 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und Spiegel sowie des Lichtwellenlängenkon- versionselements gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Anzahl und Anordnung der Lichtsensoren entlang der Kante des Lichtwellenlängenkonversionselements 2. In allen an¬ deren Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den Figuren 4 und 5 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung beim dritten Ausführungsbeispiel verwiesen. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist zwei zusätzliche Lichtsensoren 38 λ und 39 λ auf. Der drit- te Lichtsensor 38 λ ist als mit Farbfilter versehene Foto¬ diode zur Detektion von konvertiertem gelbem Laserlicht ausgebildet. Der dritte Lichtsensor 38 λ ist paarweise mit dem ersten Lichtsensor 38 hinter der ersten Blende 308 angeordnet, so dass der erste Lichtsensor 38 den nicht- konvertierten blauen Anteil des am ersten Spiegel 71 in das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zurückreflek¬ tierten und an der gegenüberliegen Seite aus der Kante 20 austretenden Laserlichts detektiert, während der dritte Lichtsensor 38 λ den konvertierten gelben Anteil des am ersten Spiegel 71 in das Lichtwellenlängenkonversionsele- ment 2 zurückreflektierten und an der gegenüberliegen Seite aus der Kante 20 austretenden Laserlichts detek¬ tiert. Der vierte Lichtsensor 39 λ ist als mit Farbfilter versehene Fotodiode zur Detektion von nicht-konvertiertem blauem Laserlicht ausgebildet. Der vierte Lichtsensor 39 λ ist paarweise mit dem zweiten Lichtsensor 39 hinter der zweiten Blende 309 angeordnet, so dass der zweite Licht¬ sensor 39 den konvertierten gelben Anteil des am zweiten Spiegel 72 in das Lichtwellenlängenkonversionselement 2 zurückreflektierten und an der gegenüberliegen Seite aus der Kante 20 austretenden Laserlichts detektiert, während der vierte Lichtsensor 39 λ den nicht-konvertierten blauen Anteil des am zweiten Spiegel 72 in das Lichtwellenlän- genkonversionselement 2 zurückreflektierten und an der gegenüberliegen Seite aus der Kante 20 austretenden Laserlichts detektiert. Die Auswertung der von den Licht¬ sensoren 38, 38 39, 39 λ detektierten Lichtintensitäten erfolgt analog zu der Auswertung der von den Lichtsenso¬ ren 31 bis 35 detektierten Lichtintensitäten mittels der Auswertungseinheit 11.
In Figur 6 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und Spiegel sowie des Lichtwellenlängenkon- versionselements gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung un- terscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Ausrichtung der Lichtsensoren bezüglich des Lichtwellen- längenkonversionselements 2. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den Figuren 4 und 6 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die ent¬ sprechende Beschreibung beim dritten Ausführungsbeispiel verwiesen. Bei dem in Figur 4 abgebildeten dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind im Unterschied zu dem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung die Öffnungen der Blenden 308, 309 und Lichtsensoren 38, 39 senkrecht zu einem Durchmesser des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments 2 angeordnet.
In Figur 7 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren und Spiegel sowie des Lichtwellenlängenkon- versionselements gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur durch die Anzahl und Anordnung der Lichtsensoren bezüglich des Lichtwellenlängenkonversionselements 2. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den Figuren 4 und 7 für identische Komponenten der Beleuchtungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Beschreibung beim dritten Ausführungsbei- spiel verwiesen. Bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist hinter den Blenden 308, 309 eine Vielzahl von Lichtsensoren 38 bzw. 39 angeordnet, die zur Detektion von nicht- konvertiertem blauem bzw. konvertiertem gelbem Laserlicht dienen.
In Figur 8 ist schematisch die räumliche Anordnung der Lichtsensoren 38, 38 39, 39 λ und eines optischen Ele¬ ments 73 sowie des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung dar- gestellt. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur dadurch, dass anstelle der beiden Spiegel 71, 72 ein ringsegmentförmiges , als Lichtleiter ausgebildetes optisches Element 73 verwendet wird, das die Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 ringförmig umgibt. In allen anderen Details stimmen die beiden Ausführungsbeispiele überein. Daher werden in den Figuren 5 und 8 für identische Komponenten der Beleuch- tungseinrichtungen dieselben Bezugszeichen verwendet und für deren Beschreibung wird auf die entsprechende Be¬ schreibung beim vierten Ausführungsbeispiel verwiesen. Der Lichtleiter 73 ist ringsegmentförmig ausgebildet. Er umgibt die Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments 2 nahezu vollständig, abgesehen von einem Bereich, in dem die Lichtsensoren 38, 38 39, 39 λ und Blenden 308, 309 angeordnet sind. Der Lichtleiter 73 besitzt ei¬ nen lichtstreuend ausgebildeten Oberflächenabschnitt 730, welcher der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionsele- ments 2 zugewandt ist. Mit Hilfe des Lichtleiters 73 wird an der Kante 20 des Lichtwellenlängenkonversionselements 2 emittiertes Laserlicht zu den hinter den Blenden 308, 309 angeordneten Lichtsensoren 38, 38 39, 39 λ gelenkt.
In den Figuren 9 bis 12 ist schematisch die räumliche An- Ordnung der Lichtsensoren und des optischen Elements 73 der Beleuchtungseinrichtungen von vier weiteren Ausführungsbeispielen dargestellt, die sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel nur durch die unterschiedliche Anzahl von Lichtsensoren und Blenden unterscheidet. Es wird daher für deren Be¬ schreibung auf die Beschreibung der vorstehenden Ausführungsbeispiele verwiesen.

Claims

Ansprüche
Beleuchtungseinrichtung mit mindestens einer Laserlichtquelle (1) und mindestens einem Lichtwellen- längenkonversionselement (2), das dazu ausgebildet ist, von der mindestens einen Laserlichtquelle (1) emittiertes Licht anteilig in Licht anderer Wellen¬ länge zu konvertieren, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens einen Lichtsensor zur Überwachung der Lichtemission aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Beleuchtungseinrichtung mindestens zwei Licht¬ sensoren (31, 32) aufweist, die beide zum Detektie- ren von am mindestens einen Lichtwellenlängenkon- versionselement (2) gestreutem, nicht-konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder die beide zum De- tektieren von konvertiertem Laserlicht vorgesehen sind, oder
die Beleuchtungseinrichtung mindestens ein optisches Element (71, 72; 73) aufweist, das derart ausgebildet ist, dass am Lichtwellenlängenkonversi- onselement (2) gestreutes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mittels des optischen Elements (71, 72; 73) zu dem mindes¬ tens einen Lichtsensor (38) gelenkt wird.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement (2) scheibenartig ausgebildet ist und zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen (21, 22), die über eine Kante (20) miteinander verbunden sind, und die mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) derart ange- ordnet sind, dass sie aus der Kante (20) austreten¬ des Licht detektieren können.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine Lichtwellenlängenkonversionselement
(2) scheibenartig ausgebildet ist und zwei einander gegenüberliegende Stirnflächen (21, 22), die über eine Kante (20) miteinander verbunden sind, und das mindestens eine optische Element (71, 72; 73) der¬ art angeordnet ist, dass es aus der Kante (20) aus¬ tretendes Licht zu dem mindestens einen Lichtsensor
(38) lenkt.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Lichtsensoren (31, 32; 38) entlang der Kante (20) des mindestens einen Lichtwellenlängenkon- versionselements (2) angeordnet sind.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 3, wobei das mindestens eine optische Element (71, 72; 73) ent¬ lang der Kante (20) des mindestens einen Lichtwel- lenlängenkonversionselements (2) angeordnet ist.
Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine Auswertungseinheit (11) zur Aus¬ wertung der von den Lichtsensoren (31, 32; 38) de- tektierten Sensorsignale vorgesehen ist.
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6, wobei die Auswertungseinheit (11) derart ausgebildet ist, dass ein Quotient aus den von den mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) ermittelten Lichtintensitä- ten oder ein dazu proportionales Signal ausgewertet wird .
Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Auswertungseinheit (11) oder die Beleuch¬ tungseinrichtung ein Speichermittel (12) aufweist, in dem Referenzwerte gespeichert sind, die zum Ver¬ gleich mit den von den Lichtsensoren (31, 32; 38) ermittelten Sensorsignalen oder dazu korrespondierenden physikalischen Größen dienen. 9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die mindestens eine Laserlichtquelle (1) derart ausgebildet ist, dass sie Licht aus dem Wellenlängenbereich von 380 bis 490 Nanometer emittiert, und das mindestens eine Lichtwellenlängen- konversionselement (2) derart ausgebildet ist, dass es Licht von der mindestens einen Laserlichtquelle
(1) anteilig in Licht mit einer Intensitätsmaximum in dem Wellenlängenbereich von 500 bis 590 Nanometer konvertiert. 10. Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung, die mindestens eine Laserlichtquelle (1) und mindestens ein Lichtwellenlängenkonversionselement
(2) zur Wellenlängenkonversion eines Teils des von der mindestens einen Laserlichtquelle (1) emittier¬ ten Lichts in Licht anderer Wellenlänge, wobei die Lichtemission mittels mindestens eines Lichtsensors überwacht wird,
dadurch gekennzeichnet, dass am Lichtwellenlängen- konversionselement (2) gestreutes, nicht- konvertiertes Laserlicht oder konvertiertes Laserlicht mit Hilfe von mindestens zwei Lichtsen¬ soren (31, 32) detektiert wird,
oder
am Lichtwellenlängenkonversionselement (2) gestreu¬ tes, nicht-konvertiertes Laserlicht oder konver¬ tiertes Laserlicht mit Hilfe von mindestens einem optischen Element (71, 72; 73) zu mindestens einem Lichtsensor (38) gelenkt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei aus einer Kante (20) eines scheibenartigen Lichtwellenlängenkonver- sionselements (2) ausgekoppeltes Laserlicht mittels der Lichtsensoren (31, 32; 38) detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei aus einer Kante (20) eines scheibenartigen Lichtwellenlängenkonver- sionselements (2) ausgekoppeltes Laserlicht mittels des mindestens einen optischen Elements (71, 72; 73) zu dem mindestens einen Lichtsensor (38) ge¬ lenkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei mittels einer Auswertungseinheit (11) von den Lichtsensoren (31, 32; 38) detektierte Sensorsigna¬ le ausgewertet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei ein Quotient aus den von den mindestens zwei Lichtsensoren (31, 32) detektierten Sensorsignalen gebildet wird.
15. Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, wobei in einem Speicherelement (12) gespeicherte Referenzwerte für die Sensorsignale oder daraus abgeleitete Größen zur Auswertung herangezogen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei von den Lichtsensoren (31, 32; 38) detektierte Sen¬ sorsignale in regelmäßig wiederkehrenden Zeitintervallen überwacht und ausgewertet werden.
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