WO2015154926A1 - Headlight module - Google Patents

Headlight module Download PDF

Info

Publication number
WO2015154926A1
WO2015154926A1 PCT/EP2015/054824 EP2015054824W WO2015154926A1 WO 2015154926 A1 WO2015154926 A1 WO 2015154926A1 EP 2015054824 W EP2015054824 W EP 2015054824W WO 2015154926 A1 WO2015154926 A1 WO 2015154926A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
phosphor
light
depressions
headlight
radiation
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/054824
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Petersen
Stefan Leidich
Original Assignee
Robert Bosch 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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201580018546.2A priority Critical patent/CN106461178A/en
Priority to EP15708520.0A priority patent/EP3129702A1/en
Publication of WO2015154926A1 publication Critical patent/WO2015154926A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16Laser light sources
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/176Light sources where the light is generated by photoluminescent material spaced from a primary light generating element
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/60Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution
    • F21S41/67Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors
    • F21S41/675Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by a variable light distribution by acting on reflectors by moving reflectors

Definitions

  • Headlamp module The invention is based on a headlamp module according to the preamble of the independent patent claim.
  • Headlights in the field of motor vehicle technology enable the choice between a plurality of fixedly defined light distributions, such as low beam, high beam and fog light, for example.
  • so-called adaptive headlamp systems are spreading, which expand the selection of light distributions and allow, for example, dynamic cornering light, highway, city and bad weather light.
  • the selection of the light distributions can be made by the motor vehicle system depending on the situation.
  • Light distribution in the space in front of the vehicle With such a system it is for example possible to hide oncoming and preceding vehicles within the own high beam, also referred to as so-called glare-free high beam, or to highlight possible sources of danger by direct lighting for the driver.
  • Such active headlamps can be realized essentially in two principal ways.
  • subtractive systems the entire generated luminous flux is transmitted through a matrix of optically active elements, for example LCD, LCoS, DMD, conducted. Bright areas are created by allowing the luminous flux to pass through. For dark areas, the luminous flux is absorbed by means of the optically active elements, for example LCD or LCoS, or deflected, for example by means of DMD, in the direction of an absorber.
  • the generation of light and its variable distribution in space take place in different components. For this reason, the power density of the light source does not limit the resolution of the system. Small-sized systems with relatively high resolutions can therefore be achieved. Due to the principle, the optical losses are higher in a subtractive system than in an additive system.
  • Additive systems illuminate the scene via matrix arrangements of light sources, for example LEDs, in which the individual light sources can be switched on and off as required. In an ideal additive system, therefore, the entire amount of light generated is always used. The necessary cooling of the light source matrix in such a system typically limits the size, the maximum brightness and / or the achievable resolution.
  • One way to spatially separate light generation and distribution in an additive active headlight system is to use a stimulable phosphor with electromagnetic radiation, for example, laser radiation.
  • the phosphor is scanned here with the stimulating radiation and then imaged using projection optics.
  • the principle is shown for example in DE 10 2010 028 949 AI.
  • the headlight module according to the invention offers the advantage of increased spatial resolution of the light emitted by him, improved contrast and increased light output. To achieve a comparable brightness at the desired lighting destination is thus compared to the solution according to the prior art, a smaller Energy supply required. In addition, the system generates less waste heat, so that the cost of cooling the system can be reduced.
  • a headlamp module comprising a phosphor excitable for emitting light by electromagnetic radiation, a radiation source for exciting the at least one phosphor, and a phosphor support, wherein a surface of the support means has a dimpled structure and wherein the phosphor is disposed in the recesses of the surface of the carrier device.
  • the recesses serve as reflectors, and focus the light emitted by the phosphor.
  • the headlight module according to the invention can advantageously be used in the field of motor vehicle technology, in particular as part of an active driving light, as described in the section of the prior art, that is to say in a vehicle headlight. Further advantageous uses are, for example, spotlights for stage lighting, workplace lighting, living room lighting and others.
  • the recesses of the phosphor carrier device each have a reflective surface on which the phosphor is applied. This reduces absorption of parts of the light generated by the phosphor by the carrier device and thus increases the luminous efficacy and reduces the waste heat of the system, which otherwise might have to be dissipated by separate cooling measures.
  • the reflective surface of the depressions can be formed by a reflective layer introduced into the depression. Alternatively, a polish for producing a reflective surface of the wells would be conceivable.
  • the recesses containing the phosphor on the surface of the carrier device have an ellipsoidal shape. This form is particularly suitable for the bundling of the diffused by the phosphor, so undirected light.
  • Drawings Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the figures and will be explained in more detail below. Show it
  • FIG. 1 is a schematic representation of the understanding of the invention essential part of a headlamp module according to the prior art
  • FIG. 2 is a schematic representation of the invention essential part of the headlamp module according to the invention. Description of the embodiments
  • FIG. 1 shows, in a schematic representation, the part of a headlamp module 10 according to the prior art which is essential for understanding the invention and as described in detail in DE 10 2010 028 949 A1, for example.
  • This headlamp module 10 comprises a radiation source 12 which is designed to emit electromagnetic radiation, in the present case laser light, in this case blue laser light.
  • the radiation source 12 may be a laser diode.
  • the radiation source 12 gives the
  • the radiation of the radiation source 12 strikes a beam steering device 14 which comprises a mirror, preferably a micromirror device.
  • the micromirror is designed as a micromirror pivotable in two spatial axes in response to electrical activation.
  • the incident laser light beam can be deflected in a desired direction depending on the electrical control of the micromirror.
  • Micromirror can be used, which are pivotable in one spatial direction. If no vertical resolution is needed, a single-axis mirror would also be possible.
  • the radiation of the radiation source 12 deflected by the beam steering device 14 impinges on a phosphor 20 which can be excited by means of electromagnetic radiation, here for example blue laser light and which is arranged on a carrier device 18.
  • the support device 18 is preferably made of highly thermally conductive material, such as a suitable ceramic, such as ceramic, for example polycrystalline alumina ceramic (PCA) or sapphire.
  • the beam steering device 14 allows the deflection of the radiation beam generated by the radiation source 12 to an arbitrary point of the surface of the phosphor 20.
  • the control of the beam steering device 14 not shown separately in the figure is designed to deflect the radiation emitted by the radiation source 12 such that temporally successively different areas of the phosphor 20 are excited.
  • the driving pattern of the beam steering device 14 is carried out according to the invention, so that from an interaction of temporal resolution of the human eye and reaction times of the Luminescent 20 the human eye perceives a steady lighting of the headlamp module without flicker or the like.
  • the phosphor emits light 21.
  • the light output is not bundled in the solution according to the prior art, but diffuse.
  • the desired light distributions of the headlight module and the headlight module having headlight for example, a motor vehicle.
  • DE 10 2010 028 949 A1 the disclosure content of which is hereby included in the present patent application.
  • the invention essential part of a headlamp module 10 according to the invention is shown in a schematic representation.
  • the carrier device 18 of the headlight module 10 according to the invention has a structured surface 19 which comprises depressions 17.
  • the structure may advantageously be a microstructure.
  • microreflectors can be determined, for example, by means of optical simulation. It should be such that it collimates the emitted light.
  • the microreflectors are particularly suitable for a front-side excitation, as shown in FIG. Instead of microreflectors and micro-optics can be used, which are suitable for a back excitation, as described in DE 10 2010 028 949 AI.
  • the microstructures should be larger than the wavelength of the laser light used (450 nm) and less than 1 mm. Ideally, the structure sizes should be between 1 ⁇ and 100 ⁇ . In principle, all possibilities of surface microstructuring are available for the production of the microstructure. Most promising, however, are embossing methods such as. Micro and nanoimprint process. Also ablation methods, such as laser ablation, followed by chemical or physical smoothing in question.
  • the phosphor 20 is preferably located exclusively within the depressions 17.
  • the phosphor 20 is excited by the excitation source 12, here the laser 12 diffuse, so undirected light from.
  • the part of the light that is emitted in the direction of the bottom 171 or the walls 172 of the recesses 17 is at least partially reflected by the bottom 171 or the walls 172.
  • the depressions 17 have a reflective coating 15. This can be done by polishing the wells. Alternatively, preferably, a reflective layer 15 may be incorporated.
  • the reflective layer can be made, for example, of metallic material with high reflectivity, such as, for example, silver (Ag) or aluminum (Al) or dielectric layers or layer stacks of materials which have no or very little absorption at the laser wavelength, such as, for example, silicon nitride (SiN), Silica (SiO 2), titanium dioxide (TiO 2).
  • metallic material with high reflectivity such as, for example, silver (Ag) or aluminum (Al) or dielectric layers or layer stacks of materials which have no or very little absorption at the laser wavelength, such as, for example, silicon nitride (SiN), Silica (SiO 2), titanium dioxide (TiO 2).
  • vapor deposition for example thermal evaporation, electron beam or ion beam evaporation, physical vapor deposition (PVD) methods, such as sputtering or pulsed laser deposition (PLD), deposition from the gas phase, for example Chemical Vapor deposition (CVD), plasma enhanced CVD (PECVD) or electrochemical deposition from solution.
  • PVD physical vapor deposition
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD chemical Vapor deposition
  • PECVD plasma enhanced CVD
  • electrochemical deposition from solution for example Chemical Vapor deposition (CVD), plasma enhanced CVD (PECVD) or electrochemical deposition from solution.
  • the phosphor consists of an optically active phosphor powder which is embedded in a suitable matrix material.
  • the matrix material should be optically transparent in the relevant wavelength range, have a suitable refractive index and have sufficient thermal conductivity to dissipate the waste heat.
  • Typical matrix materials are plastics such as polymers and polycarbonates, glass, silicone, or the like.
  • the mixture of phosphor powder and matrix material can be in the form of a liquid, a gel or a paste before the final curing and applied in this form to the structured carrier substrate.
  • the light emerging from the depressions 17 can be further bundled.
  • the depressions 17 preferably have an ellipsoidal cross-section. This cross-section has proven advantageous for the bundling of diffused light.
  • the shape of a micro free-form reflector can be used.
  • a free-form reflector is a reflector whose shape does not correspond to a mathematically definable figure. Macroscopic free-form reflectors are known per se and are used in many motor vehicles as the main optics in clear glass headlights.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)

Abstract

Disclosed is a headlight module (10) comprising a luminophore (20) which can be excited using electromagnetic radiation so as to emit light, a radiation source (12) for exciting the at least one luminophore (20), and a supporting device (18) for the luminophore (20). Said headlight module is characterized in that a surface (19) of the supporting device (18) has a structure comprising depressions (17) and in that the luminophore (20) is placed in the depressions (17) on the surface (19) of the supporting device (18). The invention allows for higher spatial resolution of the light emitted by a headlight as well as for an increased light yield.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Scheinwerfermodul Die Erfindung geht von einem Scheinwerfermodul nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs aus.  Headlamp module The invention is based on a headlamp module according to the preamble of the independent patent claim.
Stand der Technik Scheinwerfer aus dem Bereich der Kraftfahrzeugtechnik ermöglichen die Wahl zwischen mehreren, fest definierten Lichtverteilungen, wie zum Beispiel Abblendlicht, Fernlicht und Nebellicht. Zunehmend finden sogenannte adaptive Scheinwerfersysteme Verbreitung, die die Auswahl an Lichtverteilungen erweitern und beispielsweise dynamisches Kurvenlicht, Autobahn-, Stadt- und Schlechtwetterlicht ermöglichen. Die Auswahl der Lichtverteilungen kann dabei situationsbedingt vom Kraftfahrzeug-System vorgenommen werden. PRIOR ART Headlights in the field of motor vehicle technology enable the choice between a plurality of fixedly defined light distributions, such as low beam, high beam and fog light, for example. Increasingly, so-called adaptive headlamp systems are spreading, which expand the selection of light distributions and allow, for example, dynamic cornering light, highway, city and bad weather light. The selection of the light distributions can be made by the motor vehicle system depending on the situation.
Eine Weiterentwicklung im Bereich der Fahrzeugbeleuchtung stellen sogenannte aktive Scheinwerfer dar. Diese sind nicht auf vordefinierte Lichtverteilungen beschränkt, sondern ermöglichen, ähnlich wie ein Projektor, eine beliebigeA further development in the field of vehicle lighting represent so-called active headlamps. These are not limited to predefined light distributions, but allow, similar to a projector, any
Lichtverteilung im Raum vor dem Fahrzeug. Mit solch einem System ist es beispielsweise möglich, entgegenkommende und vorausfahrende Fahrzeuge innerhalb des eigenen Fernlichtkegels auszublenden, auch als sogenanntes blendfreies Fernlicht bezeichnet, oder auch mögliche Gefahrenquellen durch direkte Beleuchtung für den Fahrer hervorzuheben. Light distribution in the space in front of the vehicle. With such a system it is for example possible to hide oncoming and preceding vehicles within the own high beam, also referred to as so-called glare-free high beam, or to highlight possible sources of danger by direct lighting for the driver.
Solche aktiven Scheinwerfer können im Wesentlichen auf zwei prinzipielle Weisen realisiert werden. Bei subtraktiven Systemen wird der gesamte erzeugte Lichtstrom über eine Matrix optisch aktiver Elemente, zum Beispiel LCD, LCoS, DMD, geleitet. Helle Bereiche werden dadurch erzeugt, dass der Lichtstrom durchgelassen wird. Für dunkle Bereiche wird der Lichtstrom mittels der optisch akiven Elemente, beispielsweise LCD oder LCoS, absorbiert oder, beispielsweise mittels DMD, in Richtung eines Absorbers abgelenkt. Bei subtraktiven Systemen finden die Erzeugung des Lichtes und dessen variable Verteilung im Raum in unterschiedlichen Bauteilen statt. Aus diesem Grund limitiert die Leistungsdichte der Lichtquelle nicht die Auflösung des Systems. Kleinbauende Systeme mit relativ hohen Auflösungen lassen sich daher erreichen. Prinzipbedingt sind die optischen Verluste in einem subtraktiven System höher als bei einem additiven System. Such active headlamps can be realized essentially in two principal ways. In subtractive systems, the entire generated luminous flux is transmitted through a matrix of optically active elements, for example LCD, LCoS, DMD, conducted. Bright areas are created by allowing the luminous flux to pass through. For dark areas, the luminous flux is absorbed by means of the optically active elements, for example LCD or LCoS, or deflected, for example by means of DMD, in the direction of an absorber. In subtractive systems, the generation of light and its variable distribution in space take place in different components. For this reason, the power density of the light source does not limit the resolution of the system. Small-sized systems with relatively high resolutions can therefore be achieved. Due to the principle, the optical losses are higher in a subtractive system than in an additive system.
Additive Systeme beleuchten die Szenerie über Matrixanordnungen von Lichtquellen, beispielsweise LED, bei denen sich die einzelnen Lichtquellen je nach Bedarf ein- und ausschalten lassen. Bei einem idealen additiven System wird also immer die gesamte erzeugte Lichtmenge genutzt. Die notwendige Entwärmung der Lichtquellenmatrix limitiert bei einem solchen System typischerweise die Baugröße, die maximale Helligkeit und/oder die erreichbare Auflösung. Additive systems illuminate the scene via matrix arrangements of light sources, for example LEDs, in which the individual light sources can be switched on and off as required. In an ideal additive system, therefore, the entire amount of light generated is always used. The necessary cooling of the light source matrix in such a system typically limits the size, the maximum brightness and / or the achievable resolution.
Eine Möglichkeit, Lichterzeugung und -Verteilung in einem additiven aktiven Scheinwerfersystem räumlich voneinander zu trennen ist die Verwendung eines mit elektromagnetischer Strahlung, zum Beispiel Laserstrahlung, anregbaren Leuchtstoffes. Der Leuchtstoff wird hierbei mit der anregenden Strahlung abgerastert und danach mit Hilfe einer Projektionsoptik abgebildet. Das Prinzip ist beispielsweise in der DE 10 2010 028 949 AI dargestellt. One way to spatially separate light generation and distribution in an additive active headlight system is to use a stimulable phosphor with electromagnetic radiation, for example, laser radiation. The phosphor is scanned here with the stimulating radiation and then imaged using projection optics. The principle is shown for example in DE 10 2010 028 949 AI.
Vorteile der Erfindung Advantages of the invention
Das erfindungsgemäße Scheinwerfermodul mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs bietet den Vorteil eines erhöhten räumlichen Auflösungsvermögens des von ihm abgestrahlten Lichts, eines verbesserten Kontrasts sowie einer gesteigerter Lichtausbeute. Zur Erzielung einer vergleichbaren Helligkeit am gewünschten Beleuchtungszielort ist damit im Vergleich zur Lösung gemäß dem Stand der Technik eine geringere Energiezufuhr erforderlich. Zudem erzeugt das System weniger Abwärme, so dass der Aufwand zur Kühlung des Systems verringert werden kann. The headlight module according to the invention with the features of the independent claim offers the advantage of increased spatial resolution of the light emitted by him, improved contrast and increased light output. To achieve a comparable brightness at the desired lighting destination is thus compared to the solution according to the prior art, a smaller Energy supply required. In addition, the system generates less waste heat, so that the cost of cooling the system can be reduced.
Dies wird mit einem Scheinwerfermodul erreicht, welches einen Leuchtstoff, der mittels elektromagnetischer Strahlung zur Lichtemission anregbar ist, eine Strahlungsquelle zur Anregung des mindestens einen Leuchtstoffs und eine Trägervorrichtung für den Leuchtstoff umfasst, bei dem eine Oberfläche der Trägervorrichtung eine Struktur mit Vertiefungen aufweist und bei dem der Leuchtstoff in den Vertiefungen der Oberfläche der Trägervorrichtung angeordnet ist. Die Vertiefungen dienen als Reflektoren, und bündeln das von dem Leuchtstoff abgegebene Licht. This is achieved with a headlamp module comprising a phosphor excitable for emitting light by electromagnetic radiation, a radiation source for exciting the at least one phosphor, and a phosphor support, wherein a surface of the support means has a dimpled structure and wherein the phosphor is disposed in the recesses of the surface of the carrier device. The recesses serve as reflectors, and focus the light emitted by the phosphor.
Das erfindungsgemäße Scheinwerfermodul kann vorteilhaft im Bereich der Kraftfahrzeugtechnik, dort insbesondere als Bestandteil eines aktiven Fahrlichts, wie im Abschnitt Stand der Technik beschrieben, also in einem Fahrzeug- Scheinwerfer eingesetzt werden. Weitere vorteilhafte Einsatzmöglichkeiten sind beispielsweise Scheinwerfer für die Bühnenbeleuchtung, Arbeitsplatzbeleuchtungen, Wohnraumbeleuchtungen und Andere. The headlight module according to the invention can advantageously be used in the field of motor vehicle technology, in particular as part of an active driving light, as described in the section of the prior art, that is to say in a vehicle headlight. Further advantageous uses are, for example, spotlights for stage lighting, workplace lighting, living room lighting and others.
Vorteilhaft weisen die Vertiefungen der Leuchtstoff-Trägervorrichtung jeweils eine reflektierende Oberfläche auf, auf die der Leuchtstoff aufgebracht ist. Damit wird eine Absorption von Teilen des vom Leuchtstoff erzeugten Lichts durch die Trägervorrichtung verringert und damit die Lichtausbeute erhöht und die Abwärme des Systems, die ansonsten möglicherweise durch gesonderte Kühlmaßnahmen abgeführt werden müsste, verringert. Vorteilhaft kann die reflektierende Oberfläche der Vertiefungen durch eine in die Vertiefung eingebrachte reflektierende Schicht gebildet werden. Alternativ wäre auch eine Politur zur Herstellung einer reflektierenden Oberfläche der Vertiefungen denkbar. Advantageously, the recesses of the phosphor carrier device each have a reflective surface on which the phosphor is applied. This reduces absorption of parts of the light generated by the phosphor by the carrier device and thus increases the luminous efficacy and reduces the waste heat of the system, which otherwise might have to be dissipated by separate cooling measures. Advantageously, the reflective surface of the depressions can be formed by a reflective layer introduced into the depression. Alternatively, a polish for producing a reflective surface of the wells would be conceivable.
Vorteilhaft weisen die den Leuchtstoff enthaltenden Vertiefungen der Oberfläche der Trägervorrichtung eine ellipsoide Form auf. Diese Form ist besonders zur Bündelung des von dem Leuchtstoff diffus, also ungerichtet abgestrahlten Lichts geeignet. Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert. Es zeigen Advantageously, the recesses containing the phosphor on the surface of the carrier device have an ellipsoidal shape. This form is particularly suitable for the bundling of the diffused by the phosphor, so undirected light. Drawings Exemplary embodiments of the invention are illustrated in the figures and will be explained in more detail below. Show it
Figur 1 eine schematische Darstellung des zum Verständnis der Erfindung wesentlichen Teils eines Scheinwerfermoduls gemäß dem Stand der Technik und Figure 1 is a schematic representation of the understanding of the invention essential part of a headlamp module according to the prior art and
Figur 2 eine schematische Darstellung des erfindungswesentlichen Teils des erfindungsgemäßen Scheinwerfermoduls. Beschreibung der Ausführungsbeispiele Figure 2 is a schematic representation of the invention essential part of the headlamp module according to the invention. Description of the embodiments
In Figur 1 ist in schematischer Darstellung der zum Verständnis der Erfindung wesentliche Teil eines Scheinwerfermoduls 10 gemäß dem Stand der Technik und wie beispielsweise in DE 10 2010 028 949 AI im Detail beschrieben, gezeigt. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows, in a schematic representation, the part of a headlamp module 10 according to the prior art which is essential for understanding the invention and as described in detail in DE 10 2010 028 949 A1, for example.
Dieses Scheinwerfermodul 10 umfasst eine Strahlungsquelle 12, die zur Abgabe von elektromagnetischer Strahlung, im vorliegenden Fall von Laserlicht, im vorliegenden Fall blauem Laserlicht, ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Strahlungsquelle 12 eine Laserdiode sein. Die Strahlungsquelle 12 gibt dieThis headlamp module 10 comprises a radiation source 12 which is designed to emit electromagnetic radiation, in the present case laser light, in this case blue laser light. For example, the radiation source 12 may be a laser diode. The radiation source 12 gives the
Strahlung, hier das Laserlicht gerichtet und gebündelt, also in Form eines Laserstrahls ab. Die Strahlung der Strahlungsquelle 12 trifft auf eine Strahllenkungsvorrichtung 14, die einen Spiegel, bevorzugt eine Mikrospiegelvorrichtung umfasst. Der Mikrospiegel ist, wie mit den beiden Doppelpfeilen angedeutet, als in Reaktion auf eine elektrische Ansteuerung in zwei Raumachsen verschwenkbarer Mikrospiegel ausgebildet. Somit kann der auftreffende Laserlichtstrahl in Abhängigkeit der elektrischen Ansteuerung der des Mikrospiegels in eine gewünschte Richtung abgelenkt werden. Statt eines einzigen in zwei Raumachsen verschwenkbaren Mikrospiegels können auch zwei Mikrospiegel verwendet werden, die in jeweils einer Raumrichtung schwenkbar sind. Sofern keine vertikale Auflösung benötigt wird, wäre auch ein einachsiger Spiegel möglich. Radiation, here the laser light directed and focused, so in the form of a laser beam. The radiation of the radiation source 12 strikes a beam steering device 14 which comprises a mirror, preferably a micromirror device. As indicated by the two double arrows, the micromirror is designed as a micromirror pivotable in two spatial axes in response to electrical activation. Thus, the incident laser light beam can be deflected in a desired direction depending on the electrical control of the micromirror. Instead of a single micromirror which can be swiveled in two spatial axes, two can also be used Micromirror can be used, which are pivotable in one spatial direction. If no vertical resolution is needed, a single-axis mirror would also be possible.
Die von der Strahllenkungsvorrichtung 14 abgelenkte Strahlung der Strahlungsquelle 12 trifft auf einen mittels elektromagnetischer Strahlung, hier beispielsweise blauem Laserlicht, anregbaren Leuchtstoff 20, der auf einer Trägervorrichtung 18 angeordnet ist. Die Trägervorrichtung 18 besteht vorzugsweise aus hoch wärmeleitfähigem Material, beispielsweise einer geeigneten Keramik, wie Keramik beispielsweise aus polykristalliner Aluminiumoxidkeramik (PCA) oder aus Saphir. Die Strahllenkungsvorrichtung 14 ermöglicht die Umlenkung des von der Strahlungsquelle 12 erzeugten Strahlungs-Strahls auf einen beliebigen Punkt der Oberfläche des Leuchtstoffs 20. Die in der Figur nicht separat dargestellte Ansteuerung der Strahllenkungsvorrichtung 14 ist dazu ausgebildet, die von der Strahlungsquelle 12 abgegebene Strahlung derart abzulenken, dass zeitlich nacheinander unterschiedliche Bereiche des Leuchtstoffs 20 angeregt werden. The radiation of the radiation source 12 deflected by the beam steering device 14 impinges on a phosphor 20 which can be excited by means of electromagnetic radiation, here for example blue laser light and which is arranged on a carrier device 18. The support device 18 is preferably made of highly thermally conductive material, such as a suitable ceramic, such as ceramic, for example polycrystalline alumina ceramic (PCA) or sapphire. The beam steering device 14 allows the deflection of the radiation beam generated by the radiation source 12 to an arbitrary point of the surface of the phosphor 20. The control of the beam steering device 14 not shown separately in the figure is designed to deflect the radiation emitted by the radiation source 12 such that temporally successively different areas of the phosphor 20 are excited.
Ähnlich etwa dem zeilenweisen Bildaufbau bei einer Bildröhre eines Fernsehgeräts bei dem das menschliche Auge durch ein geeignetes zeitliches und räumliches Ansteuermuster ein flächiges Bild wahrnimmt, wird erfindungsgemäß auch das Ansteuermuster der Strahllenkungsvorrichtung 14 ausgeführt, sodass aus einem Zusammenspiel von zeitlichem Auflösungsvermögen des menschlichen Auges und Reaktionszeiten des Leuchtstoffs 20 das menschliche Auge ein stetiges Leuchten des Scheinwerfermoduls ohne Flimmern oder dergleichen wahrnimmt. Similar to the line by line image construction in a picture tube of a television in which the human eye perceives a planar image by a suitable temporal and spatial control pattern, the driving pattern of the beam steering device 14 is carried out according to the invention, so that from an interaction of temporal resolution of the human eye and reaction times of the Luminescent 20 the human eye perceives a steady lighting of the headlamp module without flicker or the like.
Infolge der Anregung mittels der elektromagnetischen Strahlung 13 gibt der Leuchtstoff Licht 21 ab. Die Lichtabgabe ist dabei bei der Lösung gemäß dem Stand der Technik nicht gebündelt, sondern diffus. Durch geeignete Ablenkungsschemata ergeben sich die gewünschten Lichtverteilungen des Scheinwerfermoduls und des das Scheinwerfermodul aufweisenden Scheinwerfers beispielsweise eines Kraftfahrzeugs. Bezüglich des Aufbaus und der Funktionsweise des beschriebenen Scheinwerfermoduls sowie eines geeigneten Leuchtstoffs wird auf die DE 10 2010 028 949 AI verwiesen, deren Offenbarungsgehalt hiermit in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen wird. As a result of the excitation by means of the electromagnetic radiation 13, the phosphor emits light 21. The light output is not bundled in the solution according to the prior art, but diffuse. By suitable deflection schemes, the desired light distributions of the headlight module and the headlight module having headlight, for example, a motor vehicle. With regard to the construction and the mode of operation of the headlight module described and of a suitable phosphor, reference is made to DE 10 2010 028 949 A1, the disclosure content of which is hereby included in the present patent application.
In Figur 2 ist in schematischer Darstellung der erfindungswesentliche Teil eines erfindungsgemäßen Scheinwerfermoduls 10 gezeigt. Im Gegensatz zu dem Scheinwerfermodul 10 gemäß Figur 1 weist die Trägervorrichtung 18 des erfindungsgemäßen Scheinwerfermoduls 10 eine strukturierte Oberfläche 19 auf, welche Vertiefungen 17 umfasst. Die Struktur kann vorteilhaft eine Mikrostruktur sein. In Figure 2, the invention essential part of a headlamp module 10 according to the invention is shown in a schematic representation. In contrast to the headlight module 10 according to FIG. 1, the carrier device 18 of the headlight module 10 according to the invention has a structured surface 19 which comprises depressions 17. The structure may advantageously be a microstructure.
Die genaue Form der einzelnen Mikroreflektoren kann beispielsweise mittels optischer Simulation bestimmt werden. Sie sollte derart beschaffen sein, dass sie das abgestrahlte Licht kollimiert. Die Mikroreflektoren eignen sich vor allem für eine vorderseitige Anregung, wie sie in Figur 2 dargestellt ist. Anstelle von Mikroreflektoren können auch Mikrooptiken eingesetzt werden, die sich für eine für eine rückseitige Anregung eignen, wie sie auch in der DE 10 2010 028 949 AI beschrieben ist. The exact shape of the individual microreflectors can be determined, for example, by means of optical simulation. It should be such that it collimates the emitted light. The microreflectors are particularly suitable for a front-side excitation, as shown in FIG. Instead of microreflectors and micro-optics can be used, which are suitable for a back excitation, as described in DE 10 2010 028 949 AI.
Die Mikrostrukturen sollten größer als die Wellenlänge des verwendeten Laserlichts (450 nm) und kleiner als 1 mm sein. Idealerweise sollten die Strukturgrößen zwischen 1 μηι und 100 μηι liegen. Zur Herstellung der Mikrostruktur stehen prinzipiell stehen alle Möglichkeiten der flächigen Mikrostrukturierung zur Verfügung. Am vielversprechensten erscheinen allerdings Prägeverfahren wie zum Beispiel. Mikro- und Nanoimprintverfahren. Auch Ablationsverfahren, wie zum Beispiel Laserablation, mit anschließender chemischer oder physikalischer Glättung kommen in Frage. The microstructures should be larger than the wavelength of the laser light used (450 nm) and less than 1 mm. Ideally, the structure sizes should be between 1 μηι and 100 μηι. In principle, all possibilities of surface microstructuring are available for the production of the microstructure. Most promising, however, are embossing methods such as. Micro and nanoimprint process. Also ablation methods, such as laser ablation, followed by chemical or physical smoothing in question.
In den Vertiefungen 17 der Oberfläche 19 der Trägervorrichtung 18 ist der elektromagnetisch anregbare Leuchtstoff 20 eingebracht. Vorzugsweise befindet sich der Leuchtstoff 20 dabei ausschließlich innerhalb der Vertiefungen 17. Durch die Anregungsquelle 12, hier den Laser 12, angeregt gibt der Leuchtstoff 20 diffuses, also ungerichtetes Licht ab. Der Teil des Lichts, der in Richtung des Bodens 171 oder der Wandungen 172 der Vertiefungen 17 abgestrahlt wird, wird vom Boden 171 oder den Wandungen 172 zumindest teilweise reflektiert. Zur Verminderung einer Absorption von Teilen des in Richtung Boden oder Wandungen der Vertiefungen 17 abgestrahlten Lichts und damit zu Erhöhung des Reflexionsgrades weisen die Vertiefungen 17 eine Verspiegelung 15 auf. Diese kann durch Politur der Vertiefungen erfolgen. Alternativ kann bevorzugt auch eine reflektierende Schicht 15 eingebracht sein. Die reflektierende Schicht kann beispielsweise aus metallischem Material mit hoher Reflektivität, wie beispielsweise Silber (Ag) oder Aluminium (AI) oder dielektrischen Schichten oder Schichtstapeln aus Materialien, welche keine oder nur eine sehr geringe Absorption bei der Laserwellenlänge aufweisen wie beispielsweise Siliziumnitrid (SiN), Siliziumdioxid (Si02), Titandioxid (Ti02). In the recesses 17 of the surface 19 of the support device 18 of the electromagnetically excitable phosphor 20 is introduced. The phosphor 20 is preferably located exclusively within the depressions 17. The phosphor 20 is excited by the excitation source 12, here the laser 12 diffuse, so undirected light from. The part of the light that is emitted in the direction of the bottom 171 or the walls 172 of the recesses 17 is at least partially reflected by the bottom 171 or the walls 172. To reduce absorption of parts of the light emitted in the direction of the bottom or walls of the depressions 17 and thus to increase the reflectance, the depressions 17 have a reflective coating 15. This can be done by polishing the wells. Alternatively, preferably, a reflective layer 15 may be incorporated. The reflective layer can be made, for example, of metallic material with high reflectivity, such as, for example, silver (Ag) or aluminum (Al) or dielectric layers or layer stacks of materials which have no or very little absorption at the laser wavelength, such as, for example, silicon nitride (SiN), Silica (SiO 2), titanium dioxide (TiO 2).
Zum Einbringen oder Herstellen der reflektierenden Schicht können bekannte Verfahren, wie Aufdampfen, beispielsweise thermisches Verdampfen, Elektronen- oder lonenstrahlverdampfen, Physical Vapor Deposition (PVD) Methoden, wie zum Beispiel Sputtern oder Pulsed Laser Deposition (PLD), Abscheidung aus der Gasphase zum Beispiel Chemical Vapor Deposition (CVD), Plasma Enhanced CVD (PECVD) oder elektrochemische Abscheidung aus einer Lösung verwandt werden. For introducing or producing the reflective layer, known methods, such as vapor deposition, for example thermal evaporation, electron beam or ion beam evaporation, physical vapor deposition (PVD) methods, such as sputtering or pulsed laser deposition (PLD), deposition from the gas phase, for example Chemical Vapor deposition (CVD), plasma enhanced CVD (PECVD) or electrochemical deposition from solution.
Der Leuchtstoff besteht aus einem optisch aktiven Leuchtstoffpulver, das in ein geeignetes Matrixmaterial eingebettet ist. Das Matrixmaterial sollte im relevanten Wellenlängenbereich optisch transparent sein, einen geeigneten Brechnungsindex aufweisen und eine ausreichende thermische Leitfähigkeit zur Abfuhr der Abwärme aufweisen. Typische Matrixmaterialien sind Kunststoffe wie Polymere und Polycarbonate, Glas, Silikon, oder ähnliches. The phosphor consists of an optically active phosphor powder which is embedded in a suitable matrix material. The matrix material should be optically transparent in the relevant wavelength range, have a suitable refractive index and have sufficient thermal conductivity to dissipate the waste heat. Typical matrix materials are plastics such as polymers and polycarbonates, glass, silicone, or the like.
Das Gemisch aus Leuchtstoffpulver und Matrixmaterial kann vor der endgültigen Aushärtung in Form einer Flüssigkeit, eines Gels oder einer Paste vorliegen und in dieser Form auf das strukturierte Trägersubstrat aufgebracht werden. The mixture of phosphor powder and matrix material can be in the form of a liquid, a gel or a paste before the final curing and applied in this form to the structured carrier substrate.
Aus den Vertiefungen 17 tritt durch die Wandungen 172 und den Boden 171 reflektiertes und direkt von dem Leuchtstoff 20 aus der Vertiefung 17 heraus abgestrahltes Licht 21 aus. Dieses weist gegenüber dem Stand der Technik eine geringere Divergenz auf. Durch eine geeignete Formgebung der Vertiefungen kann das aus den Vertiefungen 17 austretende Licht weiter gebündelt werden. Dazu weisen die Vertiefungen 17 vorzugsweise einen ellipsoiden Querschnitt auf. Dieser Querschnitt hat sich für die Bündelung diffus abgestrahlten Lichts als vorteilhaft erwiesen. Alternativ kann auch die Form eines Mikro- Freiformreflektors verwendet werden. Ein Freiformreflektor ist ein Reflektor, dessen Form keiner mathematisch definierbaren Figur entspricht. Makroskopische Freiformreflektoren sind an sich bekannt und werden in vielen Kraftfahrzeugen als Hauptoptik in Klarglasscheinwerfern verwendet. From the recesses 17 passes through the walls 172 and the bottom 171 and reflected directly from the phosphor 20 from the recess 17 out radiated light 21 off. This has a lower divergence compared to the prior art. By suitable shaping of the depressions, the light emerging from the depressions 17 can be further bundled. For this purpose, the depressions 17 preferably have an ellipsoidal cross-section. This cross-section has proven advantageous for the bundling of diffused light. Alternatively, the shape of a micro free-form reflector can be used. A free-form reflector is a reflector whose shape does not correspond to a mathematically definable figure. Macroscopic free-form reflectors are known per se and are used in many motor vehicles as the main optics in clear glass headlights.
Zum weiteren Aufbau und Funktionsweise des erfindungsgemäßen Scheinwerfermoduls wird auf die Beschreibung im Zusammenhang mit Figur 1 sowie die Offenbarung der DE 10 2010 028 949 AI verwiesen. For further construction and operation of the headlight module according to the invention, reference is made to the description in connection with Figure 1 and the disclosure of DE 10 2010 028 949 AI.

Claims

Ansprüche claims
1. Scheinwerfermodul (10) mit 1. Headlight module (10) with
einem Leuchtstoff (20), der mittels elektromagnetischer Strahlung zur Lichtemission anregbar ist, a phosphor (20) which can be excited by means of electromagnetic radiation for emitting light,
einer Strahlungsquelle (12) zur Anregung des mindestens einen Leuchtstoffsa radiation source (12) for exciting the at least one phosphor
(20), (20)
einer Trägervorrichtung (18) für den Leuchtstoff (20) a carrier device (18) for the phosphor (20)
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass eine Oberfläche (19) der Trägervorrichtung (18) eine Struktur mit Vertiefungen (17) aufweist und dass der Leuchtstoff (20) in den Vertiefungen (17) der Oberfläche (19) der Trägervorrichtung (18) angeordnet ist. in that a surface (19) of the carrier device (18) has a structure with depressions (17) and that the phosphor (20) is arranged in the depressions (17) of the surface (19) of the carrier device (18).
2. Scheinwerfermodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (17) jeweils eine reflektierende Oberfläche aufweisen, auf die der Leuchtstoff (20) aufgebracht ist. 2. headlamp module according to claim 1, characterized in that the recesses (17) each have a reflective surface to which the phosphor (20) is applied.
3. Scheinwerfermodul nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die reflektierende Oberfläche der Vertiefungen (17) durch eine in die Vertiefung eingebrachte reflektierende Schicht (15) gebildet ist. 3. Headlamp module according to claim 2, characterized in that the reflective surface of the recesses (17) is formed by an introduced into the recess reflective layer (15).
4. Scheinwerfermodul nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefungen (17) eine ellipsoide Form aufweisen. 4. Headlamp module according to one of the preceding claims, characterized in that the recesses (17) have an ellipsoidal shape.
PCT/EP2015/054824 2014-04-09 2015-03-09 Headlight module WO2015154926A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580018546.2A CN106461178A (en) 2014-04-09 2015-03-09 Headlight module
EP15708520.0A EP3129702A1 (en) 2014-04-09 2015-03-09 Headlight module

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014206822.3A DE102014206822A1 (en) 2014-04-09 2014-04-09 headlight module
DE102014206822.3 2014-04-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015154926A1 true WO2015154926A1 (en) 2015-10-15

Family

ID=52630379

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2015/054824 WO2015154926A1 (en) 2014-04-09 2015-03-09 Headlight module

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3129702A1 (en)
CN (1) CN106461178A (en)
DE (1) DE102014206822A1 (en)
WO (1) WO2015154926A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3169931A4 (en) * 2014-07-18 2018-08-22 Intel Corporation Lighting arrangement

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080013329A1 (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Koito Manufacturing Co., Ltd. Lamp for vehicle
US20110249460A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Takuya Kushimoto Vehicle headlight
WO2014095906A2 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Headlight device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4883376B2 (en) * 2009-06-30 2012-02-22 カシオ計算機株式会社 Phosphor substrate, light source device, projector
DE102010028949A1 (en) 2010-05-12 2011-11-17 Osram Gesellschaft mit beschränkter Haftung headlight module

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080013329A1 (en) * 2006-06-28 2008-01-17 Koito Manufacturing Co., Ltd. Lamp for vehicle
US20110249460A1 (en) * 2010-04-08 2011-10-13 Takuya Kushimoto Vehicle headlight
WO2014095906A2 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh Headlight device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3169931A4 (en) * 2014-07-18 2018-08-22 Intel Corporation Lighting arrangement

Also Published As

Publication number Publication date
DE102014206822A1 (en) 2015-10-15
EP3129702A1 (en) 2017-02-15
CN106461178A (en) 2017-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3224531A1 (en) Headlight module comprising a beam directing device and a luminophore
KR101740474B1 (en) Lighting device and method of generating output illumination
AT516113B1 (en) Headlight for motor vehicles with laser unit
US9512972B2 (en) Headlight system incorporating adaptive beam function
US9341335B2 (en) Vehicle lighting device
CN106838754B (en) Vehicle lamp lighting system and driving method thereof
KR101679063B1 (en) Light emitter with predefined angular color point distribution
EP2507545A1 (en) Headlight module
WO2013094221A1 (en) Laser and phosphor based light source for improved safety
DE102015222188B3 (en) Light module for a vehicle headlight and motor vehicle headlight with such a light module
DE102005000986A1 (en) Light emission module and light for vehicles
CN108266696B (en) Lighting device for vehicle combining two light sources
DE102010023177A1 (en) Light module for a lighting device of a motor vehicle
DE102008063634A1 (en) Illuminant and projector with at least one such light source
WO2013164276A1 (en) Vehicle lighting device
WO2017097504A1 (en) Light generation with light emitting diode and laser
DE102011081919A1 (en) Light module for use in headlight of motor car, has wavelength converter arranged separately from LED at predetermined distance from beam-forming elements, where converter is provided in optical path of blue colored light emitted by LED
CN102844895A (en) Lighting device
DE102016213380A1 (en) OPTICAL ELEMENT AND LIGHTING DEVICE
JP6499313B2 (en) Automotive lighting system
DE102013226645A1 (en) Generating a Lichtabstrahlmusters by illuminating a phosphor surface
DE102012212557A1 (en) Device for providing electromagnetic radiation for illumination device e.g. LED of headlight for motor car, has uncoupling region that deflects striking beam paths of electromagnetic radiation in direction out of beam guide
EP3129702A1 (en) Headlight module
DE102011100609A1 (en) Radiation-emitting device and use of such a device
DE102016216616A1 (en) Lighting system and vehicle headlight with a lighting system

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: 15708520

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015708520

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE