WO2015154983A1 - Leuchtvorrichtung mit lichtquelle und beabstandetem leuchtstoffkörper - Google Patents

Leuchtvorrichtung mit lichtquelle und beabstandetem leuchtstoffkörper Download PDF

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WO2015154983A1
WO2015154983A1 PCT/EP2015/056138 EP2015056138W WO2015154983A1 WO 2015154983 A1 WO2015154983 A1 WO 2015154983A1 EP 2015056138 W EP2015056138 W EP 2015056138W WO 2015154983 A1 WO2015154983 A1 WO 2015154983A1
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lighting device
direct light
optical surface
phosphor body
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PCT/EP2015/056138
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Jürgen HAGER
Stephan Schwaiger
Oliver Hering
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Osram Gmbh
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    • H01S5/32308—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm
    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Definitions

  • Lighting device with light source and spaced
  • the invention relates to a lighting device, comprising at least one light source, in particular
  • the invention also relates to a
  • Vehicle headlight which at least one such
  • Lighting device has.
  • the invention further relates to a vehicle having at least one such vehicle headlight.
  • vehicle is basically not limited and may be air, water and / or land based
  • Vehicles include, in particular motor vehicles, especially motorcycles, cars or trucks.
  • the invention is particularly applicable to motor vehicle headlights.
  • the invention is particularly applicable to light sources in the form of lasers, in particular semiconductor lasers.
  • the invention is particularly applicable to LARP headlamps.
  • LARP Laser Activated Remote Phosphor
  • Laser light source emitted primary light on
  • Conversion element or phosphor body meets and thereof is at least partially converted into secondary light longer wavelength.
  • the secondary light or mixed light emitted from the phosphor body (from the unconverted primary light and the converted secondary light) is used as the useful light for forming a light emitting pattern of the LARP headlamp.
  • Lichtabstrahlmusters is the phosphor body at least one optical element downstream, e.g. at least one lens, at least one reflector and / or at least one aperture.
  • the primary light beam will at least partially meet directly on the at least one downstream optical element and emerge as a concentrated light beam from the LARP headlight.
  • This concentrated beam of light may have such a high intensity of radiation that, when the headlamp is viewed by a human being, in a few cases it could cause severe glare or damage, especially to the eyes and the skin.
  • a lighting device comprising at least one light source for emitting a primary light beam to at least one spaced
  • Phosphor body wherein the phosphor body has at least one through hole and a direct light component of the respective primary light beam can be transmitted through the at least one hole.
  • This lighting device has the advantage that it is particularly stable thermally, a glossiges
  • the direct light component can also be shaped differently than that emitted by the phosphor body
  • the conversion light and the
  • Direct light component to fulfill different functions.
  • conversion light Direct light component to fulfill different functions.
  • the direct light component may also be transmitted or blocked as a function of the selected light emission pattern, for example by means of a switchable shutter or a "shutter.”
  • the safety aspect can be fulfilled, for example, by making the direct light component of the light apparatus largely separated from the conversion light and thus also to the light source If the phosphor body is completely or partially damaged or removed (eg by
  • Direct light component and is also reduced without further measures also intensity.
  • This light path can be easily adapted to the case of damage or removal of the Adjust phosphor body, so that there is no danger for a user, for example, in terms of its area.
  • the light source may be a semiconductor light source, e.g. a light emitting diode or a laser diode.
  • the light source is not limited to this but may be e.g. also another type of laser or another type
  • Light source which preferably produces coherent or highly concentrated light, be.
  • the at least one light source may be a primary optic
  • the light source itself and the phosphor body may serve to preform the primary light beam emitted by the at least one light source, e.g. to homogenize in its intensity, to focus it, to expand it, to
  • the primary optics may serve to change a cross-sectional shape of the primary light beam, e.g. from an originally elliptical shape to a circular shape. This may be particularly due to primary optics in the form of collimators with glass fibers, free-form collimating lenses, systems of several (non-rotationally symmetric)
  • Primary light beam already have a circular cross-sectional shape.
  • the cross-sectional shape of the primary light beam incident on the phosphor body may be particularly simple to implement, e.g. by simple lenses with only one semiconductor light source.
  • the phosphor body has one or more
  • the conversion light emitted by the phosphor body may be practically pure secondary light or a mixed light with portions of primary light and secondary light be.
  • the mixed light may be a blue ⁇ yellow in total or white blend of blue primary light and generated by a blue-yellow-converting fluorescent yellow secondary light. A degree of conversion can be achieved
  • the degree of conversion is constant over its area, but the phosphor body is not limited thereto.
  • the phosphor body is preferably a lay or
  • Such a layered body having a thickness that is significantly (e.g., an order of magnitude) smaller than its planar extent.
  • Such a layered phosphor body may
  • a translucent substrate e.g.
  • the phosphor body likes
  • phosphor body may be round (e.g., circular or elliptical), angular (eg, square or rectangular), and / or free-formed.
  • the fact that the phosphor body has at least one hole may include that at least one continuous recess is present in the phosphor body. Alternatively, there may be at least one area with a reduced amount
  • Phosphor exist, e.g. achieved by a smaller layer thickness and / or phosphor concentration.
  • incident primary light beam may be partially converted into secondary light in the region with a reduced amount of phosphor, but to such a small extent that the direct light component emerges as a (in particular undeflected) partial beam of the incident primary light beam.
  • the phosphor body may be integral or multi-piece
  • the at least one hole already in the production of the Be introduced basic form e.g by not occupying a corresponding surface with phosphor
  • At least two of the items may have a gap between them.
  • the phosphor body may be a self-sustaining body, e.g. a ceramic one
  • Phosphor chips or may be e.g. one on one
  • the translucent carrier e.g. a sapphire plate, be located coating. It is an embodiment that the at least one hole is arranged centrally or in a central region of the phosphor body, which facilitates cooling of the phosphor body. It is exploited that the
  • Phosphor body is attached in particular at its edge and so thermally connected to the through the
  • Wavelength conversion dissipate lost heat (Stokes heat).
  • Regions of the phosphor body farther away from the center are generally better at thermal
  • a power density of a laser beam typically in the Cross section Gaussian distributed
  • the phosphor body thus produces in particular wide-beam conversion light and allows the passage of one or more narrower direct light components or
  • the hole or holes can basically assume any shape or, if there are several holes, any desired one
  • the hole may e.g. be formed as a circular hole, elliptical hole, ring or as an elongated slot.
  • the holes can be
  • the phosphor can as
  • Phosphor layer for example on a reflective support or translucent support, e.g. one
  • a single hole may be advantageous, for example, if only a single primary light beam is incident on the phosphor body, in particular if it has a clearly uneven intensity distribution in cross section.
  • multiple holes may be advantageous when multiple primary light beams are applied to the phosphor body
  • uniformized primary light beam to set a ratio between the direct light component and the incident on the phosphor body share exactly.
  • the phosphor body and in particular the at least one hole may be perpendicular or oblique by the primary light be irradiated. In an oblique irradiation of the
  • the at least one hole may be shaped to have the shape desired when projected on a plane perpendicular to the incident primary light beam.
  • the at least one hole may be shaped to distort it by the inclination to the
  • the direct light component comprises a part of highest power density of the primary light beam, for example defined as an area at the outer
  • Design (s) may in particular by a
  • Semiconductor light source such as a laser or a light-emitting diode beam portions of critically high radiation intensity are made particularly effectively safe.
  • Luminous device radiated direct light component maximum of a laser class 2 in particular corresponds to a maximum of one laser class 1, e.g. according to standard EN 60825-1 or DIN VDE 0837.
  • Direct light component with symmetrical cross-sectional shape has a half opening angle between 0.5 ° and 15 °.
  • the beam component can be particularly high
  • Radiation intensity especially of conventional Lasers as a direct light component through the at least one hole.
  • the direct light component with asymmetrical cross-sectional shape of the primary light beam has a smallest half opening angle between 0.5 ° and 15 ° and a maximum half opening angle of at most between 1.5 ° and 30 °.
  • the largest half opening angle is advantageously up to a factor of 3 greater than the smallest half the opening angle.
  • Direct light component are guided at least substantially optically separately. This may in particular mean that one
  • Conversion light does not significantly affect the other light component.
  • an absorption of the direct light component may have little or no effect
  • Conversion light to the direct light component may be practically negligible.
  • the direct light component can be treated independently and at least largely independently of the conversion light.
  • Direct light component meets only at least a first optical surface and the conversion light strikes at least a second optical surface.
  • the direct light component can be influenced independently in a simple manner, without significantly affecting conversion light emitted by the first optical surface as useful light.
  • the second optical surface may be like a 1
  • Headlamps may be formed, e.g. as a
  • the first optical surface is in particular designed such that it the radiation intensity of the
  • the first optical surface has a larger area than one through the
  • Direct light component irradiated part of it. It is thus achieved that, in the event of damage or loss of the phosphor body, at least part of the then no longer converted primary light or primary light component also strikes the first optical surface and thereby in its
  • Radiation intensity is particularly greatly reduced.
  • the entire first optical surface can be irradiated by the direct light component. This may be advantageous if, in the event of damage or loss of the phosphor body, this is no longer possible
  • converted primary light is already so weak that even at an irradiation of the second optical surface already below a predetermined threshold of
  • the first optical surface may in particular be distinguishably shaped and / or aligned from the second optical surface. In particular, it may not be just a limited portion of an otherwise uniformly shaped optical surface.
  • the distinguishable shape may be another basic shape (e.g., spherical instead of elliptical, elliptical rather than paraboloid, etc.) and / or a different angle of curvature.
  • the distinguishable shape may additionally or alternatively have a different one
  • Alignment may include, for example, an angling of first and second optical surfaces. Also like the
  • the first optical surface may be implemented.
  • the first optical surface may be implemented.
  • the first optical surface may be implemented.
  • the first optical surface may be implemented.
  • the direct light component can still be used specifically for forming the light emission pattern, e.g. for lightening a corresponding portion of the light-emitting pattern, e.g. with blue primary light. It may also be designed to be diffusely reflecting, which produces less heating than absorption and, moreover, allows stray light illumination of the environment, e.g. for an improved lateral
  • the first optical surface may be partially light-absorbing and partially reflective. It may also be partly diffuse reflective and partly specularly reflective.
  • the first optical surface may be a single, all-surface light-absorbing and / or reflective trained surface.
  • the first optical surface may alternatively be a
  • contiguous light-absorbing and / or reflective surface which has one or more inner recesses. It then likes e.g. be formed annular or lattice-like. But the first optical surface does not like several
  • coherent light absorbing and / or reflecting portions e.g. in the form of a stripe pattern, a matrix pattern, an annular pattern, an irregular dot pattern, etc.
  • the at least one first optical surface is due to the typically much narrower opening angle of
  • the at least one first optical surface is arranged with respect to the phosphor body in front of the at least one second optical surface, ie in particular a smaller distance from the
  • Phosphor body has as the second optical surface.
  • the size of the first optical surface can be kept particularly small, in particular with a comparatively strongly divergent direct light component. It is also an embodiment that the at least one first optical surface behind a recess in the
  • At least one second optical surface is arranged. This enables a particularly simple spatial separation of the direct light component from the conversion light. Specifically, such a generated by the conversion light like
  • Light emission patterns are particularly affected by the direct light component.
  • the at least one first optical surface and the at least one second optical surface are associated with a common component.
  • Lighting device It is an alternative embodiment that the at least one first optical surface and the at least one second optical surface are associated with different components. This allows a particularly varied shaping and arrangement of the optical surfaces.
  • Fluorescent body radiated conversion light and the Direct light component can be radiated into a refractive optical element.
  • the lighting device is a vehicle headlight or a part thereof.
  • Vehicle headlight which at least one such
  • the vehicle headlight may for example be a headlight of a motor vehicle. He likes e.g. produce a low beam, a high beam, a fog light, a cornering light and / or a daytime running light.
  • the task is also solved by a vehicle that
  • vehicle headlights has at least one such vehicle headlights.
  • the nature of the vehicle is generally not limited and may include air, water and / or land based vehicles, in particular motor vehicles, especially cars or trucks.
  • Fig.l shows a sectional view in side view a
  • FIG. 2 shows a reflector of the lighting device according to the first embodiment in a front view
  • FIG. 3 shows a sectional view in side view of a
  • Embodiment 4 shows a reflector of the lighting device according to the second embodiment in a front view
  • Fig.l shows a lighting device in the form of a
  • Phosphor body 3 radiates, e.g. a phosphor layer or a ceramic phosphor plate.
  • the laser 2 may e.g. be realized as a laser diode.
  • Phosphor body 3 is phosphor for at least partial wavelength conversion of the blue
  • Primary light beam P in yellow secondary light S This can be emitted from the phosphor body 3 conversion light Ps, S in the form of white or blue-yellow mixed light as a superposition of the secondary light S with passing through the phosphor body 3, possibly scattered primary light Ps.
  • the conversion light Ps, S is relatively wide-scattering.
  • the laser 2 and the phosphor body 3 are constructed here in a transmitted light arrangement, in which the side facing away from the incident primary light beam P side of
  • Phosphor body 3 emitted conversion light Ps, S is used as the useful light.
  • a reflective construction is possible.
  • the phosphor body 3 has a central hole 4 whose cross section is smaller than a cross section of the
  • the primary light beam P radiates on the hole 4 so that a proportion (hereinafter referred to as "Direct light component" Pt is called) of the
  • the primary light beam P is incident on the hole 4 so that the direct light component Pt in the cross section corresponds to the region of the primary light beam P having the highest power density or radiation intensity.
  • a hole 4 several holes may be present.
  • Fluorescent body 3 such as a doping of the phosphor, a scatter density and / or a thickness, the laser safety or the laser class can be adjusted.
  • Direct light component Pt may be e.g. circular or oval
  • a half opening angle th of the direct light portion Pt may be preferably between 0.5 ° and 15 ° in a circular cross-sectional shape of the direct light portion Pt.
  • a smallest half opening angle th at the small
  • Half-axis between 0.5 ° and 15 ° and a maximum half
  • Opening angle th (at the largest semi-axis) between 1.5 ° and 30 ° are present.
  • the remaining, the direct light portion Pt surrounding portion of the primary light beam P strikes the phosphor body 3 and is partially converted as the mixed white conversion light Ps, S emitted, alternatively, for example, as fully converted yellow secondary light S.
  • the conversion light Ps, S has a significantly wider angle distribution than the
  • the direct light component Pt of the original primary light P, which passes through the phosphor 3 without hindrance, is advantageously smaller for an effective light output than the proportion of the primary light P which strikes the phosphor body 3, ie less than 50%, in particular less than 40%, in particular less than 30%, in particular less than 20%, in particular less than 10%.
  • the direct light portion Pt only strikes a first optical surface in the form of a first reflection surface 5.
  • the first reflection surface 5 is cup-shaped, e.g.
  • the direct light component Pt does not illuminate the entire first reflection surface 5 when the phosphor body 3 is intact.
  • the first reflection surface 5 is of a much larger second optical surface in the form of a second
  • Reflected surface 6 which is also cup-shaped, e.g. ellipsoid, hyperboloid, paraboloid, or as
  • the conversion light Ps, S radiated from the phosphor body 3 mainly strikes the second reflection surface 6 (preferably at least 90%, in particular 95%, in particular 99%), but may also radiate a small amount onto the first reflection surface 5.
  • the direct light component Pt at the first reflection surface 5 dominating the conversion light component or the proportion of the conversion light Ps, S is negligible.
  • Direct light component Pt are due to their only small
  • S may in particular a conventional Lichtabstrahlmuster the vehicle headlamp 1 are generated, for example, a low beam, high beam, fog light, etc.
  • the direct light component Pt may additionally illuminate a locally limited portion of the Lichtabstrahlmusters and thereby brighten for example, or a desired Lichtabstrahlmuster or a effect desired color setting.
  • the first reflection surface 5 is specifically so
  • Reflection surface 5 an angular distribution of
  • Direct light component Pt is present, which makes the vehicle headlight 1 harmless to a viewer. This can e.g. be achieved by a sufficiently strong beam broadening, ie the fact that the direct light component Pt is reflected in a correspondingly large solid angle. Preferably, a reflection of the direct light component Pt in such solid angles, which lie at least in the far field (for example, from about 5 m to 10 m in front of the vehicle headlight 1) within the Lichtabstrahlmusters produced by the conversion light. Thereby, the direct light portion Pt can provide a contribution to the light emission pattern. So there likes one
  • Direct light component Pt a visibility of illuminated
  • the solid angle into which the direct light component Pt is reflected assumes a large horizontal width, which may be e.g. at
  • Primary beam P is incident on it and in his
  • Beam intensity can be reduced to a desired level.
  • one meets in cross section External part of the primary light beam P on the second reflection surface 6. This, however, no danger
  • the first reflection surface 5 is arranged with respect to the light path in front of the second reflection surface 6 and thus closer to the phosphor body 3.
  • the two reflection surfaces 5 and 6 are thus spaced from each other and thus separated.
  • At least the first reflection surface 5 and / or the second reflection surface 6 may be formed at least partially diffusely reflecting.
  • a local partial matting of the first reflection surface 5 and / or the second reflection surface 6 is possible.
  • the first reflection surface 5 instead of the first reflection surface 5 also a
  • Reflection surface 6 are here as surfaces of a common component, namely a reflector 8, executed.
  • the phosphor body 3 is aligned parallel to an optical axis A of the second reflection surface 6. It is also possible, the phosphor body 3 at an angle to the to arrange optical axis A, for example, to increase a collection efficiency of the reflector 8 or space-technical
  • the hole 4 is preferably located at a focal spot of the first reflection surface 5, while the phosphor body 3 emitting the conversion light Ps, S is preferably located in a region of a focal spot of the second reflection surface 6.
  • FIG. 2 shows the reflector 8 of the vehicle headlight 1 from the front (from the right in Fig.l).
  • the first reflection surface 5 is now shown formed elliptical to a likewise elliptical cross-section shaped direct light component Pt
  • Reflection surface 5 but also be aligned differently, e.g. be twisted at any angle, e.g. 90 ° around a main direction of radiation.
  • a large semiaxis H of the first reflection surface 5 may in particular be oriented in such a way that, in the case of a direct imaging of the direct light component Pt, this in the
  • Lichtabstrahlmuster contributes to a wide range, e.g. with respect to a horizontal extension of a low beam or high beam light distribution.
  • FIG. 3 shows a sectional side view of a lighting device 11 according to a second embodiment with a reflector 12.
  • Fig.4 shows the reflector 12 in a view from the front.
  • the lighting device 11 has a same basic structure as the lighting device 1, but now a first Reflection surface 13 is disposed behind a recess 14 of a second reflection surface 15.
  • the recess 14 may be formed, for example, circular or elliptical.
  • the first reflection surface 13 may be similar to the first
  • Reflection surface 5 of the lighting device 1 may be shaped, for example, cup-shaped, e.g. ellipsoid, hyperboloid or paraboloid.
  • the second reflecting surface 15 may be shaped similar to the second reflecting surface 6 of the lighting device 1, for example, cup-shaped, e.g. ellipsoid, hyperboloid or paraboloid.
  • Reflection surface 13 radiated direct light component Pt and the radiated from the second reflection surface 15
  • Radiation Pt or Ps, S is at least partially separated by the reflector 12. This may be used, for example, to further shape the direct light component Pt without influencing the conversion light Ps, S and possibly even to completely block it, e.g. by means of only one
  • Direct light component Pt associated optics may include, for example, at least one aperture, at least one lens, at least one reflector, etc.
  • the first reflection surface 13 may have two partial regions 13a and 13b, wherein a first partial region 13a of the
  • Direct light component Pt is irradiated and a second
  • Subarea 13b is not irradiated by the direct light component Pt. Rather, the second subarea 13b is located outside of the direct light component Pt in normal operation and, in the event of damage, parallel to a beam direction at the edge of the primary light beam P.
  • the second subarea 13b which may also be non-reflective, serves
  • the direct light component Pt reflected by the first subarea 13a is not shaded by the reflector 12. Also, a highly configurable beam guidance is achieved.
  • the second subarea 13b may be used
  • FIG. 5 shows a sectional side view of a lighting device 21 according to a third embodiment without the laser. 2
  • Reflection surface 5 and 13 and the second reflection surface 6 and 15, a common reflector 8 and 12 are associated, e.g. are made in one piece, in the lighting device 21, the first reflection surface 22 and the second reflection surface 23 belong to different components.
  • a first reflector 24 providing the first reflection surface 22 is now arranged between the phosphor body 3 and a second reflector 25 providing only the second reflection surface 23.
  • the first reflector 24 is held by means of a holder or a framework 26, which is preferably used to minimize light loss from translucent (transparent or translucent)
  • the framework 26 may be connected to a holder 27 for the phosphor body 3.
  • the holder 27 is the edge side
  • the framework 26 and the support 27 may be fixed together, e.g. clamped together, locked
  • the framework 26 may be additional or alternatively be connected to a holder of the laser 2 or its primary optics (not shown).
  • FIG. 6 shows a sectional side view of a lighting device 31 according to a fourth exemplary embodiment without the laser 2.
  • the conversion light Ps, S emitted by the phosphor body 3 and the direct light component Pt transmitted through the hole 4 are radiated into a refractive optical element 32.
  • the refractive optical element 32 may, for example, be located at a e.g. rear light incident surface 33 incident light Pt, Ps, S for
  • refractive optical element 32 may be formed, for example, as a spherical, paraboloidal or hyperboloidal body of revolution having a rotation axis R.
  • the light entry surface 33 may be one, for example
  • Light entry surface 33 can be divided into two different subregions 33a and 33b, which a
  • Subarea 33a may cause a lenticular beam forming.
  • At an edge of the first portion 33a for example, includes a hollow cylindrical, for example, centrally about the rotation axis R lying second portion 33b.
  • the shape is not rotationally symmetric.
  • the second portion 33b correspond to a free-form surface.
  • the conversion light Ps, S radiates both on the first portion 33a and, in particular to a greater extent, on the second portion 33b.
  • the conversion light Ps, S may be reflected on a side surface 36, for example by total internal reflection. In one variant, in a case of damage, a marginal area of the
  • Direct light component Pt which in particular already has a harmless radiation intensity, incident on the second portion 33b.
  • the central region 35 may be followed by an optical element 37. This may be present as a separately manufactured element that is based on the
  • the optical element 37 may alternatively be present as a coating applied to the central region 35.
  • the optical element 37 may be formed as a diaphragm which absorbs the light emerging from the central region 35.
  • the optical element 37 may alternatively be in the form of a diffuser (diffuser plate, diffuser layer or the like) in order to fan out the light emerging from the central region 35 over a large area and thus to reduce its intensity. It may be e.g. also be a lens that widens the light emerging from the central region 35 so far, especially in the horizontal direction that it is harmless.
  • the light exit surface 34 shown is as a plane
  • Surface area but is not limited to this. So, it may also have an optically active structure, for example a Fresnel pattern or a field of
  • the refractive optical element 32 may also have an elliptical shape in cross section to the axis of rotation R. This may be particularly advantageous if the primary light beam P has an elliptical shape in cross-section.
  • optical elements may be used for beam shaping of the light, for example a
  • Shell reflector for reflecting only the conversion light and a refractive optical element for beam forming the
  • Direct light component It is also possible to use a plurality of semiconductor light sources, in particular lasers, of the same or different frequency for irradiating the phosphor body.
  • Primary light beams can be transmitted via suitable optical
  • one or more semiconductor light sources may be aligned so that they preferably illuminate the central area of the conversion element; other Semiconductor light sources can then edge regions of
  • Phosphor bodies may emit a different radiation frequency than those semiconductor light sources that surround the outer regions of the
  • the semiconductor light sources can be operated in continuous operation and / or clocked.
  • at least one further optical element may be connected downstream, e.g. for an image of the Lichtabstrahlmusters in an environment, in particular in a far field.
  • At least one further optical element may comprise at least one refractive element, such as a lens, at least one aperture, at least one reflector, etc.
  • Lighting devices are especially with vehicles
  • a number may include exactly the specified number as well as a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded. _,

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Abstract

Die Leuchtvorrichtung (1) weist mindestens eine Lichtquelle (2), insbesondere Halbleiterlichtquelle, zur Aussendung eines Primärlichtstrahls (P) auf mindestens einen beabstandeten Leuchtstoffkörper (3)auf, wobei der Leuchtstoffkörper (3) mindestens ein Loch (4) aufweist und ein Direktlichtanteil (Pt) des jeweiligen Primärlichtstrahls (P) durch das mindestens eine Loch (4) durchstrahlbar ist. Ein Fahrzeugscheinwerfer(1) weist mindestens eine Leuchtvorrichtung auf.

Description

Beschreibung
Leuchtvorrichtung mit Lichtquelle und beabstandetem
Leuchtstoffkörper
Die Erfindung betrifft eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Lichtquelle, insbesondere
Halbleiterlichtquelle, zur Aussendung eines
Primärlichtstrahls auf mindestens einen beabstandeten
Leuchtstoffkörper . Die Erfindung betrifft auch einen
Fahrzeugscheinwerfer, welcher mindestens eine solche
Leuchtvorrichtung aufweist. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeug, das mindestens einen solchen Fahrzeugscheinwerfer aufweist. Die Art des Fahrzeugs ist grundsätzlich nicht beschränkt und mag luft-, wasser- und/oder landgestützte
Fahrzeuge umfassen, insbesondere Kraftfahrzeuge, insbesondere Krafträder, Pkw oder Lkw. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Kraftfahrzeugscheinwerfer. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Lichtquellen in Form von Lasern, insbesondere Halbleiterlasern. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf LARP-Scheinwerfer .
Es sind sog. LARP („Laser Activated Remote Phosphor") - Scheinwerfer bekannt, bei denen von mindestens einer
Laserlichtquelle ausgesandtes Primärlicht auf ein
Konversionselement oder Leuchtstoffkörper trifft und davon zumindest teilweise in Sekundärlicht längerer Wellenlänge umgewandelt wird. Das von dem Leuchtstoffkörper ausgesandte Sekundärlicht oder Mischlicht (aus dem nicht umgewandelten Primärlicht und dem umgewandelten Sekundärlicht) wird als Nutzlicht zur Bildung eines Lichtabstrahlmusters des LARP- Scheinwerfers verwendet. Zur Strahlformung des
Lichtabstrahlmusters ist dem Leuchtstoffkörper mindestens ein optisches Element nachgeschaltet, z.B. mindestens eine Linse, mindestens ein Reflektor und/oder mindestens eine Blende.
Kommt es zu Schädigungen an dem Leuchtstoffkörper oder sogar zu einer Entfernung des Leuchtstoffkörpers , beispielsweise durch eine thermische Überlastung und/oder häufige Stöße, wird der Primärlichtstrahl zumindest teilweise direkt auf das mindestens eine nachgeschaltete optische Element treffen und als konzentrierter Lichtstrahl aus dem LARP-Scheinwerfer austreten. Dieser konzentrierte Lichtstrahl mag eine so hohe Strahlungsintensität aufweisen, dass es bei Betrachtung des Scheinwerfers durch einen Menschen in wenigen Fällen zu starken Blendungen oder Schädigungen, besonders der Augen und der Haut, kommen könnte.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Leuchtvorrichtung mit mindestens einer Lichtquelle, insbesondere Halbleiterlichtquelle, mit
nachgeschaltetem Leuchtstoffkörper bereitzustellen, die einen besonders sicheren Betrieb auch bei Schädigung oder Verlust des Leuchtstoffkörpers ermöglicht.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Leuchtvorrichtung, aufweisend mindestens eine Lichtquelle zur Aussendung eines Primärlichtstrahls auf mindestens einen beabstandeten
Leuchtstoffkörper, wobei der Leuchtstoffkörper mindestens ein durchgehendes Loch aufweist und ein Direktlichtanteil des jeweiligen Primärlichtstrahls durch das mindestens eine Loch durchstrahlbar ist.
Diese Leuchtvorrichtung weist den Vorteil auf, dass sie thermisch besonders stabil ist, ein vielgestaltiges
Lichtabstrahlmuster erzeugen kann und eine hohe Sicherheit für den Fall einer ungewollten Schädigung des Leuchtstoffs oder sogar eines Verlusts des Leuchtstoffkörpers bietet.
Dadurch, dass ein Teil des Primärlichtstrahls (nämlich der „Direktlichtanteil") praktisch wechselwirkungsfrei durch den Leuchtstoffkörper hindurchgeleitet wird, wird eine Erwärmung des Leuchtstoffkörpers durch Wellenlängenkonversion
reduziert. Dies hält eine Konversionseffizienz hoch und reduziert eine Alterung des Leuchtstoffkörpers . Die
reduzierte Alterung wiederum vermindert die
Wahrscheinlichkeit, dass sich der Leuchtstoffkörper oder Teile davon ablösen.
Der Direktlichtanteil lässt sich zudem anders formen als das durch von dem Leuchtstoffkörper abgestrahlte
Konversionslicht, wodurch sich die Möglichkeit zur Erzeugung besonders vielgestaltiger Lichtabstrahlmuster ergibt.
Beispielsweise können das Konversionslicht und der
Direktlichtanteil unterschiedliche Funktionen erfüllen. In einer Variante mag mittels des Konversionslichts ein
herkömmliches Lichtabstrahlmuster erzeugt werden, z.B. ein Abblendlicht oder Fernlicht eines Kraftfahrzeugs, während der Direktlichtanteil spezielle Bereiche davon partiell erhellt. Der Direktlichtanteil mag auch in Abhängigkeit von dem gewählten Lichtabstrahlmuster durchgelassen oder blockiert werden, beispielsweise mittels einer schaltbaren Blende bzw. eines „Shutters". Der Sicherheitsaspekt kann beispielsweise dadurch erfüllt werden, dass der Direktlichtanteil der Leuchtvorrichtung weitgehend getrennt von dem Konversionslicht führbar und damit auch zur Verminderung seiner Strahlungsintensität beeinflussbar ist. Sollte der Leuchtstoffkörper ganz oder teilweise geschädigt oder entfernt werden (z.B. durch
mechanische Belastung, Alterung usw.), ergibt sich kein
Undefinierter oder unerwünschter Lichtpfad für den sich dann ungehindert ausbreitenden Primärlichtstrahl. Vielmehr läuft dieser Primärlichtstrahl dann auf dem Lichtpfad des
Direktlichtanteils und wird dabei ohne weitere Maßnahmen ebenfalls intensitätsgemindert . Dieser Lichtpfad lässt sich einfach an den Fall einer Schädigung oder Entfernung des Leuchtstoffkörpers anpassen, so dass für einen Nutzer dann keine Gefahr besteht, z.B. in Bezug auf seine Fläche.
Die Lichtquelle mag insbesondere eine Halbleiterlichtquelle sein, z.B. eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode. Jedoch ist die Lichtquelle nicht darauf beschränkt, sondern mag z.B. auch eine andere Art von Laser oder eine andere Art
Lichtquelle, welche vorzugsweise kohärentes oder stark gebündeltes Licht erzeugt, sein.
Der mindestens einen Lichtquelle mag eine Primäroptik
zugeordnet sein, die zwischen der Lichtquelle selbst und dem Leuchtstoffkörper angeordnet ist. Sie mag beispielsweise dazu dienen, den von der mindestens einen Lichtquelle emittierten Primärlichtstrahl vorzuformen, z.B. in seiner Intensität zu homogenisieren, ihn zu fokussieren, aufzuweiten, zu
parallelisieren usw. Auch mag die Primäroptik dazu dienen, eine Querschnittsform des Primärlichtstrahls zu ändern, z.B. von einer ursprünglich elliptischen Form in eine kreisrunde Form. Dies mag insbesondere durch Primäroptiken in Form von Kollimatoren mit Glasfasern, Freiform-Kollimationslinsen, Systemen aus mehreren (nicht rotationsymmetrischen)
asphärischen Sammellinsen usw. geschehen. Jedoch mag
grundsätzlich auch der ursprünglich emittierte
Primärlichtstrahl bereits eine im Querschnitt kreisrunde Form aufweisen. Eine asymmetrische, z.B. elliptische,
Querschnittsform des auf den Leuchtstoffkörper einfallenden Primärlichtstrahls mag besonders einfach umsetzbar sein, z.B. durch einfache Linsen mit nur einer Halbleiterlichtquelle.
Der Leuchtstoffkörper weist einen oder mehrere
Konversionsstoffe oder Leuchtstoffe auf, welche das
einfallende Primärlicht zumindest teilweise in jeweiliges Sekundärlicht längerer Wellenlänge umwandeln (Down- Konversion) oder auch in Sekundärlicht kürzerer Wellenlängen (Up-Konversion) . Das von dem Leuchtstoffkörper abgestrahlte Konversionslicht mag also praktisch reines Sekundärlicht oder ein Mischlicht mit Anteilen von Primärlicht und Sekundärlicht sein. Beispielsweise mag das Mischlicht eine in Summe blau¬ gelbe bzw. weiße Mischung aus blauem Primärlicht und durch einen blau-gelb konvertierenden Leuchtstoff erzeugtes gelbes Sekundärlicht sein. Ein Konversionsgrad lässt sich
beispielsweise mittels einer Konzentration des Leuchtstoffs und/oder einer Dicke des Leuchtstoffkörpers einstellen.
Bevorzugt ist der Konversionsgrad über seine Fläche konstant, jedoch ist der Leuchtstoffkörper nicht darauf beschränkt. Der Leuchtstoffkörper ist bevorzugt ein lagen- oder
schichtartiger Körper mit einer Dicke, welche erheblich (z.B. eine Größenordnung) geringer ist als seine ebene Ausdehnung. Ein solcher schichtartiger Leuchtstoffkörper mag
beispielsweise auf ein lichtdurchlässiges Substrat (z.B.
einen Saphirkörper) aufgedruckt oder aufgesprüht worden sein oder als Plättchen vorgefertigt und dann auf ein Substrat aufgeklebt worden sein. Der Leuchtstoffkörper mag
insbesondere in Form eines keramischen Leuchtstoffs
vorliegen. Eine Außenkontur des schichtartigen
Leuchtstoffkörpers mag beispielsweise rund (z.B. kreisrund oder elliptisch), eckig (z. B. quadratisch oder rechteckig) und/oder freiförmig geformt sein.
Dass der Leuchtstoffkörper mindestens ein Loch aufweist, mag umfassen, dass in dem Leuchtstoffkörper mindestens eine durchgehende Aussparung vorhanden ist. Alternativ mag dort mindestens ein Bereich mit einer verringerten Menge an
Leuchtstoff existieren, z.B. erreicht durch eine geringere Schichtdicke und/oder Leuchtstoffkonzentration . Der
einfallende Primärlichtstrahl mag in dem Bereich mit einer verringerten Menge an Leuchtstoff teilweise in Sekundärlicht umgewandelt werden, allerdings in einem so geringen Maß, dass der Direktlichtanteil als (insbesondere nicht abgelenkter) Teilstrahl des einfallenden Primärlichtstrahls austritt.
Der Leuchtstoffkörper mag einstückig oder mehrstückig
hergestellt worden sein. Bei der einstückigen Herstellung mag das mindestens eine Loch bereits bei der Herstellung der Grundform eingebracht sein (z.B. durch eine Nichtbelegung einer entsprechenden Fläche mit Leuchtstoff) oder
nachträglich eingebracht werden (z.B. durch Materialabtrag). Bei einem mehrstückig hergestellten Leuchtkörper wist dieser aus mehreren zuvor separat hergestellten Einzelteilen
zusammengesetzt worden. Ein Loch mag auch hier durch
Materialabtrag nachträglich eingebracht worden sein.
Alternativ mögen zumindest zwei der Einzelteile eine Lücke zwischen sich aufweisen. Beispielsweise kann ein mittiges Loch in einem kreisrunden Leuchtstoffkörper durch
Zusammensetzen tortenartiger Einzelstücke erreicht werden, denen die Spitze fehlt.
Der Leuchtstoffkörper mag beispielsweise ein eigenständig tragfähiger Körper sein, z.B. ein keramisches
Leuchtstoffplättchen, oder mag z.B. eine auf einem
lichtdurchlässigen Träger, z.B. einem Saphir-Plättchen, befindliche Beschichtung sein. Es ist eine Ausgestaltung, dass das mindestens eine Loch mittig oder in einem mittigen Bereich des Leuchtstoffkörpers angeordnet ist, was eine Kühlung des Leuchtstoffkörpers erleichtert. Dabei wird ausgenutzt, dass der
Leuchtstoffkörper insbesondere an seinem Rand befestigt und so thermisch angebunden ist, um die durch die
Wellenlängenkonversion erzeugte Verlustwärme (Stokes-Wärme) abzuführen .
Durch das mindestens eine Loch in der Mitte erreicht man einen thermisch besonders günstigen Aufbau, da nun der Teil des Leuchtstoffkörpers , der thermisch am stärksten belastet wäre (nämlich die Mitte), keine Wärme mehr erzeugt. Die
Bereiche des Leuchtstoffkörpers , die weiter weg von der Mitte liegen, sind grundsätzlich besser an die thermische
Schnittstelle am Rand des Leuchtstoffkörpers angebunden und erfahren typischerweise bei Verwendung eines Lasers als Lichtquelle auch einen geringeren Leistungseintrag, weil eine Leistungsdichte eines Laserstrahls (typischerweise im Querschnitt gaußähnlich verteilt) im Zentrum deutlich höher als am Rand ist.
Insgesamt erzeugt der Leuchtstoffkörper also insbesondere breitstrahlendes Konversionslicht und erlaubt den Durchtritt eines oder mehrerer schmalerer Direktlichtanteile bzw.
Direktlichtstrahlen .
Das Loch oder die Löcher können grundsätzlich eine beliebige Form annehmen bzw. bei mehreren Löchern auch beliebig
zueinander angeordnet sein. Das Loch mag z.B. als Kreisloch, elliptisches Loch, Ring oder als ein länglicher Schlitz ausgebildet sein. Die Löcher können beispielsweise
sternförmig, kreisförmig umlaufend, elliptisch umlaufend, polygonal umlaufend, gitterförmig, oder stochastisch verteilt an dem Leuchtstoffkörper angeordnet sein. Die Verteilung der Flächengröße der individuellen Löcher kann dergestalt
ausgeführt werden, dass die Summe aller Einzelflächen einem vorgegebenen Wert entspricht. Der Leuchtstoff kann als
LeuchtstoffSchicht beispielsweise auf einem reflektierenden Träger oder einem lichtdurchlässigen Träger, z.B. einem
Saphirplättchen, aufgebracht sein.
Ein einziges Loch mag beispielsweise vorteilhaft sein, wenn nur ein einziger Primärlichtstrahl auf den Leuchtstoffkörper einfällt, insbesondere falls dieser eine im Querschnitt deutlich ungleichmäßige Intensitätsverteilung aufweist.
Mehrere Löcher mögen beispielsweise vorteilhaft sein, wenn mehrere Primärlichtstrahlen auf den Leuchtstoffkörper
einfallen oder wenn ein Primärlichtstrahl breit ist und eine vergleichmäßigte Intensitätsverteilung aufweist. So lässt sich durch die Zahl der Löcher bei einem breiten und
vergleichmäßigten Primärlichtstrahl ein Verhältnis zwischen dem Direktlichtanteil und dem auf den Leuchtstoffkörper einfallen Anteil genau einstellen.
Der Leuchtstoffkörper und insbesondere das mindestens eine Loch mögen durch das Primärlicht senkrecht oder schräg bestrahlt werden. Bei einer schrägen Einstrahlung des
Primärlichts mag das mindestens eine Loch so geformt sein, dass es die bei Projektion auf eine Ebene senkrecht zu dem einfallenden Primärlichtstrahl gewünschte Form aufweist. In anderen Worten kann das mindestens eine Loch so geformt sein, dass es eine Verzerrung durch die Schrägstellung zu dem
Primärlichtstrahl ausgleicht.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Direktlichtanteil einen Teil höchster Leistungsdichte des Primärlichtstrahls umfasst, beispielsweise definiert als Bereich, an dessen äußerer
Begrenzung die Intensität auf 50% oder auf 1/e (mit e der eulerschen Zahl), einer Zentrumsintensität abgefallen ist. So kann ein Strahlanteil besonders hoher Strahlungsintensität ungefährlich gemacht werden. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Direktlichtanteil im Querschnitt einem inneren
Bereich des Primärlichtstrahls entspricht. Durch diese
Ausgestaltung (en) können insbesondere von einer
Halbleiterlichtquelle wie einem Laser oder einer Leuchtdiode stammende Strahlanteile kritisch hoher Strahlungsintensität besonders effektiv ungefährlich gemacht werden.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass von der
Leuchtvorrichtung abgestrahltes Direktlichtanteil maximal einer Laserklasse 2, insbesondere maximal einer Laserklasse 1 entspricht, z.B. gemäß Norm EN 60825-1 oder DIN VDE 0837. Mittels einer Einstellung auf die Laserklasse 2 lässt sich eine Augensicherheit in allen praktisch vorkommenden Fällen herstellen, mit Einstellung der Laserklasse 1 auch bei genauerer Inspektion der Leuchtvorrichtung auf kurze
Entfernungen .
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass der
Direktlichtanteil bei symmetrischer Querschnittsform einen halben Öffnungswinkel zwischen 0,5° und 15° aufweist. Dadurch lässt sich der Strahlanteil besonders hoher
Strahlungsintensität insbesondere auch von herkömmlichen Lasern als Direktlichtanteil durch das mindestens eine Loch hindurchstrahlen .
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Direktlichtanteil bei asymmetrischer Querschnittsform des Primärlichtstrahls einen kleinsten halben Öffnungswinkel zwischen 0,5° und 15° und einen größten halben Öffnungswinkel von maximal zwischen 1,5° und 30° aufweist. Insbesondere ist der größte halbe Öffnungswinkel vorteilhafterweise bis zu einem Faktor 3 größer als der kleinste halbe Öffnungswinkel. Dadurch lässt sich der Strahlanteil besonders hoher Strahlungsintensität insbesondere auch von herkömmlichen Lasern mit elliptischer Querschnittsform des Primärlichtstrahls als Direktlichtanteil durch das mindestens eine Loch hindurchstrahlen.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass das von dem
Leuchtstoffkörper abgestrahlte Konversionslicht und der
Direktlichtanteil zumindest im Wesentlichen optisch separat geführt sind. Dies mag insbesondere bedeuten, dass eine
Strahlformung des Direktlichtanteils oder des
Konversionslichts den jeweils anderen Lichtanteil nicht wesentlich beeinflusst. So mag beispielsweise eine Absorption des Direktlichtanteils keinen oder einen nur geringen
Einfluss auf das durch das Konversionslicht erzeugte
Lichtabstrahlmuster haben. Eine geringe Beimischung von
Konversionslicht zu dem Direktlichtanteil mag praktisch vernachlässigbar sein. Dadurch kann der Direktlichtanteil eigenständig und zumindest weitgehend unabhängig von dem Konversionslicht behandelt werden.
Es ist insbesondere dazu eine Ausgestaltung, dass der
Direktlichtanteil nur auf mindestens eine erste optische Fläche trifft und das Konversionslicht auf mindestens eine zweite optische Fläche trifft. So kann der Direktlichtanteil auf einfache Weise eigenständig beeinflusst werden, ohne dass von der ersten optischen Fläche als Nutzlicht abgestrahltes Konversionslicht davon wesentlich beeinflusst ist. In einer Variante kann die zweite optische Fläche wie eine 1
herkömmliche optische Fläche beispielsweise eines
Scheinwerfers ausgebildet sein, z.B. als ein
Schalenreflektor. Die erste optische Fläche ist insbesondere so ausgestaltet, dass sie die Strahlungsintensität des
Direktlichtanteils reduziert.
Es ist eine Weiterbildung, dass die erste optische Fläche eine größere Fläche aufweist als eine durch den
Direktlichtanteil bestrahlte Teilfläche davon. So wird erreicht, dass bei einer Beschädigung oder einem Verlust des Leuchtstoffkörpers zumindest ein Teil des dann nicht mehr umgewandelten Primärlichts oder Primärlichtanteils auch auf die erste optische Fläche trifft und dadurch in seiner
Strahlungsintensität besonders stark verringert wird.
Alternativ mag durch den Direktlichtanteil praktisch die gesamte erste optische Fläche bestrahlbar sein. Dies mag vorteilhaft sein, wenn bei einer Beschädigung oder einem Verlust des Leuchtstoffkörpers das dann nicht mehr
umgewandelte Primärlicht bereits so schwach ist, dass es auch bei einer Bestrahlung der zweiten optischen Fläche bereits unter einem vorbestimmten Schwellwert der
Strahlungsintensität bleibt.
Die erste optische Fläche mag insbesondere von der zweiten optischen Fläche unterscheidbar geformt und/oder ausgerichtet sein. Sie mag also insbesondere nicht nur ein begrenzter Teilbereich einer ansonsten einheitlich geformten optischen Fläche sein. Die unterscheidbare Form mag beispielsweise eine andere Grundform (z.B. sphärisch anstelle von elliptisch, elliptisch anstelle von paraboloid usw.) und/oder einen anderen Krümmungswinkel umfassen. Die unterscheidbare Form mag zusätzlich oder alternativ eine unterschiedliche
Oberflächenbeschaffenheit umfassen. Die unterscheidbare
Ausrichtung mag beispielsweise eine Anwinkelung von erster und zweiter optischer Fläche umfassen. Auch mag die
Unterscheidbarkeit durch eine räumliche Trennung oder
Beabstandung der ersten und zweiten optischen Fläche
umgesetzt sein. Die erste optische Fläche mag beispielsweise
lichtabsorbierend ausgebildet sein, was eine besonders hohe Augensicherheit ermöglicht. Sie kann alternativ spiegelnd reflektierend sowie strahlaufweitend ausgebildet sein, wodurch sich der Direktlichtanteil noch gezielt zur Bildung des Lichtabstrahlmusters verwenden lässt, z.B. zur Aufhellung eines entsprechenden Bereichs des Lichtabstrahlmusters, z.B. mit blauem Primärlicht. Sie kann auch diffus reflektierend ausgebildet sein, was eine geringere Aufwärmung erzeugt als eine Absorption und zudem noch eine Streulichtbeleuchtung des Umfelds ermöglicht, z.B. für eine verbesserte seitliche
Sichtbarkeit mit geringer Strahlintensität. Die erste optische Fläche mag in noch einer Weiterbildung teilweise lichtabsorbierend und teilweise reflektierend sein. Sie mag auch teilweise diffus reflektierend und teilweise spekular reflektierend sein. Die erste optische Fläche mag eine einzige, vollflächig lichtabsorbierend und/oder reflektierend ausgebildete Fläche sein .
Die erste optische Fläche mag alternativ eine
zusammenhängende lichtabsorbierende und/oder reflektierende Fläche sein, welche ein oder mehrere innere Aussparungen aufweist. Sie mag dann z.B. ringförmig oder gitterartig ausgebildet sein. Die erste optische Fläche mag aber auch mehrere nicht
zusammenhängende lichtabsorbierende und/oder reflektierende Teilbereiche aufweisen, z.B. in Form eines Streifenmuster, eines Matrixmusters, eines ringförmigen Musters, eines unregelmäßigen Punktmusters usw.
Die mindestens eine erste optische Fläche ist aufgrund des typischerweise sehr viel schmaleren Öffnungswinkels des
Strahls des Direktlichtanteils im Vergleicht zu dem Konversionslicht in der Regel sehr viel kleiner als die zweite optische Fläche. Daher wird eine Funktion der zweiten optischen Fläche durch die erste optische Fläche nur
geringfügig bis praktisch nicht beeinflusst.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine erste optische Fläche in Bezug auf den Leuchtstoffkörper vor der mindestens einen zweiten optischen Fläche angeordnet ist, also insbesondere einen geringeren Abstand zu dem
Leuchtstoffkörper aufweist als die zweite optische Fläche.
Dadurch kann die Größe der ersten optischen Fläche besonders klein gehalten werden, insbesondere bei einem vergleichsweise stark divergenten Direktlichtanteil. Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine erste optische Fläche hinter einer Aussparung in der
mindestens einen zweiten optischen Fläche angeordnet ist. Dies ermöglicht eine besonders einfache räumliche Trennung des Direktlichtanteils von dem Konversionslicht. Speziell mag so ein mittels des Konversionslichts erzeugtes
Lichtabstrahlmuster durch den Direktlichtanteil besonders wenig beeinflusst werden.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die mindestens eine erste optische Fläche und die mindestens eine zweite optische Fläche einem gemeinsamen Bauteil zugehörig sind. Dies
erleichtert eine Herstellung und Montage der
Leuchtvorrichtung . Es ist eine alternative Ausgestaltung, dass die mindestens eine erste optische Fläche und die mindestens eine zweite optische Fläche unterschiedlichen Bauteilen zugehörig sind. So wird eine besonders vielgestaltige Formung und Anordnung der optischen Flächen ermöglicht.
Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass das von dem
Leuchtstoffkörper abgestrahlte Konversionslicht und der Direktlichtanteil in ein refraktives optisches Element einstrahlbar sind.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die Leuchtvorrichtung ein Fahrzeugscheinwerfer oder ein Teil davon ist.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch einen
Fahrzeugscheinwerfer, welcher mindestens eine solche
Leuchtvorrichtung aufweist. Der Fahrzeugscheinwerfer mag beispielsweise ein Scheinwerfer eines Kraftfahrzeugs sein. Er mag z.B. ein Abblendlicht, ein Fernlicht, ein Nebellicht, ein Kurvenlicht und/oder ein Tagfahrlicht erzeugen.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch ein Fahrzeug, das
mindestens einen solchen Fahrzeugscheinwerfer aufweist. Die Art des Fahrzeugs ist grundsätzlich nicht beschränkt und mag luft-, wasser- und/oder landgestützte Fahrzeuge umfassen, insbesondere Kraftfahrzeuge, insbesondere Pkw oder Lkw. Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur
Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Leuchtvorrichtung gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel ;
Fig.2 zeigt einen Reflektor der Leuchtvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von vorne ;
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Leuchtvorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel ; Fig.4 zeigt einen Reflektor der Leuchtvorrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von vorne;
Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Leuchtvorrichtung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel; und
Fig.6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Leuchtvorrichtung gemäß einem vierten
Ausführungsbeispiel .
Fig.l zeigt eine Leuchtvorrichtung in Form eines
Fahrzeugscheinwerfers 1 mit einer Lichtquelle in Form eines Lasers 2, der einen blauen Primärlichtstrahl P senkrecht auf einen davon beabstandeten dünnen, scheibenförmigen
Leuchtstoffkörper 3 abstrahlt, z.B. eine LeuchtstoffSchicht oder ein keramisches Leuchtstoffplättchen . Der Laser 2 mag z.B. als eine Laserdiode realisiert sein. In dem
Leuchtstoffkörper 3 befindet sich Leuchtstoff zur zumindest teilweisen Wellenlängenkonversion des blauen
Primärlichtstrahls P in gelbes Sekundärlicht S. Dadurch kann von dem Leuchtstoffkörper 3 Konversionslicht Ps, S in Form von weißem bzw. blau-gelbem Mischlicht als eine Überlagerung des Sekundärlichts S mit durch den Leuchtstoffkörper 3 hindurchlaufendem, ggf. gestreutem Primärlicht Ps abgestrahlt werden. Das Konversionslicht Ps, S ist vergleichsweise breitstreuend .
Der Laser 2 und der Leuchtstoffkörper 3 sind hier in einer Durchlichtanordnung aufgebaut, bei welcher das von der dem einfallenden Primärlichtstrahl P abgewandten Seite des
Leuchtstoffkörper 3 abgestrahlte Konversionslicht Ps, S als Nutzlicht verwendet wird. Jedoch ist auch ein reflektiver Aufbau möglich. Der Leuchtstoffkörper 3 weist ein mittiges Loch 4 auf, dessen Querschnitt kleiner ist als ein Querschnitt des
Primärlichtstrahls P. Der Primärlichtstrahl P strahlt so auf das Loch 4, dass ein Anteil (der im Folgenden als „Direktlichtanteil" Pt bezeichnet wird) des
Primärlichtstrahls P durch das Loch 4 hindurchstrahlt.
Spezieller strahlt der Primärlichtstrahl P so auf das Loch 4, dass der Direktlichtanteil Pt im Querschnitt dem Bereich des Primärlichtstrahls P mit der höchsten Leistungsdichte oder Strahlungsintensität entspricht. Anstelle eines Lochs 4 können auch mehrere Löcher vorhanden sein. Eine Größe
und/oder eine Form des mindestens einen Lochs 4 kann in einem weiten Bereich variiert werden.
Durch eine Variation beispielsweise der Lochgröße, der Zahl der Löcher und von weiteren Eigenschaften des
Leuchtstoffkörpers 3 wie einer Dotierung des Leuchtstoffs, einer Streuzentrendichte und/oder einer Dicke lässt sich die Lasersicherheit bzw. die Laserklasse einstellen.
Auf der dem einfallenden Primärlichtstrahl P abgewandten Seite des Leuchtstoffkörpers 3 bleibt also ein anteiliger Lichtstrahl oder Kernstrahl als Direktlichtanteil Pt
erhalten, welcher die gleiche Strahlrichtung aufweist wie der Primärlichtstrahl P. Eine Querschnittsform des
Direktlichtanteils Pt mag z.B. kreisförmig oder oval
(insbesondere elliptisch) sein. Ein halber Öffnungswinkel th des Direktlichtanteils Pt mag bei kreisförmiger Querschnittsform des Direktlichtanteils Pt bevorzugt zwischen 0,5° und 15° liegen. Bei einer ovalen Querschnittsform des Direktlichtanteils Pt mag insbesondere ein kleinster halber Öffnungswinkel th (an der kleinen
Halbachse) zwischen 0,5° und 15° und ein größter halber
Öffnungswinkel th (an der größten Halbachse) zwischen 1,5° und 30° vorliegen.
Der restliche, den Direktlichtanteil Pt umgebende Anteil des Primärlichtstrahls P trifft auf den Leuchtstoffkörper 3 und wird teilkonvertiert als das gemischte weiße Konversionslicht Ps, S abgestrahlt, alternativ z.B. als vollkonvertiertes gelbes Sekundärlicht S. Das Konversionslicht Ps, S weist eine erheblich breitere Winkelverteilung auf als der
Direktlichtanteil Pt .
Der Direktlichtanteil Pt des ursprünglichen Primärlichtes P, welcher den Leuchtstoff 3 ungehindert passiert, ist für eine effektive Lichtausbeute vorteilhafterweise kleiner als der Anteil des Primärlichts P, welcher auf den Leuchtstoffkörper 3 trifft, also geringer als 50%, insbesondere geringer als 40%, insbesondere geringer als 30%, insbesondere geringer als 20%, insbesondere geringer als 10%.
Der Direktlichtanteil Pt trifft nur auf eine erste optische Fläche in Form einer ersten Reflexionsfläche 5. Die erste Reflexionsfläche 5 ist schalenförmig ausgebildet, z.B.
ellipsoid, hyperboloid, paraboloid, oder als multifacettierte Freiformfläche und ist spekular (spiegelnd) reflektierend. Insbesondere beleuchtet der Direktlichtanteil Pt bei intaktem Leuchtstoffkörper 3 nicht die gesamte erste Reflexionsfläche 5.
Die erste Reflexionsfläche 5 ist von einer weit größeren zweiten optischen Fläche in Form einer zweiten
Reflexionsfläche 6 umgeben, welche ebenfalls schalenförmig, z.B. ellipsoid, hyperboloid, paraboloid, oder als
multifacettierte Freiformfläche und spekular (spiegelnd) ausgebildet ist. Das von dem Leuchtstoffkörper 3 abgestrahlte Konversionslicht Ps, S trifft hauptsächlich (bevorzugt zu mindestens 90%, insbesondere zu 95%, insbesondere zu 99%) auf die zweite Reflexionsfläche 6, mag aber einen geringen Anteil auch auf die erste Reflexionsfläche 5 strahlen. Jedoch ist der Direktlichtanteil Pt an der ersten Reflexionsfläche 5 dominierend gegenüber dem Konversionslichtanteil bzw. der Anteil des Konversionslichts Ps, S vernachlässigbar. Das Konversionslicht bzw. das Mischlicht Ps, S und der
Direktlichtanteil Pt werden aufgrund ihrer nur geringen
Vermischung optisch separat geführt. Mittels des Konversionslichts Ps, S mag insbesondere ein herkömmliches Lichtabstrahlmuster des Fahrzeugscheinwerfers 1 erzeugt werden, z.B. ein Abblendlicht, Fernlicht, Nebellicht usw. Der Direktlichtanteil Pt mag einen lokal begrenzten Bereich des Lichtabstrahlmusters zusätzlich beleuchten und dadurch beispielsweise weiter erhellen, oder ein gewünschtes Lichtabstrahlmuster oder eine gewünschte Farbeinstellung bewirken . Die erste Reflexionsfläche 5 wird im speziellen so
ausgeführt, dass im optischen Pfad hinter der ersten
Reflexionsfläche 5 eine Winkelverteilung des
Direktlichtanteils Pt vorliegt, die den Fahrzeugscheinwerfer 1 für einen Betrachter ungefährlich macht. Dies kann z.B. durch eine ausreichend starke Strahlverbreiterung erreicht werden, also dadurch, dass der Direktlichtanteil Pt in einen entsprechend großen Raumwinkel reflektiert wird. Bevorzugt bietet sich eine Reflexion des Direktlichtanteils Pt in solche Raumwinkel an, welche zumindest im Fernfeld (z.B. ab ca. 5 m bis 10 m vor dem Fahrzeugscheinwerfer 1) innerhalb des durch das Konversionslicht erzeugten Lichtabstrahlmusters liegen. Dadurch kann der Direktlichtanteil Pt einen Beitrag zu dem Lichtabstrahlmuster liefern. So mag dort eine
Helligkeit erhöht werden. Auch mag die blaue Farbe des
Direktlichtanteils Pt eine Sichtbarkeit von angestrahlten
Objekten verbessern. Es ist vorteilhaft, wenn der Raumwinkel, in den der Direktlichtanteil Pt reflektiert wird, eine große horizontale Breite annimmt, was sich z.B. bei
Lichtabstrahlmustern zur Erzeugung von Abblendlicht,
Nebellicht oder Fernlicht leicht einrichten lässt.
Im Schadensfall wird ein größerer Anteil des
Primärlichtstrahls P, ggf. sogar der ganze Primärlichtstrahl P, auf den Reflektor 8 gestrahlt. In einer Variante ist die erste Reflexionsfläche 5 so groß, dass dann der ganze
Primärlichtstrahl P darauf einfällt und in seiner
Strahlintensität auf ein gewünschtes Maß reduzierbar ist. In einer anderen Variante trifft ein im Querschnitt außenliegender Teil des Primärlichtstrahls P auf die zweite Reflexionsfläche 6. Dies mag jedoch keine Gefährdung
darstellen, falls der auf die zweite Reflexionsfläche 6 auftreffende Primärlichtanteil so schwach ist, dass er auch ohne die spezielle Reduzierung der Strahlintensität durch die erste Reflexionsfläche 5 bereits unterhalb eines kritischen Gefährdungsschwellwerts liegt.
Es wird besonders bevorzugt, dass im normalen Betrieb der Direktlichtanteil Pt und im Schadensfall der
Primärlichtstrahl P gemäß Laserklasse 2, bevorzugt sogar gemäß Laserklasse 1, klassifiziert werden. Da die Größe des Lochs 4 und ggf. die Anzahl der Löcher 4 direkt zur
Lichtleistung des Direktlichtanteils Pt beiträgt, mögen auch diese Parameter angepasst werden, um eine bestimmte
Laserklasse für den Direktlichtanteil Pt zu erreichen.
Die erste Reflexionsfläche 5 ist in Bezug auf den Lichtlauf vor der zweiten Reflexionsfläche 6 und damit näher an dem Leuchtstoffkörper 3 angeordnet. Die beiden Reflexionsflächen 5 und 6 sind dadurch voneinander beabstandet und somit getrennt .
Je nach Bedarf mag zumindest die erste Reflexionsfläche 5 und/oder die zweite Reflexionsfläche 6 zumindest teilweise diffus reflektierend ausgebildet sein. Beispielsweise ist eine örtlich teilweise Mattierung der ersten Reflexionsfläche 5 und/oder der zweiten Reflexionsfläche 6 möglich. Zudem mag anstelle der ersten Reflexionsfläche 5 auch eine
lichtabsorbierende Blende verwendet werden.
Die erste Reflexionsfläche 5 und/oder die zweite
Reflexionsfläche 6 sind hier als Flächen eines gemeinsamen Bauteils, nämlich eines Reflektors 8, ausgeführt.
Der Leuchtstoffkörper 3 ist parallel zu einer optischen Achse A der zweiten Reflexionsfläche 6 ausgerichtet. Es ist auch möglich, den Leuchtstoffkörper 3 in einem Winkel zu der optischen Achse A anzuordnen, um z.B. eine Sammeleffizienz des Reflektors 8 zu erhöhen oder um bauraumtechnischen
Verhältnissen Rechnung zu tragen. Das Loch 4 befindet sich bevorzugt an einem Brennfleck der ersten Reflexionsfläche 5, während der das Konversionslicht Ps, S abstrahlende Leuchtstoffkörper 3 sich vorzugsweise in einem Bereich eines Brennflecks der zweiten Reflexionsfläche 6 befindet.
Fig.2 zeigt den Reflektor 8 des Fahrzeugscheinwerfers 1 von vorne (von rechts in Fig.l) . Die erste Reflexionsfläche 5 ist nun elliptisch ausgebildet gezeigt, um einen ebenfalls im Querschnitt elliptisch geformten Direktlichtanteil Pt
vollständig, aber ohne Flächenverlust, in das Fernfeld umlenken zu können. Die elliptische Form bietet sich
insbesondere bei einem typischerweise elliptischen
Primärlichtstrahl P eines einzelnen Lasers 2 an. Grundsätzlich können der Laser 2 und die erste
Reflexionsfläche 5 aber auch anders ausgerichtet sein, z.B. um einen beliebigen Winkel verdreht sein, z.B. um 90° um eine Hauptabstrahlrichtung . Eine große Halbachse H der ersten Reflexionsfläche 5 mag insbesondere so ausgerichtet sein, dass bei einer direkten Abbildung des Direktlichtanteils Pt dieses in dem
Lichtabstrahlmuster zu einem breiten Bereich beiträgt, z.B. in Bezug auf eine horizontale Ausdehnung einer Abblendlicht- oder Fernlicht-Lichtverteilung.
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 11 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem Reflektor 12. Fig.4 zeigt den Reflektor 12 in einer Ansicht von vorne.
Die Leuchtvorrichtung 11 weist einen gleichen Grundaufbau auf wie die Leuchtvorrichtung 1, wobei nun jedoch eine erste Reflexionsfläche 13 hinter einer Aussparung 14 einer zweiten Reflexionsfläche 15 angeordnet ist. Die Aussparung 14 mag z.B. kreisförmig oder elliptisch geformt sein. Die erste Reflexionsfläche 13 mag ähnlich zu der ersten
Reflexionsfläche 5 der Leuchtvorrichtung 1 geformt sein, beispielsweise schalenförmig, z.B. ellipsoid, hyperboloid oder paraboloid. Die zweite Reflexionsfläche 15 mag ähnlich zu der zweiten Reflexionsfläche 6 der Leuchtvorrichtung 1 geformt sein, beispielsweise schalenförmig, z.B. ellipsoid, hyperboloid oder paraboloid.
Dieses Ausführungsbeispiel ermöglicht auf besonders einfache Weise eine räumliche Trennung des von der ersten
Reflexionsfläche 13 abgestrahlten Direktlichtanteils Pt und des von der zweiten Reflexionsfläche 15 abgestrahlten
Konversionslichts Ps, S, da die von ihnen reflektierte
Strahlung Pt bzw. Ps, S zumindest abschnittsweise durch den Reflektor 12 getrennt ist. Dies mag beispielsweise dazu genutzt werden, den Direktlichtanteils Pt ohne Beeinflussung des Konversionslichts Ps, S weiter zu formen und ggf. sogar ganz zu blockieren, z.B. mittels einer nur dem
Direktlichtanteil Pt zugeordneten Optik (o. Abb.). Diese Optik mag beispielsweise mindestens eine Blende, mindestens eine Linse, mindestens einen Reflektor usw. umfassen.
Die erste Reflexionsfläche 13 mag zwei Teilbereiche 13a und 13b aufweisen, wobei ein erster Teilbereich 13a von dem
Direktlichtanteil Pt bestrahlt wird und ein zweiter
Teilbereich 13b nicht von dem Direktlichtanteil Pt bestrahlt wird. Der zweite Teilbereich 13b befindet sich vielmehr im Normalbetrieb außerhalb des Direktlichtanteils Pt und im Schadensfall parallel zu einer Strahlrichtung am Rand des Primärlichtstrahls P. Der zweite Teilbereich 13b, welcher auch nicht reflektierend ausgebildet sein mag, dient
stattdessen vorwiegend als Träger oder Befestigung des ersten Teilbereichs 13a. Durch die außenliegende Beabstandung der ersten Reflexionsfläche 13a von der zweiten Reflexionsfläche 15 wird es vorteilhafterweise ermöglicht, dass der von dem ersten Teilbereich 13a reflektierte Direktlichtanteil Pt nicht durch den Reflektors 12 abgeschattet wird. Auch wird so eine vielgestaltbare Strahlführung erreicht.
Allgemein mag jedoch auf den zweiten Teilbereich 13b
verzichtet werden, so dass dann die außen angeordnete erste Reflexionsfläche 13 vollständig von dem Direktlichtanteil Pt bestrahlt wird bzw. der erste Teilbereich 13a direkt an der Aussparung 14 ansetzt.
Fig.5 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 21 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel ohne den Laser 2.
Während bei den Leuchtvorrichtungen 1 und 11 die erste
Reflexionsfläche 5 bzw. 13 und die zweite Reflexionsfläche 6 bzw. 15 einem gemeinsamen Reflektor 8 bzw. 12 zugehörig sind, z.B. einstückig hergestellt worden sind, gehören bei der Leuchtvorrichtung 21 die erste Reflexionsfläche 22 und die zweite Reflexionsfläche 23 zu unterschiedlichen Bauteilen. Ein die erste Reflexionsfläche 22 bereitstellender erster Reflektor 24 ist nun zwischen dem Leuchtstoffkörper 3 und einem nur die zweite Reflexionsfläche 23 bereitstellenden zweiten Reflektor 25 angeordnet. Der erste Reflektor 24 wird mittels einer Halterung oder eines Gerüsts 26 gehalten, das vorzugsweise zur Geringhaltung eines Lichtverlusts aus lichtdurchlässigem (transparentem oder transluzentem)
Material, insbesondere Kunststoff, besteht. Das Gerüst 26 mag mit einer Halterung 27 für den Leuchtstoffkörper 3 verbunden sein. Die Halterung 27 besteht zur randseitigen
Wärmeableitung von dem Leuchtstoffkörper 3 vorzugweise aus Metall und mag z.B. mit einem Kühlkörper (o. Abb.) verbunden sein
Das Gerüst 26 und die Halterung 27 mögen fest miteinander verbunden sein, z.B. miteinander verklemmt, verrastet
und/oder verklebt. Das Gerüst 26 mag zusätzlich oder alternativ mit einer Halterung des Lasers 2 oder dessen primärer Optik (o. Abb.) verbunden sein.
Fig.6 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Leuchtvorrichtung 31 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel ohne den Laser 2. Hier werden das von dem Leuchtstoffkörper 3 abgestrahlte Konversionslichts Ps, S und der durch das Loch 4 durchgestrahlte Direktlichtanteil Pt in ein refraktives optisches Element 32 eingestrahlt. Das refraktive optische Element 32 mag beispielsweise das an einer z.B. rückwärtigen Lichteintrittsfläche 33 einfallende Licht Pt, Ps, S zum
Durchtritt an z.B. einer vorderseitigen Lichtaustrittsfläche
34 parallelisieren, fokussieren und/oder richten. Das
refraktive optische Element 32 mag beispielsweise als ein sphärischer, paraboloider oder hyperboloider Rotationskörper mit einer Rotationsachse R ausgebildet sein.
Die Lichteintrittsfläche 33 mag beispielsweise einer
Oberfläche eines zentrisch um die Rotationsachse R
angeordneten Rücksprungs 38 entsprechen. Die
Lichteintrittsfläche 33 lässt sich in zwei unterschiedliche Teilbereiche 33a und 33b unterteilen, welche eine
unterschiedliche Grundform aufweisen. Nur ein erster,
zentrisch um die Rotationsachse R ausgebildeter und konvexer Teilbereich 33a wird von dem Direktlichtanteil Pt bestrahlt. Der dort eingestrahlte Direktlichtanteil Pt durchläuft das refraktive optische Element 32 und tritt maximal an der
Lichtaustrittsfläche 34 in einem um die Rotationsachse R zentrierten Zentralbereich 35 wieder aus.
Ist der Leuchtstoffkörper 3 nicht beschädigt, wird nur ein Teil des ersten Teilbereichs 33a bestrahlt, so dass dann der Direktlichtanteil Pt auch nicht an dem ganzen Zentralbereich
35 austritt. Ist der Leuchtstoffkörper 3 hingegen nicht mehr vorhanden, wird beispielsweise der ganze erste Teilbereich
33a von dem Direktlichtanteil Pt bestrahlt. Der erste
Teilbereich 33a mag eine linsenartige Strahlformung bewirken. An einem Rand des ersten Teilbereichs 33a schließt sich ein z.B. hohlzylindrischer, z.B. zentrisch um die Rotationsachse R liegender zweiter Teilbereich 33b an. Die
Rotationssymmetrie und/oder die zentrische Anordnung sind jedoch nicht zwingend. So mag es bei nicht runden oder nicht quadratischen Lichtquellen bevorzugt sein, dass die Form nicht rotationssymmetrisch ist. Auch mag z.B. der zweite Teilbereich 33b einer Freiformfläche entsprechen. Das Konversionslicht Ps, S strahlt sowohl auf den ersten Teilbereich 33a als auch, insbesondere zu einem größeren Anteil, auf den zweiten Teilbereich 33b. Das Konversionslicht Ps, S mag an einer Seitenfläche 36 beispielsweise durch innere Totalreflexion reflektiert werden. In einer Variante mag in einem Schadensfall ein Randbereich des
Direktlichtanteils Pt, welcher insbesondere bereits eine unschädliche Strahlungsintensität aufweist, auf den zweiten Teilbereich 33b einfallen. In einer Variante mag dem Zentralbereich 35 ein optisches Element 37 nachgeschaltet sein. Dieses mag als ein separat hergestelltes Element vorliegen, das auf der
Lichtaustrittsfläche 34 aufliegt, oder, wie gezeigt, davon beabstandet angeordnet ist. Das optische Element 37 mag alternativ als eine auf den Zentralbereich 35 aufgebrachte Beschichtung vorliegen. Das optische Element 37 mag als Blende ausgebildet sein, welches das aus dem Zentralbereich 35 austretende Licht absorbiert. Das optische Element 37 mag alternativ als Diffusor (Diffusorplatte, Diffusorschicht o.ä.) vorliegen, um das aus dem Zentralbereich 35 austretende Licht großflächig aufzufächern und so seine Intensität zu reduzieren. Es mag z.B. auch eine Linse sein, welche das aus dem Zentralbereich 35 austretende Licht so weit verbreitert, insbesondere in horizontaler Richtung, dass es unschädlich wird.
Die gezeigte Lichtaustrittsfläche 34 ist als eine plane
Fläche dargestellt, ist jedoch nicht darauf beschränkt. So mag sie z.B. auch eine optisch wirksame Struktur aufweisen, beispielsweise ein Fresnel-Muster oder ein Feld von
refraktiven (Mikro- ) Linsenbereichen . Anstelle einer um die Rotationsachse R vollständig
rotationssymmetrischen Anordnung mag das refraktive optische Element 32 auch eine im Querschnitt zu der Rotationsachse R elliptische Form aufweisen. Dies mag insbesondere vorteilhaft sein, falls der Primärlichtstrahl P eine im Querschnitt elliptische Form aufweist.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
So mag ein von dem Laser abgestrahlter Lichtstrahl in der Ebene des Leuchtstoffkörpers bzw. in dem Loch noch
konvergieren bzw. eine zusammenlaufende Form aufweisen. Er mag danach, aber noch vor einem Auftreffen auf eine
Reflexionsfläche, wieder divergieren.
Auch können zur Strahlformung des Lichts unterschiedliche optische Elemente verwendet werden, beispielsweise ein
Schalenreflektor zur Reflexion nur des Konversionslichts und ein refraktives optisches Element zum Strahlformen des
Direktlichtanteils . Auch können zur Bestrahlung des Leuchtstoffkörpers mehrere Halbleiterlichtquellen, insbesondere Laser, gleicher oder unterschiedlicher Frequenz verwendet werden. Die
Primärlichtstrahlen können über geeignete optische
Anordnungen, z.B. TIR-Optiken oder Spiegelelemente,
zusammengeführt und auf das Konversionselement gerichtet werden. Auch können ein oder mehrere Halbleiterlichtquellen so ausgerichtet bzw. fokussiert werden, dass sie bevorzugt den Mittenbereich des Konversionselements ausleuchten; andere Halbleiterlichtquellen können dann Randbereiche des
Leuchtstoffkörpers ausleuchten. Diejenigen
Halbleiterlichtquellen, die auf den Mittenbereich des
Leuchtstoffkörpers ausgerichtet bzw. fokussiert sind, mögen eine andere Strahlungsfrequenz emittieren als diejenigen Halbleiterlichtquellen, die die Außenbereiche des
Leuchtstoffkörpers bestrahlen. Die Halbleiterlichtquellen können im Dauerbetrieb und /oder getaktet betrieben werden. Allgemein kann bei den gezeigten Ausführungsbeispielen mindestens ein weiteres optisches Element nachgeschaltet sein, z.B. für eine Abbildung des Lichtabstrahlmusters in eine Umgebung, insbesondere in ein Fernfeld. Dieses
mindestens eine weitere optische Element mag beispielsweise mindestens ein refraktive Element wie eine Linse, mindestens eine Blende, mindestens einen Reflektor usw. umfassen.
Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten
Leuchtvorrichtungen sind insbesondere mit Fahrzeugen
verwendbar, insbesondere als Fahrzeugscheinwerfer oder mit Fahrzeugscheinwerfern.
Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist. _ ,
26
Bezugs zeichen
1 Leucht orrichtung
2 Laser
3 Leuchtstoffkörper
4 Loch
5 Erste Reflexionsfläche
6 Zweite Reflexionsfläche 8 Reflektor
11 LeuchtVorrichtung
12 Reflektor
13 Erste Reflexionsfläche
13a Teilbereich
13b Teilbereich
14 Aussparung
15 Zweite Reflexionsfläche
21 LeuchtVorrichtung
22 Erste Reflexionsfläche
23 Zweite Reflexionsfläche
24 Erster Reflektor
25 Zweiter Reflektor
26 Gerüst
27 Halterung
31 LeuchtVorrichtung
32 Optisches Element
33 Lichteintrittsfläche
33a Erster Teilbereich
33b Zweiter Teilbereich
34 Lichtaustrittsfläche
35 Zentralbereich
36 Seitenfläche
37 Optisches Element
38 Rücksprung
A Optische Achse
H Halbachse
P Primärlichtstrahl
Ps Primärlicht
Pt Direktlichtanteil Rotationsachse
Sekundär Ii cht
Halber Öffnungswinkel

Claims

Leuchtvorrichtung (1; 11; 21; 31), aufweisend mindestens eine Lichtquelle (2), insbesondere
Halbleiterlichtquelle, zur Aussendung eines
Primärlichtstrahls (P) auf mindestens einen
beabstandeten Leuchtstoffkörper (3) , wobei der
Leuchtstoffkörper (3) mindestens ein Loch (4) aufweist und ein Direktlichtanteil (Pt) des jeweiligen
Primärlichtstrahls (P) durch das mindestens eine Loch (4) durchstrahlbar ist.
Leuchtvorrichtung (1; 11; 21; 31) nach Anspruch 1, wobei der Direktlichtanteil (Pt) einen Teil höchster
Leistungsdichte des Primärlichtstrahls (P) umfasst.
Leuchtvorrichtung (1; 11; 21; 31) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der von der
Leuchtvorrichtung (1) abgestrahlte Direktlichtanteil (Pt) maximal einer Laserklasse 2, insbesondere maximal einer Laserklasse 1, entspricht.
Leuchtvorrichtung (1; 11; 21; 31) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der Direktlichtanteil (Pt) bei symmetrischer Querschnittsform einen halben Öffnungswinkel zwischen 0,5° und 15° aufweist.
Leuchtvorrichtung (1; 11; 21; 31) nach einem der
Ansprüche 1 bis 3, wobei der Direktlichtanteil (Pt) bei asymmetrischer Querschnittsform einen kleinsten halben Öffnungswinkel zwischen 0,5° und 15° und einen größten halben Öffnungswinkel zwischen 1,5° und 30° aufweist.
Leuchtvorrichtung (1; 11; 21; 31) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei von dem
Leuchtstoffkörper (3) abgestrahltes Konversionslicht (Ps, S) und der Direktlichtanteil (Pt) optisch separat geführt sind. Leuchtvorrichtung (1; 11; 21) nach Anspruch 6, wobei der Direktlichtanteil (Pt) nur auf mindestens eine erste, insbesondere reflektierende, optische Fläche (5; 13, 13a; 22) trifft und das Konversionslicht (Ps, S)
mindestens auf eine zweite, insbesondere reflektierende, optische Fläche (6; 15; 23) trifft, wobei die mindestens eine erste optische Fläche (5; 13, 13a; 22) so
ausgestaltet ist, dass sie eine Strahlungsintensität des Direktlichtanteils (Pt) reduziert.
Leuchtvorrichtung (1; 21) nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine erste optische Fläche (5; 22) in Bezug auf den Leuchtstoffkörper (3) vor der mindestens einen zweiten optischen Fläche (6; 23) angeordnet ist.
Leuchtvorrichtung (11) nach Anspruch 7, wobei die mindestens eine erste optische Fläche (13, 13a) in Bezug auf den Leuchtstoffkörper (3) hinter einer Aussparung
(14) in der mindestens einen zweiten optischen Fläche
(15) angeordnet ist.
Leuchtvorrichtung (1; 11) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine erste optische Fläche (5; 13, 13a) und die mindestens eine zweite optische Fläche (6; 15) einem gemeinsamen Bauteil
(8; 12) zugehörig sind.
Leuchtvorrichtung (21) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die mindestens eine erste optische Fläche (22) und die mindestens eine zweite optische Fläche (23)
unterschiedlichen Bauteilen (24, 25) zugehörig sind.
Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei von dem Leuchtstoffkörper (3)
abgestrahltes Konversionslicht (Ps, S) und der
Direktlichtanteil (Pt) in ein refraktives optisches Element (32) einstrahlbar sind. Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Leuchtvorrichtung (1) ein Fahrzeugscheinwerfer oder ein Teil davon ist.
Fahrzeugscheinwerfer, aufweisend mindestens eine Leuchtvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche .
PCT/EP2015/056138 2014-04-11 2015-03-23 Leuchtvorrichtung mit lichtquelle und beabstandetem leuchtstoffkörper WO2015154983A1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201580018923.2A CN106164575B (zh) 2014-04-11 2015-03-23 具有光源和间隔开的发光体的照明装置
US15/302,548 US10228106B2 (en) 2014-04-11 2015-03-23 Luminaire with light source and spaced-apart luminescent body
EP15712335.7A EP3129703B1 (de) 2014-04-11 2015-03-23 Leuchtvorrichtung mit lichtquelle und beabstandetem leuchtstoffkörper

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