WO2016131542A1 - Beleuchtungsvorrichtung mit einem konversionselement für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer solchen - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung mit einem konversionselement für ein kraftfahrzeug und verfahren zum betreiben einer solchen Download PDF

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WO2016131542A1
WO2016131542A1 PCT/EP2016/000267 EP2016000267W WO2016131542A1 WO 2016131542 A1 WO2016131542 A1 WO 2016131542A1 EP 2016000267 W EP2016000267 W EP 2016000267W WO 2016131542 A1 WO2016131542 A1 WO 2016131542A1
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WO
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magnetic field
conversion element
lighting device
edge piece
field generator
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PCT/EP2016/000267
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nicholas Schmitt
Jürgen Wilhelmy
Original Assignee
Audi Ag
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
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    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/176—Light sources where the light is generated by photoluminescent material spaced from a primary light generating element

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for a motor vehicle, the lighting device comprising a light source for providing primary light with a first wavelength spectrum, a conversion element for converting the primary light into secondary light with a predetermined second wavelength spectrum and emission of the secondary light source. Includes light. Furthermore, the invention relates to a motor vehicle with such a lighting device. Moreover, the invention relates to a method for operating such a lighting device. Automotive lighting devices have undergone a wide variety of designs over the history of motor vehicle development with the advancement of technically available light sources. Especially for the headlamps of motor vehicles, the use of bulbs from simple incandescent lamps via halogen lamps, preferably in more expensive motor vehicles, leads to high-pressure gas discharge lamps (xenon light). Due to a significant increase in efficiency of semiconductor light sources in the form of light-emitting diodes (LEDs), they are increasingly used in all areas of automotive lighting, as they open up more possibilities in vehicle design due to their compactness.
  • LEDs light-emitting diodes
  • Front headlights of a motor vehicle must also on the one hand illuminate the road ahead of the vehicle as far as possible, without on the other hand to dazzle oncoming traffic.
  • a separate low beam and high beam are used for this, which can be provided by two separate, alternately driven headlight parts.
  • Distributed LEDs arranged in a common lighting device open up the possibility here of providing selective low-beam control of the possibility of providing dipped beam and main beam together from a lighting device.
  • DE 10 2007 055 480 B3 discloses a lighting device for a vehicle which comprises at least one light source and at least one optical imaging element arranged in the beam path of the light source. Between the light source and the imaging element a surface element is arranged, which is designed to illuminate the focal plane of the imaging element.
  • the surface element is arranged in the focal plane of the imaging element and has a plurality of defined surface segments defined from each other. In order to avoid glare from other road users when the high beam function is set, individual area segments are not automatically illuminated and thus not excited to emit light.
  • US 2014/0029282 A1 discloses an adaptive illumination system for a motor vehicle, comprising at least one primary light source emitting light radiation, a scanning system which receives the light radiation from the primary light source and spatially distributes it to the surface of a wavelength conversion device, wherein the wavelength conversion device receives the light radiation from the at least one primary source and emits white light radiation again, and an optical imaging system.
  • the imaging optical system receives the white light re-emitted from the wavelength conversion device and projects this light in front of the vehicle to form a light beam.
  • the wavelength conversion device is located near a focal plane of the optical imaging system.
  • the scanning system and the optical system are on the same side of the wavelength conversion device.
  • An intensity of the white light radiation emitted by the wavelength conversion device is modulatable between a minimum value and a maximum value, wherein the variable speed sampling is performed.
  • US 3 656 835 A proposes a method for modulating the intensity of electromagnetic radiation, comprising: generating triplets in a system in which triplets are producible, and in which the triplets are subsequently emitted with emission of electromagnetic radiation from delayed fluorescence or, in Presence of paramagnetic quenching, phosphorescence decay, and changing a magnetic field strength on the system, causing a change in the intensity of the emitted electromagnetic radiation.
  • a system for modulating light through a magnetic field is presented. It is an object of the present invention to provide a simple and efficient lighting device for a motor vehicle, and a motor vehicle with such a lighting device and a method for operating such a lighting device.
  • the invention is based on a generic lighting device for a motor vehicle, which is developed by at least one first magnetic field generator for generating a magnetic field in the conversion element, whereby the emission of the secondary light is reduced within the conversion element.
  • the invention relates to a method for operating a lighting device for a motor vehicle, comprising the steps of providing primary light with a first wavelength spectrum through a light source and converting the primary light into secondary light having a predetermined second wavelength spectrum through a conversion element and emit the secondary light. This is further developed by generating a magnetic field in the conversion element and thereby reducing the emission of the secondary light.
  • the light source is preferably a laser light source, in particular one or more laser diodes, that is to say semiconductor light sources which emit coherent radiation in a narrow wavelength range.
  • the first wavelength spectrum may be a narrow range in the blue spectral range.
  • the conversion element may comprise or consist of a phosphor.
  • the phosphor preferably has a high absorption capacity in the wavelength range in which the first wavelength spectrum, in particular its maximum, of the primary light provided by the light source lies.
  • the invention is based on the finding that a luminescent material, often referred to in the jargon as phosphorus, can be influenced by the application of a magnetic field in its light emission. This quantum mechanical interaction is known as the Zeeman effect.
  • the emission of the secondary light with a predetermined second wavelength spectrum can thus be reduced, in particular prevented. It can also be provided to allow an emission of secondary light outside the predetermined second wavelength spectrum, which is prevented by a filtering effect of components of the lighting device at the exit from the lighting device.
  • the lighting device according to the invention has the advantage that no movable elements are provided for controlling the emission of the secondary light. Thus, on the one hand, a lower effort for the control is recorded, on the other hand, the probability of failure decreases due to the negligibility of moving elements. Furthermore, the negative influence of environmental factors, which are typical for use in motor vehicles, such as vibrations or very pronounced temperature cycles, is reduced.
  • the first magnetic field generator is designed to generate the magnetic field in a locally limited area of the conversion element.
  • a partial light bundle in a beam path which is imaged onto a projection surface, can be selectively controlled, in particular blanked out.
  • the function can be realized that the driver of an oncoming vehicle is not dazzled by just this partial light bundle is hidden, which would otherwise hit exactly the oncoming vehicle.
  • the locally limited region of the conversion element is imaged onto a dark zone of the projection surface, which has soft transitions, in particular a diffuse boundary line.
  • Such scattering effects can also be achieved, for example, by means of a suitable light-guiding element, for example in the form of reflectors (mirrors) or lenses, prisms and other light-guiding elements.
  • the conversion element is arranged on a surface bounded on the outside by an edge, in particular of a flat surface, wherein the first magnetic field generator is arranged on the edge.
  • the magnetic field generator may be in particular act a coil which is controllable with a first electric current.
  • the edge around the conversion element can in this case be covered with a - in particular multi-part - ferrite ring.
  • the ferrite ring can be structured correspondingly for receiving one or more coils for the at least first magnetic field generator.
  • An interior formed by the ferrite ring can here be at least partially filled with phosphor material of the conversion element.
  • the first magnetic field generator is adapted to generate a first magnetic field whose main direction is parallel to the surface and / or perpendicular to the edge. As a result, the magnetic field penetrates the conversion element in its entire width and in the shortest possible way.
  • the edge has a first edge piece and a second edge piece, which run parallel to one another, and a third edge piece and a fourth edge piece, which likewise run parallel to one another.
  • the four edge pieces of the rim form a parallelogram.
  • the four edge pieces can be made the same length.
  • the first edge piece and the third edge piece are arranged at right angles to each other.
  • the four edge pieces of the edge form a rectangle, in particular a square in the case of the same length of the four edge pieces.
  • the first magnetic field generator on the first edge piece and a second magnetic field generator on the second edge piece are arranged opposite one another on a line perpendicular to the first edge piece, wherein the first magnetic field generator and the second magnetic field generator are designed to generate a first magnetic field in a first direction are.
  • a second current for driving the second magnetic field generator may be identical to the first current for driving the first magnetic field generator.
  • the first magnetic field generator and the second magnetic field generator can be so interconnected that they are always controlled together, so that a generated by the respective magnetic field generator partial magnetic field of the first magnetic field results in each case with the same polarity in the first direction.
  • first magnetic field generator and the second magnetic field generator in the conversion element can be controlled separately from one another, for example to produce an inhomogeneous first magnetic field in the conversion element.
  • a third magnetic field generator on the third edge piece and a fourth magnetic field generator on the fourth edge piece are arranged opposite one another on a line perpendicular to the third edge piece, wherein the third magnetic field generator and the fourth magnetic field generator are designed to generate a second magnetic field in a second direction are.
  • the first magnetic field and the second magnetic field have an overlap region, in which a zone with increased magnetic field effect results, which corresponds to an emission-reduced zone of the conversion element.
  • the first, the second, the third and the fourth magnetic field generator are designed in the overlap region of the first magnetic field and the second magnetic field on the conversion element, a resulting magnetic field with a field strength above a predetermined first threshold and in the entire region at the conversion element outside of Overlap region to produce a resulting magnetic field with a field strength below a predetermined second threshold.
  • the first threshold value can also be equal to the second threshold value.
  • the first threshold value may represent a value for a magnetic field strength at which an emission of the conversion element is significantly reduced, in particular suppressed, in relation to a magnetic-field-free operation.
  • the emission of the conversion element when applying a magnetic field with a field strength below the predetermined second threshold is not or only slightly reduced.
  • the invention further proposes a motor vehicle with such a lighting device.
  • the lighting device is preferably a headlight, in particular a headlight of the motor vehicle.
  • These are preferably so-called laser Headlamps which are designed in particular for controlling individual partial light bundles (matrix beam).
  • FIG. 1 is a simplified schematic representation of an energy band model without external influence
  • FIG. 2 is a simplified schematic representation of an energy band model under the influence of an external magnetic field
  • FIG. 3 shows a lighting device according to the invention in a simplified schematic perspective view
  • FIG. 4 shows a more detailed schematic representation of the conversion element with magnetic field generators according to the representation from FIG. 3.
  • An energy band model without external influencing shows a first band level 1 (ground state), from which a second band level by means of an excitation energy 12 13 (excited state) is reached. Starting from the second band level 13, an energy emission can take place which has an emission energy 14. As a result, a third band level 15 is achieved. Upon release of a loss energy 16 (dissipation), the first band level 11, ie the original ground state, is reached again.
  • a loss energy 16 loss energy
  • the excitation energy 12 may, for example, be provided in a narrow wavelength range by a laser light source.
  • the shifted fourth band level 17 in this case also an absorption capacity of a respective phosphor material in the wavelength range provided by the laser light source can be reduced to such an extent that excitation is no longer possible.
  • FIG. 3 shows a lighting device 30 according to the invention which has a light source 21 for the provision of primary light 22.
  • the primary light 22 strikes a conversion element 23, which emits secondary light 26.
  • a reduced-emission zone 24 which is caused by the application of a magnetic field.
  • a light-guiding element 25 is shown, which can be configured as a lens, prism or the like. Alternatively, a design as a reflector is possible.
  • the secondary light 26 strikes a projection surface 27, which does not belong to the illumination device 30 and on which the emission-reduced zone 24 of the conversion element 23 is imaged as a dark zone 28.
  • a magnetic field generator 31, 32, 33, 34 is arranged in each case.
  • the magnetic field generators 31, 32, 33, 34 it is possible to generate a magnetic field which reduces, in particular prevents, the emission of the secondary light 26 in the emission-reduced zone 24.
  • the conversion element 23 has a first edge piece a, which is arranged opposite a parallel second edge piece b. At right angles to the first edge piece a and the second edge piece b, a third edge piece c and a fourth edge piece d are respectively arranged. Thus, the conversion element 23 has a rectangular shape.
  • a first magnetic field generator 31 is arranged, which faces a second magnetic field generator 32 on the second edge piece b.
  • the first magnetic field generator 31 and the second magnetic field generator 32 are designed to generate a first magnetic field, which is represented by first magnetic field lines 35.
  • a third magnetic field generator 33 is arranged on the third edge piece c, wherein a fourth magnetic field generator 34 is arranged opposite this on the fourth edge piece d.
  • the third magnetic field generator 33 and the fourth magnetic field generator 34 are designed to generate a second magnetic field, which is represented by second magnetic field lines 36.
  • second magnetic field lines 36 In the overlap region of the magnetic field lines 35 and the magnetic field lines 36 results in a zone with increased magnetic field effect 37.
  • the emission of the secondary light 26 is reduced by the magnetic field, the zone with increased magnetic field effect 37 corresponds to the reduced-emission zone 24 of FIG 3.
  • an alternative set of magnetic field generators 31a, 32a, 33a, 34a is shown in the same way, which generates magnetic field lines 35a and magnetic field lines 36a.
  • the first magnetic field generator 31 and the second magnetic field generator 32 are driven asymmetrically, so that the associated magnetic field in the intersection of the magnetic field lines 35 and the magnetic field lines 36 has a higher value than the magnetic field in the intersection of the magnetic field lines 35 with the magnetic field lines 36a.
  • a variety of arrangements of zones with increased magnetic field effect 37, 37a can be generated.
  • the embodiment is merely illustrative of the invention and is not limitative of it.
  • an illumination device for a motor vehicle in particular a laser headlamp with a matrix beam function, can be designed by selective phosphor activation.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung (30) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (30) eine Lichtquelle (21 ) zur Bereitstellung von Primär-Licht (22) mit einem ersten Wellenlängenspektrum und ein Konversionselement (23) zur Konversion von dem Primär-Licht (22) in Sekundär-Licht (26) mit einem vorgegebenen zweiten Wellenlängenspektrum und Emission des Sekundär-Lichts (26) umfasst. Die Beleuchtungsvorrichtung (30) umfasst weiterhin zumindest einen ersten Magnetfeldgenerator (31) zur Erzeugung eines Magnetfelds in dem Konversionselement (23), wodurch innerhalb des Konversionselements (23) die Emission des Sekundär-Lichts (26) reduziert wird. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung (30) sowie ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung (30).

Description

Beleuchtungsvorrichtung mit einem Konversionselement für ein Kraftfahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer solchen
BESCHREIBUNG:
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, wobei die Beleuchtungsvorrichtung eine Lichtquelle zur Bereitstellung von Primär-Licht mit einem ersten Wellenlängenspektrum, ein Konversionselement zur Konversion von dem Primär-Licht in Sekundär-Licht mit einem vor- gegebenen zweiten Wellenlängenspektrum und Emission des Sekundär- Lichts umfasst. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung. Überdies betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung. Beleuchtungsvorrichtungen für Kraftfahrzeuge haben im Laufe der Entwicklungsgeschichte der Kraftfahrzeuge mit der Weiterentwicklung der technisch verfügbaren Lichtquellen ein breites Spektrum an Ausgestaltungen erfahren. Speziell für die Frontscheinwerfer von Kraftfahrzeugen führt der Leuchtmitteleinsatz von einfachen Glühlampen über Halogenlampen bevorzugt bei hö- herwertigen Kraftfahrzeugen zu Hochdruck-Gasentladungslampen (Xenon- Licht). Aufgrund einer deutlichen Effizienzsteigerung von Halbleiterlichtquellen in Form von Leuchtdioden (LED) finden diese vermehrt Einsatz in allen Bereichen der automobilen Beleuchtung, da sie aufgrund ihrer Kompaktheit mehr Möglichkeiten im Fahrzeugdesign eröffnen.
Frontscheinwerfer eines Kraftfahrzeugs müssen außerdem einerseits die Fahrbahn vor dem Fahrzeug möglichst weitreichend ausleuchten, ohne andererseits dabei den Gegenverkehr zu blenden. Klassischerweise werden dafür ein separates Abblendlicht und Fernlicht eingesetzt, welche von zwei getrennten, wechselweise angesteuerten Scheinwerferteilen bereitgestellt werden können. Verteilt angeordnete LEDs in einer gemeinsamen Beleuchtungsvorrichtung eröffnen über die Möglichkeit einer selektiven Ansteuerung hierbei die Möglichkeit, Abblendlicht und Fernlicht gemeinsam aus einer Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen. In diesem Zusammenhang ist aus der DE 10 2007 055 480 B3 eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug bekannt, welche zumindest eine Lichtquelle und zumindest ein im Strahlengang der Lichtquelle angeordnetes optisches Abbildungselement umfasst. Zwischen der Lichtquelle und dem Abbil- dungselement ist ein Flächenelement angeordnet, welches zur Ausleuchtung der Brennebene des Abbildungselements ausgebildet ist. Das Flächenelement ist in der Brennebene des Abbildungselements angeordnet und weist mehrere definiert voneinander abgegrenzte Flächensegmente auf. Zur Vermeidung einer Blendung von anderen Verkehrsteilnehmern bei eingestellter Fernlichtfunktion werden automatisch gesteuert einzelne Flächensegmente nicht angestrahlt und somit nicht zur Lichtemission angeregt.
Des Weiteren ist aus der US 2014/0029282 A1 ein adaptives Beleuchtungssystem für ein Kraftfahrzeug bekannt, umfassend mindestens eine primäre Lichtquelle, die Lichtstrahlung aussendet, ein Abtastsystem, welches die Lichtstrahlung von der Primärlichtquelle empfängt und räumlich auf die Oberfläche einer Wellenlängenkonversionsvorrichtung verteilt, wobei die Wellenlängenkonversionsvorrichtung die Lichtstrahlung von der mindestens einen Primärquelle empfängt und weiße Lichtstrahlung wieder aussendet, und ein optisches Abbildungssystem. Das optische Abbildungssystem empfängt das von der Wellenlängenkonversionsvorrichtung wiederausgesendete Weißlicht und projiziert dieses Licht vor das Fahrzeug, um einen Lichtstrahl zu bilden. Die Wellenlängenkonversionseinrichtung befindet sich nahe einer Brennebene des optischen Abbildungssystems. Das Abtastsystem und das optische System befinden sich auf derselben Seite der Wellenlängenumwandlungsvorrichtung. Eine Intensität der weißen Lichtstrahlung, welche durch die Wellenlängenkonversionseinrichtung ausgesendet wird, ist zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert modulierbar, wobei die Abtastung mit variabler Geschwindigkeit durchgeführt wird.
Die US 3 656 835 A schlägt ein Verfahren zum Modulieren der Intensität elektromagnetischer Strahlung vor, umfassend: Erzeugen von Tripletts in einem System, in dem Tripletts erzeugbar sind, und in dem die Tripletts anschließend mit Aussendung von elektromagnetischer Strahlung abgeleitet aus verzögerter Fluoreszenz oder, in Gegenwart von paramagnetischer Auslöschung, Phosphoreszenz zerfallen, und Ändern einer magnetischen Feldstärke an dem System, wodurch eine Änderung der Intensität der ausgesendeten elektromagnetischen Strahlung bewirkt wird. Insbesondere wird ein System zur Modulation von Licht durch ein Magnetfeld vorgestellt. Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine einfache und effiziente Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung.
Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentan- spruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Erfindung geht von einer gattungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug aus, welche durch zumindest einen ersten Magnetfeldge- nerator zur Erzeugung eines Magnetfelds in dem Konversionselement weitergebildet wird, wodurch innerhalb des Konversionselements die Emission des Sekundär-Lichts reduziert wird.
Verfahrensseitig geht die Erfindung von einem Verfahren zum Betreiben ei- ner Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit den Schritten Bereitstellen von Primär-Licht mit einem ersten Wellenlängenspektrum durch eine Lichtquelle und Konvertieren von dem Primär-Licht in Sekundär-Licht mit einem vorgegebenen zweiten Wellenlängenspektrum durch ein Konversionselement und emittieren des Sekundär-Lichts aus. Dieses wird durch Erzeu- gen eines Magnetfelds in dem Konversionselement und hierdurch Reduzieren der Emission des Sekundär-Lichts weitergebildet.
Bevorzugt handelt es sich bei der Lichtquelle um eine Laserlichtquelle, insbesondere um eine oder mehrere Laserdioden, das heißt Halbleiterlichtquel- len, welche kohärente Strahlung in einem schmalen Wellenlängenbereich abstrahlen. Bevorzugt kann es sich bei dem ersten Wellenlängenspektrum um einen schmalen Bereich im blauen Spektralbereich handeln. Das Konversionselement kann einen Leuchtstoff aufweisen oder aus einem solchen bestehen. Bevorzugt weist der Leuchtstoff dabei ein hohes Absorptionsver- mögen in dem Wellenlängenbereich auf, in welchem das das erste Wellenlängenspektrum, insbesondere dessen Maximum, des von der Lichtquelle bereitgestellten Primär-Lichts liegt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein Leuchtstoff, in der Fachsprache oft in Anlehnung an den englischen Begriff auch als Phosphor bezeichnet, durch Anlegen eines Magnetfeldes in seiner Lichtemission be- einflusst werden kann. Diese quantenmechanische Wechselwirkung ist als Zeeman-Effekt bekannt. In Abhängigkeit der Höhe des angelegten Magnetfelds kann somit die Emission des Sekundär-Lichts mit einem vorgegebenen zweiten Wellenlängenspektrum reduziert, insbesondere verhindert werden. Es kann auch vorgesehen sein, eine Emission von Sekundär-Licht außerhalb des vorgegebenen zweiten Wellenlängenspektrums zuzulassen, welches durch eine filternde Wirkung von Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung am Austritt aus der Beleuchtungsvorrichtung gehindert wird. Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass zur Steuerung der Emission des Sekundär-Lichts keinerlei bewegliche Elemente vorgesehen sind. Somit ist einerseits ein geringerer Aufwand für die Ansteuerung zu verzeichnen, andererseits sinkt die Ausfallwahrscheinlichkeit durch die Ver- zichtbarkeit von beweglichen Elementen. Weiterhin reduziert sich der negative Einfluss von Umweltfaktoren, welche für den Einsatz in Kraftfahrzeugen typisch sind, wie beispielsweise Vibrationen oder sehr stark ausgeprägte Temperaturzyklen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Magnetfeldgenerator dazu ausgelegt, das Magnetfeld in einem lokal begrenzten Bereich des Konversionselements zu erzeugen. Dadurch kann ein Teillichtbündel in einem Strahlengang, welcher auf eine Projektionsfläche abgebildet wird, selektiv gesteu- , ert, insbesondere ausgeblendet, werden. Dadurch lässt sich beispielsweise die Funktion realisieren, dass der Fahrer eines entgegenkommenden Fahrzeugs nicht geblendet wird, indem gerade dieses Teillichtbündel ausgeblendet wird, das ansonsten genau das entgegenkommende Fahrzeug treffen würde. Hierbei kann auch vorgesehen sein, dass der lokal begrenzte Bereich des Konversionselements auf eine Dunkelzone der Projektionsfläche abgebildet wird, welche weiche Übergänge, insbesondere eine diffuse Grenzlinie, aufweist. Derartige Streueffekte können beispielsweise auch durch ein geeignetes Lichtlenkungselement, zum Beispiel in Form von Reflektoren (Spiegeln) oder Linsen, Prismen und sonstigen Lichtleitelementen erzielt werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Konversionselement auf einer nach außen durch einen Rand begrenzten Fläche, insbesondere einer ebenen Fläche, angeordnet, wobei der erste Magnetfeldgenerator auf dem Rand angeordnet ist. Bei dem Magnetfeldgenerator kann es sich insbesondere um eine Spule handeln, welche mit einem ersten elektrischen Strom ansteuerbar ist. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass das Konversionselement von einer Rückseite der Fläche durch die Lichtquelle bestrahlt werden kann und die Emission des konvertierten Sekundär-Lichts von einer Vorderseite der Flä- che aus erfolgen kann. Dabei kann auch vorgesehen sein, entlang des Randes Mittel zur Führung eines magnetischen Feldes vorzusehen, vorzugsweise in Form eines magnetisch gut leitenden Materials, insbesondere in Form eines Ferritmaterials. Der Rand um das Konversionselement herum kann hierbei mit einem - insbesondere mehrteiligen - Ferritring belegt sein. Der Ferritring kann dabei entsprechend zur Aufnahme einer oder mehrerer Spulen für den zumindest ersten Magnetfeldgenerator strukturiert sein. Ein durch den Ferritring gebildeter Innenraum kann hierbei zumindest teilweise mit Leuchtstoffmate- al des Konversionselements ausgefüllt sein. In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der erste Magnetfeldgenerator dazu eingerichtet, ein erstes Magnetfeld zu erzeugen, dessen Hauptrichtung parallel zu der Fläche und/oder senkrecht zu dem Rand verläuft. Dadurch durchdringt das Magnetfeld das Konversionselement in seiner ganzen Breite und auf dem kürzestmöglichen Weg. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Rand ein erstes Randstück und ein zweites Randstück auf, welche parallel zueinander verlaufen, sowie ein drittes Randstück und ein viertes Randstück, welche ebenfalls parallel zueinander verlaufen. Mit anderen Worten bilden die vier Randstücke des Rands ein Parallelogramm. Insbesondere können die vier Randstücke gleich lang ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt ist hierbei, dass das erste Randstück und das dritte Randstück rechtwinklig zueinander angeordnet sind. Somit bilden die vier Randstücke des Rands ein Rechteck, insbesondere ein Quadrat im Fall gleicher Länge der vier Randstücke.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind der erste Magnetfeldgenerator auf dem ersten Randstück und ein zweiter Magnetfeldgenerator auf dem zweiten Randstück auf einer zu dem ersten Randstück senkrechten Linie einander gegenüberliegend angeordnet, wobei der erste Magnetfeldgenerator und der zweite Magnetfeldgenerator zur Erzeugung eines ersten Magnetfelds in einer ersten Richtung ausgelegt sind. Insbesondere kann ein zweiter Strom zur Ansteuerung des zweiten Magnetfeldgenerators identisch zu dem ersten Strom zur Ansteuerung es ersten Magnetfeldgenerators gegeben sein. Der erste Magnetfeldgenerator und der zweite Magnetfeldgenerator können ins- besondere so miteinander verschaltet sein, dass sie immer gemeinsam miteinander angesteuert werden, sodass sich ein durch den jeweiligen Magnetfeldgenerator erzeugtes Teil-Magnetfeld des ersten Magnetfelds mit jeweils gleicher Polarität in der ersten Richtung ergibt. Auf diese Weise lässt sich ein besonders gleichmäßiger Verlauf des durch den ersten Magnetfeldgenerator und den zweiten Magnetfeldgenerator in dem Konversionselement erzeugten ersten Magnetfelds erzielen. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, den ersten Magnetfeldgenerator und den zweiten Magnetfeldgenerator getrennt voneinander anzusteuern, um beispielsweise ein inhomogenes erstes Mag- netfeld in dem Konversions-element zu erzeugen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung sind ein dritter Magnetfeldgenerator auf dem dritten Randstück und ein vierter Magnetfeldgenerator auf dem vierten Randstück auf einer zu dem dritten Randstück senkrechten Linie einander gegenüberliegend angeordnet, wobei der dritte Magnetfeldgenerator und der vierte Magnetfeldgenerator zur Erzeugung eines zweiten Magnetfeldes in einer zweiten Richtung ausgelegt sind. Das erste Magnetfeld und das zweite Magnetfeld weisen einen Überlappungsbereich auf, in dem sich eine Zone mit verstärkter Magnetfeldeinwirkung ergibt, die einer emissions-reduzierten Zone des Konversionselements entspricht. Bevorzugt sind der erste, der zweite, der dritte und der vierte Magnetfeldgenerator dazu ausgelegt, in dem Überlappungsbereich des ersten Magnetfelds und des zweiten Magnetfelds an dem Konversionselement ein resultierendes Magnetfeld mit einer Feldstärke oberhalb eines vorgebbaren ersten Schwellwerts und im gesamten Bereich an dem Konversionselement außerhalb des Überlappungsbereichs ein resultierendes Magnetfeld mit einer Feldstärke unterhalb eines vorgebbaren zweiten Schwellwerts zu erzeugen. Der erste Schwellwert kann hierbei auch gleich dem zweiten Schwellwert sein. Der erste Schwellwert kann einen Wert für eine Magnetfeldstärke darstellen, bei welcher eine Emission des Konversionselements gegenüber einem magnetfeldfreien Betrieb deutlich reduziert, insbesondere unterdrückt ist. Bevorzugt wird die Emission des Konversionselements bei Anlegen eines Magnetfelds mit einer Feldstärke unterhalb des vorgebbaren zweiten Schwellwerts nicht oder nur unwesentlich reduziert.
Die Erfindung schlägt weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Beleuchtungsvorrichtung vor. Bei der Beleuchtungsvorrichtung handelt es sich bevorzugt um einen Scheinwerfer, insbesondere einen Frontscheinwerfer des Kraftfahrzeugs. Bevorzugt handelt es sich dabei um sogenannte Laser- Scheinwerfer, welche insbesondere zur Steuerung von einzelnen Teillichtbündeln (Matrixbeam) ausgelegt sind.
Die für die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung beschriebenen Vor- teile und bevorzugten Ausführungsformen gelten auch für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
Die für die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug beschriebenen Vorteile und Merkmale sowie Ausführungsformen gelten gleichermaßen für entsprechende Verfahren und umgekehrt. Folglich können für Vorrichtungsmerkmale entsprechende Verfahrensmerkmale und umgekehrt vorgesehen sein.
Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmals- kombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen als von der Erfindung umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt oder erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich anhand der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Berücksichtigung der beigefügten Figuren. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen. Es zeigen:
Fig. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Energiebandmodells ohne äußere Beeinflussung, Fig. 2 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Energiebandmodells unter dem Einfluss eines externen Magnetfelds,
Fig. 3 eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung in einer vereinfachten schematisch-perspektivischen Ansicht, und Fig. 4 eine detailliertere schematische Darstellung des Konversionselements mit Magnetfeldgeneratoren gemäß der Darstellung aus Fig. 3. Ein Energiebandmodell ohne äußere Beeinflussung gemäß der Darstellung in Fig. 1 zeigt ein erstes Bandniveau 1 (Grundzustand), von welchem aus mittels einer Anregungsenergie 12 ein zweites Bandniveau 13 (Anregungszustand) erreicht wird. Ausgehend von dem zweiten Bandniveau 13 kann eine Energieabstrahlung erfolgen, welche eine Emissionsenergie 14 auf- weist. Dadurch wird ein drittes Bandniveau 15 erreicht. Bei Freisetzung einer Verlustenergie 16 (Dissipation) wird wieder das erste Bandniveau 11 , das heißt der ursprüngliche Grundzustand, erreicht.
Fig. 2 zeigt den Einfluss eines externen Magnetfelds auf das Energieband- modell. Infolge des Einflusses des äußeren Magnetfelds hat sich das zweite Bandniveau 13 hin zu einem vierten Bandniveau 17 verschoben. Eine Energiedifferenz zwischen dem ursprünglichen ungestörten zweiten Bandniveau 13 und dem vierten Bandniveau 17 ist hierbei mit einer Energieverschiebung 19 bezeichnet. Eine theoretische Emissionsenergie 18 ergibt sich zwischen dem vierten Bandniveau 17 und dem dritten Bandniveau 15. Die Anregungsenergie 12 kann beispielsweise in einem schmalen Wellenlängenbereich von einer Laserlichtquelle bereitgestellt sein. Durch das verschobene vierte Bandniveau 17 kann hierbei auch eine Absorptionsfähigkeit eines betreffenden Leuchtstoffmaterials in dem durch die Laserlichtquelle bereitgestellten Wellenlängenbereich so weit reduziert sein, dass eine Anregung nicht mehr möglich ist. In diesem Fall erfolgt auch keine Emission eines Lichtquants beim Übergang von dem vierten Bandniveau 17 zu dem dritten Bandniveau 15, da das vierte Bandniveau 17 gar nicht besetzt wird. Im Falle einer doch noch möglichen Absorption und anschließenden Emission mit der Emissi- onsenergie 18 kann beispielsweise auch eine Emission im infraroten Bereich stattfinden, welche für das menschliche Auge nicht sichtbar ist. Strahlen außerhalb des vorgegebenen zweiten Wellenlängenspektrums können auf einfache Art und Weise durch entsprechende Filtervorrichtungen unterdrückt werden.
Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung 30, welche eine Lichtquelle 21 zur Bereitstellung von Primär-Licht 22 aufweist. Das Primär- Licht 22 trifft auf ein Konversionselement 23, welches Sekundär-Licht 26 emittiert. Auf dem Konversionselement 23 ist eine emissionsreduzierte Zone 24 dargestellt, welche durch das Anlegen eines Magnetfelds verursacht wird. Im Strahlengang des Sekundär-Lichts 26 ist ein Lichtlenkungselement 25 dargestellt, welches als Linse, Prisma oder dergleichen ausgestaltet sein kann. Alternativ ist auch eine Ausführung als Reflektor möglich. Das Sekun- där-Licht 26 trifft auf eine nicht zu der Beleuchtungsvorrichtung 30 gehörende Projektionsfläche 27, auf welcher die emissionsreduzierte Zone 24 des Konversionselements 23 als Dunkelzone 28 abgebildet wird. An jedem der vier Ränder des rechteckförmigen Konversionselements 23 ist jeweils ein Magnetfeldgenerator 31 , 32, 33, 34 angeordnet. Mittels der Magnetfeldgene- ratoren 31 , 32, 33, 34 ist die Erzeugung eines Magnetfeldes möglich, welches in der emissionsreduzierten Zone 24 die Emission des Sekundär-Lichts 26 reduziert, insbesondere verhindert.
Fig. 4 zeigt das Konversionselement 23 mit den Magnetfeldgeneratoren 31 , 32, 33, 34 in einer detaillierteren Darstellung. Das Konversionselement 23 weist ein erstes Randstück a auf, welches gegenüber einem parallel verlaufenden zweiten Randstück b angeordnet ist. Rechtwinklig zu dem ersten Randstück a und dem zweiten Randstück b sind jeweils ein drittes Randstück c und ein viertes Randstück d angeordnet. Somit weist das Konversi- onselement 23 eine rechteckige Form auf. An dem ersten Randstück a ist ein erster Magnetfeldgenerator 31 angeordnet, welchem auf dem zweiten Randstück b ein zweiter Magnetfeldgenerator 32 gegenübersteht. Der erste Magnetfeldgenerator 31 und der zweite Magnetfeldgenerator 32 sind dazu ausgelegt, ein erstes Magnetfeld zu erzeugen, welches durch erste Magnetfeld- linien 35 dargestellt ist. Ein dritter Magnetfeldgenerator 33 ist an dem dritten Randstück c angeordnet, wobei diesem gegenüberliegend auf dem vierten Randstück d ein vierter Magnetfeldgenerator 34 angeordnet ist. Der dritte Magnetfeldgenerator 33 und der vierte Magnetfeldgenerator 34 sind dazu ausgelegt, ein zweites Magnetfeld zu erzeugen, welches durch zweite Mag- netfeldlinien 36 dargestellt ist. Im Überlappungsbereich der Magnetfeldlinien 35 und der Magnetfeldlinien 36 ergibt sich eine Zone mit verstärkter Magnetfeldeinwirkung 37. Entsprechend dem Zeeman-Effekt wird durch das Magnetfeld die Emission des Sekundär-Lichts 26 reduziert, die Zone mit verstärkter Magnetfeldeinwirkung 37 entspricht damit der emissionsreduzierten Zone 24 aus Fig. 3.
Beispielhaft ist in gleicher Weise ein alternativer Satz von Magnetfeldgeneratoren 31a, 32a, 33a, 34a dargestellt, welcher Magnetfeldlinien 35a und Magnetfeldlinien 36a erzeugt. Dadurch ergibt sich eine alternative Zone mit ver- stärkter Magnetfeldeinwirkung 37a. Dabei kann es vorgesehen sein, dass der erste Magnetfeldgenerator 31 und der zweite Magnetfeldgenerator 32 asymmetrisch angesteuert werden, sodass das zugehörige Magnetfeld im Schnittbereich der Magnetfeldlinien 35 und der Magnetfeldlinien 36 einen höheren Wert aufweist als das Magnetfeld im Schnittbereich der Magnetfeldlinien 35 mit den Magnetfeldlinien 36a. Auf diese Weise sind vielfältige Anordnungen von Zonen mit verstärkter Magnetfeldeinwirkung 37, 37a erzeugbar. Das Ausführungsbeispiel dient lediglich der Erläuterung der Erfindung und ist für diese nicht beschränkend. So kann natürlich die konkrete Ausgestaltung, insbesondere die Anordnung der Magnetfeldgeneratoren 31 , 32, 33, 34, beliebig gestaltet sein, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen. Somit wurde vorstehend gezeigt, wie eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Laserscheinwerfer mit einer Matrixbeam- funktion, durch selektive Phosphoraktivierung gestaltet sein kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:
Beleuchtungsvorrichtung (30) für ein Kraftfahrzeug, wobei die Beleuchtungsvorrichtung (30) umfasst:
- eine Lichtquelle (21 ) zur Bereitstellung von Primär-Licht (22) mit einem ersten Wellenlängenspektrum,
- ein Konversionselement (23) zur Konversion von dem Primär-Licht (22) in Sekundär-Licht (26) mit einem vorgegebenen zweiten Wellenlängenspektrum und Emission des Sekundär-Lichts (26),
gekennzeichnet durch
- zumindest einen ersten Magnetfeldgenerator (31) zur Erzeugung eines Magnetfelds in dem Konversionselement (23), wodurch innerhalb des Konversionselements (23) die Emission des Sekundär-Lichts (26) reduziert wird.
Beleuchtungsvorrichtung (30) nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Magnetfeldgenerator (31 ) dazu ausgelegt ist, das Magnetfeld in einem lokal begrenzten Bereich (24) des Konversionselements (23) zu erzeugen.
Beleuchtungsvorrichtung (30) nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Konversionselement (23) auf einer nach außen durch einen Rand begrenzten Fläche, insbesondere einer ebenen Fläche, angeordnet ist, wobei der erste Magnetfeldgenerator (31 ) auf dem Rand angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (30) nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Magnetfeldgenerator (31 ) dazu eingerichtet ist, ein erstes Magnetfeld (35) zu erzeugen, dessen Hauptrichtung parallel zu der Fläche und/oder senkrecht zu dem Rand verläuft
Beleuchtungsvorrichtung (30) nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rand ein erstes Randstück (a) und ein zweites Randstück (b) aufweist, welche parallel zueinander verlaufen, sowie ein drittes Randstück (c) und ein viertes Randstück (d) aufweist, welche parallel zueinander verlaufen.
6. Beleuchtungsvorrichtung (30) nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
das erste Randstück (a) und das dritte Randstück (c) rechtwinklig zuei- nander angeordnet sind.
7. Beleuchtungsvorrichtung (30) nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
der erste Magnetfeldgenerator (31 ) auf dem ersten Randstück (a) und ein zweiter Magnetfeldgenerator (32) auf dem zweiten Randstück (b) auf einer zu dem ersten Randstück (a) senkrechten Linie einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei der erste Magnetfeldgenerator (31 ) und der zweite Magnetfeldgenerator (32) zur Erzeugung eines ersten Magnetfeldes (35) in einer ersten Richtung ausgelegt sind.
8. Beleuchtungsvorrichtung (30) nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein dritter Magnetfeldgenerator (33) auf dem dritten Randstück (c) und ein vierter Magnetfeldgenerator (34) auf dem vierten Randstück (d) auf einer zu dem dritten Randstück (c) senkrechten Linie einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei der dritte Magnetfeldgenerator (33) und der vierte Magnetfeldgenerator (34) zur Erzeugung eines zweiten Magnetfeldes (36) in einer zweiten Richtung ausgelegt sind, wobei das erste Magnetfeld (35) und das zweite Magnetfeld (36) einen Überlap- pungsbereich (37) aufweisen, in dem sich eine Zone mit verstärkter Magnetfeldeinwirkung ergibt, die einer emissionsreduzierten Zone (24) des Konversionselements (23) entspricht.
9. Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungsvorrichtung (30) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
10. Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung (30) für ein Kraftfahrzeug, mit den Schritten:
- Bereitstellen von Primär-Licht (22) mit einem ersten Wellenlängen- spektrum durch eine Lichtquelle (21 ),
- Konvertieren von dem Primär-Licht (22) in Sekundär-Licht (26) mit einem vorgegebenen zweiten Wellenlängenspektrum durch ein Konversionselement (23) und Emittieren des Sekundär-Lichts (26),
gekennzeichnet durch - Erzeugen eines Magnetfelds in dem Konversionselement (23), und hierdurch Reduzieren der Emission des Sekundär-Lichts (26).
11. Verfahren nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch:
- Erzeugen eines ersten Magnetfelds (35) in einer ersten Richtung, und
- Erzeugen eines zweiten Magnetfeldes (36) in einer zweiten Richtung zur Erzeugung des Magnetfelds in dem Konversionselement (23) als resultierendes Magnetfeld, wobei in einem Überlappungsbereich (37) des ersten Magnetfelds (35) und des zweiten Magnetfelds (36) in dem Konversionselement das resultierende Magnetfeld mit einer Feldstärke oberhalb eines vorgebbaren ersten Schwellwertes und im gesamten Bereich an dem Konversionselement (23) außerhalb des Überlappungsbereichs das resultierendes Magnetfeld mit einer Feldstärke unterhalb eines vor- gebbaren zweiten Schwellwertes erzeugt wird.
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