WO2018077577A1 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

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WO2018077577A1
WO2018077577A1 PCT/EP2017/075120 EP2017075120W WO2018077577A1 WO 2018077577 A1 WO2018077577 A1 WO 2018077577A1 EP 2017075120 W EP2017075120 W EP 2017075120W WO 2018077577 A1 WO2018077577 A1 WO 2018077577A1
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Krister Bergenek
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Osram GmbH
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    • 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

  • the invention relates to a lighting device
  • Light beam of light of a second wavelength on the phosphor volume is particularly applicable to headlights, for example for vehicles,
  • LARP applications Laser Activated Remote Phosphor
  • a blue primary light (pump light) which is generated by a laser, is usually blasted onto a volume of phosphor.
  • Fluorescent volume partially converts the blue primary light into yellow secondary light.
  • the yellow secondary light and the unconverted, scattered proportion of the blue primary light are emitted by the volume of phosphor mixed as yellow-blue or white useful light.
  • LARP LARP applications, it may be in a case of damage in which the volume of the phosphor is damaged or the
  • Fluorescent volume even dissolves completely, resulting in an unwanted leakage of unscattered laser light. Also, a local color distribution of the useful light at the surface of the phosphor volume is sometimes not homogeneous, but shows bluish and / or yellowish color shifted areas.
  • Another way is to provide protection at the module level, e.g. on a LARP module.
  • a composition of the light emerging from the phosphor volume is monitored. Damage to the
  • Fluorescent volumes should change due to a change in
  • the protective device should be so robust that no false alarms are emitted during normal operation.
  • an illumination device comprising at least one first semiconductor light source for emitting a first light beam of light of a first wavelength, at least one second semiconductor light source for emitting a second light beam of light of a second wavelength and a can be irradiated by the first light beam and the second light beam phosphor volume for converting at least the light of the first wavelength into secondary light, wherein the first wavelength and the second wavelength differ and the volume of phosphor for converting the light of the first wavelength into the secondary light has a higher degree of conversion than for converting the light of the second wavelength into the second wavelength same secondary light, that is in secondary light with the same wavelength or from the same
  • This illumination device has the advantage that a local color inhomogeneity of the useful light emitted by the volume of phosphor can be considerably reduced or even practically completely compensated. It is exploited that the light of the second wavelength is basically independent of the light of the first wavelength on the
  • Fluorescent volume is radiant and thereby a
  • the phosphor volume converts the incident light of the first wavelength to a higher degree of conversion
  • the light of the second wavelength is partially converted to the same secondary light as the second volume light
  • Fluorescent volume for the light of the second wavelength is zero, the light of the second wavelength by the Phosphor olumen not converted. In other words, the light of the second wavelength is detected by means of the
  • semiconductor light source and the second semiconductor light source are independently controllable. Also, in one embodiment, the first light beam and the second
  • Light beam independently adjustable e.g. by a corresponding adjustment respectively associated optics.
  • the semiconductor light sources may be followed by a common optical system.
  • the volume of phosphor comprises at least one phosphor capable of absorbing the (primary) light of the first wavelength at a higher degree of conversion
  • the wavelength of the secondary light is
  • the degree of conversion depends, for example, on a thickness and / or a phosphor concentration of the phosphor. It is also possible that the volume of phosphor more
  • the volume of phosphor can be translucent
  • Matrix material distributed over embedded phosphor particles e.g. Powder particles.
  • the matrix material may be e.g. Silicone, epoxy or glass.
  • Fluorescent volume can also be made from a uniform
  • Wavelength-converting bodies for example of wavelength-converting ceramics such as YAG: Ce (eg doped with gallium), LuAG: Ce, Ga doped LuAG: Ce, LiEuMo 2 0s or Li3Ba2Eu3 (M0O4) 8 ⁇
  • YAG Ce
  • LuAG Ce
  • Ga doped LuAG Ce
  • LiEuMo 2 0s Li3Ba2Eu3 (M0O4) 8 ⁇
  • the volume of phosphor can be
  • a wavelength may, in particular, be understood as a peak wavelength of an associated spectrum.
  • the spectrum is especially narrowband.
  • the spectrum is particularly spit zenförmig.
  • the first wavelength or its spectrum can be practically disjoint from the second wavelength or its spectrum.
  • the degree of conversion for the light of the first wavelength is at least 90%, in particular at least 95%, in particular at least 98%, in particular 100% (full conversion). It is a continuing education that the degree of conversion for the light of the second
  • Wavelength is not more than 70%, in particular not more than 50%, in particular not more than 30%, in particular not more than 20%, in particular not more than 10%,
  • the degree of conversion may also be different for a spectrum. So can for a spectral peak with a certain width the
  • Wavelength or increase with decreasing wavelength
  • a degree of conversion between X% and Y% may vary, eg between 15% and 65%. It is still a development that that of the Phosphorolumen by conversion or conversion of
  • Wavelength generated secondary light is the same, e.g. has the same wavelength.
  • the illumination device has a transparent to the light of the first wavelength and the light of the second wavelength carrier, at the front of a volume of phosphor present - in particular attached - and the first light beam and the second light beam through the carrier on a Rear side of the phosphor volume are radiant.
  • This structure may also be referred to as a "transmissive" structure.
  • the transmissive structure gives the advantage of a
  • Fluorescent volume are emitted mixed both the secondary light, the - scattered only by the phosphor volume - light of the second wavelength and possibly - then also scattered by the phosphor volume - unconverted portion of the light of the first wavelength.
  • This mixed light can be coupled out as useful light from the lighting device, e.g. via a coupling-out optics.
  • a first focal spot can be generated at the rear side of the phosphor volume (which is opposite a front side of the carrier) by means of the first light beam and a second focal spot can be generated by means of the second light beam.
  • a focal spot can be understood in particular an area on a surface of the phosphor volume, the light of a light beam with a
  • the outer edge of the focal spot corresponds to a line of this Minimum thickness.
  • the focal spot may be contiguous or may comprise a plurality of separate subregions.
  • reflective structure can be used, wherein the first light beam and the second light beam on the front of the phosphor volume, of which also the useful light
  • the carrier rear-side relative to the phosphor volume can then be reflective for the light of the first wavelength and for the light of the second wavelength.
  • the first light beam can be irradiated onto the back side of the phosphor volume by a transparent support and the second light beam can be directed onto the front side of the fluorescent material
  • Fluorescent volume is einstrahlbar.
  • the carrier for the light of the second wavelength reflective
  • a first focal spot and by means of the second light beam a second focal spot can be generated and one of the focal spots completely surrounds the respective other focal spot.
  • This embodiment has the advantage that color inhomogeneities of the light emitted at the front of the phosphor volume can be reduced particularly effectively. This is based on the knowledge that the front of the
  • Wavelength and / or an outer annular region having an increased proportion of the light of the second wavelength For example, at a blue first
  • That one of the focal spots completely surrounds the respective other focal spot on the backside of the luminescent medium comprises, in particular, that the edge of one, surrounding (larger, outer) focal spot is spaced from the edge of the other, surrounded (smaller, inner) focal spot. The edges do not coincide.
  • the surrounding comprises, in particular, that the edge of one, surrounding (larger, outer) focal spot is spaced from the edge of the other, surrounded (smaller, inner) focal spot. The edges do not coincide.
  • the focal spot may also include a surrounding focal spot with a plurality of separate subregions.
  • the surrounding focal spot then surrounds in each case several subregions of the surrounding focal spot.
  • the surrounding focal spot is within the surrounding focal spot.
  • the volume of phosphor is therefore in the region of the surrounding focal spot both by the first light beam and by the second light beam
  • the phosphor volume can only be irradiated by the light which generates the surrounding focal spot.
  • the surrounding focal spot may be formed by the light of the second wavelength while the one surrounding it
  • Focal spot is formed by the light of the first wavelength, or vice versa. It is a development that focuses the focal areas on the phosphor volume with an irradiance of at least a factor of 1 / e or 1 / e 2 of a maximum
  • the at least one first semiconductor light source comprises or is at least one laser diode and the at least one second
  • Semiconductor light source comprises or is at least one light emitting diode.
  • the at least one laser diode By means of the at least one laser diode, the advantage is achieved that secondary light with a high
  • a light-emitting diode is particularly inexpensive.
  • a field or array of multiple laser diodes and / or a field of multiple LEDs may be used, e.g. in a matrix-like arrangement.
  • the at least one laser diode can be switched off and the at least one light-emitting diode can continue to be operated. This avoids potential eye damage from the coherent, high-intensity laser light of the first wavelength, but emergency lighting by the generally noticeably weaker LED light of the second wavelength
  • the first wavelength and the second wavelength are blue wavelengths. This allows for a wide variety of uses
  • Phosphors for producing blue-yellow or white mixed light as the useful light if the secondary light is yellow light.
  • a distance between the first wavelength and the second wavelength is not more than 30 nanometers, in particular not more than 25 nanometers, in particular not more than 20 nanometers, in particular not more than 15 nanometers. This results in a high color proximity of the first wavelength and the second
  • the first wavelength is about 435 nm and the second wavelength is about 460 nm. This provides the advantage that these two wavelengths can be generated by already available laser diodes or LEDs and also noticeably by phosphors
  • the second wavelength may in particular be between 460 nm and 470 nm (peak wavelength). It is also an embodiment that the second light beam can be irradiated onto the phosphor volume with a larger opening angle than the first light beam. This allows a particularly effective color balance in the
  • Space regions that is, in spatial regions that have a high angle to the main emission direction of the mixed light emitted from the phosphor volume.
  • a light filter is present, which is at least partially reflective for the light of the first wavelength and for the light of the second
  • Wavelength and the secondary light is permeable. This provides the advantage that a degree of conversion of the light of the first wavelength by at least partially
  • Eye damage is provided by the light of the first wavelength, since the light of the first wavelength is at least partially blocked by the light filter. Even if the volume of fluorescent material is damaged or even no longer present at the intended location, it is thus possible for the light of the first wavelength - in particular
  • the light filter for the light of the first wavelength has a transmittance of 10% or less, in particular ⁇ 5 "6 or less, in particular of 2% or less, in particular of 0% If the transmittance is 2% or 0%, the light filter can be described as practically fully reflective, which makes it possible to prevent leakage of high-intensity, coherent light radiation particularly reliably, and further protective measures can be dispensed with, which in turn enables a particularly inexpensive lighting device.
  • a preferably narrow-band light sensor can be optically connected downstream of the light filter, which detects only the light of the first wavelength (and not also the secondary light or the light of the second wavelength).
  • This light sensor can with a
  • Be connected security circuit which is adapted to at least the at least one first
  • the light sensor should detect a light signal (i.e., light of the first wavelength) above a predetermined threshold.
  • Wavelength formed Since the secondary light and the light of the second wavelength can be generated independently of one another, a desired (sum) color location of the useful light and a locally high color homogeneity can be precisely set, in particular by means of an individual control of the semiconductor light sources. It is still a development that the light filter only in a central area of a front side of the
  • Fluorescent volume radiatable mixed light is present. This central area also corresponds to an area through which the first light beam passes when the
  • Fluorescent volume is not present. This development makes it possible to radiate laterally or at a high angle to a main emission axis of the useful light,
  • a central region can be understood in particular to mean a region centered around a main emission axis of the useful light.
  • the light filter is a dichroic filter, in particular a
  • the dichroic filter allows a sharp separation of the light of the first and the second wavelength and a high degree of reflection with simple means. It is sufficient in one development, at an angle of not more than +/- 10% on the light filter incident light of the first wavelength effectively reflect back.
  • Lighting device is a headlamp or part of a headlamp.
  • the headlight can enter
  • Vehicle headlight a headlight for one
  • the vehicle having the vehicle headlight may be a motor vehicle (e.g.
  • a motor vehicle such as a passenger car, truck, bus, etc. or a motorcycle), a railroad, a watercraft (e.g., a boat or a ship), or an aircraft (e.g., an airplane or a helicopter).
  • Fig.l shows a sectional view in side view
  • Fig. 2 shows a plot of wavelength-dependent
  • Fig. 1 shows a lighting device 1, e.g. in the form of a headlamp H or a module for it.
  • the lighting device e.g. in the form of a headlamp H or a module for it.
  • Lighting device 1 has a volume of phosphor in the form of a ceramic phosphor plate 2 with exactly one phosphor material.
  • the phosphor plate 2 rests with its rear side 3 on a front side 4 of a translucent sapphire support 5.
  • the back 3 of the phosphor plate 2 is passed through the sapphire support 5 by means of a first light beam LI of light of a first wavelength ⁇ and a second
  • the first light beam LI is generated by means of a first semiconductor light source in the form of at least one laser diode 6 and has a first (peak) wavelength ⁇ of e.g. about 435 nm.
  • the second light beam L2 is generated by means of a second semiconductor light source in the form of at least one LED 7 and has a second (peak) wavelength X2 of e.g. about 460 nm.
  • the first light beam LI is considerably narrowband than the second light beam L2.
  • the two light beams LI and L2 are disjoint, so they do not overlap.
  • jet-forming, e.g. focusing, optics 8 and 9 be optically downstream.
  • optics 8 and 9 causes the first light beam LI and the second light beam L2 with a respective predetermined opening angle to the
  • Opening angle of the first light beam LI smaller than the opening angle of the second light beam L2.
  • Phosphor plate 2 generated first focal spot Bl smaller than one by the second light beam L2 at the
  • Rear side 3 of the phosphor plate 2 generated second focal spot B2.
  • the first focal spot Bl lies within the second focal spot B2, so that the second focal spot B2 completely surrounds the first focal spot B1.
  • the laser diode 6 and the LED 7 can be operated individually.
  • the laser diode 6 and the LED 7 may be e.g.
  • Clock rates for the laser diode 6 and the LED 7 can be equal or
  • the optics 8 and 9 can be different. As a result, further color settings, in particular by changing a sum color location of the useful light, are possible.
  • the optics 8 and 9 can be different.
  • the phosphor plate 2 has a higher degree of conversion K for the light of the first wavelength ⁇ than for the light of the second wavelength X2. 2 shows the
  • Conversion degree K as a function of the wavelength ⁇ .
  • the degree of conversion K can e.g. be turned off to a certain thickness of the phosphor plate 2.
  • Wavelength ⁇ a maximum degree of conversion K is achieved, e.g. of at least 90%, in particular of at least 95%, in particular of at least 98%, in particular of 100%.
  • a maximum degree of conversion K is achieved, e.g. of at least 90%, in particular of at least 95%, in particular of at least 98%, in particular of 100%.
  • Conversion degree K between about 15% and about 65% in relation to the maximum degree of conversion K reached, wherein at the Peak wavelength, a conversion degree K of about 40% of the maximum degree of conversion K is achieved.
  • Luminous efficiency for the secondary light S can be increased when the sapphire support 5 for the secondary light S
  • an unconverted portion of the light of the second wavelength X 2 scattered by the phosphor chip 2 is emitted from the front side 10.
  • a non-converted, but scattered by the phosphor plate 2 portion of the light of the first wavelength ⁇ are emitted from the front side 10.
  • dichroic light filter 11 present, e.g. spaced as shown from the phosphor plate 2 or alternatively resting thereon.
  • the light filter 11 is substantially fully reflecting (for example with a transmittance of less than 2%) for the light of the first wavelength ⁇ and for the light of the second wavelength X2 and for the secondary light S
  • the light filter 11 may be e.g. a glass substrate with a dichroic coating.
  • the remaining behind the light filter 11 yellow-blue or white mixed light from the secondary light S and the light of the second wavelength X2 is reusable as useful light.
  • the useful light X2, S here has a main emission direction perpendicular to the
  • the phosphor plate 2 If the phosphor plate 2 is damaged or falls off the sapphire carrier 5, the first light beam LI is reflected back from the light filter 11, so that leakage of the first light beam LI from the lighting device 1 is prevented.
  • the laser diode (s) 6 and the LED (s) 7 can on a
  • common substrate e.g. a common circuit board
  • optics 8 can be a collimation optics.
  • the phosphor volume 2 can additionally convert a phosphor to the light of the first wavelength ⁇
  • Lighting device 1 further comprising a the
  • Light filter 11 optically downstream light sensor 12 which detects only the light LI of the first wavelength ⁇ .
  • the light sensor 12 is provided with a
  • Safety circuit 13 is connected, which is adapted to at least the laser diode (s) 6 and possibly also the LEDs 7 off or dim, if the light sensor 12, a light signal above a predetermined threshold
  • 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

Eine Beleuchtungsvorrichtung (1) weist mindestens eine erste Halbleiterlichtquelle (6) zum Abstrahlen eines ersten Lichtstrahls (L1) aus Licht einer ersten Wellenlänge (λΐ), mindestens eine zweite Halbleiterlichtquelle (7) zum Abstrahlen eines zweiten Lichtstrahls (L2) aus Licht einer zweiten Wellenlänge (λ1) und ein durch den ersten Lichtstrahl (L1) und den zweiten Lichtstrahl (L2) bestrahlbares Leuchtstoffvolumen (2) zur Umwandlung zumindest des Lichts der ersten Wellenlänge (λ1) in gleiches Sekundärlicht (S), auf, wobei sich die ersten Wellenlänge (λΐ) und die zweite Wellenlänge (λ2) unterscheiden und das Leuchtstoffvolumen (2) für die Umwandlung des Lichts der ersten Wellenlänge (λΐ) in das Sekundärlicht (S) einen höheren Konversionsgrad (K) aufweist als für die Umwandlung des Lichts der zweiten Wellenlänge (λ2) in das gleiche Sekundärlicht (S). Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheinwerfer (H), beispielsweise für Fahrzeuge, Effektbeleuchtungen, Außenbeleuchtungen oder Allgemeinbeleuchtungen.

Description

BELEUCHTU GSVORRI CHTU G
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung,
aufweisend ein Leuchtstoffvolumen, mindestens eine erste Halbleiterlichtquelle zum Abstrahlen eines ersten
Lichtstrahls aus Licht einer ersten Wellenlänge auf das Leuchtstoffvolumen, und mindestens eine zweite
Halbleiterlichtquelle zum Abstrahlen eines zweiten
Lichtstrahls aus Licht einer zweiten Wellenlänge auf das Leuchtstoffvolumen . Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf Scheinwerfer, beispielsweise für Fahrzeuge,
Effektbeleuchtungen, Außenbeleuchtungen oder
Allgemeinbeleuchtungen .
Bei sog. LARP ("Laser Activated Remote Phosphor") -Anwendungen wird meist von einem Laser erzeugtes blaues Primärlicht (Pumplicht) auf ein Leuchtstoffvolumen gestrahlt. Das
Leuchtstoffvolumen wandelt das blaue Primärlicht teilweise in gelbes Sekundärlicht um. Das gelbe Sekundärlicht und der nicht umgewandelte, gestreute Anteil des blauen Primärlichts werden von dem Leuchtstoffvolumen gemischt als gelb-blaues bzw. weißes Nutzlicht abgestrahlt.
Bei LARP-Anwendungen kann es in einem Schadensfall, bei dem das Leuchtstoffvolumen beschädigt wird oder sich das
Leuchtstoffvolumen sogar ganz löst, zu einem unerwünschten Austritt ungestreuten Laserlichts kommen. Auch ist eine örtliche Farbverteilung des Nutzlichts an der Oberfläche des Leuchtstoffvolumens bisweilen nicht homogen, sondern zeigt bläulich und/oder gelblich farbverschobene Bereiche.
Es sind zwei Wege zur Gewährleistung einer Augensicherheit bekannt, die auch in Kombination verwendet werden können.
Ein Weg besteht darin, sog. Lichtfallen zu verwenden. Für den Fall, dass das Leuchtstoffvolumen beschädigt wird und
ungestreute, gerichtete Laserstrahlung austritt, wird diese Laserstrahlung in der Lichtfalle aufgefangen und tritt nicht aus der Beleuchtungsvorrichtung aus. Ein Problem dabei ist, dass die Lichtfalle auch im Regelbetrieb vorhanden ist und Licht auffängt. Das bedeutet, dass je nach Optikkonzept bereits im Regelbetrieb ein nicht zu vernachlässigender Teil des Nutzlichts von der Lichtfalle blockiert wird. Ein
weiteres Problem der Lichtfallenlösung sind potentielle
Reflektionen an einem beschädigten Leuchtstoffvolumen . Es ist denkbar, dass ein beschädigtes Leuchtstoffvolumen ungestreute Laserstrahlung austreten lässt und diese Strahlung von der optischen Achse ablenkt. Dadurch ist die Funktion der
Lichtfalle nicht mehr gewährleistet.
Ein anderer Weg besteht darin eine Schutzeinrichtung auf Modullevel, z.B. an einem LARP-Modul, bereitzustellen. Dabei wird eine Zusammensetzung des an dem Leuchtstoffvolumen austretenden Lichts überwacht. Beschädigungen am dem
Leuchtstoffvolumen sollten sich durch eine Änderung im
Spektrum des emittierten Lichts bemerkbar machen. Derartige Systeme sind jedoch in der Regel schwierig zu beherrschen. Um die Kosten gering zu halten, sollten keine teuren Sensoren verwendet werden. Ein weiteres Problem besteht darin, das Licht zuverlässig zu messen, um Schäden des
Leuchtstoffvolumens erkennen zu können. Gleichzeitig sollte die Schutzeinrichtung so robust sein, dass im Regelbetrieb keine Falschmeldungen abgegeben werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Halbleiter-Beleuchtungsvorrichtung
bereitzustellen, die einfach und preiswert umsetzbar ist, sich auch im Schadensfall des Leuchtstoffvolumens sicher verhält und/oder die ein farblich besonders homogenes
Nutzlicht erzeugt.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend mindestens eine erste Halbleiterlichtquelle zum Abstrahlen eines ersten Lichtstrahls aus Licht einer ersten Wellenlänge, mindestens eine zweite Halbleiterlichtquelle zum Abstrahlen eines zweiten Lichtstrahls aus Licht einer zweiten Wellenlänge und ein durch den ersten Lichtstrahl und den zweiten Lichtstrahl bestrahlbares Leuchtstoffvolumen zur Umwandlung zumindest des Lichts der ersten Wellenlänge in Sekundärlicht, wobei sich die ersten Wellenlänge und die zweite Wellenlänge unterscheiden und das Leuchtstoffvolumen für die Umwandlung des Lichts der ersten Wellenlänge in das Sekundärlicht einen höheren Konversionsgrad aufweist als für die Umwandlung des Lichts der zweiten Wellenlänge in das gleiche Sekundärlicht, das heißt in Sekundärlicht mit der gleichen Wellenlänge bzw. aus dem gleichen
Wellenlängenbereich .
Diese Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass eine örtlich Farbinhomogenität des von dem Leuchtstoffvolumen abgestrahlten Nutzlichts erheblich verringerbar oder sogar praktisch ganz ausgleichbar ist. Dabei wird ausgenutzt, dass das Licht der zweiten Wellenlänge grundsätzlich unabhängig von dem Licht der ersten Wellenlänge auf das
Leuchtstoffvolumen strahlbar ist und dadurch eine
Lichtabstrahlung des Lichts der zweiten Wellenlänge von dem Leuchtstoffvolumen gezielt zur Verringerung der
Farbinhomogenität einstellbar ist.
Das Leuchtstoffvolumen wandelt also das einfallende Licht der ersten Wellenlänge mit einem höheren Konversionsgrad in
Sekundärlicht um als das einfallende Licht der zweiten
Wellenlänge. Falls ein Konversionsgrad des
Leuchtstoffvolumens für das Licht der zweiten Wellenlänge größer als Null ist, wird das Licht der zweiten Wellenlänge teilweise in das gleiche Sekundärlicht umgewandelt wie das
Licht der ersten Wellenlänge, insbesondere durch den gleichen Leuchtstoff. Falls ein Konversionsgrad des
Leuchtstoffvolumens für das Licht der zweiten Wellenlänge Null ist, wird das Licht der zweiten Wellenlänge durch das Leuchtstoff olumen nicht umgewandelt. In anderen Worten wird das Licht der zweiten Wellenlänge mittels des
Leuchtstoffvolumens mit einem geringeren Konversionsgrad in das gleiche Sekundärlicht umgewandelt wie das Licht der ersten Wellenlänge, oder das Licht der zweiten Wellenlänge wird durch das Leuchtstoffvolumen nicht umgewandelt.
Bei dieser Beleuchtungsvorrichtung ist von einer Seite des Leuchtstoffvolumens (im Folgenden ohne Beschränkung der
Allgemeinheit als "Vorderseite" bezeichnet) sowohl das
Sekundärlicht, das (von dem Leuchtstoffvolumen lediglich gestreute) Licht der zweiten Wellenlänge und ggf. ein (dann ebenfalls von dem Leuchtstoffvolumen gestreuter) nicht umgewandelter Anteil des Licht der ersten Wellenlänge
gemischt als Nutzlicht abstrahlbar.
Es ist eine Weiterbildung, dass die erste
Halbleiterlichtquelle und die zweite Halbleiterlichtquelle unabhängig voneinander ansteuerbar sind. Auch sind in einer Weiterbildung der erste Lichtstrahl und der zweite
Lichtstrahl unabhängig voneinander einstellbar, z.B. durch eine entsprechende Einstellung jeweils zugehöriger Optiken. Alternativ kann den Halbleiterlichtquellen eine gemeinsame Optik nachgeschaltet sein.
Das Leuchtstoffvolumen weist mindestens einen Leuchtstoff auf, der dazu geeignet ist, das ( Primär- ) Licht der ersten Wellenlänge mit einem höheren Konversionsgrad in
Sekundärlicht umzuwandeln als das Licht der zweiten
Wellenlänge. Die Wellenlänge des Sekundärlichts ist
typischerweise länger als die Wellenlänge des einfallenden Lichts der ersten und der zweiten Wellenlänge (sog. "Down Conversion" ) . Beispielsweise kann blaues Licht mittels des Leuchtstoffs in grünes, gelbes, orangefarbenes oder rotes Sekundärlicht umgewandelt werden. Ein Konversions- oder
Umwandlungsgrad hängt beispielsweise von einer Dicke und/oder einer Leuchtstoffkonzentration des Leuchtstoffs ab. Es ist auch möglich, dass das Leuchtstoffvolumen mehrere
unterschiedliche Leuchtstoffe aufweist, um das Licht der ersten Wellenlänge mit einem höheren Konversionsgrad in
Sekundärlicht umzuwandeln oder zu konvertieren als für das Licht der zweiten Wellenlänge. Das Leuchtstoffvolumen kann in einem lichtdurchlässigen
Matrixmaterial verteilt eingebettete Leuchtstoffpartikel aufweisen, z.B. Pulverteilchen. Das Matrixmaterial kann z.B. Silikon, Epoxidharz oder Glas aufweisen. Das
Leuchtstoffvolumen kann auch aus einem einheitlichen
wellenlängenumwandelnden Körper bestehen, beispielsweise aus wellenlängenumwandelnder Keramik wie YAG:Ce (z.B. dotiert mit Gallium), LuAG:Ce, mit Ga dotiertes LuAG:Ce, LiEuMo20s oder Li3Ba2Eu3 (M0O4) 8 · Das Leuchtstoffvolumen kann ein
plättchenförmiges Leuchtstoffvolumen oder ein
plättchenförmiger Leuchtstoffkörper sein.
Unter einer Wellenlänge kann insbesondere eine Peak- Wellenlänge eines zugehörigen Spektrums verstanden werden. Das Spektrum ist insbesondere schmalbandig . Das Spektrum ist insbesondere spit zenförmig . Die erste Wellenlänge bzw. deren Spektrum kann von der zweiten Wellenlänge bzw. deren Spektrum praktisch disjunkt sein.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Konversionsgrad für das Licht der ersten Wellenlänge mindestens 90%, insbesondere mindestens 95%, insbesondere mindestens 98%, insbesondere 100% (Vollkonversion), beträgt. Es ist eine Weiterbildung, dass der Konversionsgrad für das Licht der zweiten
Wellenlänge nicht mehr als 70% beträgt, insbesondere nicht mehr als 50%, insbesondere nicht mehr als 30%, insbesondere nicht mehr als 20%, insbesondere nicht mehr als 10%,
insbesondere ca. 0% (keine Konversion) . Der Konversionsgrad kann für ein Spektrum auch unterschiedlich sein. So kann für eine spektrale Spitze mit einer bestimmten Breite der
Konversionsgrad innerhalb dieser Breite mit steigender
Wellenlänge oder mit fallender Wellenlänge ansteigen.
Folglich kann z.B. für das Licht der zweiten Wellenlänge ein Konversionsgrad zwischen X% und Y% schwanken, z.B. zwischen 15% und 65%. Es ist noch eine Weiterbildung, dass das von dem Leuchtstoff olumen durch Umwandlung oder Konversion des
Lichts der ersten Wellenlänge erzeugte Sekundärlicht dem durch Umwandlung oder Konversion des Lichts der zweiten
Wellenlänge erzeugte Sekundärlicht gleich ist, also z.B. die gleiche Wellenlänge aufweist.
Es ist eine Ausgestaltung, dass die Beleuchtungsvorrichtung einen für das Licht der ersten Wellenlänge und für das Licht der zweiten Wellenlänge lichtdurchlässigen Träger aufweist, an dessen Vorderseite ein Leuchtstoffvolumen vorhanden - insbesondere angebracht - ist und der erste Lichtstrahl und der zweite Lichtstrahl durch den Träger auf eine Rückseite des Leuchtstoffvolumens strahlbar sind. Dieser Aufbau kann auch als ein "transmittierender" Aufbau bezeichnet werden. Der transmittierende Aufbau ergibt den Vorteil eines
besonders einfach umsetzbaren und robusten Aufbaus bei besonders geringen Lichtverlusten.
Bei dem transmittierenden Aufbau wird also das
Leuchtstoffvolumen an seiner Rückseite sowohl von dem Licht der ersten Wellenlänge als auch von dem Licht der zweiten Wellenlänge bestrahlt. An der Vorderseite des
Leuchtstoffvolumens werden sowohl das Sekundärlicht, das - von dem Leuchtstoffvolumen lediglich gestreute - Licht der zweiten Wellenlänge und ggf. ein - dann ebenfalls von dem Leuchtstoffvolumen gestreuter - nicht-umgewandelter Anteil des Licht der ersten Wellenlänge gemischt abgestrahlt. Dieses Mischlicht kann als Nutzlicht aus der Beleuchtungsvorrichtung ausgekoppelt werden, z.B. über eine Auskopplungsoptik.
Folglich ist an einer Rückseite des Leuchtstoffvolumens (die einer Vorderseite des Trägers gegenüberliegt) mittels des ersten Lichtstrahls ein erster Brennfleck erzeugbar und mittels des zweiten Lichtstrahls ein zweiter Brennfleck erzeugbar. Als ein Brennfleck kann insbesondere ein Bereich auf einer Oberfläche des Leuchtstoffvolumens verstanden werden, auf den Licht eines Lichtstrahls mit einer
vorgegebenen Mindeststärke, Mindestintensität o.ä. einfällt. Der äußere Rand des Brennflecks entspricht einer Linie dieser Mindeststärke. Der Brennfleck kann zusammenhängend sein oder mehrere voneinander getrennte Teilbereiche aufweisen.
Alternativ zu dem transmittierenden Aufbau kann ein
reflektierender Aufbau verwendet werden, bei dem der erste Lichtstrahl und der zweite Lichtstrahl auf die Vorderseite des Leuchtstoffvolumens , von der auch das Nutzlicht
abgestrahlt wird, einstrahlbar sind. Der in Bezug auf das Leuchtstoffvolumen rückseitig angeordnete Träger kann dann für das Licht der ersten Wellenlänge und für das Licht der zweiten Wellenlänge reflektierend ausgebildet sein.
Es sind auch Mischformen möglich, bei denen z.B. der erste Lichtstrahl durch einen dafür lichtdurchlässigen Träger auf die Rückseite des Leuchtstoffvolumens einstrahlbar ist und der zweite Lichtstrahl auf die Vorderseite des
Leuchtstoffvolumens einstrahlbar ist. Dabei kann der Träger für das Licht der zweiten Wellenlänge reflektierend
ausgebildet sein. Diese Mischform kann in Bezug auf das Licht der ersten und der zweiten Wellenlänge auch umgekehrt
ausgebildet sein.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass an einer Rückseite des Leuchtstoffvolumens mittels des ersten Lichtstrahls ein erster Brennfleck und mittels des zweiten Lichtstrahls ein zweiter Brennfleck erzeugbar sind und einer der Brennflecke den jeweils anderen Brennfleck vollständig umgibt. Diese Ausgestaltung ergibt den Vorteil, dass Farbinhomogenitäten des an der Vorderseite des Leuchtstoffvolumens abgestrahlten Lichts besonders effektiv verringerbar sind. Dabei liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das an der Vorderseite des
Leuchtstoffvolumens abgestrahlte Licht häufig einen zentralen Bereich mit einem erhöhten Anteil des Lichts der ersten
Wellenlänge und/oder einen äußeren, ringförmigen Bereich mit einem erhöhten Anteil des Lichts der zweiten Wellenlänge aufweist. Beispielsweise kann bei einer blauen ersten
Wellenlänge zentral ein erhöhter Blauanteil ("Blaustich") und bei gelbem Sekundärlicht ein äußerer Bereich mit einem erhöhten Gelbanteil ("Gelbstich") auftreten. Durch das zusätzliche Auftreffen nur des Lichts der zweiten Wellenlänge außerhalb der ersten Brennflecken kann diese
Farbinhomogenität gezielt ausgeglichen werden. Dass einer der Brennflecke den jeweils anderen Brennfleck an der Rückseite des Leuchtstoff olumens vollständig umgibt, umfasst insbesondere, dass der Rand des einen, umgebenden (größeren, äußeren) Brennflecks zu dem Rand des anderen, umgebenen (kleineren, inneren) Brennflecks beabstandet ist. Die Ränder fallen also nicht aufeinander. Der umgebende
Brennfleck kann auch einen umgebenen Brennfleck mit mehreren voneinander getrennten Teilbereichen umfassen. Der umgebende Brennfleck umgibt dann jeweils mehrere Teilbereiche des umgebenen Brennflecks .
Insbesondere liegt der umgebene Brennfleck innerhalb des umgebenden Brennflecks. Das Leuchtstoffvolumen ist also im Bereich des umgebenen Brennflecks sowohl durch den ersten Lichtstrahl als auch durch den zweiten Lichtstrahl
bestrahlbar. In dem Bereich zwischen dem umgebenen Brennfleck und dem umgebenden Brennfleck ist das Leuchtstoffvolumen hingegen nur durch das Licht bestrahlbar, das den umgebenden Brennfleck erzeugt. Der umgebende Brennfleck kann durch das Licht der zweiten Wellenlänge gebildet sein, während der davon umgebene
Brennfleck durch das Licht der ersten Wellenlänge gebildet ist, oder umgekehrt. Es ist eine Weiterbildung, dass die Brennflecke Bereichen auf dem Leuchtstoffvolumen mit einer Bestrahlungsstärke von mindestens einem Faktor 1/e oder 1/e2 einer maximalen
Bestrahlungsstärke dieser Brennflecke entsprechen. Bereiche des Leuchtstoffvolumens , die schwächer als mit 1/e oder 1/e2 bestrahlt werden, gehören somit nicht zu einem Brennfleck und können diesbezüglich aufgrund ihrer geringen
Bestrahlungsstärke vernachlässigt werden. Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass die mindestens eine erste Halbleiterlichtquelle mindestens eine Laserdiode aufweist oder ist und die mindestens eine zweite
Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode aufweist oder ist. Mittels der mindestens einen Laserdiode wird der Vorteil erreicht, dass Sekundärlicht mit einer hohen
Intensität oder Helligkeit erzeugbar ist. Eine Leuchtdiode ist besonders preiswert. Insbesondere ein Feld oder Array aus mehreren Laserdioden und/oder ein Feld aus mehreren LEDs verwendet werden, z.B. in einer matrixartigen Anordnung.
Ein weiterer Vorteil ergibt sich daraus, dass bei einer
Schädigung oder sogar Ablösung des Leuchtstoff olumens die mindestens eine Laserdiode abschaltbar ist und die mindestens eine Leuchtdiode weiterhin betreibbar ist. Dadurch lässt sich eine potenzielle Augenschädigung durch das kohärente, hochintensive Laserlicht der ersten Wellenlänge vermeiden, aber eine Notbeleuchtung durch das in der Regel merklich schwächere LED-Licht der zweiten Wellenlänge
aufrechterhalten.
Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass die erste Wellenlänge und die zweite Wellenlänge blaue Wellenlängen sind. Dies ermöglicht eine Nutzung einer breiten Vielfalt von
Leuchtstoffen zur Erzeugung von blau-gelbem bzw. von weißem Mischlicht als dem Nutzlicht, falls das Sekundärlicht gelbes Licht ist.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass ein Abstand zwischen der ersten Wellenlänge und der zweiten Wellenlänge nicht mehr als 30 Nanometer, insbesondere nicht mehr als 25 Nanometer, insbesondere nicht mehr als 20 Nanometer, insbesondere nicht mehr als 15 Nanometer, beträgt. Dadurch wird eine hohe farbliche Nähe der ersten Wellenlänge und der zweiten
Wellenlänge erreicht, die einen sehr ähnlichen farblichen
Eindruck für das menschliche Auge erzeugen. So wird eine ein Eindruck einer farblichen Ortshomogenität des Nutzlichts noch weiter unterstützt. Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die erste Wellenlänge ca. 435 nm beträgt und die zweite Wellenlänge ca. 460 nm beträgt. Dies ergibt den Vorteil, dass diese beiden Wellenlängen durch bereits erhältliche Laserdioden bzw. LEDs erzeugbar sind und zudem durch Leuchtstoffe merklich
unterschiedliche Konversionsgrade bereitstellbar sind. Die zweite Wellenlänge kann insbesondere zwischen 460 nm und 470 nm (Peak-Wellenlänge) betragen. Es ist zudem eine Ausgestaltung, dass der zweite Lichtstrahl mit einem größeren Öffnungswinkel auf das Leuchtstoffvolumen einstrahlbar ist als der erste Lichtstrahl. Dies ermöglicht einen besonders effektiven Farbausgleich in dem
Abstrahlmuster des Leuchtstoffvolumens in seitlichen
Raumbereichen, d.h., in Raumbereichen, die einen hohen Winkel zu der Hauptabstrahlrichtung des von dem Leuchtstoffvolumen abgestrahlten Mischlichts aufweisen.
Es ist auch noch eine Ausgestaltung, dass an einer
Vorderseite des Leuchtstoffvolumens ein Lichtfilter vorhanden ist, das für das Licht der ersten Wellenlänge zumindest teilreflektierend ist und für das Licht der zweiten
Wellenlänge sowie für das Sekundärlicht durchlässig ist. Dies ergibt den Vorteil, dass ein Konversionsgrad des Lichts der ersten Wellenlänge durch seine zumindest teilweise
Rückreflexion in das Leuchtstoffvolumen weiter erhöhbar ist. Dadurch wiederum lässt sich auch eine Dicke des
Leuchtstoffvolumens verringern. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass nun eine
zuverlässige Sicherheitsfunktion zur Vermeidung einer
Augenschädigung durch das Licht der ersten Wellenlänge bereitgestellt wird, da das Licht der ersten Wellenlänge durch das Lichtfilter zumindest teilweise blockiert wird. Selbst wenn das Leuchtstoffvolumen beschädigt oder sogar gar nicht mehr an der vorgesehenen Stelle vorhanden ist, kann also das Licht der ersten Wellenlänge - insbesondere
kohärentes Laserlicht - durch das Lichtfilter abgeschwächt oder sogar ganz blockiert werden. Dies wiederum ermöglicht eine Einstufung der Beleuchtungsvorrichtung in eine
wesentlich geringere Schutzklasse als z.B. Klasse 4 und ist somit vergleichsweise unbedenklich einsetzbar. Es ist eine Weiterbildung, dass das Lichtfilter für das Licht der ersten Wellenlänge einen Transmissionsgrad von 10% oder weniger, insbesondere θΠ 5"6 oder weniger, insbesondere von 2% oder weniger, insbesondere von 0%, aufweist. Falls der Transmissionsgrad 2% oder 0% beträgt, kann das Lichtfilter als praktisch vollreflektierend bezeichnet werden. So lässt sich ein Austreten hochintensiver kohärenter Lichtstrahlung besonders zuverlässig verhindern. Auf weitere Schutzmaßnahmen kann ggf. verzichtet werden, was wiederum eine besonders preiswerte Beleuchtungsvorrichtung ermöglicht.
Jedoch können zusätzlich auch noch andere Schutzmaßnahmen vorgesehen sein. So kann dem Lichtfilter ein vorzugsweise schmalbandiger Lichtsensor optisch nachgeschaltet sein, der nur das Licht der ersten Wellenlänge (und nicht auch das Sekundärlicht oder das Licht der zweiten Wellenlänge) detektiert. Dieser Lichtsensor kann mit einer
Sicherheitsschaltung verbunden sein, die dazu eingerichtet ist, zumindest die mindestens eine erste
Halbleiterlichtquelle auszuschalten, sollte der Lichtsensor ein Lichtsignal (d.h., Licht der ersten Wellenlänge) oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts detektieren.
Bei einer vollreflektierenden Ausgestaltung wird das von der Beleuchtungsvorrichtung ausgekoppelte Nutzlicht also nur durch das Sekundärlicht und durch das Licht der zweiten
Wellenlänge gebildet. Da das Sekundärlicht und das Licht der zweiten Wellenlänge unabhängig voneinander erzeugbar sind, sind insbesondere mittels einer individuellen Ansteuerung der Halbleiterlichtquellen ein gewünschter ( Summen- ) Farbort des Nutzlichts sowie eine örtlich hohe Farbhomogenität präzise einstellbar . Es ist noch eine Weiterbildung, dass das Lichtfilter nur in einem zentralen Bereich eines vorderseitig von dem
Leuchtstoffvolumen abstrahlbaren Mischlichts vorhanden ist. Dieser zentrale Bereich entspricht auch einem Bereich, durch den der erste Lichtstrahl hindurchläuft, wenn das
Leuchtstoffvolumen nicht vorhanden ist. Diese Weiterbildung ermöglicht es, seitlich bzw. mit einem hohen Winkel zu einer Hauptabstrahlachse des Nutzlichts abgestrahltes,
vergleichsweise schwaches Licht der ersten Wellenlänge als Nutzlichtanteil zu nutzen. Unter einem zentralen Bereich kann insbesondere ein um eine Hauptabstrahlachse des Nutzlichts herum zentrierter Bereich verstanden werden.
Es ist außerdem noch eine Ausgestaltung, dass das Lichtfilter ein dichroitisches Filter ist, insbesondere ein
Interferenzfilter oder dielektrischer Spiegel (Bragg- Spiegel) . Das dichroitische Filter ermöglicht eine scharfe Trennung des Lichts der ersten und der zweiten Wellenlänge und einen hohen Reflexionsgrad mit einfachen Mitteln. Dabei ist es in einer Weiterbildung ausreichend, unter einem Winkel von nicht mehr als +/- 10% auf das Lichtfilter einfallendes Licht der ersten Wellenlänge effektiv zurückzureflektieren .
Es ist darüber hinaus noch eine Ausgestaltung, dass die
Beleuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer oder ein Teil eines Scheinwerfers ist. Der Scheinwerfer kann ein
Fahrzeugscheinwerfer, ein Scheinwerfer für eine
Bühnenbeleuchtung, ein Scheinwerfer für eine
Effektbeleuchtung, ein Scheinwerfer für eine
Außenbeleuchtung, ein Scheinwerfer für eine
Allgemeinbeleuchtung usw. sein. Das den Fahrzeugscheinwerfer aufweisende Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug (z.B. ein
Kraftwagen wie ein Personenkraftwagen, Lastkraftwagen, Bus usw. oder ein Motorrad), eine Eisenbahn, ein Wasserfahrzeug (z.B. ein Boot oder ein Schiff) oder ein Luftfahrzeug (z.B. ein Flugzeug oder ein Hubschrauber) sein.
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 eines Ausführungsbeispiels, 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
Komponenten einer Beleuchtungsvorrichtung; und Fig.2 zeigt eine Auftragung wellenlängenabhängiger
Eigenschaften von in Fig.l gezeigten Komponenten.
Fig.l zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 1, z.B. in Form eines Scheinwerfers H oder eines Moduls dafür. Die
Beleuchtungsvorrichtung 1 weist ein Leuchtstoffvolumen in Form eines keramischen Leuchtstoffplättchens 2 mit genau einem Leuchtstoffmaterial auf. Das Leuchtstoffplättchen 2 liegt mit seiner Rückseite 3 an einer Vorderseite 4 eines lichtdurchlässigen Saphir-Trägers 5 auf.
Die Rückseite 3 des Leuchtstoffplättchens 2 wird durch den Saphir-Träger 5 hindurch mittels eines ersten Lichtstrahls LI aus Licht einer ersten Wellenlänge λΐ und eines zweiten
Lichtstrahls L2 aus Licht einer zweiten Wellenlänge X2 bestrahlt. Der erste Lichtstrahl LI wird mittels einer ersten Halbleiterlichtquelle in Form mindestens einer Laserdiode 6 erzeugt und weist eine erste ( Peak- ) Wellenlänge λΐ von z.B. ca. 435 nm auf. Der zweite Lichtstrahl L2 wird mittels einer zweiten Halbleiterlichtquelle in Form mindestens einer LED 7 erzeugt und weist eine zweite ( Peak- ) Wellenlänge X2 von z.B. ca. 460 nm auf.
Fig.2 zeigt das Lichtspektrum des ersten Lichtstrahls LI und des zweiten Lichtstrahls L2 in Abhängigkeit von der
zugehörigen Wellenlänge λ in nm. Der erste Lichtstrahl LI ist erheblich schmalbandiger als der zweite Lichtstrahl L2. Die beiden Lichtstrahlen LI und L2 sind disjunkt, überlappen sich also nicht. Wieder zurückkehrend zu Fig.l kann der mindestens einen
Laserdiode 6 und/oder der mindestens einen LED 7 eine
strahlformende, z.B. fokussierende, Optik 8 bzw. 9 optisch nachgeschaltet sein. Durch die Optiken 8 und 9 wird bewirkt, dass der erste Lichtstrahl LI und der zweite Lichtstrahl L2 mit einem jeweils vorgegebenen Öffnungswinkel auf das
Leuchtstoffplättchen 2 einstrahlen. Hier ist der
Öffnungswinkel des ersten Lichtstrahls LI kleiner als der Öffnungswinkel des zweiten Lichtstrahls L2. Zudem ist ein durch den ersten Lichtstrahl LI an der Rückseite 3 des
Leuchtstoffplättchens 2 erzeugter erster Brennfleck Bl kleiner als ein durch den zweiten Lichtstrahl L2 an der
Rückseite 3 des Leuchtstoffplättchens 2 erzeugter zweiter Brennfleck B2. Der erste Brennfleck Bl liegt innerhalb des zweiten Brennflecks B2, so dass der zweite Brennfleck B2 den ersten Brennfleck Bl vollständig umgibt.
Die Laserdiode 6 und die LED 7 können individuell betreibbar sein. Die Laserdiode 6 und die LED 7 können z.B.
kontinuierlich (im sog. CW-Betrieb) und/oder getaktet, insbesondere pulsbreitenmoduliert , betreibbar. Taktraten für die Laserdiode 6 und die LED 7 können gleich oder
unterschiedlich sein. Dadurch sind weitere Farbeinstellungen, insbesondere durch eine Änderung eines Summenfarborts des Nutzlichts, möglich. Auch die Optiken 8 bzw. 9 können
individuell verstellbar sein.
Das Leuchtstoffplättchen 2 weist für das Licht der ersten Wellenlänge λΐ einen höheren Konversionsgrad K auf als für das Licht der zweiten Wellenlänge X2. Dazu zeigt Fig.2 den
Konversionsgrad K in Abhängigkeit von der Wellenlänge λ. Der Konversionsgrad K kann z.B. auf eine bestimmte Dicke des Leuchtstoffplättchens 2 abgestellt sein. Für die erste
Wellenlänge λΐ wird ein maximaler Konversionsgrad K erreicht, z.B. von mindestens 90%, insbesondere von mindestens 95%, insbesondere von mindestens 98%, insbesondere von 100%. Für die zweite Wellenlänge X2 wird hingegen nur ein
Konversionsgrad K zwischen ca. 15% und ca. 65% im Verhältnis zu dem maximalen Konversionsgrad K erreicht, wobei bei der Peak-Wellenlänge ein Konversionsgrad K von ca. 40% des maximalen Konversionsgrads K erreicht wird.
Wieder zurückkehrend zu Fig.l wird das Licht der ersten
Wellenlänge λΐ und der zweiten Wellenlänge X2 von dem
Leuchtstoffplättchen 2 mit dem jeweiligen Konversionsgrad K in das gleiche gelbe Sekundärlicht S umgewandelt und
überwiegend von seiner Vorderseite 10 abgestrahlt. Die
Lichtausbeute für das Sekundärlicht S kann erhöht werden, wenn der Saphir-Träger 5 für das Sekundärlicht S
reflektierend ausgebildet ist, z.B. durch Vorsehen einer entsprechenden dichroitischen Beschichtung . Auch wird ein nicht-konvertierter , aber durch das Leuchtstoffplättchen 2 gestreuter Anteil des Lichts der zweiten Wellenlänge X2 von der Vorderseite 10 abgestrahlt. Eventuell kann auch ein nicht-konvertierter, aber durch das Leuchtstoffplättchen 2 gestreuter Anteil des Lichts der ersten Wellenlänge λΐ von der Vorderseite 10 abgestrahlt werden.
An der Vorderseite 10 des Leuchtstoffplättchens 2 - und damit optisch hinter dem Leuchtstoffplättchen 2 - ist ein
dichroitisches Lichtfilter 11 vorhanden, z.B. wie gezeigt von dem Leuchtstoffplättchen 2 beabstandet oder alternativ darauf aufliegend. Das Lichtfilter 11 ist für das Licht der ersten Wellenlänge λΐ praktisch vollreflektierend (z.B. mit einem Transmissionsgrad von weniger als 2%) und für das Licht der zweiten Wellenlänge X2 sowie für das Sekundärlicht S
durchlässig, wie in Fig.2 anhand eines wellenlängenabhängigen Transmissionsgrads T gezeigt. Das Lichtfilter 11 kann z.B. ein Glassubstrat mit einer dichroitischen Beschichtung sein.
Folglich wird eventuell noch von der Vorderseite 10 des
Leuchtstoffplättchens 2 abgestrahltes Licht der ersten
Wellenlänge λΐ zurück in das Leuchtstoffplättchen 2
reflektiert, wo es wieder konvertierbar ist. Das hinter dem Lichtfilter 11 verbleibende gelb-blaue bzw. weiße Mischlicht aus dem Sekundärlicht S und dem Licht der zweiten Wellenlänge X2 ist als Nutzlicht weiterverwendbar. Das Nutzlicht X2 , S weist hier eine Hauptabstrahlrichtung senkrecht zu der
Vorderseite 3 des Leuchtstoffplättchens 2 auf.
Wird das Leuchtstoffplättchen 2 beschädigt oder fällt es von dem Saphir-Träger 5 ab, wird der erste Lichtstrahl LI von dem Lichtfilter 11 zurückreflektiert, so dass ein Austritt des ersten Lichtstrahl LI aus der Beleuchtungsvorrichtung 1 verhindert wird. Die Laserdiode (n) 6 und die LED(s) 7 können auf einem
gemeinsamen Substrat, z.B. einer gemeinsamen Leiterplatte, angeordnet sein. Insbesondere falls die eng beieinander stehen, können sie ein gemeinsame Optik anstelle jeweiliger Optiken 8, 9 nutzen. Die Optik kann eine Kollimationsoptik sein.
Das Leuchtstoffvolumen 2 kann zur Umwandlung des Lichts der ersten Wellenlänge λΐ zusätzlich einen Leuchtstoff zur
Umwandlung in rotes Sekundärlicht aufweisen, z.B. Eu- dotierten oder Eu-aktivierten Leuchtstoff, der mit LuAg vermischt ist. Ein solcher Leuchtstoff weist einen merklich höheren Konversionsgrad bei 435 nm auf als bei 460 nm.
Zur weiteren Erhöhung einer Augensicherheit kann die
Beleuchtungsvorrichtung 1 ferner aufweisend einen dem
Lichtfilter 11 optisch nachgeschalteten Lichtsensor 12 aufweisen, der nur das Licht LI der ersten Wellenlänge λΐ detektiert. Der Lichtsensor 12 ist mit einer
Sicherheitsschaltung 13 verbunden, die dazu eingerichtet ist, zumindest die Laserdiode (n) 6 und ggf. auch die LEDs 7 auszuschalten oder zu dimmen, falls der Lichtsensor 12 ein Lichtsignal oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts
detektiert .
Obwohl die Erfindung im Detail durch das gezeigte
Ausführungsbeispiel 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.
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.
BEZUGSZEICHENLISTE
Beleuchtungsvorrichtung 1
Leuchtstoffplättchen 2 Rückseite des Leuchtstoffplättchens 3
Vorderseite des Saphir-Trägers 4
Saphir-Träger 5
Laserdiode 6
LED 7 Optik der Laserdiode 8
Optik der LED 9
Vorderseite des Leuchtstoffplättchens 10
Dichroitisches Lichtfilter 11
Lichtsensor 12 Sicherheitsschaltung 13
Erster Brennfleck Bl
Zweiter Brennfleck B2
Scheinwerfer H
Konversionsgrad K Erster Lichtstrahl LI
Zweiter Lichtstrahl L2
Wellenlänge λ
Erste Wellenlänge λΐ
Zweite Wellenlänge X2

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Beleuchtungsvorrichtung (1), aufweisend
- mindestens eine erste Halbleiterlichtquelle (6) zum Abstrahlen eines ersten Lichtstrahls (LI) aus Licht einer ersten Wellenlänge (λΐ),
- mindestens eine zweite Halbleiterlichtquelle (7) zum Abstrahlen eines zweiten Lichtstrahls (L2) aus Licht einer zweiten Wellenlänge (λΐ) und
- ein durch den ersten Lichtstrahl (LI) und den zweiten Lichtstrahl (L2) bestrahlbares Leuchtstoff olumen (2) zur Umwandlung zumindest des Lichts der ersten
Wellenlänge (λΐ) in Sekundärlicht (S) ,
wobei
- sich die ersten Wellenlänge (λΐ) und die zweite
Wellenlänge (λ2) unterscheiden und
- das Leuchtstoff olumen (2) für die Umwandlung des
Lichts der ersten Wellenlänge (λΐ) in das
Sekundärlicht (S) einen höheren Konversionsgrad (K) aufweist als für die Umwandlung des Lichts der zweiten Wellenlänge (λ2) in das gleiche Sekundärlicht (S) .
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei
- die Beleuchtungsvorrichtung (1) einen für das Licht der ersten Wellenlänge (λΐ) und für das Licht der zweiten Wellenlänge (λ2) lichtdurchlässigen Träger (5) aufweist, an dessen Vorderseite (4) das
Leuchtstoffvolumen (2) vorhanden ist, und
- der erste Lichtstrahl (LI) und der zweite Lichtstrahl (L2) durch den Träger (5) auf eine Rückseite (3) des Leuchtstoffvolumens
(2) strahlbar sind.
Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei
- an einer Rückseite
(3) des Leuchtstoffvolumens (2) mittels des ersten Lichtstrahls (LI) ein erster
Brennfleck (Bl) und mittels des zweiten Lichtstrahls (L2) ein zweiter Brennfleck (B2) erzeugbar sind und - einer der Brennflecke (Bl, B2) den jeweils anderen Brennfleck (B2, Bl) vollständig umgibt.
4. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine erste Halbleiterlichtquelle (6) mindestens eine
Laserdiode aufweist und die mindestens eine zweite
Halbleiterlichtquelle (7) mindestens eine Leuchtdiode aufweist .
5. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste Wellenlänge (λΐ) und die zweite Wellenlänge (λ2) blaue Wellenlängen sind .
6. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Abstand zwischen der ersten Wellenlänge (λΐ) und der zweiten Wellenlänge (λ2) nicht mehr als 30 Nanometer beträgt.
7. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 5 und 6, wobei die erste Wellenlänge (λΐ) ca. 435 nm beträgt und die zweite Wellenlänge (λ2) ca. 460 nm beträgt.
8. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der zweite Lichtstrahl mit einem größeren Öffnungswinkel auf das
Leuchtstoffvolumen (2) einstrahlbar ist als der erste Lichtstrahl (LI) .
9. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei an einer Vorderseite
(10) des Leuchtstoffvolumens (2) ein Lichtfilter (11) vorhanden ist, das für das Licht der ersten Wellenlänge
(λΐ) zumindest teilreflektierend ist und für das Licht der zweiten Wellenlänge (λ2) sowie für Sekundärlicht (S) durchlässig ist.
10. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 9, wobei das Lichtfilter (11) nur in einem zentralen Bereich eines vorderseitig von dem Leuchtstoffvolumen (2)
abstrahlbaren Nutzlichts vorhanden ist.
11. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei das Lichtfilter (11) ein dichroitisches Filter ist.
12. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, ferner aufweisend einen dem Lichtfilter (11) optisch nachgeschalteten Lichtsensor (12), der nur das Licht der ersten Wellenlänge (λΐ) detektiert.
13. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach Anspruch 12, ferner aufweisend eine mit dem Lichtsensor (12) verbundene Sicherheitsschaltung (13), die dazu eingerichtet ist, zumindest die mindestens eine erste
Halbleiterlichtquelle (6) auszuschalten, falls der Lichtsensor (12) ein Lichtsignal oberhalb eines vorgegebenen Schwellwerts detektiert.
14. Beleuchtungsvorrichtung (1) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Beleuchtungsvorrichtung (1) ein Scheinwerfer (H) oder ein Teil eines Scheinwerfers (H) ist.
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