WO2018095653A1 - Laser activated remote phosphor (larp) system, scheinwerfer und fahrzeug - Google Patents

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    • F21S41/32—Optical layout thereof

Definitions

  • the invention is based on a laser activated remote phosphor (LARP) system according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a headlamp with a LARP system. Moreover, the invention relates to a vehicle having such a headlight.
  • LRP laser activated remote phosphor
  • the Anre ⁇ supply radiation of the excitation beam is at least partially absorbed by the luminescent material and at least partially converted into a conversion radiation, whose wavelengths and thus spectral properties and / or color is determined by the conversion characteristics of the phosphor.
  • a conversion radiation whose wavelengths and thus spectral properties and / or color is determined by the conversion characteristics of the phosphor.
  • blue excitation radiation blue laser light
  • red and / or green and / or yellow conversion radiation conversion light
  • conversion light conversion light
  • the lens assembly has, for example, a lens is fixedly mounted in a housing ei ⁇ nes LRP system.
  • the system is LRP adjust light intensity of the useful light conceivable a total, by way of playing the radiation source is controlled accordingly in the form of one or meh ⁇ eral laser diodes at ⁇ .
  • the control is effected, for example, by amplitude and / or phase modulation of the current flowing through the laser diodes.
  • the object of the present invention is to provide a LARP system, a headlight with a LARP system and a vehicle with such a headlamp, in which the useful light is relatively flexible dynamically adaptable in a cost effective and simple way.
  • a laser-activated remote phosphor (LARP) system in particular a micro-LARP system, is provided.
  • a radiation source preferably at least one laser diode or a plurality of laser diodes.
  • Beab ⁇ standet to the radiation source a Konversi ⁇ onselement is provided at least or more elements are CONVERSION provided, wherein the conversion element preferably comprises a phosphor before ⁇ or consists thereof. The conversion element can then be irradiated by an excitation radiation ⁇ the radiation source.
  • the LARP system has at least one optical element, in particular a lens or an imaging lens. This is preferably arranged in the beam path between the radiation source and the conversion element.
  • the optical element is arranged in a Optic ⁇ acquisition. According to the invention, a position of the optical element is variable.
  • the dynamic ANPAS ⁇ solution for example, to implement a lighting function and / or signal light function.
  • a lighting function for example, a turning light function and / or a fog light function and / or a low beam function and / or a high beam function (glare-free high beam) and / or a combination and / or a modification (eg Adaptive Driving Beam (ADB) or Adaptive Front Lighting System (AFS)) of the above and other functions.
  • ADB Adaptive Driving Beam
  • AFS Adaptive Front Lighting System
  • a turn signal function and / or a brake light function and / or a rear light function and / or a daytime running light function and / or a position light function and / or fog function and / or a combination of the mentioned and other functions may be provided.
  • dynamic light applications are realized either by moving components in a headlight, or by suitable control of matrix headlights or multi-chip LED light sources.
  • the position of the optical element can be changed.
  • this can be adapted to the desired application.
  • the LRP system in particular with regard to the properties of light incident on the conversion element impingement of Anre ⁇ supply radiation, for example, in operation, is adaptively changed.
  • the at least one conversion element is dynamically adjustable or adjustable. It is also conceivable that the at least one conversion element ment in transmission or reflection is used. In transmission a coupling surface and an off ⁇ coupling surface can be provided for the radiation away from one another. In the case of the reflection, the coupling-in and the coupling-out surface may be a common surface.
  • the LARP system in particular the optical recording together with the optical ⁇ table element, designed such that a distance between the optical element and an emission plane of the radiation source, measured in the beam propagation direction, changeable, in particular adjustable and / or adjustable, is.
  • the LARP system in particular the optical element and the optics receptacle, is designed such that a distance between the optical element and a radiation incident plane of the conversion element, measured in the direction of the beam path, is adjustable.
  • the optical element in the beam direction in particular linear, displaceable.
  • a distance between the emission plane of the radiation source and the radiation incident plane of the conversion element is constant. If, for example, a lens is used as the optical element, then a reduction in the distance between the emission plane and a center of the lens can lead to an enlargement of the pump spot in the radiation incident plane of the conversion element. Conversely, an increase in this distance can lead to a reduction of this pump spot.
  • Prinzipi- the relationship between the direction of lens shift and the effect on pump spot size may be the other way around, depending on the optical system. For example, when imaging the emission point of the radiation source, the image plane may lie before or after the converter.
  • the light ⁇ density of the useful light can be changed by increasing or Verkleine ⁇ tion of the impact area easily.
  • the thermal load is variable by increasing or decreasing the impact area.
  • the pump spot may be formed, for example, elliptical in Wesentli ⁇ chen. This substantially elliptical configuration does not change advantageously by changing the or said distances, but the shape of the pump spot is toward ⁇ visibly change their eccentricity.
  • the optical element As already explained above, it is conceivable to form the optical element as a lens. It would also be possible to use several lenses. It is also conceivable to form the optical element as a beam-shaping optical element, wherein a plurality of beam-shaping optical elements can also be provided. In principle, also a diffractive optical element or diffractive optical ⁇ specific elements can be used, for example in the manner of a diffractive optical element (DOE). Furthermore, both the lens and the beam-shaping optical element and / or the DOE may be provided in the LARP system. Again, several can be provided in each case. Preferably, the lens is then arranged in the beam path between the beam-shaping optical element and the radiation source.
  • DOE diffractive optical element
  • the beam-shaping optical element is, for example, a microlens array (MLA) or a diffuser.
  • MLA microlens array
  • a diffusion plate is provided, the pump spot in Wesent ⁇ union may be circular or substantially circular construction in the Strahlenauf Economicsebene.
  • the pump spot depending on the application, has a pump spot geometry which differs from the hexagonal shape or from the approximately round or circular shape and which is preferably produced using conventional methods and apparatus.
  • an emission spot ⁇ a useful light, especially after partial conversion and scattering, both the MLA as well as the diffusion plate may be substantially circular in shape.
  • two or more optical elements are provided in the LARP system, which are variable in position, in particular linearly displaceable, are.
  • the optical elements or it may be changeable all optical element respects ⁇ Lich position, whereby the Einstelloder adjusting possibilities can be increased.
  • the optical element in particular the beam-shaping optical element, in the beam direction ver ⁇ pushed and / or tilted about a tilt axis and / or rotatable about a rotation axis.
  • the impact area (pump spot) of the excitation radiation can be shifted to the radiation contact plane of the conversion element, in particular in a direction approximately transverse to the tilting axis, in particular perpendicular to the optical axis of the LARP system.
  • the tilting axis preferably extends transversely to the direction of radiation. It is conceivable that the optical element is continuously tiltable or can occupy two or more different positions. Due to the beam offset resulting from the tilt, it is advantageously possible that tolerances arising in the manufacturing process can be compensated, and / or targeted changes of the useful light are made possible in cooperation with a headlight.
  • the optical element is in particular the beam-shaping optical element, tiltable by a further Kippach ⁇ se to expand the possible changes in position of the impact area.
  • the further tilting axis preferably extends transversely to the first tilting axis.
  • an actuator or multiple actuators can be used.
  • Such an actuator has, for example, a piezo drive with a kinematic holder for holding the optical element in order to then move it, in particular to tilt it.
  • the actuator may have a piezomotor.
  • it may be provided to provide magnetic actuators for changing the position of the optical element or one of the optical elements or a respective optical element.
  • the at least one tiltable and / or displaceable and / or rotatable optical element is arranged in a guide structure or in a guide cage. It is then conceivable that the at least one optical element in the guide structure is firmly fixed. This can for example stoffschlüs ⁇ sig, in particular by welding or soldering or laser welding done. It is also conceivable to achieve the fixed fixation by adhesion, in particular by a clamping.
  • the at least one optical element is arranged in the guide structure via a ball joint, whereby its position is easily changed. After the position change, the optical element can then be firmly fixed.
  • the arranged in the guiding structure optical element can be set, for example a ⁇ Malig further to compensate for tolerances, for example Vietnamesesto-.
  • the optical element is arranged in a spherical holder or in a holder having a peripheral surface which is formed as a ball ⁇ zone.
  • the kugelförmi ⁇ ge holder may be a metal sphere with a through hole.
  • the spherical zone is preferably symmetrical.
  • the holder is then preferably on the guide structure.
  • the guide structure can be formed, for example, by one or more guide rails, along which the optical element or the holder can then be movable with the optical element.
  • the guide structure is preferably comprised of an outer shell. This can then be welded to the guide structure. Thus, after an adjustment and fixing of the optical element or optical elements, for example by laser welding, the outer shell can be pushed over the guide ⁇ structure or inverted and with this welded.
  • the LARP system is preferably designed as a module, making it easy to handle and, for example, in a headlight mountable.
  • the conversion element is inhomogeneous out ⁇ staltet.
  • it has an inhomogeneous luminous substance distribution .
  • the conversion element when changing the position of the optical element and corresponding change in the impingement of the excitation radiation on the conversion element different and / or additional areas of the conversion element, which in particular have other properties, such as with respect to a color location and / or in terms of luminance and / or with respect to a size of a radiating surface.
  • the inhomogeneous phosphor he ⁇ division is made, for example, by that a syndromemli ⁇ che distribution or a geometric shape of the light-emitting material is adapted accordingly by the Konversi ⁇ onselement for example, has different thicknesses ⁇ .
  • a phosphor density or a phosphor material may be formed differently in the conversion element for the inhomogeneous phosphor distribution.
  • it may alternatively or additionally be provided to introduce fillers and / or scattering substances into the conversion element in order to form the inhomogeneity.
  • At least one sensor is provided, with which the LARP system, in particular as a function of a vehicle state of a vehicle using the LARP system, is adjustable.
  • the sensor is, for example, a sensor that can detect a cornering of the vehicle, such as a steering angle sensor. Alternatively or additionally, it can be provided that a tilt sensor is used as the sensor. In this way, it is conceivable that then with the LRP system, motion of the vehicle, wherein ⁇ play can be balanced about its transverse axis, in particular due to an incorrect loading or due to road bumps, by changing the position of the optical element.
  • a gyrometer may also be provided as the sensor in order to detect the movements of the vehicle.
  • the LARP system can be used as a function of a position determination system, such as For example, a Global Positioning System (GPS), and / or is controlled in dependence on a road course database.
  • a position determination system such as For example, a Global Positioning System (GPS)
  • GPS Global Positioning System
  • the LARP system is used in one application as a, in particular far-reaching, (additional) high beam, for example with a range of up to 600 meters.
  • the LARP system is used in one application as a, in particular far-reaching, (additional) high beam, for example with a range of up to 600 meters.
  • the emitted useful light ahead on a road from ⁇ via a corresponding logic or control unit is, and this is preferably done in horizontal and / or vertical direction.
  • a stabilization unit for stabilizing the at least one optical element.
  • This stabilization unit has, for example, a sensor or a plurality of sensors, in particular acceleration sensors and / or inclination sensors, which can or in particular detect angular velocities.
  • angular velocities about at least two axes, such as a the LRP Sys tem ⁇ onset vehicle measurable.
  • the optical element or one of the optical elements or a respective op ⁇ diagram element can then preferably by means of actuators, in particular electromagnetic actuators of the stabilization unit, with regard to the position verän- be changed.
  • actuators in particular electromagnetic actuators of the stabilization unit
  • the actuator or the actuators is an electromagnetic actuator, or electromagnetic actuators such beispielswei ⁇ se to one or more voice call motor (VCM).
  • VCM voice call motor
  • a headlight in particular a vehicle headlight, is provided with a LARP system according to one or more of the preceding aspects.
  • the change in position of the optical element may in this case lead to a change of a radiation angle of the headlight, in particular when it is displaced by the positi ⁇ onsver initiallyung the impingement of excitation radiation on the Strahlungsauf Economicsebene of the conversion element.
  • the extent of the beam angle change can then depend, for example, on a focal length of a reflector of the headlight.
  • the headlamp or an arrangement may have a LRP system in which an optical element, in particular a colli- minimizing lens is connected downstream, in which case the optical ⁇ specific element and / or the LARP system, which can be designed as a module, is movable.
  • the floodlight for effect light lighting, entertainment lighting, architainment lighting, general lighting, medical and therapeutic lighting, horticulture, etc.
  • a so-called feed ⁇ baking system may be provided.
  • This is, for example, a control unit that receives signals from one or more sensors, such as signals of the acceleration sensors, and controls the movable component or the movable components in response to these signals.
  • the vehicle may be an aircraft or a waterborne vehicle or a land vehicle.
  • the land-based vehicle may be a motor vehicle or a rail vehicle or a bicycle.
  • ⁇ is Trains t the use of the vehicle headlight in egg nem truck or passenger car or motorcycle.
  • FIG. 1 is a schematic side view of a headlight with a laser activated remote phosphor (LARP) system according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a profile of an incidence region of an excitation radiation onto a radiation incident plane of a conversion element
  • Fig. 3 shows a distribution of power density along the major axes of an elliptical impingement region
  • FIG. 4b shows an incident region of an excitation radiation on a conversion element of the LARP system from FIG. 4a
  • FIG. 4c shows a radiation region of a useful light from FIG. 4
  • FIG. 5 shows a side view of a LARP system according to a further exemplary embodiment
  • FIG. 7 shows a side view of components of a LARP system according to a further exemplary embodiment
  • a headlight 1 for a vehicle which has a laser activated remote phosphor (LARP) system 2.
  • the headlight 1 can be part of a vehicle 4, which is simplified with a dashed line. line is shown in Figure 1.
  • the LARP system 2 is followed by a headlight optics in the form of a parabolic reflector 6.
  • As the radiation source for the LARP system is a laser diode 8.
  • This is an optical element in the form of an imaging lens 10 nachge ⁇ switches.
  • a transmissive conversion element 12 is arranged to partially convert excitation radiation emitted by the laser diode 8.
  • a useful light 14 emerging from the conversion element 12 is then composed of converted and unconverted excitation radiation.
  • the useful light 14 is then reflected by the reflector 6.
  • a housing in the form of an optical receptacle 16 is provided, which is designed in particular approximately hollow cylindrical.
  • the end face of the optical pickup 16, the Konversi ⁇ onselement is then placed 12 in which this can be arranged on a sub ⁇ strat, such as a sapphire substrate.
  • dichroic layers can be seen between the substrate and the conversion element.
  • the lens 10 is variable in position.
  • the lens 10 is linearly displaceable.
  • a distance a between a center of the lens 10 and an emission plane of the La ⁇ serdiode 8 can be adjusted or adjusted, or it can be changed according to a distance b between the center of the lens 10 and a Strahlungsauf Economicsebene Konversi ⁇ onselements 12.
  • the change in position of the lens 10 may be in response to a sensor signal from one or more sensors 18, which is explained above.
  • a control unit 20 is preferably provided. This can then drive an actuator 22 or a plurality of actuators 22, via which the position of the lens 10 in response to the sensor signals is variable.
  • an impact area 24 on the conversion element 12, see FIG. 1, of the excitation radiation can be seen.
  • This has approximately an elliptical shape.
  • the distance a of the lens 10, see Figure 1, in this case is about 4.3 mm and the distance b about 8.4 mm.
  • Halbwertbrei ⁇ th (FWHM) along the long half-axis here are about 240 ym and along the short half-axis about 70 ym.
  • FIG 3 is on an abscissa on a size of a ⁇ accurate range for different distances a, see Figure 1, is shown.
  • a power ⁇ density in watts per mm 2 (W / mm 2) is specified.
  • Shown here is a section along the large semiaxis of the approximately elliptical impingement area, which is indicated by reference numeral 26.
  • a section through the small semi-axis is indicated by a reference numeral 28. It can be seen that the impact area has a smaller extension and a higher power density from a starting position, here denoted by 0 mm, to a position whose distance a from the laser diode 8 has been increased by +0.2 mm.
  • a LARP system 30 according to a further exemplary embodiment is shown.
  • This has the laser diode 8, the optical element in the form of the lens 10 and the conversion element 12.
  • a further opti ⁇ cal element 32 is arranged in the beam path between the lens 10 and the conversion element 12.
  • This may be a microlens array (MLA) which has hexagonal single lenticules. This then leads to an impact region 34 which has a hexagonal shape, as shown in Figure 4b ge ⁇ .
  • MLA microlens array
  • the optical element 32 is designed as a lens, in particular a small angle lens with, for example, a mean scatter angle of less than 10 degrees. This would lead to a circular impact area.
  • a first exit region 36 and a second exit region 38 of a useful light from the conversion element 12 of the equally scaled LARP system 30 are conceivable.
  • the LARP system 30 has a different scaling with respect to the impact region 34 in FIG. 4b. These are essentially circular irrespective of whether the optical element 32 is a microlens array or a diffusing screen, that is, irrespective of whether the area of impact on the conversion element 12 is approximately hexagonal or approximately round.
  • the off ⁇ passage regions 36 and 38 may thus occur in the wake of a microlens array or a lens.
  • the exit region 36 is larger than the exit region 38.
  • the optical element 32 is arranged closer to the laser diode 8.
  • a distance between the optical element 32 and the laser diode 8 is greater than at the exit region 36.
  • the exit region 36 in this example has a diameter (FWHM) of approximately 280 ⁇ m.
  • the exit region 38 has a diameter (FWHM) of about 180 ym.
  • a distance between the positions of the optical element 32, in which the Austrittsbe ⁇ rich 36 and 38 are present, seen in the direction of the excitation radiation according to Figure 4a about 2 mm.
  • the size of the exit region can be changed in a simple manner by a linear displacement of the optical element 32.
  • FIG. 5 a further embodiment of a LARP system 40 is shown.
  • This has the laser diode 8 and the lens 10.
  • the optical element 32 is in this case in the Un ⁇ ter Kunststoff the embodiment according to 4a, additionally or alternatively to the linear displaceability tiltable about a tilt axis.
  • a tilt leads according to Figure 6 to a displacement of the impingement of excitation radiation on the Strahlungsauf Economicsebene of Konversionsele ⁇ ments 12 of Figure 5.
  • a point of impingement is in figure 6 schematically 42 of a main beam and a center of gravity of the radiation distribution of the excitation radiation and a focus or center point of a given intensity distribution in the incidence plane of the conversion element.
  • the impact point 42 is shown when the optical element 32 according to FIG. 5 is not tilted.
  • the point of impact 42 then lies approximately centrally with respect to a transverse axis or horizontal axis 44 and close the upper half ⁇ a center with respect to a vertical axis or Verti- kalachse.
  • the From ⁇ measure this shift is dependent on the thickness, the refractive index and the tilt angle of the optical Ele ⁇ element 32.
  • Such an effect results both when using the optical element 32 as a microlens array and as a diffuser.
  • a beam is obtained at a tilt by 10 ° ba ⁇ sierend on the Snell's law of refraction offset of about 60 ym, so the impact point 42 according to FIG. 6 would shift by 60 ⁇ m starting from the non-tilted state of the optical element 32.
  • the displacement of the impact point 42 and the impingement ⁇ area according to Figure 6 in the Strahlungsauf Economicsebene of the conversion element advantageously leads to an alteration ⁇ n ⁇ a radiation angle of a headlamp employing the LRP system 40 according to FIG. 5
  • the LARP system 40 can thus be used, for example, for a bend lighting application.
  • the extent of this change in radiation angle depends, among other things, on the focal length of a reflector of a headlight, which is the LARP System 40 starts.
  • an optical element 46 is provided, which is arranged in a guide structure 48.
  • the op ⁇ table element 46 is further held in a kind of ball 50 and forms with the guide structure 48 of a kind of ball joint.
  • the optical element 46 is linearly displaceable on the Ku ⁇ gel 50 and / or tilted and / or rotated.
  • the optical element 46 can thus be finely adjusted relative to the guide structure 48 in order to compensate, for example, for manufacturing tolerances. Following this, it can be firmly fixed in the guide structure 48, for example by laser welding or by clamping.
  • the guide structure 48 together with the optical element 46 is then part of a LARP system 52.
  • the La ⁇ serdiode 8 is shown here for the LARP system 52.
  • the optical element 46 can be adjusted once so ⁇ with LRP in the system 52, wherein the active setting in the finished module, takes place. Due to the linear displacement and the tilting (and / or rotation) of the optical element 46, this can thus be adjusted in all three spatial directions.
  • the adjustment is preferably carried out with switched laser diode 8.
  • Wei ⁇ direct is conceivable that the guide structure relative or is indirectly or indirectly connected to the laser diode 8, which is optionally ensured by an opto-mechanical design.
  • FIGS. 8a to 8c each show a LARP system 56, 58 and 60, to which an optical element 62 is connected downstream.
  • the LRP System 56 to 60 with the depending ⁇ wholesome optical element 62 are part of a headlight 64, 66 and 68 of a vehicle and / or form an array.
  • the respective headlight 64 to 68 - or the respective arrangement - in this case a stabilization unit 70 is assigned.
  • a jeweili ⁇ gen stabilization unit 70 Bestructungssenso ⁇ ren and / or inclination sensors are provided. With the acceleration sensors angular velocities can be measured in at least two axes.
  • An optical element having ⁇ means of electromagnetic actuators can then be displaced in dependence on the measurement results, for example, to stabilize the useful light.
  • the optical element 62 connected downstream of the LARP system can be adjusted with respect to its position by means of the electromagnetic actuators.
  • the optical element 62 is, for example, a collimating lens.
  • the LARP system 58 ie the module having the LARP system 58, via the electromagnetic actuators of the stabilization unit 70 with respect to its position to change, in particular adjust and / or set.
  • a respective stabilization unit 70 preferably has a control unit or a feedback system in order to move the corresponding component with the electromagnetic actuators on the basis of the measurement results of the acceleration sensors.
  • a laser activated remote phosphor (LARP) system with a radiation source for emission of excitation radiation. Downstream of the radiation source is a conversion element, wherein between the conversion ⁇ element and the radiation source, an optical element is arranged.
  • a position of the optical element is changeable in order to change a shape and / or a position of an incident region of the excitation radiation on the conversion element.

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Abstract

Offenbart ist ein Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System mit einer Strahlungsquelle zur Emission einer An- regungsstrahlung. Der Strahlungsquelle nachgeschaltet ist ein Konversionselement, wobei zwischen dem Konversions- element und der Strahlungsquelle ein optisches Element angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist eine Position des optischen Elements veränderbar, um eine Form und/oder ei- ne Position eines Auftreffbereichs der Anregungsstrahlung auf das Konversionselement zu verändern.

Description

LASER ACTIVATED REMOTE PHOSPHOR (LARP) SYSTEM , SCHEINWERFER UND FAHRZEUG
BESCHREIBUNG
Die Erfindung geht aus von einem Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Scheinwerfer mit einem LARP System. Außerdem betrifft die Erfindung ein Fahrzeug, das einen derartigen Scheinwerfer aufweist . Bei der LARP Technologie wird ein von einer Strahlungs¬ quelle beabstandet angeordnetes Konversionselement, das einen Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht, mit einer Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl (Pumpstrahl, Pumplaserstrahl) bestrahlt, insbeson- dere mit dem Anregungsstrahl einer Laserdiode. Die Anre¬ gungsstrahlung des Anregungsstrahls wird vom Leuchtstoff zumindest teilweise absorbiert und zumindest teilweise in eine Konversionsstrahlung umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversions¬ elements blaue Anregungsstrahlung (blaues Laserlicht) in rote und/oder grüne und/oder gelbe Konversionsstrahlung (Konversionslicht) teilweise konvertiert werden, wo- bei die Überlagerung von beispielsweise nichtkonvertier- tem blauen Anregungslicht und gelbem Konversionslicht weißes Nutzlicht ergibt. Des Weiteren ist bekannt, zwi¬ schen der Strahlungsquelle und dem Konversionselement ei¬ ne Linsen-Anordnung vorzusehen, über die die Anregungs- Strahlung auf das Konversionselement abgebildet wird. Über die Linsen-Anordnung können dann die Eigenschaften des auf dem Konversionselement abgebildeten Auftreffbe¬ reichs der Anregungsstrahlung (Pumpspot) in einer Strahlungsauftreffebene des Konversionselements definiert wer- den. Beispielweise ist hierdurch die Größe, die Form und Energieverteilung einstellbar. Die Linsen-Anordnung hat beispielsweise eine Linse, die fest in einem Gehäuse ei¬ nes LARP Systems montiert ist.
Im Einsatz des LARP Systems ist denkbar eine Gesamt- Lichtintensität des Nutzlichts anzupassen, indem bei¬ spielsweise die Strahlungsquelle in Form einer oder meh¬ rere Laserdioden entsprechend angesteuert wird. Die An- steuerung erfolgt beispielsweise durch Amplituden- und/oder Phasenmodulation des die Laserdioden durchflie- ßenden Stroms.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein LARP System, einen Scheinwerfer mit einem LARP System und ein Fahrzeug mit einem derartigen Scheinwerfer zu schaffen, bei denen das Nutzlicht auf kostengünstige und einfache Weise vergleichsweise flexibel dynamisch anpassbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst hinsichtlich des LARP Systems gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1, hinsichtlich des Scheinwerfers gemäß den Merkmalen des Anspruchs 10 und hinsichtlich des Fahrzeugs gemäß den Merkmalen des An- spruchs 11 gelöst.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.
Erfindungsgemäß ist ein Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System, insbesondere ein Mikro-LARP System, vorge- sehen, das eine Strahlungsquelle, vorzugsweise zumindest eine Laserdiode oder mehrere Laserdioden, aufweist. Beab¬ standet zur Strahlungsquelle ist zumindest ein Konversi¬ onselement vorgesehen oder es sind mehrere Konversions- elemente vorgesehen, wobei das Konversionselement vor¬ zugsweise einen Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht. Das Konversionselement kann dann von einer Anregungs¬ strahlung der Strahlungsquelle bestrahlbar sein. Des Weiteren hat das LARP System zumindest ein optisches Ele- ment, insbesondere eine Linse oder eine abbildende Linse. Dieses ist vorzugsweise im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle und dem Konversionselement angeordnet. Mit Vorteil ist das optische Element in einer Optikauf¬ nahme angeordnet. Erfindungsgemäß ist eine Position des optischen Elements veränderbar.
Diese Lösung hat den Vorteil, dass das optische Element im Vergleich zum Stand der Technik nicht statischer Natur ist. Somit kann ein Auftreffbereich (Pumpspot) der Anre¬ gungsstrahlung in einer Strahlungsauftreffebene des Kon- versionselements hinsichtlich seiner Eigenschaften, wie beispielsweise Größe und/oder Form und/oder Energieverteilung, einfach verändert werden. Dagegen ist im Stand der Technik vorgesehen die Einstellung der Pumpspoteigenschaften einmalig im Rahmen der Entwicklungsphase vorzu- nehmen. Mit dem erfindungsgemäßen LARP System ist somit die Adaptionsfähigkeit verbessert. Es ist beispielsweise denkbar, dass das LARP System beispielsweise auf ver¬ schiedene Scheinwerfersysteme anpassbar ist, indem die Position des optischen Elements verändert wird, oder dass eine dynamische Anpassung erfolgt. Die dynamische Anpas¬ sung kann beispielsweise zur Umsetzung einer Beleuch- tungsfunktion und/oder Signallichtfunktion erfolgen. Als Beleuchtungsfunktion kann beispielsweise eine Abbiege- lichtfunktion und/oder eine Nebellichtfunktion und/oder eine Abblendlichtfunktion und/oder eine Fernlichtfunktion (blendfreies Fernlicht ) und/oder eine Kombination und/oder eine Abwandlung (beispielsweise Adaptive Driving Beam (ADB) oder Adaptive Front Lighting System (AFS) ) der genannten sowie weitere Funktionen vorgesehen sein. Als Signallichtfunktion kann eine Blinkerfunktion und/oder eine Bremslichtfunktion und/oder eine Rücklichtfunktion und/oder eine Tagfahrlichtfunktion und/oder eine Positionslichtfunktion und/oder Nebelfunktion und/oder eine Kombination der genannten sowie weitere Funktionen vorgesehen sein. Dagegen sind im Stand der Technik dynamische Licht-Anwendungen entweder durch bewegliche Bauteile in einem Scheinwerfer, oder durch geeignete Ansteuerung von Matrix-Scheinwerfer oder Multi-Chip LED-Lichtquellen realisiert .
Mit Vorteil ist die Position des optischen Elements ver- änderbar. Somit kann vor Inbetriebnahme des LARP Systems dieses an den gewünschten Einsatzzweck angepasst werden. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar die Position des optischen Elements zu verändern, indem dieses verstellt wird. Somit ist ermöglicht, dass das LARP System insbe- sondere hinsichtlich der Eigenschaften des auf das Konversionselement auftreffenden Auftreffbereichs der Anre¬ gungsstrahlung, beispielsweise im Betrieb, adaptiv veränderbar ist.
Denkbar ist auch, dass das zumindest eine Konversionsele- ment dynamisch verstellbar oder einstellbar ist. Es ist weiter denkbar, dass das zumindest eine Konversionsele- ment in Transmission oder Reflexion eingesetzt wird. Bei der Transmission kann eine Einkoppelfläche und eine Aus¬ koppelfläche für die Strahlung vorgesehen sein, die voneinander wegweisen. Bei der Reflexion kann es sich bei der Einkoppel- und der Auskoppelfläche um eine gemeinsame Fläche handelt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das LARP System, insbesondere die Optikaufnahme zusammen mit dem op¬ tischen Element, derart ausgestaltet, dass ein Abstand zwischen dem optischem Element und einer Emissionsebene der Strahlungsquelle, in Strahlausbreitungsrichtung gemessen, veränderbar, insbesondere einstellbar und/oder verstellbar, ist. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das LARP System, insbesondere das opti- sehe Element und die Optikaufnahme, derart ausgestaltet ist, dass ein Abstand zwischen dem optischen Element und einer Strahlungsauftreffebene des Konversionselements, in Richtung des Strahlengangs gemessen, einstellbar ist. Vorzugsweise ist das optische Element in Strahlrichtung, insbesondere linear, verschiebbar. Somit ist beispiels¬ weise die Einstellung der Pumpspoteigenschaften durch eine lineare Bewegung des optischen Elements ermöglicht. Vorzugsweise ist ein Abstand zwischen der Emissionsebene der Strahlungsquelle und der Strahlungsauftreffebene des Konversionselements konstant. Ist als optisches Element beispielsweise eine Linse eingesetzt, so kann nun eine Verringerung des Abstands zwischen der Emissionsebene und einer Mitte der Linse zu einer Vergrößerung des Pumpspots in der Strahlungsauftreffebene des Konversionselements führen. Umgekehrt kann eine Vergrößerung dieses Abstands zu einer Verkleinerung dieses Pumpspots führen. Prinzipi- eil kann der Zusammenhang zwischen der Richtung der Linsenverschiebung und der Auswirkung auf die Pumpspotgröße auch anders herum sein, abhängig vom optischen System. Beispielsweise kann bei der Abbildung des Emissionspunk- tes der Strahlungsquelle die Bildebene vor oder nach dem Konverter liegen.
Somit kann auf einfache Weise beispielsweise die Leucht¬ dichte des Nutzlichts durch Vergrößerung oder Verkleine¬ rung des Auftreffbereichs verändert werden. Außerdem ist die thermische Belastung durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Auftreffbereichs veränderbar.
Ist als Strahlungsquelle zumindest eine Laserdiode einge¬ setzt, so kann der Pumpspot beispielsweise im Wesentli¬ chen elliptisch ausgebildet sein. Diese im Wesentlichen elliptische Ausgestaltung ändert sich dann vorteilhafterweise durch Veränderung des oder der genannten Abstände nicht, allerdings kann sich die Form des Pumpspots hin¬ sichtlich ihrer Exzentrizität ändern.
Wie vorstehend bereits erläutert, ist denkbar das opti- sehe Element als Linse auszubilden. Möglich wäre auch mehrere Linsen einzusetzen. Es ist auch denkbar das optische Element als ein strahlformendes optisches Element auszubilden, wobei auch mehrere strahlformende optische Elemente vorgesehen sein können. Prinzipiell ist auch ein beugendes optisches Element oder sind auch beugende opti¬ sche Elemente einsetzbar, beispielsweise nach Art eines diffraktiven optischen Elements (DOE) . Des Weiteren kann sowohl die Linse als auch das strahlformende optische Element und/oder das DOE bei dem LARP System vorgesehen sein. Auch hier können jeweils mehrere vorgesehen sein. Vorzugsweise ist dann die Linse im Strahlengang zwischen dem strahlformenden optischen Element und der Strahlungsquelle angeordnet. Bei dem strahlformenden optischen Element handelt es sich beispielweise um ein Mikrolin- senarray (MLA) oder um eine Streuscheibe. Ist ein Mikro- linsenarray vorgesehen, so kann dieses beispielsweise he- xagonale Einzellinsen aufweisen, die dann zu einem Pumpspot in der Strahlungsauftreffebene des Konversionsele¬ ments mit einer etwa hexagonalen Form führen. Ist eine Streuscheibe vorgesehen, so kann der Pumpspot im Wesent¬ lichen rund oder im Wesentlichen kreisrund in der Strahlenauftreffebene ausgebildet sein. Denkbar ist auch, dass der Pumpspot je nach Anwendung eine von der hexagonalen Form oder von der etwa runden oder kreisrunden Form ab- weichende Pumpspotgeometrie hat, die vorzugsweise mit gängigen Methoden und Vorrichtung erzeugt wird. Auf einer Abstrahlseite des Konversionselements kann ein Emissions¬ spot eines Nutzlichts, insbesondere nach einer teilweisen Konversion und Streuung, sowohl bei dem MLA als auch bei der Streuscheibe im Wesentlichen kreisrund ausgebildet sein .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind bei dem LARP System zwei oder mehr optische Elemente vorgesehen, die hinsichtlich ihrer Position veränderbar, insbesondere li- near verschiebbar, sind. So können mehrere der optischen Elemente oder es können alle optischen Element hinsicht¬ lich ihrer Position veränderbar sein, womit die Einstelloder Verstell-Möglichkeiten erhöht werden.
Mit Vorteil ist das optische Element, insbesondere das strahlformende optische Element, in Strahlrichtung ver¬ schiebbar und/oder um eine Kippachse verkippbar und/oder um eine Drehachse drehbar. Somit kann beispielsweise bei der Verkippung um die Kippachse der Auftreffbereich (Pumpspot) der Anregungsstrahlung auf die Strahlungsauf- treffebene des Konversionselements verschoben werden, insbesondere in einer Richtung etwa quer zur Verkippachse, insbesondere senkrecht zur optischen Achse des LARP- Systems. Die Kippachse erstreckt sich vorzugsweise quer zur Strahlungsrichtung. Denkbar ist, dass das optische Element stetig verkippbar ist oder zwei oder mehr unter- schiedliche Positionen einnehmen kann. Durch den aus der Verkippung resultierenden Strahlversatz ist es vorteilhafterweise möglich, dass Toleranzen, die im Fertigungs- prozess entstehen, ausgeglichen werden können, und/oder gezielte Änderungen des Nutzlichts im Zusammenwirken mit einem Scheinwerfer ermöglicht sind.
Vorzugsweise ist das optische Element insbesondere das strahlformende optische Element, um eine weitere Kippach¬ se verkippbar, um die möglichen Positionsveränderungen des Auftreffbereichs zu erweitern. Die weitere Kippachse erstreckt sich vorzugsweise quer zur ersten Kippachse.
Des Weiteren ist denkbar eine Drehachse zum Verdrehen des, insbesondere bereits verkippten, optischen Elements vorzusehen. Durch die Kombination von Verkippen und Verdrehen kann vorteilhafterweise eine beliebige Positionie- rung des Auftreffbereichs in der Strahlungsauftreffebene des Konversionselements ermöglicht sein.
Zum Verändern der Position des optischen Elements oder eines jeweiligen optischen Elements oder eines der optischen Elemente insbesondere zur Ausführung der genannten linearen Bewegungen und/oder Kippbewegungen und/oder Drehbewegungen, kann ein Aktor oder können mehrere Aktoren eingesetzt sein. Hierbei handelt es sich beispiels¬ weise um einen Präzisionsaktor oder um Präzisionsaktoren. Ein derartiger Aktor hat beispielsweise einen Piezoan- trieb mit einem kinematischen Halter zum Halten des optischen Elements, um dieses dann zu bewegen, insbesondere um dieses zu verkippen. Für die lineare Verschiebung kann der Aktor einen Piezomotor aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, magnetische Stellglieder zum Verändern der Position des optischen Elements oder eines der optischen Elemente oder eines jeweiligen optischen Elements vorzusehen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das zumindest eine verkippbare und/oder verschiebbare und/oder drehbare optische Element in einer Führungsstruktur oder in einem Führungskäfig angeordnet. Es ist dann denkbar, dass das zumindest eine optische Element in der Führungsstruktur fest fixierbar ist. Dies kann beispielsweise stoffschlüs¬ sig, insbesondere durch Schweißen oder Löten oder Laser- schweißen, erfolgen. Denkbar ist auch die feste Fixierung durch Kraftschluss , insbesondere durch eine Klemmung, zu erreichen .
Es ist denkbar, dass das zumindest eine optische Element in der Führungsstruktur über ein Kugelgelenk angeordnet ist, womit seine Position einfach veränderbar ist. Nach der Positionsveränderung kann das optische Element dann fest fixiert sein. Das in der Führungsstruktur angeordnete optische Element kann des Weiteren beispielsweise ein¬ malig eingestellt werden, um beispielsweise Fertigungsto- leranzen zu kompensieren. Vorzugsweise ist das optische Element in einem kugelförmigen Halter angeordnet oder in einem Halter, der eine Umfangsflache hat, die als Kugel¬ zone ausgebildet ist. Beispielsweise kann der kugelförmi¬ ge Halter eine Metallkugel mit einer Durchgangsbohrung sein. Die Kugelzone ist dabei vorzugsweise symmetrisch. Der Halter liegt dann vorzugsweise an der Führungsstruktur an.
Die Führungsstruktur kann beispielsweise durch eine oder mehrere Führungsschienen gebildet sein, entlang dieser kann dann das optische Element oder der Halter mit dem optischen Element bewegbar sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Führungsstruktur vorzugsweise von einer Außenhülle umfasst. Diese kann dann mit der Führungsstruktur verschweißt sein. Somit kann nach einer Justage und Fixierung des optischen Elements oder der optischen Elemente, beispielsweise durch Laserschweißen, die Außenhülle über die Führungs¬ struktur geschoben oder gestülpt werden und mit dieser verschweißt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das LARP System vorzugsweise als Modul ausge- staltet, womit es einfach handhabbar und beispielsweise in einen Scheinwerfer montierbar ist.
Vorzugsweise ist das Konversionselement inhomogen ausge¬ staltet. Insbesondere weist es eine inhomogene Leucht¬ stoffverteilung auf. Hierdurch können bei Veränderung der Position des optischen Elements und entsprechender Änderung des Auftreffbereichs der Anregungsstrahlung auf das Konversionselement unterschiedliche und/oder zusätzliche Bereiche des Konversionselements, die insbesondere andere Eigenschaften aufweisen, wie beispielsweise hinsichtlich eines Farborts und/oder hinsichtlich einer Leuchtdichte und/oder hinsichtlich einer Größe einer abstrahlenden Fläche, aktiviert werden. Die inhomogene Leuchtstoff er¬ teilung erfolgt beispielsweise dadurch, dass eine räumli¬ che Verteilung oder eine geometrische Form des Leucht- Stoffs entsprechend ausgestaltet ist, indem das Konversi¬ onselement beispielsweise unterschiedliche Dicken auf¬ weist. Alternativ oder zusätzlich kann zur inhomogenen Leuchtstoffverteilung eine Leuchtstoffdichte oder ein Leuchtstoffmaterial im Konversionselement unterschiedlich ausgebildet sein. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich vorgesehen sein, Füll- und/oder Streustoffe in das Konversionselement zum Ausbilden der Inhomogenität einzubringen .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist zumindest ein Sensor vorgesehen, mit dem das LARP System, insbesondere in Abhängigkeit eines Fahrzeugzustands eines das LARP System einsetzenden Fahrzeugs, einstellbar ist. Bei dem Sensor handelt es sich beispielsweise um einen Sensor der eine Kurvenfahrt des Fahrzeugs erfassen kann, wie bei- spielsweise ein Lenkwinkelsensor. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass als Sensor ein Neigungssensor eingesetzt ist. Hierdurch ist denkbar, dass dann mit dem LARP System eine Bewegung des Fahrzeugs, bei¬ spielsweise um seine Querachse, insbesondere wegen einer Fehlbeladung oder aufgrund Straßenunebenheiten, durch Veränderung der Position des optischen Elements ausgeglichen werden kann. Alternativ oder zusätzlich kann als Sensor auch ein Gyrometer vorgesehen sein, um die Bewegungen des Fahrzeugs zu erfassen. Des Weiteren ist denkbar, dass das LARP System in Abhängigkeit eines Positions-Bestimmungssystems , wie bei- spielsweise eines Global Positioning Systems (GPS) , und/oder in Abhängigkeit einer Straßenverlaufsdatenbank gesteuert ist. Dies ist beispielsweise vorteilhaft, wenn das LARP System bei einer Anwendung als ein, insbesondere weitreichendes, (Zusatz-) Fernlicht, beispielsweise mit einer Reichweite von bis zu 600 Meter, eingesetzt ist. Über eine entsprechende Logik oder Steuereinheit kann man über den Zugriff auf das Positions-Bestimmungssystems und/oder die Straßenverlaufsdatenbank das emittierte Nutzlicht vorausschauend auf einen Straßenverlauf aus¬ richten, wobei dies vorzugsweise in horizontaler und/oder in vertikaler Richtung erfolgt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Stabilisierungseinheit zum Stabilisieren des zumindest einen op- tischen Elements vorgesehen. Hierdurch kann dann beispielsweise bei einem Einsatz des LARP Systems in einem Scheinwerfer eines Fahrzeugs eine Stabilisierung des Nutzlichts bei Fahrt auf einer unebenen Fahrbahn, wie beispielsweise auf Pflastersteinen oder auf einer welli- gen Fahrbahn, erfolgen. Diese Stabilisierungseinheit weist beispielsweise einen Sensor oder mehrere Sensoren, insbesondere Beschleunigungssensoren und/oder Neigungssensoren, auf, der oder die insbesondere Winkelgeschwindigkeiten erfassen kann/können. Vorzugsweise sind über den Sensor oder die Sensoren Winkelgeschwindigkeiten um zumindest zwei Achsen, beispielsweise eines das LARP Sys¬ tem einsetzenden Fahrzeugs, messbar. Das optische Element oder eines der optischen Elemente oder ein jeweiliges op¬ tische Element kann dann vorzugsweise mittels Stellglie- der, insbesondere elektromagnetischer Stellglieder der Stabilisierungseinheit, hinsichtlich der Position verän- dert werden. Bei dem Stellglied oder den Stellgliedern handelt es sich um ein elektromagnetisches Stellglied o- der um elektromagnetische Stellglieder, wie beispielswei¬ se um einen oder mehrere Voice Call Motor (VCM) . Erfindungsgemäß ist ein Scheinwerfer, insbesondere ein Fahrzeugscheinwerfer, mit einem LARP System gemäß einem oder mehrerer der vorhergehenden Aspekte vorgesehen. Die Veränderung der Position des optischen Elements kann hierbei zu einer Änderung eines Abstrahlwinkels des Scheinwerfers führen, insbesondere wenn durch die Positi¬ onsveränderung der Auftreffbereich der Anregungsstrahlung auf die Strahlungsauftreffebene des Konversionselements verschoben wird. Das Ausmaß der Abstrahlwinkeländerung kann dann beispielsweise von einer Brennweite eines Re- flektors des Scheinwerfers abhängen. Durch Änderung des Abstrahlwinkels kann somit auf vorrichtungstechnisch einfache Weise zum Beispiel eine Kurvenlichtanwendung für den Scheinwerfer realisiert werden.
Alternativ oder zusätzlich zum LARP System gemäß einem oder mehrerer der vorher genannten Aspekte kann der Scheinwerfer oder eine Anordnung ein LARP System haben, bei dem ein optisches Element, insbesondere eine kolli- mierende Linse nachgeschaltet ist, wobei dann das opti¬ sche Element und/oder das LARP System, das als Modul aus- gestaltet sein kann, bewegbar ist.
Denkbar ist auch den Scheinwerfer für Effektlichtbeleuchtungen, Entertainmentbeleuchtungen, Architainmentbeleuch- tungen, Allgemeinbeleuchtung, medizinische und therapeutische Beleuchtung, Horticulture etc. einzusetzen. Um das optische Element, das dem LARP System nachgeschal¬ tet ist, zu bewegen, und/oder um das LARP System zu bewegen, und/oder um das optische Element oder eines der op¬ tischen Elemente oder ein jeweiliges optisches Element des LARP Systems zu bewegen, kann ein sogenanntes Feed¬ backsystem vorgesehen sein. Hierbei handelt es sich beispielsweise um eine Steuereinheit, die Signale eines oder mehrerer Sensoren aufnimmt, wie beispielsweise Signale der Beschleunigungssensoren, und die bewegbare Komponente oder die bewegbaren Komponenten in Abhängigkeit dieser Signale steuert.
Erfindungsgemäß ist ein Fahrzeug mit einem Scheinwerfer gemäß einem oder mehrere der vorgehenden Aspekte vorgese¬ hen . Das Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevor¬ zugt ist die Verwendung des Fahrzeugscheinwerfers in ei- nem Lastkraftwagen oder Personenkraftwagen oder Kraftrad.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungs¬ beispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:
Fig. 1 in einer schematischen Seitenansicht einen Scheinwerfer mit einem Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel
Fig. 2 ein Profil eines Auftreffbereichs einer Anregungs¬ strahlung auf eine Strahlungsauftreffebene eines Konversionselements Fig. 3 eine Verteilung einer Leistungsdichte entlang der Hauptachsen eines ellipsenförmigen Auftreffbereichs
Fig. 4a in einer Seitenansicht ein LARP System gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiels zusammen mit dem Profil des zugehörigen Auftreffbereichs
Fig. 4b einen Auftreffbereich einer Anregungsstrahlung auf ein Konversionselement des LARP Systems aus Fig. 4a Fig. 4c einen Abstrahlbereich eines Nutzlichts aus dem
Konversionselement bei unterschiedlichen Positio¬ nen eines optischen Elements des LARP Systems aus Fig. 4a
Fig. 5 in einer Seitenansicht ein LARP System gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
Fig. 6 ein Zentrum eines Auftreffbereichs bei unter¬ schiedlichen Positionen eines optischen Elements eines LARP Systems
Fig. 7 in einer Seitenansicht Komponenten eines LARP Sys- tems gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
Fig. 8a-c jeweils ein LARP System mit einem nachgeschal¬ teten optischen Element gemäß einem jeweiligen Ausführungsbeispiel
Gemäß Figur 1 ist ein Scheinwerfer 1 für ein Fahrzeug dargestellt, der ein Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System 2 aufweist. Der Scheinwerfer 1 kann Teil eines Fahrzeugs 4 sein, das vereinfacht mit einer Strich- linie in Figur 1 dargestellt ist. Dem LARP System 2 ist eine Scheinwerferoptik in Form eines parabolischen Reflektors 6 nachgeschaltet. Als Strahlungsquelle für das LARP System dient eine Laserdiode 8. Dieser ist ein opti- sches Element in Form einer abbildenden Linse 10 nachge¬ schaltet. Im Nachgang zur Linse 10 wiederum ist ein transmissives Konversionselement 12 angeordnet, um von der Laserdiode 8 emittierte Anregungsstrahlung teilweise zu konvertieren. Ein aus dem Konversionselement 12 aus- tretendes Nutzlicht 14 ist dann aus konvertierter und nicht konvertierter Anregungsstrahlung zusammengesetzt. Das Nutzlicht 14 wird dann vom Reflektor 6 reflektiert. Für die Aufnahme der Laserdiode 8 und der Linse 10 ist ein Gehäuse in Form einer Optikaufnahme 16 vorgesehen, das insbesondere etwa hohlzylindrisch ausgestaltet ist. Stirnseitig der Optikaufnahme 16 ist dann das Konversi¬ onselement 12 angeordnet, wobei dieses auf einem Sub¬ strat, beispielsweise einem Saphirsubstrat, angeordnet sein kann. Zusätzlich können dichroitische Schichten zwi- sehen dem Substrat und dem Konversionselement angeordnet zu sein.
Gemäß der Ausführungsform in Figur 1 ist die Linse 10 hinsichtlich ihrer Position veränderbar. So ist die Linse 10 linear verschiebbar. Somit kann ein Abstand a zwischen einer Mitte der Linse 10 und einer Emissionsebene der La¬ serdiode 8 eingestellt oder verstellt werden, oder es kann entsprechend ein Abstand b zwischen der Mitte der Linse 10 und einer Strahlungsauftreffebene des Konversi¬ onselements 12 verändert werden. Die Veränderung der Position der Linse 10 kann in Abhängigkeit eines Sensorsignals eines oder mehrerer Sensoren 18 erfolgen, was vorstehend erläutert ist. Zum Verarbei¬ ten der Sensorsignale ist vorzugsweise eine Steuereinheit 20 vorgesehen. Diese kann dann einen Aktor 22 oder mehrere Aktoren 22 ansteuern, über die die Position der Linse 10 in Abhängigkeit der Sensorsignale veränderbar ist.
Gemäß Figur 2 ist ein Auftreffbereich 24 auf das Konversionselement 12, siehe Figur 1, der Anregungsstrahlung ersichtlich. Dieser hat etwa eine elliptische Form. Der Abstand a der Linse 10, siehe Figur 1, beträgt hierbei etwa 4,3 mm und der Abstand b etwa 8,4 mm. Halbwertbrei¬ ten (FWHM) entlang der langen Halbachse betragen dabei etwa 240 ym und entlang der kurzen Halbachse etwa 70 ym.
In Figur 3 ist auf einer Abszisse eine Größe eines Auf¬ treffbereichs für unterschiedliche Abstände a, siehe Fi- gur 1, dargestellt. Auf der Ordinate ist eine Leistungs¬ dichte in Watt pro mm2 (W/mm2) angegeben. Gezeigt ist hierbei ein Schnitt entlang der großen Halbachse des etwa ellipsenförmigen Auftreffbereichs , was mit dem Bezugszei¬ chen 26 gekennzeichnet ist. Ein Schnitt durch die kleine Halbachse ist durch ein Bezugszeichen 28 gekennzeichnet. Es ist erkennbar, dass der Auftreffbereich von einer Ausgangsposition, die hier mit 0mm bezeichnet sei, auf eine Position, deren Abstand a zur Laserdiode 8 um +0,2 mm vergrößert wurde, eine kleinere Ausdehnung und eine höhe- re Leistungsdichte aufweist. Dagegen führt eine Verklei¬ nerung des Abstands a von der Ausgangsposition 0 auf eine Position, deren Abstand a zur Laserdiode um -0,2 mm verkleinert wurde, zu einer Verbreiterung des Auftreffbe¬ reichs und einer Verringerung einer maximalen Leistungs- dichte. Somit ist erkennbar, dass bereits kleine Änderun¬ gen der Position der Linse 10 aus Figur 1 große Auswir- kungen sowohl auf die Größe des Auftreffbereichs als auch auf die Leistungsdichte haben.
Gemäß Figur 4a ist ein LARP System 30 gemäß einem weite¬ ren Ausführungsbeispiel gezeigt. Dieses hat die Laserdio- de 8, das optische Element in Form der Linse 10 und das Konversionselement 12. Im Strahlengang zwischen der Linse 10 und dem Konversionselement 12 ist ein weiteres opti¬ sches Element 32 angeordnet. Hierbei kann es sich um ein Mikrolinsenarray (MLA) handeln, das hexagonale Einzellin- sen aufweist. Dies führt dann zu einem Auftreffbereich 34, der eine hexagonale Form hat, wie in Figur 4b ge¬ zeigt. Alternativ ist denkbar, dass das optische Element 32 als Streuscheibe ausgebildet ist, insbesondere eine Kleinwinkelstreuscheibe mit beispielsweise einem mittle- ren Streuwinkel von kleiner 10 Grad. Dies würde etwa zu einem kreisrunden Auftreffbereich führen.
Gemäß Figur 4c ist ein erster Austrittsbereich 36 und ein zweiter Austrittsbereich 38 eines Nutzlichts aus dem Konversionselement 12 des gleich skalierten LARP Systems 30. Denkbar ist, dass das LARP System 30 hinsichtlich des Auftreffbereichs 34 in Fig. 4b eine andere Skalierung aufweist, dargestellt. Diese sind hierbei im Wesentlichen kreisrund, unabhängig davon, ob das optische Element 32 ein Mikrolinsenarray oder eine Streuscheibe ist, also un- abhängig davon, ob der Auftreffbereich auf das Konversionselement 12 etwa hexagonal oder etwa rund ist. Die Aus¬ trittsbereiche 36 und 38 können somit im Nachgang eines Mikrolinsenarrays oder einer Streuscheibe auftreten. Der Austrittsbereich 36 ist hierbei größer als der Austritts- bereich 38. Beim Austrittsbereich 36 ist das optische Element 32 näher an der Laserdiode 8 angeordnet. Somit ist beim Austrittsbereich 38 ein Abstand zwischen dem optischen Element 32 und der Laserdiode 8 größer als beim Austrittsbereich 36. Der Austrittsbereich 36 hat in diesem Beispiel einen Durchmesser (FWHM) von etwa 280 ym. Dagegen hat der Austrittsbereich 38 einen Durchmesser (FWHM) von etwa 180 ym. Ein Abstand zwischen den Positionen des optischen Elements 32, bei denen die Austrittsbe¬ reich 36 und 38 vorliegen, beträgt in Richtung der Anregungsstrahlung gemäß Figur 4a gesehen etwa 2 mm. Somit kann gemäß Figur 4a auf einfache Weise durch eine lineare Verschiebung des optischen Elements 32 die Größe des Austrittsbereichs verändert werden.
Gemäß Figur 5 ist eine weitere Ausführungsform eines LARP System 40 dargestellt. Dieses hat die Laserdiode 8 und die Linse 10. Das optische Element 32 ist hierbei im Un¬ terschied zur Ausführungsform gemäß 4a zusätzlich oder alternativ zur linearen Verschiebbarkeit um eine Kippachse verkippbar. Eine Verkippung führt gemäß Figur 6 zu einer Verschiebung des Auftreffbereichs der Anregungsstrah- lung auf die Strahlungsauftreffebene des Konversionsele¬ ments 12 aus Figur 5. Hierzu ist in Figur 6 schematisch ein Auftreffpunkt 42 eines Hauptstrahls bzw. eines Schwerpunkts der Strahlungsverteilung der Anregungsstrahlung bzw. ein Schwerpunkt oder Mittelpunkt einer gegebe- nen Intensitätsverteilung in der Auftreffebene des Konversionselements dargestellt. In der linken Abbildung der Figur 6 ist dabei der Auftreffpunkt 42 dargestellt, wenn das optische Element 32 gemäß Figur 5 nicht verkippt ist. Der Auftreffpunkt 42 liegt dann etwa mittig hinsichtlich einer Querachse 44 oder Horizontalachse und knapp ober¬ halb einer Mitte hinsichtlich einer Hochachse oder Verti- kalachse. Eine Verkippung des optischen Elements 32 aus Figur 5 um beispielsweise 20° um eine x-Achse, siehe Ko¬ ordinatensystem, bewirkt eine Verschiebung des Auftreffpunkts 42 in der Konverterebene entlang der Hochachse bzw. y-Achse, siehe recht Abbildung der Figur 6. Das Aus¬ maß dieser Verschiebung ist dabei abhängig von der Dicke, der Brechungsindex und dem Kippwinkel des optischen Ele¬ ments 32. Ein derartiger Effekt ergibt sich sowohl beim Einsatz des optischen Elements 32 als Mikrolinsenarray als auch als Streuscheibe.
Wird beispielsweise als Streuscheibe ein Standardglas mit einer Brechzahl von n = 1,5 und einer Dicke von 1 mm eingesetzt, so ergibt sich bei einer Verkippung um 10° ba¬ sierend auf dem Snelliusschen Brechungsgesetz ein Strahl- versatz von ca. 60 ym, also der Auftreffpunkt 42 gemäß Figur 6 würde sich um 60 ym ausgehend vom nicht verkippten Zustand des optischen Elements 32 verschieben. Wird für das optische Element 32 in Form einer Streuscheibe ein hochbrechendes Glas mit einer Brechzahl von n = 1,8 und einer Dicke von 2 mm eingesetzt, so würde bei einer Verkippung von 20° basierend auf dem Snelliusschen Brechungsgesetz ein Strahlversatz von ca. 320 ym auftreten.
Die Verschiebung des Auftreffpunkts 42 bzw. des Auftreff¬ bereichs gemäß Figur 6 in der Strahlungsauftreffebene des Konversionselements führt vorteilhafterweise zu einer Än¬ derung eines Abstrahlwinkels eines Scheinwerfers, der das LARP System 40 gemäß Figur 5 einsetzt. Das LARP System 40 kann somit beispielsweise für eine Kurvenlichtanwendung verwendet werden. Das Ausmaß dieser Abstrahlwinkelände- rung hängt dabei unter anderem von einer Brennweite eines Reflektors eines Scheinwerfers ab, der das LARP System 40 einsetzt. Ist beispielsweise als Reflektor ein Parabolre- flektor mit einer Brennweite von F = 19 mm vorgesehen, so führt eine Verschiebung des Auftreffbereichs der Anre¬ gungsstrahlung auf dem Konversionselement 12 gemäß Figur 5 um 1 mm zu einer Winkeländerung des Abstrahlwinkels von o
ca. .
Gemäß Figur 7 ist ein optisches Element 46 vorgesehen, das in einer Führungsstruktur 48 angeordnet ist. Das op¬ tische Element 46 ist des Weiteren in einer Art Kugel 50 gehalten und bildet mit der Führungsstruktur 48 eine Art Kugelgelenk aus. Das optische Element 46 ist über die Ku¬ gel 50 linear verschiebbar und/oder verkippbar und/oder verdrehbar. Das optische Element 46 kann somit relativ zur Führungsstruktur 48 feinjustiert werden, um bei- spielsweise Fertigungstoleranzen zu kompensieren. Im An- schluss kann es fest in der Führungsstruktur 48, beispielsweise durch Laserschweißen oder durch Klemmen, fixiert werden. Die Führungsstruktur 48 zusammen mit dem optischen Element 46 ist dann Teil eines LARP Systems 52. Beispielhaft ist hierbei für das LARP System 52 die La¬ serdiode 8 dargestellt. Das optische Element 46 kann so¬ mit bei dem LARP System 52 einmalig eingestellt werden, wobei die aktive Einstellung im fertigen Modul stattfindet. Durch die lineare Verschiebung und die Verkippung (und/oder Verdrehung) des optischen Elements 46 kann dieses somit in allen drei Raumrichtungen justiert werden. Die Justierung erfolgt vorzugsweise bei eingeschalteter Laserdiode 8. Nach der Justage und der Fixierung des op¬ tischen Elements 46 wird über dem Führungskäfig eine Au- ßenhülle 54 gesetzt und mit diesem verschweißt. Des Wei¬ teren ist denkbar, dass die Führungsstruktur relativ oder indirekt oder mittelbar mit der Laserdiode 8 verbunden ist, wobei dies gegebenenfalls durch ein optomechanisches Design sichergestellt ist.
In den Figuren 8a bis 8c ist jeweils ein LARP System 56, 58 und 60 dargestellt, denen ein optisches Element 62 nachgeschaltet ist. Die LARP System 56 bis 60 mit dem je¬ weiligen optischen Element 62 sind dabei Teil eines Scheinwerfers 64, 66 bzw. 68 eines Fahrzeugs und/oder bilden eine Anordnung. Dem jeweiligen Scheinwerfer 64 bis 68 - oder der jeweiligen Anordnung - ist hierbei eine Stabilisierungseinheit 70 zugeordnet. Bei einer jeweili¬ gen Stabilisierungseinheit 70 sind Beschleunigungssenso¬ ren und/oder Neigungssensoren vorgesehen. Mit den Beschleunigungssensoren können Winkelgeschwindigkeiten in zumindest zwei Achsen gemessen werden. In Abhängigkeit der Messergebnisse kann dann ein optisches Element mit¬ tels elektromagnetischer Stellglieder verschoben werden, um beispielsweise das Nutzlicht zu stabilisieren. Bei dem Scheinwerfer 64 gemäß Figur 8a ist hierbei das dem LARP System nachgeschaltete optische Element 62 mittels der elektromagnetische Stellglieder hinsichtlich seiner Position verstellbar. Bei dem optischen Element 62 handelt es sich beispielsweise um eine kollimierende Linse. Alterna¬ tiv oder zusätzlich kann gemäß Figur 8b vorgesehen sein, das LARP System 58, also das Modul, das das LARP System 58 aufweist, über die elektromagnetische Stellglieder der Stabilisierungseinheit 70 hinsichtlich seiner Position zu verändern, insbesondere verstellen und/oder einstellen. Des Weiteren kann alternativ oder zusätzlich gemäß Figur 8c vorgesehen sein, ein optisches Element 72 des LARP Systems 60 hinsichtlich seiner Position zu verstellen, wie es auch vorstehend erläutert ist. Vorteilhaft an dem Scheinwerfer 68 gemäß Figur 8c ist, dass eine vergleichs¬ weise kleine Masse bewegt wird. Zusätzlich muss nur ein vergleichsweiser geringer Verschiebeweg für eine gleiche Ablenkung, wie bei den Figuren 8a und 8b, zurückgelegt werden muss, da das optische Element 72 in Form einer in¬ ternen Linse mit einer vergrößernden Wirkung ausgebildet sein kann. Eine jeweilige Stabilisierungseinheit 70 weist des Weiteren vorzugsweise eine Steuereinheit bzw. ein Feedbacksystem auf, um anhand der Messergebnisse der Be¬ schleunigungssensoren die entsprechende Komponente mit den elektromagnetischen Stellgliedern zu verfahren.
Offenbart ist ein Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System mit einer Strahlungsquelle zur Emission einer Anregungsstrahlung. Der Strahlungsquelle nachgeschaltet ist ein Konversionselement, wobei zwischen dem Konversions¬ element und der Strahlungsquelle ein optisches Element angeordnet ist. Vorteilhafterweise ist eine Position des optischen Elements veränderbar, um eine Form und/oder eine Position eines Auftreffbereichs der Anregungsstrahlung auf das Konversionselement zu verändern.
BEZUGSZEICHENLISTE
Scheinwerfer 1
LARP System 2
Fahrzeug 4 Reflektor 6
Laserdiode 8
Linse 1 0
Konversionselement 12
Nutzlicht 14 Optikaufnahme 1 6
Sensor 1 8
Steuereinheit 2 0
Aktor 22
Auftreffbereich 24 Schnitt durch große Halbachse 2 6
Schnitt durch kleine Halbachse 2 8
LARP System 30 optisches Element 32
Auftreffbereich 34 Austrittsbereich 3 6 Austrittsbereich 38 LARP System 40 Auftreffpunkt 42 Querachse 44 optisches Element 46 Führungsstruktur 48 Kugel 50
LARP Systems 52
Außenhülle 54 LARP Systems 56
LARP Systems 58
LARP Systems 60 optisches Element 62
Scheinwerfer 64 Scheinwerfer 66
Scheinwerfer 68
Stabilisierungseinhe 70 optisches Element 72

Claims

1. Laser Activated Remote Phosphor (LARP) System mit zumindest einer Strahlungsquelle (8), mit zumindest ei¬ nem von der Strahlungsquelle (8) beabstandeten Kon- versionselement (12), das von einer Anregungsstrahlung der Strahlungsquelle (8) bestrahlbar ist, und mit zumindest einem optischen Element (10; 32; 46) im Strahlengang zwischen der Strahlungsquelle (8) und dem Konversionselement (12), wobei das optische Ele- ment (10; 32; 46) in einer Optikaufnahme (16; 48) an¬ geordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Posi¬ tion des optischen Elements (10; 32; 46) veränderbar ist .
LARP System nach Anspruch 1, wobei die Position des optischen Elements (10; 32; 46) einstellbar und/oder verstellbar ist.
LARP System nach Anspruch 1 oder 2, wobei dieses derart ausgestaltet ist, das ein Abstand zwischen dem optischen Element (10) und einer Emissionsebene der Strahlungsquelle (8), in Richtung des Strahlengangs gemessen, veränderbar ist, und/oder wobei dieses derart ausgestaltet ist, das ein Abstand zwischen dem optischen Element (10) und einer Strahlungsauftref¬ febene des Konversionselements (12), in Richtung des Strahlengangs gemessen, einstellbar ist.
LARP System nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als optisches Element eine Linse (10) vorgesehen ist.
5. LARP System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei als optisches Element ein strahlformendes opti¬ sches Element (32) vorgesehen ist.
LARP System nach Anspruch 5, wobei das strahlformende optische Element (32) ein Mikrolinsenarray und/oder eine Streuscheibe ist.
LARP System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das optische Element (10; 32; 46) oder eines der optischen Elemente (10; 32; 46) oder ein jeweili¬ ges optisches Element (10; 32; 46) in Strahlrichtung der Anregungsstrahlung und/oder entgegengesetzt der Strahlrichtung der Anregungsstrahlung verschiebbar und/oder um zumindest eine Kippachse verkippbar und/oder um zumindest eine Drehachse drehbar ist. 8. LARP System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest ein Sensor (18) vorgesehen ist, und wobei eine Position des optischen Elements (10; 32; 46) oder eines der optischen Elemente (10; 32; 46) oder eines jeweiligen optischen Elements (10; 32; 46) in Abhängigkeit eines Sensorsignals des Sensors (18) veränderbar ist.
LARP System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Stabilisierungseinheit (70) zum Stabili¬ sieren des optischen Elements (10; 32; 46; 72) oder eines der optischen Elemente (10; 32; 46; 72) oder eines jeweiligen optischen Elements (10; 32; 46; 72) vorgesehen ist.
10. Scheinwerfer oder Anordnung mit einem LARP System (2; 30; 40; 52; 56; 58; 60) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, und/oder mit einem LARP System (2; 30; 40; 52; 56; 58; 60), dem ein optisches Element (62) nachgeschaltet ist, wobei das optische Element (62) und/oder das LARP System (2; 30; 40; 52; 56; 58; 60) hinsichtlich seiner Position veränderbar ist.
Fahrzeug mit einem Scheinwerfer gemäß Anspruch
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