WO2020157060A1 - Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug - Google Patents

Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug Download PDF

Info

Publication number
WO2020157060A1
WO2020157060A1 PCT/EP2020/052034 EP2020052034W WO2020157060A1 WO 2020157060 A1 WO2020157060 A1 WO 2020157060A1 EP 2020052034 W EP2020052034 W EP 2020052034W WO 2020157060 A1 WO2020157060 A1 WO 2020157060A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
conversion element
lighting device
mixed color
color
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2020/052034
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Abdelmalek Hanafi
Helmut Erdl
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
Priority to US17/427,239 priority Critical patent/US11326754B2/en
Priority to CN202080006265.6A priority patent/CN113039388B/zh
Publication of WO2020157060A1 publication Critical patent/WO2020157060A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/176—Light sources where the light is generated by photoluminescent material spaced from a primary light generating element
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/33—Multi-surface reflectors, e.g. reflectors with facets or reflectors with portions of different curvature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/30—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by reflectors
    • F21S41/32—Optical layout thereof
    • F21S41/36—Combinations of two or more separate reflectors
    • F21S41/365—Combinations of two or more separate reflectors successively reflecting the light
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S43/00—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights
    • F21S43/10—Signalling devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. brake lamps, direction indicator lights or reversing lights characterised by the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
    • F21V9/35—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material at focal points, e.g. of refractors, lenses, reflectors or arrays of light sources
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F21V9/38—Combination of two or more photoluminescent elements of different materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Definitions

  • the invention relates to a lighting device for a motor vehicle and a corresponding motor vehicle.
  • the object of the invention is to provide a lighting device for a motor vehicle based on laser light with an efficient and stable light conversion.
  • the lighting device is intended for a motor vehicle, such as a car, a truck and possibly also a motorcycle.
  • the lighting device comprises a light source for emitting light of a first mixed color, the light source including one or more laser diodes for generating monochromatic light and a first conversion element for converting the monochromatic light into the light of the first mixed color.
  • the light source is thus based on laser light, the wavelength of which is converted into a first mixed color via a suitable first conversion element.
  • the light from the light source is the light radiation emanating from the first conversion element in the first mixed color.
  • the light of the first mixed color and also the light of the second mixed color defined below are to be understood as light radiation in a wavelength range, that is visible to the human eye.
  • the monochromatic light of the laser diode or the laser diodes can be in the visible and possibly also in the invisible wavelength spectrum.
  • the lighting device further includes a first optical device, which images the light source as a real image in an intermediate image plane.
  • the first optical device effects an optical image, which generates a real image of the light source in a corresponding intermediate image plane.
  • the lighting device further comprises a second optical device, which generates a predetermined light distribution from the real image in the intermediate image plane.
  • the lighting device is characterized in that a second conversion element is provided at the location of the real image in the intermediate image plane in order to convert the light of the first mixed color into light of a second mixed color.
  • the second conversion element is spatially separated from the first Positioned th conversion element in the intermediate image plane and thermally decoupled from the first conversion element.
  • the light source based on laser light is an essentially point-shaped light source.
  • the maximum extent of the punctiform light source in plan view, ie viewed in the main beam direction with the greatest intensity of the light source is 500 pm or less, preferably 100 pm or less and particularly preferably 20 pm or less.
  • the point light source in plan view preferably an emitting area of 0.5 mm 2 or less, more preferably 0.01 mm 2 or we niger, and most preferably from 0.0002 mm 2 or less.
  • the punctiform light source comprises in particular an emitting angular surface, the edges of which have a length of 500 pm or less and preferably of 20 pm or less.
  • the punctiform light source with the dimensions just described is preferably designed such that it generates a luminous flux of 100 lm or more and in particular 200 lm or more and / or a beam power of 1 watt or more and / or a luminance of at least 3x10 8 Cd / m 2 and in particular of 10 9 Cd / m 2 or more.
  • Such point light sources can only be achieved with laser light using laser diodes.
  • the laser diode or laser diodes are used to generate blue light (wavelength range 420 nm to 490 nm) and / or violet light (wavelength range 380 nm to 420 nm) and / or UV light (wavelength range 200 nm to 380 nm) configured.
  • the first mixed color is preferably a white light color.
  • this white light color lies in the so-called ECE white light range. This white light range is defined in the so-called ECE regulations regarding the adoption of uniform technical regulations for motor vehicles in regulation No.
  • the ECE white light area is defined by corners of a polygon in the CIE standard color table.
  • the polygon surrounds the ECE white light area and thus represents its edge.
  • the corresponding coordinates of the corner points of the polygon are explicitly specified in the detailed description.
  • the second mixed color which is generated by the second conversion element, is a white light color, which preferably also lies in the ECE white light range. In this way, a conventional white light mixed color is generated for automotive lighting devices.
  • the second conversion element is designed such that it shifts the first mixed color to the second mixed color into the ECE white light area.
  • first known (first) conversion elements often generate a mixed color that is not or is located at the edge of the ECE white light range.
  • a suitable second conversion element it can be achieved that a preferred mixed color is set in the interior of the white light area.
  • the second conversion element is designed in such a way that, in order to generate the second mixed color, light output in a blue spectral component reduces the first mixed color and light output in a red spectral component increases the first mixed color.
  • the first or second conversion elements with the properties described above for generating a first or second mixed color as white light color or for reducing the light output in the blue spectral component and increasing the light output in the red spectral component are familiar to the person skilled in the art.
  • such conversion elements can be used, which are described in the publications US 9,550,939 B2 and US 2007/0189352 A1. The entire disclosure content of these documents is made the content of the present application.
  • Ce: YAG phosphor or cerium-doped nitride phosphor or cerium-doped oxide nitride phosphor is used as the first conversion element, whereas a so-called red phosphorus is preferably used as the second conversion element, which reduces light output in a blue spectral component and increased light output in a red spectral component.
  • the red phosphorus is preferably a europium-doped substance.
  • one of the following materials is used as the first conversion element:
  • the Ce: YAG phosphor is preferably combined with one or more blue laser diodes, whereas the cerium-doped nitride phosphor or the cerium-doped oxide nitride phosphor is preferably combined with one or more violet laser diodes. is renated.
  • one or more laser diodes with blue and / or violet laser light are preferably used for the above-mentioned europium-doped substances, with the exception of the last-mentioned substance, whereas the substance Y 2 C> 2 S: EU 3+ is preferably used with one or more Laser diodes are combined, which emit UV light.
  • the first conversion element and the second conversion element are formed from the same basic material, i.e. they have the same chemical composition (apart from the doping atoms).
  • the doping atoms here and in the following are not assigned to the chemical composition due to their low concentration.
  • the two conversion elements preferably also contain the same type of doping atoms, possibly also with the same concentration.
  • the first conversion element and the second conversion element are formed from different base materials, i.e. the conversion elements have different chemical compositions.
  • the doping atoms or their concentration can be the same or different for both conversion elements.
  • the first conversion element and / or the second conversion element can be hindersive or transmissive.
  • a favoursive conversion element is characterized in that the converted light radiation is emitted from the same side of the conversion element on which the light radiation to be converted falls.
  • a transmissive conversion element is characterized in that the converted light radiation is emitted from the side of the conversion element which is opposite the side of the incident light radiation to be converted.
  • the first or second optical device can comprise different components.
  • they can comprise one or more lenses and / or the one or more reflectors, such as shape reflectors.
  • the second opti- See facility does not necessarily have to produce an optical image. Rather, it is sufficient if the second optical device effects a suitable beam deflection.
  • the second optical device can consist only of a lens.
  • the lighting device according to the invention can perform different functions in the motor vehicle.
  • the lighting device is a headlight, in particular a headlight, with which a white light distribution is generated.
  • the lighting device may also represent a signal lamp, such as a taillight.
  • the invention also relates to a motor vehicle which comprises one or more lighting devices according to the invention or one or more preferred variants of the lighting device according to the invention.
  • Fig. 2 shows the spectrum at the white light point W of Fig. 1 in a conventional lighting device
  • FIG. 3 shows a schematic representation of an embodiment of a lighting device according to the invention
  • FIG. 4 The representation of the spectrum at the white light point W of FIG. 4, which is generated with the lighting device of FIG. 3.
  • An embodiment of an illuminating device according to the invention is described below with the aid of a headlight which generates a white light distribution in the form of low beam or high beam in front of the motor vehicle by means of a laser diode. Nevertheless, the invention is also applicable to other types of motor vehicle lighting devices and, in particular, signal lights, which may also emit colored light, such as red light.
  • the CIE standard color chart contains the horseshoe-shaped spectral color line SL, along which the pure spectral colors run.
  • the spectral color line SL is delimited from below by the so-called purple line PL. All mixed colors perceptible to the eye are delimited by the spectral color line SL and the purple line PL.
  • 1 also shows a polygon with the corner points W1, W2, W3, W4, W5 and W6.
  • the area delimited by the polygon corresponds to the known ECE white light area, which defines suitable white light mixtures for lighting devices in motor vehicles in accordance with the so-called ECE regulations.
  • This white light range is specifically defined in ECE Regulation No. 48 under Section 2.29.1 (https://www.unece.org/fileadmin/ DAM / trans / main / wp29 / wp29regs / 2013 / R048r9e.pdf).
  • the headlight light is e.g. generated with a laser light source, which converts blue light from one or more laser diodes into white light by means of a conversion element in the form of a cerium-doped YAG phosphor.
  • the wavelength range of the blue laser light is represented by the range B1 in FIG. 1.
  • the phosphor creates a color mix by converting part of the blue light into light with a spectral focus in the B2 range.
  • the area B2 represents a mixed color in the yellow color area.
  • the color mixture can be varied by varying the layer thickness of the conversion element or changing the doping concentration of the YAG phosphor with cerium, so that the mixed color can move linearly along the line L between the areas B1 and B2 in the CIE standard color table, as is the case is indicated by the double arrow P.
  • the aim now is to set the mixed color so that it is as central as possible in the ECE white light area, since there are particularly suitable white light colors for headlights.
  • the spectrum contains the significantly broader peak at the wavelength A em , which has a width B em and a height l e has.
  • the cerium-doped YAG phosphor with gadolium atoms cause the focus of the color mixture to move to the right in area B2, which corresponds to a tilt of the line L to the right.
  • this leads to an increased generation of heat in the phosphor, which in turn leads to efficiency losses in terms of luminous intensity.
  • the increased generation of heat can lead to the effect of so-called quenching, in which setting up the power of the laser diodes used to generate light leads to a decrease in the light power from a certain laser power (so-called rollover).
  • the embodiment of a headlight shown there comprises, in a manner known per se, a laser light source 1, which is only shown schematically and represents a white light source.
  • the beam path of the light from the laser light source through the headlight is shown by dashed arrows.
  • the laser light source contains a laser diode 2, the blue light of which is directed onto a transmissive conversion element 3.
  • optics not shown, an essentially point-shaped light spot is generated from white light with a high luminance of 3x10 8 Cd / m 2 or more on the conversion element.
  • the conversion element 3 is formed from cerium-doped YAG phosphor, so that the white light source has a spectrum which corresponds to the spectrum in FIG. 2 and lies at the edge of the ECE white light region. 3 by means of a first optical device in the form of a free-form reflector 4 in an intermediate image plane Z, ie a real image B of the light spot is generated in the intermediate image plane Z. At the location of this real image B there is now a second transmissive conversion element 5, which is formed from the red phosphor already mentioned above. In contrast to the prior art, the red phosphorus 5 is now spatially separated from the phosphorus 3 and thus thermally decoupled from it.
  • the image B of the laser light source is finally converted into a light distribution LV on the street by a second optical device in the form of secondary optics 6.
  • the second optical device is in turn a free-form reflector, the second optical device and analogously also the first optical device can also be designed differently and can alternatively or additionally comprise one or more lenses.
  • FIG. 4 shows the generation of white light on the basis of the CIE standard color chart, as is caused by the headlight of FIG. 3.
  • the spectral color line SL and the purple line PL are reproduced in the color space.
  • the ECE white light area is also shown as a polygon, the reference symbols W1 to W6 for the corner points of the polygon being omitted for reasons of clarity.
  • the red phosphor 5 converts part of the blue light into the red color range, which is designated B3 in FIG. 4. This leads to the fact that the original white light point W of the light from the white light source 1 migrates from the edge of the ECE region into the latter, so that the new white light color mixture is obtained at the white light point W.
  • the generation of the white light at the color locus W is achieved without the negative effects of quenching described above.
  • the spectrum of light generated by the lighting device of FIG. 3 at the white light point W is shown in FIG. 5.
  • the wavelength A is shown along the abscissa and the light output LP along the ordinate.
  • the spectrum now contains, in addition to the peaks at the wavelengths Aex and A em, a peak at the red wavelength A em 2.
  • This peak has a width of B em 2 and a height l e 2 and is characterized by Conversion of light output in the blue wavelength range (peak at A ex ) to the red wavelength range.
  • a motor vehicle lighting device can achieve stable white light distribution at central points in the ECE white light range, thereby ensuring a preferred white light mixture for headlight light.
  • the thermal decoupling of two conversion elements distributes the generation of heat, thereby avoiding the negative effects of so-called quenching and generating a stable white light color with high efficiency.
  • the invention was described in the foregoing on the basis of the generation of white light, it can also be used analogously to produce other mixed colors.
  • the thermal decoupling of two conversion elements used for light conversion is essential to the invention.
  • the invention can also be used for two conversion elements that are made of the same material, for example, the cerium-doped YAG phosphor described above. In this case, with the same conversion rate, the two conversion elements can be made thinner than when using a single conversion element. This leads to a reduced heat development in each conversion element, which in turn brings with it a higher efficiency in the generation of light and also avoids the effect of quenching even at higher operating powers of the laser diodes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Lighting Device Outwards From Vehicle And Optical Signal (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle (1) zum Aussenden von Licht einer ersten Mischfarbe, wobei die Lichtquelle (1) eine oder mehrere Laserdioden (2) zur Erzeugung von monochromatischem Licht und ein erstes Konvertierungselement (3) zur Konvertierung des monochromatischen Lichts in das Licht der ersten Mischfarbe beinhaltet. Ferner beinhaltet die Beleuchtungsvorrichtung eine erste optische Einrichtung (4), welche die Lichtquelle (1) als reelles Bild (B) in eine Zwischenbildebene (Z) abbildet, sowie eine zweite optische Einrichtung (6), welche aus dem reellen Bild (B) in der Zwischenbildebene (Z) eine vorgegebene Lichtverteilung (LV) generiert. Die Beleuchtungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass am Ort des reellen Bilds (B) in der Zwischenbildebene (Z) ein zweites Konvertierungselement (5) vorgesehen ist, um das Licht der ersten Mischfarbe in Licht einer zweiten Mischfarbe zu konvertieren.

Description

Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie ein ent sprechendes Kraftfahrzeug.
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, in Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtungen sog. Konvertierungselemente einzusetzen, die das monochromatische Licht einer Licht quelle in einen anderen Wellenlängenbereich wandeln, um z.B. Weißlicht zu generieren.
Bei der Verwendung von Konvertierungselementen in Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrich tungen, die auf Laserlicht basieren, besteht das Problem, dass durch die hohe Leistung des Laserlichts eine starke Erwärmung des Konvertierungsmaterials auftritt, was die Effi zienz der Lichtwandlung vermindert und unter Umständen dazu führt, dass eine stabile Farbkonvertierung nicht mehr gewährleistet ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine auf Laserlicht basierende Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer effizienten und stabilen Lichtkonvertierung zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch die Beleuchtungsvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung ist für ein Kraftfahrzeug, wie z.B. einen PKW, einen LKW und ggf. auch ein Motorrad, vorgesehen. Die Beleuchtungsvorrichtung umfasst eine Lichtquelle zum Aussenden von Licht einer ersten Mischfarbe, wobei die Lichtquelle eine oder mehrere Laserdioden zur Erzeugung von monochromatischem Licht und ein erstes Konvertierungselement zur Konvertierung des monochromatischen Lichts in das Licht der ersten Mischfarbe beinhaltet. Die Lichtquelle basiert somit auf Laserlicht, dessen Wellenlänge über ein geeignetes erstes Konvertierungselement in eine erste Mischfarbe gewandelt wird. Das Licht der Lichtquelle ist dabei die vom ersten Konvertie rungselement ausgehende Lichtstrahlung in der ersten Mischfarbe. Hier und im Folgen den ist unter dem Licht der ersten Mischfarbe und auch unter dem weiter unten definierten Licht der zweiten Mischfarbe Lichtstrahlung in einem Wellenlängenbereich zu verstehen, der für das menschliche Auge sichtbar ist. Im Unterschied hierzu kann das monochromati sche Licht der Laserdiode bzw. der Laserdioden im sichtbaren und ggf. auch im nicht sichtbaren Wellenlängenspektrum liegen.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung beinhaltet ferner eine erste optische Ein richtung, welche die Lichtquelle als reelles Bild in eine Zwischenbildebene abbildet. Mit anderen Worten bewirkt die erste optische Einrichtung eine optische Abbildung, die ein reelles Bild der Lichtquelle in einer entsprechenden Zwischenbildebene generiert. Die Be leuchtungsvorrichtung umfasst ferner eine zweite optische Einrichtung, welche aus dem reellen Bild in der Zwischenbildebene eine vorgegebene Lichtverteilung generiert.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass am Ort des reellen Bilds in der Zwischenbildebene ein zweites Konvertierungselement vorgese hen ist, um das Licht der ersten Mischfarbe in Licht einer zweiten Mischfarbe zu konvertie ren. Mit anderen Worten ist das zweite Konvertierungselement räumlich getrennt vom ers ten Konvertierungselement in der Zwischenbildebene positioniert und von dem ersten Konvertierungselement thermisch entkoppelt. Auf diese Weise verteilt sich die Wärmeent wicklung, die durch das von der Lichtquelle stammende Licht hervorgerufen wird, auf zwei Konvertierungselemente, was bei gleicher eingestrahlter Lichtleistung im Vergleich zur Verwendung eines einzelnen Konvertierungselements zu geringeren Temperaturen in den jeweiligen Konvertierungselementen und damit zu einer effizienten und stabilen Licht konvertierung führt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die auf Laserlicht basierende Licht quelle eine im Wesentlichen punktförmige Lichtquelle. Die maximale Ausdehnung der punktförmigen Lichtquelle in Draufsicht, d.h. gesehen in Hauptstrahlrichtung mit größter Intensität der Lichtquelle, beträgt in einer besonders bevorzugten Ausführungsform 500 pm oder weniger, vorzugsweise 100 pm oder weniger und besonders bevorzugt 20 pm oder weniger. Ferner weist die punktförmige Lichtquelle in Draufsicht vorzugsweise eine emittierende Fläche von 0,5 mm2 oder weniger auf, insbesondere von 0,01 mm2 oder we niger und besonders bevorzugt von 0,0002 mm2 oder weniger. Die punktförmige Licht quelle umfasst insbesondere eine emittierende eckige Fläche, deren Kanten eine Länge von 500 pm oder weniger und vorzugsweise von 20 pm oder weniger aufweisen. Die punktförmige Lichtquelle mit den soeben beschriebenen Ausdehnungen ist dabei vorzugs weise derart ausgestaltet, dass sie einen Lichtstrom von 100 Lm oder mehr und insbeson dere von 200 Lm oder mehr generiert und/oder eine Strahlleistung von 1 Watt oder mehr und/oder eine Leuchtdichte von mindestens 3x108 Cd/m2 und insbesondere von 109 Cd/m2 oder mehr aufweist. Solche punktförmigen Lichtquellen können nur mit Laserlicht unter Verwendung von Laserdioden erreicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Laserdiode oder Laserdioden zur Erzeugung von blauem Licht (Wellenlängenbereich 420 nm bis 490 nm) und/oder violet tem Licht (Wellenlängenbereich 380 nm bis 420 nm) und/oder UV-Licht (Wellenlängenbe reich 200 nm bis 380 nm) konfiguriert. Demgegenüber ist die erste Mischfarbe vorzugs weise eine Weißlichtfarbe. Diese Weißlichtfarbe liegt in einer besonders bevorzugten Aus gestaltung im sog. ECE-Weißlichtbereich. Dieser Weißlichtbereich ist in den sog. ECE- Regelungen betreffend die Annahme einheitlicher technischer Vorschriften für Kraftfahr zeuge in der Regelung Nr. 48 definiert (https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/ wp29/wp29regs/2013/R048r9e.pdf). Der ECE-Weißlichtbereich ist dabei durch Ecken ei nes Polygons in der CIE-Normfarbtafel definiert. Das Polygon umgibt den ECE-Weißlicht bereich und stellt somit seinen Rand dar. In der detaillierten Beschreibung werden die ent sprechenden Koordinaten der Eckpunkte des Polygons explizit angegeben.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist auch die zweite Mischfarbe, die durch das zweite Konvertierungselement erzeugt wird, eine Weißlichtfarbe, welche vorzugs weise ebenfalls im ECE-Weißlichtbereich liegt. Auf diese Weise wird eine für Kraftfahr zeug-Beleuchtungsvorrichtungen übliche Weißlichtmischfarbe generiert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Konvertierungselement derart ausgestaltet, dass es die erste Mischfarbe zu der zweiten Mischfarbe in den ECE- Weißlichtbereich hinein verschiebt. Hierbei macht man sich die Erkenntnis zunutze, dass bekannte (erste) Konvertierungselemente oftmals eine Mischfarbe generieren, welche nicht bzw. am Rand des ECE-Weißlichtbereichs liegt. Durch die Verwendung eines geeig neten zweiten Konvertierungselements kann erreicht werden, dass eine bevorzugte Mischfarbe im Inneren des Weißlichtbereichs eingestellt wird. In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsform ist das zweite Konvertierungs element derart ausgestaltet, dass es zur Erzeugung der zweiten Mischfarbe Lichtleistung in einem blauen Spektralanteil die erste Mischfarbe reduziert und Lichtleistung in einem roten Spektralanteil die erste Mischfarbe erhöht.
Erste bzw. zweite Konvertierungselemente mit den oben beschriebenen Eigenschaften zur Erzeugung einer ersten bzw. zweiten Mischfarbe als Weißlichtfarbe bzw. zur Reduk tion der Lichtleistung im blauen Spektralanteil und Erhöhung der Lichtleistung im roten Spektralanteil sind dem Fachmann geläufig. Insbesondere können solche Konvertierungs elemente zum Einsatz kommen, die in den Druckschriften US 9,550,939 B2 und US 2007/0189352 A1 beschrieben sind. Der gesamte Offenbarungsgehalt dieser Druckschrif ten wird zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als erstes Konvertierungselement Ce:YAG- Phosphor oder Cer-dotierter Nitrid-Phosphor oder Cer-dotierter Oxidnitrid-Phosphor ver wendet, wohingegen als zweites Konvertierungselement vorzugsweise ein sog. roter Phosphor genutzt wird, der Lichtleistung in einem blauen Spektralanteil reduziert und Lichtleistung in einem roten Spektralanteil erhöht. Beim roten Phosphor handelt es sich vorzugsweise um eine Europium-dotierte Substanz.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als erstes Konvertierungselement eines der folgenden Materialien verwendet:
Ce:YAG-Phosphor, Cer-dotierter Nitrid-Phosphor, Cer-dotierter Oxidnitrid-Phosphor, CaAISiN3:Eu2+, S^SisNsiEu2 , M2Si04:Eu2+ mit M = Ba2+oder Sr2+ oder Ca2+,
Sri-xAISLN7:Eux, wobei vorzugsweise x = 0,03, Ü3Ba2La3(Mo04)8:(Eu3+,Tb3+),
Y202S: EU3+.
Vorzugsweise wird eines der soeben genannten Materialen auch für das zweite Konver tierungselement genutzt, wobei sich die Materialien des ersten und zweiten Konvertie rungselements jedoch voneinander unterscheiden können. Von den oben genannten Ma terialien wird der Ce:YAG-Phosphor vorzugsweise mit einer oder mehreren blauen Laser dioden kombiniert, wohingegen der Cer-dotierte Nitrid-Phosphor bzw. der Cer-dotierte Oxidnitrid-Phosphor vorzugsweise mit einer oder mehreren violetten Laserdioden kombi- niert wird. Demgegenüber werden für die oben genannten Europium-dotierten Substan zen mit Ausnahme der zuletzt genannten Substanz vorzugsweise eine oder mehrere La serdioden mit blauem und/oder violettem Laserlicht genutzt, wohingegen die Substanz Y2C>2S: EU3+ vorzugsweise mit einer oder mehreren Laserdioden kombiniert wird, welche UV-Licht aussenden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvor richtung werden das erste Konvertierungselement und das zweite Konvertierungselement aus dem gleichen Grundmaterial gebildet, d.h. sie weisen (bis auf die Dotieratome) die gleiche chemische Zusammensetzung auf. Die Dotieratome werden hier und im Folgen den aufgrund ihrer geringen Konzentration nicht der chemischen Zusammensetzung zu geordnet. Vorzugsweise beinhalten die beiden Konvertierungselemente jedoch auch die gleiche Art von Dotieratomen, ggf. auch mit der gleichen Konzentration.
In einer alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung wer den das erste Konvertierungselement und das zweite Konvertierungselement aus unter schiedlichen Grundmaterialien gebildet, d.h. die Konvertierungselemente weisen unter schiedliche chemische Zusammensetzungen auf. Die Dotieratome bzw. deren Konzentra tion können dabei für beide Konvertierungselemente gleich oder auch unterschiedlich sein.
Je nach Ausgestaltung können das erste Konvertierungselement und/oder das zweite Konvertierungselement remissiv oder transmissiv sein. Ein remissives Konvertierungsele ment zeichnet sich dadurch aus, dass die konvertierte Lichtstrahlung von der gleichen Seite des Konvertierungselements ausgesendet wird, auf welche die zu konvertierende Lichtstrahlung fällt. Ein transmissives Konvertierungselement zeichnet sich dadurch aus, dass die konvertierte Lichtstrahlung von der Seite des Konvertierungselements ausgesen det wird, welche der Seite der einfallenden zu konvertierenden Lichtstrahlung gegenüber liegt.
Je nach Ausführungsform können die erste bzw. zweite optische Einrichtung unterschied liche Bauelemente umfassen. Insbesondere können sie eine oder mehrere Linsen und/o der einen oder mehrere Reflektoren, wie z.B. Formreflektoren, umfassen. Die zweite opti- sehe Einrichtung muss dabei nicht zwangsläufig eine optische Abbildung bewirken. Viel mehr ist es ausreichend, wenn durch die zweite optische Einrichtung eine geeignete Strahlablenkung bewirkt wird. Beispielsweise kann die zweite optische Einrichtung ledig lich aus einer Streuscheibe bestehen.
Die erfindungsgemäße Beleuchtungsvorrichtung kann unterschiedliche Funktionen im Kraftfahrzeug übernehmen. Vorzugsweise handelt es sich bei der Beleuchtungsvorrich tung um einen Scheinwerfer, insbesondere um einen Frontscheinwerfer, mit dem eine Weißlichtverteilung generiert wird. Nichtdestotrotz kann die Beleuchtungsvorrichtung ggf. auch eine Signalleuchte darstellen, wie z.B. ein Rücklicht.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein Kraftfahrzeug, welches eine oder mehrere erfin dungsgemäße Beleuchtungsvorrichtungen bzw. eine oder mehrere bevorzugte Varianten der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung umfasst.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Figuren detailliert beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 die Darstellung einer Farbverschiebung in der CIE-Normfarbtafel zur Erläuterung der durch die Erfindung gelösten Problemstellung;
Fig. 2 die Darstellung des Spektrums am Weißlichtpunkt W der Fig. 1 in einer herkömmli chen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig.3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung;
Fig. 4 die Darstellung einer Farbverschiebung in der CIE-Normfarbtafel, die gemäß der Ausführungsform der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 3 erreicht wird; und
Fig. die Darstellung des Spektrums am Weißlichtpunkt W der Fig. 4, das mit der Be leuchtungsvorrichtung der Fig. 3 generiert wird. Nachfolgend wird eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrich tung anhand eines Frontscheinwerfers beschrieben, der mittels einer Laserdiode eine Weißlichtverteilung in der Form von Abblendlicht bzw. Fernlicht vor dem Kraftfahrzeug ge neriert. Nichtdestotrotz ist die Erfindung auch auf andere Arten von Kraftfahrzeug-Be leuchtungsvorrichtungen und insbesondere Signalleuchten anwendbar, die auch ggf. far biges Licht, wie z.B. rotes Licht, abstrahlen können.
Fig. 1 zeigt den an sich bekannten Farbraum des CIE-Normvalenzsystems, der auch als CIE- Normfarbtafel bezeichnet wird. Die Farbwahrnehmung wird dabei durch die beiden Farbkoordinaten x und y beschrieben. Die CIE-Normfarbtafel enthält die hufeisenförmige Spektralfarblinie SL, entlang welcher die reinen Spektralfarben verlaufen. Die Spektral- farblinie SL wird von unten durch die sog. Purpurlinie PL begrenzt. Alle für das Auge wahrnehmbaren Mischfarben sind durch die Spektralfarblinie SL und die Purpurlinie PL eingegrenzt. In Fig. 1 ist ferner ein Polygon mit den Eckpunkten W1 , W2, W3, W4, W5 und W6 wiedergegeben. Die vom Polygon begrenzte Fläche entspricht dem an sich be kannten ECE-Weißlichtbereich, der geeignete Weißlichtmischungen für Beleuchtungsvor richtungen in Kraftfahrzeugen gemäß den sog. ECE-Regelungen festlegt. Konkret ist die ser Weißlichtbereich in der ECE-Regelung Nr. 48 unter Abschnitt 2.29.1 definiert (https://www.unece.org/fileadmin/ DAM/trans/main/wp29/wp29regs/2013/R048r9e.pdf).
In der entsprechenden ECE-Regelung sind die Werte für die Koordinaten x und y der Eck punkte W1 bis W6 wie folgt festgelegt:
Figure imgf000009_0001
Figure imgf000010_0001
In einem herkömmlichen, auf Laserlicht basierenden Scheinwerfer wird das Scheinwerfer licht z.B. mit einer Laserlichtquelle generiert, welche blaues Licht von einer oder mehreren Laserdioden mittels eines Konvertierungselements in der Form eines Cer-dotierten YAG- Phosphors in Weißlicht konvertiert. Der Wellenlängenbereich des blauen Laserlichts ist dabei durch den Bereich B1 in Fig. 1 dargestellt. Durch den Phosphor wird eine Farbmi schung erreicht, indem ein Teil des blauen Lichts in Licht mit einem spektralen Schwer punkt in Bereich B2 gewandelt wird. Der Bereich B2 repräsentiert dabei eine Mischfarbe im gelben Farbbereich. Über die Variation der Schichtdicke des Konvertierungselements bzw. die Veränderung der Dotierkonzentration des YAG-Phosphors mit Cer kann die Farbmischung variiert werden, so dass die Mischfarbe in der CIE-Normfarbtafel linear ent lang der Linie L zwischen den Bereichen B1 und B2 wandern kann, wie durch den Dop pelpfeil P angedeutet ist. Ziel ist es nunmehr, die Mischfarbe so einzustellen, dass sie möglichst zentral im ECE-Weißlichtbereich liegt, da sich dort besonders geeignete Weiß lichtfarben für Scheinwerfer befinden.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, besteht bei der Verwendung von Cer-dotiertem YAG-Phosphor als Konvertierungselement das Problem, dass Weißlicht im Wesentlichen nur am Punkt W am Rand des ECE-Weißlichtbereichs generiert werden kann, da eine Farbverschiebung nur linear gemäß dem Pfeil P erreicht werden kann. Das Spektrum der Mischfarbe am Weißlichtpunkt W ist dabei in Fig. 2 wiedergegeben. Die Abszisse dieses Diagramms ent spricht der Wellenlänge A und die Ordinate repräsentiert die Lichtleistung LP in Abhängig keit von den Wellenlängen des Spektrums. Wie man erkennt, enthält das Spektrum des Weißlichtpunkts W einen Peak an der blauen Wellenlänge Aex. Dieser Peak weist die Breite Bex sowie eine Höhe lex auf und repräsentiert den blauen Farbanteil gemäß dem Bereich B1 in Fig. 1. Darüber hinaus enthält das Spektrum den deutlich breiteren Peak an der Wellenlänge Aem, der eine Breite Bem und eine Höhe le aufweist. Um den Weißlichtpunkt W in den ECE-Weißlichtbereich hinein zu verschieben, gibt es im Stand der T echnik den Ansatz, den Cer-dotierten YAG-Phosphor zusätzlich mit Gadoli nium-Atomen zu dotieren. Diese bewirken, dass der Schwerpunkt der Farbmischung im Bereich B2 nach rechts wandert, was einer Verkippung der Linie L nach rechts entspricht. Dies führt jedoch zu einer erhöhten Erzeugung von Wärme im Phosphor, was wiederum Effizienzverluste in Bezug auf die Lichtstärke mit sich bringt. Darüber hinaus kann die er höhte Erzeugung von Wärme zum Effekt des sog. Quenchings führen, bei dem ein Her aufsetzen der Leistung der zur Lichterzeugung verwendeten Laserdioden ab einer be stimmten Laserleistung zu einer Abnahme der Lichtleistung führt (sog. Rollover).
Im Stand der Technik gibt es ferner Ansätze, den Cer-dotierten Phosphor mit einem ande ren Phosphor zu mischen, insbesondere mit rotem Phosphor, der z.B. mit Europium do tiert ist. Mit dieser Mischung kann auch eine Verschiebung des Weißlichtpunkts in den ECE-Weißlichtbereich erreicht werden, jedoch tritt bei roten Phosphor das oben genannte Quenching bereits bei relativ niedrigen Temperaturen auf, die bei der Verwendung von Laserlichtquellen in der Regel erreicht werden. Es kann somit bei längerer Betriebszeit keine stabile Farbmischung mehr gewährleistet werden, da der rote Phosphor in das Quenching übergeht.
Um die oben beschriebenen Nachteile zu umgehen, werden in der hier beschriebenen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Beleuchtungsvorrichtung zwei Konvertierungs elemente verwendet, die räumlich voneinander getrennt sind und somit thermisch entkop pelt sind. Dies wird aus der Darstellung der Fig. 3 ersichtlich. Die dort gezeigte Ausfüh rungsform eines Scheinwerfers umfasst in an sich bekannter Weise eine Laserlichtquelle 1 , die nur schematisch wiedergegeben ist und eine Weißlichtquelle darstellt. Der Strahlen gang des Lichts der Laserlichtquelle durch den Scheinwerfer ist dabei durch gestrichelte Pfeile wiedergegeben. Die Laserlichtquelle beinhaltet eine Laserdiode 2, deren blaues Licht auf ein transmissives Konvertierungselement 3 gerichtet wird. Mit einer (nicht ge zeigten) Optik wird auf dem Konvertierungselement ein im Wesentlichen punktförmiger Lichtspot aus Weißlicht mit hoher Leuchtdichte von 3x108 Cd/m2 oder mehr generiert. In an sich bekannter Weise ist das Konvertierungselement 3 aus Cer-dotierten YAG-Phos phor gebildet, so dass die Weißlichtquelle ein Spektrum aufweist, das dem Spektrum der Fig. 2 entspricht und am Rand des ECE-Weißlichtbereichs liegt. Die Weißlichtquelle wird in der Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 3 mittels einer ersten op tischen Einrichtung in der Form eines Freiform reflektors 4 in eine Zwischenbildebene Z optisch abgebildet, d.h. es wird ein reelles Bild B des Lichtspots in der Zwischenbildebene Z generiert. Am Ort dieses reellen Bildes B befindet sich nunmehr ein zweites transmissi- ves Konvertierungselement 5, das aus dem bereits oben erwähnten roten Phosphor gebil det ist. Im Unterschied zum Stand der Technik ist der rote Phosphor 5 nunmehr räumlich getrennt von dem Phosphor 3 angeordnet und somit thermisch von diesem entkoppelt. Dies hat zur Folge, dass die Wärme, welche durch die Wellenlängenkonvertierung des Phosphors 3 hervorgerufen wird, nicht mehr auf den Phosphor 5 übergeht. Demzufolge ist die Wärmeentwicklung im Phosphor 5 deutlich reduziert, wodurch der oben beschriebene Effekt des Quenchings vermieden wird und eine stabile Mischfarbe durch das Konvertie rungselement 5 erhalten wird.
Das Bild B der Laserlichtquelle, dessen Weißlichtfarbmischung mittels des roten Phos phors 5 in den ECE-Weißlichtbereich hinein wandert, wird schließlich durch eine zweite optische Einrichtung in der Form einer Sekundäroptik 6 in eine Lichtverteilung LV auf der Straße gewandelt. Bei der zweiten optischen Einrichtung handelt es sich wiederum um ei nen Freiformreflektor, wobei die zweite optische Einrichtung und analog auch die erste optische Einrichtung auch anders ausgebildet sein können und alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere Linsen umfassen können.
Fig. 4 zeigt anhand der CIE-Normfarbtafel die Generierung von Weißlicht, wie sie durch den Scheinwerfer der Fig. 3 bewirkt wird. Analog zu der Darstellung der Fig. 1 ist wiede rum die Spektralfarblinie SL sowie die Purpurlinie PL im Farbraum wiedergegeben. Dar über hinaus ist auch der ECE-Weißlichtbereich als Polygon dargestellt, wobei aus Über sichtlichkeitsgründen die Bezugszeichen W1 bis W6 für die Eckpunkte des Polygons weg gelassen wurden. Durch den roten Phosphor 5 wird eine Konvertierung eines Teils des blauen Lichts in den roten Farbbereich erreicht, der in Fig. 4 mit B3 bezeichnet ist. Dies führt dazu, dass der ursprüngliche Weißlichtpunkt W des Lichts der Weißlichtquelle 1 vom Rand des ECE-Bereichs in diesen hinein wandert, so dass die neue Weißlichtfarbmi schung am Weißlichtpunkt W erhalten wird. Die Generierung des Weißlichts am Farbort W wird dabei ohne die oben beschriebenen negativen Effekte des Quenchings erreicht. Das Spektrum des Lichts, das durch die Beleuchtungsvorrichtung der Fig. 3 am Weißlicht punkt W erzeugt wird, ist in Fig. 5 wiedergegeben. Analog zu Fig. 2 ist dabei entlang der Abszisse die Wellenlänge A und entlang der Ordinate die Lichtleistung LP wiedergegeben. Wie man erkennt, enthält das Spektrum nunmehr zusätzlich zu den Peaks bei den Wel lenlängen Aex und Aem einen Peak bei der roten Wellenlänge Aem2. Dieser Peak weist eine Breite von Bem2 und einer Höhe le 2 auf und wird durch die Konvertierung von Lichtleis tung im blauen Wellenlängenbereich (Peak bei Aex) zum roten Wellenlängenbereich be wirkt.
Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere kann mit einer Kraftfahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung eine stabile Weißlichtverteilung an zentralen Punkten im ECE-Weißlichtbereich erreicht werden, wodurch eine bevorzugte Weißlichtmischung für Scheinwerferlicht gewährleistet wird. Durch die thermische Entkopplung von zwei Konvertierungselementen wird dabei die Erzeugung von Wärme verteilt, wodurch die negativen Effekte des sog. Quenchings vermieden werden und eine stabile Weißlichtfarbe mit hoher Effizienz generiert wird.
Obwohl die Erfindung im Vorangegangenen anhand der Generierung von Weißlicht be schrieben wurde, kann sie analog auch zur Erzeugung von anderen Mischfarben einge setzt werden. Erfindungswesentlich ist dabei die thermische Entkopplung von zwei zur Lichtkonvertierung verwendeten Konvertierungselementen. Darüber hinaus kann die Er findung ggf. auch für zwei Konvertierungselemente eingesetzt werden, die aus demselben Material bestehen, beispielsweise aus dem oben beschriebenen Cer-dotierten YAG-Phos- phor. In diesem Fall können bei gleicher Konversionsrate die beiden Konvertierungsele mente dünner als im Vergleich zur Verwendung eines einzelnen Konvertierungselements ausgestaltet werden. Dies führt in jedem Konvertierungselement zu einer verminderten Wärmentwicklung, was wiederum eine höhere Effizienz bei der Lichterzeugung mit sich bringt und den Effekt des Quenchings auch bei höheren Betriebsleistungen der Laserdio den vermeidet. Bezugszeichenliste x, y Koordinaten in der CIE-Normfarbtafel
SL Spektralfarblinie
PL Purpurlinie
B1 , B2, B3 Bereiche von Mischfarben
W, W Weißlichtpunkte
L Linie
P Doppelpfeil
W1 , W2, ... , W6 Eckpunkte des ECE-Weißlichtbereichs
LP Lichtleistung
l Wellenlänge
lex, Um, m2 Höhe von Peaks
Bex, Bem, Bem2 Breite von Peaks
hex, hem, hem2 Wellenlängen von Peaks
1 Lichtquelle
2 Laserdiode
3 erstes Konvertierungselement
4 erste optische Einrichtung
5 zweites Konvertierungselement
B reelles Licht der Lichtquelle
Z Zwischenbildebene
6 zweite optische Einrichtung
LV Lichtverteilung

Claims

Patentansprüche
1. Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug, umfassend:
- eine Lichtquelle (1) zum Aussenden von Licht einer ersten Mischfarbe, wobei die Lichtquelle (1) eine oder mehrere Laserdioden (2) zur Erzeugung von mono chromatischem Licht und ein erstes Konvertierungselement (3) zur Konvertie rung des monochromatischen Lichts in das Licht der ersten Mischfarbe beinhal tet,
- eine erste optische Einrichtung (4), welche die Lichtquelle (1) als reelles Bild (B) in eine Zwischenbildebene (Z) abbildet, und
- eine zweite optische Einrichtung (6), welche aus dem reellen Bild (B) in der Zwi schenbildebene (Z) eine vorgegebene Lichtverteilung (LV) generiert, dadurch gekennzeichnet, dass
am Ort des reellen Bilds (B) in der Zwischenbildebene (Z) ein zweites Konvertie rungselement (5) vorgesehen ist, um das Licht der ersten Mischfarbe in Licht einer zweiten Mischfarbe zu konvertieren.
2. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (1) eine im Wesentlichen punktförmige Lichtquelle ist.
3. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laserdiode (2) oder Laserdioden (2) zur Erzeugung von blauem Licht und/oder violettem Licht und/oder UV-Licht konfiguriert sind.
4. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste Mischfarbe eine Weißlichtfarbe ist, vorzugsweise im ECE-Weißlichtbereich.
5. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die zweite Mischfarbe eine Weißlichtfarbe ist, vorzugsweise im ECE-Weißlichtbereich.
6. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das zweite Konvertierungselement (5) derart ausgestaltet ist, dass es die erste Mischfarbe zu der zweiten Mischfarbe in den ECE-Weißlichtbe- reich hinein verschiebt.
7. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das zweite Konvertierungselement (5) zur Erzeugung der zweiten Mischfarbe Lichtleistung in einem blauen Spektralanteil der ersten Misch farbe reduziert und Lichtleistung in einen roten Spektralanteil der ersten Misch farbe erhöht.
8. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Konvertierungselement (3) und/oder das zweite Konvertierungselement (5) jeweils aus einem der folgenden Materialien gebildet sind:
Ce:YAG-Phosphor, Cer-dotierter Nitrid-Phosphor, Cer-dotierter Oxidnitrid-Phos- phor, CaAISiN3:Eu2+, Sr2Si5N8:Eu2+, M2Si04:Eu2+ mit M = Ba2+oder Sr2+ oder Ca2+, Sri-xAISLN7:Eux, wobei vorzugsweise x = 0,03, Ü3Ba2La3(MoC>4)8:(Eu3+,Tb3+), Y202S: EU3+.
9. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Konvertierungselement (3) und das zweite Konver tierungselement (5) aus dem gleichen Grundmaterial gebildet sind.
10. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn zeichnet, dass das erste Konvertierungselement (3) und das zweite Konvertie rungselement (5) aus unterschiedlichen Grundmaterialien gebildet sind.
11. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das erste Konvertierungselement (3) remissiv oder transmissiv ist und/oder das zweite Konvertierungselement (5) remissiv oder transmissiv ist.
12. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die erste und/oder zweite optische Einrichtung (4, 6) jeweils eine oder mehrere Linsen und/oder einen oder mehrere Reflektoren umfassen.
13. Beleuchtungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass die Beleuchtungsvorrichtung ein Scheinwerfer oder eine Sig nalleuchte ist.
14. Kraftfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, dass das Kraftfahrzeug eine oder meh rere Beleuchtungsvorrichtungen nach einem der vorhergehenden Ansprüche um fasst.
PCT/EP2020/052034 2019-01-31 2020-01-28 Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug Ceased WO2020157060A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/427,239 US11326754B2 (en) 2019-01-31 2020-01-28 Illumination apparatus for a motor vehicle
CN202080006265.6A CN113039388B (zh) 2019-01-31 2020-01-28 用于机动车的照明装置和机动车

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019102460.9 2019-01-31
DE102019102460.9A DE102019102460A1 (de) 2019-01-31 2019-01-31 Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020157060A1 true WO2020157060A1 (de) 2020-08-06

Family

ID=69528770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2020/052034 Ceased WO2020157060A1 (de) 2019-01-31 2020-01-28 Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11326754B2 (de)
CN (1) CN113039388B (de)
DE (1) DE102019102460A1 (de)
WO (1) WO2020157060A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4253828A1 (de) * 2022-03-30 2023-10-04 Valeo Vision Kraftfahrzeugleuchtvorrichtung

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070189352A1 (en) 2006-02-14 2007-08-16 Nichia Corporation Light emitting device
JP2009266437A (ja) * 2008-04-22 2009-11-12 Koito Mfg Co Ltd 車両用灯具
WO2013018449A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 シャープ株式会社 照射装置、発光装置、照明装置および車両用前照灯
DE102012209172A1 (de) * 2012-05-31 2013-12-05 Osram Gmbh Linse mit innenreflektierender Reflexionslage
DE102013107227A1 (de) * 2013-07-09 2015-01-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konversionselement mit Trennstruktur
DE102014202863A1 (de) * 2014-02-17 2015-08-20 Osram Gmbh Beleuchtungsvorrichtung mit Konversionseinrichtung
DE102014207664A1 (de) * 2014-04-23 2015-10-29 Osram Gmbh Leuchtvorrichtung mit Lichterzeugungseinrichtung und Leuchtstoffkörper
US9550939B2 (en) 2006-12-20 2017-01-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Red emitting nitride fluorescent material and white light emitting device using the same

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102009024941A1 (de) * 2009-06-09 2010-12-23 Carl Zeiss Surgical Gmbh Beleuchtungsvorrichtung und medizinisch-optisches Beobachtungsgerät
JP5577138B2 (ja) * 2010-04-08 2014-08-20 スタンレー電気株式会社 車両用前照灯
DE102012223610B4 (de) * 2012-12-18 2023-06-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Beleuchtungsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug sowie Kraftfahrzeug mit einer Beleuchtungsvorrichtung
DE102013221743A1 (de) * 2013-10-25 2015-04-30 Automotive Lighting Reutlingen Gmbh Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Mehrfunktionsleuchte
DE102014208660A1 (de) * 2014-05-08 2015-11-12 Osram Gmbh Erzeugen eines Lichtabstrahlmusters in einem Fernfeld
DE102016208610A1 (de) * 2016-05-19 2017-11-23 Osram Gmbh Scheinwerfer zur Beleuchtung

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070189352A1 (en) 2006-02-14 2007-08-16 Nichia Corporation Light emitting device
US9550939B2 (en) 2006-12-20 2017-01-24 Samsung Electronics Co., Ltd. Red emitting nitride fluorescent material and white light emitting device using the same
JP2009266437A (ja) * 2008-04-22 2009-11-12 Koito Mfg Co Ltd 車両用灯具
WO2013018449A1 (ja) * 2011-07-29 2013-02-07 シャープ株式会社 照射装置、発光装置、照明装置および車両用前照灯
DE102012209172A1 (de) * 2012-05-31 2013-12-05 Osram Gmbh Linse mit innenreflektierender Reflexionslage
DE102013107227A1 (de) * 2013-07-09 2015-01-15 Osram Opto Semiconductors Gmbh Konversionselement mit Trennstruktur
DE102014202863A1 (de) * 2014-02-17 2015-08-20 Osram Gmbh Beleuchtungsvorrichtung mit Konversionseinrichtung
DE102014207664A1 (de) * 2014-04-23 2015-10-29 Osram Gmbh Leuchtvorrichtung mit Lichterzeugungseinrichtung und Leuchtstoffkörper

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP4253828A1 (de) * 2022-03-30 2023-10-04 Valeo Vision Kraftfahrzeugleuchtvorrichtung
WO2023186710A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 Valeo Vision Automotive luminous device

Also Published As

Publication number Publication date
DE102019102460A1 (de) 2020-08-06
US20220099262A1 (en) 2022-03-31
US11326754B2 (en) 2022-05-10
CN113039388B (zh) 2023-02-17
CN113039388A (zh) 2021-06-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102008063634B4 (de) Leuchtmittel und Projektor mit mindestens einem solchen Leuchtmittel
EP2307797B1 (de) Strahlungsemittierende vorrichtung
EP2386792B1 (de) LED-Lichtmodul
EP1618430B1 (de) Lichtquelle
EP2912688B1 (de) Leuchtdiodenmodul
DE102013217319B4 (de) Beleuchtungseinrichtung
DE10233768A1 (de) Lampensystem mit grün-blauer Gasentladungslampe und gelb-roter LED
DE112016005024B4 (de) Halbleiterlaseranordnung und Projektor
DE102012201790A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung mit einer pumplasermatrix und verfahren zum betreiben dieser beleuchtungsvorrichtung
WO2013178415A1 (de) Linse mit innenreflektierender reflexionslage
WO2013110495A2 (de) Leuchtvorrichtung mit leuchtstoffrad
DE102014226591A1 (de) Lichtmodul und Verfahren zur Bereitstellung von wellenlängenkonvertiertem Licht im roten Spektralbereich sowie Projektionsvorrichtung dazu
DE102016206950A1 (de) Lichtmodul zum Bereitstellen von Licht hoher Leuchtdichte und Beleuchtungsvorrichtung mit diesem Lichtmodul
WO2014114397A1 (de) Farbrad für eine leuchtvorrichtung
DE102012005661A1 (de) Beleuchtungseinrichtung zur Erzeugung von Licht mit unterschiedlicher Abstrahlcharakteristik
DE102009047789A1 (de) Mischlichtquelle
DE102012206970A1 (de) Optische vorrichtung und beleuchtungseinrichtung
DE102017217164A1 (de) Projektionsvorrichtung zum Erzeugen eines pixelbasierten Beleuchtungsmusters
DE102018127831A1 (de) Beleuchtungseinrichtung, vorzugsweise mit einstellbarem oder eingestelltem Farbort, und ihre Verwendung sowie Verfahren zur Einstellung des Farborts einer Beleuchtungseinrichtung
DE102016214517A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung
WO2020157060A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung für ein kraftfahrzeug
EP3315852B1 (de) Laser activated remote phosphor system und fahrzeugscheinwerfer
DE102013215976B4 (de) Scheinwerferanordnung für ein Fahrzeug mit zwei Lichtquellen mit unterschiedlichen Spektren, deren Licht zur Erzeugung von Mischlicht von einer schwenkbaren Ablenkvorrichtung zu einer Leuchtstoffschicht gelenkt wird
DE102018204282A1 (de) Beleuchtungsvorrichtung
WO2016070968A1 (de) Scheinwerfer für ein kraftfahrzeug

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20704419

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20704419

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1