WO2023194030A1 - Lighting device for a vehicle, and method for operating a lighting device for a vehicle - Google Patents

Lighting device for a vehicle, and method for operating a lighting device for a vehicle Download PDF

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WO2023194030A1
WO2023194030A1 PCT/EP2023/055967 EP2023055967W WO2023194030A1 WO 2023194030 A1 WO2023194030 A1 WO 2023194030A1 EP 2023055967 W EP2023055967 W EP 2023055967W WO 2023194030 A1 WO2023194030 A1 WO 2023194030A1
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laser
lighting device
conversion elements
radiation
laser source
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PCT/EP2023/055967
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Matthias Baumann
Robert Pasquarelli
Ferdinand Walther
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Webasto SE
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    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2103/00—Exterior vehicle lighting devices for signalling purposes
    • F21W2103/55—Daytime running lights [DRL]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21W—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO USES OR APPLICATIONS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS
    • F21W2106/00—Interior vehicle lighting devices

Definitions

  • a lighting device for a vehicle and a method for operating a lighting device for a vehicle are specified.
  • One problem to be solved is to provide an improved lighting device for a vehicle, in particular a lighting device with a reduced number of light sources and/or variable color.
  • Another task to be solved is to specify a method for operating such a lighting device.
  • the lighting device for a vehicle is specified.
  • the lighting device can be used, for example, in the dashboard and/or in the doors and/or in the roof of the vehicle.
  • the lighting device can be part of a vehicle roof, for example a sliding roof or glass roof or full glass roof or headliner roof or convertible roof.
  • At least one lighting device for a vehicle Laser source for emitting laser radiation and at least two conversion elements.
  • the conversion elements can be irradiated with the laser radiation from the at least one laser source.
  • the conversion elements are each set up to at least partially convert the laser radiation striking them into secondary radiation.
  • the secondary radiations of the conversion elements are different from each other.
  • the lighting device is set up to vary the irradiance of the conversion elements with the laser radiation from the at least one laser source in order to change the proportion of the various secondary radiations in the total radiation emitted by the lighting device.
  • LED lighting is typically used, which is a mixture of three colored LEDs (RGB) or four colors (RGBW).
  • RGB three colored LEDs
  • RGBW four colors
  • the disadvantage of LEDs is that the light intensity is relatively low in the same installation space. Therefore, many LEDs usually have to be installed, which increases costs and complexity. Further disadvantages of LEDs for vehicle integration are the usually complex cabling and energy supply as well as the usually large installation space.
  • the present invention is based, among other things, on the knowledge that lasers can also be used as possible light sources for ambient lighting or even general lighting but also for external vehicle lighting. Due to the extremely high luminance, a single laser source can replace many individual LEDs.
  • Color is achieved through the use of several conversion elements, the irradiation of which can be varied by the laser source.
  • the laser source includes, for example, a semiconductor laser diode.
  • the laser radiation emitted by the laser source is, for example, radiation in the UV range and/or in the blue and/or violet spectral range.
  • the conversion elements are arranged with respect to the laser source in such a way that they can be irradiated with the laser radiation from the laser source.
  • the conversion elements are arranged immediately after the laser source.
  • the laser radiation from the laser source can also first be coupled into a light guide and then guided to the conversion elements.
  • the conversion elements are each for at least partial, i.e. H . partial or complete conversion of the laser radiation striking it, in particular the laser radiation from the at least one laser source, into a secondary radiation.
  • a secondary radiation For example, at least 50% or at least 80% or at least 95% of the laser radiation from the at least one laser source striking a conversion element is converted into secondary radiation by the conversion element.
  • the secondary radiation comprises a wavelength range that is red-shifted compared to the laser radiation.
  • the conversion elements are set up in such a way that the secondary radiations resulting from the conversion of the laser radiation are different in pairs.
  • the secondary radiations each have a Intensity maximum at a main wavelength, the main wavelengths of different secondary radiations being in pairs at least 50 nm or at least 100 nm apart.
  • the lighting device can have two or more, for example three or four or even more, conversion elements.
  • a first conversion element converts the laser radiation into blue light
  • a second conversion element converts the laser radiation into green light
  • a third conversion element converts the laser radiation into red light.
  • a possible fourth conversion element can be set up, for example, to convert the laser radiation into white light.
  • the lighting device is set up so that the irradiance of the conversion elements can be varied with the laser radiation from the at least one laser source.
  • the irradiance with which the laser radiation irradiates the conversion elements can be changed or adjusted in the lighting device. be set.
  • the irradiance can be varied or adjusted individually for each conversion element.
  • the irradiance of one conversion element can be increased while the irradiance of another conversion element remains unchanged or is reduced.
  • the radiation ultimately emitted by the lighting device can be changed by the variable irradiation intensities.
  • the radiation emitted by the lighting device is visible light.
  • the color of the Lighting device total emitted light can be changed.
  • the lighting device can also be set up to switch the emitted radiation, such that interruptions and/or switches are provided at different points of the lighting device, for example at different points along a light guide of the lighting device, in order to block or release the emission of radiation .
  • interruptions and/or switches are provided at different points of the lighting device, for example at different points along a light guide of the lighting device, in order to block or release the emission of radiation .
  • the conversion elements and the at least one laser source are arranged to be movable relative to one another, so that a relative movement from at least predominant irradiation of one conversion element with the laser radiation from the at least one laser source to at least predominant irradiation of another conversion element with the laser radiation the at least one laser source can be changed.
  • “At least predominantly” means here that the corresponding conversion element is irradiated more strongly (higher irradiance) than the other conversion element or elements.
  • the lighting device is set up so that in a first position predominantly or exclusively a first conversion element is irradiated and in a second position predominantly or exclusively a second conversion element is irradiated.
  • Positions can then be predominantly or exclusively a third, fourth, fifth etc.
  • Conversion element is irradiated. It is possible to change between the individual positions by moving the conversion elements relative to the at least one laser source. In relation to the vehicle, for example, the conversion elements are moved and the at least one laser source is fixed in position. Alternatively, the at least one laser source can also be moved and the conversion elements are fixed in position.
  • the lighting device further has an actuator which, through electrical control, causes a relative movement between the conversion elements and the at least one laser source.
  • the actuator is coupled, for example, to the conversion elements in order to move them relative to the at least one laser source.
  • the actuator can also be coupled to the at least one laser source in order to move it relative to the conversion elements.
  • the conversion elements are connected to one another and are thereby fixed in their relative spatial arrangement to one another. This means that they form a network.
  • the conversion elements can, for example, be arranged in the same light guide and/or surrounded by a common casing.
  • the light guide or the casing are, for example, set up in such a way that they distribute and/or redirect the secondary radiation.
  • the light guide or the casing can remove oil from the conversion elements so that the various conversion elements are not visible or visible to a user. are distinguishable.
  • the assembly of the conversion elements is rotatable and/or linearly movable relative to the at least one laser source.
  • the composite or the at least one laser source can be rotated about an axis of rotation running parallel to a main emission direction of the laser radiation.
  • the composite or the at least one laser source can be arranged displaceably along a line, in particular a straight line, which runs transversely or perpendicular to the main emission direction of the laser radiation.
  • the conversion elements each have a fiber, also called a light guide, for guiding radiation.
  • the fibers are coated or filled with conversion material in sections or over their entire length, with the conversion material causing the respective conversion into secondary radiation.
  • the fibers of the conversion elements run, for example, parallel to one another or along parallel curves.
  • the composite of conversion elements is rotatable relative to the at least one laser source about an axis of rotation running parallel to the longitudinal axes of the fibers and/or displaceable to the at least one laser source along a line, in particular straight lines, running transversely or perpendicular to the longitudinal axes of the fibers.
  • the lighting device is set up in such a way that the laser radiation is coupled into the conversion elements at a respective fiber longitudinal end, also called the end face and is coupled out via a respective different fiber longitudinal end and/or a respective lateral surface of the conversion elements.
  • the conversion elements are each provided with structuring in the lateral surface at one or more points over their entire length, so that the structuring ensures that the secondary radiation is efficiently coupled out of the lateral surface of the conversion element.
  • the lighting device has at least two laser sources, for example three or four or more laser sources.
  • the laser sources can all be formed the same, i.e. H . emit the same type of laser radiation.
  • different laser sources are assigned to the at least two conversion elements, so that during operation one conversion element is at least predominantly irradiated with the laser radiation of one laser source and another conversion element is at least predominantly irradiated with the laser radiation of another laser source.
  • each conversion element is assigned a precise laser source, so that during operation the conversion element is predominantly or exclusively irradiated by the assigned laser source.
  • the lighting device is set up to vary the intensity ratio of the laser radiation emitted by the at least two laser sources.
  • the intensity of one or more laser sources can be varied.
  • the at least two laser sources can be operated individually and independently of one another, so that the intensity emitted by the respective laser source can be adjusted individually and independently of the intensity emitted by the at least one other laser source. This also allows the color of the radiation emitted by the lighting device as a whole to be varied.
  • the conversion elements assigned to the different laser sources each have a fiber for guiding radiation. What was said above with regard to the fibers applies accordingly here.
  • the laser radiation from a laser source assigned to a conversion element is predominantly or exclusively coupled into the fiber of the assigned conversion element.
  • the lighting device has a mixing element for mixing the secondary radiation of the conversion elements.
  • the conversion elements are surrounded by a mixing element in the form of a casing, which scatters the different secondary radiations diffusely and thereby mixes them.
  • the mixing element can also be formed as a fiber, with the individual conversion elements running inside the mixing element.
  • the method of operating a lighting device is given.
  • the method is used to operate a lighting device according to one of the embodiments described here. All disclosed in connection with the lighting device Features are therefore also disclosed for the method for operating the lighting device and vice versa.
  • this includes a step in which the at least one laser source is controlled so that it emits laser radiation and the laser radiation predominantly hits one of the conversion elements.
  • the conversion elements are moved relative to the at least one laser source, so that the laser radiation emitted by the at least one laser source at least predominantly hits another of the conversion elements.
  • the laser source continuously emits laser radiation, for example.
  • the laser source can be switched off for the relative movement and the laser source can be switched on again after the relative movement has ended in order to then irradiate the other conversion element.
  • this comprises a step in which at least one of the at least two laser sources is controlled so that it predominantly irradiates the conversion element assigned to it.
  • the control of the laser sources is changed in such a way that the intensity ratio of the laser radiation emitted by the laser sources is changed.
  • the previously controlled laser source is switched off and another laser source is switched on.
  • there can also be a state in which at least two Laser sources emit laser radiation can be changed to a state in which one laser source is switched off or both laser sources emit laser radiation of other intensities.
  • Figure 1 shows a vehicle with an exemplary embodiment of the lighting device
  • Figures 5 and 6 exemplary embodiments of the lighting device in a cross-sectional view.
  • Figure 1 shows a vehicle, more precisely a car, in a top view (left image) and in a side view (right image).
  • the vehicle includes a vehicle roof into which a lighting device 100 is integrated.
  • the Lighting device 100 is used in particular to illuminate the interior of the vehicle, for example as a so-called ambient light. Thanks to the high intensity of the lighting device, it can also be used as general lighting and/or daylight lighting.
  • the lighting device could also extend along the longitudinal axis of the vehicle and/or circumferentially, for example in a circle, in the roof.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of the lighting device 100 in a perspective view.
  • the lighting device 100 includes a laser source 1 that emits laser radiation during operation.
  • the laser radiation is, for example, UV radiation or radiation in the blue and/or violet spectral range.
  • the laser source 1 is based on a composite or a bundle of several conversion elements 11, 12, 13 directed. Each of the conversion elements 11, 12, 13 comprises one with a conversion material or Phosphor coated fiber.
  • the composite of the conversion elements 11, 12, 13 is coupled to an actuator 6, which, when activated, rotates the composite about an axis of rotation parallel to the main emission direction of the laser radiation or rotates parallel to the longitudinal fiber direction of the conversion elements 11, 12, 13.
  • the 2 shows a first position of the composite relative to the laser source 1, in which the laser radiation emitted by the laser source 1 exclusively irradiates or irradiates a first conversion element 11. is coupled into the associated fiber.
  • the first conversion element 11 is there set up to partially or completely convert the laser radiation into secondary radiation.
  • the secondary radiation from the first conversion element 11 is, for example, blue light.
  • the second 12 or the third 13 conversion element can be guided into the laser beam of the laser source 1.
  • the second conversion element 12 is set up to convert the laser radiation into a different secondary radiation than the first conversion element 11.
  • the second conversion element 12 converts the laser radiation into yellow and/or green light.
  • the third conversion element 13 is set up to convert the laser radiation into a secondary radiation that differs from the secondary radiations of the first 11 and second 12 conversion elements.
  • the secondary radiation of the third conversion element 13 is red light.
  • Figure 3 shows a further exemplary embodiment of the lighting device 100.
  • the lighting device 100 includes a laser source 1 and three conversion elements 11, 12, 13, which are connected to one another, as well as an actuator 6.
  • the composite is not rotated by the actuator 6 with respect to the laser source 1 but is moved linearly, specifically along a straight line perpendicular to the main emission direction of the laser radiation or perpendicular to the longitudinal fiber axis of the conversion elements 11, 12, 13. This linear movement can be used to set again whether the lighting device 100 emits blue light, green/yellow light or red light.
  • the lighting device 100 comprises three laser sources 1, 2, 3, each of which is uniquely assigned to a conversion element 11, 12, 13. During operation, each laser source 1, 2, 3 only irradiates the conversion element 11, 12, 13 assigned to it.
  • the conversion elements 11, 12, 13 are again fibers with a coating made of a conversion material.
  • the fibers are guided into a mixing element 4, which is set up to mix the secondary radiation emitted by the different conversion elements 11, 12, 13.
  • the mixing element 4 is, for example, a diffuser that diffusely scatters the secondary radiation and thereby mixes it.
  • the conversion elements 11, 12, 13 are set up, as in the previous exemplary embodiments, to convert the laser radiation into various secondary radiations.
  • the laser sources 1, 2, 3 can each be formed in the same way, i.e. emit the same laser radiation, for example UV laser radiation.
  • the lighting device 100 is set up to vary the intensity ratio of the laser radiation emitted by the laser sources 1, 2, 3.
  • the laser sources 1, 2, 3 can be operated individually and/or independently of one another.
  • each laser source 1, 2, 3 can be operated with different intensities.
  • the mixing element 4 then additionally mixes the emitted secondary radiation, so that, for example, white light can also be emitted by the lighting device 100.
  • the different exemplary embodiments of the lighting device 100 described in connection with FIGS. 2, 3 and 4 can all serve as the lighting device 100 of FIG. 1.
  • Figures 5 and 6 each show a cross-sectional view through the conversion elements 11, 12, 13.
  • the conversion elements 11, 12, 13 are provided with decoupling structures in some places, so that the secondary radiation generated is coupled out of the respective conversion element 11, 12, 13.
  • FIG. 5 the secondary radiations are coupled out in all directions, whereas in FIG. 6 a reflector 5 is used so that the secondary radiations are only emitted into a half-space.
  • the reflector 5 is, for example, a metallic coating.
  • the invention is not limited to the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention includes every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if these features or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

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Abstract

In at least one embodiment, the lighting device (100) for a vehicle has at least one laser source (1, 2, 3) for emitting laser radiation and at least two conversion elements (11, 12, 13). The conversion elements can be irradiated with the laser radiation from the at least one laser source, and each of the conversion elements is designed to at least partially convert the incident laser radiation into a secondary radiation, the secondary radiations of the conversion elements differing from one another. The lighting device is designed to vary the radiation intensity of the conversion elements using the laser radiation from the at least one laser source in order to change the proportion of differing secondary radiations of the total radiation emitted by the lighting device.

Description

Beschreibung Description
Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug und Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug Lighting device for a vehicle and method for operating a lighting device for a vehicle
Es werden eine Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug angegeben . A lighting device for a vehicle and a method for operating a lighting device for a vehicle are specified.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, eine verbesserte Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung mit verringerter Anzahl an Lichtquellen und/oder variierbarer Farbe anzugeben . Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Beleuchtungsvorrichtung anzugeben . One problem to be solved is to provide an improved lighting device for a vehicle, in particular a lighting device with a reduced number of light sources and/or variable color. Another task to be solved is to specify a method for operating such a lighting device.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 , 9 und 10 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen abhängigen Patentansprüche und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor . These tasks are solved, among other things, by the subject matter of patent claims 1, 9 and 10. Advantageous refinements and further developments are the subject of the remaining dependent patent claims and can also be seen from the following description and the drawings.
Zunächst wird die Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug angegeben . Die Beleuchtungsvorrichtung kann beispielsweise im Armaturenbrett und/oder in den Türen und/oder in dem Dach des Fahrzeugs verwendet werden . Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung Teil eines Fahrzeugdachs , beispielsweise eines Schiebedachs oder Glasdachs oder Vollglasdachs oder Headliner Dachs oder Convertible Dachs , sein . First, the lighting device for a vehicle is specified. The lighting device can be used, for example, in the dashboard and/or in the doors and/or in the roof of the vehicle. In particular, the lighting device can be part of a vehicle roof, for example a sliding roof or glass roof or full glass roof or headliner roof or convertible roof.
In mindestens einer Aus führungs form weist dieIn at least one embodiment, the
Beleuchtungsvorrichtung für ein Fahrzeug zumindest eine Laserquelle zur Emission von Laserstrahlung sowie zumindest zwei Konversionselemente auf . Die Konversionselemente sind mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle bestrahlbar . Die Konversionselemente sind j eweils zur zumindest teilweisen Konversion der auf sie tref fenden Laserstrahlung in eine Sekundärstrahlung eingerichtet . Die Sekundärstrahlungen der Konversionselemente sind voneinander verschieden . Die Beleuchtungsvorrichtung ist dazu eingerichtet , die Bestrahlungsstärken der Konversionselemente mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle zu variieren, um den Anteil der verschiedenen Sekundärstrahlungen an der gesamten von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Strahlung zu verändern . At least one lighting device for a vehicle Laser source for emitting laser radiation and at least two conversion elements. The conversion elements can be irradiated with the laser radiation from the at least one laser source. The conversion elements are each set up to at least partially convert the laser radiation striking them into secondary radiation. The secondary radiations of the conversion elements are different from each other. The lighting device is set up to vary the irradiance of the conversion elements with the laser radiation from the at least one laser source in order to change the proportion of the various secondary radiations in the total radiation emitted by the lighting device.
Für mehrfarbige Beleuchtung in einem Fahrzeug, wie einem PKW, wird typischerweise eine LED-Beleuchtung verwendet , die aus drei farbigen LEDs gemischt wird (RGB ) oder aus vier Farben (RGBW) . Der Nachteil von LEDs ist , dass die Lichtintensität bei gleichem Bauraum verhältnismäßig gering ist . Deshalb müssen meist viele LEDs verbaut werden, was die Kosten und die Komplexität erhöht . Weitere Nachteile von LEDs für die Fahrzeugintegration sind die meist aufwendige Verkabelung und Energieversorgung sowie der meist große Bauraum . For multi-colored lighting in a vehicle, such as a car, LED lighting is typically used, which is a mixture of three colored LEDs (RGB) or four colors (RGBW). The disadvantage of LEDs is that the light intensity is relatively low in the same installation space. Therefore, many LEDs usually have to be installed, which increases costs and complexity. Further disadvantages of LEDs for vehicle integration are the usually complex cabling and energy supply as well as the usually large installation space.
Die vorliegende Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis , dass auch Laser als mögliche Lichtquellen für Ambiente-Beleuchtung oder sogar allgemeine Beleuchtung aber auch für externe Fahrzeugbeleuchtungen eingesetzt werden können . Durch die extrem hohe Leuchtdichte kann eine einzelne Laserquelle viele einzelne LEDs ersetzen . The present invention is based, among other things, on the knowledge that lasers can also be used as possible light sources for ambient lighting or even general lighting but also for external vehicle lighting. Due to the extremely high luminance, a single laser source can replace many individual LEDs.
Bei der vorliegenden Erfindung wird darüber hinaus eine Variation der von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Farbe durch die Verwendung mehrerer Konversionselemente erreicht , deren Bestrahlung durch die Laserquelle variiert werden kann . In the present invention, moreover, a variation of the emitted from the lighting device is provided Color is achieved through the use of several conversion elements, the irradiation of which can be varied by the laser source.
Die Laserquelle umfasst beispielsweise eine Halbleiter- Laserdiode . Die von der Laserquelle emittierte Laserstrahlung ist beispielsweise Strahlung im UV Bereich und/oder im blauen und/oder im violetten Spektralbereich . The laser source includes, for example, a semiconductor laser diode. The laser radiation emitted by the laser source is, for example, radiation in the UV range and/or in the blue and/or violet spectral range.
Die Konversionselemente sind so bezüglich der Laserquelle angeordnet , dass sie mit der Laserstrahlung aus der Laserquelle bestrahlt werden können . Beispielsweise sind die Konversionselemente unmittelbar nach der Laserquelle angeordnet . Alternativ kann die Laserstrahlung der Laserquelle auch zunächst in einen Lichtleiter eingekoppelt und dann zu den Konversionselementen geführt werden . The conversion elements are arranged with respect to the laser source in such a way that they can be irradiated with the laser radiation from the laser source. For example, the conversion elements are arranged immediately after the laser source. Alternatively, the laser radiation from the laser source can also first be coupled into a light guide and then guided to the conversion elements.
Die Konversionselemente sind j eweils zur zumindest teilweisen, d . h . teilweisen oder vollständigen, Konversion der auf sie tref fenden Laserstrahlung, insbesondere der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle , in eine Sekundärstrahlung eingerichtet . Beispielsweise werden zumindest 50 % oder zumindest 80 % oder zumindest 95 % der auf ein Konversionselement tref fenden Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle von diesem in Sekundärstrahlung konvertiert . Die Sekundärstrahlung umfasst dabei j eweils einen im Vergleich zur Laserstrahlung rot-verschobenen Wellenlängenbereich . The conversion elements are each for at least partial, i.e. H . partial or complete conversion of the laser radiation striking it, in particular the laser radiation from the at least one laser source, into a secondary radiation. For example, at least 50% or at least 80% or at least 95% of the laser radiation from the at least one laser source striking a conversion element is converted into secondary radiation by the conversion element. The secondary radiation comprises a wavelength range that is red-shifted compared to the laser radiation.
Die Konversionselemente sind so eingerichtet , dass die aus der Konversion der Laserstrahlung entstandenen Sekundärstrahlungen paarweise voneinander verschieden sind . Zum Beispiel weisen die Sekundärstrahlungen j eweils ein Intensitätsmaximum bei einer Hauptwellenlänge auf , wobei die Hauptwellenlängen verschiedener Sekundärstrahlungen paarweise zumindest 50 nm oder zumindest 100 nm auseinander liegen . The conversion elements are set up in such a way that the secondary radiations resulting from the conversion of the laser radiation are different in pairs. For example, the secondary radiations each have a Intensity maximum at a main wavelength, the main wavelengths of different secondary radiations being in pairs at least 50 nm or at least 100 nm apart.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann zwei oder mehr, beispielsweise drei oder vier oder noch mehr Konversionselemente aufweisen . Beispielsweise konvertiert ein erstes Konversionselement die Laserstrahlung in blaues Licht , ein zweites Konversionselement die Laserstrahlung in grünes Licht und ein drittes Konversionselement die Laserstrahlung in rotes Licht . Ein etwaiges viertes Konversionselement kann beispielsweise zur Konversion der Laserstrahlung in weißes Licht eingerichtet sein . The lighting device can have two or more, for example three or four or even more, conversion elements. For example, a first conversion element converts the laser radiation into blue light, a second conversion element converts the laser radiation into green light and a third conversion element converts the laser radiation into red light. A possible fourth conversion element can be set up, for example, to convert the laser radiation into white light.
Die Beleuchtungsvorrichtung ist so eingerichtet , dass die Bestrahlungsstärken der Konversionselemente mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle variiert werden kann . Das heißt , die Bestrahlungsstärken, mit der die Laserstrahlung die Konversionselemente bestrahlt , kann bei der Beleuchtungsvorrichtung geändert bzw . eingestellt werden . Beispielsweise kann die Bestrahlungsstärke für j edes Konversionselement individuell variiert oder eingestellt werden . Beispielsweise kann die Bestrahlungsstärke eines Konversionselements erhöht werden, während die Bestrahlungsstärke eines anderen Konversionselements unverändert bleibt oder erniedrigt wird . The lighting device is set up so that the irradiance of the conversion elements can be varied with the laser radiation from the at least one laser source. This means that the irradiance with which the laser radiation irradiates the conversion elements can be changed or adjusted in the lighting device. be set. For example, the irradiance can be varied or adjusted individually for each conversion element. For example, the irradiance of one conversion element can be increased while the irradiance of another conversion element remains unchanged or is reduced.
Durch die variablen Bestrahlungsstärken kann die von der Beleuchtungsvorrichtung letztendlich emittierte Strahlung verändert werden . Insbesondere handelt es sich bei der von der Beleuchtungsvorrichtung emittierten Strahlung um sichtbares Licht . Durch Variation der Bestrahlungsstärken der Konversionselemente kann beispielsweise die Farbe des von der Beleuchtungsvorrichtung insgesamt emittierten Lichts verändert werden . The radiation ultimately emitted by the lighting device can be changed by the variable irradiation intensities. In particular, the radiation emitted by the lighting device is visible light. By varying the irradiance of the conversion elements, for example, the color of the Lighting device total emitted light can be changed.
Zusätzlich kann die Beleuchtungsvorrichtung auch zum Schalten der emittierten Strahlung eingerichtet sein, derart dass an verschiedenen Stellen der Beleuchtungsvorrichtung, zum Beispiel an verschiedenen Stellen entlang eines Lichtleiters der Beleuchtungsvorrichtung, Unterbrechung und/oder Schalter vorgesehene sind, um die Emission von Strahlung zu blockieren oder frei zugeben . So kann das Licht im Fonds separat gesteuert werden, obwohl nur eine einzige Lichtquelle für das ganze Dach vorhanden ist . In addition, the lighting device can also be set up to switch the emitted radiation, such that interruptions and/or switches are provided at different points of the lighting device, for example at different points along a light guide of the lighting device, in order to block or release the emission of radiation . This means that the light in the rear can be controlled separately, even though there is only a single light source for the entire roof.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form sind die Konversionselemente und die zumindest eine Laserquelle relativ zueinander beweglich angeordnet , sodass durch eine Relativbewegung von einer zumindest überwiegenden Bestrahlung eines Konversionselements mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle zu einer zumindest überwiegenden Bestrahlung eines anderen Konversionselement mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle gewechselt werden kann . „Zumindest überwiegend" bedeutet hier, dass das entsprechende Konversionselement stärker bestrahlt wird (höhere Bestrahlungsstärke ) als das oder die anderen Konversionselemente . According to at least one embodiment, the conversion elements and the at least one laser source are arranged to be movable relative to one another, so that a relative movement from at least predominant irradiation of one conversion element with the laser radiation from the at least one laser source to at least predominant irradiation of another conversion element with the laser radiation the at least one laser source can be changed. “At least predominantly” means here that the corresponding conversion element is irradiated more strongly (higher irradiance) than the other conversion element or elements.
Beispielsweise ist die Beleuchtungsvorrichtung so eingerichtet , dass in einer ersten Position überwiegend oder ausschließlich ein erstes Konversionselement bestrahlt wird und in einer zweiten Position überwiegend oder ausschließlich ein zweites Konversionselement bestrahlt wird . In etwaigen dritten, vierten, fünften usw . Positionen können dann überwiegend oder ausschließlich ein drittes , viertes , fünftes usw . Konversionselement bestrahlt werden . Zwischen den einzelnen Positionen kann durch Bewegung der Konversionselemente relativ zur zumindest einen Laserquelle gewechselt werden . In Bezug auf das Fahrzeug werden dabei beispielsweise die Konversionselemente bewegt und die zumindest eine Laserquelle ist positions fest . Alternativ kann aber auch die zumindest einer Laserquelle bewegt werden und die Konversionselemente sind positions fest . For example, the lighting device is set up so that in a first position predominantly or exclusively a first conversion element is irradiated and in a second position predominantly or exclusively a second conversion element is irradiated. In any third, fourth, fifth etc. Positions can then be predominantly or exclusively a third, fourth, fifth etc. Conversion element is irradiated. It is possible to change between the individual positions by moving the conversion elements relative to the at least one laser source. In relation to the vehicle, for example, the conversion elements are moved and the at least one laser source is fixed in position. Alternatively, the at least one laser source can also be moved and the conversion elements are fixed in position.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die Beleuchtungsvorrichtung weiter einen Aktuator auf , der durch elektrische Ansteuerung eine Relativbewegung zwischen den Konversionselementen und der zumindest einen Laserquelle bewirkt . Der Aktuator ist beispielsweise mit den Konversionselementen gekoppelt , um diese relativ zur zumindest einen Laserquelle zu bewegen . Alternativ kann der Aktuator auch mit der zumindest einen Laserquelle gekoppelt sein, um diese relativ zu den Konversionselementen zu bewegen . According to at least one embodiment, the lighting device further has an actuator which, through electrical control, causes a relative movement between the conversion elements and the at least one laser source. The actuator is coupled, for example, to the conversion elements in order to move them relative to the at least one laser source. Alternatively, the actuator can also be coupled to the at least one laser source in order to move it relative to the conversion elements.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form sind die Konversionselemente miteinander verbunden und dadurch in ihrer relativen räumlichen Anordnung zueinander fixiert . Das heißt , sie bilden einen Verbund . Die Konversionselemente können beispielsweise in demselben Lichtleiter angeordnet sein und/oder von einer gemeinsamen Ummantelung umgeben sein . Der Lichtleiter oder die Ummantelung sind beispielsweise so eingerichtet , dass sie die Sekundärstrahlungen verteilen und/oder umlenken . Der Lichtleiter oder die Ummantelung können die Konversionselemente entölenden, sodass für einen Nutzer die verschiedenen Konversionselemente nicht sichtbar bzw . unterscheidbar sind . Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Verbund der Konversionselemente relativ zur zumindest einen Laserquelle rotierbar und/oder linear bewegbar . Beispielsweise ist der Verbund oder die zumindest eine Laserquelle um eine parallel zu einer Hauptemissionsrichtung der Laserstrahlung verlaufenden Rotationsachse rotierbar . Alternativ oder zusätzlich können der Verbund oder die zumindest eine Laserquelle entlang einer quer oder senkrecht zur Hauptemissionsrichtung der Laserstrahlung verlaufenden Linie , insbesondere einer Geraden, verschiebbar angeordnet sein . According to at least one embodiment, the conversion elements are connected to one another and are thereby fixed in their relative spatial arrangement to one another. This means that they form a network. The conversion elements can, for example, be arranged in the same light guide and/or surrounded by a common casing. The light guide or the casing are, for example, set up in such a way that they distribute and/or redirect the secondary radiation. The light guide or the casing can remove oil from the conversion elements so that the various conversion elements are not visible or visible to a user. are distinguishable. According to at least one embodiment, the assembly of the conversion elements is rotatable and/or linearly movable relative to the at least one laser source. For example, the composite or the at least one laser source can be rotated about an axis of rotation running parallel to a main emission direction of the laser radiation. Alternatively or additionally, the composite or the at least one laser source can be arranged displaceably along a line, in particular a straight line, which runs transversely or perpendicular to the main emission direction of the laser radiation.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weisen die Konversionselemente j eweils eine Faser, auch Lichtleiter genannt , zur Führung von Strahlung auf . Beispielsweise sind die Fasern abschnittsweise oder über ihre gesamte Länge mit Konversionsmaterial beschichtet oder gefüllt , wobei das Konversionsmaterial die j eweilige Konversion in Sekundärstrahlung bewirkt . Die Fasern der Konversionselemente verlaufen beispielswies parallel zueinander bzw . entlang von Parallel kurven . According to at least one embodiment, the conversion elements each have a fiber, also called a light guide, for guiding radiation. For example, the fibers are coated or filled with conversion material in sections or over their entire length, with the conversion material causing the respective conversion into secondary radiation. The fibers of the conversion elements run, for example, parallel to one another or along parallel curves.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Verbund aus Konversionselementen um eine parallel zu den Faserlängsachsen verlaufende Rotationsachse relativ zur zumindest einen Laserquelle rotierbar und/oder entlang einer quer oder senkrecht zu den Faserlängsachsen verlaufenden Linie , insbesondere Geraden, zur zumindest einen Laserquelle verschiebbar . According to at least one embodiment, the composite of conversion elements is rotatable relative to the at least one laser source about an axis of rotation running parallel to the longitudinal axes of the fibers and/or displaceable to the at least one laser source along a line, in particular straight lines, running transversely or perpendicular to the longitudinal axes of the fibers.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist die Beleuchtungsvorrichtung so eingerichtet , dass die Laserstrahlung an einen j eweiligen Faserlängsende , auch Stirnseite genannt , in die Konversionselemente eingekoppelt wird und über ein j eweiliges anderes Faserlängsende und/oder eine j eweilige Mantel fläche der Konversionselemente ausgekoppelt wird . According to at least one embodiment, the lighting device is set up in such a way that the laser radiation is coupled into the conversion elements at a respective fiber longitudinal end, also called the end face and is coupled out via a respective different fiber longitudinal end and/or a respective lateral surface of the conversion elements.
Beispielsweise sind die Konversionselemente über ihre gesamte Länge j eweils an einer oder mehreren Stellen mit einer Strukturierung in der Mantel fläche versehen, so dass durch die Strukturierung die Sekundärstrahlung ef fi zient aus der Mantel fläche des Konversionselements ausgekoppelt wird . For example, the conversion elements are each provided with structuring in the lateral surface at one or more points over their entire length, so that the structuring ensures that the secondary radiation is efficiently coupled out of the lateral surface of the conversion element.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die Beleuchtungsvorrichtung zumindest zwei Laserquellen, beispielsweise drei oder vier oder mehr Laserquellen auf . Die Laserquellen können alle gleich gebildet sein, d . h . die gleiche Art von Laserstrahlung emittieren . According to at least one embodiment, the lighting device has at least two laser sources, for example three or four or more laser sources. The laser sources can all be formed the same, i.e. H . emit the same type of laser radiation.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form sind den zumindest zwei Konversionselementen unterschiedliche Laserquellen zugeordnet , sodass im Betrieb ein Konversionselement zumindest überwiegend mit der Laserstrahlung einer Laserquelle und ein anderes Konversionselement zumindest überwiegend mit der Laserstrahlung einer anderen Laserquelle bestrahlt wird . Beispielsweise ist j edem Konversionselement genaue eine Laserquelle eineindeutig zugeordnet , so dass im Betrieb das Konversionselement überwiegend oder ausschließlich von der zugeordneten Laserquelle bestrahlt wird . According to at least one embodiment, different laser sources are assigned to the at least two conversion elements, so that during operation one conversion element is at least predominantly irradiated with the laser radiation of one laser source and another conversion element is at least predominantly irradiated with the laser radiation of another laser source. For example, each conversion element is assigned a precise laser source, so that during operation the conversion element is predominantly or exclusively irradiated by the assigned laser source.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist die Beleuchtungsvorrichtung dazu eingerichtet , das Intensitätsverhältnis der von den zumindest zwei Laserquellen emittierten Laserstrahlung zu variieren . Zum Beispiel ist die Intensität einer oder mehrere Laserquellen variierbar . Bevorzugt können die zumindest zwei Laserquellen einzeln und unabhängig voneinander betrieben werden, so dass die von der j eweiligen Laserquelle emittierte Intensität einzeln und unabhängig von der von der zumindest einen anderen Laserquelle emittierten Intensität einstellbar ist . Auch dadurch ist die Farbe der von der Beleuchtungsvorrichtung insgesamt emittierten Strahlung variierbar . According to at least one embodiment, the lighting device is set up to vary the intensity ratio of the laser radiation emitted by the at least two laser sources. For example, the intensity of one or more laser sources can be varied. Preferably, the at least two laser sources can be operated individually and independently of one another, so that the intensity emitted by the respective laser source can be adjusted individually and independently of the intensity emitted by the at least one other laser source. This also allows the color of the radiation emitted by the lighting device as a whole to be varied.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weisen die den unterschiedlichen Laserquellen zugeordneten Konversionselemente j eweils eine Faser zur Führung von Strahlung auf . Das oben in Bezug auf die Fasern gesagte gilt hier entsprechend . Beispielsweise wird die Laserstrahlung einer einem Konversionselement zugeordneten Laserquelle überwiegend oder ausschließlich in die Faser des zugeordneten Konversionselements eingekoppelt . According to at least one embodiment, the conversion elements assigned to the different laser sources each have a fiber for guiding radiation. What was said above with regard to the fibers applies accordingly here. For example, the laser radiation from a laser source assigned to a conversion element is predominantly or exclusively coupled into the fiber of the assigned conversion element.
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die Beleuchtungsvorrichtung ein Mischelement zur Mischung der Sekundärstrahlungen der Konversionselemente auf . Beispielsweise sind die Konversionselemente von einem Mischelement in Form einer Ummantelung umgeben, die die unterschiedlichen Sekundärstrahlungen di f fus streut und dadurch mischt . Das Mischelement kann ebenfalls als Faser gebildet sein, wobei die einzelnen Konversionselemente im Inneren des Mischelements verlaufen . According to at least one embodiment, the lighting device has a mixing element for mixing the secondary radiation of the conversion elements. For example, the conversion elements are surrounded by a mixing element in the form of a casing, which scatters the different secondary radiations diffusely and thereby mixes them. The mixing element can also be formed as a fiber, with the individual conversion elements running inside the mixing element.
Als nächstes wird das Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung angegeben . Insbesondere wird mit dem Verfahren eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer der hier beschriebenen Aus führungs formen betrieben . Alle im Zusammenhang mit der Beleuchtungsvorrichtung of fenbarten Merkmale sind daher auch für das Verfahren zum Betreiben der Beleuchtungsvorrichtung of fenbart und umgekehrt . Next, the method of operating a lighting device is given. In particular, the method is used to operate a lighting device according to one of the embodiments described here. All disclosed in connection with the lighting device Features are therefore also disclosed for the method for operating the lighting device and vice versa.
In mindestens einer Aus führungs form des Verfahrens zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung umfasst dieses einen Schritt , in dem die zumindest eine Laserquelle angesteuert wird, sodass diese Laserstrahlung emittiert und die Laserstrahlung überwiegend auf eines der Konversionselemente tri f ft . In einem weiteren Schritt werden die Konversionselemente relativ zur zumindest einen Laserquelle bewegt , sodass die von der zumindest einen Laserquelle emittierten Laserstrahlung zumindest überwiegend auf ein anderes der Konversionselement tri f ft . In at least one embodiment of the method for operating a lighting device, this includes a step in which the at least one laser source is controlled so that it emits laser radiation and the laser radiation predominantly hits one of the conversion elements. In a further step, the conversion elements are moved relative to the at least one laser source, so that the laser radiation emitted by the at least one laser source at least predominantly hits another of the conversion elements.
Während der Relativbewegung emittiert die Laserquelle beispielsweise durchgehend Laserstrahlung . Alternativ kann für die Relativbewegung die Laserquelle ausgeschaltet werden und nach Beenden der Relativbewegung die Laserquelle wieder angeschaltet werden, um dann das andere Konversionselement zu bestrahlen . During the relative movement, the laser source continuously emits laser radiation, for example. Alternatively, the laser source can be switched off for the relative movement and the laser source can be switched on again after the relative movement has ended in order to then irradiate the other conversion element.
In mindestens einer Aus führungs form des Verfahrens zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung umfasst dieses einen Schritt , in dem zumindest eine der zumindest zwei Laserquellen angesteuert wird, sodass diese überwiegend das ihr zugeordnete Konversionselement bestrahlt . In einem weiteren Schritt wird die Ansteuerung der Laserquellen derart geändert , dass das Intensitätsverhältnis der von den Laserquellen emittierten Laserstrahlung geändert wird . In at least one embodiment of the method for operating a lighting device, this comprises a step in which at least one of the at least two laser sources is controlled so that it predominantly irradiates the conversion element assigned to it. In a further step, the control of the laser sources is changed in such a way that the intensity ratio of the laser radiation emitted by the laser sources is changed.
Beispielsweise wird die zuvor angesteuerte Laserquelle ausgeschaltet und dafür eine andere Laserquelle angeschaltet . Alternativ kann auch von einem Zustand, in dem zumindest zwei Laserquellen Laserstrahlung emittieren in einen Zustand gewechselt werden, in dem eine Laserquelle ausgeschaltet wird oder beide Laserquellen Laserstrahlung anderer Intensitäten emittieren . For example, the previously controlled laser source is switched off and another laser source is switched on. Alternatively, there can also be a state in which at least two Laser sources emit laser radiation can be changed to a state in which one laser source is switched off or both laser sources emit laser radiation of other intensities.
Nachfolgend wird eine hier beschriebene Beleuchtungsvorrichtung unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Gleiche Bezugs zeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an . Es sind dabei j edoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt , vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein . Soweit Elemente oder Bauteile in den verschiedenen Figuren in ihrer Funktion übereinstimmen, wird ihre Beschreibung nicht für j ede der folgenden Figuren wiederholt . Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Elemente möglicherweise nicht in allen Abbildungen mit entsprechenden Bezugs zeichen versehen . A lighting device described here will be explained in more detail below with reference to drawings using exemplary embodiments. The same reference symbols indicate the same elements in the individual figures. However, no references to scale are shown; rather, individual elements may be shown exaggeratedly large for better understanding. To the extent that elements or components in the various figures have the same function, their description will not be repeated for each of the following figures. For reasons of clarity, elements may not be referenced in all figures.
Es zeigen : Show it :
Figur 1 ein Fahrzeug mit einem Aus führungsbeispiel der Be leuchtungs Vorrichtung, Figure 1 shows a vehicle with an exemplary embodiment of the lighting device,
Figuren 2 bis 4 verschiedene Aus führungsbeispiele der Be leuchtungs Vorrichtung, Figures 2 to 4 different exemplary embodiments of the lighting device,
Figuren 5 und 6 Aus führungsbeispiele der Beleuchtungsvorrichtung in einer Querschnittsansicht . Figures 5 and 6 exemplary embodiments of the lighting device in a cross-sectional view.
Figur 1 zeigt ein Fahrzeug, genauer gesagt einen PKW, in Draufsicht ( linkes Bild) und in Seitenansicht ( rechtes Bild) . Das Fahrzeug umfasst ein Fahrzeugdach, in das eine Beleuchtungsvorrichtung 100 integriert ist . Die Beleuchtungsvorrichtung 100 dient insbesondere zur Beleuchtung des Innenraums des Fahrzeuges , beispielsweise als ein so genanntes Ambientlight . Auch ist dank der hohen Intensität der Beleuchtungsvorrichtung die Verwendung dieser als Allgemeinbeleuchtung und/oder Tageslichtbeleuchtung möglich . Figure 1 shows a vehicle, more precisely a car, in a top view (left image) and in a side view (right image). The vehicle includes a vehicle roof into which a lighting device 100 is integrated. The Lighting device 100 is used in particular to illuminate the interior of the vehicle, for example as a so-called ambient light. Thanks to the high intensity of the lighting device, it can also be used as general lighting and/or daylight lighting.
Anders als in Figur 1 dargestellt könnte sich die Beleuchtungsvorrichtung auch entlang der Fahrzeuglängsachse und/oder umlaufend, zum Beispiel kreis förmig, im Dach erstrecken . Unlike shown in Figure 1, the lighting device could also extend along the longitudinal axis of the vehicle and/or circumferentially, for example in a circle, in the roof.
Figur 2 zeigt ein Aus führungsbeispiel der Beleuchtungsvorrichtung 100 in einer perspektivischen Ansicht . Die Beleuchtungsvorrichtung 100 umfasst eine Laserquelle 1 , die im Betrieb Laserstrahlung emittiert . Bei der Laserstrahlung handelt es sich beispielsweise um UV- Strahlung oder Strahlung im blauen und/oder violetten Spektralbereich . Die Laserquelle 1 ist auf einen Verbund bzw . ein Bündel aus mehreren Konversionselementen 11 , 12 , 13 gerichtet . Jedes der Konversionselemente 11 , 12 , 13 umfasst eine mit einem Konversionsmaterial bzw . Phosphor beschichtete Faser . Der Verbund aus den Konversionselementen 11 , 12 , 13 ist mit einem Aktuator 6 gekoppelt , der bei Ansteuerung den Verbund um eine Rotationsachse parallel zur Hauptemission Richtung der Laserstrahlung bzw . parallel zur Faserlängsrichtung der Konversionselemente 11 , 12 , 13 rotiert . Figure 2 shows an exemplary embodiment of the lighting device 100 in a perspective view. The lighting device 100 includes a laser source 1 that emits laser radiation during operation. The laser radiation is, for example, UV radiation or radiation in the blue and/or violet spectral range. The laser source 1 is based on a composite or a bundle of several conversion elements 11, 12, 13 directed. Each of the conversion elements 11, 12, 13 comprises one with a conversion material or Phosphor coated fiber. The composite of the conversion elements 11, 12, 13 is coupled to an actuator 6, which, when activated, rotates the composite about an axis of rotation parallel to the main emission direction of the laser radiation or rotates parallel to the longitudinal fiber direction of the conversion elements 11, 12, 13.
In der Figur 2 ist eine erste Position des Verbunds relativ zur Laserquelle 1 gezeigt , bei der die von der Laserquelle 1 emittierte Laserstrahlung ausschließlich ein erstes Konversionselement 11 bestrahlt bzw . in die zugehörige Faser eingekoppelt wird . Das erste Konversionselement 11 ist dazu eingerichtet , die Laserstrahlung teilweise oder vollständig in eine Sekundärstrahlung zu konvertieren . Bei der Sekundärstrahlung von dem ersten Konversionselement 11 handelt es sich beispielsweise um blaues Licht . 2 shows a first position of the composite relative to the laser source 1, in which the laser radiation emitted by the laser source 1 exclusively irradiates or irradiates a first conversion element 11. is coupled into the associated fiber. The first conversion element 11 is there set up to partially or completely convert the laser radiation into secondary radiation. The secondary radiation from the first conversion element 11 is, for example, blue light.
Durch Rotation des Verbunds mithil fe des Aktuators 6 kann das zweite 12 oder das dritte 13 Konversionselement in den Laserstrahl der Laserquelle 1 geführt werden . Das zweite Konversionselement 12 ist dazu eingerichtet , die Laserstrahlung in eine andere Sekundärstrahlung zu konvertieren als das erste Konversionselement 11 . By rotating the composite with the help of the actuator 6, the second 12 or the third 13 conversion element can be guided into the laser beam of the laser source 1. The second conversion element 12 is set up to convert the laser radiation into a different secondary radiation than the first conversion element 11.
Beispielsweise konvertiert das zweite Konversionselement 12 die Laserstrahlung in gelbes und/oder grünes Licht . Das dritte Konversionselement 13 ist dazu eingerichtet , die Laserstrahlung in eine Sekundärstrahlung zu konvertieren, die sich von den Sekundärstrahlungen des ersten 11 und zweiten 12 Konversionselements unterscheidet . Beispielsweise ist die Sekundärstrahlung des dritten Konversionselements 13 rotes Licht . Durch Rotation des Verbunds kann also die von der Beleuchtungsvorrichtung 100 emittierte Strahlung im Hinblick auf die Farbe variiert werden, beispielsweise zwischen blau, gelb/grün und rot . For example, the second conversion element 12 converts the laser radiation into yellow and/or green light. The third conversion element 13 is set up to convert the laser radiation into a secondary radiation that differs from the secondary radiations of the first 11 and second 12 conversion elements. For example, the secondary radiation of the third conversion element 13 is red light. By rotating the composite, the radiation emitted by the lighting device 100 can be varied in terms of color, for example between blue, yellow/green and red.
Figur 3 zeigt ein weiteres Aus führungsbeispiel der Beleuchtungsvorrichtung 100 . Auch hier umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 100 eine Laserquelle 1 und drei Konversionselemente 11 , 12 , 13 , die miteinander verbunden sind, sowie einen Aktuator 6 . Im Unterschied zum Aus führungsbeispiel der Figur 2 wird der Verbund durch den Aktuator 6 bezüglich der Laserquelle 1 nicht rotiert sondern linear bewegt , und zwar entlang einer Geraden senkrecht zur Hauptemissionsrichtung der Laserstrahlung bzw . senkrecht zu den Faserlängsachsne der Konversionselemente 11 , 12 , 13 . Durch diese Linearbewegung kann erneut eingestellt werden, ob die Beleuchtungsvorrichtung 100 blaues Licht, grün/gelbes Licht oder rotes Licht emittiert. Figure 3 shows a further exemplary embodiment of the lighting device 100. Here too, the lighting device 100 includes a laser source 1 and three conversion elements 11, 12, 13, which are connected to one another, as well as an actuator 6. In contrast to the exemplary embodiment of FIG. 2, the composite is not rotated by the actuator 6 with respect to the laser source 1 but is moved linearly, specifically along a straight line perpendicular to the main emission direction of the laser radiation or perpendicular to the longitudinal fiber axis of the conversion elements 11, 12, 13. This linear movement can be used to set again whether the lighting device 100 emits blue light, green/yellow light or red light.
In der Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Beleuchtungsvorrichtung 100 gezeigt. Im Unterschied zu den vorhergehenden Ausführungsbeispielen der Figuren 2 und 3 umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 100 drei Laserquellen 1, 2, 3, die jeweils einem Konversionselement 11, 12, 13 eineindeutig zugeordnet sind. Jede Laserquelle 1, 2, 3 bestrahlt im Betrieb nur das ihr zugeordnete Konversionselement 11, 12, 13. Die Konversionselemente 11, 12, 13 sind erneut Fasern mit einer Beschichtung aus einem Konversionsmaterial. Die Fasern sind in ein Mischelement 4 geführt, das zur Mischung der von den unterschiedlichen Konversionselementen 11, 12, 13 emittierten Sekundärstrahlungen eingerichtet ist. Das Mischelement 4 ist beispielsweise ein Diffusor, der die Sekundärstrahlungen diffus streut und dadurch mischt. A further exemplary embodiment of the lighting device 100 is shown in FIG. In contrast to the previous exemplary embodiments in FIGS. 2 and 3, the lighting device 100 comprises three laser sources 1, 2, 3, each of which is uniquely assigned to a conversion element 11, 12, 13. During operation, each laser source 1, 2, 3 only irradiates the conversion element 11, 12, 13 assigned to it. The conversion elements 11, 12, 13 are again fibers with a coating made of a conversion material. The fibers are guided into a mixing element 4, which is set up to mix the secondary radiation emitted by the different conversion elements 11, 12, 13. The mixing element 4 is, for example, a diffuser that diffusely scatters the secondary radiation and thereby mixes it.
Bei der Beleuchtungsvorrichtung 100 der Figur 4 sind die Konversionselemente 11, 12, 13 wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen zur Konversion der Laserstrahlung in verschiedene Sekundärstrahlungen eingerichtet. Die Laserquellen 1, 2, 3 können jeweils gleichartig gebildet sein, also gleiche Laserstrahlung, zum Beispiel UV Laserstrahlung, emittieren. Die Beleuchtungsvorrichtung 100 ist dazu eingerichtet, das Intensitätsverhältnis der von den Laserquellen 1, 2, 3 emittierten Laserstrahlungen zu variieren. Beispielsweise können die Laserquellen 1, 2, 3 einzeln und/oder unabhängig voneinander betrieben werden. Zum Beispiel kann jede Laserquelle 1, 2, 3 mit verschiedenen Intensitäten betrieben werden. Durch Einstellung des Intensitätsverhältnisses zwischen den verschiedenen Laserquellen 1 , 2 , 3 kann der j eweilige Anteil der von den verschiedenen Konversionselementen 11 , 12 , 13 erzeugten Sekundärstrahlungen an der gesamten von der Beleuchtungsvorrichtung 100 emittierten Strahlung variiert werden . Das Mischelement 4 mischt dann zusätzlich noch die emittierten Sekundärstrahlungen, so dass beispielsweise auch weißes Licht von der Beleuchtungsvorrichtung 100 emittiert werden kann . In the lighting device 100 of FIG. 4, the conversion elements 11, 12, 13 are set up, as in the previous exemplary embodiments, to convert the laser radiation into various secondary radiations. The laser sources 1, 2, 3 can each be formed in the same way, i.e. emit the same laser radiation, for example UV laser radiation. The lighting device 100 is set up to vary the intensity ratio of the laser radiation emitted by the laser sources 1, 2, 3. For example, the laser sources 1, 2, 3 can be operated individually and/or independently of one another. For example, each laser source 1, 2, 3 can be operated with different intensities. By setting the Intensity ratio between the different laser sources 1, 2, 3, the respective proportion of the secondary radiation generated by the different conversion elements 11, 12, 13 of the total radiation emitted by the lighting device 100 can be varied. The mixing element 4 then additionally mixes the emitted secondary radiation, so that, for example, white light can also be emitted by the lighting device 100.
Die im Zusammenhang mit den Figuren 2 , 3 und 4 beschriebenen unterschiedlichen Aus führungsbeispiele der Beleuchtungsvorrichtung 100 können alle als Beleuchtungsvorrichtung 100 der Figur 1 dienen . The different exemplary embodiments of the lighting device 100 described in connection with FIGS. 2, 3 and 4 can all serve as the lighting device 100 of FIG. 1.
Figuren 5 und 6 zeigen j eweils eine Querschnittsansicht durch die Konversionselemente 11 , 12 , 13 . Die Konversionselemente 11 , 12 , 13 sind an manchen Stellen mit Auskoppelstrukturen versehen, so dass die erzeugte Sekundärstrahlung aus dem j eweiligen Konversionselement 11 , 12 , 13 aus gekoppelt wird . In der Figur 5 werden die Sekundärstrahlungen in alle Richtungen ausgekoppelt , wohingegen in der Figur 6 ein Reflektor 5 verwendet ist , sodass die Sekundärstrahlungen nur in einen Halbraum emittiert werden . Bei dem Reflektor 5 handelt es sich beispielsweise um eine metallische Beschichtung . Figures 5 and 6 each show a cross-sectional view through the conversion elements 11, 12, 13. The conversion elements 11, 12, 13 are provided with decoupling structures in some places, so that the secondary radiation generated is coupled out of the respective conversion element 11, 12, 13. In FIG. 5 the secondary radiations are coupled out in all directions, whereas in FIG. 6 a reflector 5 is used so that the secondary radiations are only emitted into a half-space. The reflector 5 is, for example, a metallic coating.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. The invention is not limited to the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention includes every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if these features or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
Bezugs zeichenliste : Reference character list:
1 Laserquelle 1 laser source
2 Laserquelle 2 laser source
3 Laserquelle 3 laser source
4 Mischelement 4 mixing element
5 Reflektor 5 reflector
6 Aktuator 6 actuator
11 Konversionselement 11 conversion element
12 Konversionselement 12 conversion element
13 Konversionselement 13 conversion element
100 Beleuchtungsvorrichtung 100 lighting device

Claims

Patentansprüche Patent claims
1. Beleuchtungsvorrichtung (100) für ein Fahrzeug aufweisend,1. Having a lighting device (100) for a vehicle,
- zumindest eine Laserquelle (1, 2, 3) zur Emission von Laser Strahlung, - at least one laser source (1, 2, 3) for emitting laser radiation,
- zumindest zwei Konversionselemente (11, 12, 13) , die mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) bestrahlbar sind, wobei - at least two conversion elements (11, 12, 13) which can be irradiated with the laser radiation from the at least one laser source (1, 2, 3), whereby
- die Konversionselemente (11, 12, 13) jeweils zur zumindest teilweisen Konversion der auf sie treffenden Laserstrahlung in eine Sekundärstrahlung eingerichtet sind, - the conversion elements (11, 12, 13) are each set up to at least partially convert the laser radiation striking them into secondary radiation,
- die Sekundärstrahlungen der Konversionselemente (11, 12, 13) voneinander verschieden sind, - the secondary radiations of the conversion elements (11, 12, 13) are different from each other,
- wobei die Beleuchtungsvorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, die Bestrahlungsstärken der Konversionselemente (11, 12, 13) mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) zu variieren, um den Anteil der verschiedenen Sekundärstrahlungen an der gesamten von der Beleuchtungsvorrichtung (100) emittierten Strahlung zur verändern . - wherein the lighting device (100) is set up to vary the irradiance of the conversion elements (11, 12, 13) with the laser radiation from the at least one laser source (1, 2, 3) in order to increase the proportion of the different secondary radiations in the total to change the radiation emitted by the lighting device (100).
2. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei 2. Lighting device (100) according to claim 1, wherein
- die Konversionselemente (11, 12, 13) und die zumindest eine Laserquelle (1, 2, 3) relativ zueinander beweglich angeordnet sind, sodass durch eine Relativbewegung von einer zumindest überwiegenden Bestrahlung eines Konversionselements (11) mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) zu einer zumindest überwiegenden Bestrahlung eines anderen Konversionselements (11, 12, 13) mit der Laserstrahlung aus der zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) gewechselt werden kann . - the conversion elements (11, 12, 13) and the at least one laser source (1, 2, 3) are arranged to be movable relative to one another, so that a relative movement results in at least predominant irradiation of a conversion element (11) with the laser radiation from the at least one laser source (1, 2, 3) can be changed to at least predominant irradiation of another conversion element (11, 12, 13) with the laser radiation from the at least one laser source (1, 2, 3).
3. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2, weiter aufweisend 3. Lighting device (100) according to claim 2, further comprising
- einen Aktuator (6) , der durch elektrische Ansteuerung eine Relativbewegung zwischen den Konversionselementen (11, 12, 13) und der zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) bewirkt. - an actuator (6) which, through electrical control, causes a relative movement between the conversion elements (11, 12, 13) and the at least one laser source (1, 2, 3).
4. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 2 oder 3, wobei 4. Lighting device (100) according to claim 2 or 3, wherein
- die Konversionselemente (11, 12, 13) miteinander verbunden sind und dadurch in ihrer relativen räumlichen Anordnung zueinander fixiert sind, - the conversion elements (11, 12, 13) are connected to one another and are thereby fixed in their relative spatial arrangement to one another,
- der Verbund der Konversionselemente (11, 12, 13) relativ zur zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) rotierbar und/oder linear bewegbar ist. - The assembly of the conversion elements (11, 12, 13) is rotatable and/or linearly movable relative to the at least one laser source (1, 2, 3).
5. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 4, wobei 5. Lighting device (100) according to claim 4, wherein
- die Konversionselemente (11, 12, 13) jeweils eine Faser zur Führung von Strahlung aufweisen, - the conversion elements (11, 12, 13) each have a fiber for guiding radiation,
- der Verbund aus Konversionselementen (11, 12, 13) um eine parallel zu den Faserlängsachsen verlaufende Rotationsachse relativ zur zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) rotierbar und/oder entlang einer quer zu den Faserlängsachsen verlaufenden Geraden relativ zur zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) linear verschiebbar ist, - the composite of conversion elements (11, 12, 13) can be rotated relative to the at least one laser source (1, 2, 3) about an axis of rotation running parallel to the longitudinal axes of the fibers and/or along a straight line running transversely to the longitudinal axes of the fibers relative to the at least one laser source ( 1, 2, 3) can be moved linearly,
- die Beleuchtungsvorrichtung (100) so eingerichtet ist, dass die Laserstrahlung an einem jeweiligen Faserlängsende in die Konversionselemente (11, 12, 13) eingekoppelt wird und über ein jeweiliges anderes Faserlängsende und/oder eine jeweilige Mantelfläche der Konversionselemente (11, 12, 13) ausgekoppelt wird. - the lighting device (100) is set up in such a way that the laser radiation is coupled into the conversion elements (11, 12, 13) at a respective longitudinal end of the fiber and via a respective other longitudinal end of the fiber and/or a respective lateral surface of the conversion elements (11, 12, 13) is coupled out.
6. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - die Beleuchtungsvorrichtung (100) zumindest zwei Laserquellen (1, 2, 3) aufweist, 6. Lighting device (100) according to one of the preceding claims, wherein - the lighting device (100) has at least two laser sources (1, 2, 3),
- den zumindest zwei Konversionselementen (11, 12, 13) unterschiedliche Laserquellen (1) zugeordnet sind, sodass im Betrieb ein Konversionselement (11) zumindest überwiegend mit der Laserstrahlung einer Laserquelle (1) und ein anderes Konversionselement (12, 13) zumindest überwiegend mit der Laserstrahlung einer anderen Laserquelle (2, 3) bestrahlt wird, - Different laser sources (1) are assigned to the at least two conversion elements (11, 12, 13), so that during operation one conversion element (11) is at least predominantly connected to the laser radiation of a laser source (1) and another conversion element (12, 13) is at least predominantly connected to it the laser radiation from another laser source (2, 3) is irradiated,
- die Beleuchtungsvorrichtung (100) dazu eingerichtet ist, das Intentsitätsverhältnis der von den zumindest zwei Laserquellen (1, 2, 3) emittierten Laserstrahlung zu variieren . - The lighting device (100) is set up to vary the intensity ratio of the laser radiation emitted by the at least two laser sources (1, 2, 3).
7. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6, wobei 7. Lighting device (100) according to claim 6, wherein
- die Konversionselemente (11, 12, 13) jeweils eine Faser zur Führung von Strahlung aufweisen. - The conversion elements (11, 12, 13) each have a fiber for guiding radiation.
8. Beleuchtungsvorrichtung (100) nach Anspruch 6 oder 7, weiter aufweisend 8. Lighting device (100) according to claim 6 or 7, further comprising
- ein Mischelement (4) zur Mischung der Sekundärstrahlungen der Konversionselemente (11, 12, 13) . - A mixing element (4) for mixing the secondary radiation from the conversion elements (11, 12, 13).
9. Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der auf Ansprüche 2 bis 5, umfassend 9. A method for operating a lighting device (100) according to one of claims 2 to 5, comprising
- Ansteuern der zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) , sodass diese Laserstrahlung emittiert und die Laserstrahlung überwiegend auf eines (11) der Konversionselemente trifft,- Controlling the at least one laser source (1, 2, 3) so that it emits laser radiation and the laser radiation predominantly hits one (11) of the conversion elements,
- Bewegen der Konversionselemente (11, 12, 13) relativ zur zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) , sodass die von der zumindest einen Laserquelle (1, 2, 3) emittierte Laserstrahlung zumindest überwiegend auf ein anderes (12, 13) der Konversionselemente trifft. - Moving the conversion elements (11, 12, 13) relative to the at least one laser source (1, 2, 3), so that the laser radiation emitted by the at least one laser source (1, 2, 3) is at least predominantly directed to another (12, 13) which hits conversion elements.
10. Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, umfassend 10. A method for operating a lighting device (100) according to one of claims 6 to 8, comprising
- Ansteuern zumindest einer der zumindest zwei Laserquellen (1, 2, 3) , sodass diese überwiegend das ihr zugeordnete Konversionselement (11, 12, 13) bestrahlt, - Controlling at least one of the at least two laser sources (1, 2, 3) so that it predominantly irradiates the conversion element (11, 12, 13) assigned to it,
- Ändern der Ansteuerung der Laserquellen (1, 2, 3) derart, dass das Intensitätsverhältnis der von den Laserquellen (1, 2, 3) emittierten Laserstrahlungen geändert wird. - Changing the control of the laser sources (1, 2, 3) in such a way that the intensity ratio of the laser radiation emitted by the laser sources (1, 2, 3) is changed.
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