DE102010001945B4

DE102010001945B4 - Lichtquelleneinheit und Projektor mit einer derartigen Lichtquelleneinheit

Info

Publication number: DE102010001945B4
Application number: DE102010001945.3A
Authority: DE
Inventors: Dirk Berben; Matthias Bruemmer; Ulrich Hartwig; Nico Morgenbrod; Matthias Morkel
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Coretronic Corp
Priority date: 2010-02-15
Filing date: 2010-02-15
Publication date: 2019-07-25
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: DE102010001945A1

Abstract

Lichtquelleneinheit (8) mit- mindestens einer Kühlvorrichtung (10);- mindestens einem Leuchtstoff (12);- mindestens einer ersten optischen Kollimationsvorrichtung;- mindestens einer Anregungsstrahlungsquelle (16); und- mindestens einem Spiegelwobei die mindestens eine Kühlvorrichtung einen Kühlkörper (10) darstellt,wobei der mindestens eine Leuchtstoff (12) am dem mindestens einen Kühlkörper (10) thermisch angebunden ist,wobei die mindestens eine erste optische Kollimationsvorrichtung (14) zwischen den mindestens einen Leuchtstoff (12) und den mindestens einen Spiegel (18) gekoppelt ist,wobei der mindestens eine Spiegel (18) zwischen die mindestens eine Anregungsstrahlungsquelle (16) und die mindestens eine erste optische Kollimationsvorrichtung (14) gekoppelt ist,dadurch gekennzeichnet,dass die Lichtquelleneinheit (8) mindestens einen ersten (12a) und einen zweiten Leuchtstoff (12b) umfasst, wobei der mindestens eine Kühlkörper (10) beweglich gelagert ist, wobei die Lichtquelleneinheit (8) weiterhin eine Bewegungsvorrichtung zum Bewegen des mindestens einen Kühlkörpers (10) umfasst, so dass in Abhängigkeit der Bewegung des mindestens einen Kühlkörpers (10) während einer ersten Zeitdauer der erste Leuchtstoff (12a) und während einer zweiten Zeitdauer der zweite Leuchtstoff (12b) der Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle (16) ausgesetzt ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lichtquelleneinheit mit mindestens einer Kühlvorrichtung, mindestens einem Leuchtstoff, mindestens einer ersten optischen Kollimationsvorrichtung und mindestens einer Anregungsstrahlungsquelle. Sie betrifft überdies einen Projektor mit einer derartigen Lichtquelleneinheit.
Stand der Technik
Eine gattungsgemäße Lichtquelleneinheit sowie ein gattungsgemäßer Projektor sind bekannt aus der US 2009/0284148 A1 . Dabei sind auf einem transparenten Basismaterial, das so gelagert ist, dass es rotiert werden kann, und das insbesondere auf der Basis von Glas oder Harz gebildet ist, eine Vielzahl von Segmentbereichen angeordnet. In zumindest zwei dieser Segmentbereiche sind Schichten unterschiedlichen Phosphors als Leuchtstoff aufgebracht, die Licht innerhalb vorbestimmter Wellenlängen abgeben, wenn sie durch Anregungslicht angeregt werden. Die dort beschriebene Lichtquelleneinheit umfasst weiterhin eine Anregungslichtquelle, um Licht im sichtbaren Bereich auf die Phosphorschichten zu strahlen.
Nachteilig an dieser bekannten Lichtquelleneinheit ist der Umstand, dass zur Erzielung einer hohen Leuchtdichte der Phosphorschichten bei entsprechender Anregung durch die Anregungslichtquelle für eine ausreichende Kühlung durch ein Gebläse zu sorgen ist. Dies resultiert insbesondere bei einer typischen Anwendung der Lichtquelleneinheit in einem Projektor in einem unerwünscht hohen Geräuschpegel, der als Lärmbelästigung empfunden wird.
Aus den Druckschriften DE 10 2008 012 316 A1 , EP 1 734 302 A1 sowie DE 10 2008 011 866 A1 sind Anordnungen bekannt, bei denen ein Leuchtstoff auf einem Kühlkörper angebracht ist. Aus der DE 10 2007 056 874 A1 sowie der WO 2009/068262 A4 sind Anordnungen bekannt, bei denen ein Leuchtstoff in einer gewissen Entfernung von einer Anregungsstrahlungsquelle angeordnet ist.
Die DE 10 2006 031 076 A1 beschreibt ein optisches Projektionsgerät, das eine Mehrzahl von Leuchtdiodenchips und mindestens ein optisches Element aufweist. Zur Steigerung der Leuchtdichte ist die Lichtaustrittsfläche der Leuchtdiodenchips teilweise brechungsindexangepasst an die Lichteintrittsfläche des optischen Elements angepasst.
Die US 2009/0 140 630 A1 beschreibt eine Lichtemissionsvorrichtung, bei der eine Anregungsstrahlungsquelle in einen Leuchtstoff eingebettet ist, eine Belichtungsvorrichtung und eine Bildanzeigevorrichtung.
Die US 2005/0 270 775 A1 beschreibt eine Lichtquelleneinheit mit einer Leuchtstoffschicht und einer Anregungsstrahlenquelle, beispielsweise eine oder mehrere lichtemittierende Dioden, eine Xenonlampe oder eine Quecksilberlampe. Die Leuchtstoffschicht ist thermisch an einen Kühlkörper angebunden. Der Leuchtstoffschicht ist eine optische Kollimationsvorrichtung, insbesondere ein CPC (Compound Parabolic Concentrator), vorgeschalten. Die von der Anregungsstrahlenquelle emittierte Anregungsstrahlung wird über einen dichroitischen Spiegel in die optische Kollimationsvorrichtung und von dort auf die Leuchtstoffschicht gelenkt. Die von der Leuchtstoffschicht wellenlängenkonvertierte Strahlung wird über die optische Kollimationsvorrichtung und den dichroitischen Spiegel ausgekoppelt.
Darstellung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, eine gattungsgemäße Lichtquelleneinheit derart weiterzubilden, dass eine hohe Leuchtdichte bei möglichst geringem Geräuschpegel ermöglicht wird. Sie besteht weiterhin darin, einen Projektor mit einer entsprechenden Lichtquelleneinheit bereitzustellen.
Diese Aufgaben werden gelöst durch eine Lichtquelleneinheit mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch einen Projektor mit den Merkmalen von Patentanspruch 12.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass für eine verbesserte Kühlung, die möglichst ohne ein Gebläse auskommt, die Kühlvorrichtung als Kühlkörper auszubilden ist, an dem der mindestens eine Leuchtstoff thermisch anzubinden ist. Dadurch wird grundsätzlich die Möglichkeit bereitgestellt, den Leuchtstoff, insbesondere bei Ausbildung des Leuchtstoffs als Phosphor durch Nutzung der Phosphorkonversion, bis zum Sättigungsbereich anzuregen. Da für eine seitliche Anregung des Leuchtstoffs bei einer typischen maximalen Höhe der Phosphorschichten von etwa ½ mm nicht genügend Oberfläche zur Verfügung steht, geht die Erfindung den Weg, den Phosphor an der Oberfläche anzuregen, die der Oberfläche gegenüberliegt, mit der er thermisch an den Kühlkörper angebunden ist. Diese beträgt bevorzugt zwischen 5 und 50 mm² und ist damit um Größenordnungen größer als die seitliche Oberfläche.
Zur Einkopplung der Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle wird eine erste optische Kollimationsvorrichtung verwendet, die als CPC (compound parabolic concentrator) oder als CEC (compund elliptic concentrator) ausgebildet ist, wobei diese erfindungsgemäß weiterhin auch zur Auskopplung der von dem Leuchtstoff abgegebenen Strahlung verwendet wird. Bei der Einkopplung ergibt sich dadurch der Vorteil, dass eine Anregung mit einer Anregungsstrahlungsquelle, die eine Vielzahl von Einzelquellen umfassen kann, ermöglicht wird. Besonders dadurch kann eine Anregung des Leuchtstoffs bis in den Sättigungsbereich erfolgen. Eine derartige optische Kollimationsvorrichtung ist bei der Lichtquelleneinheit gemäß der US 2009/0284148 A1 nicht möglich, da die Anregungslichtquelle auf der einen Seite des transparenten Basismaterials angeordnet ist, während der Phosphor auf der anderen Seite des transparenten Basismaterials angeordnet ist. In dem transparenten Basismaterial geht dadurch Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle verloren. Bei der erfindungsgemäßen Lichtquelleneinheit kann hingegen der Abstand zwischen der ersten optischen Kollimationsvorrichtung und dem Leuchtstoff minimiert werden, so dass es zu keinem Strahlungsverlust kommt, weder beim Einkoppeln noch beim Auskoppeln. Zur Trennung der Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle von der vom Leuchtstoff abgegebenen Strahlung, die das Nutzlicht darstellt, ist ein Spiegel vorgesehen, der jedenfalls für die vom Leuchtstoff abgegebene Strahlung reflektiv ausgebildet ist. Dieser ist zwischen die Anregungsstrahlungsquelle und die erste optische Kollimationsvorrichtung gekoppelt.
Eine Anregung bis in den Sättigungsbereich des Phosphors scheitert bei der genannten US 2009/0284148 A1 auch aus dem Grund, dass das Material, auf dem die Phosphorschichten aufgebracht sind, transparent auszubilden ist, insbesondere aus Glas oder Harz. Beide Materialien zeichnen sich durch einen schlechten Wärmeleitungskoeffizienten aus. Eine Verdickung des transparenten Materials zur Erhöhung der Wärmekapazität kommt ebenfalls nicht in Betracht, da sich dadurch der Anteil an Streulicht vergrößert .
Durch den optimierten Wärmetransport bei einer Lichtquelleneinheit nach der vorliegenden Erfindung infolge des am Kühlkörper thermisch angebundenen Leuchtstoffs, der Doppelnutzung der ersten optischen Kollimationsvorrichtung zur Einkopplung von Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle sowie zur Auskopplung der vom Leuchtstoff abgegebenen Strahlung, und der erst durch den erfindungsgemäßen Aufbau bereitgestellten Möglichkeit, die erste optische Kollimationsvorrichtung sehr nahe, insbesondere in Kontakt mit dem Leuchtstoff, anzuordnen, kann der Leuchtstoff bis in den Sättigungsbereich angeregt werden, wodurch äußerst hohe Leuchtdichten im Bereich von 3000 bis 6000 screen lumen erzielbar sind - und dies bei entsprechender Ausbildung des Kühlkörpers ohne zusätzliches, zur Kühlung verwendetes Gebläse. Durch die vorliegende Erfindung lässt sich eine Leuchtdichte erzielen, wie sie bei einem vergleichbar niedrigen Geräuschpegel im Stand der Technik bisher nicht möglich war.
Eine bevorzugte Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass zumindest die Oberfläche des mindestens einen Kühlkörpers, an der der mindestens eine Leuchtstoff thermisch angebunden ist, reflektierend ausgebildet ist für Strahlung von der Anregungsstrahlungsquelle und/oder von dem mindestens einen Leuchtstoff bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle abgegebene Strahlung. Da der Leuchtstoff als Lambertscher Strahler zu verstehen ist, wird hierdurch eine weitere Optimierung des Wirkungsgrads ermöglicht. Strahlung, die nicht direkt von der ersten optischen Kollimationsvorrichtung auf dem Leuchtstoff auftrifft, kann so nach Reflexion am Kühlkörper zur Anregung des Leuchtstoffs dienen. Umgekehrt kann vom Leuchtstoff abgegebene Strahlung, die nicht unmittelbar in die erste optische Kollimationsvorrichtung eintritt, über den Umweg der Reflexion am Kühlkörper in die erste optische Kollimationsvorrichtung geleitet und damit als Nutzlicht genutzt werden.
Bevorzugt umfasst dabei zumindest die Oberfläche des mindestens einen Kühlkörpers, an der der mindestens eine Leuchtstoff thermisch angebunden ist, Aluminium und/oder Silber. Durch diese Wahl ist einerseits ein guter Wärmeleitungskoeffizient und andererseits eine hohe Reflexivität im gewünschten Wellenlängenbereich ermöglicht. Bei der vorliegenden Erfindung ist aufgrund des Aufbaus sogar die Möglichkeit einer Wasserkühlung gegeben, die bei der eingangs genannten US 2009/0284148 A1 prinzipbedingt ausgeschlossen ist.
Wie bereits oben erwähnt, kann durch die Wahl der Anordnung der ersten optischen Kollimationsvorrichtung der Abstand zwischen Leuchtstoff und erster optischer Kollimationsvorrichtung beliebig klein ausgebildet werden. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der die mindestens eine erste optische Kollimationsvorrichtung den mindestens einen Kühlkörper und/oder den mindestens einen Leuchtstoff kontaktierend angeordnet ist. Dadurch ergeben sich nahezu keinerlei Verluste, weder bei der Einkopplung von Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle als auch bei der Auskopplung von vom Leuchtstoff abgegebener Strahlung.
Bevorzugt ist die optische Kollimationsvorrichtung ein CPC (compound parabolic concentrator) oder ein CEC (compound eliptic concentrator).
Darüber hinaus umfasst die Lichtquelleneinheit mindestens einen ersten und einen zweiten Leuchtstoff, wobei der mindestens eine Kühlkörper beweglich gelagert ist, wobei die Lichtquelleneinheit weiterhin eine Bewegungsvorrichtung zum Bewegen des mindestens einen Kühlkörpers umfasst, so dass in Abhängigkeit der Bewegung des mindestens einen Kühlkörpers während einer ersten Zeitdauer der erste Leuchtstoff und während einer zweiten Zeitdauer der zweite Leuchtstoff der Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle ausgesetzt ist. Durch diese Maßnahme kann unter Verwendung einer einzigen Anregungsstrahlungsquelle sequentiell Licht unterschiedlicher Wellenlänge erzeugt werden, was insbesondere im Hinblick auf Projektionsanwendungen erwünscht ist.
Dabei kann der mindestens eine Kühlkörper rotierbar gelagert sein, wobei durch Rotation des Kühlkörpers unterschiedliche Leuchtstoffe der Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle ausgesetzt werden oder der mindestens eine Kühlkörper kann translatorisch beweglich gelagert sein, um dasselbe Ziel zu erreichen. Durch die rotierbare Lagerung des Kühlkörpers kann dabei ein zusätzlicher Kühlungseffekt erzielt werden - wiederum ohne die Verwendung eines Gebläses.
Der mindestens eine Spiegel kann als dichroitischer Spiegel ausgebildet sein, der für die Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle durchlässig und für von dem mindestens einen Leuchtstoff bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle abgegebene Strahlung undurchlässig ist. Alternativ kann die dem mindestens einen Leuchtstoff zugewandte Seite des Spiegels für von dem mindestens einen Leuchtstoff bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle abgegebene Strahlung reflektierend ausgebildet sein, wobei der Spiegel eine Öffnung zum Koppeln von Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle in die erste optische Kollimationsvorrichtung aufweist. Insbesondere bei Anregung unter Verwendung einer Laserdiode kann eine derartige Öffnung, das heißt ein Loch im Spiegel, mit sehr kleinem Durchmesser ausgebildet werden, so dass der Anteil Nutzlicht, der durch diese Öffnung hindurchtritt - und dadurch nicht genutzt werden kann - vernachlässigbar ist.
Generell kann die Anregungsstrahlungsquelle mindestens eine LED und/oder mindestens eine Laserdiode umfassen. Insbesondere bei Anregung mittels mindestens einer LED ist bevorzugt eine zweite optische Kollimationsvorrichtung vorgesehen, die zwischen die Anregungsstrahlungsquelle und den Spiegel gekoppelt ist. Dadurch lässt sich ein maximaler Anteil des von der mindestens einen LED abgegebenen Lichts zur Anregung des mindestens einen Leuchtstoffs nutzen.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung umfasst die Lichtquelleneinheit mindestens einen ersten und einen zweiten Leuchtstoff, wobei dem ersten Leuchtstoff eine erste Anregungsstrahlungsquelle und dem zweiten Leuchtstoff eine zweite Anregungsstrahlungsquelle zugeordnet ist. Dadurch lässt sich bei geringem Aufwand eine Anregung eines ersten und eines zweiten Leuchtstoffs erzielen. Alternativ kann jedoch vorgesehen sein, dass bei einer Lichtquelleneinheit mit mindestens einem ersten und einem zweiten Leuchtstoff beiden Leuchtstoffen eine gemeinsame Anregungssteuerungsquelle zugeordnet sind, wobei der erste und der zweite Leuchtstoff sequentiell von der gemeinsamen Anregungsstrahlungsquelle angeregt werden. Diese Variante ist insbesondere bei einer kostspieligen Version der Anregungsstrahlungsquelle von Vorteil, da diese dann nur einmal vorgesehen werden braucht.
Die mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Lichtquelleneinheit vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für einen erfindungsgemäßen Projektor, der eine erfindungsgemäße Lichtquelleneinheit umfasst.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Projektors ist weiterhin mindestens eine optische Filtervorrichtung, insbesondere ausgebildet als Flüssigkristallvorrichtung, vorgesehen, die zwischen den mindestens einen Spiegel und eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige des Nutzlichts gekoppelt ist. Insbesondere bei Verwendung mehrerer Leuchtstoffe, deren abgestrahltes Nutzlicht sequentiell der optischen Filtervorrichtung zugeführt wird, können - unter Berücksichtigung des Integrationseffekts des Auges - dadurch Bilder unterschiedlicher Farbe zusammengesetzt werden. Entsprechende Ansteuerungen für eine derartige optische Filtervorrichtung sind dem Fachmann aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt.
Alternativ kann der Projektor weiterhin eine DLP (Digital Light Processing)-Vorrichtung umfassen, die zwischen den mindestens einen Spiegel oder eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige des Nutzlichts gekoppelt ist. Auch diese Variante ermöglicht die Nutzung des von unterschiedlichen Leuchtstoffen abgegebenen Nutzlichts zur Darstellung von Bildern auf der Anzeigevorrichtung. Entsprechende Ansteuerungen sind dem Fachmann ebenfalls hinlänglich bekannt.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Figurenliste
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

1 in schematischer Darstellung eine Lichtquelleneinheit;
2 in schematischer Darstellung eine zweite Lichtquelleneinheit;
3 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtquelleneinheit;
4 in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtquelleneinheit;
5 in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Projektors;
6 in schematischer Darstellung ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Projektors;
7 in schematischer Darstellung ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Projektors; und
8 in schematischer Darstellung ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Projektors;

Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Für die unterschiedlichen Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Lichtquelleneinheit 8 sowie eines erfindungsgemäßen Projektors werden für gleiche und gleich wirkende Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet. Diese werden der Übersichtlichkeit halber nur einmal eingeführt.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Lichtquelleneinheit 8. Diese umfasst einen Kühlkörper 10, auf dem ein Leuchtstoff 12, der insbesondere Phosphor darstellen kann, thermisch angebunden aufgebracht ist, insbesondere durch Kleben.
Der Kühlkörper 10, insbesondere die Oberfläche des Kühlkörpers 10, auf der der Leuchtstoff 12 angebracht ist, ist reflektierend ausgebildet für die Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle 16 und/oder die von dem Leuchtstoff 12 bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle 16 abgegebene Strahlung. Bevorzugt weist der Kühlkörper 10 eine Beschichtung mit Aluminium und/oder Silber auf, wobei auch vorgesehen sein kann, dass der Kühlkörper 10 vollständig aus den genannten Materialien gefertigt sein kann.
Den Leuchtstoff 12 kontaktierend ist eine optische Kollimationsvorrichtung 14 angeordnet, die einen CPC oder CEC darstellt. Weiterhin vorgesehen ist eine Anregungsstrahlungsquelle 16, die insbesondere mindestens eine LED oder mindestens eine Laserdiode darstellen kann. Licht von der Anregungslichtquelle 16 wird auf einen Spiegel 18 gestrahlt, der zwischen der optischen Kollimationsvorrichtung 14 und der Anregungsstrahlungsquelle 16 angeordnet ist. Der Spiegel 18 ist dichroitisch ausgebildet, so dass er für die Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle 16 durchlässig ist und für von dem mindestens einen Leuchtstoff 12 bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle 16 abgegebene Strahlung undurchlässig. Alternativ kann der Spiegel 18 eine Öffnung aufweisen, um Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle 16 in die optische Kollimationsvorrichtung 14 zu koppeln. Besonders bei Ausbildung der Anregungsstrahlungsquelle 16 als Laserdiode kann diese Öffnung des Spiegels 18 sehr klein ausgebildet sein, so dass Strahlung, die vom Leuchtstoff 12 bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle 16 abgegeben wird, im Wesentlichen vollständig als Nutzlicht 20 zur Verfügung steht.
2 zeigt in schematischer Darstellung eine Lichtquelleneinheit 8, wobei als Anregungsstrahlungsquelle 16 mindestens eine LED vorgesehen ist. Mit der mindestens einen LED 16 ist eine zweite optische Kollimationsvorrichtung 22 gekoppelt, die ein CPC oder ein CEC ist. Um möglichst wenig Strahlung der mindestens einen LED 16 zu verlieren, steht die optische Kollimationsvorrichtung 22 mit der LED 16 in Kontakt.
3 zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtquelleneinheit 8. Dabei ist der Kühlkörper 10 um eine Achse AA drehbar gelagert und vorliegend als Rad ausgebildet. Auf dem Rad sind eine Vielzahl von Sektoren 24i vorgesehen, auf denen unterschiedliche Beschichtungen, insbesondere unterschiedliche Leuchtstoffe, aufgebracht sind. Dabei handelt es sich insbesondere um unterschiedliche Phosphorschichten, die bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle 16 Strahlung unterschiedlicher Wellenlänge abgeben. Die Sektoren 24i können dieselbe Größe oder auch unterschiedliche Größen aufweisen. Dadurch wird ermöglicht, dass jeweils der Sektor 24i, der der optischen Kollimationsvorrichtung 14 gegenüberliegt, durch Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle 16 angeregt wird.
Bei der in 4 schematisch dargestellten weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Lichtquelleneinheit 8 ist der Kühlkörper 10 translatorisch beweglich gelagert in Richtung der Pfeile P. Dadurch wird erreicht, dass jeweils ein anderer der Leuchtstoffe 12a, 12b, 12c durch Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle 16 angeregt wird, je nach Stellung des Kühlkörpers 10.
5 zeigt in schematischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Projektors, der drei erfindungsgemäße Lichtquelleneinheiten 8a, 8b, 8c umfasst. Dabei ist die Lichtquelleneinheit 8a zur Abgabe von Nutzlicht der Farbe Blau, die Lichtquelleneinheit 8b zur Abgabe von Nutzlicht der Farbe Grün und die Lichtquelleneinheit 8c zur Abgabe von Nutzlicht der Farbe Rot ausgelegt, und zwar durch entsprechende Wahl der Leuchtstoffe 12a, 12b, 12c. Die Lichtquelleneinheit 8a umfasst somit den Kühlkörper 10a, den Leuchtstoff 12a, eine optische Kollimationsvorrichtung 14a, eine Anregungsstrahlungsquelle 16a sowie einen Spiegel 18a. Entsprechendes gilt für die Lichtquelleneinheiten 8b und 8c. Wenngleich vorliegend drei Kühlkörper 10a, 10b, 10c dargestellt sind, können diese Kühlkörper auch zu einem einzigen Kühlkörper zusammengefasst sein.
Das vom jeweiligen Spiegel 18a, 18b, 18c reflektierte Nutzlicht 20a, 20b, 20c wird einer jeweiligen optischen Filtervorrichtung 26a, 26b, 26c zugeführt, die bevorzugt als Flüssigkristallvorrichtung ausgebildet ist. Die jeweilige optische Filtervorrichtung 26a, 26b, 26c wird von einer nicht dargestellten Steuervorrichtung, wie dem Fachmann hinlänglich bekannt, im Hinblick auf die Farbanteile des darzustellenden Bildes geeignet angesteuert. Das von den optischen Filtervorrichtungen 26a, 26b, 26c abgegebene Licht wird unter Verwendung von optischen Vorrichtungen, die insbesondere dichroitische Spiegel 28a, 28b umfassen kann, zu einem Bild zusammengesetzt, das entweder einer Weiterverarbeitungsvorrichtung, die beispielsweise eine Mikrospiegelvorrichtung umfassen kann, oder einer Anzeigevorrichtung 30 zugeführt wird.
Bei dem in 6 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Projektors ist eine einzige optische Filtervorrichtung 26 vorgesehen, der sequentiell das von den Leuchtstoffen 12a, 12b, 12c abgegebene Nutzlicht 20a, 20b, 20c zugeführt wird. Bei der Weiterverarbeitung des von der optischen Filtervorrichtung 26 abgegebenen Lichts werden die einzelnen Nutzlichtanteile 20a, 20b, 20c infolge des Integrationseffekts des Auges zu einem Bild zusammengesetzt.
Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Projektors wird, im Vergleich zum in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel, eine DLP (Digital Light Processing)-Vorrichtung 32 anstelle einer optischen Filtervorrichtung 26 verwendet, der das Nutzlicht 20a, 20b, 20c der drei Lichtquelleneinheiten 8a, 8b, 8c zugeführt wird. Die Ansteuerung der DLP-Vorrichtung 32, um aus den Nutzlichtanteilen 20a, 20b, 20c ein Bild zusammenzusetzen, ist dem Fachmann hinlänglich bekannt und wird deshalb nicht weiter ausgeführt.
Ein Vergleich der in den 7 und 8 dargestellten Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Projektors zeigt, dass in der in 8 dargestellten Ausführungsform lediglich eine Anregungsstrahlungsquelle 16 verwendet wird. Durch entsprechende Ansteuerung einer optischen Umlenkvorrichtung 34 kann erreicht werden, dass die Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle 16 sequentiell den Leuchtstoffen 12a, 12b, 12c zugeführt wird, um diese anzuregen. Wie dargestellt, können dazu Spiegel 36a, 36b Verwendung finden.
Ergänzend sei angemerkt, dass die Merkmale der unterschiedlichen Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können: So können beispielsweise bei allen Ausführungsformen einer oder mehrere Kühlkörper vorgesehen sein. Auch können die Ausführungsformen, die als optische Filtervorrichtung eine Flüssigkristallvorrichtung verwenden, mit nur einer Anregungsquelle 16 angesteuert werden.

Claims

Lichtquelleneinheit (8) mit - mindestens einer Kühlvorrichtung (10); - mindestens einem Leuchtstoff (12); - mindestens einer ersten optischen Kollimationsvorrichtung; - mindestens einer Anregungsstrahlungsquelle (16); und - mindestens einem Spiegel wobei die mindestens eine Kühlvorrichtung einen Kühlkörper (10) darstellt, wobei der mindestens eine Leuchtstoff (12) am dem mindestens einen Kühlkörper (10) thermisch angebunden ist, wobei die mindestens eine erste optische Kollimationsvorrichtung (14) zwischen den mindestens einen Leuchtstoff (12) und den mindestens einen Spiegel (18) gekoppelt ist, wobei der mindestens eine Spiegel (18) zwischen die mindestens eine Anregungsstrahlungsquelle (16) und die mindestens eine erste optische Kollimationsvorrichtung (14) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelleneinheit (8) mindestens einen ersten (12a) und einen zweiten Leuchtstoff (12b) umfasst, wobei der mindestens eine Kühlkörper (10) beweglich gelagert ist, wobei die Lichtquelleneinheit (8) weiterhin eine Bewegungsvorrichtung zum Bewegen des mindestens einen Kühlkörpers (10) umfasst, so dass in Abhängigkeit der Bewegung des mindestens einen Kühlkörpers (10) während einer ersten Zeitdauer der erste Leuchtstoff (12a) und während einer zweiten Zeitdauer der zweite Leuchtstoff (12b) der Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle (16) ausgesetzt ist.
Lichtquelleneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberfläche des mindestens einen Kühlkörpers (10), an der der mindestens eine Leuchtstoff (12) thermisch angebunden ist, reflektierend ausgebildet ist für Strahlung von der Anregungsstrahlungsquelle (16) und/oder von dem mindestens einen Leuchtstoff (12) bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle (16) abgegebene Strahlung.
Lichtquelleneinheit (8) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die Oberfläche des mindestens einen Kühlkörpers (10), an der der mindestens eine Leuchtstoff (12) thermisch angebunden ist, Aluminium und/oder Silber umfasst.
Lichtquelleneinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine erste optische Kollimationsvorrichtung (14) den mindestens einen Kühlkörper (10) und/oder den mindestens einen Leuchtstoff (12) kontaktierend angeordnet ist.
Lichtquelleneinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste optische Kollimationsvorrichtung (14) ein CPC (compund parabolic concentrator) oder ein CEC (compound elliptic concentrator) ist.
Lichtquelleneinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkörper (10) rotierbar gelagert ist,
Lichtquelleneinheit (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kühlkörper (10) translatorisch beweglich gelagert ist.
Lichtquelleneinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Spiegel (18) als dichroitischer Spiegel ausgebildet ist, der für die Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle (16) durchlässig und für von dem mindestens einen Leuchtstoff (12a, 12b) bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle (16) abgegebene Strahlung undurchlässig ist .
Lichtquelleneinheit (8) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die dem mindestens einen Leuchtstoff (12a, 12b) zugewandte Seite des Spiegels (18) für von dem mindestens einen Leuchtstoff (12a, 12b) bei Anregung durch die Anregungsstrahlungsquelle (16) abgegebene Strahlung reflektierend ausgebildet ist, wobei der Spiegel (18) eine Öffnung zum Koppeln von Strahlung der Anregungsstrahlungsquelle (16) in die erste optischen Kollimationsvorrichtung (14) aufweist.
Lichtquelleneinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anregungsstrahlungsquelle (16) mindestens eine LED und/oder mindestens eine Laserdiode umfasst.
Lichtquelleneinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen die Anregungsstrahlungsquelle (16) und den Spiegel (18) eine optische Kollimationsvorrichtung (22) gekoppelt ist.
Projektor mit einer Lichtquelleneinheit (8) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Projektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Projektor weiterhin mindestens eine optische Filtervorrichtung (26) umfasst, die zwischen den mindestens einen Spiegel (18) und eine Anzeigevorrichtung (30) zur Anzeige des Nutzlichts (20) gekoppelt ist.
Projektor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Projektor weiterhin eine DLP (Digital Light Processing) -Vorrichtung (32) umfasst, die zwischen den mindestens einen Spiegel (18) und eine Anzeigevorrichtung (30) zur Anzeige des Nutzlichts (20) gekoppelt ist.