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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung für Kraftfahrzeuge (Kfz) mit einer Laserlichtquelle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Laserlichtquellen (z.B. Halbleiterlaser, Laserdioden) bieten eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften, wie z.B. eine kleine lichtaussendende Fläche, hohe Strahlungsintensitäten, sowie die Ausstrahlung von weitgehend kollimierten Lichtbündeln. Mit Laserlichtquellen können daher optische Systeme mit kleineren Brennweiten und stärker gebündelten Strahlungsverläufen aufgebaut werden, als für konventionelle Lichtquellen wie Glühlampen oder Leuchtdioden. Ferner können Laserlichtquellen hohe Leuchtdichten bereitstellen. Dadurch lassen sich optische Systeme auf vergleichsweise geringem Bauraum und mit kleinen Lichtaustrittsflächen realisieren, wodurch die Gestaltungsfreiheit beim Design der Beleuchtungseinrichtung erhöht werden kann.
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Bei der Nutzung von Laserlicht in Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge stellen sich jedoch spezifische Herausforderungen, welche bei Verwendung von anderen Lichtquellen wie LEDs in der Regel nicht bestehen. Zum einen ist das aus der Laserlichtquelle austretende Licht in der Regel stark kollimiert und weist eine hohe zeitliche und räumliche Kohärenz auf, d.h. verschiedene Wellenzüge eines Lichtbündels haben eine feste Phasenbeziehung zueinander. Bei den typischen hohen Strahlungsintensitäten von Laserlichtquellen ist Laserlicht daher potenziell gefährlich, und kann das menschliche Auge schädigen. Diese Gefährdung ist besonders ausgeprägt, wenn das Licht mittels einer bündelnden oder kollimierenden Sekundäroptik in eine Abstrahllichtverteilung projiziert wird, wie es z.B. bei Kfz-Scheinwerfern der Fall ist. Dann kann eine hohe räumliche Kohärenz der Lichtwellen dazu führen, dass nach Bündelung und/oder Kollimierung gefährlich hohe Intensitäten auftreten.
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Im Bereich der Kfz-Beleuchtungseinrichtung muss das abgestrahlte Licht außerdem eine vorgeschriebene Farbverteilung und/oder Farbtemperatur aufweisen. Für das ausgesandte Licht eines Kfz-Scheinwerfers ist z.B. weißes Mischlicht erwünscht bzw. gesetzlich vorgeschrieben. Ein Laser strahlt jedoch meist monochromatisches Licht (z.B. UV-Licht) oder Licht in einem sehr engen Wellenlängenbereich aus.
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Die Umwandlung von monochromatischem Licht in polychromatisches oder weißes Licht kann grundsätzlich mit Wellenlängenkonvertern erfolgen. Dabei ist der Konverter im Strahlengang des von der Lichtquelle ausgestrahlten Lichtes angeordnet und derart ausgebildet, dass er durch das eingestrahlte Licht zur Abgabe von Licht mit gewünschten spektralen Eigenschaften angeregt wird. Solche Wellenlängenkonverter sind z.B. als Lumineszenzkonverter ausgebildet. Sie weisen z.B. einen Lumineszenzfarbstoff auf, wobei das auf den Lumineszenzkonverter eingestrahlte Primärlicht (z.B. einer blaues Licht ausstrahlenden LED) diesen zur Fotolumineszenz, Fluoreszenz oder Phosphoreszenz anregt. Dadurch gibt der Konverter selbst Licht mit wenigstens einer anderen, in der Regel längeren, Wellenlänge (z.B. gelb) ab, oder wirkt als Mischlichtquelle für Licht mit einem vergrößerten Spektralbereich.
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Vor diesem Hintergrund ist eine Verwendung von Laserlichtquellen in Kfz-Beleuchtungseinrichtungen nur dann möglich, wenn die Einhaltung der Sicherheitsvorschriften zum Betrieb von Lasereinrichtungen sichergestellt ist und die abgestrahlte Lichtverteilung die vorgeschriebenen Charakteristika aufweist. Insbesondere darf nur Licht mit einer Intensität unterhalb von vorgeschriebenen Grenzwerten austreten. Eine Blendung oder Gefährdung von Verkehrsteilnehmern muss vermieden werden. Dem Wellenlängenkonverter kommt daher eine sicherheitsrelevante Funktion zu. Wird der Wellenlängenkonverter beschädigt, aus dem Strahlengang entfernt oder in seiner Funktion beeinträchtigt, so kann potentiell gefährliche Laserstrahlung ohne Umwandlung in ungefährliches Licht aus der Beleuchtungseinrichtung austreten.
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Um dieses Gefährdungspotential zu mindern, ist z.B. aus der
DE 10 2006 029 203 A1 eine Beleuchtungseinrichtung bekannt, bei der das Licht einer Laser-Strahlungsquelle in einen Lichtleiter eingekoppelt wird, an dessen Lichtaustrittsfläche ein Wellenlängenkonverter angeordnet ist. Mittels Detektoren wird die von dem Konverter gestreutes Licht überwacht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für KFZ-Beleuchtungseinrichtungen mit Laserlichtquellen eine Sicherheitsvorkehrung bereitzustellen, welche fehlerunanfällig arbeitet und mit welcher eine Gefährdung durch austretende Laserstrahlung möglichst vollständig vermieden werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug (Kfz) gemäß Anspruch 1 gelöst. Die Beleuchtungseinrichtung weist wenigstens eine Laserlichtquelle (z.B. Laser-Leuchtdiode) auf, mittels welcher ein Primärlichtbündel von Laserlicht mit einer ersten Wellenlänge bzw. mit Licht in einem ersten Wellenlängenbereich ausstrahlbar ist. Zur Umwandlung des Laserlichts in für die Beleuchtungseinrichtung nutzbares Licht ist ein Wellenlängenkonverter vorgesehen, welcher derart angeordnet ist, dass im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung das Primärlichtbündel auf den Wellenlängenkonverter trifft. Der Wellenlängenkonverter ist derart ausgebildet, dass durch das eingestrahlte Primärlichtbündel eine Sekundärlichtverteilung mit wenigstens einer weiteren Wellenlänge bzw. mit wenigstens einem weiteren Wellenlängenbereich insbesondere unter Ausnutzung von Photolumineszenz ausstrahlbar ist. Im Strahlengang zwischen der wenigstens einen Laserlichtquelle und dem Wellenlängenkonverter ist ein diffraktives optisches Element derart angeordnet, dass das Primärlichtbündel vor Auftreffen auf den Wellenlängenkonverter an dem diffraktiven optischen Element gebeugt wird, d.h. dass das Primärlichtbündel vor Auftreffen auf den Wellenlängenkonverter durch Beugung an dem diffraktiven optischen Element umgeformt wird.
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Im Normalbetrieb ergibt sich bei der Beleuchtungseinrichtung daher folgender Strahlengang:
Ausgehend von der als Primärlichtquelle wirkenden Laserlichtquelle trifft das Primärlichtbündel auf das diffraktive optische Element. Dieses ist derart ausgebildet und angeordnet, dass das von ihm gebeugte Laserlicht, trotz Beugung und der damit ggf. verbundenen Richtungsänderungen, noch insbesondere im Wesentlichen vollständig auf den Wellenlängenkonverter trifft. Der Wellenlängenkonverter gibt dann die Sekundärlichtverteilung ab, welche durch einen Lichtaustrittsabschnitt der Beleuchtungseinrichtung austritt und eine z.B. um eine Hauptabstrahlrichtung konzentrierte Abstrahllichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung bildet. Hierzu kann die Beleuchtungseinrichtung ferner eine Abstrahloptikeinrichtung aufweisen, die im Strahlengang nach dem Wellenlängenkonverter angeordnet ist und dazu ausgebildet ist, die Sekundärlichtverteilung in die Abstrahllichtverteilung umzuformen, z.B. umzulenken und/oder zu bündeln und/oder zu projizieren. Der Wellenlängenkonverter dient insofern als Sekundärlichtquelle, welche die eigentliche Lichtquelle für Nutzlicht der Beleuchtungseinrichtung darstellt und eine den Sicherheitsvorschriften entsprechende Strahlung abgibt. Das diffraktive optische Element ist insbesondere derart ausgebildet, dass es selbst keine Wellenlängenkonversion vornimmt, insbesondere keinen Einfluss auf die Wellenlänge des Laserlichts hat. Insbesondere ist das diffraktive optische Element kein Bestandteil des Wellenlängenkonverters bzw. der Konverterschicht selbst.
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Falls sich der Wellenlängenkonverter nicht mehr im Strahlengang befindet, z.B. zerstört wurde oder sich aus seiner Position gelöst hat, so wird durch das diffraktive optische Element verhindert, dass das Laserlicht in gefährlicher Weise unverändert aus der Beleuchtungseinrichtung austritt. Das diffraktive optische Element verändert beugungsbedingt die Intensitätsverteilung des Primärlichtbündels derart, dass eine Gefährdung durch das gebeugte Licht auch bei Unwirksamkeit des Wellenlängenkonverters vermieden werden kann. Insbesondere kann das aus der Laserlichtquelle je nach Ausgestaltung austretende Laserlicht mit einer räumlich hochkohärenten, einheitlichen Phasenfront über den gesamten Strahlungsquerschnitt in ein Lichtfeld mit geringerem Gefährdungspotential umgewandelt werden.
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Der Wellenlängenkonverter ist grundsätzlich in der eingangs beschriebenen Art ausgebildet. Das Laserlicht des Primärlichtbündels, welches je nach Ausgestaltung der Laserlichtquelle nahezu monochromatisch sein kann, wird in das Licht der Sekundärlichtverteilung umgewandelt, insbesondere in ein polychromatisches oder weißes Licht. Hierzu ist der Wellenlängenkonverter insbesondere als Photolumineszenzelement ausgebildet, welches Licht des Primärlichtbündels mit der ersten Wellenlänge in Licht mit wenigstens einer weiteren Wellenlänge konvertiert. Je nach Ausgestaltung wird zumindest ein Teil des eingestrahlten Lichts in Licht eines anderen Wellenlängenbereichs umgewandelt. In der Regel streut das Photolumineszenzelement zusätzlich einen Anteil des Primärlichtbündels, wobei ein weiterer Anteil zur Anregung von Photolumineszenz dient. Das gestreute Licht und das durch Photolumineszenz umgewandelte Licht können sich dann additiv überlagern und zu dem gewünschten (z.B. weißen) Mischlicht führen. Je nach Ausgestaltung kann der Konverter auch derart ausgebildet sein, dass er nach Anregung mit dem Primärlichtbündel ein Mischlicht oder Weißlicht mit einer Vielzahl von Wellenlängenkomponenten emittiert. Grundsätzlich ist auch eine vollständige Umwandlung des eingestrahlten Lichts durch Photolumineszenz denkbar.
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Das diffraktive optische Element weist insbesondere eine optisch wirksame Beugungsfläche mit einer Beugungsstrukturierung auf. Die Beugungsstrukturierung kann z.B. als Oberflächenstruktur aus erhabenen und/oder vertieften Bereichen ausgebildet sein. Derartige Strukturen können mit lithografischen Techniken, Pressen und/oder Ätzen auf einem geeigneten Träger erzeugt werden, z.B. auf Glasplättchen oder Kunststoffplättchen. Die Beugungsstrukturierung weist vorzugsweise eine typische Strukturlänge im Bereich der Wellenlänge des Lichts der Laserlichtquelle auf, insbesondere im Submikrometerbereich, beispielsweise zwischen 100 nm und 800 nm. Die Strukturlänge kann beispielsweise eine Periodenlänge der Beugungsstrukturierung sein.
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Das diffraktive optische Element ist vorzugsweise als Transmissionselement, insbesondere plattenartig, ausgebildet und weist an einer Oberfläche die Beugungsstrukturierung auf. Anstelle oder zusätzlich zu einer Oberflächenstrukturierung mit erhabenen und/oder vertieften Bereichen ist auch eine lokale Variation des Brechungsindex des Materials denkbar. Dadurch wird für durchgestrahltes Licht lokal die optische Weglänge verändert und so ein Beugungsbild erzielt.
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Grundsätzlich kann das diffraktive optische Element auch als Reflexionselement ausgebildet sein, wobei eine reflektierende Beugungsfläche eine entsprechende Beugungsstrukturierung aufweist.
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Das diffraktive optische Element ist insbesondere derart ausgestaltet, dass durch die Beugung der von dem Primärlichtbündel ausgeleuchtete Raumwinkelbereich vergrößert wird. Denkbar ist insofern einerseits, dass die Divergenz des zunächst stark kollimierten Laserlichtbündels vergrößert wird. Dadurch können Sättigungseffekte im Wellenlängenkonverter durch hohe lokale Einstrahlung vermieden werden. Auch kann die Lebensdauer des Wellenlängenkonverters erhöht werden. Außerdem kann durch geeignete Aufweitung eine optimale Ausleuchtung des Wellenlängenkonverters sichergestellt werden. Andererseits ist denkbar, dass das Primärlichtbündel durch Beugung in eine Lichtverteilung umgewandelt wird, welche definierte Beugungsmaxima und Beugungsminima aufweist, die unter verschiedenen Beugungswinkeln in Bezug auf die Einstrahlrichtung des Primärlichtbündels auf das diffraktive optische Element erscheinen.
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Hierzu kann das diffraktive optische Element eine Beugungsfläche mit einer periodischen Beugungsstrukturierung aufweisen, insbesondere als Beugungsgitter ausgebildet sein.
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Denkbar ist jedoch auch, dass das diffraktive optische Element eine unregelmäßige, insbesondere nicht periodische Beugungsstrukturierung aufweist. Durch eine geeignete Ausgestaltung der Beugungsstrukturierung kann das Beugungsbild maßgeschneidert werden. Beispielsweise kann die Beugungsstrukturierung derart an die Laserlichtquelle und den Wellenlängenkonverter angepasst sein, dass das auf das diffraktive optische Element auftreffende Primärlichtbündel in ein Lichtbündel umgeformt wird, dessen Bündelquerschnitt zur optimalen Ausleuchtung des Wellenlängenkonverters an dessen Form angepasst ist.
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Vorzugsweise sind das diffraktive optische Element sowie der Wellenlängenkonverter und die Laserlichtquelle derart aneinander angepasst, dass nach der Beugung des Primärlichtbündels der Wellenlängenkonverter mit einer im Wesentlichen homogenen Intensitätsverteilung ausgeleuchtet wird. Insbesondere soll eine Intensitätsverteilung derart erzeugt werden, dass das Primärlichtbündel nach Beugung eine nahezu konstante Intensität über den gesamten Bündelquerschnitt aufweist. So kann beispielsweise ein typisches Intensitätsprofil einer Laserlichtquelle (z.B. Gauß'sches Intensitätsprofil mit elliptischem Querschnitt) in eine an den Wellenlängenkonverter angepasste Form, beispielsweise kreisförmig oder rechteckig mit vorzugsweise nahezu konstantem Intensitätsverlauf umgeformt werden. Derartige Ausgestaltungen bieten den Vorteil, dass gewisse Toleranzen hinsichtlich der Positionierung von Wellenlängenkonverter und diffraktiven optischen Element zueinander bestehen, und geringe Verschiebungen dieser Komponenten zueinander die Effizienz der Umwandlung nicht wesentlich beeinträchtigen. Außerdem kann eine gleichmäßige Beanspruchung und Erwärmung des Wellenlängenkonverters erzielt werden.
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Das kollimierte Primärlichtbündel wird insbesondere entlang einer Einstrahlrichtung, um welche im räumlichen Mittel die Intensität verteilt ist, auf das diffraktive optische Element eingestrahlt. Vorzugsweise ist das diffraktive optische Element derart ausgebildet und angeordnet, dass die Einstrahlrichtung des auftreffenden Primärlichtbündels mit einer Vorzugsrichtung des gebeugten Lichtes, um welche im räumlichen Mittel ein Großteil der Intensität des gebeugten Lichtes konzentriert ist, einen nicht verschwindenden Winkel einschließt. Insofern wird ein Großteil der Intensität seitlich ausgelenkt. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass gefährliches Laserlicht aus der Beleuchtungseinrichtung austritt, wenn beispielsweise der Konverter zerstört ist oder unwirksam geworden ist.
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Wie bereits erläutert, weist die Beleuchtungseinrichtung vorzugsweise eine im Strahlengang nach dem Wellenlängenkonverter angeordnete Abstrahloptikeinrichtung auf, beispielsweise eine Bündeloptik, wie eine Projektionslinse. Die Abstrahloptikeinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet, innerhalb eines Erfassungsraumwinkelbereiches auf die Abstrahloptikeinrichtung einfallendes Licht in die Abstrahllichtverteilung der Beleuchtungseinrichtung umzuformen, wobei außerhalb des Erfassungsraumwinkelbereiches auf die Abstrahloptikeinrichtung einfallendes Licht nicht von dieser erfasst wird. Das diffraktive optische Element ist dann insbesondere derart ausgebildet, dass bei einem aus dem Strahlengang entfernten Wellenlängenkonverter das von dem diffraktiven optischen Element gebeugte Licht außerhalb des Erfassungsraumwinkelbereiches der Abstrahloptikeinrichtung verläuft. Die Vorzugsrichtung des gebeugten Lichtes verläuft insbesondere derart schräg zur Einstrahlrichtung, dass das gebeugte Licht bei Entfernung des Wellenlängenkonverters aus dem Strahlengang nicht von der Abstrahloptikeinrichtung der Beleuchtungseinrichtung erfasst wird. Vorteilhaft ist insbesondere, wenn zwischen Vorzugsrichtung des gebeugten Lichts und der Einfallsrichtung ein Winkel von größer als 70° eingeschlossen ist.
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Die Auslenkung des gebeugten Lichts in eine Vorzugsrichtung schräg zur Einstrahlrichtung kann beispielsweise bei einem als Beugungsgitter ausgebildeten diffraktiven optischen Element dadurch erreicht werden, dass die Hauptintensität nicht in die nullte Beugungsordnung, sondern in eine höhere Beugungsordnung gelenkt wird. Beispielsweise kann das diffraktive optische Element als Plättchen mit einer insbesondere periodischen Beugungsstrukturierung ausgestaltet sein, wobei die sich periodisch wiederholenden Bereiche asymmetrisch ausgestaltet sind, beispielsweise eine Sägezahn-Modulation aufweisen. Derartige Beugungsstrukturen, bei welchen die sogenannte "Blaze-Technik" Verwendung findet, können einen Großteil der auf sie eingestrahlten Intensität in eine höhere Beugungsordnung lenken, z.B. in die Beugungsordnung, in die das Nutzlicht gelenkt wird.
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Zur weiteren Ausgestaltung kann ein Lichtabsorber vorgesehen sein, welcher derart angeordnet ist, dass das in die schräg zur Einstrahlrichtung verlaufende Vorzugsrichtung gebeugte Licht dann von dem Lichtabsorber erfasst werden würde, wenn der Wellenlängenkonverter aus dem Strahlengang entfernt wäre. Der Lichtabsorber bildet insofern eine Lichtfalle für das Laserlicht, welche das gefährliche Laserlicht dann absorbiert, wenn der Wellenlängenkonverter beschädigt, entfernt oder funktionsunfähig geworden ist. So kann ein Austreten von gefährlicher Laserstrahlung zuverlässig vermieden werden. Der Lichtabsorber ist vorzugsweise von dem diffraktiven optischen Element aus betrachtet in der Vorzugsrichtung des gebeugten Lichts derart beabstandet angeordnet, dass der Wellenlängenkonverter zwischen dem diffraktiven optischen Element und dem Lichtabsorber angeordnet ist.
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Vorzugsweise ist der Wellenlängenkonverter unmittelbar an dem diffraktiven optischen Element angeordnet. Insbesondere sind Wellenlängenkonverter und diffraktives optisches Element fest miteinander verbunden und bilden ein einstückiges Lichtumwandlungselement. Dieses Lichtumwandlungselement stellt einerseits die Funktion zur Umwandlung des gefährlichen Laserlichts in das Nutzlicht der Beleuchtungseinrichtung bereit, andererseits die Sicherheitswirkung durch das diffraktive optische Element für den Fall, dass der Wellenlängenkonverter funktionsunfähig wird. Durch die direkte Anordnung der beiden Einheiten aneinander ist sichergestellt, dass bei ordnungsgemäßem Betrieb mit funktionsfähigem Wellenlängenkonverter das gebeugte Licht auf den Wellenlängenkonverter trifft auch dann, wenn das diffraktive optische Element derart ausgebildet ist, dass die Hauptintensität schräg zur Einfallsrichtung gebeugt wird, wie oben erläutert.
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Denkbar ist insbesondere ein schichtartiger Aufbau. Vorzugsweise weist das diffraktive optische Element einen plattenartigen Träger auf, welcher eine optisch wirksame Beugungsfläche mit einer Beugungsstrukturierung aufweist. Der Träger ist vorzugsweise aus einem transparenten Material, beispielsweise Kunststoff oder Glas. Vorzugsweise ist an den Träger anliegend der vorzugsweise ebenfalls plattenartig ausgestaltete Wellenlängenkonverter angeordnet. Denkbar ist z.B. eine Konverterschicht. Dabei kann die Beugungsfläche grundsätzlich an der dem Wellenlängenkonverter zugewandten Seite, oder an der dem Wellenlängenkonverter abgewandten Seite des Trägers vorgesehen sein. Denkbar ist auch, dass die optisch wirksame Beugungsfläche mit einer Deckschicht, beispielsweise einem transparenten Substrat oder Lack, versehen ist. Die Beugungsfläche bzw. die Beugungsstrukturierung können dann an die optischen Eigenschaften der Deckschicht angepasst sein, z.B. wenn diese einen abweichenden Brechungsindex von der Grundstruktur der Beugungsfläche aufweist. Durch die Deckschicht kann die Beugungsfläche vor Verschmutzung geschützt werden. In diesem Fall kann der Wellenlängenkonverter beispielsweise anliegend an diese Deckschicht angeordnet sein.
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Das Licht einer Laserlichtquelle weist prinzipbedingt in der Regel eine definierte Polarisation auf. Für Laserlichtquellen, die eine linear polarisierte Primärlichtverteilung mit einer definierten Primärpolarisationsrichtung ausstrahlen, kann die Betriebssicherheit mittels einer polarisationsselektiven Sensoranordnung weiter erhöht werden.
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Das eingangs beschriebene Gefährdungspotential einer Beleuchtungseinrichtung mit Laserlichtquelle und Wellenlängenkonverter kann – auch unabhängig von einer Ausgestaltung mit diffraktiven optischen Elementen – dadurch vermindert werden, dass die Laserlichtquelle zur Ausstrahlung einer Primärlichtverteilung mit linear polarisiertem Licht mit einer Primärpolarisationsrichtung ausgebildet ist, und das eine polarisationsselektive Sensoranordnung vorgesehen ist, welche derart ausgebildet ist, dass sie vorzugsweise ausschließlich auf Licht mit einer Polarisationsrichtung anspricht, welche senkrecht zu der Primärpolarisationsrichtung ist. Dabei ist die Sensoreinrichtung vorzugsweise derart ausgebildet und angeordnet, dass zumindest ein Anteil des von dem Wellenlängenkonverter ausgestrahlten Lichts von der Sensoreinrichtung erfasst wird. Insbesondere ist die Sensoreinrichtung derart angeordnet, dass von dem Wellenlängenkonverter zurückgestreutes Licht, insbesondere das in der von einem Lichtaustrittsabschnitt der Beleuchtungseinrichtung abgewandten Richtung zurückgestreute Licht, von der Sensoreinrichtung erfasst wird.
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Bei der Umwandlung von Licht im Wellenlängenkonverter kann es zu Mehrfachstreuung und/oder Vielfachstreuung in dem Wellenlängenkonverter kommen. Hierdurch und/oder durch die physikalischen Vorgänge bei der Umwandlung der Wellenlänge wird die Polarisation des eingestrahlten Lichts zumindest anteilig gedreht. Die von dem Wellenlängenkonverter aufgrund der Anregung mit dem Primärlichtbündel ausgestrahlte Sekundärlichtverteilung enthält also Licht mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Primärpolarisationsrichtung. Ein Ansprechen der Sensoreinrichtung im Betrieb der Beleuchtungseinrichtung zeigt daher an, dass von einer Funktionsfähigkeit des Wellenlängenkonverters ausgegangen werden kann. Wenn der Sensor trotz aktivierter Laserlichtquelle kein Licht mit Polarisationsrichtung senkrecht zur Primärpolarisationsrichtung mehr empfängt, so weist dies darauf hin, dass der Wellenlängenkonverter funktionslos geworden ist oder aus dem Strahlengang entfernt ist. Es können dann Maßnahmen eingeleitet werden, um eine Gefährdung durch Laserlicht auszuschließen, wie unten noch näher erläutert. Durch die polarisationssensitive Überwachung wird ausgeschlossen, dass durch nicht umgewandeltes Laserlicht, welches an anderen Bauteilen der Beleuchtungseinrichtung bzw. an externen Objekten zurückgestreut wird, ein Sensorsignal ausgelöst wird und irrtümlicherweise als Hinweis auf die Funktionsfähigkeit des Wellenlängenkonverters gewertet wird. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine einfache Reflexion des Laserlichts an spiegelnden Flächen in der Regel nicht mit einer Änderung der Polarisationsrichtung einhergeht. Die Funktionsfähigkeit des Wellenlängenkonverters kann daher zuverlässig überwacht werden.
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Die polarisationsselektive Sensoreinrichtung wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass auf der einem Lichtaustrittsabschnitt (z.B. Abstrahloptikeinrichtung) der Beleuchtungseinrichtung abgewandten Seite eine lichtempfindlicher Sensor angeordnet ist, und dass im Strahlengang zwischen dem Wellenlängenkonverter und dem Sensor ein Polarisationsfilterelement vorgesehen ist, welches für Licht mit Polarisationsrichtung senkrecht zu der Primärpolarisationsrichtung durchlässig ist. Das Polarisationsfilterelement kann darüber hinaus für Licht mit der Primärpolarisationsrichtung nahezu undurchlässig sein.
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Denkbar ist auch, dass im Strahlengang zwischen der Laserlichtquelle und dem Wellenlängenkonverter ein polarisierender Strahlteiler angeordnet ist, welcher derart ausgebildet ist, dass das von der Laserlichtquelle ausgehende Licht mit der Primärpolarisationsrichtung zu dem Wellenlängenkonverter transmittiert wird, und dass von dem Wellenlängenkonverter zurückgestreutes Licht mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zur Primärpolarisationsrichtung durch den Strahlteiler in Richtung zum Sensor abgelenkt wird. Der lichtempfindliche Sensor ist wiederum vorzugsweise auf der einem Lichtaustrittsabschnitt der Beleuchtungseinrichtung abgewandten Seite angeordnet, insbesondere von dem Wellenlängenkonverter aus betrachtet seitlich zur Einstrahlrichtung des Primärlichtbündels versetzt angeordnet.
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Zur weiteren Ausgestaltung weist die Beleuchtungseinrichtung eine Steuereinrichtung für die Laserlichtquelle auf. Diese ist dazu ausgebildet, die Laserlichtquelle in Abhängigkeit von Messwerten der Sensoreinrichtung anzusteuern. Insbesondere wird die Laserlichtquelle deaktiviert oder zumindest die abgestrahlte Intensität auf ein ungefährliches Niveau reduziert, wenn die gemessene Intensität einen Kontrollschwellwert unterschreitet.
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Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung mit einer polarisationsselektiven Sensoreinrichtung kann unabhängig von der Ausgestaltung mit einem diffraktiven optischen Element vorgesehen sein. Besonders bevorzugt ist jedoch, wenn die Ausgestaltung mit polarisationsselektiver Sensoreinrichtung zusätzlich zu dem diffraktiven optischen Element vorgesehen ist. Dadurch wird das Gefährdungsrisiko einerseits passiv durch die Beugungswirkung des diffraktiven optischen Elements reduziert, andererseits kann aktiv bei einer Abnahme der von der polarisationsselektiven Sensoreinrichtung erfassten Intensität die Laserlichtquelle entsprechend angesteuert werden.
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Weitere Aspekte und Ausgestaltungen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Figuren näher beschrieben.
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Es zeigen:
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1 skizzierte Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung mit Laserlichtquelle und Wellenlängenkonverter;
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2 skizzierte Darstellung einer verbesserten Beleuchtungseinrichtung;
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3 skizzierte Darstellung einer weiteren Ausgestaltung einer verbesserten Beleuchtungseinrichtung;
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4 Detaildarstellung des Lichtumwandlungselementes der Beleuchtungseinrichtung gemäß 3;
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5 eine weitere Beleuchtungseinrichtung in skizzierter Darstellung;
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6 skizzierte Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung mit polarisationsselektiver Sensoreinrichtung; und
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7 eine weitere Beleuchtungseinrichtung mit polarisationsselektiver Sensoreinrichtung.
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In der nachfolgenden Beschreibung sowie in den Figuren sind für identische oder einander entsprechende Merkmale jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
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Zur Erläuterung des technischen Hintergrundes zeigt die 1 eine Beleuchtungseinrichtung mit einer Laserlichtquelle 10 (z.B. Halbleiterlaser oder Laserdiode), mittels welcher ein Primärlichtbündel 12 von Laserlicht ausgestrahlt werden kann. Das Primärlichtbündel 12 ist im Wesentlichen monochromatisch und kann, unabhängig von der in 1 angedeuteten Divergenz, hochgradig kollimiert sein. Das Primärlichtbündel 12 weist vorzugsweise Licht einer ersten Wellenlänge bzw. eines ersten Wellenlängenbereichs um die erste Wellenlänge auf. Im weiteren Strahlengang des Primärlichtbündels 12 ist ein Wellenlängenkonverter 14 angeordnet. Dieser ist als Photolumineszenzelement ausgebildet und an einem Träger 16 derart angeordnet, dass das Primärlichtbündel 12 auf den Wellenlängenkonverter 14 trifft. Im dargestellten Beispiel ist eine optionale Bündelungsoptik 18 im Strahlengang zwischen Laserlichtquelle 12 und Wellenlängenkonverter 14 vorgesehen, so dass das Primärlichtbündel 12 vor Auftreffen auf den Wellenlängenkonverter 14 in ein den Abmessungen des Wellenlängenkonverters 14 entsprechendes Primärlichtbündel 12' gebündelt wird. Das Primärlichtbündel 12 bzw. 12' ist beim Auftreffen auf den Wellenlängenkonverter 14 um eine Einstrahlrichtung 20 herum konzentriert, d.h. die Intensität des Primärlichtbündels 12 bzw. 12' ist um die Einstrahlrichtung 20 herum im räumlichen Mittel konzentriert.
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Der Wellenlängenkonverter 14 ist dazu ausgebildet, aufgrund der Anregung durch das Primärlichtbündel 12 bzw. 12' eine Sekundärlichtverteilung 22 auszustrahlen, welche den Anforderungen an das Nutzlicht der Beleuchtungseinrichtung entspricht. Insbesondere ist die Sekundärlichtverteilung nicht mehr nahezu monochromatisch mit der ersten Wellenlänge des Primärlichtbündels 12, sondern polychromatisch mit wenigstens einer weiteren Wellenlänge oder sogar weiß.
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Die Beleuchtungseinrichtung umfasst außerdem eine Abstrahloptikeinrichtung 24, welche im dargestellten Beispiel eine Projektionslinse umfasst und einen Lichtaustrittsabschnitt 25 der Beleuchtungseinrichtung bildet. Die Abstrahloptikeinrichtung 24 ist im Strahlengang nach dem Wellenlängenkonverter 14 angeordnet und formt die Sekundärlichtverteilung 22 in eine von der Beleuchtungseinrichtung abgegebene Abstrahllichtverteilung 26 um. Die Abstrahllichtverteilung 26 ist z.B. um eine Hauptabstrahlrichtung 28 der Beleuchtungseinrichtung konzentriert. Insofern wirkt der Wellenlängenkonverter 14 als die eigentliche Lichtquelle der Beleuchtungseinrichtung, welche die Abstrahllichtverteilung 26 speist.
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Der Wellenlängenkonverter 14 wandelt im Ergebnis zumindest einen Anteil des Primärlichtbündels 12 von potentiell gefährlichem Laserlicht in ungefährliches Licht einer anderen Wellenlänge um. Je nach Ausgestaltung erfolgt außerdem eine Streuung und/oder Absorption in dem Wellenlängenkonverter 14. Insgesamt führt dies dazu, dass die Sekundärlichtverteilung 22 die potentiell gefährlichen Eigenschaften des Laserlichts nicht mehr aufweist, insbesondere nicht mehr so stark kollimiert ist, nicht mehr die für Laserlicht typische hohe räumliche und zeitliche Kohärenz aufweist und nicht mehr monochromatisch ist.
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Ist in einem Störfall der Wellenlängenkonverter 14 aus dem Strahlengang entfernt (z.B. von dem Träger 16 abgelöst, zerbrochen oder durch zu intensive Bestrahlung abgedampft), so wird das Primärlichtbündel 12 ohne Umwandlung in ungefährliches Licht der Sekundärlichtverteilung mittels der Abstrahloptikeinrichtung 24 nach außen abgegeben. Dadurch können bei der Beleuchtungseinrichtung gefährlich hohe Intensitäten auftreten. Bei Verwendung der Beleuchtungseinrichtung als Kfz-Beleuchtungseinrichtung besteht somit die Gefahr, dass Verkehrsteilnehmer geblendet werden oder durch das austretende Laserlicht Augenschäden hervorgerufen werden.
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Um dieses Problem zu beheben, ist bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß 2 im Strahlengang zwischen der Laserlichtquelle 10 und dem Wellenlängenkonverter 14 ein diffraktives optisches Element 30 angeordnet. Das Primärlichtbündel 12 trifft im weiteren Strahlengang zunächst auf das diffraktive optische Element 30 und wird von diesem durch Beugung umgeformt. Im dargestellten Beispiel erfolgt vor Auftreffen auf das diffraktive optische Element eine Bündelung durch die Bündelungsoptik 18, die jedoch grundsätzlich auch entfallen kann. Die Wirkung des diffraktiven optischen Elements 30 beruht insbesondere darauf, dass die Laserstrahlung des Primärlichtbündels 12 bzw. 12' eine hohe zeitliche und räumliche Kohärenz aufweist und daher durch geeignete Ausgestaltung des diffraktiven optischen Elements 30 eine Zwischenlichtverteilung 32 erzeugt werden kann, welche einerseits bestimmte gefährliche Eigenschaften des Primärlichtbündels 12 nicht mehr aufweist, andererseits jedoch eine effiziente Anregung des Wellenlängenkonverters 14 ermöglicht, wie nachfolgend noch näher erläutert.
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So kann beispielsweise, wie in 2 angedeutet, das Laserlichtbündel 12 durch die Beugung an dem diffraktiven optischen Element 30 derart umgeformt werden, dass der Wellenlängenkonverter 14 möglichst homogen ausgeleuchtet wird. Je nach Ausgestaltung der Laserlichtquelle 10 weist das Primärlichtbündel 12 einen typischen Intensitätsverlauf über den Bündelquerschnitt auf. Dieser Intensitätsverlauf kann durch Beugung an dem diffraktiven optischen Element 30 für eine optimale Umwandlung und eine erhöhte Lebensdauer des Wellenlängenkonverters 14 optimiert werden. Beispielsweise kann ein im Querschnitt kreisförmiges oder elliptisches Primärlichtbündel 12 durch Beugung in ein homogen ausgeleuchtetes, kreisförmiges oder bei geeigneter Ausgestaltung des diffraktiven optischen Elements 30 auch rechteckiges Zwischenlichtbündel 32 umgeformt werden. Denkbar ist auch, dass durch Beugung die Divergenz des Primärlichtbündels 12 erhöht wird.
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Das diffraktive optische Element 30 ist im dargestellten Beispiel plattenartig und aus einem transparenten Material ausgebildet. Es weist eine Beugungsfläche 34 auf, welche mit einer geeigneten Beugungsstrukturierung versehen ist, beispielsweise mit erhabenen und/oder vertieften Bereichen der Beugungsfläche 34 und/oder lokaler Variation des Brechungsindex des Materials des diffraktiven optischen Elements 30.
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Das an dem diffraktiven optischen Element 30 gebeugte Licht des Primärlichtbündels 12 bzw. 12' hat im Wesentlichen noch die spektralen Eigenschaften des Primärlichtbündels 12 und ist daher zur Anregung des Wellenlängenkonverters 14 geeignet. Das diffraktive optische Element 30 kann auch derart ausgestaltet sein, dass die gebeugte Lichtverteilung 32 nicht mehr das Gefährdungspotential der Primärlichtverteilung 12 aufweist. Durch Beugungseffekte ist es insbesondere möglich, eine je nach Ausgestaltung der Laserlichtquelle 10 vorliegende einheitliche Phasenfront über den Strahlquerschnitt des Primärlichtbündels 12 in ein entsprechendes Beugungsmuster umzuwandeln.
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Wird im Beispiel der 2 der Wellenlängenkonverter 14 aus dem Strahlengang entfernt, beispielsweise aufgrund eines Störfalls mit Zerstörung des Wellenlängenkonverters 14 oder Ablösung vom Träger 16, so wird über die Abstrahloptikeinrichtung 24 nicht das gefährliche Primärlichtbündel 12, sondern die durch Beugung umgeformte Zwischenlichtverteilung 32 nach außen abgestrahlt.
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Anhand von 3 werden weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten für das diffraktive optische Element 30 und den Wellenlängenkonverter 14 beschrieben.
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Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, wenn der Wellenlängenkonverter 14 und das diffraktive optische Element 30 derart aneinander angeordnet sind, dass sie ein zusammenhängendes Lichtumwandlungselement 36 bilden. Eine mögliche Ausgestaltung ist in 3 erkennbar und im Detail in 4 näher gezeigt. Das Lichtumwandlungselement 36 umfasst im dargestellten Beispiel einen im Wesentlichen plattenartigen Träger 38 aus einem transparenten Material, beispielsweise PMMA-Kunststoff oder Glas. Der Träger 38 weist eine Beugungsfläche 34 auf, welche mit einer Beugungsstrukturierung 40 versehen ist, so dass für durch den Träger 38 auf die Beugungsfläche 34 treffendes Licht des Primärlichtbündels 12 eine Beugungswirkung erzielt werden kann. An die Beugungsfläche 34 anliegend, insbesondere diese nahezu vollständig überdeckend, ist eine Deckschicht 42 aus einem transparenten Material ausgebildet. Die Deckschicht 42 kann beispielsweise von einem transparenten Polymer oder Lack gebildet sein. Durch die Deckschicht kann die feine Strukturierung der Beugungsstruktur 40 vor Verschmutzung geschützt werden. Der Wellenlängenkonverter 14 umfasst das eigentliche optisch aktive Konvertermaterial, beispielsweise einen Photolumineszenzfarbstoff, ggf. in einer geeigneten transparenten Trägermatrix aus z.B. Kunststoff. Im dargestellten Beispiel ist der Wellenlängenkonverter 14 ebenfalls plattenartig ausgebildet und liegt an der Deckschicht 42 flach an. Vorzugsweise sind Träger 38, Beugungsstrukturierung 40, Deckschicht 42 und Wellenlängenkonverter 14 fest miteinander verbunden und bilden ein einstückiges Lichtumwandlungselement 36.
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Wie in der Detailansicht gemäß 4 erkennbar, wird im dargestellten Beispiel die Beugungsstrukturierung 40 von erhabenen und vertieften Bereichen in der Beugungsfläche 34 gebildet, welche eine Oberfläche des Trägers 38 ist. Für Licht, welches den Träger 38 durchstrahlt, ergeben sich daher positionsabhängig unterschiedliche optische Weglängen, was bei eingestrahltem kohärentem Licht zu Beugungseffekten führt. Um die Beugungseffekte zu erzielen, weist die Beugungsstrukturierung eine typische Strukturlänge 44 im Bereich der Wellenlänge des eingestrahlten Laserlichtes auf. Im dargestellten Beispiel ist die Beugungsstrukturierung 40 ein periodisches Beugungsgitter und die Strukturlänge 44 eine Periodenlänge von sich regelmäßig wiederholenden, erhabenen und vertieften Bereichen der Beugungsfläche 34. Grundsätzlich kann die Beugungsstrukturierung 40 jedoch auch unregelmäßig und nicht periodisch sein, wobei die Strukturlänge durchschnittliche Abstände zwischen benachbarten Strukturelementen (Erhebungen, Vertiefungen) der Beugungsstrukturierung 40 definiert.
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Bei periodischen Beugungsstrukturierungen 40 ist es möglich, durch geeignete, insbesondere asymmetrische Ausgestaltungen der sich über die Strukturlänge 44 erstreckenden Elementarzelle der Beugungsstrukturierung 40 ein Beugungsmuster zu erzielen, bei dem die Hauptintensität des gebeugten Lichts in eine Vorzugsrichtung 46 gelenkt wird, welche mit der Einstrahlrichtung 20 des Lichtes auf das diffraktive optische Element 30 einen nicht verschwindenden Winkel, insbesondere einen Winkel größer als 45° und vorzugsweise kleiner als 90° einschließt.
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Insbesondere ist mit der sogenannten "Blaze-Technik" möglich, einen Großteil der gebeugten Intensität nicht in das Hauptmaximum (unter einem Beugungswinkel von 0°), sondern in eine höhere Beugungsordnung zu lenken, beispielsweise unter einem Beugungswinkel im Bereich von 70°, wie in den 3 und 4 beispielhaft angedeutet.
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Ist der Wellenlängenkonverter 14 intakt und in der beschriebenen Art und Weise direkt mit dem diffraktiven optischen Element 30 verbunden, so trifft auch das unter einem großen Winkel zur Einstrahlrichtung 20 gebeugte Licht im Wesentlichen vollständig auf den Wellenlängenkonverter 14. Dieser gibt in der beschriebenen Art und Weise die Sekundärlichtverteilung 22 ab, welche als Nutzlicht von der Beleuchtungseinrichtung ausgestrahlt wird. Ist der Wellenlängenkonverter 14 jedoch funktionsunfähig oder aus dem Strahlengang entfernt, so wird bei der beschriebenen Ausgestaltung der wesentliche Anteil der Intensität des Laserlichtes in die Vorzugsrichtung 46 unter einem ausreichend großen Beugungswinkel in Bezug auf die Einstrahlrichtung 20 und/oder in Bezug auf die Hauptabstrahlrichtung 28 seitlich ausgelenkt. Insbesondere ist für die Beleuchtungseinrichtung eine Abstrahloptik 24 vorgesehen, welche eine Apertur 48 derart aufweist, dass nur solche Lichtstrahlen in die Abstrahllichtverteilung 26 umgelenkt werden, welche innerhalb der Apertur 48 auf die Abstrahloptikeinrichtung 24 treffen. Insofern ist ausgehend von dem Wellenlängenkonverter 14 ein Erfassungsraumwinkelbereich für die Abstrahloptikeinrichtung 24 definiert, wobei Lichtstrahlen nur dann in die Abstrahllichtverteilung 26 umgelenkt werden, wenn sie innerhalb des Erfassungsraumwinkelbereiches verlaufen.
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Um ein ungewolltes Austreten von Laserstrahlung zuverlässig zu verhindern, kann die Beugungsstrukturierung 40 derart ausgebildet sein, dass die Vorzugsrichtung 46 für die gebeugte Intensität derart verläuft, dass die Hauptintensität des gebeugten Lichtes nicht mehr von der Abstrahloptikeinrichtung 24 erfasst werden würde, wenn der Wellenlängenkonverter 14 nicht im Strahlengang wäre.
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Zusätzlich oder alternativ hierzu kann ein als Lichtfalle wirkender Lichtabsorber 50 derart angeordnet sein, dass er solche Lichtstrahlen erfasst, die von dem diffraktiven optischen Element 30 aus betrachtet entlang der Vorzugsrichtung 46 verlaufen. Um im Normalbetrieb bei intaktem Wellenlängenkonverter 14 eine Beeinträchtigung der Abstrahllichtverteilung 26 durch den Lichtabsorber 50 zu vermeiden, ist der Lichtabsorber 50 vorzugsweise so weit entlang der Vorzugsrichtung 46 von dem Wellenlängenkonverter 14 beabstandet angeordnet, dass er nicht in dem Erfassungsraumwinkelbereich der Abstrahloptikeinrichtung 24 liegt und keine ungewollte Abschattung durch den Lichtabsorber 50 hervorgerufen wird.
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Mögliche weitere Ausgestaltungen für die erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtungen sind in der 5 gezeigt. Zum einen ist es möglich, die Strahlungsleistung der Beleuchtungseinrichtung dadurch zu erhöhen, dass der Wellenlängenkonverter 14 mit zwei oder mehreren Laserlichtquellen 10a, 10b gespeist wird. Beispielsweise können die Laserlichtquellen 10a, 10b derart ausgebildet und angeordnet sein, dass sie im Wesentlichen linear polarisiertes Licht mit zueinander senkrechten Polarisationsrichtungen ausstrahlen. Die beiden Laserlichtquellen 10a, 10b können derart angeordnet sein, dass das von ihnen abgegebene Licht auf zwei verschiedene Einstrahlabschnitte 52a, 52b eines polarisations-selektiven Strahlteilers 54 trifft. Der polarisations-selektive Strahlteiler 54 vereinigt die beiden von den Laserlichtquellen 10a, 10b abgegebenen Lichtbündel zu einem gemischten Primärlichtbündel 12''. Dieses kann in der vorstehend erläuterten Art und Weise auf ein diffraktives optisches Element 30 und weiter auf einen Wellenlängenkonverter 14 eingestrahlt werden. Im Beispiel der 5 wird das von dem Strahlteiler 54 abgegebene Primärlichtbündel 12'' mittels einer Kollimierungslinse 56 in ein Parallellichtbündel umgewandelt und zu dem diffraktiven optischen Element 30 gelenkt. Das von dem diffraktiven optischen Element gebeugte Licht kann dann, wie beispielhaft in 5 dargestellt, mit einer Bündelungsoptik 18 auf den Wellenlängenkonverter 14 gelenkt werden.
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Die 6 und 7 zeigen Ausgestaltungen, mit welchen die Betriebssicherheit von Beleuchtungseinrichtungen mit solchen Laserlichtquellen 10 erhöht werden kann, die zur Ausstrahlung einer linear polarisierten Primärlichtverteilung 12 von Laserlicht mit einer Primärpolarisationsrichtung ausgebildet sind. Das Primärlichtbündel 12 von Laserlicht trifft im weiteren Strahlungsverlauf auf den Wellenlängenkonverter 14, welcher im dargestellten Beispiel an einem plattenartigen, transparenten Träger 16 angeordnet ist. Im Strahlengang zwischen Laserlichtquelle 10 und Wellenlängenkonverter 14 kann außerdem eine Bündelungsoptik 58 angeordnet sein (optional). Der Wellenlängenkonverter 14 wird, wie vorstehend beschrieben, durch das Primärlichtbündel 12 zur Abgabe der Sekundärlichtverteilung 22 angeregt, welche durch einen Lichtaustrittsabschnitt 25 (z.B. über eine Abstrahloptikeinrichtung 24) aus der Beleuchtungseinrichtung austritt. In dem Wellenlängenkonverter 14 wird das Licht dabei in der Regel vielfach gestreut und/oder absorbiert und re-emittiert. Bei diesen Vorgängen kann die Polarisation des Lichtes gedreht werden. Ein Anteil des nach diesen Prozessen von dem Wellenlängenkonverter abgegebenen Lichtes breitet sich als Streulichtverteilung 60 aus. Diese läuft im dargestellten Beispiel in der von dem Lichtaustrittsabschnitt 25 abgewandten Richtung zurück.
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Zur Überwachung der Funktionsfähigkeit des Wellenlängenkonverters 14 ist eine polarisations-selektive Sensoreinrichtung 62 vorgesehen. Diese ist derart ausgebildet, dass sie auf Licht mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Primärpolarisationsrichtung der Laserlichtquelle 12 anspricht. Die polarisations-selektive Sensoreinrichtung 62 ist derart angeordnet, dass zumindest ein Anteil der Streulichtverteilung 60 erfasst wird.
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Im dargestellten Beispiel umfasst die polarisations-selektive Sensoreinrichtung 62 einen polarisations-selektiven Strahlteiler 64, welcher im Strahlengang zwischen der Laserlichtquelle 10 und dem Wellenlängenkonverter 14 angeordnet ist. Der Strahlteiler 64 ist insbesondere derart ausgebildet, dass das von der Laserlichtquelle 10 ausgehende Primärlichtbündel 12 mit der Primärpolarisationsrichtung den Strahlteiler 64 entlang einer Haupttransmissionsrichtung im Wesentlichen ungehindert durchstrahlt und auf den Wellenlängenkonverter 14 trifft. Für Licht, welches eine zu der Primärpolarisationsrichtung senkrechte Polarisation aufweist, bewirkt der Strahlteiler 64 eine Ablenkung in eine Nebenstrahlrichtung. Dies führt dazu, dass derjenige Anteil der Streulichtverteilung 60, welcher aufgrund der Vorgänge im Wellenlängenkonverter 14 eine gedrehte Polarisationsrichtung aufweist, in die Nebenstrahlrichtung abgelenkt wird.
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Die Sensoreinrichtung 62 umfasst außerdem einen lichtempfindlichen Sensor 66, welcher derart in Bezug auf den polarisations-selektiven Strahlteiler 64 angeordnet ist, dass nur das Licht mit Polarisationsrichtung senkrecht zur Primärpolarisationsrichtung auf den Sensor 66 trifft. Insbesondere ist der Sensor 66 in der Nebenstrahlrichtung in Bezug auf den Strahlteiler 64 angeordnet. Solange der Sensor 66 einfallende Lichtstrahlen detektiert, weist dies auf das Vorhandensein einer Streulichtverteilung 60 hin, welche aufgrund von Streu- und/oder Umwandlungsvorgängen im Wellenlängenkonverter 14 depolarisiert ist. Insofern kann die Funktionsfähigkeit des Wellenlängenkonverters 14 überwacht werden.
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Um die Empfindlichkeit zu erhöhen, kann die Streulichtverteilung 60 mittels der Bündelungsoptik 58 auf den polarisations-selektiven Strahlteiler 64 gebündelt werden.
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Zur weiteren Ausgestaltung ist eine Steuereinrichtung 68 vorgesehen, welche die Laserlichtquelle 10 in Abhängigkeit von Messsignalen des Sensors 66 ansteuert.
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Im Strahlengang zwischen der Laserlichtquelle 10 und dem Wellenlängenkonverter 14 ist vorzugsweise ein diffraktives optisches Element wie vorstehend beschrieben angeordnet, so dass das Primärlichtbündel 12 vor Auftreffen auf den Wellenlängenkonverter 14 gebeugt wird (in 6 und 7 nicht dargestellt). Insbesondere kann der Wellenlängenkonverter 14 mit dem diffraktiven optischen Element ein zusammenhängendes Lichtumwandlungselement bilden, wie vorstehend zu den 3 und 4 beschrieben.
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Bei der von dem Sensor 66 überwachten Streulichtverteilung 60 muss es sich nicht notwendigerweise um Licht handeln, welches von dem Wellenlängenkonverter 14 entgegen der Ausbreitungsrichtung des Primärlichtbündels 12 zurückgestreut wird. Denkbar sind grundsätzlich auch Anordnungen, bei welchen seitlich gestreutes, depolarisiertes Licht überwacht wird. Die 7 zeigt beispielsweise eine Beleuchtungseinrichtung, bei der das auf den Wellenlängenkonverter 14 eingestrahlte Primärlichtbündel 12 und die von dem Sensor 66 überwachte Streulichtverteilung 60' nicht denselben Lichtweg nehmen. In diesem Fall kann die polarisations-selektive Sensoreinrichtung 62 dadurch gebildet werden, dass im Strahlengang zwischen dem Wellenlängenkonverter 14 und dem Sensor 66 ein Polarisationsfilterelement 70 angeordnet ist, welches für Licht mit einer Polarisationsrichtung senkrecht zu der Primärpolarisationsrichtung des Primärlichtbündels 12 durchlässig ist, und für Licht mit der Primärpolarisationsrichtung im Wesentlichen undurchlässig ist. Auch bei dieser Ausgestaltung wird von dem Sensor 66 nur dann ein Signal erfasst, wenn der Wellenlängenkonverter 14 im Strahlengang wirksam ist und somit grundsätzlich funktionsfähig ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006029203 A1 [0007]
