-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Laserlichtmodul nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Ein solches Laserlichtmodul ist aus der
WO 2013 134 803 bekannt und weist eine Laserlichtquelle, einen Lichtleitkörper und ein Leuchtmittel auf, wobei der Lichtleitkörper eine der Laserlichtquelle zugewandte Lichteintrittsfläche oder Lichteintrittsöffnung, eine dem Leuchtmittel zugewandte lichtdurchlässige Grenzfläche und eine Lichtaustrittsfläche aufweist, über die vom Leuchtmittel ausgehendes Licht in einem eine Hauptlichtausbreitungsrichtung aufweisenden Lichtbündel austritt.
-
Von dem bekannten Laserlichtmodul unterscheidet sich die vorliegende Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1. Diese Merkmale bestehen darin, dass die Lichtaustrittsfläche der lichtdurchlässigen Grenzfläche gegenüberliegt und dass der Lichtleitkörper einen zwischen der Lichteintrittsfläche oder der Lichteintrittsöffnung und der lichtdurchlässigen Grenzfläche liegenden Einkoppelzweig aufweist, in dem das über die Lichteintrittsfläche oder die Lichteintrittsöffnung eingetretene Laserlicht in Richtungen propagiert, die eine der Hauptlichtaustrittsrichtung antiparallele Richtungskomponente aufweisen.
-
Durch diese Merkmale werden die folgenden Vorteile erzielt:
-
Die Anordnung der Lichtaustrittsfläche gegenüber der lichtdurchlässigen Grenzfläche erlaubt eine Auskopplung von Licht, das über die lichtdurchlässige Grenzfläche in den Lichtleitkörper eingetreten ist, ohne dass dazu lichtenergieverbrauchende Reflexionen erforderlich sind. Eine hohe Effizienz wird darüber hinaus auch dadurch begünstigt, dass die Erfindung eine lichtsammelnde Funktion des Lichtleiterkörpers aufweist.
-
Gleichzeitig bietet die Erfindung die Möglichkeit einer Lichtbündelformung durch eine gezielte Ausgestaltung des Lichtleitkörpers als katadioptrische Optik und durch eine Gestaltung der lichtbrechenden Lichtaustrittsfläche. Die Erfindung bietet insbesondere die Möglichkeit, das vom Leuchtmittel konvertierte und das am Leuchtmittel nur ohne Konversion gestreute Laserlicht durch eine entsprechende Lichtleitergestaltung vorzuformen und eine gewünschte Lichtverteilung an der Lichtaustrittsfläche zu erzeugen.
-
Der zwischen der Lichteintrittsfläche und der lichtdurchlässigen Grenzfläche liegende Einkoppelzweig, in dem das über die Lichteintrittsfläche eingetretene Laserlicht in Richtungen propagiert, die eine der Hauptlichtaustrittsrichtung antiparallele Richtungskomponente aufweisen, hat Vorteile bezüglich der passiven Sicherheit. Bei einer Lösung, bei der das über die Lichteintrittsfläche in den Lichtleitkörper eingetretene Laserlicht zur Hauptlichtausbreitungsrichtung parallele Richtungskomponenten aufweist, besteht ein vergleichsweise größeres Risiko, dass energiereiches Laserlicht unbeabsichtigt aus dem Scheinwerfer austritt und andere Verkehrsteilnehmer gefährdet. Diese Gefahr ist bei dem erfindungsgemäß gerichtet eingespeisten Laserlicht vergleichsweise geringer. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Erfindung einem Betrachter einen Blick auf die leuchtende Fläche des Leuchtmittels erlaubt, was bei Lösungen, die noch einen umlenkenden Reflektor zwischen dem Leuchtmittel und der Lichtaustrittsfläche aufweisen, nicht ohne weiteres der Fall ist.
-
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass das Laserlicht zu weißem Mischlicht konvertierende Leuchtmittel gut und konstruktiv einfach mit einem auch als Kühlkörper wirkenden Trägerelement verbunden werden kann, wobei das Trägerelement günstigerweise für einen außenstehenden Betrachter von dem Leuchtmittel und dem Lichtleitkörper zumindest zum Teil verdeckt wird.
-
Es ist bevorzugt, dass die Lichtaustrittsfläche und die Grenzfläche an entgegengesetzten Enden der Längserstreckung des Lichtleitkörpers liegen.
-
Eine bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Leuchtmittel auf einem Trägerelement angeordnet ist, das die Eigenschaft hat, auf das Trägerelement auftreffendes Laserlicht zu absorbieren oder diffus zu reflektieren. Dies verbessert die Sicherheit, weil es die Wahrscheinlichkeit verringert, dass Laserlicht, welches – z. B. im Fehlerfall – keine Wechselwirkung (Streuung oder Wellenlängenkonversion) mit dem Leuchtmittel erfährt, unerwünscht zur Lichtaustrittsfläche gelangt. Bevorzugt ist auch, dass das Leuchtmittel auf einem Trägerelement angeordnet ist, das die Eigenschaft hat, auf das Trägerelement auftreffendes konvertiertes Licht und gestreutes Laserlicht in das Leuchtmittel zurück zu reflektieren. Dies verbessert die Effizienz, weil reflektiertes Licht, das sonst für die Erzeugung der Lichtverteilung verloren wäre, noch für die Lichtverteilung nutzbar bleibt.
-
Bevorzugt ist auch, dass das Leuchtmittel auf einem metallischen Trägerelement angeordnet ist oder auf einem nichtmetallischen Trägerelement angeordnet ist, das eine wenigstens gleich große Kühleigenschaft wie das metallische Trägerelement besitzt.
-
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Leuchtmittel auf seiner dem Lichtleitkörper abgewandt gegenüberliegenden Seite einen wellenlängenselektiven Spiegel aufweist, der dazu eingerichtet ist, auftreffendes Fluoreszenzlicht zu reflektieren und auftreffendes Laserlicht durchzulassen. Die Reflexion des Fluoreszenzlichtes verbessert die Effizienz, weil sie Licht, das sonst für die Erzeugung der Lichtverteilung verloren wäre, noch für die Lichtverteilung nutzbar macht. Die Transmission des Laserlichtes, die in einen der Hauptabstrahlrichtung entgegengesetzten Halbraum erfolgt, verringert die Wahrscheinlichkeit, dass Laserlicht, welches keine Wechselwirkung (Streuung oder Wellenlängenkonversion) mit dem Leuchtmittel erfährt, unerwünscht zur Lichtaustrittsfläche gelangt.
-
Bevorzugt ist auch, dass das Laserlichtmodul eine Optik zur effizienteren Einkopplung des Laserlichts über die Lichteintrittsfläche aufweist, die im Lichtweg des Laserlichtes zwischen der Laserlichtquelle und der Lichteintrittsfläche angeordnet ist. Eine solche Zusatzoptik, die als Linse, als katadioptrische Optik oder als Hohlspiegelreflektor verwirklicht sein kann, erlaubt eine verbesserte Einkopplung des Laserlichtes, zum Beispiel durch eine gezielte Strahlaufweitung und oder Umlenkung.
-
Ferner ist bevorzugt, dass die lichtdurchlässige Grenzfläche aufgeraut ist. Dadurch wird der Lichtaustritt in das Leuchtmittel verbessert und es werden direkt an der Oberfläche des Leuchtmittels erfolgende und damit unerwünschte Rückreflexionen zur lichtdurchlässigen Grenzfläche verringert.
-
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass das Leuchtmittel auf dem Trägerelement angeordnet ist und das Trägerelement aus einem reflektierenden Material besteht. Dadurch wird Sekundärlicht, das in Richtung Trägerelement gestreut wurde, wieder zurück in das Leuchtmittel reflektiert.
-
Bevorzugt ist auch, dass das Leuchtmittel auf dem Trägerelement angeordnet ist und das Trägerelement aus einem transparenten Material besteht und dass hinter dem Trägerelement, also auf der dem Leuchtmittel abgewandt gegenüberliegenden Seite des Trägerelements, eine Interferenzspiegel- oder Filterschicht liegt, welche bestimmte Wellenlängen reflektiert oder transmittiert. Bevorzugt wird primäre Strahlung transmittiert und sekundäre Strahlung in das Leuchtmittel zurückreflektiert. Als Folge wird die Effizienz gegenüber einer Ausgestaltung verbessert, die dieses Merkmal nicht aufweist und im Übrigen gleich aufgebaut ist. Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich durch einen Filter aus, der zwischen dem Lichtleitkörper und einem vom Lichtleitkörper separaten Einkoppelzweig angeordnet ist und der für das von der Lichteintrittsfläche her einfallende Laserlicht durchlässig und für das von der Grenzfläche her einfallende Fluoreszenzlicht undurchlässig ist. Durch diese Ausgestaltung wird die Effizienz erhöht, da das reflektierte Fluoreszenzlicht, das ohne diesen Filter für die zu erzeugende Lichtverteilung verloren wäre, mit einer gewissen Wahrscheinlich noch zur Lichtaustrittsfläche gelangt und zur erwünschten Lichtverteilung beiträgt.
-
Ferner ist bevorzugt, dass der Einkoppelzweig als Innenhohlleiter oder als Lichtleiter mit einer von der Brechzahl des Lichtleitkörpers abweichenden Brechzahl in den Lichtleitkörper hineinragt.
-
Diese Ausgestaltung, bei der Seitenwände des Einkoppelzweiges auch von außen verspiegelt sein können, erlaubt eine exakte Führung des Laserlichts zu dem Leuchtstoff und verringert die Wahrscheinlichkeit, dass vagabundierendes Laserlicht auf direktem Wege, das heißt ohne Wechselwirkung mit dem Leuchtmittel zur Lichtaustrittsfläche gelangt.
-
Bevorzugt ist auch, dass der Lichtleitkörper einen hohlen Lichtkanal mit einer der Laserlichtquelle zugewandten Lichteintrittsöffnung und einer dem Leuchtmittel zugewandten Lichtaustrittsöffnung aufweist.
-
Ein solcher Kanal, dessen Wände bevorzugt verspiegelt sind, erlaubt eine exakte Führung des Laserlichts zu dem Leuchtstoff und verhindert zuverlässig, dass Laserlicht auf direktem Wege, das heißt ohne Wechselwirkung mit dem Leuchtmittel zur Lichtaustrittsfläche gelangt.
-
Ferner ist bevorzugt, dass der Lichtkanal einen Eingangskanalabschnitt und einen Ausgangskanalabschnitt aufweist, die sich in der Tiefe des Lichtleitkörpers zu einem durchgehenden Kanal verbinden, der die Lichteintrittsöffnung mit der Lichtaustrittsöffnung verbindet. Diese Trennung in einzelne Abschnitte erleichtert die Fertigung des Kanals. Die Abschnitte können zum Beispiel in einem Winkel aufeinander stoßen und im Übrigen geradlinig verlaufen, um eine leichte Entformung aus einer geteilten Spritzgußform zu ermöglichen, deren einer Teil ein Negativ des einen Kanalabschnitts aufweist und deren anderer Teil ein Negativ des anderen Kanalabschnitts aufweist.
-
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, dass der durchgehende Kanal eine innere Umlenkfläche aufweist, die durch ihre Form, Anordnung und Reflexionseigenschaften dazu eingerichtet ist, das in dem Eingangskanal propagierende Laserlicht in den Ausgangskanal umzulenken. Eine solche Umlenkfläche verringert Lichtverluste, die durch eine unerwünschte Einkopplung von Licht aus dem Kanal in den Lichtleitkörper am Ort des Zusammentreffens beider Kanalabschnitte auftreten könnten.
-
Bevorzugt ist auch, dass sich der Eingangskanalabschnitt mit in die Tiefe des Lichtleitkörpers zunehmendem Abstand von der Lichteintrittsöffnung verjüngt und dass sich der Ausgangskanalabschnitt mit in die Tiefe des Lichtleitkörpers zunehmendem Abstand von der Lichtaustrittsöffnung verjüngt. Dadurch ergibt sich eine gute Entformbarkeit bei einer Herstellung des Lichtleitkörpers durch einen Spritzgussvorgang.
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Unteransprüchen. Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
-
Dabei zeigen, jeweils in schematischer Form:
-
1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laserlichtmoduls;
-
2 eine Ausgestaltung, bei der die Lichteintrittsfläche unmittelbar aus einer Seitenwand des Lichtleitkörpers herausragt;
-
3 eine Ausgestaltung, bei der eine reflektierende Fläche (TIR-Fläche) zwischen der Lichteintrittsfläche und einer Seitenwand des Lichtleitkörpers liegt;
-
4 Strahlverläufe für eine Ausgestaltung mit einem matten, absorbierendem Trägerelement;
-
5 Strahlverläufe für eine Ausgestaltung mit einem transparentem Trägerelement, das auf seiner Rückseite einen Spiegel, bspw. einen Interferenzfilter aufweist;
-
6 Strahlverläufe für eine Ausgestaltung mit einem reflektierenden Trägerelement;
-
7 einen Gesamtstrahlenverlauf für eine Ausgestaltung wie in 1;
-
8 einen Gesamtstrahlenverlauf für eine Ausgestaltung mit unmittelbar an die Grenzfläche anschließendem Leuchtmittel, die im Übrigen dem Gegenstand der 7 entspricht;
-
9 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laserlichtmoduls mit einem Filter, der zwischen dem Lichtleitkörper und einem vom Lichtleitkörper separaten Einkoppelzweig angeordnet ist;
-
10 ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Einkoppelzweig als Innenhohlleiter oder Lichtleiter mit einer von der Brechzahl des Lichtleitkörpers abweichenden Brechzahl in den Lichtleitkörper hineinragt; und
-
11 ein Ausführungsbeispiel mit einem zur Lichteinkopplung und Lichtleitung in dem Lichtleiterkörper verlaufenden Lichtkanal.
-
Im Einzelnen zeigt die 1 ein Laserlichtmodul 10 mit einer Laserlichtquelle 12, einem Lichtleitkörper 14 und einem Leuchtmittel 16 sowie einer Sekundäroptik 18, die hier als Projektionslinse 19 verwirklicht ist, aber auch als Reflektor verwirklicht sein kann. Der Lichtleitkörper 14 weist eine der Laserlichtquelle 12 zugewandte Lichteintrittsfläche 20, eine dem Leuchtmittel 16 zugewandte lichtdurchlässige Grenzfläche 24 und eine Lichtaustrittsfläche 26 auf, über die vom Leuchtmittel 16 ausgehendes Licht in einem eine Hauptlichtausbreitungsrichtung 28 aufweisenden Lichtbündel austritt.
-
Die Lichtaustrittsfläche 26 liegt der lichtdurchlässigen Grenzfläche 24 gegenüber und ist von dieser durch zwischen ihnen liegende Seitenwände 30, 32, 34 getrennt. Im Unterschied zu weiteren Ausgestaltungen ragt die Lichteintrittsfläche 20 bei der in der 1 dargestellten Ausgestaltung unmittelbar aus einer Seitenwand 32 des Lichtleitkörpers heraus, die zwischen der Lichteintrittsfläche und der Lichtaustrittsfläche liegt.
-
Der Lichtleitkörper 14 weist einen zwischen der Lichteintrittsfläche 20 und der lichtdurchlässigen Grenzfläche 24 liegenden Einkoppelzweig 36 auf. Das Leuchtmittel 16 liegt auf einem Trägerelement 37 auf und ist durch einen Luftspalt von der Grenzfläche 24 getrennt. Das Trägerelement besteht bevorzugt aus einem metallischen Material, oder es besteht aus einem nichtmetallischen Material, das eine wenigstens gleich große Kühleigenschaft wie das metallische Trägerelement besitzt.
-
Von der Laserlichtquelle 12 ausgehendes Laserlicht 38 (Primärlicht) tritt über die Lichteintrittsfläche 20 in den Lichtleitkörper 14 ein und propagiert zur Grenzfläche 24. Vor dem Eintritt in den Lichtleiterkörper wird das Laserlicht 38 noch durch eine Zusatzoptik 40 gebündelt, um die Einkopplung zu verbessern. Die Verbesserung besteht alternativ in einer Strahlaufweitung, die mit dem Ziel erfolgt, in Verbindung mit den übrigen lichtrichtenden und/oder lichtleitenden Flächen das Leuchtmittel möglichst homogen auszuleuchten, oder die Verbesserung besteht in einer Verringerung des Strahlöffnungswinkels, um eine möglichst vollständige Einkopplung des Laserlichtes zu erreichen, oder die Verbesserung besteht in einer Änderung der Strahlrichtung, die ebenfalls mit dem Ziel erfolgt, eine möglichst vollständige Einkopplung zu erzielen und Rückreflexionen zu vermeiden.
-
Eingekoppeltes Laserlicht 38 tritt über die Grenzfläche 24 aus dem Lichtleitkörper 14 aus und fällt als Primärlicht 38 auf das Leuchtmittel 16, das beispielsweise eine Phosphorschicht ist. Eine solche Phosphorschicht hat die Eigenschaft, von dem einfallenden Laserlicht, das bevorzugt aus dem blauen Spektralbereich des sichtbaren Lichtes stammt, zur Emission von Fluoreszenzlicht angeregt zu werden. Das Fluoreszenzlicht weist eine größere Wellenlänge als das einfallende Laserlicht auf und stammt zum Beispiel aus dem Spektralbereich des gelb-roten sichtbaren Lichts. Ein Teil des auf das Leuchtmittel einfallenden Laserlichtes kürzerer Wellenlänge wird auf diese Weise in Fluoreszenzlicht größerer Wellenlänge konvertiert.
-
Ein weiterer Teil des kohärent einfallenden Laserlichts wird ohne konvertiert zu werden im Leuchtmittel gestreut und damit zu inkohärentem Streulicht, das die ursprüngliche Wellenlänge besitzt und damit zum Beispiel blau ist.
-
In der Ausgestaltung, die in der 1 dargestellt ist, befindet sich ein Luftspalt zwischen der Grenzfläche 24 und dem Leuchtmittel 16. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich. Ein Vorteil dieser Ausgestaltung liegt darin, dass unerwünschte mechanische Beanspruchungen des Leuchtmittels, die bei einem unmittelbaren Kontakt zwischen dem Leuchtmittel und dem Lichtleitkörper auftreten könnten, vermieden werden. In anderen Ausgestaltungen liegt das Leuchtmittel unmittelbar an der Grenzfläche 24 an. Diese Ausgestaltungen haben den Vorteil dass die Fresnel-Verluste, die beim Durchtritt des Lichtes durch eine Grenzfläche auftreten und die minimal bei 4% liegen, verringert werden, weil zwei Grenzflächen, nämlich die zum sonst vorhandenen Luftspalt, entfallen.
-
Von dem Leuchtmittel 16 in Richtung zum Lichtleitkörper aus dem Leuchtmittel austretendes Streulicht und Fluoreszenzlicht mischt sich und tritt als Sekundärlicht oder Mischlicht 42 über die Grenzfläche 24 in den Lichtleitkörper 14 ein. Dort propagiert es mit einer Richtungskomponente, die parallel zu einer von der Grenzfläche 24 zur Lichtaustrittsfläche 26 gerichteten Hauptlichtausbreitungsrichtung 28 ist, zur Lichtaustrittsfläche 26 und tritt dort aus. Das Mischlicht besitzt bei blauem Laserstreulicht und gelb-rotem Fluoreszenzlicht eine gelb-weiße Farbe. Dabei ist wesentlich, dass das über die Lichteintrittsfläche 20 eingetretene (kohärente) Laserlicht 38 in Richtungen propagiert, die eine zu der Hauptlichtaustrittsrichtung 28 antiparallele Richtungskomponente aufweisen.
-
2 zeigt Strahlverläufe von Laserlicht 38 zwischen der Laserlichtquelle 12 und dem Leuchtstoff 16. Bei dieser Ausgestaltung, die im Übrigen der in der 1 dargestellten Ausgestaltung entspricht, erfolgt die Einkopplung ohne dass ein Stahl mehr als eine interne Totalreflexion erfährt. Dies ist für eine Ausgestaltung typisch, bei der die Lichteintrittsfläche 20 direkt aus der Seitenfläche 32 herausragt, die in der Zeichnungsebene an die Lichtaustrittsfläche 26 angrenzt.
-
3 zeigt dagegen Strahlverläufe für eine Ausgestaltung, bei der in der Zeichnungsebene und damit in dem dargestellten Querschnitt des Lichtleitkörpers zwischen der Lichteintrittsfläche 20 und der Seitenfläche 32, die an die Lichtaustrittsfläche 26 angrenzt, eine Licht intern total reflektierende Wandfläche 41 liegt, die das eintretende Laserlicht 38 zur Grenzfläche 24 hin umlenkt. Dadurch ergibt sich eine lichtleitende Länge des Einkoppelzweiges, der daher im Gegensatz zum Einkoppelzweig 36 der Ausgestaltung gemäß der 1 ein lichtleitender Einkoppelzweig 35 ist.
-
4 zeigt Strahlverläufe für eine Ausgestaltung mit einem matten, absorbierendem Trägerelement 37 und einem unmittelbar an die Grenzfläche 24 anschließendem Leuchtmittel 16. Das Trägerelement besteht aus einem lichtabsorbierenden oder matten Material, welches auftreffendes Licht absorbiert oder diffus reflektiert. Licht, das mit dem Leuchtmittel wechselwirkt indem es eine Streuung oder Wellenlängenkonversion erfährt, wird im Folgenden auch als Sekundärlicht bezeichnet. Das Sekundärlicht 42 besteht hier nur aus Fluoreszenzlicht und innerhalb des Leuchtmittels 16 gestreutem Laserlicht und ist gestrichelt dargestellt. Im Gegensatz dazu ist das kohärente Laserlicht 38 oder Primärlicht 38 jeweils als durchgezogener Pfeil dargestellt. Dies gilt für sämtliche Figuren. An der Oberfläche des Leuchtmittels 16, die der Grenzfläche 24 zugewandt ist, findet aufgrund des steilen Einfalls des Laserlichts keine unerwünschte Reflexion von kohärentem Laserlicht statt.
-
5 zeigt Strahlverläufe für eine Ausgestaltung mit einem transparenten Trägerelement 37, das auf seiner Rückseite einen Spiegel 43, bspw. einen Interferenzfilter aufweist. Der Spiegel 43 reflektiert oder transmittiert bestimmte Wellenlängen. Bevorzugt wird primäre Strahlung transmittiert, und sekundäre Strahlung wird in das Leuchtmittel zurückreflektiert. Dadurch wird die Wahrscheinlichkeit, dass kohärentes Laserlicht unerwünscht in die Hauptabstrahlrichtung abgestrahlt wird, verringert. Die Abstrahlung von kohärentem, nicht gestreuten Laserlicht ist aus Sicherheitsgründen unerwünscht. Das Leuchtmittel ist hier unmittelbar auf dem Trägerelement angeordnet.
-
6 zeigt Strahlverläufe für eine Ausgestaltung mit einem reflektierenden Trägerelement 37 und einem unmittelbar an die Grenzfläche anschließendem Leuchtmittel 16, so dass das Leuchtmittel auf dem Trägerelement angeordnet ist. Dadurch wird Sekundärlicht, das in Richtung Trägerelement gestreut wurde, wieder zurück in das Leuchtmittel reflektiert. Um zu verhindern, dass nicht gestreute Laserstrahlung unerwünscht reflektiert wird, ist die Leuchtmittelschicht bevorzugt so dick, dass ungestreutes Laserlicht 38 nicht bis zum Trägerelement vordringt sondern vorher konvertiert oder gestreut wird. Zusätzlich kann hier die Leuchtmittelschicht ebenfalls dünn sein, um so das gesamte Licht, das auf das Trägerelement 37 auftrifft, zu reflektieren und die Effizienz zu verbessern.
-
7 zeigt einen Gesamtstrahlenverlauf von der Laserlichtquelle bis zum Lichtaustritt über die Lichtaustrittsfläche für eine Ausgestaltung mit einem Luftspalt zwischen der Grenzfläche 24 und dem Leuchtmittel 16.
-
8 zeigt einen Gesamtstrahlenverlauf von der Laserlichtquelle bis zum Lichtaustritt über die Lichtaustrittsfläche für eine Ausgestaltung, bei der die Grenzfläche 24 des Lichtleitkörpers unmittelbar und ohne Luftspalt an dem Leuchtmittel 16 anliegt. Im Übrigen entspricht der Gegenstand der 8 dem Gegenstand der 7. Der Lichtleitkörper weist bevorzugt eine Form auf, deren Querschnitt sich von der Grenzfläche 24 ausgehend und auf die Lichtaustrittsfläche 26 zulaufend aufweitet. Dadurch verringert sich der Öffnungswinkel des zur Lichtaustrittsfläche propagierenden Lichtes. Als erwünschte Folge wird die Lichtaustrittsfläche vom Inneren her mit weitgehend parallelisiertem Licht beleuchtet. Die lichtbrechende Lichtaustrittsfläche ist bevorzugt so geformt, dass das austretende Licht eine regelkonforme Lichtverteilung aufweist, was im dargestellten Fall durch die konvexe Form erreicht wird. Alternativ ist die Lichtaustrittsfläche 26 so geformt, dass bei einer Abbildung der Lichtaustrittsfläche 26 durch z. B. eine Projektionslinse möglichst viel Licht, das von der Lichtaustrittsfläche 26 ausgeht, durch die Linse tritt, insbesondere durch die Linsenmitte, wo die Abbildungseigenschaften am besten sind.
-
Ein Vergleich der 7 und 8 zeigt keine signifikanten Unterschiede zwischen den Strahlverläufen. Die Unterschiede zwischen beiden Ausgestaltungen liegen mehr in der Effizienz und der Robustheit. Wie bereits weiter oben erläutert, besitzt der Gegenstand der 7, bei dem ein Luftspalt zwischen der Grenzfläche 24 und dem Leuchtmittel liegt, den Vorteil einer größeren Robustheit, während der Vorteil des Gegenstands der 8 in der größeren Effizienz liegt, die sich durch Wegfall von Grenzschichten und damit verbundener Fresnel-Verluste ergibt.
-
9 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Laserlichtmoduls mit einem Filter 44, der zwischen dem Lichtleitkörper und einem vom Lichtleitkörper separaten Einkoppelzweig 39 angeordnet ist. Der Filter ist für das von der Laserlichtquelle her einfallende Laserlicht (Primärlicht) 38 durchlässig. Für das von der der Laserlichtquelle abgewandten Seite her einfallende Sekundärlicht 42, zumindest aber für das Fluoreszenzlicht, ist der Filter dagegen nicht durchlässig, sondern bevorzugt reflektierend. Durch die Reflexion von Sekundärlicht wird die Effizienz des Laserlichtmoduls, also der Quotient aus dem Licht der Laserlichtquelle im Nenner und dem über die Lichtaustrittsrichtung in gewünschter Weise austretenden Licht im Zähler, im Vergleich zu einer filterlosen, im Übrigen aber gleichen Ausgestaltung, verbessert. Der Einkoppelzweig 39 ist bevorzugt nicht einstückig mit dem übrigen Lichtleitkörper, aber formschlüssig mit diesem verbunden. Der Filter 44 besitzt bevorzugt eine der Form der Kontaktfläche zwischen dem Einkoppelzweig 39 und dem übrigen Lichtleitkörper angepasste Form.
-
10 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem ein Einkoppelzweig 46 als Innenhohlleiter oder Lichtleiter mit einer von der Brechzahl des Lichtleitkörpers abweichenden Brechzahl in den übrigen Lichtleitkörper hineinragt. Ein solcher als separater lichtleitender Festkörper verwirklichter Einkoppelzweig 46 weist bevorzugt endseitig, also an seinem dem Leuchtstoff zugewandten Ende 47, Streustrukturen wie eingeformte konvexe Kissen oder konkave Facetten auf, die dazu beitragen, das Leuchtmittel ausreichend flächig mit dem Laserlicht 38 zu beleuchten.
-
11 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem zur Lichteinkopplung und Lichtleitung in dem Lichtleiterkörper verlaufenden Lichtkanal 50. Der Lichtkanal weist einen Eingangskanalabschnitt 51 und einen Ausgangskanalabschnitt 52 auf. Der Eingangskanalabschnitt weist eine der Laserlichtquelle 12 zugewandte Lichteintrittsöffnung auf und verjüngt sich mit zunehmender Tiefe zunehmend. Analog dazu weist der Ausgangskanalabschnitt eine dem Leuchtmittel zugewandte Lichtaustrittsfläche auf und verjüngt sich ebenfalls mit zunehmender Tiefe zunehmend. Diese Form ist für die Entformbarkeit bei einer Herstellung des Lichtleitkörpers durch Spritzgießen günstig. Die beiden Kanalabschnitte 51, 52 vereinigen sich in der Tiefe des Lichtleitkörpers 14 zu einem durchgehenden Kanal 50, der die Lichteintrittsöffnung mit der Lichtaustrittsöffnung verbindet. Eine innere Umlenkfläche 54 dient dazu und ist dazu eingerichtet, das in dem Eingangskanal 51 propagierende Laserlicht in den Ausgangskanal 52 umzulenken. In einer bevorzugten Ausgestaltung sind die inneren Wände des Kanals durch eine metallische Beschichtung verspiegelt, um sämtliches über die Lichteintrittsöffnung eingetretene Licht zur Lichtaustrittsöffnung umzulenken.
-
Es ist auch denkbar, dass nur ein Umlenkelement 54, z. B. als innere Ausnehmung realisiert, vorhanden ist, der Lichtleitkörper 14 ansonsten aber unverändert ist. Das Laserlicht wird dann seitlich in den Lichtleitkörper 14 eingestrahlt, so dass das Laserlicht vollständig auf das Umlenkelement 54 auftrifft und von dort in Richtung zum Leuchtmittel 16, bzw. zur lichtdurchlässigen Grenzfläche 24 gelenkt wird. Der Eingangskanalabschnitt 51 und der Ausgangskanalabschnitt 52 wären dann nicht dinglich vorhanden, sondern würden nur das Primärstrahlbündel kennzeichnen. Die innere Umlenkfläche 54 könnte auch gewölbt ausgeführt sein, so dass das Leuchtmittel 16 vollständig und nicht nur zum Teil beleuchtet wird.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
