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Die Erfindung geht aus von einer Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, einem Kraftfahrzeug mit einer solchen Beleuchtungseinrichtung und einem Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
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Bei aus dem Stand der Technik bekannten Beleuchtungseinrichtungen für Kraftfahrzeuge, wie beispielsweise Scheinwerfer, finden mittlerweile neben herkömmlichen Lichtquellen wie Gasentladungslampen oder LEDs auch zunehmend Laser-Lichtquellen Anwendung. Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2013 008 075 A1 eine Leuchtvorrichtung mit nichtlinearem Lichtleiter für ein Kraftfahrzeug, bei welcher Laserlicht in einen nichtlinearen optischen Lichtleiter eingekoppelt wird, um am Ende des Lichtleiters vorzugsweise weißes Licht als Scheinwerferlicht bereitzustellen. Des Weiteren beschreibt die
WO 2004-050421 A1 einen Scheinwerfer für ein Fahrzeug, bei dem im Inneren des Gehäuses eine Lichtquelle für sichtbares Licht angeordnet ist und außerhalb des Gehäuses eine zweite Lichtquelle für infrarote Strahlung vorgesehen ist. Die durch die zweite Lichtquelle generierte infrarote Strahlung wird über einen mit der zweiten Lichtquelle verbundenen und optisch gekoppelten Lichtwellenleiter in das Gehäuse geleitet. Dort tritt das Licht aus dem Lichtwellenleiter im Bereich der Lichtquelle für das sichtbare Licht aus und wird entsprechend dem sichtbaren Licht mittels eines optischen Elements, das beispielsweise als Reflektor, Sammellinse, Streulinse, usw. ausgebildet sein kann, durch den Scheinwerfer abgegeben. Hierdurch wird eine Überlagerung von sichtbarem Licht und Infrarotstrahlung durch den Scheinwerfer abgegeben, sodass durch das sichtbare Licht einerseits die Umgebung für das menschliche Auge sichtbar gemacht werden kann und andererseits die Umgebung für ein Infrarotnachtsichtgerät besser erfassbar ist.
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Bei der Verwendung von Laser-Lichtquellen in Beleuchtungseinrichtungen gilt es dabei jedoch immer zu beachten, dass Laserlicht für das menschliche Auge sehr gefährlich sein kann. Zudem ist es auch immer wünschenswert, gerade im Hinblick auf den zunehmenden Funktionsumfang heutiger Kraftfahrzeuge, Komponenten möglichst kompakt und bauraumeffizient ausgestalten zu können.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug mit einer Laser-Lichtquelle, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, welche eine möglichst kompakte und auch sichere Ausgestaltung ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungseinrichtung, ein Kraftfahrzeug und ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen gemäß der jeweiligen unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung für ein Kraftfahrzeug weist eine Laser-Lichtquelle und ein faserförmiges Lichtleitelement mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende auf, wobei mittels der Laser-Lichtquelle Licht in das erste Ende des Lichtleitelements einkoppelbar ist. Dabei ist das Lichtleitelement derart ausgebildet, dass in das erste Ende eingekoppelte Licht zumindest zum Teil durch das Lichtleitelement durchführbar ist, sodass dieses aus dem zweiten Ende des Lichtleitelements austritt. Des Weiteren ist aus dem Lichtleitelement ein Großteil des in das erste Ende des Lichtleitelements eingekoppelten Lichts entlang des Lichtleitelements zu Beleuchtungszwecken seitlich auskoppelbar, wobei die Beleuchtungseinrichtung weiterhin eine Detektionseinheit aufweist, die dazu ausgelegt ist, eine radio- und/oder photometrische und/oder thermische Größe zu erfassen, die das aus dem zweiten Ende des Lichtleitelements austretende Licht betrifft.
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Durch die Verwendung einer Laser-Lichtquelle in Kombination mit einem faserförmigen Lichtleitelement, bei dem das seitlich ausgekoppelte Licht zur Beleuchtung verwendet wird, das heißt also Licht, das entlang der Mantelfläche und quer zur Längserstreckungsrichtung des Lichtleitelements ausgekoppelt wird, kann eine äußerst kompakte Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt werden. Dies ist dadurch bedingt, dass durch eine Laser-Lichtquelle ein Lichtstrahl mit hoher Lichtleistung aber äußerst geringem Durchmesser bereitgestellt werden kann, insbesondere ohne notwendige kollimierende Optiken oder dergleichen, wie dies beispielsweise bei LEDs der Fall wäre, und damit in ein ebenso dünnes, faserförmiges Lichtleitelement eingekoppelt werden kann, insbesondere ohne große Lichtverluste. Da zudem die Mantelfläche des Lichtleitelements als effektive Leuchtfläche verwendet wird, ist zudem eine äußerst vorteilhafte Positionierung der Detektionseinheit, zum Beispiel im Bereich des zweiten Endes des Lichtleitelements, möglich, um den Betrieb der Beleuchtungseinrichtung zu überwachen. Durch einen derartigen Aufbau lassen sich insbesondere zahlreiche mögliche Fehlerquellen detektieren, wie beispielsweise eine Positionsverschiebung der Laser-Lichtquelle, des Lichtleitelements oder deren Position zueinander, ein Bruch oder eine Beschädigung des Lichtleitelements, ein fehlerhafter Betrieb der Laser-Lichtquelle, die beispielsweise zu einer übermäßigen Lichtemission führt, und dergleichen. All diese Fehler bedingen eine Änderung der aus dem zweiten Ende aus dem Lichtleiter austretenden Strahlungsleistung, die dann beispielsweise als die das austretende Licht betreffende Größe durch die Detektionseinheit erfasst und damit überwacht werden kann. Insgesamt wird damit eine Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt, welche einen besonders kompakten Aufbau, energieeffizienten Betrieb und zudem eine besonders sichere Auslegung ermöglicht.
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Die das austretende Licht betreffende Größe kann dabei, wie erwähnt, die Strahlungsleistung darstellen, jedoch auch jede beliebige andere radiometrische oder photometrische Größe des austretenden Lichts, wie beispielsweise die Strahlungsenergie, Strahlungsintensität, Strahlungsstromdichte, oder eine thermische Größe wie beispielsweise die Temperatur, oder ähnliches. Die Detektionseinheit kann dazu beispielsweise einen Fotosensor, zum Beispiel eine Fotodiode, einen Fotomultiplayer, einen CCD-Sensor, oder jeden beliebigen anderen Sensor umfassen, der zur Detektion einer radiometrischen oder auch photometrischen Größe geeignet ist. Alternativ oder zusätzlich kann diese Größe auch indirekt über ihre Wirkung, zum Beispiel Temperatur, erfasst werden, wie beispielsweise mittels eines Temperatursensors, eines induktiven Temperatursensors, oder ähnlichem.
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Des Weiteren kann das faserförmige Lichtleitelement einen runden Querschnitt aufweisen, was eine besonders kostengünstige und auch effiziente Ausbildung des Lichtleitelements ermöglicht, jedoch kann das faserförmige Lichtleitelement jeden beliebigen Querschnitt haben, wie beispielsweise quadratisch, rechteckig, oval, usw. Zudem kann das Lichtleitelement aus Glas oder Kunststoff gebildet sein, oder auch eine Kombination aus beidem, wie beispielsweise einen Glaskern mit Kunststoffummantelung aufweisen. Damit sind vielzählige vorteilhafte und anpassungsfähige Gestaltungsmöglichkeiten bereitgestellt. Zudem bietet die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung auch vielzählige Einsatzmöglichkeiten, wie beispielsweise als Rücklicht oder auch zur Innenraumbeleuchtung eines Kraftfahrzeugs. Je nach Anwendungsfall kann auch die Farbe des durch die Laser-Lichtquelle bereitgestellten Lichts gewählt werden, wie beispielsweise rot, blau, gelb, grün. Zur Erzeugung von weißem Licht könnten beispielsweise auch mehrere Laser-Lichtquellen unterschiedlicher Farbe, zum Beispiel rot, grün und blau, bereitgestellt sein, die in entsprechender Weise Licht in jeweilige faserförmige Lichtleitelemente einkoppeln. Das durch die jeweiligen Mantelflächen abgegebene Licht kann dann beispielsweise durch entsprechende Optiken, wie z.B. Reflektoren, entsprechend gemischt und als weißes Licht abgestrahlt werden.
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Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Beleuchtungseinrichtung eine Steuereinrichtung auf, die dazu ausgelegt ist, die Laser-Lichtquelle in Abhängigkeit von der durch die Detektionseinheit erfassten Größe anzusteuern und/oder zu regeln, insbesondere abzuschalten. Wie beschrieben, lässt die das austretende Licht betreffende Größe, welche von der Detektionseinheit erfasst wird, Rückschlüsse auf vielzählige Fehlerquellen zu, sodass beispielsweise bei einer vorbestimmten Abweichung der erfassten Größe von einem vorbestimmten Normwert oder Normbereich automatisch ein Deaktivieren der Laser-Lichtquelle erfolgen kann, sodass sichergestellt ist, dass Gefahrensituationen bedingt durch den unerwünschten Austritt von Licht mit zu hoher lokaler Strahlungsleistung vermieden werden können.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Lichtleitelement eine vorbestimmten Oberflächenbeschaffenheit zur Förderung der Lichtauskopplung des sich durch das Lichtleitelement ausbreitenden Lichts auf. Derartige Oberflächenbeschaffenheiten können beispielsweise durch eine Aufrauhung der Oberfläche, Streuoptiken, streuende Beschichtungen, Beschichtungen mit Brechungsindexunterschieden, Fresnelstrukturen oder ähnlichem bereitgestellt sein. Derartige Oberflächenbeschaffenheiten stören dabei die Totalreflexion innerhalb des Lichtleitelements und führen damit zur Auskopplung des Lichts. Hierbei ist das Lichtleitelement bevorzugt derart ausgebildet, dass über die Länge der Faser ein gleichmäßiger Lichtaustritt bereitgestellt wird, das heißt die ausgekoppelte Strahlungsleistung ist über die Länge der Faser konstant, was besonders für die Verwendung der Beleuchtungseinrichtung als Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs besonders vorteilhaft ist. Für die Verwendung im Innenraum des Kraftfahrzeugs können jedoch auch beliebige optische Eigenschaften generiert werden, zum Beispiel durch gezielte bereichsweise vorgesehene Inhomogenitäten bei der Lichtauskopplung über die Länge des Lichtleitelements hinweg. Diese Auskoppeleigenschaften, insbesondere Gleichmäßigkeit oder Inhomogenitäten, können gezielt durch die entsprechende Ausbildung der Oberflächenbeschaffenheit bereitgestellt werden. Auch kann die Oberflächenbeschaffenheit des Lichtleitelements derart ausgebildet sein, dass eine gerichtete Lichtabstrahlung in einen vorbestimmten Raumwinkelbereich bereitgestellt wird. Beispielsweise kann die Oberfläche nicht vollumfänglich, sondern zum Beispiel nur über den halben Umfang oben beschriebene Auskoppelstrukturen aufweisen.
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Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im optischen Pfad zwischen dem zweiten Ende des Lichtleitelements und der Detektionseinheit ein erstes optisches Element angeordnet, das dazu ausgelegt ist, Licht zu einem ersten vorbestimmten Anteil, insbesondere Großteil, in das Lichtleitelement zu reflektieren, vorzugsweise auch zu einem zweiten vorbestimmten Anteil zu transmittieren. Ein solches optisches Element kann beispielsweise als reflektierender Spiegel, insbesondere als zumindest teildurchlässiger Spiegel ausgebildet sein, insbesondere als separates Bauteil, oder auch als reflektierende, und beispielsweise teildurchlässige Beschichtung des zweiten Endes des Lichtleitelements selbst ausgebildet sein. Durch dieses erste optische Element lassen sich Lichtverluste vorteilhafterweise deutlich reduzieren, da damit vorteilhafterweise das aus dem zweiten Ende austretende Licht wieder in das Lichtleitelement reflektiert beziehungsweise am Austreten durch Reflexion gehindert wird, damit das Lichtleitelement erneut durchlaufen kann und wiederum zumindest teilweise über die Oberfläche des Lichtleitelements ausgekoppelt werden kann. Dadurch kann die Effizienz der Beleuchtungseinrichtung deutlich gesteigert und Lichtverluste reduziert werden. Zur Überwachung der aus dem zweiten Ende des Lichtleitelements austretenden Lichts betreffenden Größe, wie beispielsweise der Strahlungsleistung, ist, wenn überhaupt, ein geringer Lichtanteil bereits vollkommen ausreichend, insbesondere wenn die Detektionseinheit beispielsweise einen Lichtsensor umfasst. Ist das erste optische Element beispielsweise als lichtundurchlässiger Spiegel mit metallischer Beschichtung ausgebildet, so kann die Detektionseinheit beispielsweise auch als induktiver Temperatursensor, zum Beispiel auf der Rückseite des Spiegels angeordnet, ausgebildet sein, wodurch eine direkte und schnelle Erfassung der Temperatur, und insbesondere auch Temperaturänderungen, der metallischen Oberfläche des Spiegels erfasst werden kann, worauf auf Änderungen in der Strahlungsleistung geschlossen werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist im optischen Pfad zwischen der Laser-Lichtquelle und dem ersten Ende des Lichtleitelements ein zweites optisches Element angeordnet, welches dazu ausgebildet ist, Licht in Abhängigkeit von einer Eigenschaft des Lichts zu transmittieren und zu reflektieren. Lichteigenschaften können dabei beispielsweise die Polarisation und/oder Ausbreitungsrichtung des Lichts darstellen. Auch durch dieses zweite optische Element lassen sich zusätzlich Lichtverluste auf besonders vorteilhafte Weise reduzieren. Dieses kann nämlich dazu genutzt werden, zum einen in dem Lichtleitelement rückgestreutes Licht wieder in das Lichtleitelement einzukoppeln, oder das Licht, welches das Lichtleitelement durchlaufend vom ersten optischen Element reflektiert, das Lichtleitelement erneut durchlaufen hat, ebenfalls wieder zu reflektieren und in das Lichtleitelement erneut einzukoppeln.
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Besonders vorteilhaft ist dabei insbesondere die Ausbildung der Beleuchtungseinrichtung sowohl mit dem ersten als auch zweiten optischen Element, da so eine Möglichkeit bereitgestellt wird, das Licht quasi in dem Lichtleitelement zu fangen, sodass dieses fast vollständig seitlich aus dem Lichtleitelement ausgekoppelt und daher in besonders effizienter Weise zu Beleuchtungszwecken genutzt werden kann.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite optische Element bevorzugt dazu ausgebildet, von der Laser-Lichtquelle emittiertes und im optischen Pfad von der Laser-Lichtquelle zum zweiten optischen Element sich ausbreitendes Licht zu einem vorbestimmten Anteil, insbesondere Großteil, zu transmittieren und im optischen Pfad vom Lichtleitelement zum zweiten optischen Element sich ausbreitendes Licht zu einem vorbestimmten Anteil, insbesondere Großteil, in das Lichtleitelement zu reflektieren. Durch diese Ausgestaltung des zweiten optischen Elements wird vorteilhafterweise eine besonders effiziente Einkopplung des Laserlichts in das Lichtleitelement ermöglicht, während sich in entgegengesetzter Richtung ausbreitendes Licht, also von dem Lichtleitelement kommendes, aus dem ersten Ende austretendes und auf das zweite optische Element treffendes Licht gerade eben nicht zum Großteil transmittiert, sondern reflektiert wird, um dieses wieder in das Lichtleitelement einzukoppeln. Realisieren lässt sich dies beispielsweise durch Polarisationsstrahlteiler in Kombination mit Verzögerungsplättchen, oder ähnlichem.
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Bevorzugt ist das zweite optische Element dabei als optischer Isolator oder sogenannte optische Diode ausgebildet. Ein optischer Isolator lässt dabei Licht einer bestimmten Polarisationsrichtung nur in eine Richtung durch, wenn in der Gegenrichtung Licht beliebiger Polarisation reflektiert wird.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Laser-Lichtquelle dazu ausgebildet, Licht mit einer vorbestimmten Polarisation bereitzustellen. Dies ist besonders vorteilhaft in Kombination mit einem oben näher beschriebenen zweiten optischen Element, welches polarisationsabhängig arbeitet. Daher ist es zudem besonders vorteilhaft, für den Fall, dass ein solches zweites optisches Element vorgesehen ist, wenn das Licht der Laser-Lichtquelle in Abstimmung auf die optischen Eigenschaften des optischen Isolators oder Polarisationsstrahlteilers oder ähnliches abgestimmt ist.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung oder einer ihrer Ausgestaltungen. Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung und ihre Ausgestaltungen genannten Merkmale, Merkmalskombinationen und deren Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weiterhin kann die Beleuchtungseinrichtung insbesondere als eine Innenraumbeleuchtung des Kraftfahrzeugs oder als eine Außenraumbeleuchtung, insbesondere als eine Heckleuchte des Kraftfahrzeugs, ausgebildet sein. Durch die optischen Eigenschaften der Laser-Lichtquelle kann die Lichtfaser besonders dünn ausgelegt werden. Dies erlaubt vielzählige neue Designmöglichkeiten und unterschiedliche Gestaltungsmöglichkeiten der Beleuchtung, beispielsweise auch mit mehreren Laser-Lichtquellen unterschiedlicher Farbe und mehreren jeweiligen faserförmigen Lichtleitelementen, die in beliebiger Geometrie und Anordnung für eine besonders kompakte Innenraumbeleuchtung genutzt werden können. Auch ermöglicht die besonders dünne Ausgestaltungsmöglichkeit der Lichtfasern den kompakten und platzsparenden Einbau in die Fahrzeugheckleuchte, wozu vorteilhafterweise eine rote Laser-Lichtquelle genutzt werden kann.
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Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei Laserlicht in ein erstes Ende eines faserförmigen Lichtleitelements eingekoppelt wird, das zumindest zum Teil das Lichtleitelement durchläuft und zumindest zum Teil an einem zweiten Ende des Lichtleitelements austritt. Weiterhin wird ein Großteil des in das erste Ende des Lichtleitelements eingekoppelten Lichts entlang des Lichtleitelements zu Beleuchtungszwecken seitlich ausgekoppelt, wobei weiterhin eine radio- und/oder photometrische und/oder thermische Größe erfasst wird, die das aus dem zweiten Ende des Lichtleitelements austretende Licht betrifft.
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Die für die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung und ihre Ausgestaltungen genannten Vorteile gelten in gleicher Weise für das erfindungsgemäße Verfahren. Darüber hinaus ermöglichen die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung und ihren Ausgestaltungen genannten gegenständlichen Merkmale die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens durch weitere Verfahrensschritte.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
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Dabei zeigen:
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1 eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und
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2 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Beleuchtungseinrichtung 10 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Beleuchtungseinrichtung 10 weist dabei eine Laser-Lichtquelle 12 auf, die beispielsweise eine oder mehrere Laserdioden umfassen kann. Weiterhin weist die Beleuchtungseinrichtung 10 ein als Lichtfaser 14 ausgebildetes faserförmiges Lichtleitelement auf. Die Laser-Lichtquelle 12 ist dabei dazu ausgebildet, monochromatisches Laserlicht, zum Beispiel im roten Spektralbereich, bevorzugt auch mit einer vorbestimmten Polarisationsrichtung, zu emittieren, welches über eine als ein erstes Ende 14a der Lichtfaser 14 ausgebildete Lichteintrittsfläche in die Lichtfaser 14 eingekoppelt wird. Das die Lichtfaser 14 durchlaufende Licht tritt an einem zweiten Ende 14b der Lichtfaser 14 wieder aus dieser aus und kann durch einen im optischen Pfad 16, welcher hier durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht werden soll, am zweiten Ende 14b der Lichtfaser 14 angeordneten Detektor 18 detektiert werden. Die Beleuchtungseinrichtung 10 ist nun so ausgebildet, dass ein Großteil des in die Lichtfaser 14 eingekoppelten Lichts jedoch über die Oberfläche 14c der Lichtfaser, das heißt also entlang ihrer Längserstreckungsrichtung seitlich ausgekoppelt wird. Dieses ausgekoppelte Licht soll durch die Striche mit dem Bezugszeichen 20 veranschaulicht werden. Um diese Lichtauskopplung zu fördern, kann die Oberfläche 14c der Lichtfaser 14 eine entsprechende Beschaffenheit bzw. Struktur, wie beispielsweise eine Aufrauhung, Streuoptiken, Fresnelstrukturen, oder im Allgemeinen optische Inhomogenitäten wie Brechungsindexunterschiede, die sich durch unterschiedliche Materialien, wie beispielsweise Glas und Kunststoff, bereitstellen lassen, gefördert werden. Vorzugsweise ist die Lichtfaser 14 dabei so ausgebildet, dass sich über die Länge der Faser 14 ein gleichmäßiger Lichtaustritt 20 bewerkstelligen lässt, das heißt also dass die ausgekoppelte Strahlungsleistung über die Länge der Faser 14 konstant ist. Eine derartige Ausgestaltung ist gerade im Hinblick auf die Verwendung der Beleuchtungseinrichtung 10 als eine Heckleuchte eines Kraftfahrzeugs besonders vorteilhaft.
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Der Detektor 18 zur Überwachung der aus dem zweiten Ende 14b ausgekoppelten Strahlungsleistung stellt dabei sicher, dass die Beleuchtungseinrichtung 10 nur im intakten Zustand und bestimmungsgemäß betrieben wird. Dazu kann beispielsweise ein Normwertebereich für die Strahlungsleistung, die im funktionsgemäßen Betrieb der Beleuchtungseinrichtung 10 vom Detektor 18 empfangen wird, vorgegeben sein. Sollte die vom Detektor 18 detektierte Strahlungsleistung jedoch von diesem Wertebereich abweichen, insbesondere nach oben und/oder unten, kann dies von einer Steuereinrichtung 22 der Beleuchtungseinrichtung 10 erfasst werden, die daraufhin unmittelbar das Abschalten der Laser-Lichtquelle 12 bewirkt. Gleiches gilt auch für jede andere, aus dem zweiten Ende 14b austretende radio- und/oder photometrische Größe, die vom Detektor 18 detektierbar ist. Damit lassen sich beispielsweise Fehler wie Positionsverschiebungen der Laser-Lichtquelle 12, der Lichtfaser 14, oder des Detektors 18 selbst, oder auch anderer optischer Komponenten der Beleuchtungsvorrichtung 10, sowie auch Defekte dieser Komponenten, wie beispielsweise eine Beschädigung oder ein Bruch der Lichtfaser 14, ein nicht funktionsgemäßer Betrieb der Laser-Lichtquelle 12, beispielsweise durch einen Ausfall oder eine anderweitige Fehlfunktion detektieren.
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Um zusätzlich noch die Effizienz der Beleuchtungsvorrichtung 10 zu steigern und Lichtverluste auf ein Minimum zu reduzieren, können vorteilhafter Weise noch ein erstes optisches Element 24 und/oder ein zweites optisches Element 26 im optischen Pfad 16 angeordnet sein. Das erste optische Element 24 ist dabei bevorzugt im optischen Pfad 16 zwischen der Lichtfaser 14 und dem Detektor 18 angeordnet und bevorzugt als teildurchlässiger Spiegel ausgebildet, welcher den Großteil des aus dem zweiten Ende 14b der Lichtfaser 14 austretenden und auf den Spiegel 24 auftreffenden Lichts wieder in Richtung der Lichtfaser 14 reflektiert, welches somit wiederum in diese eingekoppelt werden kann, um die Lichtfaser 14 erneut zu durchlaufen, um wiederum zumindest zum Teil über die Oberfläche 24c dieser ausgekoppelt zu werden. Ein geringer Anteil des auf den Spiegel 24 auftreffenden Lichts wird vom Spiegel durchgelassen und vom Detektor 18 zur Überwachung des funktionsgemäßen Betriebs der Beleuchtungseinrichtung 10 erfasst. Auf diese Weise lassen sich durch dieses erste optische Element 24 die Lichtverluste deutlich reduzieren. Weiterhin ist dieser Spiegel 24 in diesem Beispiel gekrümmt, beispielsweise konkav gewölbt, wodurch sich eine noch bessere Lichtbündelung in Richtung der Lichtfaser 14 und damit eine höhere Einkopplungseffizienz erzielen lässt. Alternativ kann der Spiegel 24 auch andere Geometrien haben, und beispielsweise eben ausgebildet sein. Alternativ kann dieses erste optische Element 24 auch als teildurchlässige spiegelnde Beschichtung des zweiten Endes 14b der Lichtfaser 14 selbst ausgebildet sein, wodurch eine besonders kompakte Anordnung bereitgestellt werden kann. Weiterhin ist es auch denkbar, dass dieses erste optische Element 24 ausschließlich reflektierend, das heißt lichtundurchlässig, ausgebildet ist, wobei zur Erfassung der Strahlungsleistung oder Änderungen in der Strahlungsleistung eine Temperaturerfassung, zum Beispiels der Temperatur an der metallischen Oberfläche des ersten optischen Elements 24 durch den Detektor 18 möglich wäre. Da jedoch eine Temperaturerfassung bedingt durch thermische Widerstände mit einer zeitlichen Verzögerung verbunden ist, ist es bevorzugt die austretende Laserstrahlung direkt zu erfassen, was aufgrund der erhöhten Detektionsgeschwindigkeit ein besonders hohes Maß an Sicherheit bietet.
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Zur weiteren Steigerung der Effizienz kann zudem noch ein zweites optisches Element 26 vorgesehen sein, welches im optischen Pfad 16 zwischen der Lichtfaser 14 und der Laser-Lichtquelle 12 angeordnet ist. Dieses ist bevorzugt als optischer Isolator ausgebildet, welcher die von der Laser-Lichtquelle 12 in Richtung der Lichtfaser 14 eingestrahlte Laserstrahlung zum Großteil, und insbesondere vollständig bis auf unvermeidbare Lichtverluste, transmittiert, jedoch aus der Lichtfaser 14 in Richtung der Laser-Lichtquelle 12 rückgestreute Strahlung, sowie auch im Falle des Vorhandenseins des ersten optischen Elements 24 durch dieses reflektierte, die Lichtfaser 24 erneut durchlaufende und aus dem ersten Ende 14a austretende Strahlung zum Großteil, insbesondere wiederum fast vollständig bis auf unvermeidbare Lichtverluste reflektiert.
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Mit anderen Worten besitzt also das zweite optische Element 26 in Richtung des Detektors 18 einen hohen Transmissionsgrad und geringen Absorptions- und Reflektionsgrad. In Richtung der Laserdioden hingegen besitzt das zweite optische Element 26 einen hohen Reflektionsgrad und einen geringen Absorptions- und Transmissionsgrad. Das erste optische Element 24 hingegen besitzt in Richtung des einfallenden Lichtes einen hohen Reflektionsgrad bei geringer Absorption und Transmission. Die geringe Transmission kann dann vorteilhafter Weise beim Einsatz eines Detektors 18 mit hoher Empfindlichkeit zur Umsetzung des Sicherheitskonzeptes verwendet werden. Durch den Einsatz der optischen Elemente 24 und 26 wird somit das Licht vorteilhafter Weise für längere Zeit in der Faser 14 „gefangen“ und es wird weniger Energie am Detektor 18, in diesem Fall in nicht nutzbare Wärme, umgewandelt. Dabei können die optischen Elemente 24 und 26 jeweils auch alleine verbaut sein. Zudem kann die Laser-Lichtquelle 12 kontinuierlich so wie gepulst betrieben werden.
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Der Einsatz von Lichtfasern 14 ermöglicht den kompakten und platzsparenden Einbau in die Fahrzeugheckleuchte. Durch die optischen Eigenschaften der Laser-Lichtquelle 12 kann die Lichtfaser 14 besonders dünn ausgelegt werden. Zudem kann Strahlung im Vergleich zur LED effizienter in die Faser 14 eingekoppelt werden. Dem Design bieten die dünnen Fasern 14 neue Möglichkeiten der Gestaltung. Dadurch lässt sich diese Beleuchtungsvorrichtung 10 beispielsweise auch vorteilhaft in den Innenraum eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise zur Ambientebeleuchtung oder ähnlichem, integrieren.
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Optional können auch weitere optische Elemente, wie Reflektoren oder Linsen vorgesehen sein, um das von der Faser 14 abgestrahlte Licht in geeigneter und vorbestimmter Weise zu lenken, formen, mischen, usw., um eine gewünschte Abstrahlcharakteristik zu erzeugen.
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei wird zunächst im Schritt S10 das durch die Laser-Lichtquelle 12 bereitgestellte Laserlicht in die Lichtfaser 14 eingekoppelt, zum Teil über die Oberfläche 14c der Lichtfaser 14 entlang der Lichtfaser 14 ausgekoppelt, zum Teil auch aus dem zweiten Ende 14b der Lichtfaser 14 ausgekoppelt und durch den Detektor 18 im Schritt S12 detektiert. Anschließend überprüft die Steuereinrichtung 22 in Schritt S14 ob die vom Detektor 18 detektierte Strahlungsleistung P in einem vorbestimmten Wertebereich liegt, beispielsweise oberhalb eines unteren Grenzwerts P1 und unterhalb eines oberen Grenzwerts P2. Ist dies der Fall, so setzt sich dieser Vorgang kontinuierlich und/oder in vorbestimmten Zeitschritten, fort. Für den Fall dass in Schritt S14 detektiert wird, dass die ermittelte Strahlungsleistung P nicht innerhalb der vorbestimmten Grenzen liegt, bewirkt die Steuereinrichtung 18 unmittelbar das Abschalten der Laser-Lichtquelle 12 in Schritt S16.
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Insgesamt wird so eine Beleuchtungseinrichtung und ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungseinrichtung bereitgestellt, welche einen äußerst kompakten Aufbau, eine sehr hohe Energieeffizienz und vor allem einen besonders sicheren Betrieb ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102013008075 A1 [0002]
- WO 2004050421 A1 [0002]
