DE102017217915A1

DE102017217915A1 - Lichtkonversionseinrichtung, Herstellungsverfahren hierfür sowie Leuchtvorrichtung

Info

Publication number: DE102017217915A1
Application number: DE102017217915.5A
Authority: DE
Inventors: Daniel Weissenberger; Thomas Feil
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2017-10-09
Filing date: 2017-10-09
Publication date: 2019-04-11

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lichtkonversionseinrichtung (68) für eine Leuchtvorrichtung (10), mit einem Konversionselement (72), das ausgebildet ist, einen Primärlichtstrahl, der eine Primärwellenlänge aufweist, in einen Sekundärlichtstrahl zu konvertieren, der eine von der Primärwellenlänge verschiedene Sekundärwellenlänge aufweist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine elektrisch leitfähige Leiterstruktur (84) vorzusehen, die wenigstens ein Leiterelement (86) umfasst, wobei das Leiterelement (86) wenigstens teilweise innerhalb des Konversionselements (72) und/oder auf wenigstens einer Seite des Konversionselements (72) an einer Oberfläche des Konversionselements (72) angeordnet ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtkonversionseinrichtung für eine Leuchtvorrichtung, mit einem Konversionselement, das ausgebildet ist, einen Primärlichtstrahl, der eine Primärwellenlänge aufweist, zumindest teilweise in einen Sekundärlichtstrahl zu konvertieren, der eine von der Primärwellenlänge verschiedene Sekundärwellenlänge aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Leuchtvorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen einer Lichtkonversionseinrichtung.
Lichtkonversionseinrichtungen werden in sogenannten „laser activated remote phosphor“ (LARP) Systemen eingesetzt, um mittels eines Konversionselements von einem Laser eingestrahltes, meist schmalbandiges, blaues Primärlicht wenigstens teilweise in Sekundärlicht, wie etwa gelbes Konversionslicht, umzuwandeln, woraus sich dann in der Überlagerung des gelben Konversionslichts mit dem Anteil an unkonvertierter Primärstrahlung weißes Mischlicht (Nutzlicht) ergibt, welches für Anwendungen in Fahrzeugscheinwerfer bevorzugt im EC-genormten Weißfeld des CIE-Farbdiagramms liegt. Mit dem Begriff Phosphor wird hier umgangssprachlich ein Leuchtstoffelement (Konversionselement) bezeichnet, das dazu eingerichtet ist, Primärlicht in Sekundärlicht umzuwandeln, wobei das chemische Element Phosphor nicht enthalten sein muss. So soll auch der Begriff Phosphormaterial nicht implizieren, dass das chemische Element Phosphor enthalten sein muss.
Generell ist die Wellenlängenkonversion bevorzugt eine Down-Konversion, ist die Konversionsstrahlung (Sekundärlichtstrahl) also niedriger energetisch (längerwellig) als die Pumpstrahlung (Primärlichtstrahl). Die Pumpstrahlung ist bevorzugt blaues Licht. Im Allgemeinen ist auch eine Pumpstrahlung in einem kürzerwelligen Bereich denkbar, beispielsweise im UV-Bereich. Weiterhin ist auch Konversionsstrahlung im Infraroten denkbar (z. B. für eine Nachtsichtfunktion bzw. zur Datenübertragung), bevorzugt handelt es sich aber um sichtbares Licht.
Ein von einem Wellenlängenkonversionselement bzw. Leuchtstoff emittierter wellenlängen-umgewandelter Teil eines Primärlichts wird als Konversionslicht bezeichnet. Dieses wird als Konversionslichtbündel vom Leuchtstoffelement abgestrahlt.
Der Leuchtstoff wird auch als Wellenlängenkonversionselement bezeichnet. Unter einem Leuchtstoff kann jeglicher, insbesondere fester, Stoff verstanden werden, welcher die Wellenlängenumwandlung ermöglicht. Die Wellenlängenumwandlung kann beispielsweise auf Fluoreszenz oder Phosphoreszenz beruhen. Sie kann eine Up-Konversion hin zu kürzeren Wellenlängen und Down-Konversion hin zu längeren Wellenlängen umfassen
Je nach gewähltem Wellenlängenkonversionselement kann eine Primärstrahlung (Anregungslicht)in Konversionslicht anderer Wellenlängen umgewandelt werden, bei einer Down-Konversion beispielsweise in blaues, grünes, gelbes, rotes Licht bzw. auch in IR-Strahlung.
Mit der Kombination aus einer Pumpstrahlungsquelle hoher Leistungsdichte, etwa einem Laser, und einem beabstandet dazu angeordneten Leuchtstoffelement, das auf eine Anregung mit der Pumpstrahlung hin Konversionslicht emittiert, lassen sich Lichtquellen hoher Leuchtdichte realisieren. Die Pumpstrahlung fällt auf eine Einstrahlfläche des Leuchtstoffelements, und das Konversionslicht wird an einer Abstrahlfläche abgegeben. Bei einem Betrieb in Transmission liegen die Einstrahl- und die Abstrahlfläche einander entgegengesetzt, bei dem vorliegend relevanten Betrieb in Reflexion fallen sie zusammen. Dabei muss nicht notwendigerweise die gesamte Pumpstrahlung konvertiert werden (Vollkonversion), sondern kann auch ein nicht konvertierter Teil davon mit dem Konversionslicht in Mischung als Beleuchtungslicht genutzt werden (Teilkonversion).
Das Konversionslicht wird an der Abstrahlfläche typischerweise Lambertsch abgegeben. Auch wenn die Pumpstrahlung dem Leuchtstoffelement vorgelagert in der Regel gebündelt ist, also ein entsprechendes Strahlenbündel einen Öffnungswinkel von nur wenigen Grad hat, ist im Falle der Teilkonversion der nicht konvertierte Teil der Pumpstrahlung bspw. aufgrund von Streuprozessen im Leuchtstoffelement dem Konversionslicht vergleichbar aufgefächert.
In einem LARP-System sind üblicherweise zwei unterschiedliche Konverteranordnungen einsetzbar. Die Konverteranordnung kann beispielsweise als transmissive Anordnung oder als reflektive Anordnung ausgestaltet sein. Der Vorteil bei der reflektiven Variante liegt in der besseren thermischen Anbindung des Konverters, da im Gegensatz zur transmissiven Variante keine optisch transparente Wärmesenke, wie beispielsweise ein Substrat, auf dem dann der Leuchtstoff angeordnet ist, erforderlich ist. So kann beispielsweise bei der reflektiven Variante der Leuchtstoff auf einem metallischen Spiegel angeordnet sein, dessen Wärmeleitfähigkeit im Vergleich zum lichtdurchlässigen Substrat, wie beispielsweise Saphir, deutlich erhöht ist. Der Hauptvorteil bei der transmissiven Variante liegt in der vorrichtungstechnisch einfachen Ausgestaltung eines optischen Gesamtsystems. So kann im Strahlengang zwischen der Laserdiode und dem Leuchtstoff eine erste Optik zum Zuführen der Anregungsstrahlung zum Leuchtstoff vorgesehen sein. Im Nachgang zum Leuchtstoff kann eine weitere Optik angeordnet sein, die vom Leuchtstoff emittiertes Nutzlicht abbildet. Bei der reflektiven Variante sind beide Optiken oder optischen Teilsysteme Prinzip bedingt im gleichen Halbraum angeordnet, was vorrichtungstechnisch aufwändig ist und eine Systemeffizienz herabsetzen kann. Bei der transmissiven Variante können dagegen die Optiken oder die optischen Teilsysteme in einem jeweiligen Halbraum, also vor und nach dem Leuchtstoff, angeordnet sein. Dies führt insbesondere zu einem großzügigeren Bauraum für die Optiken.
Bei transmissiven Laser-Leuchtstoff-Anordnungen wird der Leuchtstoff üblicherweise auf einen transparenten Träger aufgebracht. Aufgrund der hohen Wärmeentwicklung im Leuchtstoff (etwa durch Stokes-Shift) werden Trägermaterialien mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit ausgewählt, beispielsweise Saphir.
Bei reflektiven Laser-Leuchtstoff-Anordnungen wird der Leuchtstoff üblicherweise auf einen reflektierenden Träger aufgebracht, insbesondere auf ein reflektierendes Metall, beispielsweise Aluminium bzw. beschichtetes Aluminium.
Geeignete Leuchtstoffe können aus einer Gruppe von Stoffen ausgewählt sein, die oxidische oder (oxi-)nitridische Materialien, wie Granate, Orthosilikate, Nitrido(alumo)silikate, Nitridoorthosilikate oder Halogenide oder Halophosphate enthält. Konkrete Beispiele können dotierte Yttrium-Aluminium-Granate, wie YAG:Ce, dotierte Lutetium-Aluminium-Granat wie LuAG:Ce, dotierte Siliziumnitrid-Materialien, wie Eu-dotiertes CaAlSiN3 oder dergleichen aufweisen. Dotiermaterialien können generell aus einer Gruppe ausgewählt sein, die beispielsweise Ce, Tb, Eu, Yb, Pr, Tm und/oder Sm enthält. Weiterhin sind auch zusätzliche Dotierungen möglich, also Co-Dotierungen.
Das Leuchtstoffelement kann beispielsweise ein Matrixmaterial, etwa eine Keramik, ein Glas oder auch ein Kunststoffmaterial aufweisen, in dem dann der Leuchtstoff auf diskrete Bereiche verteilt angeordnet ist, z. B. in Körnern der Keramik oder in Partikelform in das Glas / den Kunststoff eingeformt. Das Leuchtstoffelement kann bspw. auch ein Monokristall des Leuchtstoffs sein, etwa ein YAG:Ce-Monokristall.
Für eine derartige Lichtkonversionseinrichtung sind insbesondere folgende Eigenschaften notwendig:

a) ein Emitter mit kleiner emittierender Fläche und möglichst homogener Leuchtdichte;
b) hohe optische Effizienz;
c) ein Sicherheitskonzept, um eine Degradation oder Beschädigung des Konversionselements zu registrieren; und
d) eine effiziente Entwärmung des Konversionselements.

Bisher bekannte Vorrichtungen lösen lediglich einzelne der Aspekte a) bis d), die erkennbar in einem Zielkonflikt stehen. Insbesondere gibt es einen Bedarf für Systeme, bei denen das Sicherheitskonzept sowie die effiziente Entwärmung gleichzeitig verwirklicht werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Lichtkonversionseinrichtungen der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere dahingehend, dass die erwünschten Eigenschaften möglichst gleichzeitig verwirklicht werden können.
Als Lösung wird der Gegenstand der unabhängigen Ansprüche vorgeschlagen.
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, eine elektrisch leitfähige Leiterstruktur vorzusehen, die wenigstens ein Leiterelement umfasst, wobei das Leiterelement, vorzugsweise volumenmäßig und/oder flächenmäßig, wenigstens teilweise innerhalb des Konversionselements und/oder auf wenigstens einer Seite des Konversionselements an einer Oberfläche des Konversionselements angeordnet ist. Mit den erfindungsgemäßen Merkmalen kann die in dem Konversionselement erzeugte Wärme mittels der Leiterstruktur abgeführt werden. Eine volumenmäßige Einbettung ist insbesondere dann gegeben, wenn das Leiterelement an allen seinen Seiten mit dem Konversionselement in Kontakt ist. Eine Einbettung, bei der wenigstens eine Seite des Leiterelements an einer Oberfläche des Konversionselements freiliegt und wenigstens eine Seite in Dickenrichtung des Konversionselements betrachtet unterhalb der Oberfläche mit dem Konversionselement in Kontakt ist, wird als flächenmäßig bezeichnet. Ferner kann der Widerstand bzw. die Impedanz bzw. die Induktivität der Leiterstruktur gemessen werden, um eine etwaige Beeinträchtigung oder Beschädigung der Leiterstruktur bzw. des Konversionselements zu erfassen. Durch die verbesserte Entwärmung kann eine kleinere Fläche als Emitter genutzt werden bzw. eine kleinere Fläche mit dem Laser angestrahlt werden. Somit steigt die für die Konversion verfügbare Laser-Strahlungsleistung pro Flächeneinheit und damit auch die emissionsseitige Leuchtdichte der Konversionsstrahlung bzw. der Nutzstrahlung, wodurch auch die optische Effizienz gesteigert werden kann. Insgesamt ergibt sich somit eine verbesserte Lichtkonversionseinrichtung im Vergleich zu den bekannten Ausführungsarten.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich durch Merkmale der abhängigen Ansprüche.
Es ist bevorzugt, dass das Konversionselement im Wesentlichen als Plattenelement mit einer ersten Breitseite, einer zweiten Breitseite und einem Randbereich ausgebildet ist, wobei das Leiterelement auf der Oberfläche zumindest einer der Breitseiten angeordnet ist und/oder wobei das Leiterelement auf einer der Breitseiten und wenigstens teilweise auf dem Randbereich angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Leiterelement auf dem gesamten Randbereich angeordnet. Es ist bevorzugt, dass das Konversionselement als rechteckiges, quadratisches oder kreisförmiges Plattenelement ausgebildet ist. Abhängig von der Geometrie bzw. der Form des Konversionselements und der Anordnung der Leiterstruktur kann die Entwärmung und die optische Effizienz verbessert und den gewünschten Einbaubedingungen angepasst werden. Das beispielsweise metallische Leiterelement kann zusätzlich aus dem Konversionselement austretendes Licht wieder zurückreflektieren, das andernfalls für die Konversion verloren wäre. Somit lässt sich die optische Effizienz steigern.
Es ist bevorzugt, dass die Leiterstruktur ein erstes Leiterelement und ein zweites Leiterelement umfasst, wobei das erste Leiterelement auf der ersten Breitseite und das zweite Leiterelement auf der zweiten Breitseite angeordnet sind, so dass das Konversionselement ein Dielektrikum einer aus den Leiterelementen gebildeten Kondensatoranordnung bildet. Mit dieser Ausgestaltung kann die Zuverlässigkeit, mit der eine Beeinträchtigung des Konversionselements bzw. der Leiterstruktur erfasst werden kann, gesteigert werden.
Es ist bevorzugt, dass die Leiterstruktur ein erstes Leiterelement und ein zweites Leiterelement umfasst. Vorzugsweise ist das erste Leiterelement auf der ersten Breitseite und das zweite Leiterelement auf der zweiten Breitseite angeordnet. Vorzugsweise dient das erste Leiterelement als Sendespule und das zweite Leiterelement als Empfangsspule. Die Leiterelemente sind mit dem Konversionselement bevorzugt fest verbunden. Bei Beschädigung oder Bruch des Konversionselements werden auch die mit diesem verbundenen Leiterelemente beschädigt, was zu einer Veränderung der Spuleninduktivität führt. Mit dieser Ausgestaltung kann die Zuverlässigkeit, mit der eine Beeinträchtigung des Konversionselements bzw. der Leiterstruktur erfasst werden kann, gesteigert werden.
Es ist bevorzugt, dass wenigstens ein Leiterelement, insbesondere die gesamte Leiterstruktur, transparent ausgebildet ist. Somit wird der Lichtweg durch die Leiterstruktur möglichst wenig beeinflusst, so dass eine weniger große Ausdehnung des Konversionselements benötigt wird. Somit kann die Größe des Konversionselements weiter verkleinert werden.
Es ist bevorzugt, dass die Leiterstruktur an eine Wärmesenke angeschlossen ist, um ein Entwärmen des Konversionselements zu ermöglichen. Das Konversionselement kann auf einem Substrat angeordnet sein, das eine Wärmesenke bildet. In diesem Fall kann die Leiterstruktur auch an das Substrat angeschlossen sein. Mit einer zusätzlichen Wärmesenke kann die Entwärmung des Konversionselements weiter verbessert werden.
Es ist bevorzugt, dass das Konversionselement eine Konversionselementdicke aufweist, wobei vorzugsweise die Konversionselementdicke über das Konversionselement hinweg im Wesentlichen konstant ist, wobei insbesondere in einem Querschnitt betrachtet die Konversionselementdicke in Abhängigkeit von der Leiterstruktur verringert ist, um eine im Wesentlichen konstante Gesamthöhe der Lichtkonversionseinrichtung zu ermöglichen. Mit dieser Ausgestaltung ist die Leiterstruktur wenigstens teilweise in das Konversionselement eingebettet. Somit ist der Kontakt erhöht, wodurch die Entwärmung weiter verbessert werden kann.
Es ist bevorzugt, dass das Konversionselement eine Konversionselementdicke aufweist, wobei die Konversionselementdicke beginnend von einem Randbereich des Konversionselements hin zu einem Mittelbereich des Konversionselements stetig zunimmt. Wenn das Konversionselement zum Rand hin dünner ausgebildet ist, kann die lichtemittierende Fläche bzw. das lichtemittierende Volumen zusehends verringert werden. Damit kann der Wärmeeintrag, insbesondere am Rand, weiter reduziert werden. Die Entwärmung wird somit weiter erleichtert.
Vorzugsweise umfasst die Lichtkonversionseinrichtung eine an die Leiterstruktur anschließbare Auswerteeinrichtung, wobei die Auswerteeinrichtung zum Erfassen der Impedanz und/oder des ohmschen Widerstandes und/oder der Kapazität und/oder der Induktivität der Leiterstruktur ausgebildet ist, um basierend auf der erfassten Impedanz und/ oder Kapazität und/oder Induktivität eine Beschädigung des Konversionselements und/oder der Leiterstruktur festzustellen. Die Auswerteeinrichtung kann in regelmäßigen Abständen die Impedanz bzw. den Widerstand der Leiterstruktur ermitteln und gegebenenfalls in einer Speichereinrichtung ablegen. Durch eine kontinuierliche bzw. zeitweise Auswertung der erfassten Messwerte kann die Auswerteeinrichtung bestimmen ob eine Beeinträchtigung der Leiterstruktur und/oder des Konversionselements vorliegt.
Es ist bevorzugt, dass die Leiterstruktur ein Leiterelement mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten umfasst, wobei wenigstens ein Leitersegment in einem Abstand vom Rand des Konversionselements entlang eines Randbereichs des Konversionselements verläuft, insbesondere auf der ersten und/oder zweiten Breitseite.
Es ist bevorzugt, dass die Leiterstruktur ein Leiterelement mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten umfasst, wobei wenigstens ein Leitersegment von einem Randbereich des Konversionselements zu einem gegenüberliegenden Randbereich des Konversionselements verläuft. Vorzugsweise verlaufen die Leitersegmente mäanderförmig über wenigstens eine der Breitseiten.
Es ist bevorzugt, dass die Leiterstruktur ein Leiterelement mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten umfasst, wobei ein Leitersegment ein Bogenleitersegment bildet, das entlang der Umfangsrichtung des Konversionselements verläuft und insbesondere kreisbogenförmig ausgebildet ist.
Es ist bevorzugt, dass die Leiterstruktur ein Leiterelement mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten umfasst, wobei wenigstens ein anderes Leitersegment ein Radialleitersegment bildet, das entlang einer Radialrichtung des Konversionselements verläuft.
Es ist bevorzugt, dass die Leiterstruktur ein Leiterelement mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten umfasst, wobei wenigstens ein Leitersegment ein Mittelbereichssegment bildet, von dem sich insbesondere die Radialleitersegmente vorzugsweise zu dem Bogenleitersegment erstrecken, wobei insbesondere das Mittelbereichssegment eine Öffnung aufweist und insbesondere kreisringförmig ausgebildet ist.
Denkbar ist auch, dass die zumindest eine Leiterstruktur zumindest abschnittsweise oder vollständig als Koch-Kurve und/oder zumindest abschnittsweise oder vollständig in Form eines Sierpinski-Dreiecks und/oder zumindest abschnittsweise oder vollständig in Form einer Mandelbrot-Menge auszubilden. Dies hat den Vorteil, dass der Leuchtstoff möglichst großflächig von der Leitungsspur in vorbestimmten Bereichen umfasst ist.
Die Erfindung schafft ferner eine Leuchtvorrichtung, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, zum Erzeugen eines Beleuchtungslichtstrahls, mit einer Lasereinrichtung, die ausgebildet ist, einen Laserlichtstrahl auszusenden; und einer zuvor beschriebenen Lichtkonversionseinrichtung (LARP = Laser Activated Remote Phosphor Anordnung), wobei der Laserlichtstrahl in die Lichtkonversionseinrichtung als Primärstrahl derart einspeisbar ist, dass der Beleuchtungsstrahl basierend auf dem mittels der Lichtkonversionseinrichtung erzeugten Sekundärlichtstrahl erzeugbar ist.
Das mit der erfindungsgemäßen Leuchtvorrichtung ausgestattete Fahrzeug kann ein Luftfahrzeug oder ein wassergebundenes Fahrzeug oder ein landgebundenes Fahrzeug sein. Das landgebundene Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug oder ein Schienenfahrzeug oder ein Fahrrad sein. Besonders bevorzugt ist das Fahrzeug ein Lastkraftwagen oder ein Personenkraftwagen oder ein Kraftrad. Das Fahrzeug kann des Weiteren als nicht-autonomes oder teil-autonomes oder autonomes Fahrzeug ausgestaltet sein.
Die Erfindung schafft ferner ein Verfahren zum Herstellen einer zuvor beschriebenen Lichtkonversionseinrichtung mit den Schritten:

- Bereitstellen eines Konversionselements, das ausgebildet ist, einen Primärlichtstrahl, der eine Primärwellenlänge aufweist, in einen Sekundärlichtstrahl zu konvertieren, der eine von der Primärwellenlänge verschiedene Sekundärwellenlänge aufweist;
- Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Leiterstruktur, die wenigstens ein Leiterelement umfasst, wobei das Leiterelement, vorzugsweise volumenmäßig und/oder flächenmäßig, wenigstens teilweise innerhalb des Konversionselements oder auf wenigstens einer Seite des Konversionselements an einer Oberfläche des Konversionselements erzeugt wird.

Die für die erfindungsgemäße Lichtkonversionseinrichtung angegebenen Vorteile und Wirkungen gelten gleichermaßen für die mit der Lichtkonversionseinrichtung ausgerüstete Leuchtvorrichtung sowie das Verfahren und umgekehrt. Entsprechend können für Vorrichtungsmerkmale auch Verfahrensmerkmale oder umgekehrt formuliert sein.
Weitere Vorteile, Wirkungen und Merkmale ergeben sich durch das folgende Ausführungsbeispiel anhand der beigefügten Figuren. In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Merkmale und Funktionen.
Es zeigen:

1 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtvorrichtung;
2 in einer schematischen Draufsicht ein erstes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung;
3 eine Schnittansicht entlang III-III aus 2;
4 in einer schematischen Draufsicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung;
5 eine Schnittansicht entlang V-V aus 4;
6 in einer schematischen Perspektivansicht ein drittes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung;
7 eine Draufsicht der Lichtkonversionseinrichtung aus 6;
8 eine Schnittansicht entlang VIII-VIII aus 7;
9 eine Variante der Schnittgeometrie aus 8;
10 in einer schematischen Perspektivansicht ein viertes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung;
11 in einer schematischen Perspektivansicht ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung;
12 in einer schematischen Ansicht die Funktionsweise einer Lichtkonversionseinrichtung;
13 in einer schematischen Seitenansicht ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung; und
14 in einer schematischen Seitenansicht die Funktionsweise einer Lichtkonversionseinrichtung.

Es wird auf 1 Bezug genommen, die ein Ausführungsbeispiel einer Leuchtvorrichtung 10 zeigt. Die Leuchtvorrichtung 10 umfasst eine Laserlichtquelle 12, die einen schmalbandigen blauen Primärlichtstrahl 14 in Richtung auf eine Lichtkonversionseinrichtung 16 abstrahlt. Die Lichtkonversionseinrichtung 16 wandelt den Primärlichtstrahl 14 teilweise in einen gelben Sekundärlichtstrahl 18. Der Primärlichtstrahl 16 und der Sekundärlichtstrahl 18 ergeben in Überlagerung weißes Nutzlicht, das von der Leuchtvorrichtung 10 zur Beleuchtung abgestrahlt wird. Ferner umfasst die Leuchtvorrichtung 10 eine Steuereinrichtung 20 sowie eine Auswerteeinrichtung 106, welche ausgebildet ist, Messdaten zu erfassen und/oder die Laserlichtquelle 12 zu steuern. Die Auswerteeinrichtung 106 ist ausgebildet, elektrische Widerstandmessungen und elektrische Widerstandsänderungen zu messen und/oder elektromagnetisch induzierte Induktionsspannungen und Änderungen dieser Induktionsspannung zu messen und/oder eine elektrische Kapazität und eine Änderung dieser Kapazität zu messen, zu speichern und auszuwerten. Die Methode der Induktionsüberwachung ist in US 2016290856 A1 beschrieben und wird hier vollumfänglich für die Beschreibungen der nachfolgenden Ausführungsbeispiele mit offenbart. Die Methode der kapazitiven Überwachung ist in der Anmeldung DE 10 2017 204 867.0 beschrieben und wird hier vollumfänglich für die Beschreibungen der nachfolgenden Ausgestaltungsbeispiele mit offenbart. Insbesondere ist die Auswerteeinrichtung 106 dafür eingerichtet, bei Vorliegen einer oben beschriebenen resistiven und/oder induktiven und/oder kapazitiven Änderung, welche größer als ein jeweiliger Schwellenwert ist, die Laserlichtquelle 12 zu dimmen oder ganz auszuschalten. Eine Messmethode sowie eine dafür geeignete Schaltungsvorrichtung ist in der deutschen Anmeldung DE 10 2016 115 493.8 beschrieben und wird hier vollumfänglich für die Beschreibungen der nachfolgenden Ausgestaltungsbeispiele mit offenbart. Damit ist eine Sicherheit der Leuchtvorrichtung 10 erhöht.
Ein erstes Ausführungsbeispiel der Lichtkonversionseinrichtung 16 ist in 2 und 3 näher dargestellt. Die Lichtkonversionseinrichtung 16 umfasst ein Substrat 22. Das Substrat 22 ist beispielsweise aus Saphir und kann als eine Wärmesenke 23 dienen. An dem Substrat 22 ist ein Konversionselement 24 derart angeordnet, dass das Konversionselement 24 durchstrahlt werden kann. Die Lichtkonversionseinrichtung 16 wird in Transmission betrieben (siehe 1). Zwischen Substrat 22 und Konversionselement 24 kann eine dichroitische Filterschicht angebracht sein (nicht dargestellt), welche eingehendes Primärlicht durchlässt und vom Konversionselement 24 in Richtung Primärlichtquelle zurück gestreutes Konversionslicht reflektiert, so dass es Konversionslicht aus dem Konversionselement 24 in Abstrahlrichtung austreten kann. Das auch als Konverter bezeichnete Konversionselement 24 umfasst vorzugsweise ein Phosphormaterial, das an sich bekannt ist.
Das Konversionselement 24 ist in diesem Beispiel als Plattenelement 26 ausgebildet, das eine im Wesentlichen quadratische Form aufweist. Das Konversionselement 24 weist eine im Wesentlichen konstante Konversionselementdicke d zwischen 50µm und 1000µm, hier bevorzugt von 200 µm auf. Das Konversionselement 24 weist eine erste Breitseite 28 (oben) und eine zweite Breitseite 30 (unten) auf, die einander in Durchstrahlungsrichtung gegenüberliegen. Ferner umfasst das Konversionselement 24 eine Mehrzahl von Seitenbereichen 32, die zusammen mit einem schmalen Abschnitt der jeweiligen Breitseiten 28, 30 einen Randbereich 34 bilden. Genauer gesagt umfasst der Randbereich 34 bis zu etwa 10 % der Dimension der jeweiligen Breitseite 28, 30 beginnend von dem Seitenbereich 32 entlang der Oberfläche der jeweiligen Breitseite 28, 30.
Die Lichtkonversionseinrichtung 16 umfasst ferner eine elektrisch leitfähige Leiterstruktur 36. Die Leiterstruktur 36 ist auf dem Konversionselement 24 aufgebracht. In diesem Beispiel ist die Leiterstruktur 36 an dem Randbereich 34 und auf der Oberfläche der ersten Breitseite 28 vorgesehen.
Die Leiterstruktur 36 umfasst ein erstes Leiterelement 38 und ein zweites Leiterelement 40. Das erste Leiterelement 38 umfasst eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten 42 (hier: vier), die an dem Seitenbereich 32 und teilweise auf der Oberfläche der ersten Breitseite 28 entlang der Umfangsrichtung des Konversionselements 24 aufgebracht sind. Mit anderen Worten ist das erste Leiterelement 38 entlang des Randbereichs 34 angeordnet. Vorzugsweise ist das erste Leiterelement 38 metallisch ausgeführt, um an dem Seitenbereich 32 andernfalls austretendes Licht wieder in das Konversionselement 24 zurück zu reflektieren.
Das zweite Leiterelement 40 umfasst eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten 44 (hier: fünf), die auf der Oberfläche der ersten Breitseite 28 und in einem Abstand von dem Randbereich 34 angeordnet sind. Die Leitersegmente 44 sind so angeordnet, dass das zweite Leiterelement 40 mäanderförmig ausgebildet ist. Dabei verlaufen die Leitersegmente 44 jeweils im Wechsel einmal entlang des Randbereichs 34 und einmal zwischen gegenüberliegenden Abschnitten 46, 48 des Randbereichs 34. Freie Enden 50, 52 des Leiterelements 40 können als Anschlüsse 54 für die Steuereinrichtung 20 dienen, die noch näher beschrieben wird. Die Leitersegmente 44 sind aus einer dünnen Gold-Beschichtung ausgebildet. Die Breite der Leitersegmente 44 beträgt vorzugsweise zwischen etwa 5 µm und 1000 µm, bevorzugt 10 µm. Die Breite der Leitersegmente 44 kann entlang der Länge einzelner, einiger oder aller Leitersegmente 44 variieren. Die Leitersegmente 44 sind fest mit dem Konversionselement 24 verbunden.
In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform kann auch auf der zweiten Breitseite 30 (Unterseite) die elektrisch leitfähige Leiterstruktur 36 angebracht sein. Mit dieser Doppelanordnung lassen sich resistive und/oder induktive und/oder kapazitive Messungen zur Überwachung der Integrität des Konversionselement 24 durchführen. Kollektiv werden resistive und/oder induktive und/oder kapazitive Messungen auch als Impedanzmessungen bezeichnet. Bei einer induktiven Messung dient die auf der einen Seite (beispielsweise der ersten Breitseite 28) angebrachte elektrisch leitfähige Leiterstruktur 36 als Sendespule und die auf der anderen Seite (beispielsweise der zweiten Breitseite 30) angebrachte elektrisch leitfähige Leiterstruktur 36 als Empfangsspule.
4 und 5 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung 56, die im Vergleich zu der Lichtkonversionseinrichtung 16 eine andere Ausgestaltung eines zweiten Leiterelements 58 aufweist und im Übrigen identisch ist. Das zweite Leiterelement 58 umfasst eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten 60 (hier: fünf), die in einem Abstand von dem Randbereich 34 entlang der Umfangsrichtung des Konversionselements 24 verlaufen. Wie zuvor beschrieben, kann die Breite der Leitersegmente 60 entsprechend variieren. Das zweite Leiterelement 58 stellt ebenfalls freie Enden 62, 64 als Anschlüsse 66 zur Verfügung.
Es wird nachfolgend auf die 6 bis 8 Bezug genommen, die ein drittes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung 68 zeigen. Die Lichtkonversionseinrichtung 68 umfasst ein Substrat 70. Das Substrat 70 ist beispielsweise aus Saphir und kann als Wärmesenke 71 dienen. An dem Substrat 70 ist ein Konversionselement 72 derart angeordnet, dass das Konversionselement 72 durchstrahlt werden kann. Das Konversionselement 72 umfasst vorzugsweise ein Phosphormaterial, das an sich bekannt ist.
Das Konversionselement 72 ist als Plattenelement 74 ausgebildet, das eine im Wesentlichen kreisförmige Form aufweist. Das Konversionselement 72 weist hier eine im Wesentlichen konstante Konversionselementdicke d von 200 µm auf. Das Konversionselement 72 weist eine erste Breitseite 76 (oben) und eine zweite Breitseite 78 (unten) auf, die einander in Durchstrahlungsrichtung gegenüberliegen. Ferner umfasst das Konversionselement 72 einen Seitenbereich 80, der zusammen mit einem schmalen Abschnitt der jeweiligen Breitseiten 76, 78 einen Randbereich 82 bildet. Genauer gesagt umfasst der Randbereich 82 bis zu etwa 10 % der Dimension der jeweiligen Breitseite 76, 78 beginnend von dem Seitenbereich 80 entlang der Oberfläche der jeweiligen Breitseite 76, 78.
Die Lichtkonversionseinrichtung 68 umfasst ferner eine elektrisch leitfähige Leiterstruktur 84. Die Leiterstruktur 84 ist teilweise in dem Konversionselement 72 eingebettet. Die Leiterstruktur 84 ist hier bevorzugt in Form von dünnen Aluminiumstegen ausgebildet. Denkbar ist auch eine Ausgestaltung als Silberstege, Goldstege oder Kupferstege. Die Leiterstruktur 84 ist in einem Abstand von dem Randbereich 82, auf der Oberfläche der ersten Breitseite 76 und auf einer Oberfläche des Substrats 70 vorgesehen.
Die Leiterstruktur 84 umfasst ein Leiterelement 86, das eine Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten 87, die teilweise an dem Randbereich 82 und teilweise auf der Oberfläche der ersten Breitseite 28 aufgebracht sind.
Zwei Leitersegmente verlaufen in einem Abstand von dem Randbereich 82 im Wesentlichen kreisbogenförmig entlang der Umfangsrichtung des Konversionselements 72 und bilden jeweils ein Bogenleitersegment 88.
Im Zentrum des Konversionselements 72 kann ein Leitersegment angeordnet sein, das im Wesentlichen kreisartig ausgebildet ist und ein Mittelbereichssegment 90 bildet.
Zwischen dem Mittelbereichssegment 90 und jedem Bogenleitersegment 88 kann eine Mehrzahl von radial verlaufenden Leitersegmenten angeordnet sein, die das Bogenleitersegment 88 mit dem Mittelbereichssegment 90 elektrisch verbinden. Diese Leitersegmente bilden Radialleitersegmente 92. Die Radialleitersegmente 92 erstrecken sich speichenartig zwischen dem Mittelbereichssegment 90 und dem Bogenleitersegment 88.
Zusätzlich können zwei weitere Leitersegmente als Anschlüsse 94 vorhanden sein, die an dem Randbereich 82 und auf dem Substrat 70 angeordnet sind.
Wie in 8 dargestellt, weist das Konversionselement 72 im Querschnitt betrachtet lediglich an denjenigen Stellen, an denen die Leiterstruktur 84 angeordnet ist, eine verringerte Konversionselementdicke d auf. Folglich ist ein vom Randbereich 82 zu dem Zentrum des Konversionselements 72 hin zunehmender Anteil der Leiterstruktur 84 in dem Konversionselement 72 eingebettet. Somit ist die Einbettung der Leiterstruktur 84 an dem Ort der größten Einstrahlung von Primärlicht ebenfalls am größten, wodurch die Entwärmung verbessert werden kann.
In einer nicht näher dargestellten Variante dieser Ausführungsform, kann wenigstens ein Leiterelement 86 in das Konversionselement 72 hineinragen. Das Leiterelement 86 ist also sozusagen teilweise eingebettet bzw. eingegraben und ragt lediglich teilweise aus dem Konversionselement 72 heraus. Dies wird auch als flächenmäßige Einbettung bezeichnet. Die Breite der Leitersegmente 87 beträgt bevorzugt 10 µm. Die Breite der Leitersegmente 87 kann entlang der Länge einzelner, einiger oder aller Leitersegmente 87 variieren. Vorzugsweise sind die Leitersegmente 87 in dieser Variante als Silberstege ausgebildet. Die Leitersegmente 87 weisen insbesondere ein rechteckiges Querschnitts-Profil auf, können aber auch dreiecksförmig, trapezförmig oder freiförmig ausgestaltet sein.
In einer hier nicht näher dargestellten Variante kann die Konversionselementdicke d nicht nur an den Stellen der Leiterstruktur 84 sondern allgemein auf die zuvor beschriebene Weise ausgestaltet sein.
9 zeigt eine Variante, in der die Leiterstruktur 84 stets auf der Oberfläche des Konversionselements 72 aufgebracht ist. Mit anderen Worten ist in diesem Beispiel kein Teil der Leiterstruktur 84 in dem Konversionselement 72 eingebettet.
Gemäß 10 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung 96 ähnlich zu der Lichtkonversionseinrichtung 68 ausgebildet. Allerdings ist im Unterschied ein Mittelbereichssegment 98 kreisringförmig mit einer Öffnung 100 ausgebildet. In dieser Konfiguration kann die Leiterstruktur auch metallisch und opak ausgebildet sein.
Wie aus 11 ersichtlich, weist ein fünftes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung 102 zusätzlich eine Mehrzahl von Leitersegmenten 104 in der Leiterstruktur 84 auf, wobei die Leitersegmente 104 an dem Randbereich 82 angeordnet sind. Bevorzugt sind die Leitersegmente 104 metallisch reflektierend ausgebildet, um an dem Seitenbereich 80 andernfalls austretendes Licht zurück in das Konversionselement 72 zu reflektieren.
Anhand der 12 wird die Funktionsweise der Erfindung näher erläutert. Die Steuereinrichtung 20 umfasst eine Auswerteeinrichtung 106, die ausgebildet ist einen ohmschen Widerstand zu erfassen, zu speichern und auszuwerten. Die Auswerteeinrichtung 106 ist an die Leiterstruktur 84 (oder eine andere hierin beschriebene Leiterstruktur) angeschlossen und misst intermittierend oder kontinuierlich den ohmschen Widerstand der Leiterstruktur 84. Vorzugsweise werden die erfassten Messwerte gespeichert.
Tritt eine Beschädigung 108 ein, die beispielsweise durch thermische oder mechanische Einwirkung entstehen kann und reduziert oder unterbricht dabei eines der Leitersegmente, etwa eines der Radialleitersegmente 92, so ändert sich der ohmsche Widerstand der gesamten Leiterstruktur 84. Diese Änderung des ohmschen Widerstandes wird von der Auswerteeinrichtung 106 erkannt. Die Steuereinrichtung 20 kann einen Nutzer auf die Beschädigung 108 hinweisen und gegebenenfalls auch Gegenmaßnahmen einleiten, beispielsweise die Leistung der Laserlichtquelle 12 entsprechend regeln, zum Beispiel zu dimmen oder ganz auszuschalten. Weiterhin kann die Auswerteeinrichtung 106 ausgebildet sein, elektromagnetisch induzierte Induktionsspannungen und Änderungen dieser Induktionsspannung zu messen und/oder eine elektrische Kapazität und eine Änderung dieser Kapazität zu messen, zu speichern und auszuwerten.
In 13 und 14 ist ein sechstes Ausführungsbeispiel einer Lichtkonversionseinrichtung 110 dargestellt. Im Unterschied zu den bisher beschriebenen Lichtkonversionseinrichtungen, umfasst die Lichtkonversionseinrichtung 110 beispielsweise das zuvor beschriebene Konversionselement 72 auf dem allerdings eine Leiterstruktur 112 auf beiden Breitseiten 76, 78 angeordnet ist. Das Konversionselement 72 bildet somit ein Dielektrikum 113 und zusammen mit der Leiterstruktur 112 eine Kondensatoranordnung 114. Die Leiterstruktur 112 kann jede sinnvolle Kombination der zuvor beschriebenen Leiterelemente aufweisen.
Falls, wie bei dieser Ausführungsform, die elektrisch leitfähige Leiterstruktur 112 auch auf der zweiten Breitseite 78 (Unterseite) die Leiterelemente 86 mit Leitersegmenten 87 umfasst, können diese gleichartig oder aber auch mit einer verschiedenartigen geometrischen Anordnung angebracht sein. Mit solchen Doppelanordnungen lassen sich resistive und/oder induktive und/oder kapazitive Messungen (wie etwa bei der Kondensatoranordnung 114) zur Überwachung der Integrität des Konversionselements 72 durchführen. Kollektiv werden resistive und/oder induktive und/oder kapazitive Messungen auch als Impedanzmessungen bezeichnet. In diesem Beispiel sind die Leitersegmente 87 bevorzugt als dünne Silberstege ausgebildet, die an der Oberfläche des Konversionselements 72 angebracht bzw. mit diesem mittels eines Glaslots fest angeklebt sind.
In einer weiteren Ausführungsform können die Leiterelemente 86 bzw. die Leitersegmente 87 aus einer optisch transparenten ITO-Beschichtung (Indium-Zinn-Oxid-Schicht) gebildet sein, welche sowohl optisch transparent als auch elektrisch und thermisch leitfähig ist. Auch hier kann auf der zweiten Breitseite 78 (Unterseite) eine gleichartige oder eine nicht gleichartige elektrisch leitfähige Leiterstruktur 112 (ITO-Schicht) mit Leitersegmenten 87 angebracht sein. Mit solchen Doppelanordnungen lassen sich, wie oben beschrieben, resistive und/oder induktive und/oder kapazitive Messungen zur Überwachung der Integrität des Konversionselements 72 durchführen. Bei einer induktiven Messung dient das auf der einen Seite angebrachte Leiterelement 86 als Sendespule und das auf der anderen Seite angebrachten Leiterelement 86 als Empfangsspule.
Anhand von 14 wird die Funktionsweise näher erläutert. Die Auswerteeinrichtung 106 ist in diesem Fall zusätzlich so ausgebildet, dass eine Impedanz der Leiterstruktur 112 ermittelt werden kann. Tritt eine Beschädigung 116 des Konversionselements 72 und/oder der Leiterstruktur 112 auf, so ändert sich die Kapazität der Kondensatoranordnung 114. Damit ändert sich die Impedanz der Kondensatoranordnung 114. Die Änderung der Impedanz kann wiederum von der Auswerteeinrichtung 106 erfasst werden. Anschließend kann ein Nutzer informiert oder gegebenenfalls Gegenmaßnahmen eingeleitet werden. Vorteil bei dieser Konfiguration ist, dass nicht nur eine Beschädigung der Leiterstruktur 112 direkt gemessen werden kann, sondern auch die Beschädigung des Konversionselements 72.
Schließlich wird noch ein Verfahren zur Herstellung einer zuvor beschriebenen Lichtkonversionseinrichtung beschrieben. Die Herstellungsschritte sind folgende:
Zunächst wird ein Konversionselement (Konverter) auf ein Substrat (z.B. Saphir) aufgebracht, beispielsweise indem das Konversionselement mit einem niedrig schmelzenden Glaslot auf das Substrat aufgeklebt wird.
Vorzugsweise mittels photolithographischer Maske wird eine Metallisierung durchgeführt, so dass der Randbereich des Konverters metallisch eingefasst wird. Im selben Herstellungsschritt oder gesondert kann auch eine metallische Leiterstruktur (z.B. rund, rechteckig, mäanderförmig) aufgebracht werden. Die Leiterstruktur wird auch als SRS-Struktur (Safety Recognition Structure) bezeichnet. Auch andere Metallisierungsverfahren sind denkbar, auch wenn diese aufwendiger sein können.
Alternativ kann die Leiterstruktur auch aus einem transparenten Material gefertigt sein und/oder in einem separaten Herstellungsschritt aufgebracht werden.
In den Ausführungsbeispielen werden Spezialfälle zu Darstellungszwecken beschrieben. Die SRS-Strukturen können auch gleichzeitig auf beiden Seiten angebracht sein. Die Struktur kann auch - zumindest teilweise - in den Leuchtstoff des Konversionselements eingelassen sein.
In der Anwendung wird der Aufbau von der Unterseite mit einem konzentrierten Laserstrahl bestrahlt (Transmissions-Anordnung). Eine Reflexions-Anordnung ist ebenso möglich. Hierfür befindet sich an der Unterseite des Konverters eine bevorzugt eine reflektierende Fläche, die alternativ auch vom Konverter beabstandet sein kann.
Es wurden Ideen vorgestellt, welche die oben aufgeführten Anforderungen a) bis d) möglichst umfassend erfüllen. Gleichwohl müssen nicht sämtliche Vorteile in allen Ausführungsformen vorhanden oder erfüllt sein. Insbesondere werden besonders geeignete Geometrien für die leitfähigen Strukturen (Leiterstrukturen) eines resistiven bzw. kapazitiven bzw. induktiven Sicherheitskonzepts gezeigt, welche gleichzeitig zur Entwärmung des Konverters dienen.
Mit den beschrieben Ausführungsformen ist es möglich, die Anforderungen gleichzeitig und wirkungsvoller zu erfüllen.
So kann der Konverter aufgrund einer besseren Entwärmung klein und räumlich begrenzt gestaltet sein, wodurch auslaufende, gelblich emittierenden Ränder auf der lichtemittieren Fläche vermieden werden können.
Ferner kann durch die vorzugsweise umlaufende, reflektierende Metallisierungsschicht andernfalls seitlich aus dem Konverter austretendes Licht in diesen zurückreflektiert werden, so dass die optische Effizienz verbessert werden kann.
Die SRS-Struktur stellt zusätzlich einen Sicherheitsmechanismus dar, der einer Überhitzung des Konverters entgegenwirkt, etwa durch die umlaufende, metallische Einfassung des Konverters sowie die SRS-Struktur.
Die SRS-Struktur ist elektrisch leitfähig. Eine Schädigung des Konverters, und damit der SRS-Struktur, führt gewöhnlich zu einer Änderung des Leitwerts der SRS-Struktur, welche durch eine Auswerteelektronik detektiert werden kann.
Ist die SRS-Struktur auf beiden Seiten des Konverters angebracht, bildet sie eine Kondensatoranordnung zusammen mit dem Konverter als Dielektrikum. In diesem Fall kann eine Schädigung der SRS-Struktur oder des Konverters zusätzlich zu einer Kapazitätsänderung führen, die ebenfalls mit der Auswerteelektronik detektiert werden kann.
Ist die SRS-Struktur auf beiden Seiten des Konverters angebracht, kann eine Seite als elektromagnetische Sendespule und die andere Seite als elektromagnetische Empfangsspule fungieren. In diesem Fall kann eine Schädigung der SRS-Struktur oder des Konverters zu einer Induktivitätsänderung führen, die ebenfalls mit der Auswerteelektronik detektiert werden kann.
Bezugszeichenliste

10: Leuchtvorrichtung
12: Laserlichtquelle
14: Primärlichtstrahl
16: Lichtkonversionseinrichtung
18: Sekundärlichtstrahl
20: Steuereinrichtung
22: Substrat
23: Wärmesenke
24: Konversionselement
26: Plattenelement
28: erste Breitseite
30: zweite Breitseite
32: Seitenbereich
34: Randbereich
36: Leiterstruktur
38: erstes Leiterelement
40: zweites Leiterelement
42: Leitersegment
44: Leitersegment
46: gegenüberliegender Abschnitt
48: gegenüberliegender Abschnitt
50: freies Ende
52: freies Ende
54: Anschlüsse
56: Lichtkonversionseinrichtung
58: zweites Leiterelement
60: Leitersegment
62: freies Ende
64: freies Ende
66: Anschlüsse
68: Lichtkonversionseinrichtung
70: Substrat
71: Wärmesenke
72: Konversionselement
74: Plattenelement
76: erste Breitseite
78: zweite Breitseite
80: Seitenbereich
82: Randbereich
84: Leiterstruktur
86: Leiterelement
87: Leitersegment
88: Bogenleitersegment
90: Mittelbereichssegment
92: Radialleitersegment
94: Anschlüsse
96: Lichtkonversionseinrichtung
98: Mittelbereichssegment
100: Öffnung
102: Lichtkonversionseinrichtung
104: Leitersegment
106: Auswerteeinrichtung
108: Beschädigung
110: Lichtkonversionseinrichtung
112: Leiterstruktur
113: Dielektrikum
114: Kondensatoranordnung
116: Beschädigung
d: Konversionselementdicke

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

US 2016290856 A1 [0039]
DE 102017204867 [0039]
DE 102016115493 [0039]

Claims

Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) für eine Leuchtvorrichtung (10), mit: - einem Konversionselement (24, 72), das ausgebildet ist, einen Primärlichtstrahl (14), der eine Primärwellenlänge aufweist, zumindest teilweise in einen Sekundärlichtstrahl (18) zu konvertieren, der eine von der Primärwellenlänge verschiedene Sekundärwellenlänge aufweist, gekennzeichnet durch eine elektrisch leitfähige Leiterstruktur (36, 84, 112), die wenigstens ein Leiterelement (38, 40, 58, 86) umfasst, wobei das Leiterelement (38, 40, 58, 86), - vorzugsweise volumenmäßig und/oder flächenmäßig, wenigstens teilweise innerhalb des Konversionselements (24, 72) und/oder - auf wenigstens einer Seite des Konversionselements (24, 72) an einer Oberfläche des Konversionselements angeordnet ist.
Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (24, 72) im Wesentlichen als Plattenelement (26, 74) mit einer ersten Breitseite (28, 76), einer zweiten Breitseite (30, 78) und einem Randbereich (34, 82) ausgebildet ist, wobei das Leiterelement (38, 40, 58, 86) auf der Oberfläche zumindest einer der Breitseiten (28, 30, 76, 82) angeordnet ist und/oder wobei das Leiterelement (38, 40, 58, 86) auf einer der Breitseiten (28, 30, 76, 82) und wenigstens teilweise auf dem Randbereich (34, 82) angeordnet ist.
Lichtkonversionseinrichtung (110) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur (112) ein erstes Leiterelement und ein zweites Leiterelement umfasst, wobei das erste Leiterelement auf der ersten Breitseite (76) und das zweite Leiterelement auf der zweiten Breitseite (78) angeordnet sind, so dass das Konversionselement (72) ein Dielektrikum (113) einer aus den Leiterelementen gebildeten Kondensatoranordnung (114) bildet und/oder dass die Leiterstruktur (112) ein erstes Leiterelement und ein zweites Leiterelement umfasst, wobei das erste Leiterelement auf der ersten Breitseite (76) und das zweite Leiterelement auf der zweiten Breitseite (78) angeordnet sind, so dass das Konversionselement (72) ein Spulenkernelement einer aus den Leiterelementen gebildeten Spulenanordnung bildet.
Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Leiterelement (38, 40, 58, 86), insbesondere die gesamte Leiterstruktur (36, 84, 112), transparent ausgebildet ist.
Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur (36, 84, 112) an eine Wärmesenke (23, 71) angeschlossen ist, um ein Entwärmen des Konversionselements (24, 72) zu ermöglichen.
Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (24, 72) eine Konversionselementdicke (d) aufweist, wobei die Konversionselementdicke (d) über das Konversionselement (24, 72) hinweg im Wesentlichen konstant ist, wobei in einem Querschnitt betrachtet die Konversionselementdicke (d) in Abhängigkeit von der Leiterstruktur (36, 84, 112) verringert ist, um eine im Wesentlichen konstante Gesamthöhe der Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) zu ermöglichen.
Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Konversionselement (24, 72) eine Konversionselementdicke (d) aufweist, wobei die Konversionselementdicke (d) beginnend von einem Randbereich (34, 82) des Konversionselements (24, 72) hin zu einem Mittelbereich des Konversionselements (24, 72) stetig zunimmt.
Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch eine an die Leiterstruktur (36, 84, 112) anschließbare Auswerteeinrichtung (106), wobei die Auswerteeinrichtung (106) zum Erfassen der Impedanz und/oder des ohmschen Widerstandes und/oder der Kapazität und/oder der Induktivität der Leiterstruktur (36, 84, 112) ausgebildet ist, um basierend auf der erfassten Impedanz eine Beschädigung des Konversionselements (24, 72) und/oder der Leiterstruktur (36, 84, 112) festzustellen.
Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterstruktur (36, 84, 112) ein Leiterelement mit einer Mehrzahl von miteinander verbundenen Leitersegmenten umfasst, - wobei wenigstens ein Leitersegment (42) in einem Abstand vom Randbereich (34) des Konversionselements (24) entlang eines Randbereichs (34) des Konversionselements (24) verläuft, insbesondere auf der ersten und/oder zweiten Breitseite (28, 30); und/oder - wobei wenigstens ein Leitersegment (44) von einem Randbereich (34) des Konversionselements (24) zu einem gegenüberliegenden Randbereich (34) des Konversionselements (24) verläuft; und/oder - wobei ein Leitersegment (87) ein Bogenleitersegment (88) bildet, das entlang der Umfangsrichtung des Konversionselements (72) verläuft und insbesondere kreisbogenförmig ausgebildet ist; und/oder - wobei wenigstens ein Leitersegment (87) ein Radialleitersegment (92) bildet, das entlang einer Radialrichtung des Konversionselements (72) verläuft; und/oder - wobei wenigstens ein Leitersegment (87) ein Mittelbereichssegment (90) bildet, von dem sich insbesondere die Radialleitersegmente (92) vorzugsweise zu dem Bogenleitersegment (88) erstrecken; und/oder - wobei das Mittelbereichssegment (98) eine Öffnung (100) aufweist und insbesondere kreisringförmig ausgebildet ist.
Leuchtvorrichtung (10) für ein Fahrzeug zum Erzeugen eines Beleuchtungslichtstrahls, mit: - einer Laserlichtquelle (12), die ausgebildet ist, einen Laserlichtstrahl auszusenden; und - einer Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Laserlichtstrahl in die Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) als Primärstrahl (14) derart einspeisbar ist, dass der Beleuchtungsstrahl basierend auf dem mittels der Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) erzeugten Sekundärlichtstrahl (18) erzeugbar ist.
Verfahren zum Herstellen einer Lichtkonversionseinrichtung (16, 56, 68, 96, 102, 110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: - Bereitstellen eines Konversionselements (24, 72), das ausgebildet ist, einen Primärlichtstrahl (14), der eine Primärwellenlänge aufweist, in einen Sekundärlichtstrahl (18) zu konvertieren, der eine von der Primärwellenlänge verschiedene Sekundärwellenlänge aufweist; - Erzeugen einer elektrisch leitfähigen Leiterstruktur (36, 84, 112), die wenigstens ein Leiterelement (38, 40, 58, 86) umfasst, wobei das Leiterelement (38, 40, 58, 86), vorzugsweise volumenmäßig und/oder flächenmäßig, wenigstens teilweise innerhalb des Konversionselements (24, 72) oder auf wenigstens einer Seite des Konversionselements (24, 72) an einer Oberfläche des Konversionselements (24, 72) erzeugt wird.