WO2018054652A2 - Beleuchtungsvorrichtung - Google Patents

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WO2018054652A2
WO2018054652A2 PCT/EP2017/071468 EP2017071468W WO2018054652A2 WO 2018054652 A2 WO2018054652 A2 WO 2018054652A2 EP 2017071468 W EP2017071468 W EP 2017071468W WO 2018054652 A2 WO2018054652 A2 WO 2018054652A2
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light
phosphor body
lighting device
optics
light source
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WO2018054652A3 (de
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Jürgen HAGER
Stephan Schwaiger
Jasmin Muster
Oliver Hering
Philipp Helbig
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Osram Gmbh
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Publication date
Application filed by Osram Gmbh filed Critical Osram Gmbh
Publication of WO2018054652A2 publication Critical patent/WO2018054652A2/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/176—Light sources where the light is generated by photoluminescent material spaced from a primary light generating element
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50—Wavelength conversion elements
    • H01L33/507—Wavelength conversion elements the elements being in intimate contact with parts other than the semiconductor body or integrated with parts other than the semiconductor body
    • H—ELECTRICITY
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
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    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/141—Light emitting diodes [LED]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/10—Light-emitting diodes [LED]

Definitions

  • the invention relates to a lighting device
  • the invention also relates to a lighting device, comprising a sheet metal frame, to which a light source for generating primary light is attached.
  • the invention is particularly applicable to the field of vehicle lighting, stage lighting, effect lighting, room lighting, the
  • the invention is particularly applicable in the context of a headlight.
  • Remote phosphor technology must have multiple optical
  • Elements are arranged in an optical path corresponding to the application. These include, but are not limited to, one or more laser diodes, primary optical elements,
  • Phosphor body and secondary optical elements For their arrangement, a mechanical support concept must be found. Also need a distance as well as a lateral
  • Alignment of these elements are adjusted to each other.
  • the cost of producing and adjusting such a LARP arrangement is high.
  • a lighting device comprising a light source for generating primary light, a transmitted light optics spaced from the light source and a phosphor body for at least partially converting the primary light into secondary light, wherein the
  • Fluorescent body is housed or arranged in the transmitted-light optical system.
  • Transmitted light optics whose position can be precisely defined with each other, so that can be dispensed with a subsequent adjustment of the phosphor body to the transmitted light optics during assembly of the lighting device.
  • the primary light is at a light entrance surface in the transmitted light optics
  • Phosphor body at least partially converted into secondary light.
  • the secondary light and possibly remaining (unconverted) primary light is radiated from the phosphor body, passes through another part of the
  • Transmitted light optics and at least partially reaches up to a light exit surface of the transmitted light optics, where it as
  • the lighting device may be one or more
  • Light sources the primary light generated by them can be combined to form a common light beam.
  • a plurality of light sources with the phosphor body can be combined to form a common light beam.
  • That of the at least one light source is differently oriented, e.g. angularly offset, and / or irradiate with light beams of different wavelengths. That of the at least one light source
  • emitted primary light can be directly to the Light entry surface to be blasted.
  • the light source and the light entry surface can be directly to the Light entry surface to be blasted.
  • At least one optical element is present, which directs the emitted primary light to the light entry surface.
  • an optical element may e.g. an optical fiber, a hollow Lichtleitrohr, a reflector, a lens, etc. include.
  • the type of the light source is not limited, so that the lighting device is not limited to a LARP arrangement. Due to their high luminous flux, high
  • the light source is a semiconductor light source.
  • the semiconductor light source comprises or comprises at least one diode laser.
  • the light source may also include at least one other type of laser. This does not need to be a diode laser.
  • Semiconductor light source comprises or comprises at least one light emitting diode.
  • the at least one light-emitting diode can be in the form of at least one individually housed light-emitting diode or in the form of at least one LED chip.
  • Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount").
  • the at least one light emitting diode may be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, e.g. at least one Fresnel lens,
  • organic LEDs instead of or in addition to inorganic light emitting diodes, e.g. based on InGaN or AlInGaP, organic LEDs (OLEDs, for example polymer OLEDs) can generally also be used.
  • OLEDs organic LEDs, for example polymer OLEDs
  • the phosphor body is an extended body on which a light spot can be generated by the primary light.
  • the phosphor body may in particular be larger than the light spot.
  • the phosphor body is self-contained manageable, for example by means of a gripper.
  • the phosphor body is therefore not just a powder particle or particles. It is a continuing education that the
  • Phosphor body is a powder block, which is for example in a pressed form and of a suitable
  • the phosphor body has dispersed phosphor particles embedded in a translucent base or substrate material (e.g., resin or glass), e.g. dispersed phosphor powder therein.
  • a translucent base or substrate material e.g., resin or glass
  • the phosphor body may be made in one piece
  • Wavelength-converting ceramic for example of cerium-doped yttrium-aluminum garnet (Ce: YAG). It is a development that the transmitted light optics as such is free of phosphor powder or no
  • the phosphor body is a platelet-shaped phosphor body, for example consisting of wavelength-converting ceramic (ceramic phosphor plate).
  • the phosphor body has at least one phosphor which is suitable for converting or converting the incident primary light at least partially into secondary light of different wavelengths. If there are a plurality of phosphors, these can generate secondary light of mutually different wavelengths. The wavelength of the secondary light may in particular be longer (so-called "down conversion") than the wavelength of the primary light.
  • blue primary light by means of a
  • Fluorescent can be converted into green, yellow, orange or red secondary light.
  • a mixture of secondary light and unconverted primary light is radiated by the phosphor body, which is referred to as
  • white useful light be generated from a mixture of blue, unconverted primary light and yellow secondary light.
  • a full conversion is possible in which the useful light either no longer or only a negligible proportion in the useful light is present.
  • a degree of conversion depends, for example, on a thickness and / or a thickness
  • Phosphor concentration of the phosphor body from. If several phosphors are present, secondary light components of different spectral colors can be produced from the primary light
  • Composition are produced, e.g. yellow and red
  • the red secondary light may be used to give the useful light a warmer hue, e.g. so-called “warm-white”.
  • a warmer hue e.g. so-called "warm-white”.
  • At least one phosphor may be suitable for further wavelength conversion of secondary light, e.g. green secondary light in red secondary light. Such a light which is once again wavelength-converted from a secondary light may also be referred to as a "tertiary light".
  • secondary light e.g. green secondary light in red secondary light.
  • tertiary light Such a light which is once again wavelength-converted from a secondary light
  • Transmitted light optics are housed. Under one
  • Transmission optics can be understood in particular an optical element with a translucent body, through which body in the illumination device light
  • Potting body is what a simple and inexpensive
  • the transmitted light optics is in particular a one-piece produced potting.
  • the transmission optics can be made of plastic or glass.
  • the transmission optics consists of plastic, it may be an injection molded body.
  • the injection-molded body can be a single-component or multi-component injection-molded body.
  • the material of the injection molded body may be thermoplastic resin (eg, polycarbonate (PC) or polymethyl methacrylate (PMMA)), resin, etc. It is an embodiment that the transmitted light optics off
  • Silicone exists. Silicone has the advantage that it has high resistance to UV radiation and blue light.
  • the phosphor body is potted in the transmitted light optics. This gives the advantage that the lighting device is particularly simple
  • the phosphor body for example, can be easily inserted into an injection mold and then injection molding material to produce the transmitted light optics attached. Also, the phosphor body is thus protected against dust, dirt, moisture and mechanical external influences. In addition, a particularly lossless light coupling is achieved in the transmitted light optics.
  • the phosphor body is arranged in a recess of the transmitted light optics.
  • optical surfaces can be provided in the transmitted light optical system for beam shaping, for example, depending on whether the phosphor body is in the middle of a cavity or at its edge.
  • This optical surface (s) may have any geometry, e.g. convex, concave, multifaceted, as a TIR collimator
  • the recess may during the casting process for
  • Producing the transmitted light optics are generated, for example by releasing a predetermined space area, e.g. by providing correspondingly shaped tools.
  • the recess is an open recess. This gives the advantage that the recess is an open recess.
  • Fluorescent body can be introduced after the transmission optical system in this. Further advantages result from the simple exchangeability of the phosphor body and / or from the possibility of being able to use mobile phosphor bodies (for example a phosphor wheel).
  • the recess is a closed recess. This results in the advantage that the phosphor body is particularly reliably protected against environmental influences.
  • the recess can with
  • the transmitted-light optical system has at least one cavity which can be irradiated by the phosphor body, in particular a beam-forming cavity.
  • the advantage is achieved that by means of the transmitted light optics a particularly multi-shaped and complex beam shaping in a small space can be implemented with simple means.
  • the beam shaping can by the number, the size and / or the shape of the
  • beam-forming cavities are set. Such a cavity differs by its targeted
  • Positioning and shape of, for example, introduced as scattering volumes groups of small cavities, which serve only as scattering centers.
  • Ball shaped has sections. This will be a directed beam shaping allows, in particular a collimating and / or an imaging beam shaping, for example in the manner of a lens.
  • a region of the wall can have any desired geometry, that is to say be convex, concave, multifaceted, designed as a TIR collimator, etc.
  • At least one cavity is located between a light entry surface for the primary light and the phosphor body.
  • this cavity can advantageously be used to direct the beam of the primary light coupled into the transmitted-light optics onto the screen for a desired form of irradiation
  • this cavity can serve to approximate to primary light radiating onto the phosphor body previously
  • the cavity can serve on the
  • Prefocusing phosphor body radiating primary light beforehand. Thereby, a focusing becomes with respect to the distance from the light source to the phosphor body
  • Beam path generated In particular, if a focusing beam path is used, it is possible to use the
  • Fluorescent body specifically inside or outside of the
  • the phosphor body can be positioned both in the divergent section and in the convergent section of the primary light beam or light beam.
  • the region of the transmitted light optics between the light entrance surface and the cavity as -. collimating or focusing lens, with a wall surface of the cavity of its light exit surface
  • the size of the light spot on the phosphor body advantageously has an extent of at least 20
  • Microns more preferably an extension between 50 microns and 500 microns (e.g., depending on a chosen application and luminance requirement).
  • a maximum extent of up to 5000 micrometers can also be advantageous.
  • the extents of the spot are basically not limited. This allows even higher
  • the light spot may in particular be circular or stretched, for example oval or elliptical.
  • a ratio of the lengths of the associated half-axes ie, the large half-axis to the small half-axis
  • a ratio of the lengths of the associated half-axes can advantageously be between two and five, in particular between two and four, for elongated light spots.
  • a circular spot has a ratio of one.
  • the above-mentioned values for the extent or size of the luminous spot may relate in particular to the smaller semiaxis for elongated luminous spots.
  • the spot is not limited to the sizes mentioned. It is also an embodiment that at least one cavity between the phosphor body and a
  • Such a cavity allows a particularly strong and / or multi-shaped light shaping of the useful light in a small space by simple means.
  • the beam shaping can be adjusted by the number, the size and / or the shape of such cavities.
  • Such a cavity also differs by its targeted positioning and shape of introduced as scattering volumes groups of small cavities, which serve only as scattering centers. It is also one for this
  • the cavity is partially spherically and / or non-spherically shaped.
  • a portion of the wall may be concave or convex, e.g. ellipsoid, paraboloid etc.
  • the phosphor body is held by means of a holder and the holder is at least partially housed in the transmitted light optics. This makes it possible to achieve a particularly simple and accurate positioning of the phosphor body.
  • Holder may be a metallic holder or be made of plastic or ceramic holder.
  • a metallic or a ceramic holder can serve to dissipate heat from the phosphor body in a particularly efficient manner, which ensures stabilization of the phosphor
  • the holder has one or more parts.
  • thermal connection e.g. to one
  • Heat sink like a heat sink or similar
  • the phosphor body on a transparent substrate in particular a Sapphire substrate rests, which is held for example by the holder.
  • a transparent substrate in particular a Sapphire substrate rests, which is held for example by the holder.
  • sapphire has a high thermal conductivity, so that a heat dissipation of the phosphor body in particular
  • the holder can attack on the sapphire substrate.
  • Sapphire substrates can also be any other suitable one
  • translucent - especially transparent - material may be used, e.g. a translucent ceramic,
  • a non-translucent substrate may also be used, especially if it has a recess through which the primary light can pass. It is also possible to connect the phosphor body directly to the holder, i.e., without a substrate (e.g., by brazing an AuSn coating).
  • the light source is connected to the holder. As a result, the position of the light source to the phosphor body and the
  • Transmitted light optics fixed and no longer needs to be adjusted.
  • the holder may be connected directly to the light source. It is one for easy handling and manufacturing
  • the transmitted light optics, the phosphor body, the possibly existing holder and the possibly existing substrate are connected to a one-piece component to be handled. This can e.g. by casting the
  • Transmitted light optics can be achieved.
  • Lighting device comprising a ladder-like
  • Metal part in particular sheet metal part ("sheet metal frame”), arranged in a row with first to third cross braces, wherein on the first cross brace, a light source for generating primary light is fixed, in the direction of the second Cross member and the third cross member is alignable, at the second cross member or the third cross member
  • Fluorescent body for at least partially converting the primary light is fixed in the secondary light and at the third transverse strut and the second transverse strut a
  • Transmitted light optics is attached.
  • This lighting device has the advantage that the positions of all elements present on the transverse struts along the row of transverse struts are fixed to one another precisely and practically invariably, and thus none
  • the ladder-like sheet metal frame is particularly easy to produce, e.g. by
  • the cross struts connect two longitudinal struts.
  • the transverse struts may have the same or different distances from one another.
  • At least one transverse strut can be a continuous cross strut, which connects the longitudinal struts with each other.
  • Such cross braces may have at least one portion having a breakthrough or a hole.
  • At least one transverse strut may be an interrupted transverse strut which has only lugs or "lugs" which are directed from one of the longitudinal struts to the respective other longitudinal strut. It is a development that the light source and the phosphor body with continuous cross struts with
  • Recesses are connected, which allows a particularly reliable and precise connection. It is still one
  • the transmitted light optics can therefore be cast on the noses and include these, for example by the sheet metal frame in an injection mold, the
  • Transmitted light optics manufactures is inserted.
  • Transmitted light optics are arranged optically serially to each other, in principle in any order.
  • the ladder-like sheet metal frame can also have more
  • transverse struts for example, at least one other
  • Such optically active elements can be, for example, further transmitted light optics (such as lenses, etc.), collimators, diaphragms, further phosphor bodies, reflectors, etc.
  • Sheet metal frame arranged in a row first to fourth
  • Cross struts wherein on the first cross strut, a light source for generating primary light is fixed, which is aligned in the direction of the second cross member and the third cross member, on the second cross member one (eg primary optics serving) transmitted light optics is attached to the third cross member Fluorescent body is attached and at the fourth cross member another (eg secondary optics serving) transmitted light optics is attached.
  • first transverse strut and that transverse strut (s) on which the light source and / or the - in particular flake-shaped - phosphor body is or are arranged are rotated by 90 ° from a plane of sheet metal. Due to this alignability or
  • Rotatability can be the light source and / or the
  • Fluorescent body particularly easy to assemble, and it can simultaneously achieve a particularly simple alignment of the light source and the phosphor body, without their positions along the longitudinal struts or along the Longitudinal alignment of the ladder-like sheet metal frame can be changed significantly.
  • the rotation can be implemented with the help of a simple tool.
  • the first transverse strut and the cross member, on which the light source or the phosphor body are arranged have a respective recess, which by the light source or the
  • Fluorescent body is covered. As a result, a particularly reliable attachment of the light source and the
  • Fluorescent body allows, for example by means of a bond, a soldering or by casting.
  • Recesses allow easy accessibility of the light source and the phosphor body and a
  • the transmitted light optics is shed on the cross member assigned to it.
  • the transmitted-light optics can be arranged particularly easily and reliably on the transverse strut.
  • Lighting device is a vehicle lighting device or a part thereof.
  • the vehicle may be a motor vehicle (e.g., a motor vehicle such as a passenger car).
  • the lighting device is not on it
  • Lighting device may be in particular a headlight. Consequently, the problem is solved by a
  • Headlamps in particular for vehicles, e.g. for producing low beam and / or high beam.
  • Fig.l shows a sectional view in side view a
  • Lighting device according to a first embodiment
  • Fig.5A shows a sectional side view of a
  • Phosphor body a sapphire substrate, and a metallic support of a lighting apparatus according to a fourth embodiment
  • Fig. 5B shows the components of Fig. 5A in plan view; 5C shows a sectional side view of a
  • Fig.5D shows the silicone optic of Fig.5C as
  • FIG. 6A shows components of a plan view
  • FIG. 6B shows a top view of a detail of FIG
  • Lighting device of Figure 6A in a finished state
  • Fig.l shows a lighting device 1, comprising a semiconductor light source in the form of a blue primary light P. emitting laser diode 2.
  • the laser diode 2 is spaced from a transmitted light optics made of silicone ("silicone optics" 3) arranged.
  • silicone optic 3 is a platelet-shaped
  • Phosphor body 4 (e.g., ceramic) embedded on a transparent, platelet-shaped sapphire substrate 5.
  • the phosphor body 4 may be e.g. with the
  • Sapphire substrate 5 be glued.
  • the flat surface of the phosphor body 4 results in a reliable
  • Metal legs 6 may be made of copper or aluminum, for example. The metal legs 6 are firmly connected to the sapphire substrate 5.
  • Silicone material of the silicone optics 3 is embedded, this is only partially the case for the metal legs 6.
  • Silicone look 3 serve.
  • the silicone optic 3 is an injection molded body, so that the phosphor body 4 is potted in the silicone material. This can be done, for example, by inserting the
  • Phosphor body 4 the sapphire substrate 5 and (at least partially) the metal legs 6 are achieved in an injection mold.
  • the silicone optic 3 has a light entry surface 7 for the primary light, which can be curved for beam shaping. It can, for example, the incident primary light P
  • the silicone optic 3 has between the light entry surface 7 and the phosphor body 4 a - open or
  • the cavity 8 can be formed jet-forming and consequently serve as a primary optic.
  • the cavity 8 may, for example - as indicated - the passing primary light P on the
  • the cavity 8 is for this purpose non-spherical and has in
  • the shape of the surfaces 7, 9 and 10 is basically not limited and may also have a non-jet-forming shape.
  • surfaces 7 and 9 may represent a conventional aspherical lens in another way, but alternatively other conventional shapes may be present (e.g., cylindrical lenses,
  • the primary light P formed by the surfaces 7 and 9 passes through the cavity 8 and is re-introduced from the second interface 10 of the cavity 8 into the silicone material of FIG
  • Silicone optics 3 broken into it.
  • the converted secondary light S and - in the case of a partial conversion - unconverted portions of the primary light P are formed by means of a lateral surface 11 and a front light exit surface 12 of the silicone optics 3 to a light distribution of a useful light P, S.
  • the lateral surface 11 may be referred to as TIR ("Total Internal Reflection") - Surface be executed or mirrored. It may or may not be rotationally symmetric.
  • the lateral surface 11 can be used to the Nutzlicht P, S
  • Light exit surface 12 may be flat or domed (e.g., concave or convex). It can be considered a multifaceted
  • Freeform be designed. 2 shows a lighting device 21, which is similar to the lighting device 1 is formed.
  • the laser diode 2 is not shown, but may be present.
  • the lighting device 21 additionally has a second cavity 22, which is located between the phosphor body 4 and the light exit surface 12 of the silicone optics 23.
  • the second cavity 22 provides additional optical surfaces to shape the light distribution of the payload light P, S.
  • the cavity 22 may have one or more edge-side slots 24, which in a more pronounced
  • the interfaces of the cavity 22 are freely deformable and may be formed, for example, concave, convex or multifaceted, etc.
  • Fig. 3 shows the illumination device 21 with the laser diode 2.
  • the metal legs 6 are fixed directly to the laser diode 2, e.g. by welding, gluing, clamping, etc.
  • the silicone optics 23 with respect to the laser diode 2 can be very small.
  • the distance between the laser diode 2 and the silicone optics 23 can thus be set very precisely in a simple manner. An elaborate adjustment can be avoided.
  • the lighting device 1 can be connected analogously to the laser diode 2.
  • 4 shows a lighting device 31, which is formed similarly to the lighting device 1.
  • the laser diode 2 is not shown, but may be present.
  • the phosphor body 4 and the sapphire substrate 5 are now arranged in a cavity 32 of a silicone optic 33.
  • the phosphor body 4 is therefore not embedded in the material of the silicone optics 33 here.
  • the metal legs 6 protrude through the silicone optics 33 and are therefore firmly connected to the silicone optics 33.
  • the cavity 32 may be a closed cavity or an open cavity.
  • Fig. 5A is a sectional side view of a phosphor body 4, a sapphire substrate 5 and a e.g.
  • FIG.5B shows the components of Figure 5A in plan view.
  • the one-piece metal holder 42 is now formed tab-shaped and has on the front side a flat portion 43 with a hole 44. Of the flat portion 43 is on one side from a side wall 45, which merges rearwardly into a foot region 46.
  • the bracket 42 can over the
  • Foot area 46 e.g. attached to the laser diode 2 (not shown).
  • the sapphire substrate 5 is attached rearwardly (e.g., adhered) to the flat portion 43 so that the phosphor body 4 protrudes into the hole 44.
  • FIG. 5C shows a sectional side view of a silicone optics 47 of the illumination device 41.
  • FIG. 5D shows the silicone optics 47 as a sectional view in the plane of the recess 48 in plan view.
  • the silicone optics 47 has a laterally open recess 48 or cavity into which the flat portion 43 of the metallic holder 42 with the
  • Fluorescent body 4 and the sapphire substrate 5 can be introduced.
  • the metallic holder 42 may be glued to the silicone optic 47, for example.
  • the silicone optics 47 may have a further cavity 49.
  • the constriction in the recess 48 serves to better support the holder 42, which means the constriction in the recess 48 can be clamped.
  • FIG. 6A shows components of a plan view
  • FIG. 6B shows a top view of a detail of FIG
  • the lighting device 51 has a ladder-like sheet metal frame 52 with arranged in a row cross struts, of which here the first to fourth metal molds
  • Cross struts 52a to 52d are shown.
  • the transverse struts 52a to 52d start from parallel longitudinal struts 53.
  • continuous cross member 52a may be a
  • Laser diode 2 are attached, as indicated by the associated arrow.
  • the first cross member 52a is annular in a central portion.
  • Laser diode 2 may be attached (e.g., bonded, welded, or soldered or clamped) to this central portion.
  • the laser diode 2 can be inserted into a recess or into a hole 56 of the central portion in order to achieve a particularly precise and reliable arrangement.
  • the laser diode 2 thus covers the hole 56.
  • the laser diode 2 may also be electrically connected to the first transverse strut 52a, for example for their
  • the second cross member 52b is not continuous or an interrupted cross member. The two approaches of the second
  • Cross struts 52b may also be referred to as noses. If the sheet metal frame 52 is produced by stamping, the noses can also be referred to as punching noses.
  • a first transmitted light optic 54 in the form of a transparent injection molded body, e.g. made of silicone. The second transverse strut 52b has thus been cast here with the first transmitted light optics 54, which is a
  • continuous cross member 52c may be a
  • Fluorescent body 4 are attached with sapphire substrate 5, as indicated by the associated arrow.
  • the third cross member 52c is formed in a central portion rectangular annular.
  • the sapphire substrate 5 may be attached (e.g., bonded or clamped) to this central portion, particularly such that the phosphor body 4 projects into a recess or hole 57 in the central portion.
  • interrupted transverse strut 52d is a second transmitted light optics 55 in the form of a transparent
  • Injection molded body e.g. made of silicone.
  • the lugs of the fourth transverse strut 52d are with the second
  • Transmitted light optics 55 shed. While the
  • Transmitted light optics 54 can also be regarded as primary optics
  • the transmitted-light optics 55 can also be regarded as secondary optics.
  • the first transverse strut 52a and the third transverse strut 52c are each rotated by 90 ° from the plane of the sheet (which here corresponds to the image plane). This is for the first crossbar 52a with the associated laser diode 2 in FIG.
  • Fig.6B shown.
  • Light sources irradiate its own phosphor body.
  • a such lighting device is not limited to the use of exactly two optics.
  • sheet metal frames can be of any desired length and can be equipped with any number of transmitted light optics and other optics (for example mirrors, diaphragms, etc.).
  • the transmitted-light optics and, if appropriate, other optics can be arranged and designed so that not every optic is operated by each light source. Also needs one
  • Fluorescent body not necessarily on one
  • Sapphire substrate to be applied.
  • Other substrates or even no substrate are depending on the nature of
  • Phosphor bodies e.g., ceramic or phosphor embedded in glass, etc.
  • a lighting device is also possible. Also, a lighting device according to the type
  • Lighting device 51 may be formed such that at least one transmitted light optics 54 and / or 55 is not arranged on a separate transverse strut, but is provided on the laser diode 2 and on the phosphor body 4 as Vergussteil.
  • the laser diode 2 and / or the phosphor body 4 may be at least partially encapsulated in the associated transmitted light optics 54 and 55, respectively.
  • cross struts can be saved. This in turn advantageously reduces assembly and / or adjustment tolerances.
  • Fluorescent body 4 are inserted into an injection mold and the transmitted-light optics 55 are molded onto the phosphor body 4.
  • the transmitted-light optics 55 are molded onto the phosphor body 4.
  • Phosphor body 4 can then be dispensed with.
  • Phosphor bodies 4 may be potted together, e.g. through the material of a transmitted light optics 54 and / or 55.
  • the number of cross struts can be further reduced, possibly to only one cross strut.
  • the sheet metal frame may have any shape with at least one transverse strut.
  • "on”, “an”, etc. may be taken to mean a singular or a plurality, in particular in the sense of "at least one” or “one or more”, etc., as long as this is not explicitly excluded, eg by the expression “exactly a "etc.
  • a number can include both exactly the specified number and a usual tolerance range, as long as this is not explicitly excluded.

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Abstract

Eine Beleuchtungsvorrichtung (1) weist eine Lichtquelle (2), insbesondere Halbleiterlichtquelle, zur Erzeugung von Primärlicht (P), eine von der Lichtquelle (2) beabstandete Durchlichtoptik (3) und einen Leuchtstoffkörper (4) zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichts (P) in Sekundärlicht (S), auf, wobei der Leuchtstoffkörper (4) in der Durchlichtoptik (3) untergebracht ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf den Bereich der Fahrzeugbeleuchtung, der Bühnenbeleuchtung, der Effektbeleuchtung, der Raumbeleuchtung, der Allgemeinbeleuchtung usw. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar im Zusammenhang mit einem Scheinwerfer.

Description

BELEUCHTU GSVORRICHTU G
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung,
aufweisend eine Lichtquelle, insbesondere
Halbleiterlichtquelle, zur Erzeugung von Primärlicht, eine von der Lichtquelle beabstandete Durchlichtoptik und einen Leuchtstoffkörper zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichts in Sekundärlicht. Die Erfindung betrifft auch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend einen Blechrahmen, an dem eine Lichtquelle zur Erzeugung von Primärlicht befestigt ist. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf den Bereich der Fahrzeugbeleuchtung, der Bühnenbeleuchtung, der Effektbeleuchtung, der Raumbeleuchtung, der
Allgemeinbeleuchtung usw. Die Erfindung ist insbesondere anwendbar im Zusammenhang mit einem Scheinwerfer.
Bei typischen Anwendungen in der LARP ("Laser Activated
Remote Phosphor") -Technologie müssen mehrere optische
Elemente in einem der Applikation entsprechenden, optischen Pfad angeordnet werden. Dazu gehören unter anderem eine oder mehrere Laserdioden, primäre optische Elemente,
Leuchtstoffkörper und sekundäre optische Elemente. Zu deren Anordnung muss ein mechanisches Halterungskonzept gefunden werden. Auch müssen ein Abstand sowie eine laterale
Ausrichtung dieser Elemente zueinander justiert werden. Der Aufwand zur Herstellung und Justage einer solchen LARP- Anordnung ist hoch.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden und insbesondere eine Möglichkeit zur vereinfachten Herstellung einer LARP-Anordnung bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind
insbesondere den abhängigen Ansprüchen entnehmbar. Die Aufgabe wird gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend eine Lichtquelle zur Erzeugung von Primärlicht, eine von der Lichtquelle beabstandete Durchlichtoptik und einen Leuchtstoffkörper zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichts in Sekundärlicht, wobei der
Leuchtstoffkörper in der Durchlichtoptik untergebracht oder angeordnet ist.
Durch die Unterbringung des Leuchtstoffkörpers in der
Durchlichtoptik kann deren Position zueinander präzise festgelegt werden, so dass auf eine nachfolgende Justage des Leuchtstoffkörpers zu der Durchlichtoptik beim Zusammenbau der Beleuchtungsvorrichtung verzichtet werden kann. Darüber hinaus lässt sich die zusammengesetzte Kombination von
Leuchtstoffkörper und Durchlichtoptik getrennt von den anderen Komponenten herstellen, einfach handhaben und komplex formen .
Bei dieser Beleuchtungsvorrichtung wird also das Primärlicht an einer Lichteintrittsfläche in die Durchlichtoptik
eingekoppelt, durchläuft einen Teil der Durchlichtoptik, trifft auf den Leuchtstoffkörper und wird von dem
Leuchtstoffkörper zumindest teilweise in Sekundärlicht umgewandelt. Das Sekundärlicht und ggf. verbleibendes (nicht- umgewandeltes) Primärlicht wird von dem Leuchtstoffkörper abgestrahlt, durchläuft einen weiteren Teil der
Durchlichtoptik und gelangt zumindest teilweise bis zu einer Lichtaustrittsfläche der Durchlichtoptik, an der es als
Nutzlicht ausgekoppelt wird.
Die Beleuchtungsvorrichtung kann eine oder mehrere
Lichtquellen aufweisen. Bei Vorhandensein mehrerer
Lichtquellen kann das von ihnen erzeugte Primärlicht zu einem gemeinsamen Lichtstrahl zusammengefasst werden. Alternativ können mehrere Lichtquellen den Leuchtstoffkörper mit
unterschiedlich ausgerichteten, z.B. winkelversetzten, und/oder mit Lichtstrahlen unterschiedlicher Wellenlänge bestrahlen. Das von der mindestens einen Lichtquelle
emittierte Primärlicht kann direkt auf die Lichteintrittsfläche gestrahlt werden. Alternativ kann zwischen der Lichtquelle und der Lichteintrittsfläche
mindestens ein optisches Element vorhanden sein, das das emittierte Primärlicht zu der Lichteintrittsfläche leitet. Ein solches optisches Element kann z.B. eine Lichtleitfaser, ein hohles Lichtleitrohr, einen Reflektor, eine Linse usw. umfassen .
Die Art der Lichtquelle ist nicht beschränkt, so dass die Beleuchtungsvorrichtung auch nicht auf eine LARP-Anordnung beschränkt ist. Aufgrund ihrer hohen Lichtströme, hohen
Langlebigkeit, kompakten Abmessung und ihres einstellbaren Lichtspektrums ist es eine bevorzugte Weiterbildung, dass die Lichtquelle eine Halbleiterlichtquelle ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Halbleiterlichtquelle mindestens einen Diodenlaser umfasst oder aufweist. Jedoch kann die Lichtquelle auch mindestens eine andere Art von Laser aufweisen. Dieser braucht also kein Diodenlaser zu sein.
Es ist noch eine Weiterbildung, dass die
Halbleiterlichtquelle mindestens eine Leuchtdiode umfasst oder aufweist. Die mindestens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, z.B. mindestens einer Fresnel-Linse,
Kollimator, und so weiter. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen Leuchtdioden, z.B. auf Basis von InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs ) einsetzbar.
Der Leuchtstoffkörper ist ein ausgedehnter Körper, auf dem durch das Primärlicht ein Leuchtfleck erzeugbar ist. Der Leuchtstoffkörper kann insbesondere größer sein als der Leuchtfleck. Der Leuchtstoffkörper ist eigenständig handhabbar, beispielsweise mittels eines Greifers. Der
Leuchtstoffkörper ist also nicht lediglich ein Pulverteilchen oder Partikel. Es ist eine Weiterbildung, dass der
Leuchtstoffkörper ein Pulverblock ist, der beispielsweise in einer gepressten Form vorliegt und von einem geeigneten
Material (z.B. Silikon, Harz) umspritzt ist. Es ist eine weitere Weiterbildung, dass der Leuchtstoffkörper in ein lichtdurchlässiges Grundmaterial oder Substratmaterial (z.B. aus Harz oder Glas) verteilt eingebettete Leuchtstoffpartikel aufweist, z.B. darin verteiltes Leuchtstoffpulver . Alternativ kann der Leuchtstoffkörper einstückig aus
wellenlängenumwandelnder Keramik bestehen, beispielsweise aus Cer-dotiertem Yttrium-Aluminium-Granat (Ce:YAG). Es ist eine Weiterbildung, dass die Durchlichtoptik als solche frei von Leuchtstoffpulver ist bzw. kein
Leuchtstoffpulver in der Durchlichtoptik verteilt vorhanden ist . Es ist noch eine Weiterbildung, dass der Leuchtstoffkörper ein plättchenförmiger Leuchtstoffkörper ist, beispielsweise bestehend aus wellenlängenumwandelnder Keramik (keramisches Leuchtstoffplättchen) . Der Leuchtstoffkörper weist mindestens einen Leuchtstoff auf, der dazu geeignet ist, das einfallende Primärlicht zumindest teilweise in Sekundärlicht unterschiedlicher Wellenlänge umzuwandeln oder zu konvertieren. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe können diese Sekundärlicht von zueinander unterschiedlicher Wellenlänge erzeugen. Die Wellenlänge des Sekundärlichts kann insbesondere länger sein (sog. "Down Conversion") als die Wellenlänge des Primärlichts.
Beispielsweise kann blaues Primärlicht mittels eines
Leuchtstoffs in grünes, gelbes, orangefarbenes oder rotes Sekundärlicht umgewandelt werden. Bei einer nur teilweisen Wellenlängenumwandlung bzw. Wellenlängenkonversion wird von dem Leuchtstoffkörper eine Mischung aus Sekundärlicht und nicht umgewandeltem Primärlicht abgestrahlt, die als
Nutzlicht dienen kann. Beispielsweise kann weißes Nutzlicht aus einer Mischung aus blauem, nicht umgewandeltem Primärlicht und gelbem Sekundärlicht erzeugt werden. Jedoch ist auch eine Vollkonversion möglich, bei der das Nutzlicht entweder nicht mehr oder zu einem nur vernachlässigbaren Anteil in dem Nutzlicht vorhanden ist. Ein Umwandlungsgrad hängt beispielsweise von einer Dicke und/oder einer
Leuchtstoffkonzentration des Leuchtstoffkörpers ab. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtstoffe können aus dem Primärlicht Sekundärlichtanteile unterschiedlicher spektraler
Zusammensetzung erzeugt werden, z.B. gelbes und rotes
Sekundärlicht. Das rote Sekundärlicht mag beispielsweise dazu verwendet werden, dem Nutzlicht einen wärmeren Farbton zu geben, z.B. sog. "warm-weiß". Bei Vorliegen mehrerer
Leuchtstoffe mag mindestens ein Leuchtstoff dazu geeignet sein, Sekundärlicht nochmals wellenlängenumzuwandeln, z.B. grünes Sekundärlicht in rotes Sekundärlicht. Ein solches aus einem Sekundärlicht nochmals wellenlängenumgewandeltes Licht mag auch als "Tertiärlicht" bezeichnet werden. Es können ein oder mehrere Leuchtstoffkörper in der
Durchlichtoptik untergebracht sein. Unter einer
Durchlichtoptik kann insbesondere ein optisches Element mit einem lichtdurchlässigen Körper verstanden werden, durch welchen Körper in der Beleuchtungsvorrichtung Licht
hindurchgestrahlt wird.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Durchlichtoptik ein
Vergusskörper ist, was eine einfache und preiswerte
Herstellung auch bei komplexer Formgebung ermöglicht. Die Durchlichtoptik ist insbesondere ein einstückig hergestellter Vergusskörper. Die Durchlichtoptik kann aus Kunststoff oder Glas bestehen. Insbesondere falls die Durchlichtoptik aus Kunststoff besteht, kann sie ein Spritzgusskörper sein. Der Spritzgusskörper kann ein Ein- oder Mehr-Komponenten- Spritzgusskörper sein. Das Material des Spritzgusskörpers kann thermoplastischer Kunststoff (z.B. Polycarbonat (PC) oder Polymethylmethacrylat (PMMA) ) , Harz usw. sein. Es ist eine Ausgestaltung, dass die Durchlichtoptik aus
Silikon besteht. Silikon weist den Vorteil auf, dass es eine hohe Widerstandsfestigkeit bezüglich UV-Strahlung und blauem Licht aufweist.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Leuchtstoffkörper in der Durchlichtoptik vergossen ist. Dies ergibt den Vorteil, dass die Beleuchtungsvorrichtung besonders einfach
herstellbar und robust ist.
Es ist eine Weiterbildung, dass der Leuchtstoffkörper in dem Material der Durchlichtoptik eingebettet ist. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung ist ganz besonders einfach
herstellbar. Der Leuchtstoffkörper kann beispielsweise einfach in ein Spritzgusswerkzeug eingelegt werden und dann Spritzgussmaterial zur Herstellung der Durchlichtoptik beigefügt werden. Auch ist der Leuchtstoffkörper so gegen Staub, Schmutz, Feuchtigkeit und mechanische Fremdeinwirkung geschützt. Darüber hinaus wird eine besonders verlustfreie Lichteinkopplung in die Durchlichtoptik erreicht.
Es ist noch eine Ausgestaltung, dass der Leuchtstoffkörper in einer Aussparung der Durchlichtoptik angeordnet ist.
Insbesondere kann dabei ein Spalt oder Abstand zwischen dem Leuchtstoffkörper und der Durchlichtoptik vorhanden sein.
Durch die zumindest lokale Vermeidung eines direkten Kontakts zwischen dem Leuchtstoffkörper und der Durchlichtoptik kann eine chemische Reaktion zwischen dem Leuchtstoffkörper und der Durchlichtoptik besonders zuverlässig vermieden werden. Es ist ein weiterer Vorteil, dass dadurch zusätzliche
optische Flächen in der Durchlichtoptik zur Strahlformung bereitgestellt werden können, beispielsweise abhängig davon, ob sich der Leuchtstoffkörper mitten in einem Hohlraum oder an dessen Rand befindet. Diese optische (n) Fläche (n) kann bzw. können eine beliebige Geometrie aufweisen, also z.B. konvex, konkav, multifacettiert , als TIR-Kollimator
ausgebildet usw. sein. Die Aussparung kann während des Vergussprozesses zum
Herstellen der Durchlichtoptik erzeugt werden, beispielsweise durch Freilassung eines vorgegebenen Raumbereichs, z.B. durch Vorsehen entsprechend geformter Werkzeuge.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Aussparung eine offene Aussparung ist. Dies ergibt den Vorteil, dass der
Leuchtstoffkörper nach Herstellung der Durchlichtoptik in diese eingeführt werden kann. Weitere Vorteile ergeben sich aus der einfachen Austauschbarkeit des Leuchtstoffkörpers und/oder aus der Möglichkeit, bewegliche Leuchtstoffkörper (z.B. ein Leuchtstoffrad) einsetzen zu können.
Es ist eine andere Weiterbildung, dass die Aussparung eine geschlossene Aussparung ist. Dies ergibt den Vorteil, dass der Leuchtstoffkörper gegenüber Umwelteinflüssen besonders zuverlässig geschützt ist. Die Aussparung kann mit
vorgegebenen Gasen gefüllt sein, z.B. mit Edelgas. Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass die Durchlichtoptik mindestens einen von dem Leuchtstoffkörper bestrahlbaren, insbesondere strahlformenden Hohlraum aufweist. Dieser
Hohlraum oder diese Aussparung wird gezielt in die
Durchlichtoptik eingebracht, insbesondere an einer
vorgegebenen Position mit einer vorgegebenen Wandung bzw. frei definierbaren Grenzflächen. Dadurch wird der Vorteil erreicht, dass mittels der Durchlichtoptik eine besonders vielgestaltige und komplexe Strahlformung auf kleinem Raum mit einfachen Mitteln umsetzbar ist. Die Strahlformung kann durch die Zahl, die Größe und/oder die Form der
strahlformenden Hohlräume eingestellt werden. Ein solcher Hohlraum unterscheidet sich durch seine gezielte
Positionierung und Form beispielsweise von als Streuvolumina eingebrachten Gruppen von kleinen Hohlräumen, die lediglich als Streuzentren dienen.
Es ist eine weitere Ausgestaltung, dass der Hohlraum
sphärische und/oder nicht-sphärische (d.h., nicht als
Kugel geformte) Abschnitte aufweist. Dadurch wird eine gerichtete Strahlformung ermöglicht, insbesondere eine kollimierende und/oder eine abbildende Strahlformung, z.B. nach Art einer Linse. Beispielsweise kann ein Bereich der Wandung eine beliebige Geometrie aufweisen, also z.B. konvex, konkav, multifacettiert , als TIR-Kollimator ausgebildet usw. sein .
Es ist noch eine weitere Ausgestaltung, dass sich mindestens ein Hohlraum zwischen einer Lichteintrittsfläche für das Primärlicht und dem Leuchtstoffkörper befindet. Dadurch kann dieser Hohlraum vorteilhafterweise dazu genutzt werden, den Strahl des in die Durchlichtoptik eingekoppelten Primärlichts für eine gewünschte Form der Einstrahlung auf den
Leuchtstoffkörper hin zu formen, insbesondere auch ein gewünschtes Strahlprofil einzustellen. Beispielsweise kann dieser Hohlraum dazu dienen, auf den Leuchtstoffkörper einstrahlendes Primärlicht zuvor näherungsweise zu
kollimieren oder zu parallelisieren (z.B. bezogen auf eine Distanz der Lichtquelle zu dem Leuchtstoffkörper) , z.B. um eine Effizienz bei der Transmission durch dichroitische
Schichten o.ä. im weiteren Strahlverlauf zu erhöhen.
Alternativ kann der Hohlraum dazu dienen, auf den
Leuchtstoffkörper einstrahlendes Primärlicht vorher zu fokussieren. Dadurch wird in Bezug auf den Abstand von der Lichtquelle zu dem Leuchtstoffkörper ein fokussierender
Strahlengang erzeugt. Insbesondere falls ein fokussierender Strahlengang verwendet wird, ist es möglich, den
Leuchtstoffkörper gezielt innerhalb oder außerhalb des
Brennpunkts des Strahlenbündels anzuordnen, um eine Größe des Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffkörper wie gewünscht
einzustellen. Dabei kann der Leuchtstoffkörper sowohl im divergenten Abschnitt als auch im konvergenten Abschnitt des primären Lichtstrahls oder Lichtbündels positioniert sein. Bei dieser Ausgestaltung kann der Bereich der Durchlichtoptik zwischen der Lichteintrittsfläche und dem Hohlraum als - z.B. kollimierende oder fokussierende - Linse dienen, wobei eine Wandfläche des Hohlraums seiner Lichtaustrittsfläche
entspricht. Jedoch ist die Form der strahlformenden
Oberflächen oder Oberflächenbereiche nicht beschränkt und kann beispielsweise freiförmig, facettiert (z.B. nach Art eines Mikrolinsen-Arrays , um z.B. ein Strahlprofil in Form eines sog. "Top Hat" einzustellen) usw. sein. Die Größe des Leuchtflecks auf dem Leuchtstoffkörper weist vorteilhafterweise eine Ausdehnung von mindestens 20
Mikrometern auf, besonders vorteilhaft eine Ausdehnung zwischen 50 Mikrometern und 500 Mikrometern (z.B. abhängig von einer gewählten Applikation und Leuchtdichte- Anforderung) . Insbesondere falls eine geringere Leuchtdichte vertretbar ist, kann auch eine maximale Ausdehnung von bis zu 5000 Mikrometern vorteilhaft sein. Diese Werte gelten
insbesondere für eine Bestrahlung mit einer auftreffenden Strahlungsleistung zwischen 0,25 Watt und 4 Watt. Diese
Ausdehnungswerte für den Leuchtfleck können
auch für größere Laserleistungen verwendet werden. Sie führen dann zu entsprechend höheren erreichbaren Leuchtdichten.
Jedoch sind die Ausdehnungen des Leuchtflecks grundsätzlich nicht beschränkt. So ermöglichen es noch höhere
Lichtleistungen, noch größere, realistisch verwendbare
Leuchtfleck-Ausdehnungen zu generieren, ohne dabei Einbußen in der Leuchtdichte hinnehmen zu müssen. Beispielsweise ist eine Verdoppelung der durch die maximale Ausdehnung
definierten Fläche des Leuchtflecks bei Verdopplung der Lichtleistung möglich usw.
Der Leuchtfleck kann insbesondere kreisrund oder gestreckt geformt sein, z.B. oval oder elliptisch. Ein Verhältnis der Längen der zugehörigen Halbachsen (d.h., der großen Halbachse zu der kleinen Halbachse) kann für gestreckte Leuchtflecke vorteilhafterweise zwischen zwei und fünf, insbesondere zwischen zwei und vier liegen. Ein kreisrunder Leuchtfleck weist ein Verhältnis von eins auf. Die oben erwähnten Werte für die Ausdehnung oder Größe des Leuchtflecks können sich für gestreckte Leuchtflecke insbesondere auf die kleinere Halbachse beziehen. Der Leuchtfleck ist aber nicht auf die genannten Größen beschränkt. Es ist ferner eine Ausgestaltung, dass sich mindestens ein Hohlraum zwischen dem Leuchtstoffkörper und einer
Lichtaustrittsfläche für von dem Leuchtstoffkörper
abgestrahltes Nutzlicht befindet. Ein solcher Hohlraum ermöglicht eine besonders starke und/oder vielgestaltige Lichtformung des Nutzlichts auf kleinem Raum mit einfachen Mitteln. Die Strahlformung kann durch die Zahl, die Größe und/oder die Form solcher Hohlräume eingestellt werden. Ein solcher Hohlraum unterscheidet sich durch seine gezielte Positionierung und Form ebenfalls von als Streuvolumina eingebrachten Gruppen von kleinen Hohlräumen, die lediglich als Streuzentren dienen. Es ist auch hierfür eine
Ausgestaltung, dass der Hohlraum abschnittsweise sphärisch und/oder nicht-sphärisch geformt ist. Beispielsweise kann ein Bereich der Wandung konkav oder konvex ausgebildet sein, z.B. ellipsoid, paraboloid usw.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass der Leuchtstoffkörper mittels einer Halterung gehalten wird und die Halterung zumindest teilweise mit in der Durchlichtoptik untergebracht ist. Dadurch lässt sich eine besonders einfache und genaue Positionierung des Leuchtstoffkörpers erreichen. Die
Halterung kann eine metallische Halterung sein oder eine aus Kunststoff oder Keramik hergestellte Halterung sein.
Insbesondere eine metallische oder eine keramische Halterung kann dazu dienen, Wärme von dem Leuchtstoffkörper besonders effizient abzuführen, was für eine Stabilisierung der
Umwandlungseffizienz vorteilhaft ist. Es ist eine
Weiterbildung, dass die Halterung ein oder mehrere Teile aufweist.
Es ist eine Weiterbildung, dass die Halterung aus dem
Leuchtstoffkörper herausragt. Dies ermöglicht
vorteilhafterweise einen einfachen mechanischen und
gegebenenfalls auch thermischen Anschluss, z.B. an eine
Wärmesenke wie einen Kühlkörper o.ä.
Es ist eine Ausgestaltung, dass der Leuchtstoffkörper auf einem transparenten Substrat, insbesondere einem Saphirsubstrat aufliegt, das beispielsweise von der Halterung gehalten wird. Dadurch wird eine besonders präzise Handhabung und Positionierung des Leuchtstoffkörpers ermöglicht. Zudem weist Saphir eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, so dass eine Wärmeableitung von dem Leuchtstoffkörper besonders
großflächig und damit effektiv erfolgen kann. Die Halterung kann an dem Saphirsubstrat angreifen. Anstelle des
Saphirsubstrats kann auch jedes andere geeignete
lichtdurchlässige - insbesondere transparente - Material verwendet werden, z.B. eine lichtdurchlässige Keramik,
Diamant, ITO usw. Aber auch ein nicht-lichtdurchlässiges Substrat kann verwendet werden, insbesondere falls es eine Aussparung besitzt, durch die das Primärlicht hindurchtreten kann. Es ist auch möglich, den Leuchtstoffkörper direkt, d.h., ohne Substrat, mit der Halterung zu verbinden (z.B. durch Löten einer AuSn-Beschichtung) .
Es ist außerdem eine Ausgestaltung, dass die Lichtquelle mit der Halterung verbunden ist. Dadurch ist auch die Position der Lichtquelle zu dem Leuchtstoffkörper und der
Durchlichtoptik festgelegt und braucht nicht mehr justiert zu werden. Beispielsweise kann die Halterung direkt mit der Lichtquelle verbunden sein. Es ist eine zur einfachen Handhabung und Herstellung
vorteilhafte Weiterbildung, dass die Durchlichtoptik, der Leuchtstoffkörper, die ggf. vorhandene Halterung und das ggf. vorhandene Substrat zu einem einstückig handhabbaren Bauteil verbunden sind. Dies kann z.B. durch Verguss des
Leuchtstoffkörpers , der ggf. vorhandenen Halterung und des ggf. vorhandenen Substrats in dem Material der
Durchlichtoptik erreicht werden.
Die Aufgabe wird auch gelöst durch eine
Beleuchtungsvorrichtung, aufweisend ein leiterartiges
Metallteil, insbesondere Blechteil ("Blechrahmen"), mit in einer Reihe angeordneten ersten bis dritten Querstreben, wobei an der ersten Querstrebe eine Lichtquelle zur Erzeugung von Primärlicht befestigt ist, die in Richtung der zweiten Querstrebe und der dritten Querstrebe ausrichtbar ist, an der zweiten Querstrebe oder der dritten Querstrebe ein
Leuchtstoffkörper zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichts in Sekundärlicht befestigt ist und an der dritten Querstrebe bzw. der zweiten Querstrebe eine
Durchlichtoptik befestigt ist.
Diese Beleuchtungsvorrichtung weist den Vorteil auf, dass die Positionen aller an den Querstreben vorhandenen Elemente entlang der Reihe der Querstreben zueinander präzise und praktisch unveränderlich feststeht und somit keine
Abstandsj ustage und auch keine laterale Justage mehr
durchgeführt zu werden braucht. Zudem ist der leiterartige Blechrahmen besonders einfach herstellbar, z.B. durch
Stanzen, Lasertrennen usw. aus einem Blechteil.
Die Querstreben verbinden zwei Längsstreben. Die Querstreben können gleiche oder unterschiedliche Abstände zueinander aufweisen .
Zumindest eine Querstrebe kann eine durchgehende Querstrebe sein, welche die Längsstreben miteinander verbindet. Solche Querstreben können mindestens einen Abschnitt aufweisen, der einen Durchbruch oder ein Loch aufweist.
Zumindest eine Querstrebe kann eine unterbrochene Querstrebe sein, die nur Ansätze oder "Nasen" aufweist, welche von einer der Längsstreben zu der jeweils anderen Längsstrebe gerichtet sind. Es ist eine Weiterbildung, dass die Lichtquelle und der Leuchtstoffkörper mit durchgehenden Querstreben mit
Aussparungen verbunden sind, was eine besonders zuverlässige und präzise Verbindung ermöglicht. Es ist noch eine
Weiterbildung, dass eine Durchlichtoptik mit nicht
durchgehenden oder unterbrochenen Querstreben verbunden ist, was eine Abschattung des durch sie hindurchlaufenden Lichts verhindert. Die Durchlichtoptik kann also an die Nasen angegossen sein und diese umfassen, beispielsweise indem der Blechrahmen in ein Spritzgießwerkzeug, das die
Durchlichtoptik herstellt, eingelegt wird. Die Lichtquelle, der Leuchtstoffkörper und die
Durchlichtoptik sind optisch seriell zueinander angeordnet, und zwar in grundsätzlich beliebiger Reihenfolge.
Der leiterartige Blechrahmen kann auch noch weitere
Querstreben aufweisen (z.B. mindestens eine weitere
Querstrebe zwischen der ersten Querstrebe und der zweiten Querstrebe, mindestens eine weitere Querstrebe zwischen der zweiten Querstrebe und der dritten Querstrebe, mindestens eine weitere Querstrebe hinter der dritten Querstrebe usw.), an denen optisch wirksame Elemente vorhanden sind oder die als solche optisch wirksamen Elemente ausgebildet sind.
Solche optisch wirksamen Elemente können beispielsweise weitere Durchlichtoptiken (wie Linsen usw.), Kollimatoren, Blenden, weitere Leuchtstoffkörper, Reflektoren usw.
umfassen .
Zudem ist es eine Weiterbildung, dass der leiterartige
Blechrahmen in einer Reihe angeordnete erste bis vierte
Querstreben aufweist, wobei an der ersten Querstrebe eine Lichtquelle zur Erzeugung von Primärlicht befestigt ist, die in Richtung der zweiten Querstrebe und der dritten Querstrebe ausgerichtet ist, an der zweiten Querstrebe eine (z.B. als Primäroptik dienende) Durchlichtoptik befestigt ist, an der dritten Querstrebe ein Leuchtstoffkörper befestigt ist und an der vierten Querstrebe eine weitere (z.B. als Sekundäroptik dienende) Durchlichtoptik befestigt ist. Es ist eine Ausgestaltung, dass die erste Querstrebe und diejenige Querstrebe (n) , an welcher die Lichtquelle und/oder der - insbesondere plättchenförmige - Leuchtstoffkörper angeordnet ist bzw. sind , um 90° aus einer Blechebene verdreht sind. Durch diese Ausrichtbarkeit oder
Verdrehbarkeit lassen sich die Lichtquelle und/oder der
Leuchtstoffkörper besonders einfach montieren, und es lässt sich gleichzeitig eine besonders einfache Ausrichtung der Lichtquelle und des Leuchtstoffkörpers erreichen, ohne dass deren Positionen entlang der Längsstreben bzw. entlang der Längsausrichtung des leiterartigen Blechrahmens merklich verändert werden. Die Drehung lässt sich mit Hilfe eines einfachen Werkzeugs umsetzen. Es ist noch eine Ausgestaltung, dass die erste Querstrebe und diejenige Querstrebe, an welcher die Lichtquelle bzw. der Leuchtstoffkörper angeordnet sind, eine jeweilige Aussparung aufweisen, die durch die Lichtquelle bzw. den
Leuchtstoffkörper überdeckt ist. Dadurch wird eine besonders zuverlässige Befestigung der Lichtquelle und des
Leuchtstoffkörpers ermöglicht, beispielsweise mittels einer Verklebung, eines Lötens oder durch Vergießen. Die
Aussparungen ermöglichen eine einfache Zugänglichkeit der Lichtquelle und des Leuchtstoffkörpers sowie einen
ungehinderten Strahlengang.
Es ist auch eine Ausgestaltung, dass die Durchlichtoptik an der ihr zugeordneten Querstrebe vergossen ist. So lässt sich die Durchlichtoptik besonders einfach und zuverlässig an der Querstrebe anordnen.
Es ist eine Weiterbildung, dass die oben beschriebene
Beleuchtungsvorrichtung eine Fahrzeug-Beleuchtungsvorrichtung oder ein Teil davon ist. Das Fahrzeug kann ein Kraftfahrzeug (z.B. ein Kraftwagen wie ein Personenkraftwagen,
Lastkraftwagen, Bus usw. oder ein Motorrad), eine Eisenbahn, ein Wasserfahrzeug (z.B. ein Boot oder ein Schiff) oder ein Luftfahrzeug (z.B. ein Flugzeug oder ein Hubschrauber) sein. Jedoch ist die Beleuchtungsvorrichtung nicht darauf
beschränkt und kann beispielsweise auch zur
Bühnenbeleuchtung, Spezialbeleuchtung, Raumbeleuchtung, Allgemeinbeleuchtung usw. eingesetzt werden. Die
Beleuchtungsvorrichtung kann insbesondere ein Scheinwerfer sein. Folglich wird die Aufgabe auch gelöst durch einen
Scheinwerfer, insbesondere für Fahrzeuge, z.B. zur Erzeugung von Abblendlicht und/oder Fernlicht.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im
Zusammenhang mit der folgenden schematischen Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den
Zeichnungen näher erläutert werden. Dabei können zur
Übersichtlichkeit gleiche oder gleichwirkende Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen sein.
Fig.l zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel;
Fig.2 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel ohne eine Lichtquelle;
Fig.3 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht die
Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel mit der Lichtquelle;
Fig.4 zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel ;
Fig.5A zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen
Leuchtstoffkörper, ein Saphirsubstrat und eine metallische Halterung einer Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig.5B zeigt die Komponenten aus Fig.5A in Draufsicht; Fig.5C zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine
Silikonoptik der Beleuchtungsvorrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel;
Fig.5D zeigt die Silikonoptik aus Fig.5C als
Schnittdarstellung in Draufsicht;
Fig.6A zeigt in Draufsicht Komponenten einer
Beleuchtungsvorrichtung gemäß einem fünften
Ausführungsbeispiel in einem teilfertigen Zustand; und
Fig.6B zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus der
Beleuchtungsvorrichtung von Fig.6A in einem fertigen Zustand.
Fig.l zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 1, aufweisend eine Halbleiterlichtquelle in Form einer blaues Primärlicht P emittierenden Laserdiode 2. Die Laserdiode 2 ist beabstandet zu einer Durchlichtoptik aus Silikon ("Silikonoptik" 3) angeordnet . In der Silikonoptik 3 ist ein plättchenförmiger
Leuchtstoffkörper 4 (z.B. aus Keramik) eingebettet, der auf einem transparenten, plättchenförmigen Saphirsubtrat 5 aufliegt. Der Leuchtstoffkörper 4 kann z.B. mit dem
Saphirsubtrat 5 verklebt sein. Durch die flächige Auflage des Leuchtstoffkörpers 4 ergibt sich eine zuverlässige
Positionierung und sehr gute Wärmeableitung von dem
Leuchtstoffkörper 4 zu dem Saphirsubtrat 5. Das Saphirsubtrat
5 wird mittels einer metallischen Halterung gehaltert, die hier aus zwei getrennten Metallbeinen 6 besteht. Die
Metallbeine 6 können beispielsweise aus Kupfer oder Aluminium bestehen. Die Metallbeine 6 sind fest mit dem Saphirsubtrat 5 verbunden .
Während das Saphirsubtrat 5 ebenfalls ganz in dem
Silikonmaterial der Silikonoptik 3 eingebettet ist, ist dies für die Metallbeine 6 nur teilweise der Fall. Die Metallbeine
6 ragen also aus der Silikonoptik 3 heraus. Dies erleichtert eine Wärmeabfuhr von dem Saphirsubtrat 5 und damit auch von dem Leuchtstoffkörper 4, insbesondere wenn die Metallbeine 6 an eine Wärmesenke oder an einen Kühlkörper (o. Abb.) angeschlossen sind. Auch können die Metallbeine 6 einer einfachen Handhabung und präzisen Positionierung der
Silikonoptik 3 dienen. Die Silikonoptik 3 ist ein Spritzgusskörper, so dass der Leuchtstoffkörper 4 in dem Silikonmaterial vergossen ist. Dies kann beispielsweise durch Einlegen des
Leuchtstoffkörpers 4, des Saphirsubtrats 5 und (zumindest teilweise) der Metallbeine 6 in ein Spritzgusswerkzeug erreicht werden.
Die Silikonoptik 3 weist eine Lichteintrittsfläche 7 für das Primärlicht auf, die zur Strahlformung gekrümmt sein kann. Sie kann beispielsweise das einfallende Primärlicht P
parallelisieren.
Die Silikonoptik 3 weist zwischen der Lichteintrittsfläche 7 und dem Leuchtstoffkörper 4 einen - offenen oder
geschlossenen - Hohlraum 8 oder Aussparung auf. Der Hohlraum 8 kann strahlformend ausgebildet sein und folglich als eine Primäroptik dienen. Der Hohlraum 8 kann beispielsweise - wie angedeutet - das hindurchlaufende Primärlicht P auf den
Leuchtstoffkörper 4 fokussieren. Der Hohlraum 8 ist dazu nicht-sphärisch geformt und weist in
Lichtausbreitungsrichtung des Primärlichts P eine erste
Grenzfläche 9 und folgend eine zweite Grenzfläche 10 auf. Die Form der Flächen 7, 9 und 10 ist grundsätzlich nicht beschränkt und kann auch eine nicht-strahlformende Form aufweisen. Beispielsweise können die Flächen 7 und 9 in einer anderen Betrachtungsweise eine klassische asphärische Linse darstellen, wobei alternativ aber auch andere konventionelle Formen darstellbar sind (z.B. Zylinderlinsen,
Teilzylinderlinsen usw.). Ebenso ist es
möglich, die Flächen 7 und 9 als Freiformlinse auszulegen.
Es ist grundsätzlich möglich, mit den Flächen 7 und 9 nur eine oder hauptsächlich eine Hauptrichtung des Primärlichts P bzw. des Laserstrahls zu formen und mit der zweiten
Grenzfläche 10 die andere Hauptrichtung zu beeinflussen.
Das durch die Flächen 7 und 9 geformte Primärlicht P läuft durch den Hohlraum 8 und wird von der zweiten Grenzfläche 10 des Hohlraums 8 wieder in das Silikonmaterial der
Silikonoptik 3 hinein gebrochen.
Das konvertierte Sekundärlicht S und - für den Fall einer Teilkonversion - nicht-konvertierte Anteile des Primärlichts P werden mittels einer seitlichen Mantelfläche 11 und einer vorderseitigen Lichtaustrittsfläche 12 der Silikonoptik 3 zu einer Lichtverteilung eines Nutzlichts P, S geformt. Die Mantelfläche 11 kann als TIR ("Total Internal Reflection" ) - Fläche ausgeführt oder verspiegelt sein. Sie kann, muss aber nicht, rotationssymmetrisch sein. Die Mantelfläche 11 kann dazu genutzt werden, das Nutzlicht P, S
zu parallelisieren, oder kann alternativ dazu ausgelegt sein, die Lichtverteilung abbildend zu formen. Die
Lichtaustrittsfläche 12 kann flach oder gewölbt (z.B. konkav oder konvex) sein. Sie kann als eine multifacettierte
Freiform ausgelegt sein. Fig.2 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 21, die ähnlich zu der Beleuchtungsvorrichtung 1 ausgebildet ist. Die Laserdiode 2 ist nicht gezeigt, kann aber vorhanden sein.
Die Beleuchtungsvorrichtung 21 weist zusätzlich einen zweiten Hohlraum 22 auf, der sich zwischen dem Leuchtstoffkörper 4 und der Lichtaustrittsfläche 12 der Silikonoptik 23 befindet. Der zweite Hohlraum 22 schafft zusätzliche optische Flächen, um die Lichtverteilung des Nutzlichts P, S zu formen. Der Hohlraum 22 kann einen oder mehrere randseitige Schlitze 24 aufweisen, die bei einem stärker ausgeprägten
Hinterschnitt im Spritzgießwerkzeug, wie z.B. durch die gestrichelte Linie L angedeutet, zur Entformung hilfreich sind, um den Teil des Werkzeugs aus dem Hohlraum zu entfernen der sich dort befindet. Die Grenzflächen des Hohlraums 22 sind frei formbar und können beispielsweise konkav, konvex oder multifacettiert usw. ausgebildet sein.
Fig.3 zeigt die Beleuchtungsvorrichtung 21 mit der Laserdiode 2. Hier sind die Metallbeine 6 direkt an der Laserdiode 2 befestigt, z.B. durch Schweißen, Kleben, Klemmen usw. Dadurch kann die Silikonoptik 23 gegenüber der Laserdiode 2 sehr klein werden. Zudem lässt sich so der Abstand der Laserdiode 2 zu der Silikonoptik 23 auf einfache Weise sehr präzise einstellen. Eine aufwändige Justage kann vermieden werden.
Die Beleuchtungsvorrichtung 1 kann analog mit der Laserdiode 2 verbunden werden. Fig.4 zeigt eine Beleuchtungsvorrichtung 31, die ähnlich zu der Beleuchtungsvorrichtung 1 ausgebildet ist. Die Laserdiode 2 ist nicht gezeigt, kann aber vorhanden sein. Bei der Beleuchtungsvorrichtung 31 sind der Leuchtstoffkörper 4 und das Saphirsubstrat 5 nun in einem Hohlraum 32 einer Silikonoptik 33 angeordnet. Der Leuchtstoffkörper 4 ist hier also nicht in das Material der Silikonoptik 33 eingebettet. Die Metallbeine 6 ragen durch die Silikonoptik 33 und sind daher mit der Silikonoptik 33 fest verbunden. Der Hohlraum 32 kann ein geschlossener Hohlraum oder ein offener Hohlraum bzw. eine offene Aussparung sein.
Fig.5A zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht einen Leuchtstoffkörper 4, ein Saphirsubstrat 5 und eine z.B.
metallische Halterung 42 einer Beleuchtungsvorrichtung 41. Fig.5B zeigt die Komponenten aus Fig.5A in Draufsicht. Die einstückige metallische Halterung 42 ist nun laschenförmig ausgebildet und weist vorderseitig einen flachen Bereich 43 mit einem Loch 44 auf. Von dem flachen Bereich 43 geht einseitig eine Seitenwand 45 ab, die rückwärtig in einen Fußbereich 46 übergeht. Die Halterung 42 kann über den
Fußbereich 46 z.B. an der Laserdiode 2 (nicht gezeigt) befestigt werden. Das Saphirsubstrat 5 ist so rückwärtig an dem flachen Bereich 43 angebracht (z.B. angeklebt), dass der Leuchtstoffkörper 4 in das Loch 44 ragt. Diese Komponenten sind als ein gemeinsamer Verbund handhabbar.
Fig.5C zeigt als Schnittdarstellung in Seitenansicht eine Silikonoptik 47 der Beleuchtungsvorrichtung 41. Fig.5D zeigt die Silikonoptik 47 als Schnittdarstellung in der Ebene der Aussparung 48 in Draufsicht. Die Silikonoptik 47 weist eine seitlich offene Aussparung 48 oder Hohlraum auf, in die der flache Bereich 43 der metallischen Halterung 42 mit dem
Leuchtstoffkörper 4 und dem Saphirsubstrat 5 einbringbar ist. Die metallischen Halterung 42 kann z.B. mit der Silikonoptik 47 verklebt sein. Die Silikonoptik 47 kann einen weiteren Hohlraum 49 aufweisen. Die Verengung in der Aussparung 48 dient der besseren Halterung des Halters 42, welcher mittels der Verengung in der Aussparung 48 einklemmbar ist.
Fig.6A zeigt in Draufsicht Komponenten einer
Beleuchtungsvorrichtung 51 in einem teilfertigen Zustand. Fig.6B zeigt in Draufsicht einen Ausschnitt aus der
Beleuchtungsvorrichtung 51 in einem fertig montierten
Zustand .
Die Beleuchtungsvorrichtung 51 weist einen leiterartigen Blechrahmen 52 mit in einer Reihe angeordneten Querstreben auf, von denen hier die ersten bis vierten Metallformen
("Querstreben" 52a bis 52d) gezeigt sind. Die Querstreben 52a bis 52d gehen von parallelen Längsstreben 53 ab. An der ersten, durchgehenden Querstrebe 52a kann eine
Laserdiode 2 angebracht werden, wie durch den zugehörigen Pfeil angedeutet. Dazu ist die erste Querstrebe 52a in einem mittigen Abschnitt kreisringförmig ausgebildet. Die
Laserdiode 2 kann an diesem mittigen Abschnitt angebracht (z.B. damit verklebt, verschweißt oder verlötet oder darauf geklemmt) werden. Insbesondere kann die Laserdiode 2 in eine Aussparung bzw. in ein Loch 56 des mittigen Abschnitts eingesetzt werden, um eine besonders präzise und zuverlässige Anordnung zu erreichen. Die Laserdiode 2 überdeckt also das Loch 56. Die Laserdiode 2 kann mit der ersten Querstrebe 52a auch elektrisch verbunden sein, beispielsweise für ihre
Erdung .
Die zweite Querstrebe 52b ist nicht durchgehend bzw. eine unterbrochene Querstrebe. Die beiden Ansätze der zweiten
Querstrebe 52b können auch als Nasen bezeichnet werden. Ist der Blechrahmen 52 durch Stanzen hergestellt, können die Nasen auch als Stanznasen bezeichnet werden. An den Nasen der zweiten Querstrebe 52b ist eine erste Durchlichtoptik 54 in Form eines transparenten Spritzgusskörpers, z.B. aus Silikon, angeordnet. Die zweiten Querstrebe 52b ist also hier mit der ersten Durchlichtoptik 54 vergossen worden, was eine
besonders präzise und zuverlässige Positionierung ermöglicht. An der dritten, durchgehenden Querstrebe 52c kann ein
Leuchtstoffkörper 4 mit Saphirsubstrat 5 angebracht werden, wie durch den zugehörigen Pfeil angedeutet. Dazu ist die dritte Querstrebe 52c in einem mittigen Abschnitt rechteckig ringförmig ausgebildet. Das Saphirsubstrat 5 kann an diesem mittigen Abschnitt angebracht (z.B. damit verklebt oder darauf geklemmt) werden, und zwar insbesondere so, dass der Leuchtstoffkörper 4 in eine Aussparung bzw. in ein Loch 57 des mittigen Abschnitts ragt. Der Leuchtstoffkörper 4
überdeckt also das Loch 57.
An der vierten, unterbrochenen Querstrebe 52d ist eine zweite Durchlichtoptik 55 in Form eines transparenten
Spritzgusskörpers, z.B. aus Silikon, angeordnet. Die Nasen der vierten Querstrebe 52d sind dazu mit der zweiten
Durchlichtoptik 55 vergossen worden. Während die
Durchlichtoptik 54 auch als Primäroptik angesehen werden kann, kann die Durchlichtoptik 55 auch als Sekundäroptik angesehen werden.
Um das von der Laserdiode 2 abgestrahlte Primärlicht P durch die erste Durchlichtoptik 54 auf den Leuchtstoffkörper 4 richten zu können, werden die ersten Querstrebe 52a und die dritte Querstrebe 52c jeweils um 90° aus der Blechebene (die hier der Bildebene entspricht) verdreht. Dies ist für die erste Querstrebe 52a mit der zugehörigen Laserdiode 2 in
Fig.6B gezeigt.
Obwohl die Erfindung im Detail durch die gezeigten
Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht darauf eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. So kann eine Beleuchtungsvorrichtung nach Art der
Beleuchtungsvorrichtung 51 mit mehreren Lichtquellen und/oder mehreren Leuchtstoffkörpern - auch jeweils unterschiedlicher Art - bestückt sein. Insbesondere kann z.B. jede der
Lichtquellen einen eigenen Leuchtstoffkörper bestrahlen. Eine solche Beleuchtungsvorrichtung ist nicht auf die Verwendung von genau zwei Optiken beschränkt. Der leiterartige
Blechrahmen kann grundsätzlich beliebig lang ausgeführt und mit beliebig vielen Durchlichtoptiken und anderen Optiken (z.B. Spiegeln, Blenden usw.) bestückt sein. Insbesondere können die Durchlichtoptiken und ggf. anderen Optiken so angeordnet und ausgeführt sein, dass nicht jede Optik von jeder Lichtquelle bedient wird. Auch braucht ein
Leuchtstoffkörper nicht notwendigerweise auf einem
Saphirsubstrat aufgebracht zu sein. Andere Substrate oder auch gar kein Substrat sind je nach Art des
Leuchtstoffkörpers (z.B. Keramik oder Leuchtstoff in Glas eingebettet, etc.) ebenso möglich. Auch kann eine Beleuchtungsvorrichtung nach Art der
Beleuchtungsvorrichtung 51 dergestalt ausgebildet sein, dass mindestens eine Durchlichtoptik 54 und/oder 55 nicht an einer eigenen Querstrebe angeordnet ist, sondern an der Laserdiode 2 bzw. an dem Leuchtstoffkörper 4 als Vergussteil vorgesehen ist. In anderen Worten können die Laserdiode 2 und/oder der Leuchtstoffkörper 4 zumindest teilweise in der zugehörigen Durchlichtoptik 54 bzw. 55 vergossen sein. Dadurch können Querstreben eingespart werden. Dies wiederum verringert vorteilhafterweise Montage- und/oder Justage-Toleranzen . Zum Verguss der Laserdiode 2 und/oder des Leuchtstoffkörpers 4 können beispielsweise der Blechrahmen 52 und der
Leuchtstoffkörper 4 in ein Spritzgießwerkzeug einlegt werden und die Durchlichtoptik 55 an den Leuchtstoffkörper 4 angespritzt werden. Auf die Querstrebe 52d für den
Leuchtstoffkörper 4 kann dann verzichtet werden. In einer Weiterbildung können auch die Laserdiode 2 und der
Leuchtstoffkörper 4 miteinander vergossen sein, z.B. durch das Material einer Durchlichtoptik 54 und/oder 55. So lässt sich die Zahl der Querstreben noch weiter verringern, ggf. auf nur noch eine Querstrebe.
Allgemein kann der Blechrahmen eine beliebige Form mit mindestens einer Querstrebe aufweisen. Allgemein kann unter "ein", "eine" usw. eine Einzahl oder eine Mehrzahl verstanden werden, insbesondere im Sinne von "mindestens ein" oder "ein oder mehrere" usw., solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist, z.B. durch den Ausdruck "genau ein" usw.
Auch kann eine Zahlenangabe sowohl genau die angegebene Zahl als auch einen üblichen Toleranzbereich umfassen, solange dies nicht explizit ausgeschlossen ist.
BEZUGSZEICHENLISTE
Beleuchtungs orrichtung 1
Laserdiode 2
Silikonoptik 3
Leuchtstoffkörper 4
Saphirsubtrat 5
Metallbein 6
Lichteintrittsfläche 7
Hohlraum 8
Erste Grenzfläche 9
Zweite Grenzfläche 10
Mantelfläche 11
Lichtaustrittsfläche 12
BeleuchtungsVorrichtung 21
Hohlraum 22
Silikonoptik 23
Schlitz 24
BeleuchtungsVorrichtung 31
Hohlraum 32
Silikonoptik 33
BeleuchtungsVorrichtung 41
Halterung 42
Flacher Bereich 43
Loch 44
Seitenwand 45
Fußbereich 46
Silikonoptik 47
Aussparung 48
Hohlraum 49
BeleuchtungsVorrichtung 51
Blechrahmen 52
Erste Querstrebe 52a
Zweite Querstrebe 52b
Dritte Querstrebe 52c
Vierte Querstrebe 52d
Längsstrebe 53
Erste Durchlichtoptik 54 Zweite Durchlichtopt
Loch
Loch
Primärlicht
SekundärIicht

Claims

PATENTA S PRÜCHE
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21; 31; 41), aufweisend
- eine Lichtquelle (2), insbesondere
Halbleiterlichtquelle, zur Erzeugung von Primärlicht (P) ,
- eine von der Lichtquelle
(2) beabstandete
Durchlichtoptik (3; 23; 33; 47) und
- einen Leuchtstoffkörper (4) zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichts (P) in Sekundärlicht (S) , wobei
- der Leuchtstoffkörper (4) in der Durchlichtoptik (3;
23; 33; 47; 54, 55) untergebracht ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21) nach Anspruch 1, wobei der Leuchtstoffkörper (4) in der Durchlichtoptik vergossen ist.
Beleuchtungsvorrichtung (31; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoffkörper
(4) in einer Aussparung (32; 48) der Durchlichtoptik
(33; 47) angeordnet ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchlichtoptik (3; 23; 33; 47) mindestens einen von dem Leuchtstoffkörper (4) bestrahlbaren, insbesondere strahlformenden,
Hohlraum (8; 8, 22; 32; 49) aufweist.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hohlraum zumindest abschnittsweise sphärisch und/oder nicht-sphärisch (8; 8, 22; 32; 49) geformt ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei sich mindestens ein Hohlraum (8) zwischen einer Lichteintrittsfläche (7) für das Primärlicht und dem Leuchtstoffkörper (4) befindet. Beleuchtungsvorrichtung (21; 41) nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, wobei sich mindestens ein Hohlraum (22; 49) zwischen dem Leuchtstoffkörper (4) und einer Lichtaustrittsfläche
(12) für von dem
Leuchtstoffkörper (4) abgestrahltes Nutzlicht (P, S) befindet .
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Durchlichtoptik (3; 23; 33; 47) aus Silikon besteht.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Leuchtstoffkörper (4) mittels einer Halterung (6; 42) gehalten wird und die Halterung (6; 42) teilweise mit in der
Durchlichtoptik (3; 23; 33; 47) untergebracht ist.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21; 31; 41) nach Anspruch 9, wobei der Leuchtstoffkörper (4) auf einem insbesondere transparenten Substrat, insbesondere einem
Saphirsubstrat (5), aufliegt, das von der Halterung (6; 42) gehalten wird.
Beleuchtungsvorrichtung (1; 21; 31; 41) nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei die Lichtquelle (2) mit der Halterung (6; 42) verbunden ist.
Beleuchtungsvorrichtung (51), aufweisend einen
leiterartigen Blechrahmen (52) mit in einer Reihe angeordneten ersten bis dritten Querstreben (52a-52c) , wobei
- an der ersten Querstrebe (52a) eine Lichtquelle (2) zur Erzeugung von Primärlicht (P) befestigt ist, die in Richtung der zweiten Querstrebe (52b) und der dritten Querstrebe (52c) ausrichtbar ist,
- an der zweiten Querstrebe oder an der dritten
Querstrebe (52c) ein Leuchtstoffkörper (4) zum zumindest teilweisen Umwandeln des Primärlichts (P) in Sekundärlicht (S) befestigt ist, - an der dritten Querstrebe bzw. an der zweiten
Querstrebe (52b) eine Durchlichtoptik (54) befestigt ist .
13. Beleuchtungsvorrichtung (51) nach Anspruch 12, wobei die erste Querstrebe (52a) und diejenige Querstrebe (52c), an welcher der Leuchtstoffkörper (4) angeordnet ist, um 90° aus einer Blechebene verdreht sind.
14. Beleuchtungsvorrichtung (51) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die erste Querstrebe (52a) und diejenige Querstrebe (52c), an welcher die Lichtquelle (2) bzw. der Leuchtstoffkörper (4) angeordnet sind, eine
jeweilige Aussparung (56, 57) aufweisen, die durch die Lichtquelle (2) bzw. den Leuchtstoffkörper (4) überdeckt ist .
15. Beleuchtungsvorrichtung (51) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Durchlichtoptik (54, 55) an der ihr zugeordneten Querstrebe (52b, 52d) vergossen ist.
16. Scheinwerfer mit einer Beleuchtungsvorrichtung nach
Anspruch 1 oder 12
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