DE102016208146A1 - Move a converter device - Google Patents
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Abstract
Die Farbverteilung bei einem Laser-Konverter-System soll homogener gestaltet werden. Daher wird eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lasereinrichtung (2) zum Erzeugen von Laserlicht und einer Konverter-Einrichtung (3) zum Wandeln eines Teils des Laserlichts, das in einer Haupteinstrahlrichtung auf die Konverter-Einrichtung trifft, in konvertiertes Licht vorgeschlagen. Die Beleuchtungsvorrichtung verfügt außerdem über eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Konverter-Einrichtung (3) mit zumindest einer Richtungskomponente senkrecht zu der Haupteinstrahlrichtung. Damit sind eine homogener Temperaturverteilung und damit auch eine homogenere Konversion erzielbar.The color distribution in a laser converter system should be made more homogeneous. Therefore, a lighting apparatus having a laser device (2) for generating laser light and a converter device (3) for converting a part of the laser light incident on the converter device in a main irradiation direction into converted light is proposed. The lighting device also has a movement device for moving the converter device (3) with at least one direction component perpendicular to the main direction of irradiation. Thus, a homogeneous temperature distribution and thus a more homogeneous conversion can be achieved.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lasereinrichtung zum Erzeugen von Laserlicht und einer Konverter-Einrichtung zum Wandeln eines Teils des Laserlichts, das in einer Haupteinstrahlrichtung auf die Konverter-Einrichtung trifft, in konvertiertes Licht. Darüber hinaus betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Lasereinrichtung und eine Konverter-Einrichtung aufweist, durch Erzeugen von Laserlicht mit der Lasereinrichtung und Wandeln eines Teils des Laserlichts, das in einer Haupteinstrahlrichtung auf die Konverter-Einrichtung trifft, in konvertiertes Licht. The present invention relates to a lighting device having a laser device for generating laser light and a converter device for converting a portion of the laser light, which meets the converter device in a main direction of irradiation, into converted light. Moreover, the present invention relates to a method of operating a lighting device comprising a laser device and a converter device by converting laser light to the laser device and converting part of the laser light incident on the converter device in a main irradiation direction into a converted one Light.
Beleuchtungsvorrichtungen der oben genannten Art werden insbesondere für Scheinwerfer von Kraftfahrzeugen eingesetzt. Solche Beleuchtungsvorrichtungen eignen sich aber auch für andere Fahrzeuge oder zur Beleuchtung von Anlagen und Gebäuden. Darüber hinaus können solche Beleuchtungsvorrichtungen auch für Spezialeffekte verwendet werden. Lighting devices of the above type are used in particular for headlights of motor vehicles. However, such lighting devices are also suitable for other vehicles or for lighting systems and buildings. In addition, such lighting devices can also be used for special effects.
Mit Laserlicht kann in der Regel eine hohe Lichtstärke erzielt werden. Laserlicht ist jedoch meist monochrom, sodass zum Erzeugen von weißem Licht üblicherweise sogenannte Konverter verwendet werden. Beispielsweise wird blaues Laserlicht eines Ce:YAG-Lasers auf einen Konverter mit Phosphor gelenkt, der das blaue Licht zumindest teilweise in gelbes Licht wandelt. Zusammen mit dem blauen Licht ergibt sich bei geeignetem Mischungsverhältnis in etwa weißes Licht. With laser light, a high light intensity can usually be achieved. However, laser light is usually monochrome, so that so-called converters are usually used to generate white light. For example, blue laser light of a Ce: YAG laser is directed to a converter with phosphor which at least partially converts the blue light into yellow light. Together with the blue light results in a suitable mixing ratio in about white light.
Bisher beobachtete man bei sehr klein fokussierten, blauen Anregungsspots im zentralen Bereich des konvertierten Spots immer einen blauen Zentralbereich, und in den äußeren Bereichen eine gelb/grüne Korona. Diese Verhältnisse zeigen sich sowohl bei transmissiver Konversion als auch in reflektiven Systemen. Gerade für dynamisch scannende Systeme (z.B. LARP-Systeme: Laser Activated Remote Phosphor) stellt diese Inhomogenität ein Problem dar, da hier z.B. mehrere Zeilen (z.B. sechs Zeilen) „übereinander“ gelegt werden, um den Konverter auszuleuchten bzw. die gewünschte Lichtverteilung auf der Straße zu erzielen. Farbverläufe oder -inhomogenitäten sind jedoch unerwünscht. So far, a blue central area has always been observed in very small focused blue excitation spots in the central area of the converted spot, and a yellow / green corona in the outer areas. These relationships are evident in transmissive conversion as well as in reflective systems. Especially for dynamically scanning systems (e.g., LARP systems: Laser Activated Remote Phosphor), this inhomogeneity presents a problem, as here e.g. several lines (e.g., six lines) are superimposed to illuminate the converter and achieve the desired light distribution on the road. Gradients or inhomogeneities are undesirable.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lasereinrichtung und einer Konverter-Einrichtung bereitzustellen, die es ermöglicht, weißes Licht großflächiger aus dem Laserlicht der Lasereinrichtung zu erzeugen. Darüber hinaus soll ein entsprechendes Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Lasereinrichtung und eine Konverter-Einrichtung aufweist, bereitgestellt werden, wobei ebenfalls großflächiger weißes Licht erzeugt wird. The object of the present invention is thus to provide a lighting device with a laser device and a converter device, which makes it possible to generate white light over a larger area from the laser light of the laser device. In addition, a corresponding method for operating a lighting device, which has a laser device and a converter device, be provided, wherein also large-area white light is generated.
Die obige Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 1. Darüber hinaus wird erfindungsgemäß bereitgestellt ein Verfahren nach Anspruch 10. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. The above object is achieved by a lighting device according to claim 1. In addition, the invention provides a method according to claim 10. Advantageous developments of the invention will become apparent from the dependent claims.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird demnach eine Beleuchtungsvorrichtung mit einer Lasereinrichtung zum Erzeugen von Laserlicht bereitgestellt. Die Lasereinrichtung liefert eine hohe Lichtstärke. Darüber hinaus besitzt die Beleuchtungsvorrichtung eine Konverter-Einrichtung zum Wandeln eines Teils des Laserlichts in konvertiertes Licht. Es wird also nicht das gesamte Laserlicht in konvertiertes Licht gewandelt, sondern nur ein Teil davon. Der Grund hierfür liegt darin, dass das konvertierte Licht zusammen mit dem nicht konvertierten Teil des Laserlichts vorzugsweise eine vorgebbare Lichtverteilung über der Frequenz erzeugt. Insbesondere kann es sich bei dieser spektralen Lichtverteilung um die Verteilung von weißem Licht handeln. According to the present invention, therefore, there is provided a lighting apparatus having a laser device for generating laser light. The laser device provides a high light intensity. In addition, the lighting device has a converter device for converting a part of the laser light into converted light. It is not the entire laser light converted into converted light, but only a part of it. The reason for this is that the converted light together with the unconverted part of the laser light preferably generates a predefinable light distribution over the frequency. In particular, this spectral light distribution may be the distribution of white light.
Die Beleuchtungsvorrichtung besitzt neben der Lasereinrichtung und der Konverter-Einrichtung eine Bewegungseinrichtung zum Bewegen der Konverter-Einrichtung. Durch ein solches Bewegen der Konverter-Einrichtung kann die Wandlungseffizienz des Laserlichts in konvertiertes Licht beeinflusst werden. Von besonderer Bedeutung bei dem Bewegen ist, dass es zumindest mit einer Richtungskomponente senkrecht zu der Haupteinstrahlrichtung erfolgt. Dies bedeutet, dass der Laserstrahl ständig auf einen anderen Abschnitt der Konverter-Einrichtung trifft. Dadurch wird nicht dauerhaft immer der gleiche Abschnitt der Konverter-Einrichtung von dem Laserstrahl beleuchtet und aufgeheizt. Dies hat zur Folge, dass die Konverter-Einrichtung über die Fläche gleichmäßiger erwärmt wird, sodass auch die Konversionseffizienz über der Fläche der Konverter-Einrichtung ebenso gleichmäßig ist. Schließlich führt dies dazu, dass die farbliche Lichtverteilung des von der Beleuchtungsvorrichtung erzeugten Lichts homogener ist als ohne diese Bewegung der Konverter-Einrichtung.The lighting device has, in addition to the laser device and the converter device, a movement device for moving the converter device. By thus moving the converter device, the conversion efficiency of the laser light into converted light can be influenced. Of particular importance in moving is that at least one directional component is perpendicular to the main direction of radiation. This means that the laser beam constantly strikes another section of the converter device. As a result, the same section of the converter device is not permanently illuminated and heated by the laser beam. As a result, the converter device is heated more uniformly over the surface, so that the conversion efficiency over the surface of the converter device is also uniform. Finally, this leads to the fact that the colored light distribution of the light generated by the lighting device is more homogeneous than without this movement of the converter device.
In einer speziellen Ausführungsform ist die Lasereinrichtung dazu ausgebildet, die Richtung des Laserlichts fortlaufend zu ändern. Bei der Lasereinrichtung kann es sich also um einen sogenannten scannenden Laser handeln, der eine Oberfläche z.B. zeilenweise, mäanderförmig oder dergleichen abtastet. Bei dieser Ausgestaltungsform bewegt sich also sowohl der Laserstrahl als auch die Konverter-Einrichtung relativ zu einem externen Fixpunkt. Dadurch kann unter Umständen der Bewegungsumfang der Bewegungs- bzw. Konverter-Einrichtung relativ zu dem Fixpunkt reduziert werden, da zu der gesamten Relativbewegung des Laserstrahls gegenüber der Konverter-Einrichtung auch die Relativbewegung des Laserstrahls gegenüber dem Fixpunkt mit beiträgt. Dabei ist es günstig, wenn die beiden Bewegungen aufeinander abgestimmt sind.In a special embodiment, the laser device is designed to continuously change the direction of the laser light. The laser device may therefore be a so-called scanning laser, which scans a surface, for example line by line, meander-shaped or the like. In this embodiment, therefore, both the laser beam and the converter device moves relative to an external fixed point. As a result, under certain circumstances, the range of motion of the movement or converter device relative be reduced to the fixed point, since the relative movement of the laser beam relative to the fixed point contributes to the total relative movement of the laser beam relative to the converter device with. It is advantageous if the two movements are coordinated.
Nur eine derart synchrone Führung von Lasereinrichtung und Bewegungseinrichtung erlaubt es, auch bei scannenden Systemen eine hohe Homogenität der Lichtwandlung über der gesamten Wandlerfläche der Konverter-Einrichtung zu erreichen. Only such a synchronous guidance of laser device and movement device makes it possible to achieve a high homogeneity of the light conversion over the entire converter surface of the converter device even in scanning systems.
Die Lasereinrichtung kann beispielsweise zum Erzeugen von blauem Laserlicht ausgebildet sein, und die Konverter-Einrichtung einen Phosphor zum Wandeln des Laserlichts aufweisen. Durch den Phosphor wird das blaue Licht in gelbes Licht gewandelt und bei geeigneter Wandlerrate ergibt die Summe von blauem Laserlicht und gelbem, konvertiertem Licht entsprechend weißes Licht. Ein ähnliches Phänomen kann beispielsweise mit Gadolinium (Gd) als Wandlerstoff erreicht werden. Mit ihm lässt sich grünes Laserlicht in rotes Konversionslicht wandeln. In Summe ergibt sich aus dem grünen, nicht konvertierten Laserlicht zusammen mit dem roten, konvertierten Licht wieder weißes Licht, sofern ein entsprechend geeignetes Verhältnis gegeben ist. The laser device can be designed, for example, to generate blue laser light, and the converter device can have a phosphor for converting the laser light. The phosphor converts the blue light into yellow light and, given a suitable conversion rate, the sum of blue laser light and yellow, converted light gives correspondingly white light. A similar phenomenon can be achieved, for example, with gadolinium (Gd) as converter. With it green laser light can be converted into red conversion light. In total, the green, unconverted laser light together with the red, converted light again results in white light, provided that a correspondingly suitable ratio is given.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Bewegungseinrichtung dazu ausgebildet, das Bewegen der Konverter-Einrichtung ständig oder zumindest während eines größten Teils einer Zeitdauer des Wandelns auszuführen. Der Auftreffbereich des Laserstrahls auf die Konverter-Einrichtung wird also durch die Bewegungseinrichtung fortlaufend geändert. Damit lässt sich eine hohe Homogenität der gewünschten Strahlungsverteilung über dem Fläche (insbesondere Weißverteilung) erreichen, da sich der Ort des größten Wärmeeintrags in die Konverter-Einrichtung ununterbrochen ändert. In a preferred embodiment, the movement device is designed to carry out the movement of the converter device continuously or at least for a major part of a time duration of the conversion. The impact area of the laser beam on the converter device is thus changed continuously by the movement device. Thus, a high homogeneity of the desired radiation distribution over the surface (in particular white distribution) can be achieved, since the location of the largest heat input into the converter device changes continuously.
Gemäß einer anderen Ausführungsform ist die Konverter-Einrichtung durch die Bewegungseinrichtung periodisch hin- und herbewegbar. Für eine solche periodische Bewegung kann eine einfache sinusförmige Ansteuerung benutzt werden. Als elektromechanischer Wandler kann in diesem Fall beispielsweise ein Piezoaktor verwendet werden.According to another embodiment, the converter device is periodically reciprocable by the moving means. For such a periodic motion, a simple sinusoidal drive can be used. As an electromechanical transducer can be used in this case, for example, a piezoelectric actuator.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform ist die Konverter-Einrichtung durch die Bewegungseinrichtung in einer Richtung mit zumindest einer Richtungskomponente senkrecht zu der Bewegung des Laserlichts bzw. Laserstrahls bewegbar. Dies bedeutet, dass Konverter-Einrichtung und Laserstrahl sich auf alle Fälle relativ zueinander bewegen, da sich beide Bewegungen nicht zu Null (keine Relativbewegung zueinander) ergänzen können. Unter Umständen können so die Bewegungsfreiheitsgrade von Laserstrahl und Konverter-Einrichtung eingeschränkt werden, ohne dass das Ziel nicht erreicht wird, möglichst viel Konverter-Fläche nacheinander zu bestrahlen. So kann beispielsweise der Laserstrahl nur in Y-Richtung und die Konverter-Einrichtung nur in X-Richtung, also jeweils nur orthogonal zueinander, bewegbar sein. According to a further embodiment, the converter device is movable by the movement device in a direction with at least one direction component perpendicular to the movement of the laser light or laser beam. This means that converter device and laser beam move in any case relative to each other, since both movements can not complement each other to zero (no relative movement to each other). Under certain circumstances, the degree of freedom of motion of the laser beam and the converter device can thus be limited without the goal of achieving as much converter surface as possible to be irradiated in succession. For example, the laser beam can only be moved in the Y direction and the converter device only in the X direction, that is, only orthogonal to one another.
In einer anderen Ausgestaltung ist die Konverter-Einrichtung durch die Bewegungseinrichtung zweidimensional bewegbar. Dies hätte den Vorteil, dass der Laserstrahl nicht bewegt bzw. die Haupteinstrahlrichtung der Lasereinrichtung nicht geändert werden muss. Dadurch kann die Lasereinrichtung mechanisch einfacher ausgelegt werden.In another embodiment, the converter device is two-dimensionally movable by the movement device. This would have the advantage that the laser beam does not move or the main irradiation direction of the laser device does not have to be changed. As a result, the laser device can be made mechanically simpler.
Gemäß einer weiteren Ausbildung ist die Beleuchtungsvorrichtung mit einer Regelungseinrichtung und mindestens einen Farbsensor ausgestattet, wobei die Bewegungseinrichtung in Abhängigkeit von einem Signal des Farbsensors durch die Regelungseinrichtung geregelt wird. Eine solche Regelung hat den Vorteil, dass automatisch der Bewegungsumfang der Bewegungseinrichtung und/oder des Laserstrahls, d.h. der Haupteinstrahlrichtung des Laserlichts, auf eine (unter Umständen ortsbezogene) Konversionseffizienz abgestimmt werden kann. So kann z.B. bei unterschiedlichen Laserleistungen (beispielsweise für Abblendlicht und Fernlicht) automatisch eine hohe Homogenität der Farbverteilung erreicht werden.According to a further embodiment, the lighting device is equipped with a control device and at least one color sensor, wherein the movement device is regulated in dependence on a signal of the color sensor by the control device. Such a control has the advantage that automatically the range of motion of the moving means and / or the laser beam, i. the main irradiation direction of the laser light can be tuned to a (possibly location-based) conversion efficiency. Thus, e.g. At different laser powers (for example for low beam and high beam) a high homogeneity of the color distribution can be achieved automatically.
Ferner kann die Richtung des Laserlichts entsprechend einer ersten Frequenz änderbar sein, und die Bewegungseinrichtung dazu ausgebildet sein, bei einer solchen Änderungsfrequenz der Richtung des Laserlichts die Konverter-Einrichtung mit einer von der ersten verschiedenen zweiten Frequenz zu bewegen. Durch derart unterschiedliche Frequenzen bei den Bewegungen des Laserlichts bzw. Laserstrahls und der Konverter-Einrichtung kann gewährleistet werden, dass sich beide nicht über längere Zeitabschnitte gleichförmig bewegen. Bei gleichförmiger Bewegung wäre nämlich keine Relativbewegung von Laserstrahl und Konverter-Einrichtung gegeben.Further, the direction of the laser light may be changeable according to a first frequency, and the moving means may be configured to move the converter means at a frequency of change of the direction of the laser light having a second frequency different from the first one. By such different frequencies in the movements of the laser light or laser beam and the converter device can be ensured that both do not move uniformly over long periods of time. In fact, with uniform movement, there would be no relative movement of laser beam and converter device.
In bevorzugter Ausgestaltung ist ein Kraftfahrzeug mit einer oben genannten Beleuchtungsvorrichtung ausgestattet. Insbesondere kann die Beleuchtungsvorrichtung als Scheinwerfer realisiert sein. Es lässt sich damit eine sehr homogene Lichtverteilung bei der Beleuchtung der Fahrbahn erzielen. In a preferred embodiment, a motor vehicle is equipped with an above-mentioned lighting device. In particular, the lighting device can be realized as a headlight. It can thus achieve a very homogeneous light distribution in the illumination of the road.
Die obige Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Beleuchtungsvorrichtung, die eine Lasereinrichtung und eine Konverter-Einrichtung aufweist, durch Erzeugen von Laserlicht mit der Lasereinrichtung und Wandeln eines Teils des Laserlichts, das in einer Haupteinstrahlrichtung auf die Konverter-Einrichtung trifft, in konvertiertes Licht. Es erfolgt ein Bewegen der Konverter-Einrichtung mit zumindest einer Richtungskomponente senkrecht zu der Haupteinstrahlrichtung. Dadurch kommt es nicht zu einer Überhitzung eines einzelnen Bereichs, dessen Konversionseffizienz dadurch reduziert wäre. Vielmehr bleibt eine hohe Konversionseffizienz auch in einem zentralen Einstrahlbereich erhalten. Somit lässt sich eine gewünschte spektrale Verteilung und insbesondere eine homogene Weißlichtverteilung realisieren. The above object is also achieved by a method of operating a lighting device having a laser device and a converter device by generating laser light with the laser device and converting a laser device Part of the laser light, which meets the converter device in a main direction of irradiation, in converted light. There is a movement of the converter device with at least one direction component perpendicular to the main radiation direction. As a result, there is no overheating of a single area, the conversion efficiency would be reduced. Rather, a high conversion efficiency is maintained even in a central Einstrahlbereich. Thus, a desired spectral distribution and in particular a homogeneous white light distribution can be realized.
Die oben im Zusammenhang mit der Beleuchtungsvorrichtung geschilderten Weiterbildungen und Vorteile können auch auf das erfindungsgemäße Verfahren übertragen werden. The developments and advantages described above in connection with the lighting device can also be transferred to the method according to the invention.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert, in denen zeigen: The present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying drawings, in which:
Die nachfolgend näher geschilderten Ausführungsbeispiele stellen bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung dar. Dabei ist zu beachten, dass die einzelnen Merkmale nicht nur in der geschilderten Merkmalskombination, sondern auch in Alleinstellung oder in anderen technisch sinnvollen Merkmalskombinationen realisiert werden können. The embodiments described in more detail below represent preferred embodiments of the present invention. It should be noted that the individual features can be realized not only in the described feature combination, but also in isolation or in other technically meaningful combinations of features.
Wie eingangs erwähnt wurde, ist das Phänomen der Lichtkonversion beispielsweise von blau nach gelb stark temperaturempfindlich. Ab einem konvertertypischen Temperaturbereich brechen die Wandlermechanismen ein und zeigen den sogenannten Roll-Over-Effekt. Dies bedeutet, dass die Effizienz der Lichtumwandlung einbricht. Dadurch ergibt sich die eingangs geschilderte Farbinhomogenität beispielsweise bei einem blauen Anregungsspot, wobei ein blauer Zentralbereich und in den äußeren Bereichen eine gelb-grüne Korona entsteht. As mentioned in the beginning, the phenomenon of light conversion, for example from blue to yellow, is highly sensitive to temperature. From a typical temperature range converters break the converter mechanisms and show the so-called roll-over effect. This means that the efficiency of the light conversion breaks down. This results in the color inhomogeneity described at the outset, for example, in the case of a blue excitation spot, with a blue central area and a yellow-green corona in the outer areas.
Um dieser Farbinhomogenität eventuell auch bei lokalen Peaks im Anregungsspot entgegenzuwirken, kann man die Konverter-Einrichtung mechanisch verschieben. Eine entsprechende Bewegung dieser Konverter-Einrichtung (z.B. Konverter-Halter einschließlich Konverter-Plättchen) kann über eine separaten, kleinen Antrieb bzw. eine Bewegungseinrichtung erfolgen. Diese Bewegungseinrichtung kann beispielsweise die Halteeinrichtung periodisch in einer Richtung hin- und her bewegen. Denkbar dabei wäre beispielsweise eine eindimensionale Rechts-Links-Bewegung oder eine eindimensionale Oben-Unten-Bewegung. Darüber hinaus käme auch eine zweidimensionale Bewegung, wie beispielsweise entlang einer Lissajous-Figur, in Frage. Bei einer solchen Bewegung der Konverter-Einrichtung kommt es zu einer Verteilung der lokalen Leistungsmaxima über eine größere Fläche des Konverters bzw. Konverter-Plättchens und einer Vermeidung des lokalen Roll-Overs, sodass sich eine homogener weiße Mischfarbe ergibt. To counteract this color inhomogeneity possibly even with local peaks in the excitation spot, you can move the converter device mechanically. Appropriate movement of this converter means (e.g., converter holders including converter dies) may be accomplished via a separate, small drive. This movement device can, for example, periodically move the holding device back and forth in one direction. For example, a one-dimensional right-left movement or a one-dimensional up-down movement would be conceivable. In addition, a two-dimensional movement, such as along a Lissajous figure in question. In such a movement of the converter device, there is a distribution of the local Leistungsmaxima over a larger area of the converter or converter plate and avoiding the local roll-over, resulting in a homogeneous white mixed color.
In dem Beispiel von
Beispielsweise an einer Seite des Gehäuses
Das Konverter-Plättchen
Um nun eine homogene Konversion aufgrund einer homogenen Temperaturverteilung auf dem Konverter-Plättchen
Unabhängig von der Bewegung (Scannen) oder Nicht-Bewegung des Laserstrahls ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Konverter-Einrichtung relativ zu dem Laserstrahl bzw. zu dem Gehäuse der Beleuchtungsvorrichtung mit zumindest einer Richtungskomponente senkrecht zu der Haupteinstrahlrichtung bewegbar. Für diese Bewegung ist beispielsweise an dem Gehäuse
In dem konkreten Ausführungsbeispiel von
Der Verschiebeweg der Konvertereinrichtung relativ zu dem Gehäuse bzw. dem Laserstrahl kann abhängig sein von der Spotgröße des Laserstrahls. Wenn die Größe des blauen Spots z.B. ca. 500µm beträgt, so sollte der Verschiebeweg mindestens den halben Spotdurchmesser von ca. 250µm betragen. Dadurch werden „gelb/grüne“ Bereiche des austretenden Lichts überlagert von Strahlen aus dem „blauen“ Zentrum des Spots. Je nach Anteil/Größe der gelben bzw. blauen Bereiche und in Abhängigkeit von der Spotgröße kann man den Verschiebeweg gezielt anpassen. Diese Technologie ist natürlich auch für andere Farben, d.h. für andere Laser und Konverter einsetzbar. Durch spektrale Messungen oder Größenmessungen können ein Parameter oder mehrere Parameter der Verschiebung geregelt werden. Ist beispielsweise der Blauanteil des Gesamtlichts einschließlich des Laserlichts und des konvertierten Lichts zu hoch, kann der Verschiebeweg und/oder die Verschiebefrequenz erhöht werden, damit die Temperatur des Konverters bzw. des Konverter-Plättchens im Spotbereich reduziert und damit die Konversionsrate erhöht wird. Durch den höheren Gelb- bzw. Grün-Anteil reduziert sich der Blau-Anteil, was zu einer homogeneren Farbzusammensetzung des resultierenden Lichts führt. The displacement of the converter device relative to the housing or the laser beam may be dependent on the spot size of the laser beam. If the size of the blue spot is e.g. 500μm, so the displacement should be at least half the spot diameter of about 250μm. As a result, "yellow / green" areas of the emerging light are superimposed by rays from the "blue" center of the spot. Depending on the proportion / size of the yellow or blue areas and depending on the spot size, you can specifically adjust the displacement. Of course, this technology is also available for other colors, i. can be used for other lasers and converters. By spectral measurements or size measurements, one parameter or several parameters of the displacement can be regulated. If, for example, the blue component of the total light, including the laser light and the converted light, is too high, the displacement and / or the displacement frequency can be increased in order to reduce the temperature of the converter or of the converter chip in the spot area and thus increase the conversion rate. The higher proportion of yellow or green reduces the proportion of blue, which leads to a more homogeneous color composition of the resulting light.
Darüber hinaus kann die Verschiebefrequenz auch in Abhängigkeit von der Leistung des Anregungsspots variieren. Bei dynamischen 1-dimensionalen Scannern sollte die Verschiebefrequenz des Konverters, d.h. der Konverter-Einrichtung bzw. des Konverter-Plättchens, nicht identisch mit der scannenden Frequenz sein. Sowohl die Richtung wie auch die Größenordnung der beiden Bewegungen sollten verschieden sein. Bei 1-dimensionaler, nicht linearer Bewegung des scannenden Strahls kann auch die mechanische Bewegung des Konverters eine nicht lineare Bewegung durchführen. In jedem Fall sollte die Bewegung der Konverter-Einrichtung anders sein als diejenige des Laserstrahls bzw. der Laserstrahlen. In addition, the shift frequency may also vary depending on the power of the excitation spot. For dynamic 1-dimensional scanners, the shift frequency of the converter, i. the converter device or the converter plate, not be identical to the scanning frequency. Both the direction and the magnitude of the two movements should be different. With 1-dimensional, non-linear movement of the scanning beam, the mechanical movement of the converter can also perform a non-linear movement. In any case, the movement of the converter device should be different than that of the laser beam or the laser beams.
Beispielsweise wird die Erzeugung des blauen Lichts durch einen Ce:YAG-Laser erfolgen. Der Konverter kann einen Einzelkristall aus Phosphor aufweisen. Alternativ sind auch andere Laser, z.B. auf Cer-Basis und entsprechende andere Konverter-Typen denkbar. For example, the generation of the blue light will be by a Ce: YAG laser. The converter may comprise a single crystal of phosphor. Alternatively, other lasers, e.g. Cerium-based and corresponding other converter types conceivable.
In einer konkreten Ausgestaltung kann das Ausgangslicht der Beleuchtungsvorrichtung mit zwei Farbsensoren gemessen werden, die für unterschiedliche Wellenlängen empfindlich sind. Die beiden Signale der Farbsensoren werden in Relation gesetzt. In Abhängigkeit von dieser Relation kann dann die Bewegung der Bewegungseinrichtung bzw. die Bewegung der Konverter-Einrichtung geregelt werden. In a specific embodiment, the output light of the lighting device can be measured with two color sensors that are sensitive to different wavelengths. The two signals of the color sensors are set in relation. Depending on this relation, the movement of the movement device or the movement of the converter device can then be regulated.
Durch eine (schnelle) Bewegung der Konverter-Einrichtung wie oben beschrieben in oder senkrecht zur Laserstrahlrichtung oder Scanrichtung in einem dynamischen System können lokale Leistungsspitzen vermieden werden, und es kommt zu einer homogenere (weißen) Farbverteilung z.B. eines im Fernfeld abzubildenden Spots. Ein weiterer Vorteil dieses Aufbaus und der Vermeidung lokaler Überhitzungen ist das verringerte Risiko von sogenannten „Dark Spots“. Es kann bei sehr fokussierten, blauen Laserspots zur Oxidation von organischem Material in der Konverter-Einrichtung kommen. Durch eine permanente Relativbewegung der Anregungsstrahlung (Laserstrahlen) in Bezug zu der Konverter-Einrichtung kann man die Gefahr der Oxidation stark herabsetzen. Der Nutzen einer homogeneren Farbe und des geringeren Oxidationsrisikos ist beispielsweise für statische wie dynamische AM LARP Systeme (Automotive Laser Activated Remote Phosphor) wichtig. By (fast) movement of the converter device as described above in or perpendicular to the laser beam direction or scanning direction in a dynamic system, local power peaks can be avoided, and a more homogeneous (white) color distribution occurs e.g. a spot to be imaged in the far field. Another advantage of this design and the avoidance of local overheating is the reduced risk of so-called "dark spots". For very focused, blue laser spots, oxidation of organic material in the converter device may occur. By a permanent relative movement of the excitation radiation (laser beams) in relation to the converter device can greatly reduce the risk of oxidation. The benefits of a more homogeneous color and lower oxidation risk are important, for example, for static and dynamic Automotive Laser Activated Remote Phosph (AM LARP) systems.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Gehäuse casing
- 22
- Lasereinrichtung laser device
- 33
- Konverter-Einrichtung Converter device
- 44
- Konverter-Halter Converter Holder
- 55
- Öffnung opening
- 66
- Rand edge
- 77
- Konverter-Plättchen Converter platelets
- 88th
- Pfeilgebilde arrow formations
Claims (12)
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| R083 | Amendment of/additions to inventor(s) | ||
| R163 | Identified publications notified | ||
| R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |