BELEUCHTUNGSLICHT

BESCHREIBUNG Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvor- richtung zur Emission von Beleuchtungslicht, welche ein Leuchtstoffelement aufweist.

Stand der Technik

Bei Beleuchtungsvorrichtungen der vorliegend relevanten Art wird ein Leuchtstoffelement mit einer Pumpstrahlung bestrahlt. Das Leuchtstoffelement konvertiert die Pump- Strahlung in ein Konversionslicht, welches dann zumindest anteilig das von der Beleuchtungsvorrichtung abgegebene Beleuchtungslicht bildet. Das Konversionslicht kann im Falle einer sogenannten Teilkonversion gemeinsam mit einem nicht konvertierten Anteil an Pumpstrahlung das Be- leuchtungslicht bilden, wobei dann bspw. blaues Pumplicht als Pumpstrahlung bevorzugt sein kann. Andererseits kann aber auch das Konversionslicht allein das Beleuchtungs ^¬ licht bilden (Vollkonversion) .

Darstellung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine besonders vorteilhafte Beleuchtungsvor- richtung anzugeben. Erfindungsgemäß löst diese Aufgabe eine Beleuchtungsvor ^¬ richtung zur Emission von Beleuchtungslicht, mit einer LED zur Emission von LED-Strahlung, einem Laser zur Emission von Laserstrahlung und einem Leuchtstoffelement zur zumindest teilweisen Konversion der LED-Strahlung und der Laserstrahlung in ein Konversionslicht, welches zumindest anteilig das Beleuchtungslicht bildet, wobei die LED, der Laser und das Leuchtstoffelement derart relativ zueinan ^¬ der angeordnet sind, dass im Betrieb der Beleuchtungsvor- richtung auf einer Einstrahlfläche des Leuchtstoffele ^¬ ments jeweils im zeitlichen Integral die LED mit der LED- Strahlung eine LED-Bestrahlungsfläche bestrahlt und der Laser mit der Laserstrahlung eine Laser-

Bestrahlungsfläche bestrahlt, wobei die Laser- Bestrahlungsfläche mit der LED-Bestrahlungsfläche zumin ^¬ dest eine Schnittmenge hat.

Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen und der gesamten Offenbarung, wobei in der Darstellung nicht immer im Einzelnen zwischen Verfahrens- und Vorrichtungs- bzw. Verwendungsaspekten unterschieden wird; jedenfalls implizit ist die Offenbarung hinsicht ^¬ lich sämtlicher Anspruchskategorien zu lesen.

Eine Grundidee besteht vorliegend darin, nicht nur eine, sondern mindestens zwei Pumpstrahlungsquellen vorzusehen, und zwar mit der LED und dem Laser zwei Pumpstrahlungs ^¬ quellen unterschiedlichen Typs. Die LED-Strahlung wird von der LED typischerweise Lambertsch, also einen Halbraum vollständig ausfüllend, jedenfalls aber breitwinklig emittiert; demgegenüber ist die Laserstrahlung eng gebün- delt, ist das Strahlenbündel scharf begrenzt. Die LED kann nun bspw. für eine großflächige Grundausleuchtung der Einstrahlfläche genutzt werden, der mit dem Laser ei ^¬ ne lokale Überhöhung aufmoduliert werden kann. Im Prinzip korreliert die vom Leuchtstoffelement aus einem jeweili ^¬ gen Flächenbereich (einer Abstrahlfläche) heraus abgege ^¬ bene Menge an Konversionslicht mit der Menge des in einen entsprechenden Flächenbereich (einer Einstrahlfläche) eingestrahlten Menge an Pumpstrahlung (LED- und/oder La- serstrahlung) , wird also mit einem Einstrahlmuster ein entsprechendes Abstrahlmuster erzeugt. Der Abstrahlfläche des Leuchtstoffelements ist bevorzugt eine Beleuchtungs ^¬ optik (abbildend oder nicht abbildend) zugeordnet, welche das an unterschiedlichen Stellen der Abstrahlfläche abge- gebene Beleuchtungslicht dann in unterschiedliche Raum ^¬ richtungen lenkt.

Im Ergebnis kann so bspw. mit der großflächigen Grundausleuchtung ein großer Winkelbereich mit Beleuchtungslicht versorgt werden und kann mit der lokalen Überhöhung einem engen Winkelbereich überproportional viel Licht zugeführt werden; ein interessantes Anwendungsgebiet kann bspw. im Bereich der Straßenausleuchtung mit einem Kfz- Frontscheinwerfer liegen, siehe unten im Detail. Dies soll eine mit der Erfindung eröffnete Möglichkeit illust- rieren, den Erfindungsgedanken aber nicht in seiner Allgemeinheit beschränken. Weitere Anwendungsmöglichkeiten können Beleuchtungsvorrichtungen wie z. B. Scheinwerfer für Architekturbeleuchtung, Effektbeleuchtung, Unterwasserbeleuchtung, Signalleuchten, Schiffscheinwerfer, und Studiobeleuchtung sein. Die Laser- und die LED-Bestrahlungsfläche haben zumindest eine Schnittmenge, überlappen also. Da ein Laser- Bestrahlungsbereich, nämlich der gesamte mit der Laserstrahlung in einem jeweiligen Zeitpunkt (Momentaufnahme) bestrahlte Bereich der Einstrahlfläche, im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung variiert werden kann (z. B. die Einstrahlfläche mit der Laserstrahlung abgerastert werden kann) und/oder ein LED-Bestrahlungsbereich, nämlich der gesamte mit der LED-Strahlung in einem jeweiligen Zeit- punkt (Momentaufnahme) bestrahlte Bereich, variabel sein kann, wird die jeweilige Bestrahlungsfläche im zeitlichen Integral betrachtet. Die LED-Bestrahlungsfläche ergibt sich also als Vereinigungsmenge aller über den Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung hinweg bestrahlten LED- Bestrahlungsbereiche; gleichermaßen ergibt sich die La ^¬ ser-Bestrahlungsfläche als Vereinigungsmenge aller Laser- Bestrahlungsbereiche . In anderen Worten ist eine jeweili ^¬ ge Bestrahlungsfläche die über den Betrieb hinweg mit der jeweiligen Strahlung insgesamt bestrahlte Fläche. Im Allgemeinen müssen also die LED- und die Laserstrahlung auf der Einstrahlfläche nicht notwendigerweise tat ^¬ sächlich in einem Zeitpunkt überlappen, sondern ergibt sich der Überlapp zumindest im zeitlichen Integral. Ein entsprechender zeitlicher Versatz kann dabei bspw. auch unterhalb der menschlichen Wahrnehmungsgrenze liegen, so ^¬ dass also in einer wahrnehmungsbedingten Mittelung bspw. der weite und der demgegenüber enge Winkelbereich den vorstehenden Ausführungen entsprechend gleichwohl „gleichzeitig" mit Beleuchtungslicht versorgt werden. Die Bestrahlung der Einstrahlfläche mit LED-Strahlung und Laserstrahlung kann im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung z. B. auch abwechselnd erfolgen, etwa in zeitlicher Hinsicht vollständig disjunkt (in keinem Zeitpunkt gleichzeitig); es ist aber bspw. auch ein teilweiser, aber nicht vollständiger Überlapp (im zeitlichen Verlauf) möglich, sodass es also Zeitpunkte gibt, in denen mit LED- und Laserstrahlung gleichzeitig bestrahlt wird, und andere Zeitpunkte, in denen mit jeweils nur einer der beiden bestrahlt wird. Auch generell kann die LED- und/oder Laserstrahlung gepulst auf die Einstrahlfläche treffen, womit sich bspw. auch die jeweilige mittlere Leistung einstellen lassen kann. Sind beide gepulst, können sie sich bspw. in ihrer Frequenz (der Pulse) und/oder ihrem Tastgrad unterscheiden.

Generell wird ein jeweiliger Bestrahlungsbereich / eine jeweilige Bestrahlungsfläche bevorzugt nach der Halb ^¬ wertsbreite ermittelt, reicht der Bereich / die Fläche auf der Einstrahlfläche also bis dorthin, wo die Strah- lungsleistung (der jeweiligen Strahlung) auf die Hälfte abgefallen ist (im Allgemeinen könnte der Rand bspw. auch dort hingelegt werden, wo die Strahlungsleistung auf 1/e oder 1/e ² abgefallen ist). Wenngleich der vorliegende Hauptanspruch einen Überlapp der Bestrahlungsflächen kon- kretisiert, könnten im Allgemeinen LED- und Laser- Bestrahlungsfläche auch nebeneinander auf der Einstrahlfläche liegen und sich berühren oder auch nicht berühren; eine solche Variante soll ausdrücklich als Alternative zum Gegenstand des Hauptanspruchs offenbart sein. Ferner wäre es im Allgemeinen auch denkbar, LED- und Laserstrah- lung nicht auf dieselbe Einstrahlfläche einzustrahlen, sondern bspw. auf einander entgegengesetzte Seitenflächen des Leuchtstoffelements (was aber vorliegend nicht bean ^¬ sprucht ist) . Von der scharfen Bündelung abgesehen kann sich die Laserstrahlung insbesondere durch eine hohe Intensität bzw. eine große Kohärenzlänge auszeichnen; sowohl die Laser ^¬ ais auch die LED-Strahlung liegen jeweils bevorzugt in einem engen Frequenzbereich, die Strahlung ist also je- weils monochromatisch. Die Begriffe „LED" und „Laser" können jeweils auch auf eine Anordnung (ein Array) mit mehreren Einzel-LEDs/Einzel-Laserquellen zu lesen sein; „mehrere" meint mindestens zwei, wobei mindestens drei bzw. mindestens vier weitere Untergrenzen sind (und höchstens 100, 80, 60, 40, 20 bzw. 10 davon unabhängige Obergrenzen sein können) .

Bevorzugt wird das Leuchtstoffelement in Transmission be ^¬ trieben, sind also die Einstrahl- und die Abstrahlfläche einander entgegengesetzt (gleichwohl sind das Abstrahl- muster auf der Abstrahlfläche und das Einstrahlmuster auf der Einstrahlfläche im Wesentlichen deckungsgleich) . Im Allgemeinen wäre aber auch ein Betrieb in Reflexion möglich, könnten also Einstrahl- und Abstrahlfläche auch zusammenfallen (und die entgegengesetzte Seitenfläche des Leuchtstoffelements dann bspw. verspiegelt sein). Gene ^¬ rell kann an der Einstrahl- und/oder der Abstrahlfläche eine dichroitische Verspiegelung vorgesehen sein, bspw. beim Betrieb in Transmission an der Einstrahlfläche eine für das Konversionslicht reflektive / die Pumpstrahlung transmissive Beschichtung und/oder an der Abstrahlfläche eine für das Konversionslicht transmissive / die Pump ^¬ strahlung reflektive Beschichtung. Die Konversion ist bevorzugt eine Down-Konversion, das Konversionslicht ist gegenüber der Laserstrahlung / LED-Strahlung also längerwellig (niedrigerenergetisch) .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Laser- Bestrahlungsfläche eine Teilmenge der LED- Bestrahlungsfläche, liegt sie also vollständig auf letz- terer. Die Laser-Bestrahlungsfläche ist bevorzugt eine echte Teilmenge der LED-Bestrahlungsfläche, die beiden sind also nicht deckungsgleich, sondern die Laser- Bestrahlungsfläche ist kleiner (was generell bevorzugt ist) . Soweit generell von der Größe einer Bestrahlungs- fläche / eines BeStrahlungsbereichs die Rede ist, wird der davon auf der Einstrahlfläche unter Berücksichtigung einer möglichen Topographie der Einstrahlfläche tatsäch ^¬ lich belegte Flächeninhalt zugrunde gelegt; bevorzugt ist die Einstrahlfläche plan und sind damit auch die Bestrah- lungsflächen/Bestrahlungsbereiche plan.

In bevorzugter Ausgestaltung hat die Laser- Bestrahlungsfläche einen Flächeninhalt, der höchstens 40 %, in dieser Reihenfolge zunehmend bevorzugt höchstens 35 %, 30 %, 25 %, 20 %, 15 %, 10 % bzw. 5 %, des Flächen- inhalts der LED-Bestrahlungsfläche ausmacht. Mögliche Un ^¬ tergrenzen können bspw. bei mindestens 0,5 % bzw. mindestens 1 % liegen (und im Allgemeinen auch unabhängig von einer Obergrenze von Interesse sein) . Bei einer bevorzugten Ausführungsform hat die LED- Bestrahlungsfläche einen Flächeninhalt, der mindestens 40 %, vorzugsweise mindestens 45 %, besonders bevorzugt mindestens 50 %, eines Flächeninhalts der LED- Bestrahlungsfläche ausmacht. Bevorzugt wird also zumin ^¬ dest die halbe Einstrahlfläche mit LED-Strahlung be ^¬ strahlt. Die „Einstrahlfläche" ist jene Seitenfläche des Leuchtstoffelements , welche die Bestrahlungsflächen bein ^¬ haltet, ihrerseits aber nicht notwendigerweise im Gesam- ten bestrahlt wird; sie grenzt in einer Kante (z. B. zy ^¬ linderförmiges Leuchtstoffelement) bzw. Kanten (z. B. quaderförmiges Leuchtstoffelement ) an die Kantenfläche (Zylindermantelfläche) bzw. Kantenflächen (Seitenflächen des Quaders) des Leuchtstoffelements . Bevorzugt ist die Einstrahlfläche plan.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung so eingerichtet, dass im Betrieb die Einstrahlfläche zumindest zeitweilig gleichzeitig von der LED und dem Laser bestrahlt wird. In einem anderen Be- triebszustand kann die Einstrahlfläche dabei auch nur mit entweder der LED-Strahlung oder der Laserstrahlung bestrahlt werden, es soll aber zumindest einen Betriebszu ^¬ stand mit gleichzeitiger Bestrahlung geben. Soweit generell davon die Rede ist, dass die Beleuchtungsvorrichtung für einen bestimmten Betrieb „eingerichtet" ist, meint dies, soweit es nur einen einzigen Betriebszustand gibt, dass die Relativanordnung von LED, Laser und Leuchtstoffelement (und etwaiger Mittel zur Strahlführung, wie bspw. Linsen/Spiegel) derart ist, dass bei eingeschalte- ter Beleuchtungsvorrichtung eine entsprechende Bestrah- lung erfolgt; soweit es mehrere Betriebszustände gibt, kann bspw. eine entsprechende Steuereinheit vorgesehen sein, welche die Bestrahlung von dem einen zum anderen Betriebszustand entsprechend ändert, bspw. durch eine An- passung der Ausgangsleistung der LED und/oder des Lasers. Von „Betriebszustand" wird dann gesprochen, wenn zumindest eine der Quellen (LED und Laser) Strahlung emittiert .

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Beleuchtungsvorrich- tung so eingerichtet, dass die Einstrahlfläche nicht nur gleichzeitig LED und Laser bestrahlt wird, sondern es tatsächlich auch in einem jeweiligen Zeitpunkt einen Überlapp von LED- und Laserstrahlung auf der Einstrahlfläche gibt. Bevorzugt sind der Laser- und der LED- Bestrahlungsbereich jedenfalls während der gleichzeitigen Bestrahlung der Einstrahlfläche jeweils statisch, wird also währenddessen keiner der Bestrahlungsbereiche über die Einstrahlfläche bewegt und/oder in seiner Form/Größe verändert . Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Beleuchtungsvorrichtung für einen Betrieb in mindestens zwei Be- triebszuständen eingerichtet, wobei der Laser- Bestrahlungsbereich in einem ersten der Betriebszustände einen ersten Flächeninhalt hat (der ungleich Null ist) und in einem zweiten der Betriebszustände einen zweiten Flächeninhalt hat, der größer als der erste Flächeninhalt ist. Wie bereits erläutert, bezieht sich „Bestrahlungsbe ^¬ reich" auf die in einem Zeitpunkt bestrahlte Fläche, also auf eine Momentaufnahme; die „Bestrahlungsfläche" ergibt sich über den Betrieb aufintegriert als Vereinigungsmenge der Bestrahlungsbereiche (bei einer statischen Anordnung fallen Bestrahlungsbereich und Bestrahlungsfläche zusammen, sind sie also deckungsgleich) . Der Flächeninhalt des Laser-Bestrahlungsbereichs kann im zweiten Betriebszustand bspw. um mindestens 20 %, in der Reihenfolge der Nennung zumindest bevorzugt mindestens 50 %, 75 %, 100 %, 150 %, 200 %, 250 %, 300 %, 350 %, 400 %, 450 % bzw. 500 %, größer als im ersten Betriebszu- stand sein; mögliche Obergrenzen können (davon unabhängig) bspw. bei höchstens 5.000 %, 3.000 % bzw. 1.000 % liegen. In dem ersten Betriebs zustand (kleiner Bereich) kann bspw. ein Fernlichtmodus des Kfz-Scheinwerfers zu ^¬ mindest unterstützt werden, und/oder es kann in dem zwei- ten Betriebszustand (großer Bereich) ein Tagfahrlichtmo ^¬ dus zumindest unterstützt werden, siehe unten im Detail.

In bevorzugter Ausgestaltung werden der erste und der zweite Betriebszustand eingestellt, also die Größe des Laser-Bestrahlungsbereichs variiert, indem der Relativab- stand von Laser und Leuchtstoffelement verändert wird. In Verbindung mit einem divergenten oder konvergenten, also nicht kollimierten, Laserstrahl wird mit der Abstandsänderung auch die Größe des Laser-Bestrahlungsbereichs ge ^¬ ändert. Bevorzugt fällt die Laserstrahlung divergent auf die Einstrahlfläche, ist also dementsprechend der Rela ^¬ tivabstand im ersten Betriebszustand (kleinerer Bereich) kleiner als im zweiten Betriebszustand. Die Änderung des Relativabstands kann generell mit bspw. einem Linearmotor erfolgen . Alternativ zur Veränderung des Relativabstands zwischen Einstrahlfläche und Laser, oder aber auch in Kombination damit, kann zur Veränderung der Größe des Laser- Bestrahlungsbereichs auch ein optisches Element versetzt werden, über welches die Laserstrahlung geführt wird, bspw. eine von der Laserstrahlung durchsetzte Linse.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Flächenschwerpunkt des Laser-Bestrahlungsbereichs ortsunverän ^¬ derlich, und zwar über den Betrieb der Beleuchtungsvor- richtung hinweg, also bspw. auch in unterschiedlichen Be- triebszuständen . Für die Ermittlung des Flächenschwerpunkts wird die rein geometrische Fläche zugrunde gelegt, wird diese also bspw. nicht mit der Bestrahlungsstärke gewichtet. Trotz des ortsunveränderlichen Flächenschwer- punkts ist im Allgemeinen noch eine Größen- und/oder Formänderung des Laser-Bestrahlungsbereichs möglich, also bspw. ein eben beschriebener Wechsel zwischen erstem und zweitem Betriebszustand.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Laser- Strahlung derart auf die Einstrahlfläche des Leuchtstof ^¬ felements geführt, dass sie mit einer zu einem Lot auf der Einstrahlfläche verkippten Schwerpunktrichtung auftrifft. „Verkippt" kann bspw. um mindestens 5°, 15°, 25°, 35° bzw. 45° verkippt (in der Reihenfolge der Nennung zu- nehmend bevorzugt) , und davon unabhängig etwa um nicht mehr als 80°, 70° bzw. 60° verkippt meinen. Es wird also schräg eingestrahlt, was bspw. anordnungsbedingt Vorteile bieten kann; es kann dann bspw. die LED für die relativ großflächige LED-Bestrahlung der Einstrahlfläche zuge- wandt, vergleichsweise nahe daran platziert sein und die Laserstrahlung an der LED vorbei auf die Einstrahlfläche geführt werden. Die „Schwerpunktrichtung" wird als Mittelwert sämtlicher Richtungsvektoren des Strahlenbündels der jeweilig betrachteten Strahlung (Laser- oder LED- Strahlung) genommen, wobei bei dieser Mittelwertbildung jeder Richtungsvektor mit der ihm zugehörigen Strahlstärke gewichtet wird. Das Lot wird im Allgemeinen als Lot auf eine in die Einstrahlfläche gelegte, plane Aus- gleichsfläche genommen; bevorzugt ist die Einstrahlfläche plan und steht das Lot senkrecht auf der gesamten Ein ^¬ strahlfläche .

Es kann auch eine schräg auf die Einstrahlfläche geführte LED-Strahlung bevorzugt sein, entweder in Kombination mit der schräg zugeführten Laserstrahlung oder auch für sich. Es ist dann also die Schwerpunktrichtung, mit welcher die LED-Strahlung auf die Einstrahlfläche trifft, gegenüber dem Lot auf der Einstrahlfläche verkippt, vgl. die vor ^¬ stehenden Definitionen und Winkelangaben. Bei einer bevorzugten Ausführungsform, die auch unabhängig von den Merkmalen des Hauptanspruchs, konkret unab ^¬ hängig vom Vorhandensein zweier unterschiedlicher Pumpstrahlungsquellen, als Erfindung gesehen wird und auch in dieser Form offenbart sein soll, ist eine mechanisch be- wegliche Blende vorgesehen, welche den LED- Bestrahlungsbereich in einer Verdeckstellung der Blende teilweise maskiert, also verkleinert. Dementsprechend ist der Flächeninhalt des LED-Bestrahlungsbereichs in einer Freigebstellung der Blende größer als in der Verdeckstel- lung. In anderen Worten ist ein Shutter vorgesehen, der den LED-Bestrahlungsbereich in der Verdeckstellung begrenzt und in der Freigebstellung vergrößert. Bevorzugt wird die LED-Strahlung in der Freigebstellung überhaupt nicht mehr durch die Blende begrenzt, sondern diese voll ^¬ ständig aus dem Strahlengang genommen.

Bevorzugt kann eine Ausgestaltung derart sein, dass die Blende in der Verdeckstellung zusätzlich auch den Pfad der Laserstrahlung zur Einstrahlfläche hin blockiert. Dies kann auch von Interesse sein, selbst wenn der Laser in der Verdeckstellung gar nicht betrieben wird, bspw. als zusätzliche Sicherheitseinrichtung. In der Freigebstellung kann die Blende dann nicht nur einen zuvor blockierten Teil der LED-Strahlung passieren lassen, sondern eben auch den Pfad für die Laserstrahlung freigeben.

In bevorzugter Ausgestaltung ist die Einstrahlfläche des Leuchtstoffelements in eine Mehrzahl nebeneinander ange ^¬ ordneter Bereiche mit unterschiedlichen Konversionseigenschaften untergliedert. Die Bereiche können senkrecht auf die Einstrahlfläche blickend bspw. nebeneinander (zeilen- oder spaltenförmig) oder matrixförmig angeordnet sein, also in Zeilen und Spalten. Im Allgemeinen könnten die unterschiedlichen Konversionseigenschaften bspw. auch durch eine unterschiedliche, senkrecht zur Einstrahlflä- che genommene Dicke der Bereiche erreicht werden; bevor ^¬ zugt unterscheidet sich jedoch das Leuchtstoffmaterial , können also bspw. im Falle eines aus mehreren Einzel- Leuchtstoffen zusammengesetzten Leuchtstoffelementmateri- als deren Relativanteile in den einzelnen Bereichen un- terschiedlich sein und/oder können sich Bereiche in jeweils mindestens einem Einzel-Leuchtstoff unterscheiden. Es kann aber auch bei demselben/denselben Einzel- Leuchtstoff (en) dessen/deren Konzentration unterschied- lieh sein. Generell kann das Leuchtstoffelement bspw. auch aus mehreren in Dickenrichtung (siehe unten) aufeinander gesetzten Schichten aufgebaut sein, wobei im Falle der Untergliederung in nebeneinander angeordnete Bereiche sich diese dann nicht notwendigerweise in allen Schichten unterscheiden müssen, sondern in zumindest einer Schicht des Schichtstapels.

Im Allgemeinen können in einem in benachbarte Bereiche untergliederten Leuchtstoffelement die nächst benachbar ^¬ ten Bereiche jeweils auch direkt aneinandergrenzen . Die Bereiche können aber auch tatsächlich physisch voneinander getrennt sein, bspw. durch einen dazwischen angeordneten Wall oder ein Blech, etwa ein dünnes Stahlblech. In allgemeinen Worten können die Bereiche also über ein nicht konvertierendes Grenzmaterial dazwischen voneinan- der getrennt sein. Die Unterteilung in Bereiche, insbe ^¬ sondere in physisch voneinander getrennte Bereiche, kann bspw. insoweit von Interesse sein, als so eine scharf be ^¬ grenzte Beleuchtungslicht-Emission möglich sein kann; sie kann deshalb im Allgemeinen auch unabhängig von unter- schiedlichen Konversionseigenschaften in den Bereichen von Interesse sein. Die „Mehrzahl" Bereiche meint mindes ^¬ tens zwei, vorzugsweise mindestens drei Bereiche, wobei mögliche Obergrenzen bspw. bei höchstens zehn bzw. fünf Bereichen liegen können. Bevorzugt erstreckt sich die Untergliederung des Leucht ^¬ stoffelements in einer Dickenrichtung (die parallel zu dem vorstehend diskutierten Lot liegt) durch das gesamte Leuchtstoffelement hindurch, besonders bevorzugt aus- schließlich in Dickenrichtung (nicht schräg) . Bei einem in Transmission betriebenen Leuchtstoffelement ist dann also bspw. die entgegengesetzte Abstrahlfläche zur Ein ^¬ strahlfläche deckungsgleich untergliedert. Wenngleich das Leuchtstoffelement mit der Unterteilung der Einstrahlflä- che in Bereiche also bevorzugt in Volumenbereiche unter ^¬ teilt ist, ist es gleichwohl insgesamt bevorzugt einstü ^¬ ckig, sind die einzelnen Bereiche also nicht zerstörungs ^¬ frei voneinander trennbar. Generell ist ein einstückiges Leuchtstoffelement bevorzugt; bei anderen als den eben beschriebenen Ausgestaltungen kann es bevorzugt monolithisch sein (von statistisch verteilten Bestandteilen abgesehen in seinem Inneren frei von Materialgrenzen) .

Die Erfindung betrifft auch einen Kraftfahrzeug- Scheinwerfer (Kfz-Scheinwerfer) mit einer vorliegend be- schriebenen Beleuchtungsvorrichtung, bevorzugt einen Frontscheinwerfer und/oder einen Automobil-Scheinwerfer.

In bevorzugter Ausgestaltung ist der Kfz-Scheinwerfer so eingerichtet, dass die LED-Bestrahlungsfläche sowohl in einem Abblendlichtmodus als auch in einem Fernlichtmodus mit der LED-Strahlung bestrahlt wird. Hierbei können sich Größe und/oder Form des LED-Bestrahlungsbereichs in dem Abblendlicht- und dem Fernlichtmodus unterscheiden, kann der LED-Bestrahlungsbereich also bspw. im Fernlichtmodus größer sein. Größe und/oder Form des LED- Bestrahlungsbereichs können im Abbiend- und Fernlichtmo ^¬ dus aber auch identisch sein. Im Fernlichtmodus wird je ^¬ denfalls bevorzugt zusätzlich mit der Laserstrahlung bestrahlt. Wie eingangs dargestellt, lässt sich mit der La- serstrahlung ein relativ eng begrenzter Bereich mit vergleichsweise hoher Intensität anregen und kann dement ^¬ sprechend dann auch (mit einer Beleuchtungsoptik) in einen relativ kleinen Raumwinkelbereich viel Beleuchtungslicht geführt werden. Mit einem entsprechend engen Licht- kegel lässt sich dann die Straße gut in die Ferne aus ^¬ leuchten .

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kfz- Scheinwerfer eine vorliegend beschriebene Beleuchtungs ^¬ vorrichtung mit erstem und zweitem Betriebszustand (un- terschiedliche Größe des Laser-Bestrahlungsbereichs) auf, wobei in dem ersten Betriebszustand (kleiner Laser- Bestrahlungsbereich) ein Fernlichtmodus des Scheinwerfers zumindest unterstützt wird und/oder in dem zweiten Be ^¬ triebszustand (großer Laser-Bestrahlungsbereich) ein Tag- fahrlichtmodus des Scheinwerfers zumindest unterstützt wird. Insbesondere im Tagfahrlichtmodus ist dann bevor ^¬ zugt zusätzlich zu der Emission aus dem (großen) Laser- Bestrahlungsbereich heraus noch ein weiterer Beleuchtungsbestandteil des Kfz-Scheinwerfers aktiviert, bspw. ein LED-Streifen, also nebeneinander angeordnete LEDs, ggf. in Verbindung mit einer bevorzugt nicht abbildenden Optik zur Strahlführung.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kfz- Scheinwerfer eine vorliegend beschriebene Beleuchtungs- Vorrichtung mit mechanischer Blende auf, wobei der Scheinwerfer in der Verdeckstellung (Blende maskiert LED- Bestrahlungsbereich) in einen Abblendlichtmodus geschaltet ist und in der Freigebstellung in einen Fernlichtmo- dus geschaltet ist. In dem Fernlichtmodus kann dann zu ^¬ sätzlich die Laserstrahlung auf die Einstrahlfläche tref ^¬ fen, vgl. die vorstehende Darstellung.

Die Erfindung betrifft auch die Verwendung einer vorliegend beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung für einen ent- sprechenden Kfz-Scheinwerfer .

Allgemein umfasst die mindestens eine „LED" bevorzugterweise mindestens eine Leuchtdiode. Bei Vorliegen mehrerer Leuchtdioden können diese in der gleichen Farbe oder in verschiedenen Farben leuchten. Eine Farbe kann monochrom (z.B. rot, grün, blau usw.) oder multichrom (z.B. weiß) sein. Mehrere Leuchtdioden können ein Mischlicht erzeugen; z.B. ein blaues Mischlicht. Die mindestens eine Leuchtdiode kann mindestens einen wellenlängenumwandelnden Leuchtstoff enthalten (Konversions-LED) . Die mindes- tens eine Leuchtdiode kann in Form mindestens einer ein ^¬ zeln gehäusten Leuchtdiode oder in Form mindestens eines LED-Chips vorliegen. Mehrere LED-Chips können auf einem gemeinsamen Substrat ("Submount") montiert sein. 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. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs ^¬ beispielen näher erläutert, wobei die einzelnen Merkmale im Rahmen der nebengeordneten Ansprüche auch in anderer Kombination erfindungswesentlich sein können und auch weiterhin nicht im Einzelnen zwischen den unterschiedlichen Anspruchskategorien unterschieden wird.

Im Einzelnen zeigt

Figur 1 eine erste erfindungsgemäße Beleuchtungsvor ^¬ richtung mit LED, Laser und Leuchtstoffele- ment ;

Figur 2a-c eine zweite erfindungsgemäße Beleuchtungsvor ^¬ richtung in unterschiedlichen Betriebszustän- den;

Figur 3a-c die Bestrahlung der Einstrahlfläche des

Leuchtstoffelements gemäß den Figuren 2a-c in Aufsicht ;

Figur 4a, b eine dritte erfindungsgemäße Beleuchtungsvor ^¬ richtung in zwei unterschiedlichen Betriebs- zusfänden ; Figur 5 die Bestrahlung der Einstrahlfläche des

Leuchtstoffelements gemäß den Figuren 4a und b in Aufsicht. Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Figur 1 zeigt eine erste erfindungsgemäße Beleuchtungs ^¬ vorrichtung mit einer LED 1 (vgl. die Definition in der Beschreibungseinleitung), einem Laser 2, nämlich einer Laserdiode, und einem Leuchtstoffelement 3. Gezeigt ist eine schematische Seiten- bzw. Schnittansicht. Die LED 1 emittiert eine LED-Strahlung 4, welche eine Primäroptik 5 zur Strahlbündelformung durchsetzt und dann auf eine Einstrahlfläche 6 des Leuchtstoffelements 3 fällt. Mit der Primäroptik 5 wird der Öffnungswinkel der originär Lam- bertsch emittierten LED-Strahlung 4 etwas verringert.

Gleichermaßen zur Bestrahlung der Einstrahlfläche 6 emittiert der Laser 2 Laserstrahlung 7, die eine Kollimati- onslinse 8 durchsetzt und dann im Wesentlichen kollimiert auf die Einstrahlfläche 6 des Leuchtstoffelements 3 fällt und von dieser einen wesentlich kleineren Bereich bestrahlt als die LED-Strahlung 4.

Sowohl bei der Laser- als auch der LED-Strahlung handelt es sich um blaues Licht, das von dem vorliegend aus Yttrium-Aluminium-Granat (YAG:Ce) aufgebauten Leuchtstof- felement 3 anteilig in gelbes Konversionslicht konver ^¬ tiert wird. Es wird aber nicht das gesamte blaue Licht konvertiert, sodass an einer der Einstrahlfläche 6 entge ^¬ gengesetzten Abstrahlfläche 9 des Leuchtstoffelements 3 eine Mischung aus dem gelben Konversionslicht und antei- lig nicht konvertiertem blauem Licht als Beleuchtungs ^¬ licht 10 abgegeben wird. Exemplarisch sind von diesem Beleuchtungslicht 10 zwei Strahlenbündel dargestellt, die von unterschiedlichen Stellen der Abstrahlfläche 9 ausgehen und mit einer Be ^¬ leuchtungsoptik 11 in unterschiedliche Raumrichtungen ge- lenkt werden. Ist die Beleuchtungsvorrichtung dann in einen Kfz-Scheinwerfer eingebaut, bemisst sich danach, von welcher Stelle der Abstrahlfläche 9 wie viel Beleuch ^¬ tungslicht 10 abgegeben wird, in welche Raumrichtung und dementsprechend in welchem Bereich auf oder an der Straße wie viel Beleuchtungslicht 10 gelangt. Durch die großflä ^¬ chige Bestrahlung der Einstrahlfläche 6 mit der LED- Strahlung 4 kann bspw. eine weitwinklige Grundausleuch- tung realisiert werden, welcher mit der räumlich konzentrierten Laserstrahlung 7 eine lokale Überhöhung über- lagert wird. Es wird entsprechend ein vergleichsweise en ^¬ ger mittiger Raumwinkelbereich mit besonders viel Beleuchtungslicht 10 versorgt.

Die Figuren 2a-c zeigen eine zweite, jener gemäß Figur 1 prinzipiell vergleichbar aufgebaute Beleuchtungsvorrich- tung, und zwar in drei unterschiedlichen Betriebszustän- den. Generell bezeichnen im Rahmen dieser Offenbarung dieselben Bezugszeichen Teile mit derselben Funktion und wird insofern immer auch auf die Beschreibung zu den übrigen Figuren verwiesen. Im Falle der Beleuchtungsvor- richtung gemäß den Figuren 2a-c ist zu Figur 1 vergleichbar eine Beleuchtungsoptik zum Abführen der an unterschiedlichen Stellen der Abstrahlfläche 9 des Leuchtstof ^¬ felements 3 abgegebenen Beleuchtungslichts vorgesehen, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt ist. Das Leuchtstoffelement 3 gemäß den Figuren 2a bis c ist durch ein dünnes Stahlblech 20 in zwei Bereiche 3a, b un ^¬ tergliedert, die sich in ihren Konversionseigenschaften unterscheiden (was im Allgemeinen aber nicht notwendig ist) , und es ist dementsprechend auch die Einstrahlfläche 6 in zwei Bereiche 6a, b segmentiert.

In dem Betriebszustand gemäß Figur 2a wird nur die LED 1 betrieben, wobei mit der LED-Strahlung 4 ausschließlich der Bereich 6a der Einstrahlfläche 6 bestrahlt wird. Die Segmentierung durch das Stahlblech 20 kann bspw. auch insoweit von Vorteil sein, als sich so ein klar abgegrenzter LED-Bestrahlungsbereich 30, vgl. die schraffierte Fläche in Figur 3a, erreichen lässt. Da die Relativanord ^¬ nung von LED 1, Primäroptik 5 und Leuchtstoffelement 3 vorliegend statisch ist und es auch keine Maskierung der LED-Strahlung 4 gibt, entspricht im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 der LED-Bestrahlungsbereich 30 der im zeitlichen Integral bestrahlten LED-Bestrahlungsfläche.

Generell zeigen die Figuren 3a-c die Einstrahlfläche 6 der Beleuchtungsvorrichtung gemäß den Figuren 2a-c jeweils in Aufsicht, wobei derselbe Buchstabe a, b, c je ^¬ weils denselben Betriebszustand referenziert .

In dem Betriebszustand gemäß Figur 2b wird zusätzlich zu der Bestrahlung des Bereichs 6a der Einstrahlfläche 6 mit der LED-Strahlung 4 auch ein vergleichsweise kleiner Bereich davon mit der Laserstrahlung 7 bestrahlt, ist also der Laser 2 aktiviert. Figur 3b illustriert den kleinen Laser-Bestrahlungsbereich 31a, der dem LED-

Bestrahlungsbereich 30 überlagert ist. In diesem kleinen Bereich ist die eingetragene Strahlungsintensität ver ^¬ gleichsweise hoch, weswegen dementsprechend viel Konver ^¬ sionslicht erzeugt wird.

Dementsprechend wird an der Abstrahlfläche 9 über die (nicht dargestellte) Beleuchtungsoptik dann in einen engen Raumwinkelbereich viel Beleuchtungslicht (Konversi ^¬ onslicht mit anteilig nicht konvertierter Laserstrahlung) emittiert. In einem Kfz-Scheinwerfer entspricht der Betriebszustand gemäß den Figuren 2a/3a einem Abblendlicht- modus, wohingegen der Betriebszustand gemäß den Figuren 2b/3b einem Fernlichtmodus entspricht.

In dem Betriebszustand gemäß Figur 2c ist die LED- Strahlung 4 weggeschaltet, ist die LED 1 also inaktiv. Die Einstrahlfläche 6 wird allein mit der Laserstrahlung 7 bestrahlt, wobei im Unterschied zu Figur 2b der Laser- Bestrahlungsbereich 31b deutlich größer ist, vgl. Figur 3c zur Illustration. Dies wird durch einen vergrößerten Relativabstand zwischen der Einstrahlfläche 6 und dem La ^¬ ser 2 erreicht, woraus sich infolge der divergent auf die Einstrahlfläche 6 treffenden Laserstrahlung 7 ein in der Größe veränderter Laser-Bestrahlungsbereich 31b ergibt. In dem Betriebszustand gemäß den Figuren 2c/3c kann die Beleuchtungsvorrichtung einen Tagfahrlichtmodus des Kfz- Scheinwerfers unterstützen (in welchem dieser insgesamt aus einer Fläche von mindestens 25 cm ² Licht emittiert) .

Im Betriebszustand gemäß Figur 2c trifft die Laserstrah ^¬ lung 7 nicht nur aufgeweitet, sondern auch schräg auf die Einstrahlfläche 6. Folglich ist der effektive optische Weg zur entgegengesetzten Abstrahlfläche 9 in dem Bereich 3b des Leuchtstoffelements kürzer als in dem Bereich 3a. Dem kann mit den leicht unterschiedlichen Konversionseigenschaften Rechnung getragen werden, sodass im Ergebnis trotz des unterschiedlichen optischen Pfads das Verhält- nis von nicht konvertierter Laserstrahlung zu Konversionslicht in beiden Bereichen 3a, b in etwa gleich ist, also vergleichbares weißen Beleuchtungslicht emittiert wird .

Bei der Beleuchtungsvorrichtung gemäß den Figuren 4a, b ist zusätzlich zu dem Grundaufbau mit LED 1 und Laser 2 eine bewegliche Blende 40 vorgesehen. Figur 4a zeigt die Blende 40 in einer Verdeckstellung, Figur 4b in einer Freigebstellung. In der Verdeckstellung maskiert die Blende 40 die LED-Strahlung 4, blendet sie also einen Teil davon aus, sodass nur auf den Bereich 6a der Einstrahlfläche 6 LED-Strahlung 4 fällt, vgl. Figur 5a zur Illustration. Der LED-Bestrahlungsbereich 30a und der Bereich 6a der Einstrahlfläche 6 sind in diesem Betriebszu ^¬ stand deckungsgleich. In dem Betriebszustand gemäß Figur 4b ist die Blende 40 in eine Freigebstellung geschwenkt und fällt dementspre ^¬ chend die gesamte LED-Strahlung 4 auf die Einstrahlfläche 6, und zwar anteilig auch in deren Bereich 6b (vgl. Figur 5b zur Illustration) . Der LED-Bestrahlungsbereich 30 ist bei dieser Ausführungsform also veränderlich, in dem Betriebszustand gemäß Figur 4b/5b entspricht er der sich im zeitlichen Integral ergebenden LED-Bestrahlungsfläche.

Zusätzlich zu dem vergrößerten LED-Bestrahlungsbereich 30b wird in der Freigebstellung auch der Laser 2 akti- viert, also eine lokal erhöhte Intensität überlagert (siehe die Beschreibung zu den Figuren 1 und 2) . In der Freigebstellung gibt die Blende 40 auch den Pfad für die Laserstrahlung 7 frei, in der Verdeckstellung blockiert sie ihn (Figur 4a) . Dies kann bspw. eine zusätzliche Si ^¬ cherheit bieten und einem unbeabsichtigten Austritt von Laserstrahlung 7 hoher Leistungsdichte vorbeugen helfen.

In einem Kfz-Scheinwerfer entspricht der Betriebszustand gemäß den Figuren 4a/5a (Verdeckstellung) einem Abblend- lichtmodus und jener gemäß den Figuren 4b/5b (Freigeb ^¬ stellung) einem Fernlichtmodus.

BEZUGSZEICHENLISTE

LED 1

Laser 2

Leuchtstoffelement 3 Bereiche des Leuchtstoffelements 3a, b

LED-Strahlung 4

Primäroptik 5

Einstrahlfläche 6

Bereiche der Einstrahlfläche 6a, b Laserstrahlung 7

Kollimationslinse 8

Abstrahlfläche 9

Beleuchtungslicht 10

Beleuchtungsoptik 11 Stahlblech 20

LED-Bestrahlungsbereiche 30a, b

Laser-Bestrahlungsbereiche 31a, b

Blende 40