Verfahren zur Justierung eines auf einem optischen

Konverter erzeugten Leuchtflecks , Vorrichtung mit

Leuchtfleck und deren Verwendungen sowie Konverter- Kühlkörperverbund mit metallischer Lotverbindung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Justierung eines auf einem optischen Konverter erzeugten Leuchtflecks sowie eine Vorrichtung mit justiertem Leuchtfleck und deren

Verwendung, insbesondere als Licht emittierende Vorrichtung von Automobilscheinwerfern.

Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein

Konversionsmodul, umfassend einen optischen Konverter, als Teil einer Beleuchtungseinrichtung. Das Konversionsmodul wird mit Anregungslicht einer Lichtquelle betrieben, wobei ein faseroptischer Lichtleiter zum Einsatz kommt.

Schließlich betrifft die Erfindung in einem nochmals weiteren Aspekt einen Konverter-Kühlkörperverbund sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Konverter- Kühlkörperverbundes. Im speziellen betrifft die Erfindung in diesem Aspekt einen optischen Konverter, welcher durch eine metallische Anbindung mit einem Kühlkörper verbunden ist .

Eine Licht emittierende Vorrichtung als Teil eines

Scheinwerfers ist aus WO 2008/000208 AI entsprechend

DE 10 2006 029 2003 AI bekannt und umfasst eine Anregungslichtquelle, einen daran angekoppelten Lichtleiter und sich daran anschließendes Konvertermaterial zur

Umwandlung des kurzwelligeren Anregungslichtes in im Mittel langwelligeres Nutzlicht mit Weißlichteindruck. Das

Nutzlicht setzt sich dabei aus einem langwelligeren, konvertierten Anteil und einem nichtkonvertierten Teil des Anregungslichts zusammen. Im Einzelnen ist eine

Steckverbindung zu einem transparenten Körper, ein

Konverter im Transmissionsbetrieb und ein optisches Bauteil zur Abstrahlung des konvertierten Nutzlichtes in

Vorzugsrichtung vorgesehen. Ein Kühlkörper für den

Konverter ist nicht vorhanden.

Aus DE 10 2010 034 054 AI ist eine laserbasierte

Weißlichtquelle bekannt, bei der ein Laser mittels einer Sammellinse einen Leuchtfleck in einem Konverter erzeugt, um im Transmissionsbetrieb weißes Nutzlicht abzugeben. Zur Vermeidung hoher Temperaturen am Leuchtfleck wird der

Konverter unter Einbezug von wärmeleitfähigem Material hergestellt, zusätzlich durch Luft gekühlt und/oder

rotieren lassen, um den Leuchtfleck im Konvertermaterial rundum wandern zu lassen.

Die Verwendung von mehreren Lichtleitern nebeneinander in einer Licht emittierenden Vorrichtung mit Konverter im

Transmissionsbetrieb ist aus US 2010/0254153 AI bekannt.

US 2008/0075406 AI zeigt eine optische Komponente mit einem Konverter, einem zu diesem führenden Lichtleiter, einem Halter der Lichtleiter und einer Kappe zur Befestigung des Konverters an dem Halter. Die Kappe und der Halter bestehen aus Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, um möglichst Wärme von dem Konverter abzuführen, der im

Transmissionsbetrieb beaufschlagt wird.

Licht emittierende Vorrichtungen, teilweise auch im

Remissionsbetrieb für Scheinwerfer sind aus US 2011/0148280 AI, US 2011/0279007 AI, US 2011/0280033 AI, US 2012/0106178 AI, US 2012/0106183 AI und US 2012/0069593 AI bekannt. Bei diesen ist das Konvertermaterial als Block im Fokus des parabolförmigen Scheinwerferspiegels angeordnet, wobei sich zur Befestigung des Konverters eine transparente Platte quer durch den Parabolspiegel erstreckt (US 2011/0148280 AI, US 2011/0279007 AI, US 2011/0280033 AI, US 2012/0069593 AI), oder es wird eine Trägerwand längs der Achse des

Parabolspiegels gebildet, auf welcher der Konverter

befestigt ist (US 2012/0106178 AI, US 2012/0106183 AI) .

Zur Vermeidung von unerwünschtem Streulicht ist in einer faseroptischen Konversionslichtquelle auch die Qualität der Austrittsfläche der Faser von Bedeutung. Zur Herstellung eines Faserendes mit einer Austrittsfläche für das in der Faser geführte Licht sind allgemein verschiedene Verfahren bekannt .

Die mechanische Trennung von Fasern, durch welche eine Austrittsfläche für das in der Faser geführte Licht

definiert wird, ist beispielsweise in EP 1 972 973 A2 beschrieben. Mittels einer mechanisch aufwändigen und in deren baulichen Abmessungen komplexen Vorrichtung ist ferner die Herstellung von Austrittsflächen möglich, welche gegenüber der Längsachse der Faser geneigt, diese bedeutet auch in anderen Neigungswinkeln als 90° relativ zur

Faserlängsachse verlaufen. Die Herstellung eines Faserendes mit einer Austrittsfläche für das in der Faser geführte Licht mittels Laserstrahlung wird beispielsweise in WO 02/34452 AI offenbart. Durch das Abtrennen von Fasermaterial ergibt sich eine im

Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Faser

verlaufende Austrittsfläche.

Die britische Patentanmeldung GB 2 399 652 A beschreibt die Herstellung eines facettierten Faserendes mit einer

facettierten Austrittsfläche mittels Laserstrahlung.

Bei faseroptischen Konversionsmodulen kommt der Justierung von deren optischen Baugruppen erhöhte Bedeutung zu, denn es soll der zur Verfügung stehende Nutzlichtanteil, welcher durch den dieses Modul tragenden Schweinwerfer abgegeben wird, nicht unnötig geschmälert werden. Das von der Faser abgegebene Konversionslicht soll folglich soweit als möglich innerhalb des optischen Konverters sowohl in spektraler als auch in räumlicher Weise korrekt umgesetzt und nachfolgend in der Regel innerhalb eines einzigen nutzbaren Lichtkegels abgegeben werden. Hierzu kommt insbesondere der Justierung des aus der Faser austretenden Konversionslichts auf den optischen Konverter maßgebliche Bedeutung zu.

In typischer Weise erzeugt das aus der Faser austretende Konversionslicht einen Leuchtfleck auf dem optischen

Konverter, dessen sowohl laterale Lage als auch Richtung des Auftreffens innerhalb vordefinierter Toleranzen zu justieren ist. Rein mechanische Justierverfahren der Faser erreichen hierbei Genauigkeiten der lateralen Lage mit Abweichungen von 200 ym und mehr.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem

Verfahren zur Justierung eines auf einem optischen

Konverter erzeugten Leuchtflecks sowie einer Vorrichtung mit justiertem Leuchtfleck die Genauigkeit der Justierung zu verbessern und insbesondere die industrielle

Fertigungstauglichkeit des Justiervorgangs zu unterstützen.

Der Erfindung liegt in einem weiteren Aspekt die Aufgabe zugrunde, ein faseroptisches Konversionsmodul, umfassend einen optischen Konverter, einfachen Aufbaus zu schaffen, das sich als Montageteil in eine Beleuchtungseinrichtung zwischen einer Anregungslichtquelle und einem Scheinwerfer zur Abgabe von Nutzlicht eignet und eine gute Wärmeabfuhr ermöglicht .

Das Konversionsmodul soll dabei aus Kostengründen lediglich mit einer einzigen Faser betrieben werden können. Die

Abschattung, insbesondere durch die zugeführte Faser, soll möglichst gering sein. Zudem soll eine einfache und rasche Montage des Konversionsmoduls einerseits sowie als Ganzes in das Nutzgerät, etwa die Beleuchtungseinrichtung, gegeben sein, um eine kostengünstige Fertigung und Montage zu ermöglichen. Demzufolge soll das Konversionsmodul auch wartungsfreundlich sein, also im Schadensfalle einfach auszutauschen sein. Eine Feinj ustierung soll auch nach erfolgter Montage noch möglich sein. Ferner soll auch die erforderliche Strahlsicherheit bei der Verwendung von

Laserlicht als Anregungslicht in Beleuchtungseinrichtungen gegeben sein. Es ist in einem nochmals weiteren Aspekt eine Aufgabe der Erfindung, einen Konverter-Kühlkörperverbund

bereitzustellen, bei dem Kühlkörper und Konverter derart miteinander verbunden sind, dass die Verbindung zwischen Konverter und Kühlkörper vorzugsweise ein hohes

Reflexionsvermögen aufweist und sowohl die Verbindung zwischen Konverter und Kühlkörper als auch das Gesamtsystem einen geringen thermischen Widerstand sowie eine hohe

Lebensdauerprognose aufweisen und dennoch eine

kostengünstige Selektion ermöglicht wird. Eine weitere

Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines entsprechenden

Konverter-Kühlkörperverbundes . Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren sowie einer

Vorrichtung nach einem der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Ein Vorteil des Verfahrens besteht auch darin, dass bei besonders bevorzugten Ausführungsformen nach der Justierung bereits das endgültige Produkt zur Verfügung stehen kann, ohne dass weitere, die Justierung beeinflussende

Fertigungsschritte, wie beispielsweise das Haltern der Faser oder des optischen Konverters erforderlich sind. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform eines

Verfahren zur Justierung eines Leuchtflecks von aus

zumindest einem Lichtleiter austretendem Licht auf einem optischen Konverter umfasst der Lichtleiter eine das Licht leitende Faser und weist die Normale der Austrittsfläche der Faser einen von 0° verschiedenen Winkel relativ zur

Längsachse der Faser auf und wird durch die Einstellung des Winkels die Lage des Leuchtflecks auf dem Konverter justiert. Durch Einstellung des Winkels vor oder nach der Festlegung der Faser in deren Halterung wird ein eigener Freiheitsgrad zur Justierung erhalten, der bevorzugt die horizontale Richtung des aus der Faser austretenden Lichts beeinflussen kann. Bei weiteren bevorzugten

Ausführungsformen kann jedoch dieser Winkel auch schräg zur Horizontalen liegen und eine frei wählbare laterale Korrektur der Lage des Leuchtflecks zur Justierung

vorgenommen werden, insbesondere, wenn die Ist-Lage des Leuchtflecks vor der Justierung und die Soll-Lage nach der Justierung bekannt ist, beispielsweise bei Verwendung einer bildverarbeitenden Prozesssteuerung. Hierbei führt die Änderung der Neigung der Austrittsfläche der Faser dann zu einem Wandern des Leuchtflecks aus seiner Ist-Lage in die erwünschte Soll-Lage.

Ferner kann durch die Justierung des Leuchtflecks nicht nur die Lage des Leuchtflecks auf dem Konverter in einer lateralen Richtung, sondern auch die Lage und Richtung des aus dem optischen Konverter austretenden remittierten

Nutzlichtes beeinflusst und optimiert werden. Hierdurch können beispielsweise Verluste des Nutzlichtes durch

Abschattung vermindert werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die

Faser zunächst in einer Halterung festgelegt und nach deren Festlegung in der Halterung der Winkel eingestellt und die Lage des Leuchtflecks justiert. In besonders

vorteilhafter Weise ist dies bereits die endgültige Lage der Faser wie diese in dem späteren faseroptischen

Konversionsmodul Verwendung findet. Hierdurch sind bereits mit dieser Justierung im Wesentlichen alle für das endgültige Produkt wichtigen Optimierungen vornehmbar und besteht Fertigungssicherheit, dass keine weiteren

nachteiligen Veränderungen eingebracht werden müssen. Bei einer weniger bevorzugten Ausführungsform wird die

Austrittsfläche der Faser zunächst in einem vordefinierten Winkel eingestellt, welcher im Wesentlichen dem

justierten Winkel entspricht, und die Faser danach erst in deren Halterung festgelegt. Hierzu kann die Lage des Leuchtflecks vor dessen Justierung, beispielsweise in Form der korrekten Soll-Lage gemäß Konstruktionsvorgaben erfasst und nach dessen Justierung auf dem optischen Konverter, beispielsweise mit bildgebenden Fertigungsvorrichtungen überprüft werden. Hierbei entstandene Exemplare mit zu hohen Abweichungen von der korrekt justierten Lage können dann mit dem Verfahren, welches vorstehend als besonders bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde,

nachgearbeitet oder es können diese Fehlexemplare aus dem Fertigungsprozess aussortiert werden.

Vorteilhaft wird die Austrittsfläche der Faser während der Justierung, insbesondere materialabtragend, derart

bearbeitet, dass sich hierdurch der Winkel der

Austrittsfläche ändert.

Obwohl für diese materialabtragende Bearbeitung prinzipiell auch Schleifen und Polieren der Faserendfläche möglich ist, wird die Bearbeitung mit optischen Mitteln, beispielsweise mit Laserstrahlung bevorzugt, da das dann verdampfende Fasermaterial in der Regel weniger an Kontamination der weiteren Baugruppen mit sich bringt, insbesondere wenn für einen ausreichenden Abzug der abgetragenen Materie Sorge getragen ist.

Alternativ kann auch eine Materialaufbringung den Winkel ändern, beispielsweise durch das Aufkleben eines Prismas, welches ebenfalls bearbeitet werden kann, wenn dieses nicht auf Anhieb zu korrekter Justierung führt.

Vorteilhaft werden bei der materialabtragenden Bearbeitung sowohl der lichtleitende Kern der Faser als auch deren Mantelstrukturen bearbeitet, welches bei entsprechender Intensität des Laserlichts sowie geeigneter Wellenlänge und ausreichendem Abzug der abgetragenen und zumindest

teilweise verdampften Materie mit sehr geringer

Kontamination der verbleibenden Baugruppen des

faseroptischen Konversionsmoduls möglich ist. Der Begriff der Mantelstrukturen umfasst in diesem Zusammenhang und in dieser Beschreibung sowohl die äußeren Mantelstrukturen, welche auch als Cladding bezeichnet werden und dem

mechanischen Schutz der lichtleitenden Strukturen dienen, als auch die inneren Mantelstrukturen, welche bei

Stufenwellenleitern den lichtleitenden Faserkern umgeben und einen anderen Brechungsindex als der lichtleitende Faserkern aufweisen. Bei Gradientenindex-Fasersystemen bedarf es an dieser Stelle keiner weiteren Differenzierung der Begriffe innerer Mantel und Kern, da bei der

materialabtragenden Bearbeitung vorteilhaft die gesamte Faser bearbeitet werden kann, ohne dass es hierbei für den gewünschten Materialabtrag wesentlich auf die

lichtleitenden Strukturen der Faser ankommt. Soweit

nachfolgend Strahlengänge betrachtet und diskutiert werden, wird dies anhand des Hauptstrahls vorgenommen, welcher in geometrisch optischer Näherung derjenige Strahl ist, der im innern der jeweiligen Faser in Richtung von deren

Längsachse propagiert und auch aus dieser Richtung auf die jeweilige Austrittsfläche der Faser auftrifft. Auch für die Darstellung der geometrisch optischen Sachverhalte bedarf es keiner Differenzierung in Bezug auf den Fasertyp, da, obwohl Glas-basierte Fasertypen bevorzugt werden, die

Erfindung dennoch bei im Wesentlichen allen Fasern

Anwendung finden kann.

In äußerst bevorzugter Weise wird bei der

materialabtragenden Bearbeitung auch der Abstand der

Austrittsfläche der Faser relativ zum optischen Konverter eingestellt, wobei der Abstand der Faser zum optischen Konverter den Abstand des Austrittspunktes des Hauptstrahls aus der Faser zum optischen Konverter bezeichnet. Da das aus der Faser austretende Licht einen definierten

Öffnungswinkel aufweist, welcher im Wesentlichen der effektiven numerischen Apertur entspricht, welche durch die Einkopplung, die Fähigkeit der Faser Licht zu leiten und deren Austrittsapertur bestimmt und hierdurch wählbar ist, kann mit der Justierung des Abstands auch die Größe des Leuchtflecks auf dem optischen Konverter geändert und hiermit justiert werden.

Vorzugsweise wird die Austrittsfläche der Faser während der Justierung, insbesondere unter Verwendung von Laserlicht materialabtragend derart bearbeitet, dass sich eine ebene, sich unter einem justierten Winkel erstreckende Fläche ergibt. Alternativ kann die Austrittsfläche der Faser während der Justierung, insbesondere unter Verwendung von Laserlicht materialabtragend derart bearbeitet werden, dass sich eine nicht-ebene, insbesondere gewölbte Austrittsfläche der Faser ergibt. Hierdurch können beispielsweise bei

zylindrisch konvexer Wölbung der Faser zylinderlinsenartige Wirkungen bereitgestellt werden und der Leuchtfleck in dessen Verhältnis von Höhe zu Breite beispielsweise

elliptisch-oval oder kreisrund ausgebildet werden. Ferner kann bei einer sphärischen oder auch asphärischen Wölbung der Austrittsfläche ein Fokus auf der Oberfläche oder zumindest in der Nähe der Oberfläche des optischen

Konverters definiert werden, welcher zu einer verbesserten Konversionsrate des Konverters beitragen kann.

Bevorzugt kann hierzu die Austrittsfläche der Faser während der Justierung, insbesondere unter Verwendung von

Laserlicht, materialabtragend zunächst derart bearbeitet werden, dass sich zunächst eine ebene, sich unter einem einer korrekten Justierung entsprechend eingestellten

Winkel erstreckende Fläche ergibt und danach durch weitere materialabtragende Bearbeitung, insbesondere mit Laserlicht, eine nicht-ebene Formung, insbesondere Wölbung in der Austrittsfläche der Faser erzeugt werden, wodurch der Anteil des aus dem Konverter austretenden Nutzlichtes erhöht werden kann.

Dieser vorstehend beschriebene Verfahrensablauf kann auch unter Messung des aus dem Konverter austretenden Lichtes, beispielsweise mit bildgebenden Fertigungsverfahren

vorgenommen und die Form der Austrittsfläche hierdurch optimiert werden. Eine einmal optimierte Form der Austrittsfläche kann dann beispielsweise auch auf weitere zu fertigende Baugruppen übertragen werden.

Auf diese Weise können nicht-eben geformte, beispielsweise zylindrische, sphärische, asphärische und auch frei

geformte Austrittsflächen, insbesondere auch durch

sukzessive Optimierung entstehen.

Die Form der Austrittsfläche kann somit nach einer

vordefinierten Bearbeitungsgeometrie entstehen oder auch mit Rückkopplung durch Messung des tatsächlichen

Nutzlichtanteils optimiert werden.

Insbesondere bei einer mehrstufigen sukzessiven Bearbeitung ergibt sich insbesondere auch unter Einbeziehung der optischen sowie geometrischen Eigenschaften des tatsächlich verwendeten Konverters und der tatsächlich verwendeten Faser ein deutlich optimierter Nutzlichtanteil, da die Justierung nicht nur in Bezug auf die Lage des Leuchtflecks sondern auch in Bezug auf einen insgesamt verbesserten

Nutzlichtanteil vorgenommen wird und insbesondere auch alle Eigenschaften des optischen Konverters mit berücksichtig werden können. Vorteilhaft sind sowohl die Faser in deren Halterung als auch der optische Konverter vor und nach der Justierung in einem monolithischen Körper angeordnet und wird bei dieser Anordnung bereits die finale bzw. endgefertigte Lage dieser Komponenten definiert.

Bevorzugt ist dabei der monolithische Körper durch ein pulvermetallurgisches Spritzgießverfahren, insbesondere durch ein Metal-Inj ection-Mould-Verfahren (MIM)

hergestellt, mit welchem sich Körper mit guter

Wärmeleitfähigkeit und komplexen Geometrien auf präzise Weise herstellen lassen.

Ebenfalls bevorzugt ist bei dem monolithischen Körper dessen Wärmeleitfähigkeit λ zusammen mit einem Kühlkörper größer als 200 W/ (m*K) und bevorzugt größer als 350

W/ (m*K) .

Vorteilhaft weist der Durchmesser auf dem optischen

Konverter eine Größe von 0,5 ym bis 800 ym, bevorzugt eine Größe von 1 ym bis 500 ym und am bevorzugtesten eine Größe von 5 ym bis 300 ym auf. Bei ellipsoiden Leuchtfleckformen gelten die vorstehend für den Durchmesser gemachten

Aussagen für das Zweifache von deren Hauptachsen.

Bei der bevorzugtesten Ausführungsform ist die laterale Abweichung der Lage des Leuchtflecks auf dem optischen Konverter insbesondere nach der Justierung kleiner als 200 ym, bevorzugt kleiner als 150 ym und besonderes bevorzugt kleiner als 100 ym. Hierdurch können, wenn das

faseroptische Konversionsmodul in weitere Baugruppen eingesetzt oder an diesen angebracht wird, in der Regel weitere Justierungen beim Einsetzen oder Anbringen an den weiteren Baugruppen vermieden werden, wenn am

monolithischen Körper Passungen angebracht sind, welche mit zugeordneten Passungen der weiteren Baugruppen entsprechend zusammenwirken können. In diesem Fall kann auch die

Abweichung des Abstands der Austrittsfläche der Faser zur Oberfläche des optischen Konverters nach der Justierung vorteilhaft kleiner als 500 ym, bevorzugt kleiner als 250 ym und besonderes bevorzugt kleiner als 100 ym sein.

Bevorzugt beträgt weiterhin der Abstand der Austrittsfläche der Faser zur Oberfläche auf dem optischen Konverter, an welcher das Intensitätsmaximum des aus der Faser

austretenden Lichtes liegt, zwischen 200 ym und 2500 ym, bevorzugt zwischen 400 ym und 1500 ym, besonders bevorzugt zwischen 1500 und 800 ym und am bevorzugtesten zwischen 600 ym und 1200 ym.

Der Winkel kann nach dessen Justierung etwa 10° bis 30°, bevorzugt etwa 15° bis 25°, besonders bevorzugt etwa 18° bis 22° betragen.

Vorteilhaft beträgt der Durchmesser des lichtleitenden Kerns der Faser etwa 3 ym bis 1500 ym, bevorzugt etwa 3,5 ym bis 1000 ym und am bevorzugtesten etwa 50 ym bis 150 ym. Die vorstehend beschriebenen Vorteile weist auch eine

Vorrichtung mit einem Lichtleiter auf, aus welchem Licht austritt und zumindest zu einem wesentlichen Teil auf einen optischen Konverter trifft, auf welchem hierdurch ein

Leuchtfleck entsteht, und weist die Normale der

Austrittsfläche der Faser einen von 0° verschiedenen Winkel relativ zur Längsachse der Faser auf, wobei vorzugsweise auch durch die Einstellung des Winkels die Lage des

Leuchtflecks auf dem Konverter justiert ist. Ferner kann diese Vorrichtung eine Lichtfalle für aus der Faser austretendes, reflektiertes Licht umfassen, welche beispielsweise auch bei starker mechanischer Belastung, beispielsweise bei einer durch einen Unfall ausgeübten Belastung sicher gewährleistet, dass kein reflektiertes Anregungslicht, beispielsweise Laserlicht, aus dem

beschädigten faseroptischen Konversionsmodul treten kann. Dies kann auch bei einer Zerstörung des optischen

Konverters dann sicher gewährleistet werden, wenn der monolithische Körper entsprechend dimensioniert ist und hierdurch die dann auftretenden Kräfte sicher aufnehmen kann .

Eine weitere bevorzugte Vorrichtung umfasst mehr als einen Lichtleiter, aus welchem jeweils Licht austritt und jeweils zumindest zu einem wesentlichen Teil auf einen optischen Konverter trifft, auf welchem hierdurch jeweils ein

Leuchtfleck entsteht, und weist die Normale der

Austrittsfläche der Faser jeweils einen von 0°

verschiedenen Winkel relativ zur Längsachse der Faser auf, wobei vorzugsweise auch durch die Einstellung des Winkels die Lage des Leuchtflecks auf dem Konverter justiert ist, insbesondere gemäß einem hier beschriebenen Verfahren justiert ist und überlagern sich die jeweiligen Leuchtflecke auf dem optischen Konverter zumindest zu einem wesentlichen Anteil. Als wesentlicher Anteil wird hierbei eine Überlagerung von mehr als 50% der Fläche der

Leuchtflecke angesehen, innerhalb derer die Intensität des Lichtes der jeweiligen Leuchtflecke jeweils höher als 50% der maximalen Intensität des vom jeweiligen Lichtleiter abgegebenen und auf dem optischen Konverter auftreffenden Lichtes ist.

Besonders eignet sich die vorstehend beschriebene

Vorrichtung auch für Scheinwerfer, wie beispielsweise für Scheinwerfer von Luft-, Wasser- oder Landfahrzeugen. Auch Scheinwerfer für Theater und Bühne sowie Suchscheinwerfer für Hilfskräfte, Outdoor-, Offshore-Anwendungen und

dergleichen profitieren von der Verwendung dieser

Vorrichtung, denn durch die korrekte Lage des

Emissionszentrums des faseroptischen Konversionsmoduls, welche mit der korrekt justierten Lage des Leuchtflecks einhergeht, können derartige Scheinwerfer das vom

faseroptischen Konverter bereitgestellte Nutzlicht sehr definiert weiterleiten und hierdurch sehr definierte

Lichtverteilungen bereitstellen, wie dieses beispielsweise für blendfreie Kraftfahrzeugscheinwerfer vorteilhaft ist. Insbesondere bei Scheinwerfern für Theater, Film und Bühne sind sehr scharf abgegrenzte Lichtfiguren mit hohem

Kontrast erzeugbar, da eine äußerst kleine aber dennoch intensive Lichtquelle mit hoher Präzision an dem durch das optische Design vorgesehenen Ort zur Verfügung gestellt werden kann. Bei Projektionseinrichtungen, insbesondere bei digitalen bildgebenden Projektionseinrichtungen, sind Abbildungen mit sehr hohem Kontrast erzeugbar, da eine äußerst kleine aber dennoch intensive Lichtquelle zur Verfügung gestellt wird, welche die optische Korrektur der bildgebenden Systeme mit höherer Präzision unterstützt.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe, ein faseroptisches Konversionsmodul einfachen Aufbaus zu schaffen, das sich als Montageteil in eine

Beleuchtungseinrichtung zwischen einer Anregungslichtquelle und einem Scheinwerfer zur Abgabe von Nutzlicht eignet und eine gute Wärmeabfuhr ermöglicht, gelöst durch ein faseroptisches Konversionsmodul als Teil einer Beleuchtungseinrichtung, das Nutzlicht gemischt aus

kurzwelligerem Anregungslicht und langwelligerem

Konversionslicht abgibt. Das Konversionsmodul umfasst dabei:

- ein Trägerelement,

- einen Auskoppelkopf, und

- einen faseroptischen Lichtleiter, wobei

- der Auskoppelkopf zur Positionierung und Halterung eines Lichtaustrittsendes des

Lichtleiters ausgebildet ist,

- der faseroptische Lichtleiter an seinem

Lichteintrittsende zur Ankopplung an eine

zugeordnete Anregungslichtquelle ausgebildet ist, - das Lichtaustrittsende des Lichtleiters zur

Abgabe von Anregungslicht in vorgegebener

Strahlrichtung eingerichtet ist, und wobei

- das Trägerelement eingerichtet ist zum Haltern eines Konverters,

- das Trägerelement Mittel zum Verbinden mit dem

Auskoppelkopf derart umfasst, dass

- der Konverter in Strahlrichtung des aus dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters austretenden Anregungslichtes liegt, und dabei geneigt zur Strahlrichtung des Anregungslichtes angeordnet ist, wobei

- ein vordefinierter Abstand zwischen dem

Mittelpunkt des Konverters und dem

Lichtaustrittsende des Lichtleiters gegeben ist, und wobei

- der Konverter der Konversion des kurzwelligeren Anregungslichtes in das langwelligere Konversionslicht und der Emission des gemischten Nutzlichtes dient.

Der Lichtleiter bzw. der faseroptische Lichtleiter kann ein mit einem Stecker versehenes Lichteintrittsende zur

Ankopplung an eine zugeordnete Anregungslichtquelle

aufweisen. Der Auskoppelkopf sorgt dafür, dass das

Lichtaustrittsende des Lichtleiters das kurzwelligere

Anregungslicht auf den Leuchtfleck richtet, der sich auf der Oberfläche des Konverters befindet. Der Auskoppelkopf umfasst eine Aufnahme zur Halterung und Fixierung des

Lichtaustrittsendes der Lichtleitfaser. Ferner ist er dazu ausgebildet, fest mit dem Trägerelement verbunden werden zu können .

Das kurzwelligere Anregungslicht dringt zum größten Teil m den Konverter ein und wird dort in langwelligeres

Konversionslicht umgewandelt, das zusammen mit gestreutem Anregungslicht in einem nutzbaren Abstrahlwinkel al s

Nutzlicht emittiert wird, während störend reflektiertes Anregungslicht (der sogenannte Fresnel-Reflex) von einer Lichtblende aufgefangen und unschädlich gemacht werden kann. Im Falle eines Autoscheinwerfers wird das Nut zlicht an einen Parabolspiegel abgegeben.

Ausgehend von dem Konverter breitet sich das Nutzlicht in einem Bereich eines nutzbaren Abstrahlwinkels von dem

Konverter aus. Dabei wird das Nutzlicht kegelförmig von dem Leuchtfleck aus abgestrahlt. Der sich hieraus ergebende Öffnungswinkel des Lichtkegels beträgt wenigstens 50°, bevorzugt wenigstens 60° und besonders bevorzugt wenigstens 70° . Weiterhin ist zum Haltern des Konverters ein Trägerelement vorgesehen. Das Trägerelement mit dem Konverter ist bei einer bevorzugten Ausführungsform baulich getrennt von dem Auskoppelkopf. Zur Montage des Konversionsmoduls sind das Trägerelement und/oder der Auskoppelkopf derart

ausgebildet, dass sie fest miteinander verbunden werden können. Hierzu können das Trägerelement und/oder der

Auskoppelkopf geeignete Mittel für eine feste Verbindung aufweisen, etwa eine Ausnehmung und eine passgenau

gegengleich ausgebildete Aufnahme, um eine hochpräzise, feste Verbindung zu schaffen. Zur Unterstützung der exakten Positionierung können ferner Justierhilfen, etwa ein

Anschlag oder Positionierstifte, vorgesehen sein. Die exakte Ausrichtung von Auskoppelkopf und Trägerelement in montierter Position ist von hoher Bedeutung, um das

Anregungslicht punktgenau auf den Konverter abzustrahlen.

So kann der Auskoppelkopf in einer bevorzugten

Ausführungsform rotationssymmetrisch zapfenförmig

ausgebildet sein und in eine passgenau gegengleiche Bohrung des Trägerelements eingesteckt werden. Vorzugsweise wird eine enge Toleranz der Passung ausgewählt, bei der mit geringem Druck der Auskoppelkopf gefügt werden kann.

Die Trennung in ein Trägerelement, welches den Konverter umfasst und haltert, sowie einen Auskoppelkopf, welcher zur Halterung und Fixierung der Lichtleitfaser ausgebildet ist, bietet mehrere Vorteile, insbesondere gegenüber Lösungen, bei denen die Halterung der Lichleitfaser und des

Konverters auf einem gemeinsamen Trägerelement vorgesehen sind . So können vorliegend die Auskoppelköpfe in großen

Stückzahlen vergleichsweise einfach und kostengünstig gefertigt werden, welche dann nachfolgend mit dem

Trägerelement verbunden werden. Das Trägerelement und/oder der Auskoppelkopf können daher auch bereits ein Teil einer Beleuchtungseinrichtung oder als Teil einer

Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein.

Der Auskoppelkopf mit der Lichtleitfaser oder der

Lichtleiter können auch, etwa aufgrund eines Bruches der Lichtleitfaser nach dem Einbau in der

Beleuchtungseinrichtung oder nach längerem Betrieb oder aufgrund einer sonstigen Störung im Bereich der

Lichtleitfaser, einfach ausgebaut und ersetzt werden.

Derartige Defekte können beispielsweise bei der Verwendung des Konversionsmoduls in einem Autoscheinwerfer auftreten, wo es häufig zu Rüttelbelastungen kommen kann. Die bauliche Trennung erleichtert also nicht nur die Fertigung und die Montage, sondern auch die Wartung und den Austausch von Bauteilen .

Durch die bauliche Trennung ist es ferner möglich, für das Trägerelement andere Materialien als für den Auskoppelkopf zu verwenden. Dies kann vorteilhaft sein, da der Konverter während des Betriebs eine große Wärme erzeugt. Hierdurch kann es zu Beschädigung der Lichtleitfaser kommen.

Das Trägerelement kann hierzu vorteilhaft aus einem

temperaturstabilen Sintermaterial, etwa einem metallischen Sintermaterial, gefertigt werden. Es derartiges Material verhält sich im Allgemeinen unkritisch bei hohen Temperaturbelastungen, wie sie bei dem Betrieb des

Konverters entstehen können. Zudem ist auch die hieraus folgende thermische Ausdehnung des Trägermaterials eher gering, so dass eine temperaturbedingte Änderung der

Leuchtcharakteristik aufgrund veränderten Abstands zwischen Lichtleiter und Konverter infolge Wärmedehnung weitgehend vermieden werden kann.

Das Trägerelement kann auch in dem als Aufnahme des

Konverters vorgesehenen Bereich als Wärmesenke ausgebildet sein, also eine wärmeableitende Funktion übernehmen. Ebenso kann das Trägerelement auch einen Kühlkörper zur Aufnahme des Konverters in wärmeleitender und mechanisch fester Verbindung umfassen. Das Trägerelement ist demnach so gestaltet, dass im Konverter erzeugte Wärme über das

Trägerelement abgeführt und dissipiert werden kann. Durch die bauliche Trennung kann die Wärmeübertragung auf den Auskoppelkopf und/oder die Lichtleitfaser reduziert werden, so dass eine geringere Gefahr besteht, dass die

Lichtleitfaser im Betrieb Schaden nimmt.

Zudem entfällt die Problematik, das aus mehreren

Lichtaustrittsenden austretende Licht in beengten

Platzverhältnissen zu bündeln und auf einen gemeinsamen Leuchtfleck auf der Konverteroberfläche zu konzentrieren. Hierzu müssen die verschiedenen Lichtleitfasern im

Allgemeinen mit einem Schrägschliff an ihren

Lichtaustrittsenden versehen werden, welcher zudem von der konkreten Anordnung der einzelnen Lichtleitfaser abhängen kann. Dies macht die Herstellung vergleichsweise

kompliziert und kostenintensiv. Zur Führung und Halterung der Lichtleitfaser in dem

Auskoppelkopf können unterschiedliche Maßnahmen ergriffen werden. So ist vorzugsweise der Auskoppelkopf mit einer Bohrung versehen, durch die die Lichtleitfaser

hindurchgeführt werden kann. Zweckmäßigerweise weist der

Auskoppelkopf ein Einsatzteil, vorzugsweise eine Hülse auf, in welchem das Lichtaustrittsende der Lichtleitfaser fixiert und gehaltert werden kann. Der Innendurchmesser der Hülse ist passgenau gegengleich zu dem Außendurchmesser der Lichtleitfaser ausgelegt, vorzugsweise mit ebenfalls sehr geringer Toleranz, um eine präzise Positionierung der

Lichtleitfaser zu ermöglichen. Der Innendurchmesser des Einsatzelements ist auf den Außendurchmesser des

Lichtleiters abgestimmt und kann in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegen, bei einer maximalen Abweichung von höchstens +/- 0,1 mm, bevorzugt höchstens +/- 0,05 mm und besonders bevorzugt höchstens +/- 0,02 mm. Für einen

Lichtleiter mit einem Außendurchmesser von 0,34 mm liegt der Innendurchmesser des Einsatzelements vorzugsweise bei 0,35 mm .

Hierdurch können die erforderlichen sehr engen Toleranzen in der Positionierung des Lichtaustrittsendes eingehalten werden. Das Einsatzelement sollte zudem eine Mindestlänge aufweisen, um eine entsprechende knicklose, achsparallele

Führung des Lichtaustrittsendes derart zu ermöglichen, dass das Anregungslicht exakt in Strahlrichtung austritt. Ferner ist das Lichtaustrittsende vorzugsweise mit einer plan polierten Fläche senkrecht zur Längsachse ausgebildet, um das Anregungslicht in Strahlrichtung auszukoppeln. Auf diese Weise lässt sich eine sehr gute radiale

Ausrichtung und Positionierung der Lichtleitfaser in Bezug zu dem Konverter erreichen, wenn der Auskoppelkopf mit dem Trägerelement verbunden ist.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind ferner Mittel vorgesehen, um eine nachträgliche axiale Ausrichtung des Lichtaustrittsendes der Lichtleitfaser in Bezug auf den Konverter zu ermöglichen. Ausgehend von einem

vordefinierten Abstand zwischen Lichtaustrittsende und

Konverter, der typischerweise in einem Bereich von etwa 1 bis 10 mm liegt, kann dieser Abstand dann in einem

bestimmten Bereich, vorzugsweise in einem Bereich von 0,05 mm bis zu 5 mm, verändert werden. Hierdurch ist es möglich, eine exakte axiale Positionierung der Lichtleitfaser in Bezug auf den Konverter vorzunehmen. Dies kann günstig sein, wenn etwa der Lichtleiter ausgetauscht werden muss und ein anderer Lichtleiter mit leicht abweichenden

optischen Eigenschaften zum Einsatz kommt, der eine

entsprechend geänderte Positionierung in Bezug auf den

Konverter erfordert, um das gleiche Nutzlicht zu erhalten.

So kann beispielsweise das Einsatzelement fest mit dem Lichtaustrittsende verbunden werden, etwa mittel Klemmen oder Kleben, und dann in den Auskoppelkopf eingefügt werden. Nach erfolgter Montage kann es in axialer Richtung bewegt werden, bevor es festgelegt wird, etwa mittels

Kleben. In einer anderen Ausführungsform kann das Ende der Lichtleitfaser axial in dem Einsatzelement bewegt werden.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist der

Auskoppelkopf bereits mit einem Reflektor oder als Teil eines Reflektors ausgebildet, In dieser Ausführungsform umfasst er eine Zuführung für den Lichtleiter sowie eine Öffnung, in der der Konverter des Trägerelements angeordnet ist. Aus dem Lichtleiter aust etendes Anregungslicht kann dann nach erfolgter Montage a f den Konverter auftreffen.

In einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe, einen Konverter-Kühlkörperverbund bereitzustellen, gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines Konverter- Kühlkörperverbunds mit einem optischen Konverter zur zumindest teilweisen Umwandlung von Licht einer ersten Wellenlänge in Licht einer zweiten Wellenlänge, und einem Kühlkörper, bei welchem vorzugsweise zumindest Teile der Oberfläche des optischen Konverters unmittelbar mit einer metallhaltigen Beschichtung beschichtet sind, wobei die metallhaltige Beschichtung die Wärme aus dem Konverter in den Kühlkörper ableiten kann, der Kühlkörper über eine metallische Lotverbindung mit dem optischen Körper,

insbesondere mit der metallhaltigen Beschichtung, verbunden wird und bei welchem der Kühlkörper und/oder der optische Konverter mit einer weiteren Lotverbindung mit einer weiteren Baugruppe verbunden werden.

Hierdurch wird der Konverter- Kühlkörperverbund zu einer selektierbaren Einheit, da erst nach Herstellung der zweiten Lotverbindung weitere Baugruppen mit dieser Einheit verbunden werden und entsteht auch eine äußerst

vorteilhafte Struktur nach Herstellung der zweiten

Lotverbindung .

Durch Verwendung von zwei metallischen Verbindungen , der ersten und der zweiten Lotverbindung, wird hervorragende Wärmeleitfähigkeit bereitgestellt, denn die metallische Lotverbindung weist einen zumindest gegenüber dem

keramischen Material des optischen Konverters nur geringen thermischen Widerstand auf.

Ferner kann durch die unterschiedlichen Schmelztemperaturen Tsl und Ts2 eine weitere Justierung, auch nach Herstellung beider Lotverbindungen erfolgen, welches beispielsweise Reflexionswinkel vorteilhaft beeinflussen kann. Hierzu kann die Baugruppe mit dem Konverter-Kühlkörperverbund auf eine Temperatur von höher als Ts2 jedoch niedriger als Tsl erwärmt werden, wodurch der Konverter-Kühlkörperverbund nun neu positionierbar wird und in der neu positionierten und damit besser justierten Position durch Abkühlen zumindest der zweiten Lotverbindung unter Ts2 mechanisch festgelegt werden .

Vorteilhaft umfasst dabei die zweite Lotverbindung ein Lot, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt Ts2 aufweist als der Schmelzpunkt Tsl des Lots der ersten Lotverbindung.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zunächst die erste Lotverbindung, vorzugsweise bei einer Temperatur von höher oder gleich Tsl, hergestellt und danach die zweite Lotverbindung. Hierbei kann die zweite Lotverbindung auch während des Abkühlens direkt nach der ersten Lotverbindung hergestellt werden, wenn

beispielsweise eine zeitlich definierte „Abkühlrampe" gefahren wird und die Baugruppen entsprechend im Zustand einer „Vorj ustierung" „vorpositioniert" sind. Auch dann sind nachträgliche Justierungen noch möglich, wenn beispielsweise nicht alle Baugruppen nach Herstellung der beiden Lotverbindungen korrekt justiert sind, kann, soweit jeweils nötig, nochmals eine Erwärmung auf über Ts2 vorgenommen werden, welche zumindest langzeitig unter Tsl verbleiben sollte, sodass die erste Lotverbindung nicht mehr gelöst wird, jedoch die zweite erweicht und die jeweils nötige oder vorteilhafte Nachjustierung erlaubt. Generell ist es vorteilhaft, wenn die zweite Lotverbindung bei einer Temperatur hergestellt wird, welche höher ist als Ts2 und dauerhaft Tsl nicht überschreitet, sodass zumindest während der Herstellung der zweiten Lotverbindung die erste Lotverbindung nicht derart geschwächt wird, dass die

Anordnung des optischen Konverters relativ zum Kühlkörper merklich verändert wird.

Der Begriff „Merklich verändert" bezeichnet hierbei eine relative Lageänderung von optischem Konverter relativ zum Kühlkörper, welche über die durch thermische Ausdehnung bedingte relative Lageänderung messbar hinausgeht.

Ein besonders spannungsfreier Konverter-Kühlkörperverbund ergibt sich, wenn zur Herstellung der jeweiligen

Lotverbindung ein Erwärmen der Anordnung mit zumindest einem optischen Konverter und zumindest einem Kühlkörper durch Einbringen in einen Ofen mit einer Temperatur

oberhalb von Tsl oder Ts2 erfolgt, wobei die

Mindestaufenthaltsdauer der Anordnung aus zumindest einem optischen Konverter und zumindest einem Kühlkörper im Ofen die Einstellung eines Temperaturgleichgewichts gestattet. Bei diesem Temperaturgleichgewicht sollen sich die

jeweiligen Temperaturen des optischen Konverters, des

Kühlkörpers, der Lote sowie der weiteren Baugruppen um jeweils weniger als 5 K unterscheiden. Durch die von thermischen Spannungen besonders freie Anordnung, ergibt sich ein auch bei thermischer Belastung günstiges

Verhalten .

Bevorzugt kann zur Herstellung der jeweiligen Lotverbindung ein Erwärmen der Anordnung mit zumindest einem optischen Konverter und zumindest einem Kühlkörper insbesondere auch durch lokales Erwärmen, insbesondere durch einen

mechanischen Wärmekontakt vorgenommen werden,

beispielsweise durch Kontakt mit einem vorzugsweise

thermisch gesteuerten Heizelement, somit durch Kontakt mit einem erwärmten Körper, beispielsweise einem erwärmten monolithischen Körper eines faseroptischen Auskoppelkopfes, welcher bereits vorpositionierte Baugruppen trägt und beispielsweise selbst induktiv erwärmt wird.

Hierdurch ist ein zügiger und genau dosierter Wärmeeintrag möglich, welcher insbesondere für die Fertigung zeitlich vorteilhaft und thermisch sehr präzise sein kann .

Alternativ oder zusätzlich kann zur Herstellung der

jeweiligen Lotverbindung ein Erwärmen der Anordnung mit zumindest einem optischen Konverter und zumindest einem Kühlkörper auch durch lokales Erwärmen, insbesondere durch Strahlung, fokussierte thermische Strahlung,

Laserstrahlung, insbesondere auch gepulste Laserstrahlung erfolgen . Wenn zur Herstellung der jeweiligen Lotverbindung ein

Erwärmen der Anordnung mit zumindest einem optischen

Konverter und zumindest einem Kühlkörper sowie vorzugsweise einer weiteren optischen Baugruppe bei vermindertem

Umgebungsdruck erfolgt und insbesondere verminderter

Umgebungsdruck herrscht, bis die jeweilige Lotverbindung hergestellt ist, ergibt sich hierdurch eine besonders lunkerfreie und homogene Lotverbindung, bei welcher auch Unebenheiten der Oberfläche des optischen Konverters, des Kühlkörpers sowie der weiteren Baugruppe besser benetzt und somit durch die Lotverbindung vollständiger verbunden werden können.

Die Angabe, dass die „Lotverbindung hergestellt ist" bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die jeweilige

Schmelztemperatur Tsl und/oder Ts2 so lange unterschritten wurde, bis sich das jeweilige Lot verfestigt hat, dies bedeutet jeweils eine Festigkeit von mehr als 50% der

Raumtemperatur-Zugfestigkeit dieses Lots hat, wobei

Raumtemperatur etwa 300 K betragen soll.

Durch Austrag verbleibender Luftanteile oder Lunker im geschmolzenen Lot ist eine präzisere Fertigung,

insbesondere vorpositionierter Baugruppen, möglich, welches mit geringeren Verlusten durch Baugruppen, die nach deren Fertigung nicht innerhalb des Toleranzfeldes liegen, einhergeht .

Vorteilhaft liegt der Schmelzpunkt Tsl bei 250 °C bis 450 °C, bevorzugt bei 280 °C bis 320 °C sowie besonders

bevorzugt bei etwa 300 °C. Ebenfalls vorteilhaft liegt der Schmelzpunkt Ts2 bei der Schmelzpunkt Ts2 bei 150 °C bis 245 °C, bevorzugt bei 180 °C bis 230 °C sowie besonders bevorzugt bei etwa 220 °C. Durch diese Wahl der Schmelzpunkte Tsl und Ts2 lassen sich fertigungstechnisch sichere und zügige Abläufe realisieren, wobei geringere Temperaturdifferenzen der Schmelzpunkte aufgrund schnellerer Erwärmung und Abkühlung zügigere

Fertigungsabläufe gestatten und größere

Temperaturdifferenzen höhere Fertigungssicherheit mit sich bringen .

Wenn eine Vielzahl von optischen Konvertern auf zumindest einem Kühlkörper angebracht und vorzugsweise gemeinsam erwärmt wird, kann hiermit die Serienfertigung vorteilhaft unterstützt werden, da dabei dann die jeweilige

Lotverbindung bereits für diese Vielzahl optischer

Konverter hergestellt werden kann. Vorteilhaft kann dabei der optische Konverter jeweils von am Kühlkörper

angebrachten Halterungen im Wesentlichen korrekt

positioniert und in vielen Fällen in Bezug auf weitere Baugruppen auch bereits korrekt justiert aufgenommen werden . Nach Herstellen, beispielsweise der ersten Lotverbindung kann von dem zumindest einen Kühlkörper wenigstens ein Teil abgetrennt werden, welches zumindest einen optischen

Konverter trägt und einen Konverter-Kühlkörperverbund mit diesem bildet und dieses der weiteren Fertigung zugeführt werden. Vorteilhaft kann dabei die Abtrennung entlang einer vordefinierten und mechanisch geschwächten Linie innerhalb des Kühlkörpers vorgenommen werden. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird ein Konverter-Kühlkörperverbund, insbesondere wie vorstehend und nachfolgend detaillierter beschrieben, an einem

Auskoppelkopf eines faseroptischen Konversionsmoduls befestig .

Wenn bei der industriellen Fertigung zumindest ein Anteil einer Vielzahl von optischen Konvertern zusammen mit weiteren Baugruppen auf eine Temperatur niedriger als Tsl jedoch höher als Ts2 gebracht werden, und vorzugsweise die Lage des Verbundes aus optischem Konverter und Kühlkörper relativ zu weiteren Baugruppen, insbesondere relativ zu Baugruppen eines Auskoppelkopfes eines faseroptischen

Konversionsmoduls geprüft wird, kann hierauf basierend ein Binning, somit eine Selektion bereits während der Fertigung stattfinden und können darüber hinaus weitere mechanische Justierungen vorgenommen werden. Eine dieser Justierungen kann die Justierung des Abstands des optischen Konverters beispielsweise zu Fasern sein, aus welchen Anregungslicht austritt. Hierdurch können aufgrund der Strahlungskeule, welche das Anregungslicht nach Austritt aus der Faser bildet, auch Lichtfleckgrößen des Anregungslichtes auf dem optischen Konverter eingestellt werden.

Vorteilhaft wird durch die Erfindung auch ein Konverter- Kühlkörperverbund bereitgestellt, umfassen einen optischen Konverter zur zumindest teilweisen Umwandlung von Licht einer ersten Wellenlänge in Licht einer zweiten

Wellenlänge, vorzugsweise eine metallhaltige,

reflektierende Beschichtung, sowie einen Kühlkörper, wobei vorzugsweise zumindest Teile der Oberfläche des optischen Konverters unmittelbar mit der metallhaltigen Beschichtung beschichtet sind, die metallhaltige Beschichtung die Wärme aus dem Konverter in den Kühlkörper ableiten kann, der Kühlkörper über eine metallische Lotverbindung mit dem optischen Körper, insbesondere der metallhaltigen

Beschichtung verbunden ist und der Kühlkörper und/oder der optischen Konverter mit einer weiteren Lotverbindung mit einer weiteren Baugruppe verbunden ist. Bei diesem Konverter-Kühlkörperverbund kann die zweite

Lotverbindung ein Lot umfassen, welches einen niedrigeren Schmelzpunkt Ts2 aufweist als der Schmelzpunkt Tsl des Lots der ersten Lotverbindung, insbesondere auch, um die

vorstehend beschriebenen Vorteile zu erlangen.

Vorteilhaft ist das erste Lot ein Ag/Au-Lot und kann somit vorzugsweise eine Silber und Gold umfassende Legierung bereitstellen . Vorteilhaft ist das zweite Lot ein Ag/Sn und kann somit vorzugsweise eine Silber und Zinn umfassende Legierung bereitstellen .

Bevorzugt umfasst der Kühlkörper, Stahl-, Aluminium-, Kupfer- und/oder Bronze-Legierungen, welche mit

entsprechenden Loten, gegebenenfalls unter Zugabe von Fluß- und Reinigungsmitteln, gut benetzbar und durch

Lotverbindungen verbindbar sind. Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter

Ausführungsformen und unter Bezugnahme auf die

beigeschlossenen Zeichnungen detaillierter beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Prinzipdarstellung von Baugruppen eines

faseroptischen Konversionsmoduls, bei welchem aus zumindest einem Lichtleiter Licht austritt und auf einen optischen Konverter auftrifft, bei dem die Normale der Austrittsfläche der Faser einen von 0° verschiedenen Winkel relativ zur

Längsachse der Faser aufweist, wobei durch die Einstellung des Winkels die Lage des Leuchtflecks auf dem Konverter justierbar ist,

Figur 2 eine Prinzipdarstellung von unter verschiedenen

Winkeln auf einen optischen Konverter

auftreffenden Lichtstrahlen zusammen mit Abschattungsgrenzen des optischen Strahlengangs für aus dem Konverter austretendes Nutzlicht,

Figur 3 die durch die Ablenkung des Haupt- oder

Zentralstrahls des aus der Faser austretenden Lichtes bei geneigter Austrittsfläche entstehende Auswanderung bei einer sich unter einem Winkel erstreckenden Austrittsfläche der Faser als

Funktion des Winkels ,

Figur 4 die in Figur 1 gezeigte Prinzipdarstellung von

Baugruppen eines faseroptischen

Konversionsmoduls, bei welcher zusätzlich zu den in Figur 1 gezeigten Baugruppen Vorrichtungen zur

Bearbeitung der Austrittsfläche der Faser mit dargestellt sind, Figur 5 eine in deren Halterung angeordnete optische Faser, bei welcher trotz Entfernung von deren äußeren, auch als Cladding bezeichneten

Fasermänteln Kontaminationsreste auf der Faser verblieben sind,

Figur 6 eine in deren Halterung angeordnete optische

Faser, bei welcher ohne Entfernung von deren äußeren Fasermänteln mittels Laserlicht

Bestandteile der Faser materialabtragend bearbeitet wurden und die Austrittsfläche der

Faser unter einem Winkel eingestellt wurde,

Figur 7 eine in deren Halterung angeordnete optische

Faser, bei welcher nach Entfernung von deren äußeren Fasermänteln mittels Laserlicht

Bestandteile der Faser materialabtragend bearbeitet wurden und die Austrittsfläche der Faser unter einem Winkel eingestellt wurde,

Figur 8 eine weitere, in deren Halterung angeordnete optische Faser, bei welcher ohne Entfernung von deren äußeren Fasermänteln mittels Laserlicht

Bestandteile der Faser materialabtragend bearbeitet wurden und die Austrittsfläche der Faser unter einem Winkel eingestellt wurde,

Figur 9 eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den faseroptischen Auskoppelkopf eines faseroptischen Konversionsmoduls einer ersten Ausführungsform von schräg oben her gesehen,

Figur 10 eine horizontal verlaufende, dreidimensionale

Schnittdarstellung des in Figur 8 gezeigten Auskoppelkopfes, welche durch die Mitte des faseroptischen Auskoppelkopfes und durch die Mitte der Faser des faseroptischen

Konversionsmoduls verläuft,

Figur 11 eine Aufsicht auf ein dreidimensional

dargestelltes Element einer Lichtfalle des in Figur 9 dargestellten faseroptischen

Auskoppelkopfes ,

Figur 12 eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den Auskoppelkopf eines faseroptisches

Konversionsmoduls einer zweiten Ausführungsform mit aus diesem austretenden Nutzlicht von schräg oben her gesehen,

Figur 13 eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf

Einen monolithischen Körper des in Figur 12 dargestellten Auskoppelkopfs des faseroptischen Konversionsmoduls der zweiten Ausführungsform von schräg oben her gesehen, jedoch ohne in oder an diesem gehaltener Faser und ohne an diesem gehaltenem optischen Konverter,

Figur 14 eine Photographie des in Figur 11 dargestellten faseroptischen Auskoppelkopfes, bei welcher dieser in einer Prüfanordnung gehalten ist, schräg oben von der Seite her gesehen, Figur 15 eine Photographie des in Figur 11 dargestellten faseroptischen Auskoppelkopfes, bei welcher dieser in einer Prüfanordnung gehalten ist, schräg von vorn oben gesehen,

Figur 16 eine typische Helligkeitsverteilung des

Leuchtflecks auf dem optischen Konverter, so wie diese durch das aus der Faser austretende und auf den optische Konverter auftreffende Licht bei den vorstehend und nachfolgend gezeigten Ausführungsformen entsteht, zusammen mit einer Längenskala,

Figur 17 eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den Auskoppelkopf eines faseroptisches Konversionsmoduls einer dritten Ausführungsform von schräg oben her gesehen,

Figur 18 eine horizontal verlaufende, dreidimensionale

Schnittdarstellung des in Figur 17 gezeigten faseroptischen Auskoppelkopfs, welche durch die Mitte des Auskoppelkopfs und durch die Mitte der

Faser des faseroptischen Konversionsmoduls verläuft ,

Figur 19 eine Aufsicht auf ein dreidimensional

dargestelltes Element einer Lichtfalle des in den Figuren 17 und 18 dargestellten faseroptischen

Auskoppelkopfs ,

Figur 20 eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den faseroptischen Auskoppelkopf eines faseroptischen Konversionsmoduls einer vierten Ausführungsform von schräg oben her gesehen,

Figur 21 eine horizontal verlaufende, zweidimensionale

Schnittdarstellung des in Figur 20 gezeigten faseroptischen Auskoppelkopfs, welche durch die Mitte des faseroptischen Auskoppelkopfs und durch die Mitte der Faser des faseroptischen

Konversionsmoduls verläuft,

Figur 22 eine Detailansicht aus der in Figur 20 gezeigten

Aufsicht auf den faseroptischen Auskoppelkopf der vierten Ausführungsform,

Figur 23 einen Längsschnitt eines faseroptischen

Konversionsmoduls in einem ersten

Ausführungsbeispiel , Figur 24 eine Schrägansicht eines faseroptischen

Konversionsmoduls in einem weiteren

Ausführungsbeispiel ,

Figur 25 einen Konverter-Kühlkörperverbund zusammen mit einer weiteren Baugruppe einer ersten bevorzugten

Ausführungsform in einer dreidimensionalen

Schnittdarstellung von vorn von einem leicht erhöhten Blickpunkt aus gesehen, wobei die weitere Baugruppe der monolithische Körper eines Auskoppelkopfes eines faseroptischen

Konversionsmodul ist,

Figur 26 eine Baugruppe eines Auskoppelkopfes eines

faseroptischen Konversionsmodul, in welcher der in Figur 1 gezeigte Konverter-Kühlkörperverbund durch eine zweite Lotverbindung gehalten ist, in einer dreidimensionalen Schnittdarstellung von vorn von einem leicht erhöhten Blickpunkt aus gesehen,

Figur 27 eine horizontal verlaufende, dreidimensionale

Schnittdarstellung des in Figur 3 gezeigten

Auskoppelkopfes einer ersten Ausführungsform, welche durch die Mitte des faseroptischen

Auskoppelkopfes und durch die Mitte der Faser des faseroptischen Konversionsmoduls verläuft,

Figur 28 eine horizontal verlaufende, dreidimensionale

Schnittdarstellung des in Figur 3 gezeigten

Auskoppelkopfes einer zweiten Ausführungsform, welche durch die Mitte des faseroptischen

Auskoppelkopfes und durch die Mitte der Faser des faseroptischen Konversionsmoduls verläuft,

Figur 29 eine horizontal verlaufende, dreidimensionale Schnittdarstellung des in Figur 3 gezeigten

Auskoppelkopfes einer dritten Ausführungsform, welche durch die Mitte des faseroptischen

Auskoppelkopfes und durch die Mitte der Faser des faseroptischen Konversionsmoduls verläuft, und Figur 30 einen Konverter-Kühlkörperverbund, bei welchem eine Vielzahl von optischen Konvertern auf zumindest einem Kühlkörper angebracht sind, sodass diese gemeinsam mit dem zumindest einen Kühlkörper erwärmt werden können.

Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen

Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung

bevorzugter Ausführungsformen bezeichnen gleiche

Bezugszeichen in den verschiedenen Ausführungsformen jeweils gleiche oder gleichwirkende Baugruppen. Soweit wesentliche funktionale Abweichungen vorliegen, werden diese jeweils unter Bezugnahme auf die betroffene

Ausführungsform und Baugruppe detaillierter erläutert.

Zunächst wird auf Figur 1 Bezug genommen, welche eine

Prinzipdarstellung von Baugruppen eines faseroptischen Konversionsmoduls 1 zeigt, bei welchem aus zumindest einem Lichtleiter 2 Licht austritt und auf einen optischen

Konverter 3 auftrifft.

In dem als optischem Faserwellenleiter 4 ausgebildeten Lichtleiter 2, welcher nachfolgend abkürzend nur noch als Faser 4 bezeichnet werden wird, ist Anregungslicht 5 von einer in den Figuren nicht dargestellten Lichtquelle, beispielsweise einer Laserlichtquelle, in bevorzugter Weise einer Laserdiode, geführt, welches im blauen oder nahen ultravioletten Spektralbereich des optischen Spektrums liegen kann. Im optischen Konverter 3 führt dieses Licht zur Anregung der darin eingebetteten Leuchtstoffe, welche mit einer längeren Wellenlänge, die in typischer Weise im gelben Spektralbereich des optischen Spektrums liegt, Nutzlicht emittieren, welchem durch Streuung im optischen Konverter ein Teil des Anregungslichtes überlagert ist. Durch den Anteil des gestreuten Anregungslichtes kann zusammen mit dem durch die Leuchtstoffe des optischen Konverters

emittierten Licht ein weißer Farbeindruck des Nutzlichtes erweckt werden, welcher durch die Wahl der Leuchtstoffe sowie der Einstellung des Streuverhaltens des optischen Konverters definiert einstellbar ist.

Bei dem in Figur 1 dargestellten Konversionsmodul weist die Normale 6 der Austrittsfläche 7 der Faser 4 einen von 0° verschiedenen Winkel relativ zur Längsachse 8 der Faser 4 auf. Hierbei breitet sich das Anregungslicht 5 in der Faser 4 im Wesentlichen in Richtung von deren Längsachse 8 aus und definiert beim Austreten aus der Faser 4 eine der effektiven numerischen Apertur entsprechende Lichtkeule, welche beispielsweise in Figur 21 und 22 gut zu erkennen ist, jedoch in Figur 1 nur mit deren Hauptstrahl 9

wiedergegeben ist, welcher in der Faser 4 im Wesentlichen parallel zu deren Längsachse 8 verläuft und beim Austreten aus der Faser 4 an deren Austrittsfläche 7 gebrochen wird, wodurch sich dieser dann unter einem Winkel γ relativ zur Längsachse 8 der Faser 4 weiter ausbreitet. Durch die Einstellung des Winkels ist, wie nachfolgend detaillierter erläutert, die Lage des Leuchtflecks 10, welcher in Figur 1 schematisch um den Hauptstrahl 7 verlaufend angedeutet ist, auf dem optischen Konverter 3 justierbar.

Bei nachfolgenden Erläuterungen bezeichnet Δχ die

Auswanderung, welche durch Brechung des Hauptstrahls an der geneigten Austrittsfläche 7 entsteht. Diese Auswanderung Δχ ist gegenüber einer verlängerten Längsachse 8 der Faser 4 dargestellt, welches der Auswanderung relativ zu einem an der Austrittsfläche 7 nicht in seiner Ausbreitungsrichtung geänderten Hauptstrahl entspricht. Der aus der Faser 2 austretende Hauptstrahl 7 erleidet eine dem Snelliusschen Brechungsgesetz entsprechende und, wie vorstehend erwähnt, durch Brechung entstandene Änderung seiner Ausbreitungsrichtung, welche nachfolgend auch als Ablenkung bezeichnet wird, welche zur Auswanderung ΔΧ führt und sich wie folgt berechnen lässt:

Sin Oi / Sin ß = n _Lu ft / n _F aserkern wobei

der Neigungswinkel der Normalen 6 der

Austrittsfläche 7 der Faser 4 relativ zur Längsachse der Faser 4 ist,

ß die Neigung der Ausbreitungsrichtung des

gebrochenen Hauptstrahls 9 nach dem Austritt aus der Faser 4 relativ zur Normalen 6 der

Austrittsfläche 7 ist,

nmft der Brechungsindex von Luft ist riFaserkern der Brechungsindex des Faserkerns

Faser 4 ist.

Ferner ergibt sich, wie aus Figur 1 zu erkennen ist, für die Neigung γ der Ausbreitungsrichtung des Hauptstrahls 9 gegenüber der Längsachse 8 der Faser 4 nach dessen Austritt aus der Faser 4 : γ = ß -

Hieraus lässt sich bei bekanntem geometrischem Abstand a des Austrittspunktes des Hauptstrahls 9 aus der Faser 4 zum optischen Konverter 3 die Auswanderung ΔΧ wie folgt

berechnen :

ΔΧ = a * tan γ

Dieser Abstand a ist der geometrische Abstand und wird unterschieden vom optisch wirksamen Abstand, welcher den Abstand des Austrittspunktes des Hauptstrahls 9 aus der

Faser 4 zum optischen Konverter 3 bezeichnet. Soweit nichts anderes angegeben wird in der vorliegenden Beschreibung sowie den Ansprüchen jeweils der optische wirksame Abstand abkürzend als Abstand bezeichnet, da dieser optisch

wirksame Abstand im Wesentlichen dem Weg des aus der Faser 4 austretenden Lichts bis zum optischen Konverter 3

entspricht und folglich durch die Länge der sich dabei ausbildenden Lichtkeule auch die Größe des Lichtflecks 10 auf dem optischen Konverter 3 definiert. In Figur 3 ist für eine Faser 4 mit einem Brechungsindex des lichtführenden Faserkerns von n = 1,5 ΔΧ als Funktion des Neigungswinkels Austrittsfläche 7 dargestellt. Bei einem Brechungsindex des Faserkerns von 1,5 lassen sich bei einem geometrischen Abstand a von 1000 ym für

Neigungswinkel von 1° bis 30° laterale Auswanderungen ΔΧ von etwa 10 ym bis 340 ym erreichen. Hierbei wurde

angenommen, dass Luft das das faseroptische

Konversionsmodul umgebende Medium ist.

Nachfolgend wird auf Figur 2 Bezug genommen, welche eine Prinzipdarstellung von unter verschiedenen Winkeln auf einen optischen Konverter 3 auftreffenden Lichtstrahlen zusammen mit Abschattungsgrenzen des optischen

Strahlengangs für aus dem Konverter 3 austretendes

Nutzlicht 11 zeigt.

Das Nutzlicht 11 tritt aus dem optischen Konverter 3 innerhalb eines Öffnungskegels 12 aus, von welchem

Randstrahlen 13 und 14 in Figur 2 für zwei verschiedene Faseranordnungen dargestellt sind.

Die lichtführende optische Faser 15 weist eine

Austrittsfläche auf, deren Normale gegenüber der Längsachse der optischen Faser 15 nicht geneigt ist, weshalb sich der Hauptstrahl 16 des aus dieser Faser 15 austretenden Lichts in Richtung der Längsachse dieser Faser 15 ohne Ablenkung weiter ausbreitet. Figur 2 zeigt den maximalen

Öffnungswinkel des Öffnungskegels 12 mit dessen Randstrahl 13, bis zu welchem es durch die Halterung 17 der Faser 15 gerade noch nicht zu Abschattungen des Nutzlichtkegels 12 kommt .

Wird jedoch, wie für den Randstrahl 14 gezeigt, die

Austrittsfläche der Faser geneigt und der aus der Faser austretende Hauptstrahl gebrochen, kann die Halterung einer Faser stärker vom Nutzlichtkegel weg geneigt werden und dieser einen größeren Öffnungswinkel aufweisen, ohne dass es zu Abschattungen kommt.

Dieser Sachverhalt ist für die Faser 18 dargestellt, an deren geneigter Austrittsfläche der Hauptstrahl 19 des aus dieser Faser 18 tretenden Lichts wie vorstehend unter

Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben gebrochen und hierdurch abgelenkt wird. Durch diese Ablenkung kann sowohl die Faser 18 als auch deren Halterung 20 stärker vom Öffnungskegel 12 des Nutzlichts 11 weg geneigt werden und dieser einen größeren Öffnungswinkel ohne Abschattungen gegenüber einer Faser 15 ohne geneigte Austrittsfläche aufweisen.

Hierdurch lässt sich ein höherer Nutzlichtanteil gewinnen und können Abschattungsverluste minimiert oder zumindest vermindert werden. Nachfolgend wird auf Figur 4 Bezug genommen, in welcher die in Figur 1 gezeigte Prinzipdarstellung von Baugruppen eines faseroptischen Konversionsmoduls 1 zu erkennen ist, bei welcher zusätzlich zu den in Figur 1 gezeigten Baugruppen Vorrichtungen zur Bearbeitung der Austrittsfläche 7 der Faser 4 mit dargestellt sind, welche nachfolgend

detaillierter beschrieben werden. Mittels eines optischen Systems 21, welches schematisiert als bikonvexe Linse 22, C02~Laser 23 sowie

Galvanometerscanner 24 mit deren Strahlengängen dargestellt ist, wird das Licht 25 eines Lasers, vorzugsweise eines C02~Lasers, auf die Austrittsfläche 7 der Faser 4 gelenkt.

Hierdurch kann eine Bearbeitung des Fasermaterials der Faser 4 erfolgen, welche materialabtragend dazu führt, dass eine geneigte Austrittsfläche 7 definiert wird, bei welcher sich deren Normale 6 mit einem Winkel relativ zur

Längsachse 8 der Faser 4 erstreckt. Durch die Bewegung des Galvanometerscanners 24 kann der Fokus 26 des Laserlichts 25 definiert an der Stelle positioniert werden, an welcher ein Materialabtrag stattfinden soll.

Mittels einer digitalen Bilderfassungseinrichtung 27 kann dabei die Lage des Leuchtflecks 10 auf dem optischen

Konverter 3 erfasst und an eine nachgeschaltete

Prozesssteuerungseinrichtung 28 weitergeleitet werden, mittels welcher sowohl der C02~Laser 23 als auch der

Galvanometerscanner 24 steuerbar sind.

Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die

materialabtragende Bearbeitung der Faser 4 zur korrekten Neigung von deren Austrittsfläche 7 und somit von deren

Normalen 6 relativ zur Längsachse 8 der Faser 4 führt, bei welcher durch diese Einstellung des Winkels eine lateral korrekt justierte Lage des Leuchtflecks erhalten wird. Bei diesem Vorgang kann auch die Form der Austrittsfläche 7 der Faser 4 optimiert werden. Weist der Leuchtfleck 10 beispielsweise eine zu stark ellipsoide Form auf, kann die Austrittsfläche 7 zylinderlinsenförmig konvex ausgestaltet werden, sodass sich eine mehr kreisförmiger und weniger ellipsoider Leuchtfleck 10 auf dem Konverter 3 ergibt.

Hierbei erstreckt sich die Symmetrieachse der konvexen zylinderartig geformten Austrittsfläche senkrecht zur

Richtung der größeren Hauptachse des Leuchtfleck- Ellipsoids .

Eine einmal optimierte Form der Austrittsfläche 7 kann dann beispielsweise auch auf weitere zu fertigende Baugruppen übertragen werden.

Auf diese Weise können mit Hilfe der Bilderfassungs ^¬ einrichtung 27 und der Prozesssteuerungseinrichtung 28 nicht nur zylindrische, sondern auch sphärische,

asphärische und auch frei geformte Austrittsflächen 7, insbesondere auch durch sukzessive Optimierung entstehen.

Die Form der Austrittsfläche 7 kann somit nach einer vordefinierten Bearbeitungsgeometrie entstehen oder auch mit Rückkopplung durch Messung des tatsächlichen

Nutzlichtanteils .

Insbesondere bei einer mehrstufigen sukzessiven Bearbeitung ergibt sich insbesondere auch unter Einbeziehung der optischen sowie geometrischen Eigenschaften des tatsächlich verwendeten Konverters 3 und der tatsächlich verwendeten Faser 4 ein deutlich optimierter Nutzlichtanteil, da die Justierung nicht nur in Bezug auf die Lage des Leuchtflecks 10 sondern auch in Bezug auf einen insgesamt verbesserten

Nutzlichtanteil vorgenommen wird und insbesondere auch alle Eigenschaften des optischen Konverters 3 sowie der Faser 4 mit berücksichtig werden können.

Da die Faser 4 vor der Bearbeitung in der Regel keine geneigte Austrittsfläche 7 aufweist, wird die

Austrittsfläche 7 der Faser 4 erst während der Justierung derart bearbeitet, dass sich der Winkel der

Austrittsfläche und/oder die Form der Austrittsfläche 7 wie vorstehend beschrieben ändert.

Dabei kann die Faser 4 während der Justierung bei einer weiteren Ausführungsform materialabtragend zunächst derart bearbeitet werden dass sich eine ebene, sich unter einem einer korrekten Justierung entsprechend eingestellten

Winkel erstreckende Fläche ergibt und danach durch weitere materialabtragende Bearbeitung, insbesondere mit Laserlicht, eine nicht-ebene Formung, insbesondere Wölbung in der Austrittsfläche 7 der Faser 4 erzeugt wird, wodurch der Anteil des aus dem Konverter 3 austretenden Nutzlichtes erhöht wird.

Bei dieser materialabtragenden Bearbeitung kann auch der Abstand der Austrittsfläche 7 der Faser 4 relativ zum optischen Konverter 3 eingestellt, wobei der Abstand der Faser 4 zum optischen Konverter 3 den optisch wirksamen Abstand des Austrittspunktes des Hauptstrahls 9 aus der Faser 4 zum optischen Konverter 3 bezeichnet. Da das aus der Faser 4 austretende Licht einen definierten

Öffnungswinkel aufweist, welcher im Wesentlichen der effektiven numerischen Apertur entspricht, welche durch die Einkopplung, die Fähigkeit der Faser 4 Licht zu leiten und deren Austrittsapertur bestimmt und hierdurch wählbar ist, kann mit der Justierung des Abstands auch die Größe des Leuchtflecks 10 auf dem optischen Konverter 3 geändert und hiermit auch justiert werden. Bei der materialabtragenden Bearbeitung wird der

lichtleitende Kern der Faser 4 und werden vorzugsweise auch deren Mantelstrukturen bearbeitet.

Figur 5 zeigt eine in deren Halterung 29 angeordnete optische Faser 5, bei welcher trotz Entfernung von deren äußeren Fasermänteln, welche auch als Cladding bezeichnet werden, Kontaminationsreste auf dem den lichtleitenden Faserkern umgebenden inneren Fasermantel verblieben sind. An diesem Beispiel wird ein weiterer Vorteil des vorstehend beschriebenen Verfahrens erkennbar, denn diese verbliebenen Kontaminationsreste 30 haben im Wesentlichen keinen

Einfluss auf die Einstellung des Winkels und eine

korrekte Justierung des Leuchtflecks 10.

Durch die materialabtragende Bearbeitung mittels des CO2- Lasers 23 können diese Kontaminationen in der Regel vernachlässigt werden, da diese mit abgetragen werden.

Ferner kann es sogar bei gepulstem Laserbetrieb dazu kommen, dass durch in die Faser eingetragene Vibrationen, welche bei der Verdampfung des Fasermaterials entstehen können, derartige Kontaminationen mit entfernt werden, wie diese beispielsweise der Figur 7 zu entnehmen ist. Diese zeigt ebenfalls eine in deren Halterung 29 angeordnete optische Faser 4, bei welcher mittels Laserlicht

Bestandteile der Faser 4 materialabtragend bearbeitet wurden und die Austrittsfläche der Faser unter einem Winkel eingestellt wurde.

Figur 8 zeigt eine weitere, in deren Halterung angeordnete optische Faser 4, bei welcher ohne Entfernung von deren äußeren Fasermänteln mittels Laserlicht Bestandteile der Faser 4 materialabtragend bearbeitet wurden und die

Austrittsfläche 7 der Faser unter einem Winkel

eingestellt wurde.

Bei den bevorzugten Ausführungsform wird die Faser 4 in deren Halterung 29 festgelegt, wie dies nachfolgend unter Bezugnahme auf die bevorzugten Ausführungsformen noch detaillierter beschrieben wird, und wird nach deren

Festlegung in der Halterung der Winkel eingestellt und die Lage des Leuchtflecks 10 justiert, obwohl der Winkel auch ohne vorheriges Haltern der Faser 4 eingebracht und die Faser nachträglich in deren Halterung 9 aufgenommen werden kann.

Hierdurch wird zumindest bei den bevorzugten

Ausführungsformen sichergestellt, dass die Lage des

Leuchtflecks 10 auf dem Konverter 3 nach der Justierung bereits der endgültigen Lage entspricht und auch das endgültig fertig gestellte Produkt diese korrekte

Justierung aufweist.

Nachfolgend wird auf Figur 9 Bezug genommen, welche eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den

faseroptischen Auskoppelkopf 30 eines faseroptischen

Konversionsmoduls 1 einer ersten Ausführungsform von schräg oben her gesehen zeigt. Unter einer Schutzhülle aus Glas 31 ist der optische

Konverter 3 sowie der Halter 29 für die Faser 4 mit darin angeordneter Faser 4 zu erkennen, welcher als längliche Hülse in einem monolithischen Körper 32 angeordnet ist, der sowohl die Faser 4 mit deren Halterung 29 als auch den optischen Konverter 3 trägt.

Eine Lichtfalle 33 ist ebenfalls vom monolithischen Körper 32 gehalten und weist an deren in Figur 9 zu erkennendem Ende ein stopfenförmiges Element 34 auf, welches unter Bezugnahme auf Figur 11 nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird. Mittels einer im monolithischen Körper 32 angeordneten Hülse 35 kann die Faser 4 mechanisch sicher am

Auskoppelkopf 30 gehalten werden.

Eine Passung ist in Form einer rechteckförmigen Ausnehmung 36 an der Unterseite des monolithischen Körpers 32

ausgebildet, welche zusammen mit Schrägen 37, 38 und 39 definierter Abmessung die korrekt positionierte Anbringung des Auskoppelkopfs 30 an weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Baugruppen ermöglicht. Hierdurch kann mit hoher mechanischer Präzision die Position des Leuchtflecks 10 auch in den weiteren, nicht dargestellten Baugruppen genutzt werden und werden sowohl die Passung 36 als auch die Schrägen 37, 38 und 39 mit mechanischen Toleranzen von weniger als 50 ym, bevorzugt mit weniger als 10 ym

gefertigt. Eine weitere, am monolithischen Körper 32 ausgebildete rechteckförmige Ausnehmung 40 ist in Figur 10 zu erkennen, welche eine horizontal verlaufende, dreidimensionale

Schnittdarstellung des in Figur 9 gezeigten Auskoppelkopfes 30 zeigt, welche durch die Mitte des faseroptischen

Auskoppelkopfes 30 und durch die Mitte der Faser 4 des faseroptischen Konversionsmoduls verläuft.

Um der Einfachheit willen ist in Figur 10 nur der Faserkern der Faser 4 gezeigt. Der Durchmesser des lichtleitenden

Kerns der Faser kann bei dieser sowie allen weiteren hier beschriebenen Ausführungsformen generell etwa 3 ym bis 1500 ym, bevorzugt etwa 3,5 ym bis 1000 ym und am bevorzugtesten etwa 50 ym bis 150 ym betragen.

Aus Figur 10 ist zu erkennen, dass die Lichtfalle 33 eine im monolithischen Körper 32 gehaltene Hülse 41 umfasst, welche das Element 34 zumindest teilweise aufnimmt, wobei dieses stopfenförmig in die Hülse 41 eingebracht ist und an dieser Hülse durch eine mechanische Sitzpassung mit

Presssitz, Kleben, Löten oder auch Einschrauben gehalten sein kann. Die Hülse 40 kann in deren Innerem geschwärzt, aufgeraut oder mit in den Figuren nicht dargestellten

Lichtfallen versehen sein, welche sich in der Hülse mit einem Dreiecksprofil radial erstrecken können.

Die Längs- oder Symmetrieachse der Hülse 40 ist auf den Leuchtfleck 10 des optischen Konverters 3 ausgerichtet und erstreckt sich unter einem Winkel, welcher dem

Reflexionswinkel des aus der Faser 4 ausgetretenen und am optischen Konverter 3 reflektierten Anregungslichts

entspricht. Hierdurch wird im Wesentlichen das gesamte, am optischen Konverter 3 reflektierte Anregungslicht von der Hülse 40 der Lichtfalle 33 aufgenommen.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist sowohl die Faser 4 in deren Halterung 29 als auch der optische Konverter 3 vor und nach der Justierung im monolithischen Körper 32 angeordnet, welcher bevorzugt durch ein

pulvermetallurgisches Spritzgießverfahren, insbesondere durch ein Metal-Inj ection-Mould-Verfahren (MIM) hergestellt ist und folglich hohe mechanische Festigkeit zusammen mit guter Wärmeleitfähigkeit bereitstellen kann.

Insbesondere Lötverbindungen können zwischen dem optischen Konverter 3, einem Kühlkörper 42 und dem monolithischen Körper 32 für sowohl mechanisch festen Halt als auch gute Wärmeleitfähigkeit sorgen, sodass die Temperatur des optischen Konverters 3 innerhalb der erwünschten

thermischen Grenzen verbleiben. Hierbei kann die

abzugebende Wärme durch den monolithischen Körper 32 auch an die in den Figuren nicht dargestellten weiteren

Baugruppen weiter geleitet werden.

Die Wärmeleitfähigkeit λ des monolithischen Körpers 32 ist zusammen mit dem Kühlkörper 42 größer als 200 W/ (m*K) ist und bevorzugt größer als 350 W/ (m*K) , welches die für den optischen Konverter 3 minimal bereitgestellte

Wärmeleitfähigkeit darstellt, da dieser zusätzlich noch Wärme an das diesen umgebende Medium abgeben, kann, welches in der Regel Luft ist.

Der optische Konverter 3 kann alternativ mit einem Spiegel unterlegt und mit einer Blende versehen sein, um den Saum von konvertiertem Gelblicht, das für die Weißlichterzeugung im Überschuss vorhanden ist, aufzufangen.

Die Justierung der Lage des Leuchtflecks 10 auf dem

optischen Konverter 3 kann bei dieser Ausführungsform sowie den weiteren hier beschriebenen vor Anbringung der

Schutzhülle 31 wie vorstehend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 beschrieben erfolgen. Hierzu wird, wie in Figur 4 schematisch dargestellt das Licht eines C02~Lasers auf das Ende der Faser 4 gerichtet um deren Austrittsfläche 7 materialabtragend zu bearbeiten.

Dabei kann der Winkel nach dessen Justierung etwa 10° bis 30°, bevorzugt etwa 15° bis 25°, besonders bevorzugt etwa 18° bis 22° betragen.

Der Durchmesser des Leuchtflecks auf dem optischen

Konverter kann hierbei eine Größe von 0,5 ym bis 800 ym, bevorzugt eine Größe von 1 ym bis 500 ym und am

bevorzugtesten eine Größe von 5 ym bis 300 ym aufweisen und ist auch durch den geometrischen Abstand a der

Austrittsfläche 7 der Faser 4 zum optischen Konverter 3 einstellbar. Mit Einstellung des geometrischen Abstands a wird auch der optisch wirksame Abstand einstellbar und liegt dieser optisch wirksame Abstand, oder abgekürzt nur als Abstand bezeichnet, der Austrittsfläche 7 der Faser zur Oberfläche auf dem optischen Konverter 3, an welcher das Intensitätsmaximum des aus der Faser 4 austretenden Lichtes liegt, zwischen 200 ym und 2500 ym, bevorzugt zwischen 400 ym und 1500 ym, besonders bevorzugt zwischen 1500 und 800 ym und am bevorzugtesten zwischen 600 ym und 1200 ym. Die laterale Abweichung der Lage des Leuchtflecks auf dem optischen Konverter ist bei allen hier beschriebenen

Ausführungsformen, insbesondere nach der Justierung, kleiner als 200 ym, bevorzugt kleiner als 150 ym und besonderes bevorzugt kleiner als 100 ym.

Nachfolgend wir auf Figur 11 Bezug genommen, welche eine Aufsicht auf das dreidimensional dargestellte Element 34 der Lichtfalle 33 einer des in Figur 9 dargestellten faseroptischen Auskoppelkopfes 1 zeigt.

Dieses Element weist einen Flansch 43, mit welchem es in der Hülse 40 gehalten und einen Anschlag 44 auf, bis zu welchem es in die Hülse 40 einschiebbar ist.

Die nach Montage des Elements 34 in der Hülse 40 dem optischen Konverter 3 zugewandte Seite definiert eine facettierte Streufläche 45 kann mit einem absorbierenden Belag versehen sein, beispielsweise einem für das

Anregungslicht matt schwarzen Belag, und streut und

absorbiert das reflektierte Anregungslicht.

Bevorzugt sind das Element 34 sowie die Hülse 40 aus einem Metall hergestellt, sodass auch die am Element 34 sowie in der Hülse 40 durch Absorption entstehende Wärme an den monolithischen Körper 32 abgegeben werden kann.

Nachfolgend wir auf Figur 12 Bezug genommen, welche eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den Auskoppelkopf 30 eines faseroptisches Konversionsmoduls 1 einer zweiten Ausführungsform mit aus diesem austretenden Nutzlicht 11 von schräg oben her gesehen zeigt. Gut erkennbar ist in dieser Figur, dass der Kegel des

Nutzlichts 11 sich bis zur Halterung 20 der Faser 4 bzw. 18 erstrecken kann und hierbei der bereits unter Bezugnahme auf Figur 2 beschriebene Vorteil einer geringeren

Nutzlichtabschattung durch die geneigte Austrittsfläche 7 bereitgestellt wird.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist auch aus Figur 13 zu erkennen, welche eine dreidimensional

dargestellte Aufsicht auf den monolithischen Körper 32 des in Figur 12 dargestellten Auskoppelkopfs 30 des

faseroptischen Konversionsmoduls 1 der zweiten

Ausführungsform von schräg oben her gesehen, jedoch ohne in oder an diesem gehaltener Faser und ohne an diesem

gehaltenem optischen Konverter zeigt.

Bei dieser Ausführungsform weist der monolithische Körper 32 zwei im Wesentlichen ebene Seitenflächen 46, 47 auf und kann als Strangware hergestellt werden. Wird der

monolithische Körper 32 dieser Ausführungsform als

Strangware hergestellt, können eine Vielzahl dieser

monolithischen Körper vor deren Vereinzelung entlang der Seitenflächen 46 und 46 jeweils mit den Öffnungen 48 und 49 sowie mit dem Halter 50 für den optischen Konverter 3 versehen werden.

Ferner kann der optische Konverter 3 vor dieser

Vereinzelung bereits innerhalb seiner als Erhebungen ausgebildeten Berandungen 51, 52 und innerhalb der

leistenförmigen Vorsprünge 53, 54 angeordnet werden und kann dann beispielsweise mittels einer Wärmebehandlung, soweit Lotverbindungen zum Einsatz kommen, zusammen mit einer Vielzahl weiterer monolithischer Körper prozessiert werden . Nachfolgend wird auf die Figuren 14 und 15 Bezug genommen, bei welchen Figur 14 eine Photographie des in Figur 11 dargestellten faseroptischen Auskoppelkopfes 1, bei welcher dieses in einer Prüfanordnung gehalten ist, schräg oben von der Seite her gesehen zeigt und Figur 15 eine Photographie des in Figur 11 dargestellten faseroptischen

Auskoppelkopfes 1 schräg von vorn oben gesehen zeigt, bei welcher dieser ebenfalls in einer Prüfanordnung gehalten ist . Die Abmessungen eines mit der vorstehenden Ausführungsform auf dem optischen Konverter 3 erhaltenen Leuchtflecks 10 sind Figur 16 zu entnehmen. Diese zeigt eine typische

Helligkeitsverteilung des Leuchtflecks 10 auf dem optischen Konverter 4, so wie diese durch das aus der Faser 4

austretende und auf den optische Konverter 3 auftreffende Licht bei den vorstehend und nachfolgend gezeigten

Ausführungsformen entsteht, zusammen mit einer Längenskala, deren Skalierung einen Abstand von jeweils 100 ym aufweist. In Figur 17 ist eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den Auskoppelkopf 30 eines faseroptisches

Konversionsmoduls 1 einer dritten Ausführungsform von schräg oben her gesehen gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die Schutzhülle aus Glas 31 rohrförmig mit einem geschlossenen, verrundeten Ende und einem offenen Ende ausgebildet und erstreckt sich über mehr als die Hälfte der Länge des monolithischen Körpers 32.

Hierdurch entsteht eine lampenkolbenartige Ausgestaltung, welche es gestattet, den Auskoppelkopf 30 in dessen

Längsrichtung in Reflektoren einzubringen, welche

vorzugsweise über weitere lichtführende Elemente wie

Umlenkspiegel verfügen, um das emittierte Nutzlicht

möglichst vollständig nutzen zu können.

Zur mechanisch exakten Halterung des Auskoppelkopfes dieser Ausführungsform sind Passflächen 58 und 59 vorgesehen, wobei die Passfläche 59 mit einer in dieser Figur nicht dargestellten weiteren Passfläche 60 zusammenwirkt, mit welcher diese eine genähert V-förmige Anordnung bildet.

Weiterhin sind passgenau ausgestaltete Schrägflächen 61 und 62 dafür vorgesehen, den Auskoppelkopf 30 in dessen

Längsrichtung korrekt zu positionieren.

Unter Bezugnahme auf Figur 18, ist weiter zu erkennen, dass sich die Faser 4 in deren Halterung 29 in etwa parallel zur Längsrichtung des monolithischen Körpers 32 erstreckt und der optische Konverter 3 unter einem Winkel relativ hierzu geneigt gehalten ist.

Die Hülse 35' zur Halterung der Faser 4 ist bei dieser Ausführungsform kein eigenständiges Bauteil sondern als im Wesentlichen gleichwirkende zylindrische Öffnung im

monolithischen Körper 32 selbst ausgebildet. Auch das in Figur 19 dargestellte Element 34 der Lichtfalle 33 weist bauliche Unterschiede zu dem in Figur 11 bezüglich deren jeweiliger Facettierung auf. Bei dem in Figur 11 dargestellten Element wird jeweils eine im Wesentlichen pyramidenförmige Facette zur Streuung und Absorption des Lichts eingesetzt, wohingegen bei dem

Element 34 aus Figur 19 zu gleichen Zwecken eine radial verlaufende Rippenstruktur verwendet wird, deren radiales Zentrum mit der Längsachse dieses Elements 34

zusammenfällt .

Eine bevorzugte Ausführungsform ist in Figur 20

dargestellt, diese zeigt eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den faseroptischen Auskoppelkopf 30 eines faseroptischen Konversionsmoduls 1 einer vierten

Ausführungsform von schräg oben her gesehen.

Der monolithische Körper 32 dieser Ausführungsform weist eine im Wesentlichen kegelstumpfartige Öffnung 63 auf, an deren Boden der optische Konverter 3 gehalten ist. Mittels einer Durchgangsöffnung 64 ist die Faser 4 in das Innere der kegelstumpfartigen Öffnung 63 geführt, welche eine radial verlaufende Furche 65 als Halterung für die Faser 4 definiert, die besser in der Schnittdarstellung der Figur 21 zu erkennen ist. Figur 21 zeigt eine horizontal

verlaufende, zweidimensionale Schnittdarstellung des in Figur 19 gezeigten faseroptischen Auskoppelkopfs 30, welche durch die Mitte des faseroptischen Auskoppelkopfs 30 und durch die Mitte der Faser 4 des faseroptischen

Konversionsmoduls 1 verläuft. Besonders gut ist dieser Figur 21 die Wirkung der

Lichtfalle 33 zu entnehmen, welche das vom optischen

Konverter 3 reflektierte Anregungslicht 66 wie bei allen hier dargestellten Ausführungsformen daran hindert, den Auskoppelkopf 30 zu verlassen. Bei dieser Ausführungsform wird eine fresnelsche Zonenplatte 67 verwendet, um

reflektiertes Anregungslicht 66 in eine Öffnung 68 zu leiten, in welcher es an deren Seitenwänden 69 sowie Boden 70 absorbiert werden kann, wobei die dann dabei entstehende Wärme vom monolithischen Körper 32 aufgenommen wird.

Figur 22 zeigt hierzu eine Detailansicht aus der in Figur 19 gezeigten Aufsicht auf den faseroptischen Auskoppelkopf der vierten Ausführungsform jedoch in dreidimensionaler Darstellung, so dass insbesondere das Reflexionsverhalten des optischen Konverters 3 bezüglich des Anregungslichts besonders gut zu erkennen ist.

Auch bei dieser Ausführungsform wird die Lage des

Leuchtflecks 10 auf dem optischen Konverter 3 wie

vorstehend beschrieben durch materialabtragende Bearbeitung der Austrittsfläche 7 der Faser 4 justiert, obwohl die sich unter einem Winkel relativ zur Längsachse 8 der Faser 4 geneigte Austrittsfläche 7 von den äußeren Mantelstrukturen der Faser 4 verdeckt und somit nicht zu sehen ist.

Diese Erfindung ist auch nicht auf die Verwendung nur einer Faser in einem faseroptischen Konversionsmodul 1

beschränkt . Wie vorstehend beschrieben die Lage der Leuchtlecke

mehrerer Lichtquellen, insbesondere Anregungslichtquellen auf dem optischen Konverter 3 justiert werden. Bezüglich der räumlich geometrischen Ausgestaltung sowie der weiteren Eigenschaften der dabei verwendeten Bauteile wird auf die Internationale Patentanmeldung WO 2014/049056 des gleichen Anmelders verwiesen, welche durch Bezugnahme auch zum Gegenstand der vorliegenden Offenbarung gemacht wird.

Hierdurch wird eine Vorrichtung mit mehr als einem

Lichtleiter bereitgestellt, aus welchem jeweils Licht austritt und jeweils zumindest zu einem wesentlichen Teil auf einen optischen Konverter 3 trifft, auf welchem

hierdurch jeweils ein Leuchtfleck 10 entsteht, bei welcher die Austrittsfläche 7 der Faser 4 jeweils einen von 0° verschiedenen Winkel relativ zur Längsachse 8 der Faser 4 aufweist, wobei vorzugsweise auch durch die Einstellung des Winkels die Lage des Leuchtflecks 10 auf dem Konverter 3 justiert ist und die jeweiligen Leuchtflecke 10 sich auf dem optischen Konverter 3 zumindest zu einem wesentlichen Anteil überlagern. Besonders vorteilhaft können die vorstehend beschriebenen faseroptischen Konversionsmodule 1 mit deren

Auskoppelköpfen 30 in Scheinwerfer eingebaut oder

funktionale Teile von diesen sein. Die Erfindung umfasst folglich auch entsprechende

Scheinwerfer eines Luft- Wasser- oder Landfahrzeugs mit derartigen faseroptischen Konversionsmodulen. Ebenfalls sind Projektionseinrichtung, insbesondere

digitale Projektionseinrichtung und insbesondere auch

Scheinwerfer für Theater, Film und Bühne, mit

entsprechenden faseroptischen Konversionsmodulen 1

Gegenstand der vorliegenden Erfindung.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe, ein faseroptisches Konversionsmodul einfachen Aufbaus zu schaffen, das sich als Montageteil in eine

Beleuchtungseinrichtung zwischen einer Anregungslichtquelle und einem Scheinwerfer zur Abgabe von Nutzlicht eignet und eine gute Wärmeabfuhr ermöglicht, gelöst durch ein

faseroptisches Konversionsmodul zur Verwendung als

Scheinwerfer, wie es beispielhaft in Figur 23 gezeigt ist.

So ist das als Ganzes mit dem Bezugszeichen 1 versehene faseroptische Konversionsmodul dieser weiteren

Ausführungsform in dem in Figur 23 abgebildeten Beispiel bereits als Beleuchtungseinrichtung 200 konzipiert und in fertig montierter, einbaufähiger Form gezeigt. Das

Konversionsmodul 1 ist in einem Längsschnitt gezeigt.

Die Beleuchtungseinrichtung 200 ist im Wesentlichen

zapfenförmigen ausgebildet und kann einfach in einen

Autoscheinwerfer eingefügt und befestigt werden.

Das Konversionsmodul 1 gemäß der Erfindung umfasst ein Trägerelement 220, einen Auskoppelkopf 230 und einen faseroptischen Lichtleiter 250, nachfolgend auch

Lichtleitfaser genannt. Zur Vereinfachung der genauen

Positionierung der Beleuchtungseinrichtung 200 in dem Autoscheinwerfer ist an dem Trägerelement 220 eine

Ausnehmung 225 zur Fixierung mit entsprechenden

Bezugsflächen vorgesehen, so dass eine einfache und rasche Montage ermöglicht wird.

Der Lichtleiter 250 ist an seinem Lichteintrittsende mit einem Stecker (nicht dargestellt) versehen zur Ankopplung an eine zugeordnete Anregungslichtquelle (nicht

dargestellt) . Der Stecker ist vorzugsweise ein Stecker umfassend eine Keramikferrule, welche im Vergleich zu einem SMA-Stecker eine höhere Genauigkeit des Durchmessers und eine geringere Exzentrizität aufweist, welcher zur Kopplung mit einer Laserdiode ausgebildet ist, die ihr

Anregungslicht in die Lichtleitfaser 250 einkoppelt. Eine derartige Keramikferrule erleichtert die Montage deutlich, so dass eine aufwendige Justage vermieden werden kann. Der Lichtleiter 250 wird knicklos zum Auskoppelkopf 230 geführt, wobei eine gewisse Krümmung im Allgemeinen

unschädlich und unvermeidbar ist. Die Lichtleitfaser 250 führt zu dem Auskoppelkopf 230, wo sie fixiert und

gehaltert wird.

Das Trägerelement 220 ist mit einem Konverter 221

ausgestattet, welcher so angeordnet ist, dass

Anregungslicht aus dem montierten Lichtleiter 250 schräg auftrifft .

Das aus dem Lichtleiter 250 austretende Anregungslicht fällt demnach schräg auf den Konverter 221, der das kurzwelligere Anregungslicht in langwelligeres

Konversionslicht umwandelt, daneben aber auch

Anregungslicht streut, so dass das remittierte Licht im Mittel langwelligeres Nutzlicht darstellt. Beim Nutzlicht wird meist Weißlichtcharakter angestrebt. Wenn der

Scheinwerfer im Wesentlichen paralleles Nutzlicht erzeugen soll, wird auf dem Konverter 221 ein vorzugsweise kleiner Leuchtfleck erzeugt.

Der Auskoppelkopf 230 ist im Beispiel von

rotationssymmetrischer, zapfenförmiger Form. Der

Auskoppelkopf 230 ist von geringer Komplexität und kann daher einfach und in großen Stückzahlen kostengünstig gefertigt werden.

Das Trägerelement 220 ist dementsprechend mit einer

ebenfalls rotationssymmetrischen Bohrung 227 ausgestattet, welche passgenau gegengleich zur der äußeren Kontur des Auskoppelkopfes 230 ausgebildet ist. Die Bohrung 227 und der Außendurchmesser des Auskoppelkopfes im

Verbindungsbereich sind mit enger Toleranz gefertigt. Dies kann eine dH7/m6-Übergangspassung sein, die eine Montage mit leichtem Druck ermöglicht. Auf diese Weise kann der Auskoppelkopf 230 präzise in die Bohrung 227 eingefügt und anschließend fixiert werden kann. Die Fixierung kann mittels Kleben in der vorgesehenen Position erfolgen. Es kann aber auch eine Klemmung oder eine Verschraubung vorgesehen sein.

Der Auskoppelkopf 230 umfasst eine zentrische, axiale

Durchgangsbohrung mit einem Einsatzelement 231, welches als Hülse ausgebildet ist. Dieses Einsatzelement 231 dient der Aufnahme des Lichtaustrittsendes der Lichtleitfaser 250. Die Lichtleitfaser 250 kann in das Einsatzelement 231 eingeschoben werden, so dass die Lichtleitfaser 250 am konverterseitigen Ende des Einsatzelements bündig

abschließt .

Zur exakten Positionierung des Auskoppelkopfes 230 in der Bohrung 227 des Trägerelements ist das Trägerelement 220 mit einem umlaufenden Anschlag 226 ausgebildet, der bei montiertem Auskoppelkopf einen ebenfalls umlaufenden

Vorsprung 234 des Auskoppelkopfes 230 aufnimmt. Als Fixierhilfe ist weiterhin ein rotationssymmetrisches Einsatzelement 232 vorgesehen. Dieses ist ebenfalls als Hülse ausgebildet und umschließt mit einem ersten Bereich bündig den dem Konverter zugewandten vorderen Bereich des Auskoppelkopfes. Mit der Außenfläche steht das

Einsatzelement 232 mit seiner Mantelfläche in montierter Position in Kontakt mit der Bohrung 227. Ein zweiter, dem ersten Bereich gegenüberliegender Bereich des

Einsatzelements 232 ist dazu ausgebildet, ein optisches Element 240 aufzunehmen und zu haltern. Das optische

Element 240 liegt damit im direkten Strahlengang des

Anregungslichtes. Um einen vorbestimmten Abstand zwischen dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters 250 und dem

optischen Element 240 zu schaffen, ist ein Distanzelement 233 vorgesehen, welches sich innerhalb des Einsatzelements zwischen dem Auskoppelkopf 230 und dem optischen Element 240 befindet.

Auf diese Weise kann ein günstig zu fertigender,

montagefertiger Auskoppelkopf 230 zur Verfügung gestellt werden, welcher zum einen der Halterung und Fixierung eines Lichtleiters 250 zur Zuführung von Anregungslicht dient, zum anderen auch ein optisches Element 240, vorzugsweise zur Fokussierung des Anregungslichtes auf einen Konverter 221, bereithält.

Diese Ausführungsform bietet neben der Möglichkeit eines raschen Austausches des Auskoppelkopfes den weiteren

Vorteil, dass der axiale Abstand zwischen dem

Lichtaustrittsende des Lichtleiters 250 und dem optischen Element 240 durch die Auswahl von Distanzelementen 233 mit unterschiedlicher Länge und/oder der axiale Abstand

zwischen dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters 250 und dem Konverter durch Änderung der Positionierung des

Auskoppelkopfes 230 in der Bohrung 227 durch die Auswahl von Einsatzelementen 232 mit unterschiedlicher Länge verändert werden kann.

Für das optische Element 240 ist im Beispiel ein

fokussierendes optisches Element, vorzugsweise eine

Stablinse, vorgesehen. Das optische Element 240 ist koaxial zum Lichtleiter 250 angeordnet. Mittels des optischen

Elements 240 wird das Anregungslicht auf den Konverter fokussiert. Hierzu ist die Stablinse mit einer plan

polierten Lichteintrittsfläche und einer linsenförmig gekrümmten Lichtaustrittsfläche ausgebildet. Der im Ganzen zapfenförmige Aufbau des Konversionsmoduls 1 führt zu einem ebenfalls zapfenförmigen Aufbau des

Trägerelement 220 und der Beleuchtungseinrichtung 200.

Zur Vereinfachung der Montage des Lichtleiters 250 in dem Auskoppelkopf 230 ist ein Montageschacht 235 vorgesehen, der ein besonders einfaches Einfügen des Lichtleiters 250 ermöglicht . Der mit dem Trägerelement 220 montierte Auskoppelkopf 230 sorgt dafür, dass das Lichtaustrittsende des Lichtleiters 250 das Anregungslicht auf einen Leuchtfleck richtet, der sich auf der Oberfläche des Konverters 221 befindet. Das langwelligere Nutzlicht wird von dem Leuchtfleck in Form eines Lichtkegels abgegeben. Der Lichtkegel weist einen Öffnungswinkel von wenigstens 50°, bevorzugt wenigstens 60° und besonders bevorzugt wenigstens 70° auf. Das

Trägerelement 220 umfasst ferner eine reflektierende Fläche

223 zur Reflektion von Nutzlicht.

Um den Austritt von reflektiertem, kurzwelligem

Anregungslicht zu unterbinden, ist das Trägerelement mit einer Lichtblende 222 ausgestattet, die als Lichtfalle wirkt. Diese kann als Streukörper ausgebildet sein oder einen Streukörper umfassen, welcher das Anregungslicht totlaufen lässt. Auf diese Weise kann der Austritt von reflektiertem Anregungslicht verhindert werden.

Der Innenraum des Trägerelements 220, welcher den Konverter 221 umfasst, ist mit einer lichtdurchlässigen Schutzhülle

224 zum Schutz des Konverters umgeben. Der Konverter 221 kann hierdurch optimal vor eindringenden Partikeln oder auch Feuchtigkeit geschützt werden. Die lichtdurchlässige Schutzhülle 224 ist dabei aus Glas gefertigt und dicht mit dem Trägerelement 221 verbunden. Vorzugsweise bietet die Schutzhülle daher einen Schutz wenigstens nach IP 44 gemäß DIN EN 60529. Auf diese Weise können auch das

Lichtaustrittsende des Lichtleiters 250 und/oder das optische Element 240 vor Staub und Feuchtigkeit optimal geschützt werden. Das Trägerelement 220 ist im Beispiel als metallischer Sinterkörper gefertigt. Insbesondere für das Trägerelement 220 eignet sich die Fertigung als derartiger Sinterkörper, da ein gesintertes Bauteil mit hoher Genauigkeit gefertigt werden kann und zudem eine hohe Temperaturbeständigkeit aufweist, wie sie bei dem Betrieb des Konverters auftritt.

Alternativ kann das Trägerelement 220 aber auch aus einem anderen Material, etwa einem wärmeleitenden Material gefertigt sein, um die hohe Temperatur des Konverters im Betrieb abzuführen. Der Auskoppelkopf 230 hingegen kann aus anderen Materialien gefertigt sein, beispielsweise

kostengünstig aus Kunststoff, da hier die Wärmebelastung durch den Betrieb des Konverters 221 geringer ist.

Das Nutzlicht gelangt durch die Schutzhülle 224 zu dem Nutzgeräteteil (nicht dargestellt) , das im Falle eines Scheinwerfers einen Parabolspiegel, ein Segment eines

Parabolspiegels oder eine abgewandelte Parabolspiegelfläche darstellt .

Der Abstand zwischen dem optischen Element 240 und dem Konverter 221 beträgt im Beispiel etwa 70 mm. Bei einem derartigen Abstand reicht es im Allgemeinen aus, wenn die axiale Justiermöglichkeit in einem Bereich von 0,05 mm bis zu 5 mm, vorzugsweise in einem Bereich von 0,03 bis 4 mm liegt, um eine exakte axiale Positionierung des

Lichtaustrittsendes des Lichtleiters in Bezug auf den

Konverter 221 zu erreichen. Ein nochmals weiteres Ausführungsbeispiel eines

Konversionsmoduls zeigt Figur 24 in einer Schrägansicht.

Abgebildet ist ein Auskoppelkopf 260. Dieser weist einen Bereich auf, welcher als parabolischer Reflektor 261 ausgebildet ist. Im Zentrum des Reflektors 261 ist eine kreisförmige Öffnung 262 vorhanden, in welcher der

Konverter (nicht dargestellt) platziert werden kann. Das den Konverter tragende Trägerelement ist ebenfalls der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt.

Die Oberfläche des Reflektors 261 ist durch einen

länglichen, radial auf die Öffnung 262 zulaufenden Schlitz 263 unterbrochen. Dieser ist im zentrumsnahen Bereich des Reflektors angeordnet. Der Schlitz 263 ermöglicht es aus dem Lichtaustrittsende des Lichtleiters 250 austretendem Anregungslicht, auf den Konverter abgestrahlt zu werden. Der Schlitz verläuft demnach in Strahlrichtung auf den Konverter 221 zu.

Der Lichtleiter 250 ist mit einem Einsatzelement (nicht dargestellt) mit dem Ankoppelkopf 260 verbunden, wie es auch in dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel dargestellt ist .

Auf diese Weise ist auch hier eine axiale Bewegung zur Positionierung des Lichtaustrittsendes des Lichtleiters 250 in Bezug auf den Konverter gegeben. Ferner ist auch ein optisches Element 264 vorhanden, um das Anregungslicht auf den Konverter zu fokussieren. Das optische Element 264 ist derart angeordnet, dass es nicht in den Reflektorbereich hineinragt. Auf diese Weise wird eine Abschattung des

Nutzlichtes weitgehend vermieden.

In einer Ausführungsform ohne optischem Element 240, 264 kann das Lichtaustrittsende des Lichtleiters 250 dichter an den Konverter 221 herangeführt werden. Es ist darauf zu achten, dass das Lichtaustrittsende nicht zu größeren

Abschattungen führt, indem es in den Abstrahl-Lichtkegel des Konverters zu sehr hineinragt. Um trotz höheren

Abstands eine ausreichende Fokussierung des

Anregungslichtes auf den Konverter zu ermöglichen, kann das Lichtaustrittsende des Lichtleiters linsenförmig gekrümmt poliert werden. Die Unterseite 265 des Ankoppelkopfes 260 ist zur präzisen Aufnahme und Befestigung mit dem Trägerelement mit

Ausnehmungen und Anschlägen ausgestattet.

Die Oberseite 266 des Ankoppelkopfes 260 ist mit

Vorsprüngen versehen, welche ein einfaches Verbinden mit der lichtdurchlässigen Schutzhülle (nicht dargestellt) ermöglichen .

Beiden Ausführungsformen ist gemein, dass das jeweilige Lichtaustrittsende des Lichtleiters lediglich eine plan geschliffene Endfläche umfasst und demzufolge sehr einfach und kostengünstig gefertigt werden kann. So sind

insbesondere keine schrägen, aufwendig zu fertigenden

Anschliffe, wie sie bei der Verwendung mehrerer Lichtleiter benötigt werden, erforderlich. In den Ausführungsformen weist der Lichtleiter 250 einen Faserkern aus Quarzglas und einen Fasermantel aus Quarzglas auf, wobei der Brechungsindex des Fasermantels niedriger als der Brechungsindex des Faserkerns ist. Ein derartiger Lichtleiter ist aufgrund seiner vergleichsweise hohen

Temperaturbeständigkeit günstiger als etwa Lichtleiter aus Kunststoff .

Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen können das Trägerelement und/oder der Auskoppelkopf bereits ein Teil einer Beleuchtungseinrichtung oder als Teil einer

Beleuchtungseinrichtung ausgebildet sein.

Die bauliche Trennung ermöglicht eine funktionale Trennung dahingehend, dass für das den Konverter halternde

Trägerelement ein anderes Material ausgewählt werden kann als für den Auskoppelkopf. So kann beispielsweise ein besonders temperaturstabiles Material, etwa ein

Sintermaterial, vorzugsweise ein metallisches

Sintermaterial, für das Trägerelement vorgesehen sein, während für den Auskoppelkopf ein anderes Material, beispielsweise ein Kunststoffmaterial , vorgesehen sein kann. Der Auskoppelkopf lässt sich daher einfacher und kostengünstiger fertigen.

Das Trägerelement ist demnach so gestaltet, dass im

Konverter erzeugte Wärme über das Trägerelement abgeführt und dissipiert werden kann. Durch die bauliche Trennung kann die Wärmeübertragung auf den Auskoppelkopf reduziert werden, so dass eine geringere Gefahr besteht, dass die Lichtleitfaser im Betrieb Schaden nimmt. Auf diese Weise kann auch die Lebensdauer des faseroptischen

Konversionsmoduls verlängert werden.

Zudem entfällt die Problematik, das aus mehreren

Lichtaustrittsenden austretende Licht in beengten

Platzverhältnissen zu bündeln und auf einen gemeinsamen Leuchtfleck auf der Konverteroberfläche zu konzentrieren, so dass für das erfindungsgemäße Konversionsmodul insgesamt weniger Bauraum benötigt wird.

Gemäß einem nochmals weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe, einen Konverter-Kühlkörperverbund bereitzustellen, gelöst mit einem Verfahren zur Herstellung eines Konverter- Kühlkörperverbunds mit einem optischen Konverter zur zumindest teilweisen Umwandlung von Licht einer ersten Wellenlänge in Licht einer zweiten Wellenlänge, und einem Kühlkörper .

Es wird auf die Figur 25 Bezug genommen, welche als

Ausschnittsdarstellung von Bestandteilen eines

faseroptischen Konversionsmoduls 1 einen Konverter- Kühlkörperverbund 110 zusammen mit einer weiteren Baugruppe einer ersten bevorzugten Ausführungsform in einer

dreidimensionalen Schnittdarstellung von vorn von einem leicht erhöhten Blickpunkt aus gesehen, wobei die weitere Baugruppe der monolithische Körper 32 eines Auskoppelkopfes 30 des faseroptischen Konversionsmoduls 1 ist.

Mit einer ersten Lotverbindung 101 ist der optische

Konverter 3 an einem Kühlkörper 42 gehalten, welcher wiederum mit einer zweiten Lotverbindung 102 am

monolithischen Körper 32 gehalten ist. Der optische, vorzugsweise keramische Konverter 3 kann eine Beschichtung 104 aufweisen, durch welche die mechanische Stabilität der ersten Lotverbindung 101 unterstützt und die Ableitung der Wärme aus dem optischen Konverter 3

verbessert wird.

Diese Beschichtung 104 ist vorzugsweise, eine

metallhaltige, reflektierende Beschichtung zur

Wärmeableitung sowie auch zur Verbesserung der

Konversionseffizienz des optischen Konverters 3 durch

Reflexion von in Richtung der Beschichtung 104 gestreuten Anregungslichtanfeilen . Das Beschichtungsverfahren zum Aufbringen der Beschichtung 104 auf dem optischen Konverter 3 mit einem vorzugsweise keramischen Körper umfasst dabei zumindest die

Verfahrensschritte a) bis f) . In Schritt a) wird zunächst ein optischer, insbesondere keramischer Konverter 3 mit zumindest einer polierten

Oberfläche bereitgestellt. Die hohe Temperaturstabilität des keramischen Konvertermaterials des optischen Konverters 3 ermöglicht dabei neben der Verwendung von

Primärlichtquellen mit hohen Leuchtdichten (z.B.

Halbleiterlaser) auch hohe Prozesstemperaturen in den nachfolgenden Verfahrensschritten .

Schritt b) beinhaltet die Bereitstellung einer

metallhaltigen Paste. Die metallhaltige Paste umfasst ein Metallpulver in einem organischen Anpastmedium.

Insbesondere handelt es sich bei den verwendeten organischen Anpastmedien um ein Rheologieadditiv, das eine Lösung von Harzen und organischen Additiven in einem

Lösemittelgemisch darstellt und/oder IR-trockenbar ist (z.B. Johnson Matthey 650-63 IR Medium Oil-based, Okuno 5000) .Mit Hilfe des Anpastmediums wird die Rheologie der Paste eingestellt, so dass die Paste beispielsweise

druckfähig ist.

Das Metallpulver enthält bevorzugt zumindest ein Metall aus der Gruppe mit den Elementen Silber, Gold und Platin oder Legierungen hiervon. Insbesondere wird Silberpulver

verwendet. Dies ist besonders vorteilhaft, da Silber sowohl eine hohe Wärmeleitfähigkeit als auch eine hohe

Reflektivität aufweist.

Gemäß einer Ausführungsform enthält die in Schritt b) bereit gestellte Metallpaste einen Silberanteil von 70 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 80 bis 85 Gew.-%. Der Anteil an organischen Anpastmedium beträgt 10 bis 30 Gew.-%,

bevorzugt 15 bis 20 Gew.-%.

Nachfolgend wird die in Schritt b) erhaltene Paste

zumindest auf einen Teilbereich der polierten

Konverteroberfläche aufgebracht (Schritt c) . Bevorzugt wird die Paste durch ein Druckverfahren, insbesondere durch ein Siebdruckverfahren auf die Konverteroberfläche aufgebracht. Hierdurch ist es möglich, in überraschend einfacher Weise eine laterale Struktur der Beschichtung auf der

Konverteroberfläche zu erzeugen. So können auch lediglich Teilbereiche der Konverteroberfläche bedruckt oder

ausgespart werden. Andere Druckverfahren wie beispielsweise Tampondruck oder Rolldruckverfahren sind ebenfalls möglich. In Schritt d) wird die auf der Konverteroberfläche

aufgebrachte Paste getrocknet. Bevorzugt wird die Paste bei Temperaturen im Bereich von 150 bis 400°C, besonders bevorzugt bei Temperaturen im Bereich von 250 bis 300°C getrocknet. Hierdurch werden die im Anpastmedium

enthaltenen Lösungsmittel zumindest teilweise entfernt und die aufgebrachte Paste insbesondere vorverdichtet. Die Trocknungszeit ist abhängig vom Lösungsmittelanteil in der aufgebrachten Paste und liegt typischerweise zwischen 5 und 30 min

Im nachfolgenden Schritt e) wird die aufgebrachte Paste bei Temperaturen > 450°C eingebrannt, was zu einer guten thermischen und mechanischen Anbindung der so gebildeten Beschichtung an den Konverter führt. Die hohen

Einbrandtemperaturen bewirken zudem eine Sinterung der im Metallpulver enthaltenen Metallpartikel. Die so entstandene Sinterstruktur weist eine relativ hohe Homogenität auf und führt zu den guten Reflexionseigenschaften der so

erhaltenen Beschichtung. Hierbei haben sich

Einbrandtemperaturen im Bereich von 700°C bis 1.000°C als besonders vorteilhaft herausgestellt. Abhängig von der verwendeten Einbrandtemperatur und dem verwendeten Metallpulver kann gemäß einer Ausführungsform das Metallpulver weitgehend oder teilweise aufschmelzen, so dass der keramische Konverter an der Grenzfläche vom Metall benetzt wird. Gemäß weiteren Ausführungsformen sintern die in der Paste enthaltenen Metallpartikel lediglich zusammen. Bei dem Einbrand der Paste werden die organischen

Bestandteile der aufgebrachten Paste bzw. die Reste des Anpastmediums ausgebrannt. Der so mit der Beschichtung 104 beschichtete Konverter 3 wird in Schritt f) an den Kühlkörper 42 unter Ausbildung einer ersten Lotverbindung 101 angebunden, diese bedeutet durch die dabei hergestellte erste Lotverbindung auch mechanisch an diesem fixiert.

Hierbei wird der Kühlkörper 42 unter Verwendung des ersten Lotes an die in Schritt e) erhaltene Beschichtung 104 unter Verwendung eines vorzugsweise zinnhaltigen, bleifreien Lotes gelötet. Bevorzugte weitere erste Lote für die erste Lotverbindung 101 sind nachfolgend noch detaillierter beschrieben .

Gemäß einer Weiterbildung weist die in Schritt b)

bereitgestellte Paste zusätzlich einen Glasanteil auf. Der Glasanteil führt dabei zu einer besseren Haftung der

Beschichtung auf der Konverteroberfläche sowie zu einem verbesserten Sinterverhalten der Metallpartikel

untereinander. Der Glasanteil beeinflusst zudem die

Lötbarkeit der metallischen Beschichtung 104 in positiver Weise.

Gemäß einer zusätzlichen Weiterbildung kann die metallische Beschichtung mehrfach aufgebracht werden. Dazu wird

entweder nach dem Trocknen der Paste (Schritt d) oder nach dem Einbrand der Paste (Schritt e) erneut Paste aufgebracht (Schritt c) und wie beschrieben weiterprozessiert. In einer Ausführungsform beträgt der Glasanteil 0,05 bis 8 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 6 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,2 bis 5 Gew.-% beträgt. Dieser Glasanteil hat sich als vorteilhaft herausgestellt, da zum einen der Glasanteil ausreicht, um die Haftung der Beschichtung an der

Oberfläche des Konverters zu erhöhen, andererseits jedoch noch eine gute Lötbarkeit der Beschichtung gewährleistet.

Als vorteilhaft hat sich hierbei die Verwendung von

Glaspulvern mit einer Korngrößenkennzahl D50 im Bereich von 1 bis 5 m herausgestellt. Dies gewährleistet eine homogene Verteilung der Glaspartikel in der Paste und somit auch eine homogene Verteilung des Glasanteils in der in Schritt e) erhaltenen Beschichtung.

Gemäß einer Ausführungsform weist das in der Paste

enthaltene Glas eine Glasübergangstemperatur Tg im Bereich von 300 bis 600°C, bevorzugt im Bereich von 350 bis 560°C auf .

Bevorzugt handelt es sich bei dem in Schritt b) verwendeten Glaspulver um ein PbO-, ein B12O3-, ein ZnO-, ein SO3- oder ein silikatbasiertes Glas. Diese Gläser haben sich in

Hinblick auf deren Erweichungstemperaturen bzw. deren

Brechwerte als besonders vorteilhaft herausgestellt.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird in Schritt b) ein silikatbasiertes Glas, insbesondere ein Glas mit einem S1O2 Gehalt von mindestens 25 Gew.-% verwendet. Entsprechende Gläser weisen neben vorteilhaften Brechwerten und Erweichungstemperaturen zudem auch unter den

erfindungsgemäßen Einbrandbedingungen (Schritt e) ) eine hohe Resistenz gegenüber Redoxvorgängen unter Beteiligung des Metalls und/oder des keramischen Konverters auf.

Die um der Einfachheit willen nur in Figur 26 gezeigte Beschichtung 104 kann vorzugsweise bei allen

Ausführungsformen auf der der Lotverbindung 101 zugewandten Seite des optischen Konverters 3 angebracht sein, auch wenn diese Beschichtung 104 um der Einfachheit der Darstellung willen nicht explizit in jeder Figur dargestellt ist.

Die zweite Lotverbindung 102 ist in der Lage, einen Spalt 103 zwischen dem monolithischen Körper 32 und dem

Kühlkörper 42 zu füllen und ermöglicht in deren erweichtem Zustand eine Verschiebung des Konverter-Kühlkörperverbunds 110 zumindest in die Richtungen x und y relativ zum

monolithischen Körper 32 oder auch eine Dreh- oder

Taumelbewegung um die in Figur 26 dargestellte z-Achse.

In diesem erweichten Zustand des zweiten Lots 102 kann beispielsweise der Konverter-Kühlkörperverbund 110 mittels einem dem Fachmann wohlbekannten, jedoch in den Figuren nicht dargestellten Hexapods relativ zum monolithischen Körper 32 mit wenigen ym lateraler Abweichung,

beispielsweise mit weniger als 10 ym lateraler Abweichung, in x- und y-Richtung justiert werden und nach dieser

Justierung mechanisch zunächst durch den Hexapod und danach auch durch die zweite Lotverbindung 102 stabil gehalten werden, insbesondere nachdem die Temperatur der zweiten Lötverbindung unter deren Schmelzpunkt Ts2 abgesenkt wurde.

Wird die Konverter-Kühlkörperanordnung beispielsweise gleichweit in positiver x- und y-Richtung verschoben, vermindert dieses den Abstand der Oberfläche des optischen Konverters 3 zur Austrittsfläche 7 einer das Anregungslicht führenden optischen Faser 4, siehe hierzu beispielsweise auch die Figuren 27, 28 und 29. Durch Verringerung dieses Abstands wird die Größe des Leuchtflecks 10 auf dem

optischen Konverter 3 verkleinert, wohingegen durch

Erhöhung des Abstands der Oberfläche des optischen

Konverters 3 zur Austrittsfläche 2 der Faser 4 die Größe des Leuchtflecks 10 erhöht. Diesbezüglich wird auf die parallele, am gleichen Tag beim selben Amt eingereichte

Anmeldung mit dem Titel „Verfahren zur Justierung eines auf einem optischen Konverter erzeugten Leuchtflecks sowie Vorrichtung mit justiertem Leuchtfleck und deren

Verwendungen" desselben Anmelders Bezug genommen und diese durch Bezugnahme inkorporiert.

Wie vorstehend angesprochen kann der Konverter- Kühlköperverbund 110 um die z-Achse (siehe hierzu auch die Darstellung und Figur 26) gedreht oder gekippt werden, welches eine Justierung der Neigung der Oberfläche des optischen Konverters 3, auf welche das Anregungslicht fällt, gestattet. Hierdurch kann sowohl das reflektierte Anregungslicht als auch die Hauptstreukeule des Nutzlichtes in deren Ausbreitungsrichtung beeinflusst und damit auch in einem definierten Winkelintervall justiert werden.

Nachfolgend wird auf Figur 26 Bezug genommen, welche eine Baugruppe 105 eines Auskoppelkopfes 30 eines faseroptischen Konversionsmodul 1 zeigt, in welcher der in Figur 25 gezeigte Konverter-Kühlkörperverbund 101 durch eine zweite Lotverbindung 102 gehalten ist, in einer dreidimensionalen Schnittdarstellung von vorn von einem leicht erhöhten

Blickpunkt aus gesehen.

Diese Baugruppe kann beispielsweise auch Teil des in Figur 29 dargestellten oder eines anderen Auskoppelkopfes sein, wie nachfolgend noch detaillierter beschrieben wird.

Die Baugruppe 105 weist eine im Wesentlichen horizontal verlaufende Passfläche 106 sowie eine säulenförmige

Erhebung definierende horizontale Passflächen 107, 108, 109 auf, mittels welchen die Baugruppe 105 passgenau und unter Erhaltung der Justierung des Konverter-Kühlkörperverbunds 110 relativ zur Baugruppe 105. Zum besseren Verständnis wird nachfolgend eine besonders bevorzugte Ausführungsform beschrieben, bei welcher der Konverter-Kühlkörperverbund mit einem Auskoppelkopf 30 als weiterer Baugruppe mittels der zweiten Lotverbindung 102 verbunden ist.

Nachfolgend wird auf Figur 9 Bezug genommen, welche eine dreidimensional dargestellte Aufsicht auf den

faseroptischen Auskoppelkopf 30 eines faseroptischen

Konversionsmoduls 1 einer ersten Ausführungsform von schräg oben her gesehen zeigt.

Unter einer Schutzhülle aus Glas 31 ist der optische

Konverter 3 sowie der Halter 29 für die Faser 4 mit darin angeordneter Faser 4 zu erkennen, welcher als längliche

Hülse in einem monolithischen Körper 32 angeordnet ist, der sowohl die Faser 4 mit deren Halterung 29 als auch den optischen Konverter 3 trägt. Eine Lichtfalle 33 ist ebenfalls vom monolithischen Körper 32 gehalten und weist an deren in Figur 9 zu erkennendem Ende ein stopfenförmiges Element 34 auf.

Mittels einer im monolithischen Körper 32 angeordneten Hülse 35 kann die Faser 4 mechanisch sicher am

Auskoppelkopf 30 gehalten werden. Eine Passung ist in Form einer rechteckförmigen Ausnehmung 36 an der Unterseite des monolithischen Körpers 32

ausgebildet, welche zusammen mit Schrägen 37, 38 und 39 definierter Abmessung die korrekt positionierte Anbringung des Auskoppelkopfs 30 an weiteren, in den Figuren nicht dargestellten Baugruppen ermöglicht. Hierdurch kann mit hoher mechanischer Präzision die Position des Leuchtflecks 10 auch in den weiteren, nicht dargestellten Baugruppen genutzt werden und werden sowohl die Passung 36 als auch die Schrägen 37, 38 und 39 mit mechanischen Toleranzen von weniger als 50 ym, bevorzugt mit weniger als 10 ym

gefertigt .

Eine weitere, am monolithischen Körper 32 ausgebildete rechteckförmige Ausnehmung 40 ist Figur 27 zu entnehmen, welche eine horizontal verlaufende, dreidimensionale

Schnittdarstellung des in Figur 9 gezeigten Auskoppelkopfes 30 zeigt, welche durch die Mitte des faseroptischen

Auskoppelkopfes 30 und durch die Mitte der Faser 4 des faseroptischen Konversionsmoduls verläuft.

Um der Einfachheit willen ist in Figur 27 nur der Faserkern der Faser 4 gezeigt. Der Durchmesser des lichtleitenden Kerns der Faser kann bei dieser sowie allen weiteren hier beschriebenen Ausführungsformen generell etwa 3 ym bis 1500 ym, bevorzugt etwa 3,5 ym bis 1000 ym und am bevorzugtesten etwa 50 ym bis 150 ym betragen.

Aus Figur 27 ist zu erkennen, dass die Lichtfalle 33 eine im monolithischen Körper 32 gehaltene Hülse 41 umfasst, welche das Element 34 aufnimmt, wobei dieses stopfenförmig in die Hülse 41 eingebracht ist und an dieser Hülse durch eine mechanische Sitzpassung mit Presssitz, Kleben, Löten oder auch Einschrauben gehalten sein kann. Die Hülse 40 kann in deren Innerem geschwärzt, aufgeraut oder mit in den Figuren nicht dargestellten Lichtfallen versehen sein, welche sich in der Hülse mit einem Dreiecksprofil radial erstrecken können.

Die Längs- oder Symmetrieachse der Hülse 40 ist auf den Leuchtfleck 10 des optischen Konverters 3 ausgerichtet und erstreckt sich unter einem Winkel, welcher dem

Reflexionswinkel des aus der Faser 4 ausgetretenen und am optischen Konverter 3 reflektierten Anregungslichts

entspricht. Hierdurch wird im Wesentlichen das gesamte, am optischen Konverter 3 reflektierte Anregungslicht von der Hülse 40 der Lichtfalle 33 aufgenommen.

Bei den bevorzugten Ausführungsformen ist sowohl die Faser 4 in deren Halterung 29 als auch der optische Konverter 3 vor und nach der Justierung im monolithischen Körper 32 angeordnet, welcher bevorzugt durch ein

pulvermetallurgisches Spritzgießverfahren, insbesondere durch ein Metal-Inj ection-Mould-Verfahren (MIM) hergestellt ist und folglich hohe mechanische Festigkeit zusammen mit guter Wärmeleitfähigkeit bereitstellen kann.

Durch die in Figur 27 nur im Schnitt dargestellten

Windungen 111, 112, 113 der Induktionsspule 114 kann der monolithische Körper 32 definiert erwärmt werden, sodass der Konverter-Kühlkörperverbund 110 eine Temperatur von höher als Ts2 und niedriger als Tsl annimmt und sodass folglich dieser Verbund 110 durch die erweichte

Lotverbindung 102 am monolithischen Körper 32 montierbar und auch nach der Montage bei einem Wiedererwärmen auf diese Temperatur relativ zum monolithischen Körper 32 justierbar ist. Diese Art der Erwärmung ist nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern kann bei jeder der hier beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden. Auch nur die Erwärmung des Konverter- Kühlkörperverbunds, beispielsweise der in Figur 30

dargestellten Anordnung mit einem Kühlkörper 42 und einer Vielzahl optischer Konverter 3 ist hierdurch möglich.

Die erste Lotverbindung 101 zwischen dem optischen

Konverter 3, und dem Kühlkörper 42 sowie die zweite

Lotverbindung 102 zwischen dem Kühlkörper sowie dem

monolithischen Körper 32 sorgen sowohl für mechanisch festen Halt als auch gute Wärmeleitfähigkeit, sodass die Temperatur des optischen Konverters 3 im Betrieb nicht höher als 170°C bis 190°C wird. Hierbei kann die

abzugebende Wärme durch den monolithischen Körper 32 auch an die in den Figuren nicht dargestellten weiteren

Baugruppen weiter geleitet werden. Die Wärmeleitfähigkeit λ des monolithischen Körpers 32 ist zusammen mit dem Kühlkörper 42 größer als 200 W/ (m*K) und ist bevorzugt größer als 350 W/ (m*K) .

Bei dieser in Figur 27 dargestellten Ausführungsform ist der Konverter-Kühlkörperverbund mit der zweiten

Lotverbindung 102 an einer ebenen Bodenfläche 115 des monolithischen Körpers 32 gehalten.

In weiteren bevorzugten Ausführungsformen kann jedoch auch eine der in Figur 26 dargestellten Baugruppe 105 ähnliche Baugruppe 105' den Konverter-Kühlkörperverbund vorjustiert tragen und durch passgenaue Montage dieser Baugruppe 105' am monolithischen Körper 32 eine justierte Anordnung innerhalb des faseroptischen Auskoppelkopfes 30

bereitstellen. Hierzu muss lediglich die Baugruppe 105' in den monolithischen Körper 32 eingebracht werden, wie dies nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 28 und 29 detaillierter beschrieben wird.

Ein besonderer Vorteil dieser Ausführungsformen liegt in der flexiblen Verwendung der Konverter-Kühlkörperverbund - Baugruppen 110. Beispielsweise können vorkonfektionierte faseroptische Auskoppelköpfe 30 in hoher Stückzahl

kostengünstig gefertigt werden und diese mit selektierten vorgefertigten Konverter-Kühlkörperverbund-Baugruppen 110 bestückt werden. Für verschiedene spektrale Toleranzfelder, beispielsweise für Kraftfahrzeugscheinwerfer verschiedener Hersteller mit eigenen Toleranzfeldern können spektral selektierte, dem jeweiligen Hersteller zugeordnete Konverter- Kühlkörperverbund-Baugruppen 110 dann jeweils am

monolithischen Körper 32 angebracht werden um ein den

Herstellervorgaben entsprechendes faseroptisches

Konversionsmodul bereitzustellen. Auf diese Weise kann kundenspezifischen Anforderungen flexibel Rechnung getragen werden und müssen nur die jeweiligen Konverter- Kühlkörperverbund-Baugruppen 110 kundenspezifisch gefertigt und bevorratet werden.

Nachfolgend wir auf Figur 28 Bezug genommen, welche eine horizontal verlaufende, dreidimensionale Schnittdarstellung des in Figur 9 gezeigten Auskoppelkopfes 30 einer zweiten Ausführungsform, welche durch die Mitte des faseroptischen Auskoppelkopfes 30 und durch die Mitte der Faser 4 des faseroptischen Konversionsmoduls 1 verläuft, zeigt.

Dies Ausführungsform unterscheidet sich von der vorstehend beschriebenen durch die Anordnung des Konverter- Kühlkörperverbunds 110 auf einem Träger 116, an welchem diese Anordnung mittels der zweiten Lotverbindung 102 gehalten ist und zusammen mit diesem Träger 116 die einzeln handhabbare Baugruppe 105 ' definiert, welche in eine

zugeordnete passgenaue Ausnehmung 117 des monolithischen Körpers eingebracht werden kann, sodass für den optischen Konverter 3 bereits vorgenommene Justierungen unter Erhalt dieser Justierungen dann bereits zu einem endfertigen und korrekt justierten Auskoppelkopf 30 führen. Hierbei hat die Säulenform des Trägers 116 auch wärmeableitende Wirkung, da auch der Träger 116 mittels der zweiten Lotverbindung im monolithischen Körper 32 gehalten sein und an diesen die vom Kühlkörper 42 aufgenommene Wärme abgeben kann. Bei der in Figur 29 dargestellten dritten Ausführungsform ist der Kühlkörper 42 selbst auch seitlich in der

passgenauen Ausnehmung 117 aufgenommen und ersetzt

funktional durch seine Form auch den Träger 116. In dieser Ausführungsform entspricht die Baugruppe 105 'somit dem Konverter-Kühlkörperverbund 110 und ist dieser mit der zweiten Lotverbindung 102 gehalten am monolithischen Körper 32. Hierfür weist er eine von der in Figur 26 dargestellten Ausführungsform abweichende Form auf, um seitlich sowie in seiner Einschubrichtung mittels der zweiten Lotverbindung 102 definiert und justiert am monolithischen Körper 32 gehalten zu sein, welches für die Serienfertigung hilfreich ist, da dann auf weitere Justierungen verzichtet werden kann, insbesondere wenn bereits die passgenaue Aufnahme in der Ausnehmung 117 die für eine endgültige Justierung benötigten Toleranzen bereitstellt.

Alternativ kann die Ausnehmung 117 größer als die

seitlichen Abmessungen der Baugruppe 105' sein und einen Spalt 103 definieren, welcher mit dem zweiten Lot gefüllt ist. Dann kann die zweite Lotverbindung 102 es mit einem durch den Spalt 103 definierten Spiel gestatten, die

Justierung der Lage der Baugruppe 105' vorzunehmen und somit die Lage des optischen Konverters 3 zu justieren.

Hierzu kann ein in den Figuren nicht dargestellter Hexapod die Baugruppe 105' bzw. 110 tragen und korrekt justiert zu halten, zumindest bis die zweite Lotverbindung hergestellt ist .

Figur 30 zeigt einen Konverter-Kühlkörperverbund 105', 110, bei welchem eine Vielzahl von optischen Konvertern 3 auf zumindest einem Kühlkörper 42 angebracht sind, sodass diese gemeinsam mit dem zumindest einen Kühlkörper 42 auf eine Temperatur oberhalb von Tsl erwärmt werden können und hierbei die erste Lotverbindung 101 hergestellt werden kann .

Zur Korrekten Positionierung des optischen Konverters 3 relativ zum Kühlkörper 42 können jeweils Vorsprünge 118, 119, 120, 121 vom Kühlkörper 42 hervorstehen, welche den optischen Konverter 3 passgenau seitlich umgreifen und hierdurch dessen lateral korrekt justierte Lage

sicherstellen .

Nach Herstellen der ersten Lotverbindung 101 können dann jeweils Konverter-Kühlkörperverbunde 110, vorzugsweise entlang der mechanisch durch Furchen 122 bis 129

geschwächten Linien abgetrennt und hierdurch vereinzelt werden . Bei allen vorstehend beschriebenen Ausführungsformen wird zunächst die erste Lotverbindung 101, vorzugsweise bei einer Temperatur von höher oder gleich Tsl, hergestellt und wird danach die zweite Lotverbindung 102 hergestellt. Danach, jedoch nicht zwingend im zeitlich unmittelbarer Folge, wird die zweite Lotverbindung 102 bei einer

Temperatur hergestellt, welche höher ist als Ts2 und dauerhaft Tsl nicht überschreitet, sodass zumindest während der Herstellung der zweiten Lotverbindung 102 die erste Lotverbindung 101 nicht derart geschwächt wird, dass die

Anordnung des optischen Konverters 3 relativ zum Kühlkörper 42 merklich verändert wird. Soweit durch die Temperaturerhöhung, welche mit dem

Herstellen der Lotverbindungen einhergeht, beispielsweise bei der ersten Ausführungsform Material der Faser 4 thermisch geschädigt werden kann, ist es möglich diese Faser 4 mit deren Halter 29 auch erst nach Herstellen der ersten und/oder zweiten Lotverbindung 101, 102 am

monolithischen Körper 32 anzubringen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des

Herstellungsverfahrens kann beim Herstellen der jeweiligen Lotverbindung ein Erwärmen der Anordnung mit zumindest einem optischen Konverter 3 und zumindest einem Kühlkörper 42 durch Einbringen in einen Ofen mit einer Temperatur oberhalb von Tsl oder Ts2 erfolgen, wobei die

Mindestaufenthaltsdauer der Anordnung aus zumindest einem optischen Konverter und zumindest einem Kühlkörper im Ofen die Einstellung eines Temperaturgleichgewichts gestattet.

Derartige Öfen sind dem Fachmann wohlbekannt und folglich in den Figuren nicht dargestellt.

Alternativ oder zusätzlich zur vorstehend beschriebenen Ausführungsform kann ein Erwärmen der Anordnung mit zumindest einem optischen Konverter 3 und zumindest einem Kühlkörper 42 durch lokales Erwärmen, insbesondere durch einen mechanischen Wärmekontakt, beispielsweise durch Kontakt mit einem vorzugsweise thermisch gesteuerten

Heizelement 114, Kontakt mit einem erwärmten Körper, beispielsweise einem erwärmten monolithischen Körper 32, welcher vorpositionierte Baugruppen trägt und

beispielsweise selbst induktiv erwärmt ist, erfolgen. Auch die in Figur 30 dargestellten Baugruppen können auf diese Weise erwärmt werden. ein Erwärmen der Anordnung mit zumindest einem optischen Konverter und zumindest einem Kühlkörper durch lokales Erwärmen, insbesondere Erwärmen durch Strahlung,

fokussierte thermische Strahlung, Laserstrahlung,

insbesondere auch gepulste Laserstrahlung erfolgt.

Ein Erwärmen zur Herstellung der jeweiligen Lotverbindung 101, 102 der Anordnung mit zumindest einem optischen

Konverter 3 und zumindest einem Kühlkörper 42 sowie

vorzugsweise einer weiteren optischen Baugruppe 32 kann auch bei vermindertem Umgebungsdruck erfolgen und dabei insbesondere verminderter Umgebungsdruck herrschen, bis die jeweilige Lotverbindung 101, 102 hergestellt ist.

Hierbei liegt der Schmelzpunkt Tsl bei 250 °C bis 450 °C, bevorzugt bei 280 °C bis 320 °C sowie besonders bevorzugt bei etwa 300 °C und liegt der Schmelzpunkt Ts2 bei 150 °C bis 245 °C, bevorzugt bei 180 °C bis 230 °C sowie besonders bevorzugt bei etwa 220 °C. Das erste Lot kann dabei ein Ag/Au-Lot und das zweite Lot ein Ag/Sn-Lot sein.

Der Kühlkörper 42 kann Stahl-, Aluminium-, Kupfer- und/oder Bronze-Legierungen umfassen und insbesondere auch durch ein Metal-Inj ection-Mould-Verfahren (MIM) hergestellt sein. Besonders vorteilhaft können die vorstehend beschriebenen faseroptischen Konversionsmodule in

Kraftfahrzeugscheinwerfern eingesetzt werden oder

Kraftfahrzeugscheinwerfer diese, auch als integrales

Bauteil erfassen, da hiermit sowohl hervorragend justierte, in der Regel gegenüber mechanischen und thermischen

Einflüssen dauerbetriebsfeste Einheiten bereitgestellt werden .

Bezugs zeichenliste

1 faseroptisches Konversionsmodul

2 Lichtleiter,

3 optischer Konverter

4 optischer Faserwellenleiter, Faser

5 Anregungslicht

6 Normale der Austrittsfläche

7 Austrittsflache

8 Längsachse der Faser 4

9 Hauptstrahl

10 Leuchtfleck

11 Nutzlicht

12 Öffnungskegel des Nutzlichts 11

13 Randstrahl des Nutzlichtkegels 12

14 Randstrahl des Nutzlichtkegels 12

15 lichtführende optische Faser

16 Hauptstrahl des aus der Faser 15 austretenden Lichts

17 Halterung der Faser 15

18 lichtführende optische Faser

19 Hauptstrahl des aus der Faser 18 tretenden Lichts

20 Halterung der Faser 18

21 optisches System

22 bikonvexe Linse

23 C02-Laser

24 GalvanometerScanner

25 Licht des C02-Lasers

26 Fokus des Lichts des C02-Lasers

27 Bilderfassungseinrichtung

28 ProzessSteuerungseinrichtung

29 Halterung der Faser 4

30 Auskoppelkopf

31 Schutzhülle aus Glas

32 monolithischer Körper

33 Lichtfalle

34 Element der Lichtfalle

35 Hülse

35' Hülse

36 rechteckförmige Ausnehmung

37 Schräge

38 Schräge

39 Schräge

40 rechteckförmige Ausnehmung

41 Hülse

42 Kühlkörper

43 Flansch

44 Anschlag

45 Streufläche 46 Seitenfläche

47 Seitenfläche

48 Öffnung

49 Öffnung

50 Halter für den optischen Konverter

51 Berandung für die Halterung des optischen Konverters

52 Berandung für die Halterung des optischen Konverters

53 Vorsprung

54 Vorsprung

55 Längenskala

56 geschlossenes, verrundetes Ende der Schutzhülle aus Glas

57 offenes Ende der Schutzhülle aus Glas

58 Passfläche

59 Passfläche

60 Passfläche

61 Schrägfläche

62 Schrägfläche

63 kegelstumpfartige Öffnung

64 Durchgangsöffnung

65 Furche

66 reflektiertes Anregungslicht

67 fresnelsche Zonenplatte

68 Öffnung

69 Seitenwand

70 Boden

101 erste Lotverbindung

102 zweite Lotverbindung

103 Spalt

104 Beschichtung

110 Konverter-Kühlkörperverbund

105 Baugruppe

105' Baugruppe

106 Passfläche

107 Passfläche

108 Passfläche

109 Passfläche

111 Windung

112 Windung

113 Windung

114 Induktionsspule, Heizelement

116 Träger

117 Ausnehmung

118 Vorsprung

119 Vorsprung

120 Vorsprung

121 Vorsprung

122 Furche 123 Furche

124 Furche

125 Furche

126 Furche

127 Furche

128 Furche

129 Furche

200 Beieuchtungseinrichtung

220 Trägerelement

221 Konverter

222 Lichtblende

223 reflektierende Fläche

224 Schutzhülle

225 Ausnehmung

226 Anschlag

227 Bohrung

230 Auskoppelkopf

231 Einsatzelement

232 Einsatzelement

233 Distanzelement

234 Vorsprung

235 Montageschacht

240 optisches Element

250 faseroptischen Lichtleiter

260 Auskoppelkopf

261 Reflektor

262 kreisförmige Öffnung

263 Schlitz

264 optisches Element

265 Unterseite

266 Oberseite