Lichtmodul für eine Beleuchtungsvorrichtung,

Leuchtstoffrad für ein entsprechendes Lichtmodul und optisches System

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lichtmodul für eine Beleuchtungsvorrichtung umfassend eine

Anregungsstrahlungsquelle, die ausgelegt ist, eine Anregungsstrahlung abzugeben, mindestens einen

Leuchtstoff, der auf einem Leuchtstoffrad angeordnet und ausgebildet ist, die Anregungsstrahlung zumindest teilweise in eine Konversionsstrahlung zu konvertieren, wobei das Leuchtstoffrad aus einem zumindest für die Konversionsstrahlung reflektiven Material gebildet oder mit einem reflektiven Material beschichtet ist und mindestens zwei Bereiche aufweist, die für die Anregungsstrahlung transmissiv ausgebildet sind, wobei die vorgebbaren Bereiche eine von der Anregungsstrahlung überstrichene vorgebbare Summen-Fläche aufweisen sowie einen vorgebbaren Summen-Winkel in Umfangsrichtung, einen dichroitischen Spiegel, der im Strahlengang zwischen der Anregungsstrahlungsquelle und dem mindestens einen Leuchtstoff angeordnet ist, wobei der dichroitische Spiegel für eine der beiden Strahlungen,

Anregungsstrahlung und Konversionsstrahlung, reflektiv ausgebildet ist und für die andere der beiden Strahlungen transmissiv, wobei der dichroitische Spiegel ebenfalls im Strahlengang der von dem mindestens einen Leuchtstoff erzeugten Konversionsstrahlung angeordnet ist, eine optische Umlenkvorrichtung, die ausgebildet ist, die das Leuchtstoffrad durch die mindestens zwei transmissiven Bereiche passierende Anregungsstrahlung auf den dichroitischen Spiegel umzulenken, sowie einen Ausgang, an dem die Konversionsstrahlung und die

Anregungsstrahlung bereitstellbar sind. Sie betrifft weiterhin ein Leuchtstoffrad für ein derartiges Lichtmodul sowie ein optisches System mit einem derartigen Lichtmodul sowie einer Kamera.

Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere den Einsatz von Hochleistungs-Weißlichtquellen für die Endoskopie, die Mikroskopie, oder für medizinische

Untersuchungsleuchten (z.B. Stirnlampen) bei gleichzeitiger Verwendung von Kameras. Derzeit werden hierfür Xenon-Entladungslampen mit einer Leistung von üblicherweise bis zu 300 W verwendet, die mit Gleichstrom betrieben werden. Derartige Lampen weisen jedoch sowohl im kalten als auch im heißen Zustand einen hohen Innendruck auf, was bei dem oben erwähnten Einsatzbereich ein Sicherheitsrisiko darstellt. Überdies ist ihre Lebensdauer recht begrenzt, was in unerwünscht hohen Kosten resultiert. In der Medizintechnik werden im Zusammenhang mit derartigen Hochleistungslichtquellen oft Videokameras für die Dokumentation verwendet, wobei die Videokameras Aufzeichnungsfrequenzen von üblicherweise 50 Hz bis 850 Hz aufweisen. Von der Firma Sony sind in diesem Zusammenhang die Kameras DXC-390P, DXC-990P, DXC- 990, DXC-C33D, MCC-500MD, MCC-3000MT sowie PDM-10MD zu nennen. Von der Firma Basler kommt insbesondere die ace- Serie in Betracht. Ein weiteres Einsatzgebiet von derartigen

HochleistungsIichtquellen stellen Entertainmentanwendungen dar, beispielsweise bei der Realisierung so genannter Lichtfinger (Sky Tracker) , Verfolgungsscheinwerfer (Follow Spots) , stationäre und bewegliche Effektleuchten (Moving Lights, Wash Lights) , etc ..

Aus dem Stand der Technik ist weiterhin ein Lichtmodul der Firma Osram unter der Bezeichnung Phaser PI bekannt. Da dieses Produkt zur Formulierung des Oberbegriffs des unabhängigen Anspruchs herangezogen wurde, ist es ausführlicher in den Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt.

Demnach umfasst ein derartiges Lichtmodul 10 ein Pumpmodul 12, ein damit beaufschlagtes optisches Modul 14, dessen Ausgang A über ein optionales Filterrad 16 mit einem Projektor 18 gekoppelt ist. Das Pumpmodul 12 realisiert eine Anregungsstrahlungsquelle, die 32 Laserdioden umfasst, wovon drei Laserdioden 20a bis 20c schematisch angedeutet sind. Diese sind auf einem Kühlkörper 22 montiert und geben eine Anregungsstrahlung 31 im blauen Wellenlängenbereich ab. Diverse Linsen 24a, 24b, 24c, 26, 28) sowie ein Streuelement (30) dienen der Bündelung bzw. der Durchmischung des von den Laserdioden 20a bis 20c erzeugten Lichts. Die Anregungsstrahlung 31 wird auf einen dichroitischen Spiegel 32 des optischen Moduls 14 gerichtet, mittels einer Linse 34 gebündelt und auf ein Leuchtstoffrad 36, das in Fig. 2 in drei unterschiedlichen Ausführungsformen detaillierter dargestellt ist, gerichtet. Das Leuchtstoffrad 36 ist aus einem zumindest für die Konversionsstrahlung 31 reflektiven Material gebildet, beispielsweise einem Metallsubstrat, auf dem ein Leuchtstoff oder mehrere, insbesondere unterschiedliche Leuchtstoffe 40a, 40b, 40c angeordnet sind.

In der Darstellung von Fig. 1 und Fig. 2c sind drei unterschiedliche Leuchtstoffe 40a bis 40c vorgesehen, während in den Darstellungen von Fig. 2a und 2b lediglich zwei unterschiedliche Leuchtstoffe 40a, 40b auf dem Leuchtstoffrad 36 angeordnet sind. Bei dem Leuchtstoffrad 36 gemäß Fig. 1 ist ein Segment des Leuchtstoffrads mit 42 bezeichnet. Dieses kann, wie Fig. 2 entnommen werden kann, als Durchgangsöffnung 42a, siehe Fig. 2a bzw. Fig. 2c, oder mit einem zumindest teilweise transparenten Glaseinsatz 42b, siehe Fig. 2b, ausgebildet sein.

Wird die Anregungsstrahlung 31 in der in Fig. 1 gezeigten Stellung auf einen mit einem Leuchtstoff 40b beschichteten Bereich des Leuchtstoffrads 36 projiziert, wird die vom Leuchtstoff 40b erzeugte

Konversionsstrahlung 44 auf die Linse 34 zurückreflektiert und kollimiert. Aufgrund des nunmehr geänderten Wellenlängenbereichs passiert die

Konversionsstrahlung 44 den dichroitischen Spiegel 32, wird von einer Linse 46 gebündelt, durchläuft das optionale Farbfilterrad 16 und wird anschließend zum Projektor 18 weitergeleitet. Wenn sich das Leuchtstoffrad 36 weiterdreht, ist irgendwann der Bereich 42 im Projektionspunkt P angeordnet, weshalb dann die Anregungsstrahlung 31 den Bereich 42 des Leuchtstoffrads 36 durchdringt, auf der anderen Seite des Leuchtstoffrads 36 von einer Linse 48 gebündelt wird und über drei Spiegel 50a, 50b, 50c auf den dichroitischen Spiegel 32 geleitet wird. Die Spiegel 50a bis 50c realisieren somit eine Umlenkvorrichtung, mittels welcher die das Leuchtstoffrad 36 durchlaufende Anregungsstrahlung 31 wiederum auf den dichroitischen Spiegel 32 gerichtet wird, diesmal von der Seite, die der von der Anregungsstrahlungsquelle angesteuerten Seite gegenüberliegt. Dort wird die Anregungsstrahlung 31 wiederum abgelenkt, durchläuft die Linse 46, das optionale Farbfilterrad 16 und geht an den Projektor 18. Damit steht eine Weißlichtquelle zur Verfügung, wobei das Weißlicht aus der sequentiellen Überlagerung von nicht konvertiertem blauen Anregungslicht und konvertiertem Konversionslicht resultiert.

Wie Fig. 2a entnommen werden kann, weisen die transmissiven Bereiche 42a des Leuchtstoffrads 36 eine

Gesamtfläche von 2*A1 auf. In Umfangsrichtung erstrecken sich die Bereiche 42a in der Summe über einen Winkel von

2* l. Entsprechendes gilt für die Darstellung von Fig.

2c. Bei der Ausführungsform des Leuchtstoffrads gemäß Fig. 2b ist die Fläche des Bereichs 42b mit A2 bezeichnet. Dieser Bereich erstreckt sich über einen

Winkel, der mit 2 bezeichnet ist.

Wird ein derartige Phaser PI in Entertainmentanwendungen eingesetzt, wurden beim schnellen Schwenken des Scheinwerfers Farbaufsplittungen bzw. ein

Regenbogeneffekt festgestellt. Beim Einsatz eines derartigen Geräts im Medizinbereich wurden unerwünschte Artefakte (Bildfehler, Streifen im Bild, flimmerndes Bild) in den von der Kamera zur Dokumentation aufgenommenen Bildern festgestellt. Im weiteren Stand der Technik sind Weißlichtquellen bekannt, bei denen wie bei einem unter der Bezeichnung ITOS Phaser 3000 bekannten LARP (Laser Activated Remote Phosphor) -Modul Weißlicht in einer zeitlich parallelen Art und Weise erzeugt wird. Ein derartiges Modul verwendet eine erste Lichtquelle, nämlich eine Laserquelle, die Licht im blauen Wellenlängenbereich abgibt, zur Anregung eines Leuchtstoffs, der im gelben Wellenlängenbereich emittiert. Das Modul verwendet weiterhin eine LED, die im blauen Wellenlängenbereich emittiert. Damit kann Licht im gelben Wellenlängenbereich zeitgleich mit Licht im blauen Wellenlängenbereich zur Erzeugung von Weißlicht gemischt werden. Nachteilig an dieser Lösung ist der Umstand, dass ein derartiges Modul zwei Lichtquellen benötigt und die erzielbaren Leuchtdichten für bestimmte Anwendungen nicht ausreichend hoch sind. Aus diesem Grund sind derartige Geräte für Medizinanwendungen mit hohen Anforderungen in dieser Hinsicht ungeeignet.

Beim ITOS Phaser 3000 ergibt sich ein weiteres Problem dadurch, dass der keramische Leuchtstoff statisch angeordnet ist, weshalb die Leuchtdichte über die aktuelle Ausführung hinaus nicht deutlich erhöhbar ist, da sonst der statische Leuchtstoff zu heiß wird und sättigt. Überdies ist die Farbwiedergabe bei Verwendung eines statischen Leuchtstoffs schlecht einstellbar. Mischt man beispielsweise zur Erzeugung von Warmweiß bei einem statischen Leuchtstoff in den roten Wellenlängenbereich konvertierenden Leuchtstoff mit in den gelben Wellenlängenbereich emittierenden Leuchtstoff, so ist das Ergebnis unbefriedigend, da sich beide Leuchtstoffe hinsichtlich ihrer Wirkung gegenseitig beeinflussen. Insbesondere absorbiert der in den roten Wellenlängenbereich konvertierende Leuchtstoff Teile des gelben Spektrums, wodurch sich die Effizienz verringert. Darüber hinaus gibt es aktuell keinen keramischen Warmweiß-Leuchtstoff, da sich eine rot-gelbe Leuchtstoffpulver-Mischung aktuell nicht zu einer Keramik sintern lässt. Ein keramischer Leuchtstoff wäre jedoch im Hinblick auf die bei bestimmten Medizinanwendungen erwünschten Leuchtdichten erforderlich.

Bei einem statisch angeordneten Leuchtstoff ist es auch nicht möglich, das so genannte Unishape-Verfahren anzuwenden, bei dem bei einem drehbar angeordneten Leuchtstoffrad die Laserleistung synchron mit der Segmentabfolge der Leuchtstoffe geändert wird, wie im Dokument DE102006009975A1 beschrieben. Beispielsweise können die unterschiedlichen Leuchtstoffe, die in unterschiedlichen Segmenten angeordnet sind, mit unterschiedlicher Pumpleistung beaufschlagt werden. Dadurch kann im Betrieb der Farbort der Lichtquelle in einem großen Bereich eingestellt werden. Bei Verwendung von mindestens zwei Leuchtstoffen kann zusammen mit dem blauen Licht einer Quelle der Farbort innerhalb eines im Farbraum aufgespannten Dreiecks eingestellt werden. Bei Verwendung von nur blauem und gelbem Licht kann der Farbort nur entlang einer Verbindungslinie der Farborte der beiden Farben variiert werden.

Mit LEDs ist derzeit die Realisierung von Hochleistungslichtquellen als Ersatz von 300W-Xenon- Lampen nicht möglich, da mit den gegenwärtig erhältlichen LEDs lediglich eine für die genannten Zwecke zu niedrige Leuchtdichte erzielbar ist. Weiterhin sind diverse Leuchtstoffrad-Lösungen für Projektionsanwendungen in Reflexion oder Transmission bekannt, sowohl mit sequentiellen Farben wie auch als Weißlichtquelle für LCD-Projektion. In diesem Zusammenhang wird beispielhaft verwiesen auf einen Projektor der Firma Sony, der unter der Bezeichnung VPL- F420HZ erhältlich ist. Dieser arbeitet mit einem gelben Leuchtstoffrad in Transmission, wobei der Leuchtstoff auf einer Saphirscheibe angeordnet ist. Eine derartige Ausführung eines Leuchtstoffrads resultiert in hohen Kosten und im Vergleich zu einem Metallsubstrat in einer deutlich schlechteren Wärmeabfuhr.

Darstellung der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, ein eingangs genanntes Lichtmodul derart weiterzubilden, dass ein Einsatz sowohl in Anwendungen der kamerabasierten Medizin- und Mikroskopie- Beleuchtungstechnik sowie für die Effektbeleuchtung auch bei hohen Anforderungen an die Qualität und Intensität des Lichts ermöglicht wird und dass die Möglichkeit einer Variation des Farborts gegeben ist, und zwar bei möglichst niedrigen Herstellungskosten. Die Aufgabe besteht weiterhin darin, ein entsprechendes dafür geeignetes Leuchtstoffrad sowie ein entsprechendes optisches System mit einem derartigen Lichtmodul bereitzustellen.

Diese Aufgaben werden gelöst durch ein Lichtmodul mit den Merkmalen von Patentanspruch 1, ein Leuchtstoffrad mit den Merkmalen von Patentanspruch 12 sowie ein optisches System mit den Merkmalen von Patentanspruch 13. Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass sich die unterschiedlichen, oben erwähnten Probleme des Stands der Technik durch eine einzige geschickte Maßnahme lösen lassen. Diese besteht darin, die im Stand der Technik vorgesehenen mindestens zwei Bereiche, die für Anregungsstrahlung transmissiv ausgebildet sind, auf mindestens acht Bereiche aufzuteilen. Während die beiden Bereiche, siehe Fig. 2a und 2c, im Stand der Technik länglich in Umfangsrichtung ausgebildet sind, sind sie bei der vorliegenden Erfindung bevorzugt kreisrund ausgebildet oder rechteckig mit einer ersten kürzeren Seite und einer senkrecht dazu verlaufenden, zweiten längeren Seite, wobei die jeweilige kürzere Seite in Umfangsrichtung des Leuchtstoffrads angeordnet ist. Selbstverständlich erfüllt eine elliptische Ausbildung mit Ellipsenachse in radialer Richtung die Funktion ebenfalls. Jedenfalls sind die mindestens acht für die Anregungsstrahlung transmissiven Bereiche voneinander getrennt angeordnet, indem zwischen benachbarten transmissiven Bereichen jeweils mindestens ein für die Anregungsstrahlung nicht-transmissiver Bereich vorgesehen ist. Insbesondere können die transmissiven Bereiche durch dazwischen befindliche Leuchtstoffsegmente voneinander getrennt sein. Durch diese Maßnahme wird eine Vielzahl von Vorteilen erzielt: Zunächst ist die Verwendung eines Leuchtstoffrads aus Metallsubstrat möglich, sodass auf teure transmissive Leuchtstoffräder aus Saphir verzichtet werden kann. Aufgrund der besseren Kühlleistung von Leuchtstoffrädern aus Metallsubstrat wird damit die Realisierung besonders hoher Leuchtdichten ermöglicht. Weiterhin wird ein sich drehendes Leuchtstoffrad verwendet, sodass lokale Überhitzungen und damit ein unerwünscht frühes Sättigen der Leuchtstoffe zuverlässig verhindert werden kann. Dies resultiert in einem hohen Wirkungsgrad eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls, bei dem sich damit auch hohe Lichtleistungen erzielen lassen. Dadurch, dass die transmissiven Bereiche für sich genommen deutlich kleiner sind als die entsprechenden im Stand der Technik, werden selbst bei einer Variante, bei der in die Durchgangsöffnungen keine Glasplatte eingesetzt ist, niedrige Werte für die Geräuschemission erzielt. Insofern kann auf das kostenintensive Einsetzen von Glasplättchen in die Durchgangsöffnungen verzichtet werden. Dadurch, dass nunmehr die Abfolge zwischen transmissiven Bereichen und mit Leuchtstoff beschichteten Bereichen bei Rotation des Leuchtstoffrads sehr viel schneller erfolgt als im Stand der Technik, können selbst bei einem schnellen Schwenken, wie dies insbesondere bei Effektlichtanwendungen der Fall sein kann, Farbaufsplittungen nahezu vollständig vermieden werden. Bei Anwendungen im Bereich der Medizintechnik können unerwünschte Bildartefakte vermieden werden, da nunmehr aufgrund der deutlich höheren Anzahl transmissiver Bereiche die Wiederholrate der einzelnen Farbanteile in einem anderen Frequenzbereich liegt als bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Lichtmodul. Da weiterhin die einzelnen Spektralanteile sequentiell erzeugt werden, besteht die Möglichkeit, diese unabhängig voneinander zu variieren, beispielsweise durch Leistungsregelung der Anregungslichtquellen pro Bestrahlungssegment des Leuchtstoffrads . Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, den Farbort in einem großen Bereich zu variieren, beispielsweise um durch Temperaturzunahme bedingte Leuchtstoff-Quenchingeffekte zu kompensieren oder um einen optimalen Bildkontrast durch Beleuchtung mittels einer an das zu beleuchtende Material angepassten Farbe bzw. Farbort des Weißlichtes zu erzielen. Damit lässt sich die Qualität der bei einem erfindungsgemäßem System aufgezeichneten Bilder deutlich gegenüber dem Stand der Technik verbessern.

Da die Vorteile umso ausgeprägter sind, je mehr für die Anregungsstrahlung transmissive Bereiche vorgesehen sind, ist es bevorzugt, wenn das Leuchtstoffrad mindestens zehn, bevorzugt mindestens zwanzig derartige Bereiche aufweist, d.h. die ursprünglich im Stand der Technik durch zwei transmissive Bereiche realisierte Fläche bzw. der durch zwei derartige Bereiche realisierte Summen- Winkel in Umfangsrichtung ist erfindungsgemäß auf zehn, bevorzugt mindestens zwanzig derartige Bereiche aufgeteilt .

Wie bereits erwähnt, können die für Anregungsstrahlung transmissiven Bereiche des Leuchtstoffrads als Durchgangsöffnungen mit oder ohne eingesetzte Glasplatte oder andere optisch transparente Medien (Filter, Linsen, Hologrammstrukturen) ausgebildet sein. Bei eingesetzter Glasplatte ergibt sich nochmals eine Reduktion der Geräuschemission, allerdings ist ohne eingesetzte Glasplatte aufgrund der bei Rotation des Leuchtstoffrads entstehenden Verwirbelungen die Kühlwirkung verbessert.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Leuchtstoffrad genau einen Leuchtstoff, der weiterhin bevorzugt ausgelegt ist, die Anregungsstrahlung in eine Konversionsstrahlung im gelben Wellenlängenbereich zu konvertieren. Auf diese Weise kann wegen der guten Temperaturstabilität des gelben Leuchtstoffs ein sehr hoher Wirkungsgrad erzielt werden, wenngleich die Variationen im Farbort eingeschränkt sind.

Bei einer anderen Ausführungsform umfasst das Leuchtstoffrad mindestens einen ersten und einen zweiten Leuchtstoff, die ausgelegt sind, die Anregungsstrahlung in eine erste und eine zweite Konversionsstrahlung zu konvertieren. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die erste Konversionsstrahlung im grünen Wellenlängenbereich und die zweite Konversionsstrahlung im roten oder orangem Wellenlängenbereich liegt. Selbstverständlich kann das Leuchtstoffrad auch einen ersten, einen zweiten und einen dritten Leuchtstoff umfassen, die dann bevorzugt im gelben, im roten und im grünen Wellenlängenbereich liegen. Je mehr Leuchtstoffe vorhanden sind, die in unterschiedliche Wellenlängenbereiche konvertieren, umso größere Variationsmöglichkeiten bestehen hinsichtlich der Wahl des Farborts der von dem Lichtmodul am Ausgang bereitgestellten Gesamtstrahlung .

Wie bereits erwähnt, können die für Anregungsstrahlung transmissiven Bereiche kreisrund oder elliptisch ausgebildet sein. Alternativ können sie auch rechteckig mit einer ersten kürzeren Seite und einer senkrecht dazu verlaufenden, zweiten längeren Seite ausgebildet sein, wobei die jeweilige kürzere Seite in Umfangsrichtung des Leuchtstoffrads angeordnet ist. Eine rechteckige Ausgestaltung der transmissiven Bereiche hat den Vorteil, dass diese unkritisch sind bei der radialen Justage des Leuchtstoffrades zum Anregungsstrahl, da die radiale Erstreckung des transmissiven Bereiches deutlich größer als der Strahldurchmesser, so dass stets die gleiche Fläche der Anregungsstrahlung genutzt werden kann. Runde transmissive Bereiche hingegen haben den Vorteil, dass beim Einbau des Leuchtstoffrades durch entsprechende radiale Ausrichtung bereits auf einen bestimmten Farbort justiert werden kann, um beispielsweise Toleranzen an anderen Bauteilen auszugleichen. Wird der Anregungsstrahl beispielsweise auf den am Leuchtstoffrad außenliegenden oder innenliegenden Bereich der runden transmissiven Bereiche justiert, werden geringere Anteile der Anregungsstrahlung genutzt im Vergleich zu einer bezüglich der runden transmissiven Bereiche mittigen Justage . Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das Lichtmodul weiterhin einen Antriebsmotor für das Leuchtstoffrad, der zum Rotieren des Leuchtstoffrads mit dem Leuchtstoffrad gekoppelt ist, wobei der Antriebsmotor ausgelegt ist, das Leuchtstoffrad mit einer Drehfrequenz zu rotieren, derart dass die Wiederholung der transmissiven Bereiche mit einer Frequenz erfolgt, die größer als 1440 Hz ist. Auf diese Weise sind insbesondere Bildartefakte durch Aufzeichnung des vom Lichtmodul abgegebenen Lichts mit einer Frequenz von unter 360 Hz zuverlässig ausgeschlossen.

In diesem Zusammenhang beträgt die Drehfrequenz des Antriebsmotors mindestens 90 Hz, bevorzugt mindestens 180 Hz. Dies eröffnet die Möglichkeit, auf kostengünstige Standardmotoren im Bereich von LARP-Anwendungen mit rotierenden Farbrädern zurückzugreifen. Darüber hinaus können Antriebsmotoren mit höheren Drehfrequenzen verwendet werde, um auch Kameras mit einer höheren Bildfrequenz bedienen zu können.

Wie bereits erwähnt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die mindestens acht Bereiche, die für Anregungsstrahlung transmissiv ausgebildet sind, ebenfalls die von der Anregungsstrahlung überstrichene vorgebbare Summen-Fläche und/oder den vorgebbaren Summen-Winkel in Umfangsrichtung aufweisen. Unter vorgebbarer Summenfläche ist dabei die von der Anregungsstrahlung überstrichene Fläche zu verstehen, die sich von der tatsächlichen Fläche der transmissiven Bereiche unterscheiden kann. Entspechendes gilt für den Summen-Winkel. Mit anderen Worten wird die aus dem Stand der Technik zur Einstellung des gewünschten Farborts benötigte Fläche bzw. der benötigte Summen- Winkel in Umfangsrichtung nunmehr auf eine Vielzahl von Bereichen, d.h. mindestens acht Bereiche, aufgeteilt.

Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Leuchtstoffrad für ein erfindungsgemäßes Lichtmodul. Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Lichtmodul erwähnten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße

Leuchtstoffrad .

Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein optisches System mit einem erfindungsgemäßen Lichtmodul sowie einer Kamera mit einer vorgebbaren Bilderfassungsrate zum Erfassen einer mit der vom Lichtmodul am Ausgang bereitgestellten Strahlung korrelierten Strahlung. Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Lichtmodul beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße optische System. Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt die Bilderfassungsrate der Kamera des optischen Systems zwischen 50 Hz und 360 Hz.

Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen .

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Nachfolgenden werden nunmehr Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen in :

Fig. 1 in schematischer Darstellung ein aus dem Stand der

Technik bekanntes Lichtmodul;

Fig. 2 in schematischer Darstellung drei unterschiedliche

Farbräder zur Verwendung bei dem Lichtmodul gemäß Fig. 1; und

Fig. 3 in schematischer Darstellung drei erfindungsgemäße

Farbräder eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung

Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung drei unterschiedliche erfindungsgemäße Farbräder, die zur Bildung eines erfindungsgemäßen Lichtmoduls 10 in das in Fig. 1 schematisch dargestellte Lichtmodul anstelle des dort dargestellten Leuchtstoffrads 36 einzusetzen sind. Da der restliche Aufbau des Lichtmoduls 10 identisch wie in Fig. 1 dargestellt sein kann, sind die nachfolgenden Ausführungsformen auf die Unterschiede im Hinblick auf die Farbräder 36 beschränkt.

In den nachfolgenden Ausführungsformen werden für gleiche und gleich wirkende Bauelemente die gleichen Bezugszeichen verwendet, insbesondere die mit Bezug auf die Fig. 1 und 2 eingeführten Bezugszeichen weiterverwendet .

Bei dem in Fig. 3a dargestellten Leuchtstoffrad 36 sind acht transmissive Bereiche 44i vorgesehen, wobei diese Bereiche 44i in Umfangsrichtung entlang der Leuchtstoffschicht 40a, die vorliegend ausgebildet ist, Konversionsstrahlung im gelben Wellenlängenbereich bereitzustellen, gleich verteilt sind. Demnach ist alle 45° ein für die Anregungsstrahlung transmissiver Bereich 44i vorgesehen, der als Durchgangsöffnung oder mit einem in eine Durchgangsöffnung eingesetzten Glasplättchen realisiert sein kann. Die Bereiche 44i sind kreisrund mit einem Radius Rl ausgebildet und weisen für sich genommen eine Fläche A3 auf. Der von ihnen eingenommene Winkel entlang des Umfangs beträgt ßl.

Mit Bezug auf Fig. 2a bzw. Fig. 2c ergibt sich:

2* l = 8*ßl.

Toleranzen von ±15% können nötig sein zur Berücksichtigung von Einschalt- bzw. Umschaltzeiten der Anregungsstrahlungsquelle 12.

Wenngleich bei dem in Fig. 3a dargestellten Leuchtstoffrad lediglich acht für Anregungsstrahlung transmissive Bereiche eingezeichnet sind, beträgt die Anzahl bei besonders bevorzugten Ausführungsformen mindestens zehn, bevorzugt mindestens zwanzig.

Bei der in Fig. 3b dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leuchtstoffrads ist die Anordnung und die Größe der transmissiven Bereiche 44i identisch wie bei Fig. 3a, jedoch werden dort zwei unterschiedliche Leuchtstoffe verwendet, nämlich ein in den roten Wellenlängenbereich konvertierender Leuchtstoff 40c sowie ein in den grünen Wellenlängenbereich konvertierender Leuchtstoff 40b, die sich entlang des Umfangs des Leuchtstoffrads 36 abwechseln. Wie für einen Fachmann offensichtlich, können anstelle der zwei in Fig. 3b eingezeichneten Leuchtstoffe auch drei oder noch mehr Verwendung finden. Bei dem in Fig. 3c dargestellten erfindungsgemäßen Leuchtstoffrad 36 sind die transmissiven Bereiche 44i rechteckig mit einer ersten kürzeren Seite Sl und einer senkrecht dazu verlaufenden, zweiten längeren Seite S2 dargestellt, wobei die jeweilige kürzere Seite Sl in Umfangsrichtung des Leuchtstoffrads 36 angeordnet ist. Der Winkel, den ein derartiger transmissiver Bereich 44i in Umfangsrichtung belegt, beträgt ß2, die von ihm eingenommene Fläche A4.

Mit Bezug auf Fig. 2a bzw. Fig. 2c ergibt sich: 2* l = 8*ß2.

Die Anzahl der transmissiven Bereiche 44i wird begrenzt durch das gewünschte Verhältnis von blauem zu konvertiertem Licht, das den Weißpunkt bestimmt, und durch eine Mindestsegmentlänge für den Leuchtstoff- Beschichtungsprozess von typischerweise einigen Millimetern .

Bei einem Durchmesser des Leuchtstoffrads 36 von beispielsweise 55 mm können beispielsweise sechzehn transmissive Bereiche 44i realisiert werden; bei einer beispielhaften Drehfrequenz des Leuchtstoffrads von 180 Hz, welche die maximale Frequenz von typischerweise verwendeten Motoren der Marke Nedec darstellt, ergibt sich eine Wiederholrate von 2880 Hz. Das Substrat für das Leuchtstoffrad 36 ist bevorzugt Aluminium, das mit einer die Reflektivität erhöhenden Schicht beschichtet ist. Die Leuchtstoffe 44 werden insbesondere in Silikon gemischt auf das Leuchtstoffrad 36 aufgebracht. In den Figuren 2 und 3 wurden die von der Anregungsstrahlung überstrichenen Flächen innerhalb der transmissiven Bereiche der einfacheren Darstellbarkeit wegen mit den gesamten Flächen AI, A2, A3, A4 der transmissiven Bereiche 42, 44 gleichgestellt, auch wenn in der Praxis die von der Anregungsstrahlung überstrichenen Flächen kleiner gleich, insbesondere kleiner, als die Flächen AI, A2, A3, A4 der transmissiven Bereiche 42, 44 sind.

Alternativ kann das Leuchtstoffrad auch aus einem für die Konversionsstrahlung transparenten Material gebildet sein, so dass auch die Konversionsstrahlung zumindest teilweise in Richtung der transmittierten

Anregungsstrahlung emittiert. Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Lichtmodul auch ein Leuchtstoffrad mit einer ungeradzahligen Anordnung von Bereichen (44i) aufweisen, die für die Anregungsstrahlung (31) transmissiv ausgebildet sind, beispielsweise 11, 13, 15, 17, 19.