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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE102013206338 A1
Publication typeApplication
Application numberDE201310206338
Publication date16 Oct 2014
Filing date10 Apr 2013
Priority date10 Apr 2013
Publication number1310206338, 201310206338, DE 102013206338 A1, DE 102013206338A1, DE 2013/10206338 A1, DE-A1-102013206338, DE102013206338 A1, DE102013206338A1, DE1310206338, DE2013/10206338A1, DE201310206338
InventorsJürgen Hager, Jasmin Muster, Stephan SCHWAIGER, Oliver Hering
ApplicantOsram Gmbh
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Beleuchtungseinrichtung Lighting device translated from German
DE 102013206338 A1
Abstract  translated from German
Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtwellenlängenkonversionselement (1), das mindestens eine erste Oberfläche (10) zur Einkopplung von Licht und mindestens eine zweite, der Lichtemission dienende Oberfläche (11) besitzt, und mit mindestens einem Lichtleiter (3), der Licht zu der mindestens einen ersten Oberfläche (10) des Lichtwellenlängenkonversionselements lenkt, wobei die Beleuchtungseinrichtung einen Kühlkörper (2) aufweist, der eine an der mindestens einen ersten Oberfläche (10) des Lichtwellenlängenkonversionselements (1) anliegende Auflagefläche (20) besitzt und der mit mindestens einer, sich bis zur Auflagefläche erstreckenden Durchführung (21) für den mindestens einen Lichtleiter (3) ausgestattet ist. The invention relates to an illumination device with a light wavelength conversion element (1) having at least a first surface (10) for coupling in light and at least one second, the light emission serving surface (11), and with at least one light guide (3), the light to the at least one first surface (10) of the optical wavelength conversion element directs, wherein the illumination device comprises a cooling body (2) having a at least a first surface (10) of the optical wavelength conversion element (1) adjoining the bearing surface (20) and having at least one, is well equipped to support surface extending through (21) for the at least one optical fiber (3).
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Claims(10)  translated from German
  1. Beleuchtungseinrichtung mit einem Lichtwellenlängenkonversionselement ( Lighting device with a light wavelength conversion element ( 1 1 ), das mindestens eine erste Oberfläche ( ) Comprising at least a first surface ( 10 10 ) zur Einkopplung von Licht und mindestens eine zweite, der Lichtemission dienende Oberfläche ( ) For coupling in light and at least one second, serving the light emitting surface ( 11 11 ) besitzt, und mit mindestens einem Lichtleiter ( ) Has, and with at least one light guide ( 3 3 ), der Licht zu der mindestens einen ersten Oberfläche ( ), Of the light to the at least one first surface ( 10 10 ) des Lichtwellenlängenkonversionselements lenkt, dadurch gekennzeichnet, dass die Beleuchtungseinrichtung einen Kühlkörper ( ) Of the light wavelength conversion member articulated, characterized in that the illumination means comprises a heat sink ( 2 2 ) aufweist, der eine an der mindestens einen ersten Oberfläche ( ) Which is one of the at least one first surface ( 10 10 ) des Lichtwellenlängenkonversionselements ( ) Of the optical wavelength conversion element ( 1 1 ) anliegende Auflagefläche ( ) Applied bearing surface ( 20 20 ) besitzt und der mit mindestens einer, sich bis zur Auflagefläche erstreckenden Durchführung ( ) And has at least one, extending up to the supporting surface implementation ( 21 21 ) für den mindestens einen Lichtleiter ( ) For the at least one light guide ( 3 3 ) ausgestattet ist. ) Is equipped.
  2. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1, wobei der Kühlkörper ( Lighting device according to claim 1, wherein the heat sink ( 2 2 ) mit einer Vielzahl von sich bis zur Auflagefläche ( ) Having a plurality of as far as the bearing surface ( 20 20 ) erstreckenden Durchführungen ( ) Extending passages ( 21 21 ) ausgestattet ist, deren Austrittsöffnungen im Bereich der Auflagefläche ( ) Is provided, the outlet openings in the region of the bearing surface ( 20 20 ) matrixartig oder entlang konzentrischer Ringe angeordnet sind und in denen jeweils mindestens ein Lichtleiter ( ) Are arranged matrix-like fashion or along concentric rings and in which in each case at least one light guide ( 3 3 ) angeordnet ist. ) Is arranged.
  3. Beleuchtungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der mindestens eine Lichtleiter ( Lighting device according to claim 1 or 2, wherein the at least one light guide ( 3 3 ) als Glasfaser oder Glasfaserbündel ausgebildet ist und die Abmessungen der Durchführungen ( ) Is constructed as glass fiber or glass fiber bundles and the dimensions of the passages ( 21 21 ) auf den Außendurchmesser der jeweiligen Glasfaser ( ) On the outer diameter of the respective optical fiber ( 3 3 ) bzw. des jeweiligen Glasfaserbündels abgestimmt sind. ) Or the respective fiber bundle are matched.
  4. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der mindestens eine Lichtleiter ( Lighting device according to one of claims 1 to 3, wherein the at least one light guide ( 3 3 ) in der Durchführung ( ) In the bushing ( 21 21 ) am Kühlkörper ( ) On the heat sink ( 2 2 ) anliegt. ) Is applied.
  5. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Kühlkörper ( Lighting device according to one of claims 1 to 4, wherein the heat sink ( 2 2 ) mit einer Halterung ( ) With a holder ( 22 22 ) für die Beleuchtungseinrichtung versehen ist. ) Is provided for lighting.
  6. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Auflagefläche ( Lighting device according to one of claims 1 to 5, wherein the bearing surface ( 20 20 ) des Kühlkörpers ( ) Of the heat sink ( 2 2 ) formschlüssig an der mindestens einen ersten Oberfläche ( ) In a form-fitting manner on the at least one first surface ( 10 10 ) des Lichtwellenlängenkonversionselements ( ) Of the optical wavelength conversion element ( 1 1 ) anliegt. ) Is applied.
  7. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Kühlkörper ( Lighting device according to one of claims 1 to 6, wherein the heat sink ( 2 2 ) aus Metall besteht. ) Consists of metal.
  8. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Kühlkörper mit Kühlrippen versehen ist. Lighting device according to one of claims 1 to 7, wherein the heat sink is provided with cooling ribs.
  9. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei im Kühlkörper Kühlkanäle für die Zufuhr eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels vorgesehen sind. Lighting device according to one of claims 1 to 8, being provided in the heat sink cooling channels for the supply of a gaseous or liquid coolant.
  10. Beleuchtungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Beleuchtungseinrichtung mindestens eine Halbleiterlichtquelle umfasst und das Lichtwellenlängenkonversionselement ( Lighting device according to one of claims 1 to 9, wherein the illumination device comprises at least one semiconductor light source and the light wavelength conversion element ( 1 1 ) derart ausgebildet ist, dass es einen Teil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle emittierten Lichts in Licht anderer Wellenlänge konvertiert, so dass das Lichtwellenlängenkonversionselement ( ) Is constructed such that it converts a part of light emitted from the at least one semiconductor light source into light of a different wavelength, so that the light wavelength conversion element ( 1 1 ) an seiner mindestens einen zweiten Oberfläche ( ) To its at least one second surface ( 11 11 ) Licht emittiert, das eine Mischung aus nicht konvertiertem und konvertiertem Licht ist. Emitted) light is a mixture of unconverted and Converted light.
Description  translated from German
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to an illumination device according to the preamble of claim 1.
  • I. Stand der Technik I. State of the art
  • [0002] [0002]
    Eine derartige Beleuchtungseinrichtung ist beispielsweise in der Such a lighting device, for example, in the DE 20 2012 005 157 U1 DE 20 2012 005 157 U1 offenbart. disclosed. Diese Schrift beschreibt eine Beleuchtungseinrichtung mit mehreren, blaues Licht emittierenden Laserdioden, deren Licht mittels einer TIR-Optik und nachgeschaltetem Lichtleiter auf ein Lichtwellenlängenkonversionselement gelenkt wird. This document describes an illumination device with a plurality of blue light-emitting laser diodes, whose light is directed by a TIR optics and downstream optical fiber to a light wavelength conversion member.
  • II. Darstellung der Erfindung II. Summary of the Invention
  • [0003] [0003]
    Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Beleuchtungseinrichtung bereitzustellen, die einerseits eine gute Kühlung des Lichtwellenlängenkonversionselement ermöglicht und die andererseits die Zugänglichkeit des Lichtwellenlängenkonversionselement für Lichtleiter nicht beeinträchtigt und die keine Lichtabschattung verursacht. It is an object of the invention to provide a lighting device which on one hand allows a good cooling of the light wavelength conversion member and the other hand does not affect the accessibility of the light wavelength conversion element for light guides, and which does not cause light obscuration.
  • [0004] [0004]
    Diese Aufgabe wird durch eine Beleuchtungseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. This object is achieved by an illumination device having the features of claim 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben. Particularly advantageous embodiments of the invention are described in the dependent claims.
  • [0005] [0005]
    Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt mindestens ein Lichtwellenlängenkonversionselement, das mindestens eine erste Oberfläche zur Einkopplung von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere Licht, zur Anregung des Lichtwellenlängenkonversionselements und mindestens eine zweite, der Lichtemission dienende Oberfläche besitzt, und mit mindestens einem Lichtleiter, der elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, von mindestens einer Anregungsquelle, beispielsweise von einer im blauen Spektralbereich emittierenden Laserdiode, zu der mindestens einen ersten Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements lenkt. The illumination device according to the invention has at least one light wavelength conversion member having at least a first surface for coupling electromagnetic radiation, in particular light, the excitation of the light wavelength conversion element and at least one second, the light emission serving surface, and with at least one light guide, the electromagnetic radiation, in particular light of at least an excitation source, such as from a laser diode emitting in the blue spectral range to the at least one first articulated surface of the light wavelength conversion member. Erfindungsgemäß weist die Beleuchtungseinrichtung einen Kühlkörper auf, der eine an der mindestens einen ersten Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements anliegende Auflagefläche besitzt und der mit mindestens einer, sich bis zur Auflagefläche erstreckenden Durchführung für den mindestens einen Lichtleiter ausgestattet ist. According to the invention, the illumination device comprises a cooling body which has a voltage applied to the at least one first surface of the light wavelength conversion member bearing surface and with at least one, is itself fitted to the support surface extending passage for the at least one light guide.
  • [0006] [0006]
    Aufgrund der vorgenannten Merkmale der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung erfolgt keine Abschattung der lichtemittierenden Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements durch die Lichtleiter und den Kühlkörper. Due to the aforementioned features of the illumination device according to the invention there is no shading of the light emitting surface of the light wavelength conversion member by the light guide and the heat sink.
  • [0007] [0007]
    Die der Lichteinkopplung und der Lichtemission dienenden Oberflächen des Lichtwellenlängenkonversionselements sind vorzugsweise an unterschiedlichen Seiten des Lichtwellenlängenkonversionselements angeordnet. The light input and the light emission serving surfaces of the light wavelength conversion member are preferably arranged on different sides of the light wavelength conversion member.
  • [0008] [0008]
    Vorteilhafter Weise ist der Kühlkörper der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mit einer Vielzahl von sich bis zur Auflagefläche erstreckenden Durchführungen ausgestattet, deren Austrittsöffnungen im Bereich der Auflagefläche matrixartig oder entlang konzentrischer Ringe angeordnet sind und in denen jeweils mindestens ein Lichtleiter angeordnet ist. Advantageously, the heat sink of the illumination device according to the invention is equipped with a plurality of as far as the bearing surface extending passages whose outlet openings are arranged in the region of the support surface like a matrix or along concentric rings and in which is arranged in each case at least one light guide. Dadurch werden sowohl eine gute Ausleuchtung als auch eine gute Kühlung des Lichtwellenlängenkonversionselements ermöglicht. As a result, both good lighting and good cooling of the light wavelength conversion element are possible. Insbesondere kann durch Variieren der Anzahl der Durchführungen für die darin angeordneten Lichtleiter und durch Variieren der Größe der Auflagefläche des Kühlkörpers die Kühlleistung und die Homogenität der Leuchtdichte des Lichtwellenlängenkonversionselements an die benötigten Werte angepasst werden. In particular can be adapted to the required values by varying the number of passages for the optical fiber arranged therein, and by varying the size of the supporting surface of the heat sink, the cooling capacity and homogeneity of the luminance of the light wavelength conversion member. Beispielsweise wird durch eine Erhöhung der Anzahl der Lichtleiter und eine entsprechend größere Dichte der Austrittsöffnungen der Durchführungen für die Lichtleiter in der Auflagefläche des Kühlkörpers die Homogenität der Leuchtdichte des Lichtwellenlängenkonversionselements verbessert. For example, is improved by increasing the number of the light guides and a correspondingly greater density of outlet openings of the passages for the light guide in the support surface of the cooling body, the homogeneity of the luminance of the light wavelength conversion member. Umgekehrt wird durch eine Reduktion der Anzahl der Lichtleiter und eine entsprechend geringere Dichte der Austrittsöffnungen der Durchführungen für die Lichtleiter in der Auflagefläche des Kühlkörpers die Kühlung des Lichtwellenlängenkonversionselements verbessert. Conversely is improved by reducing the number of light guide and a correspondingly lower density of the outlet openings of the passages for the light guide in the support surface of the cooling body, the cooling of the light wavelength conversion member.
  • [0009] [0009]
    Vorzugsweise ist der mindestens eine Lichtleiter der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung als Glasfaser oder Glasfaserbündel ausgebildet und die Abmessungen der Durchführungen sind auf den Außendurchmesser der jeweiligen Glasfaser bzw. des jeweiligen Glasfaserbündels abgestimmt. Preferably, the at least one light guide of the illumination device according to the invention is constructed as glass fiber or glass fiber bundles and the dimensions of the passages are adapted to the outer diameter of the respective optical fiber or of the respective optical fiber bundle. Glasfasern und Glasfaserbündel haben den Vorteil, dass sie biegsam und flexibel sind und daher vielfältige Gestaltungsmöglichkeiten für die Anordnung einer oder mehrerer Lichtquellen bieten. Glass fibers and fiber bundles have the advantage that they are soft and flexible and therefore offer a variety of design options for the placement of one or more light sources. Durch Abstimmung der Abmessungen der Durchführungen auf den Außendurchmesser der Glasfaser bzw. des Glasfaserbündels werden unnötige Hohlräume im Kühlkörper vermieden und damit die Kühlwirkung verbessert. By matching the dimensions of the passages on the outer diameter of the glass fiber or the glass fiber bundle unnecessary voids in the heat sink can be avoided, thereby improving the cooling effect. Vorteilhafter Weise liegt der mindestens eine Advantageously lies at least one
  • [0010] [0010]
    Lichtleiter in der Durchführung am Kühlkörper an, um eine spielfreie Anordnung des mindestens einen Lichtleiters in der Durchführung sowie eine Kühlung des mindestens einen Lichtleiters zu ermöglichen. Light guide in the implementation of the cooling body, to allow a play-free arrangement of the at least one light conductor in the implementation as well as a cooling of the at least one light guide.
  • [0011] [0011]
    Der Kühlkörper der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung ist vorzugsweise mit einer Halterung für die Beleuchtungseinrichtung versehen, um die Beleuchtungseinrichtung in einem Fahrzeugscheinwerfer oder einer Leuchte fixieren zu können. The heat sink of the illumination device according to the invention is preferably provided with a holder for the illumination device in order to fix the lighting device in a vehicle headlight or a luminaire can.
  • [0012] [0012]
    Die Auflagefläche des Kühlkörpers liegt vorteilhafter Weise formschlüssig an der mindestens einen ersten Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements an. The supporting surface of the heat sink is advantageously a form-fitting to at least a first surface of the light wavelength conversion member. Dadurch wird ein guter thermischer Kontakt zwischen dem Lichtwellenlängenkonversionselement und dem Kühlkörper hergestellt und eine gute Wärmeableitung vom Lichtwellenlängenkonversionselement zum Kühlkörper ermöglicht. Thereby a good thermal contact between the light wavelength conversion element and the heat sink is prepared, and enables a good heat dissipation from the light wavelength conversion member to the heat sink.
  • [0013] [0013]
    Der Kühlkörper der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung besteht vorzugsweise aus Metall, um eine gute Wärmeableitung von dem Lichtwellenlängenkonversionselement zu gewährleisten. The heat sink of the illumination device according to the invention is preferably made of metal to ensure good heat dissipation from the light wavelength conversion member. Besonders bevorzugt sind Metalle mit hoher Wärmeleitfähigkeit, wie beispielsweise Kupfer, Kupferlegierungen oder Aluminium. Particularly preferred are metals with high thermal conductivity, such as copper, copper alloys or aluminum.
  • [0014] [0014]
    Vorteilhafterweise ist der Kühlkörper der erfindungsgemäßen Beleuchtungseinrichtung mit Kühlrippen versehen, um die Kühlwirkung zu verbessern. Advantageously, the heat sink of the illumination device according to the invention is provided with cooling fins to improve the cooling effect. Alternativ oder zusätzlich zu den Kühlrippen kann der Kühlkörper zwecks Verbesserung seiner Kühlwirkung Kühlkanäle für die Zufuhr eines gasförmigen oder flüssigen Kühlmittels aufweisen. Alternatively or additionally to the cooling fins may have cooling channels for the supply of a gaseous or liquid coolant of the cooling body in order to improve its cooling efficiency.
  • [0015] [0015]
    Die erfindungsgemäße Beleuchtungseinrichtung besitzt vorteilhafter Weise mindestens eine Halbleiterlichtquelle und das Lichtwellenlängenkonversionselement ist vorteilhafter Weise derart ausgebildet ist, dass es mindestens einen Teil des von der mindestens einen Halbleiterlichtquelle emittierten Lichts in Licht anderer Wellenlänge konvertiert, so dass das Lichtwellenlängenkonversionselement an seiner mindestens einen zweiten Oberfläche Licht emittiert, das eine Mischung aus nicht konvertiertem und konvertiertem Licht ist. The illumination device according to the invention advantageously has at least one semiconductor light source and the light wavelength conversion element is advantageously designed such that it converts at least a portion of light emitted from the at least one semiconductor light source into light of a different wavelength, so that the light wavelength conversion element emits at its at least one second surface light which is a mixture of unconverted and Converted light. Dadurch wird eine Beleuchtungseinrichtung mit einer nahezu punktförmigen Lichtquelle mit sehr hoher Leuchtdichte und Intensität ermöglicht, die gut für den Einsatz als Lichtquelle in Projektionssystemen, wie beispielsweise in einem Kraftfahrzeugscheinwerfer, geeignet ist. Thereby, an illuminating device having a nearly point-like light source allows a very high luminance and intensity which is well suited for use as light sources in projection systems, for example in a motor vehicle headlight. Aber auch in Freiform-Reflektorsystemen kann eine solche Lichtquelle verwendet werden, um bedingt durch die hohe Leuchtdichte auch hohe Reichweiten des Scheinwerfers in wichtigen Bereichen der Straßenausleuchtung zu erreichen. But in free-form reflector systems, such a light source can be used to achieve due to the high luminance and high ranges of the spotlight in key areas of street lighting. Vorzugsweise werden für den vorgenannten Zweck blaues Licht emittierende Laserdioden verwendet, deren Licht mittels des Lichtwellenlängenkonversionselements in weißes Licht konvertiert wird. Preferably, for the above purposes emitting blue light laser diodes are used, the light is converted into white light by the light wavelength conversion element.
  • III. III. Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels Description of the Preferred Embodiment
  • [0016] [0016]
    Nachstehend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to preferred embodiments. Es zeigen: In the drawings:
  • [0017] [0017]
    1 1 eine perspektivische Ansicht der lichtemittierenden Oberfläche des Lichtwellenlängenkonversionselements und des Kühlkörpers der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung, entsprechend einer Vorderansicht der Beleuchtungseinrichtung a perspective view of the light emitting surface of the light wavelength conversion member and the heat sink of the illumination device according to the first embodiment of the invention in a schematic representation, according to a front view of the illumination device
  • [0018] [0018]
    2 2 eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters und des Kühlkörpers der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung, entsprechend einer Rückansicht der in a perspective view of the light guide and the heat sink of the illumination device according to the first embodiment of the invention in a schematic representation, according to a rear view of the in 1 1 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung Lighting device shown
  • [0019] [0019]
    3 3 eine Draufsicht auf die Auflagefläche des Kühlkörpers der in den a plan view of the supporting surface of the heat sink in the 1 1 und and 2 2 abgebildeten Beleuchtungseinrichtung in schematischer Darstellung depicted illumination device in a schematic representation
  • [0020] [0020]
    4 4 eine perspektivische Ansicht des Lichtleiters und des Kühlkörpers der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung a perspective view of the light guide and the heat sink of the illumination device according to the second embodiment of the invention in a schematic representation
  • [0021] [0021]
    In den In the 1 1 bis to 3 3 ist schematisch die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. is shown according to the first embodiment of the invention schematically, the illumination device. Diese Beleuchtungseinrichtung besitzt ein Lichtwellenlängenkonversionselement This illumination device includes a light wavelength conversion element 1 1 , das von einem rechteckigen, mit Leuchtstoff beschichteten Plättchen That of a rectangular, coated with fluorescent platelets 12 12 gebildet wird, und einen quaderförmigen Kühlkörper is formed, and a rectangular heatsink 2 2 aus Kupfer sowie mit einer Vielzahl von Lichtleitern made of copper and having a plurality of optical fibers 3 3 , die jeweils in einer Durchführung des Kühlkörpers , Each in an implementation of the heat sink 2 2 angeordnet sind. are arranged. Das mit Leuchtstoff beschichtete Plättchen The coated with phosphor plates 12 12 besteht aus transparentem, gut wärmeleitfähigem Material, vorzugsweise aus Saphir. is made of transparent, highly thermally conductive material, preferably sapphire. Alternativ kann auch ein in eine Keramikmatrix gesinterter Leuchtstoff verwendet werden, der beispielsweise direkt auf dem Kühlkörper Alternatively, can also be used in a sintered ceramic matrix fluorescent, for example, directly on the heat sink 2 2 geklebt ist. is glued.
  • [0022] [0022]
    Das Lichtwellenlängenkonversionselement The light wavelength conversion element 1 1 ist teilweise lichtdurchlässig und besitzt eine erste Oberfläche is partially translucent and has a first surface 10 10 , die der Einkopplung von Licht dient und die an dem Kühlkörper Which is used to couple light and to the heat sink 2 2 zugewandten Seite des Lichtwellenlängenkonversionselements facing side of the light wavelength conversion member 1 1 angeordnet ist und an einer Auflagefläche and is arranged on a bearing surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 formschlüssig anliegt, um eine gute Wärmeableitung vom Lichtwellenlängenkonversionselement form-fitting applied to a good heat dissipation from the light wavelength conversion element 1 1 zum Kühlkörper to the heat sink 2 2 zu gewährleisten. to guarantee. Außerdem besitzt das Lichtwellenlängenkonversionselement Additionally, it has the light wavelength conversion element 1 1 eine zweite Oberfläche a second surface 11 11 , die der Lichtemission dient und die an einer vom Kühlkörper Serving of light emission and at a from the heat sink 2 2 abgewandten Seite des Lichtwellenlängenkonversionselements side facing away from the light wavelength conversion member 1 1 angeordnet ist. is arranged. Die Oberfläche der vom Kühlkörper The surface of the heat sink 2 2 abgewandten Seite des Saphirplättchens opposite side of the sapphire plate 12 12 , die identisch zu der zweiten Oberfläche , Which may be identical to the second surface 11 11 des Lichtwellenlängenkonversionselement of the light wavelength conversion element 1 1 ist, ist mit Zer dotiertem Yttrium-Aluminiumgranat-Leuchtstoff (YAG:Ce) beschichtet, der einen Teil des von den Lichtleitern is doped with cerium yttrium aluminum garnet phosphor (YAG: Ce) is coated, the part of the of the optical fibers 3 3 herangeführten blauen Lichts in gelbes Licht konvertiert, so dass an der Oberfläche converted brought up of blue light into yellow light, so that at the surface 11 11 weißes Licht das Lichtwellenlängenkonversionselement white light, the light wavelength conversion element 1 1 verlässt, das eine Mischung aus nicht-konvertiertem blauem und konvertiertem gelbem Licht ist. leaves, which is a mixture of non-converted blue-and yellow-converted light. Die Seitenlängen des rechteckigen Saphirplättchens des Lichtwellenlängenkonversionselements The side lengths of the rectangular sapphire wafer of the light wavelength conversion element 1 1 betragen 2 mm und 1 mm und seine, senkrecht zu den Oberflächen 2 mm and 1 mm and the perpendicular to the surfaces 10 10 und and 11 11 gemessene Dicke beträgt 0,05 mm. measured thickness is 0.05 mm. Die Größe der ersten Oberfläche The size of the first surface 10 10 und der zweiten Oberfläche and the second surface 11 11 des Lichtwellenlängenkonversionselements of the light wavelength conversion element 1 1 beträgt somit 2 mm 2 . thus is 2 mm 2. Die Schichtdicke der Leuchtstoffbeschichtung und die Konzentration der Leuchtstoffpartikel in der Leuchtstoffbeschichtung bestimmen die relativen Anteile von nicht konvertiertem blauem und konvertiertem gelbem Licht und somit die Farbtemperatur und den Farbort des weißen Mischlichts, das vom Lichtwellenlängenkonversionselement The layer thickness of the phosphor coating and the concentration of the phosphor particles in the phosphor coating determine the relative proportions of unconverted blue and Converted yellow light, and thus the color temperature and the color coordinates of the white mixed light of the light wavelength conversion member 1 1 an seiner zweiten Oberfläche on its second surface 11 11 emittiert wird. is emitted. Beispielsweise führen eine Erhöhung der Konzentration von Leuchtstoffpartikeln oder eine der Schichtdicke der Leuchtstoffbeschichtung zu einem höheren relativen Gelblichtanteil und somit zu einer Reduktion der Farbtemperatur des vom Lichtwellenlängenkonversionselement For example, increasing the concentration of fluorescent particles or a thickness of the phosphor coating layer lead to a higher relative proportion of yellow light and thus to a reduction of the color temperature of the light wavelength conversion member 1 1 emittierten weißen Mischlichts. emitted white light mixed. Die Oberfläche der dem Kühlkörper The surface of the heat sink 2 2 zugewandten Seite des Saphirplättchens facing side of the sapphire wafer 12 12 , die identisch zu der ersten Oberfläche , Which are identical to the first surface 10 10 des Lichtwellenlängenkonversionselements of the light wavelength conversion element 1 1 ist, liegt formschlüssig an der Auflagefläche is, is in positive contact with the support surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 an. to.
  • [0023] [0023]
    Der Kühlkörper The heatsink 2 2 besteht aus Kupfer und ist quaderförmig ausgebildet. consists of copper and is a cuboid shape. Er besitzt Durchführungen He has bushings 21 21 für eine Vielzahl von Lichtleitern for a plurality of optical fibers 3 3 . , Die Durchführungen The bushings 21 21 verlaufen parallel zueinander und enden jeweils an der Auflagefläche parallel to each other and each terminate at the support surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 . , In jeder Durchführung In each implementation 21 21 ist ein Lichtleiter is a light guide 3 3 angeordnet. arranged. Der Kühlkörper The heatsink 2 2 weist in seinem Inneren eine gitterartige Struktur auf, wobei jede Gitterzelle eine Durchführung has in its interior a grid-like structure, each grid cell a bushing 21 21 für einen Lichtleiter for an optical fiber 3 3 bildet. forms. Die Durchführungen The bushings 21 21 besitzen jeweils einen quadratischen Querschnitt. each have a square cross section. Die Querabmessungen der Durchführungen The transverse dimensions of the passages 21 21 entsprechen dem Durchmesser der Lichtleiter correspond to the diameter of the light guide 3 3 . , In In 3 3 ist schematisch eine Draufsicht auf die Auflagefläche schematically shows a plan view of the support surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 dargestellt. shown. An der Auflagefläche To the support surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 liegt das Lichtwellenlängenkonversionselement is the light wavelength conversion element 1 1 mit seiner ersten Oberfläche with its first surface 10 10 an. to. Die Auflagefläche The bearing surface 20 20 ist daher in is therefore 1 1 nicht sichtbar. not visible. Die Austrittsöffnungen der Durchführungen The outlet openings of the passages 21 21 sind matrixartig, das heißt zeilenweise und spaltenweise, in der Auflagefläche are like a matrix, that is row-wise and column-wise, in the supporting surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 angeordnet. arranged. Dementsprechend sind daher auch die dem Lichtwellenlängenkonversionselement Accordingly, therefore, the light wavelength conversion element 1 1 zugewandten Enden ends facing 30 30 der Lichtleiter the light guide 3 3 matrixartig angeordnet. arranged matrix-like. In den Figuren sind zweiunddreißig Durchführungen In the figures, the thirty-two throughs 21 21 und entsprechend viele Lichtleiter and a corresponding number of optical fiber 3 3 abgebildet. ready. Die Anzahl der Durchführungen The number of penetrations 21 21 und Lichtleiter and Fiber 3 3 kann aber tatsächlich von dieser Zahl abweichen. but may actually differ from this number.
  • [0024] [0024]
    Die Lichtleiter The light guide 3 3 sind jeweils als Glasfaser mit kreiszylindrischer Geometrie ausgebildet, die in ihrem Inneren are each designed as a glass fiber having a circular-cylindrical geometry, which in its interior 31 31 einen höheren optischen Brechungsindex als an ihrer Mantelfläche a higher optical refractive index than on its lateral surface 32 32 aufweist. has. Die Lichtleiter The light guide 3 3 besitzen jeweils einen Durchmesser von 0,1 mm und sind jeweils in einer passgerechten Durchführung each having a diameter of 0.1 mm, and are each in a properly fitting implementation 21 21 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 angeordnet. arranged. Ein erstes Ende A first end 30 30 der Lichtleiter the light guide 3 3 schließt jeweils mit der Auflagefläche always closes with the support surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 ab und ist dem Lichtwellenlängenkonversionselement , and is the light wavelength conversion element 1 1 zugewandt. facing. Die ersten Enden The first ends 30 30 der Lichtleiter the light guide 3 3 und die Austrittsöffnungen der Durchführungen and the outlet openings of the passages 21 21 in der Auflagefläche in the support surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 sind matrixartig, das heißt zeilenweise und spaltenweise, in der Auflagefläche are like a matrix, that is row-wise and column-wise, in the supporting surface 20 20 des Kühlkörpers of the heat sink 2 2 angeordnet. arranged. Die Durchführungen The bushings 21 21 und die darin geführten zweiunddreißig Lichtleiter and guided therein thirty-two light guides 3 3 sind in vier Zeilen und acht Spalten matrixartig angeordnet. are arranged in a matrix in four rows and eight columns. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Lichtleitern The distance between two adjacent light guides 3 3 in derselben Zeile beträgt 0,13 mm und der Abstand zwischen zwei benachbarten Lichtleitern in the same row is 0.13 mm and the distance between two adjacent light guides 3 3 in derselben Spalte beträgt 0,12 mm. in the same column is 0.12 mm. Ein zweites Ende A second end 33 33 der Lichtleiter the light guide 3 3 ragt an einer von der Auflagefläche protrudes at one of the supporting surface 20 20 abgewandten Seite des Kühlkörpers side remote from the heatsink 2 2 aus dem Kühlkörper from the heatsink 2 2 heraus. out. Mit Hilfe der Lichtleiter Using the light guide 3 3 wird Licht, das von einer oder mehreren, blaues Licht emittierenden Laserdioden (nicht abgebildet) erzeugt und mittels einer Optik (nicht abgebildet) in die zweiten Enden , light generated from one or more blue light-emitting laser diodes (not shown) and (not shown) by means of an optical system in the second ends 33 33 der Lichtleiter the light guide 3 3 eingekoppelt wird, zum Lichtwellenlängenkonversionselement is coupled to the light wavelength conversion member 1 1 geleitet. passed. Die als Glasfasern ausgebildeten Lichtleiter Trained as a glass light guide 3 3 können zwecks besserer Lichteinkopplung an ihren zweiten Enden can for better light coupling at their second ends 33 33 zu einem Glasfaserbündel vereinigt sein. be combined into a glass fiber bundle. Eine geeignete Ausführungsform der vorgenannten Laserdioden und der vorgenannten Optik ist in der A suitable embodiment of the aforementioned laser diode and the above-mentioned optics is in the DE 20 2012 005 157 U1 DE 20 2012 005 157 U1 offenbart. disclosed. Das von den Laserdioden erzeugte blaue Licht tritt aus den ersten Enden The generated by the laser diodes and blue light enters from the first ends 30 30 der Lichtleiter the light guide 3 3 aus und trifft auf die erste Oberfläche and impinges on the first surface 10 10 des Lichtwellenlängenkonversionselements of the light wavelength conversion element 1 1 . , Das blaue Laserlicht passiert das lichtdurchlässige Saphirplättchen The blue laser light passes through the translucent sapphire plate 12 12 und die auf der ersten Oberfläche and those on the first surface 11 11 des Lichtwellenlängenkonversionselements of the light wavelength conversion element 1 1 angeordnete Leuchtstoffbeschichtung. arranged phosphor coating. Beim Passieren der Leuchtstoffbeschichtung wird das blaue Laserlicht anteilig in gelbes Licht konvertiert, so dass an der Oberfläche On passing through the phosphor coating, the blue laser light is proportionally converted into yellow light, so that at the surface 11 11 des Lichtwellenlängenkonversionselements of the light wavelength conversion element 1 1 weißes Licht austritt, das eine Mischung aus nicht-konvertiertem blauem und konvertiertem gelbem Licht ist. exiting white light that is a mixture of non-converted blue-and yellow-converted light.
  • [0025] [0025]
    In In 4 4 ist schematisch eine Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. is shown schematically a lighting device according to the second embodiment of the invention. Die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung unterscheidet sich von der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung nur dadurch, dass bei der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, der Kühlkörper The illumination device according to the second embodiment of the invention differs from the illumination device according to the first embodiment of the invention only in that in the illuminating device according to the second embodiment of the invention, the heatsink 2 2 von einer Halterung by a bracket 22 22 manschettenartig umgeben ist. surrounded like a collar. Die Halterung The bracket 22 22 dient zur Fixierung der Beleuchtungseinrichtung in einer Leuchte oder einem Fahrzeugscheinwerfer mit Hilfe von Schrauben (nicht abgebildet). used to fix the illumination device in a lamp or a vehicle headlight by means of screws (not shown). In allen anderen Details stimmt die Beleuchtungseinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung überein. In all other details, the lighting device according to the second embodiment of the invention with the illumination device according to the first embodiment of the invention is consistent. Daher werden in Therefore, in 4 4 für identische Teile dieselben Bezugszeichen wie in den for identical parts the same reference numerals as in the 1 1 bis to 3 3 verwendet und für die Beschreibung dieser Teile wird auf die Beschreibung der Beleuchtungseinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verwiesen. and used for the description of these parts, reference is made to the description of the illumination device according to the first embodiment.
  • [0026] [0026]
    Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die oben näher erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung. The invention is not limited to the detailed above embodiments of the invention.
  • [0027] [0027]
    Beispielsweise kann als Lichtwellenlängenkonversionselement statt eines mit Leuchtstoff beschichteten Saphirplättchens ein anderer lichtdurchlässiger Leuchtstoffträger, insbesondere ein mit Leuchtstoff beschichtetes oder Leuchtstoff enthaltendes, lichtdurchlässiges Keramikplättchen verwendet werden. For example, as the light wavelength conversion member instead of a sapphire wafer coated with phosphor another translucent phosphor sheet, in particular a phosphor coated with or containing phosphor, light-transmissive ceramic plates may be used. Außerdem können die Abmessungen des Leuchtstoffträgers an die gewünschte Applikation oder Lichtverteilung angepasst werden. In addition, the dimensions of the phosphor sheet can be adapted to the desired application or distribution of light. Ferner kann die Art des Leuchtstoffs und die Wellenlänge des in die Lichtleiter eingekoppelten Lichts an die gewünschte Lichtfarbe angepasst werden. Further, the type of phosphor and the wavelength of the injected light into the light guide to the desired light color can be adjusted. Das Lichtwellenlängenkonversionselement kann Licht streuende Mittel, beispielsweise lichtstreuende Partikel, aufweisen, um eine homogene Mischung von nicht konvertiertem Licht und konvertiertem Licht zu gewährleisten. The light wavelength conversion element can light scattering agents, such as light-scattering particles have to ensure a homogeneous mixture of unconverted light and Converted light. Das Lichtwellenlängenkonversionselement kann unterschiedliche Leuchtstoffe enthalten, um Licht unterschiedlicher Farbe zu erzeugen. The light wavelength conversion member may include different phosphors to generate light of different colors. Der Leuchtstoff kann als Leuchtstoffgemisch oder als Leuchtstoffbeschichtung mit einer oder mehreren Schichten vorliegen. The phosphor may be present as a mixture or as a fluorescent phosphor coating with one or more layers.
  • [0028] [0028]
    Als Anregungsquellen für das Lichtwellenlängenkonversionselement bzw. für den Leuchtstoff des Lichtwellenlängenkonversionselements können gleiche oder verschiedenartige Strahlungsquellen verwendet werden, beispielsweise Laserdioden oder Superlumineszenzdioden. As the excitation sources of the light wavelength conversion element or for the phosphor of the light wavelength conversion member same or different types of radiation sources can be used, for example laser diodes or superluminescent diodes. Diese können im gesamtem elektromagnetischen Bereich abstrahlen, das heißt, im ultravioletten, sichtbaren und im infraroten Spektralbereich oder nur in einem Teilbereich des elektromagnetischen Spektrums, der beispielsweise einen Teil oder mehrere Teile des ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereichs umfasst. These may radiate in the entire electromagnetic spectrum, that is, in the ultraviolet, visible and infrared spectral range, or only in a partial region of the electromagnetic spectrum, for example, comprises a portion or several parts of the ultraviolet, visible or infrared spectral range.
  • [0029] [0029]
    Der Kühlkörper kann an seiner äußeren Oberfläche Kühlrippen aufweisen oder in seinem Inneren Kanäle für einen Kühlmittelfluss oder eine Heatpipe besitzen, um die Kühlwirkung zu verbessern. The heat sink may have fins on its outer surface or in its interior have channels for a coolant flow or a heat pipe in order to improve the cooling effect. Außerdem können die Durchführungen für die Lichtleiter im Kühlkörper eine andere Geometrie aufweisen. In addition, the passages for the optical fiber in the heat sink may have a different geometry. Insbesondere können die Durchführungen als Bohrungen, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet sein und der Durchmesser der Bohrungen kann auf den Außendurchmesser der Lichtleiter abgestimmt sein. In particular, the bushings as bores, and in particular be circular-cylindrical and the diameter of the holes can be adapted to the outer diameter of the light guide. Der Kühlkörper kann nicht nur aus Kupfer, sondern auch aus anderem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit bestehen oder im Inneren damit ausgefüllt sein. The cooling body can be filled not only copper, but also of other material with high thermal conductivity or inside. Die Form des Kühlkörperquerschnitts senkrecht zur Strahlrichtung kann beliebig sein, beispielsweise rund, quadratisch, rechteckig, elliptisch oder polygonal. The shape of the heat sink cross section perpendicular to the beam direction can be arbitrary, such as round, square, rectangular, elliptical or polygonal. Somit können mehrere Kühlkörper flächendeckend aneinander angeordnet werden. Thus, several heat sinks can be placed everywhere together. Auch können die Kühlkörper so ausgestaltet sein, dass sich bei Aneinanderreihung der Beleuchtungseinrichtung die lichtemittierende Leuchtstoffflächen flächendeckend nebeneinander aneinander anordnen lassen. The heat sink can be designed that can be arranged side by side each other in succession of the illumination device, the light emitting phosphor surfaces everywhere.
  • [0030] [0030]
    Die Lichtleiter können eine beliebige, der gewünschten Applikation angepasste Form besitzen, beispielsweise kann ihr Querschnitt elliptisch, quadratisch, rechteckig, hexagonal oder n-polygonal sein, mit n = 1, 2, 3 ... usw.. Sie können statt aus Glas auch aus transparentem Kunststoff bestehen. The light guide can have any, the desired use of a modified form, for example, may be elliptical, square, rectangular, hexagonal or n-polygonal their cross-section, with n = 1, 2, 3 ... etc .. You can take glass also made of transparent plastic. Die Lichtleiter können elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, von einer oder mehreren Strahlungsquellen bzw. Lichtquellen zu einem oder zu mehreren Lichtwellenlängenkonversionselementen leiten, wobei sowohl die Strahlungsquellen bzw. Lichtquellen als auch die Lichtwellenlängenkonversionselemente untereinander gleichartig oder verschieden sein können, um beispielsweise unterschiedliche Lichtfarben oder unterschiedliche Lichtverteilungen verwirklichen zu können. The light guides may electromagnetic radiation, in particular light, are derived from one or more radiation sources or light sources to one or more light wavelength conversion elements, wherein both the radiation sources or light sources and the light wavelength conversion elements can be mutually the same or different, for example, different colors of light, or different light distribution to realize.
  • [0031] [0031]
    Nicht alle Lichtleiter müssen mit einer Strahlungsquelle bzw. Lichtquelle verbunden sein. Not all light conductors must be connected to a source of radiation or light source. Manche können auch die vom Lichtwellenlängenkonversionselements konvertierte elektromagnetische Strahlung oder die am Lichtwellenlängenkonversionselements zurück reflektierte Anregungsstrahlung zu einer Detektionseinrichtung zurück führen. Some can also be converted by the light wavelength conversion element electromagnetic radiation or the light wavelength conversion element reflected back excitation radiation lead back to a detection device. Eine Anregungslichtquelle kann mit geeigneter Lichtleiterführung auch Pixel einer zweiten Beleuchtungseinrichtung bedienen. An excitation light source may be provided with appropriate fiber guide serving a second pixel illumination device.
  • [0032] [0032]
    Im Kühlkörper können weitere Optiken, beispielsweise Linsen oder Spiegel, eingebettet sein, welche das Licht aus den Lichtleitern formen oder umlenken bevor es das Lichtwellenlängenkonversionselement trifft, um beispielsweise dort die Intensität oder Homogenität zu erhöhen. The heatsink can further optics, such as lenses or mirrors to be embedded, which form or redirect before it hits the light wavelength conversion element, for example, there to increase the intensity or homogeneity of the light from the light guides. Zusätzlich können optische Elemente wie Wellenlängen abhängige Filter, dichroitische Spiegel, etc. verwendet werden, um die Lichtausbeute zu erhöhen. In addition, optical elements such as wavelength-dependent filters, dichroic mirrors, etc., can be used to increase the light yield. Diese wäre dann in der Nähe, zB auf der dem Kühlkörper This would be in the vicinity, such as on the heat sink 2 2 zugewandten Seite des Plättchens facing side of the plate 2 2 , des Leuchtstoffes angebracht. , The phosphor attached. Die Lichtleiter und deren Durchführungen müssen nicht unbedingt parallel zueinander verlaufen, sondern können auch einen anderen Verlauf aufweisen, um beispielsweise am Kühlkörpereingang, das heißt, am vom Lichtwellenlängenkonversionselement abgewandten Ende des Kühlkörpers, mehr Materialstärke des Kühlkörpermaterials zwischen den Lichtleitern zu erzielen oder um durch Überlagerung von Licht aus mehreren Lichtleitern auf dem Lichtwellenlängenkonversionselements höhere Leistungsdichten zu erreichen. The optical fibers and their penetrations shall not extend absolutely parallel to each other, but may also have a different course, for example, the heat sink input, that is, to achieve greater thickness of the heat sink material between the fibers at the side facing away from the light wavelength conversion element end of the heat sink, or by superimposing light from a plurality of light guides to reach the light wavelength conversion element higher power densities. Die am Kühlkörpereingang angeordneten Lichtleiterenden können als Faserstecker oder Faseradapter ausgebildet sein um das Modul auswechselbar zu gestalten. The heat sink is arranged on the input light guide ends can be formed as a fiber or fiber connector adapter to the module to make replaceable. Ebenso kann eine zusätzliche Optik angebracht werden um effizient Licht in die Fasern einkoppeln zu können. Similarly, an additional optics are mounted to be able to couple light into the fiber efficiently.
  • [0033] [0033]
    Die lichtemittierende Fläche des Lichtwellenlängenkonversionselements muss nicht notwendigerweise planar sein. The light-emitting surface of the light wavelength conversion member need not necessarily be planar. Sie kann auch gekrümmt sein, beispielsweise konvex oder konkav oder als Freiformfläche ausgebildet sein. You may also be curved, for example, convex or concave or be designed as a free-form surface. Die lichtemittierende Fläche kann mit Leuchtstoff beschichtete Vertiefungen oder Erhebungen besitzen. The light-emitting surface may have coated with phosphor depressions or elevations.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
  • [0034] [0034]
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  • Zitierte Patentliteratur Patent literature cited
  • [0035] [0035]
    • DE 202012005157 U1 [0002, 0024] DE 202012005157 U1 [0002, 0024]
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International ClassificationF21V29/00, G02B6/43, H01L33/64
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Legal Events
DateCodeEventDescription
8 Jan 2014R163Identified publications notified