CN102084172B - 发射辐射的装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于在辐射方向(10)上辐射可变电磁次级辐射(6)的发射辐射的装置尤其包括：在工作中发射电磁初级辐射(4)的至少一个发射辐射的部件(1)，设置在发射辐射的部件(1)的光路中并且具有用于将初级辐射(4)至少部分转换为电磁转换辐射(5)的第一波长转换材料(21)的反射器(2)，以及在其相对于发射辐射的部件(1)和相对于反射器(2)的定向方面可变的光阑(3)，其中借助改变光阑(3)的定向能够通过改变初级辐射(4)的由发射辐射的部件(1)辐射到第一波长转换材料(2)上的部分(41)以及通过改变所辐射的转换辐射(5)来改变次级辐射(6)。

Description

发射辐射的装置
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的具有发射辐射的部件的发射辐射的装置。
在具有可变的颜色或者色温的照明装置中可以将不同颜色的单光源组合成灯，其中例如通过改变电流来单独地调节单光源的亮度。由此，所产生的灯的混合光色是可变的。然而在此，在正常工作中并非所有单光源都同时以最大亮度来发光。因此，为了保持由灯辐射的所希望的光量，于是必须使用比对于所希望的光量实际上所需的单光源更多的单光源。此外，需要复杂的电子控制装置。因此，这种灯是复杂的且高成本的。
此外，已知了具有透光的滤色膜的照明装置，光源的光透射滤色膜并且这样其颜色改变了。然而，由此滤除了光并且降低了通过光源最大可达到的亮度，由此在这种照明装置中效率降低并且由此制造成本和运行成本升高。
确定的实施形式的至少一个任务是提出一种用于辐射可变的电磁次级辐射的发射辐射的装置，该装置避免了上述缺点。
该任务通过具有独立权利要求1的特征的对象来解决。该对象的有利的实施形式和改进方案在从属权利要求中表明并且此外从以下面的描述和附图中得到。
一种用于在辐射方向上辐射可变的电磁次级辐射的发射辐射的装置根据实施形式尤其包括：
-至少一个发射辐射的部件，其在工作中发射电磁初级辐射，
-反射器，其设置在发射辐射的部件的光路中并且具有用于将初级辐射至少部分转换为电磁转换辐射的第一波长转换材料，以及
-光阑，其可以在其相对于发射辐射的部件和相对于反射器的定向上进行改变，
其中
-借助改变光阑的定向可以通过改变初级辐射的由发射辐射的部件辐射到波长转换材料上的部分并且通过改变所辐射的转换辐射来改变次级辐射。
在此以及在下文中，“电磁辐射”是泛指，而“电磁初级辐射”、“电磁次级辐射”和“电磁转换辐射”分别特指具有紫外至红外波长范围中的波长的电磁辐射或者光。转换辐射和初级辐射在此彼此不同。这尤其可以表示，初级辐射具有光谱分量的第一光谱分布、即具有相关强度的各个波长或者波长范围，而转换辐射具有第二光谱分布，其中第一光谱分布和第二光谱分布在至少一个波长方面彼此不同。在此，尤其是次级辐射和转换辐射，并且此外初级辐射可以具有可见光谱区域中的波长并且由此为可见光。特别优选的是，可以发射这样的能够给人以单色的、混色的或者白色(尤其冷白色或暖白色)的光印象(Leuchteindruck)的波长和波长范围。由外部观察者可觉察的电磁辐射的光印象例如可以通过在为本领域技术人员所已知的CIE-1931-色度图中的色度坐标来表征。此外，白色光印象可以通过为本领域技术人员所已知的色温和相关色温来表征。
在此以及在下文中，电磁辐射或者电磁辐射的部分的“改变”尤其可以表示强度、颜色、色温或者其组合的改变。就初级辐射而言，初级辐射的由发射辐射的部件辐射到第一波长转换材料上的部分的改变尤其是可以表示辐射到第一波长转换材料上的初级辐射的总辐射功率的改变。在此以及在下文中，转换辐射的改变尤其可以表示由发射辐射的装置所辐射的转换辐射的辐射功率的改变和/或转换辐射的光谱组成的改变。
在此以及在下文中，“反射器”表示如下光学部件，该光学部件在电磁辐射入射时又辐射与所入射的电磁辐射可以相同或者不同的电磁辐射。在这里所描述的发射辐射的装置中，尤其是初级辐射入射到反射器上并且转换辐射或转换辐射与部分未经转换的初级辐射一起又被反射器辐射。
在此以及在下文中，“光阑”表示如下光学部件，该光学部件适于将来自立体角范围的电磁辐射渐隐并且由此将该立体角范围遮挡。所遮挡的立体角范围通过光阑的可变的定向也是可变的。尤其是，光阑在于此所使用的意义上对于电磁辐射不是透明的而且此外也不是半透明的。
光阑相对于发射辐射的部件并且相对于发射器可变这尤其可以包含以下含义：刚性地安装发射辐射的部件和反射器。这可以表示，发射辐射的装置具有用于发射辐射的装置的持久安装和/或可再次拆卸的固定的壳体和/或部件，并且发射辐射的部件和反射器牢固且不可活动地安置在用于安装和/或固定的壳体中或其上和/或在用于安装和/或固定的部件上。而光阑可以在其相对于用于安装和/或固定的壳体和/或部件方面进行改变。
在此所描述的发射辐射的装置可以通过光阑相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的定向的相对改变来实现对所辐射的次级辐射(例如其强度、色温和/或色度坐标)的调节和匹配。在此能够实现的是，在发射辐射的装置以电子方式工作期间发射辐射的部件可以连续且持久地以不变的工作状态来工作。发射辐射的部件由此可以在工作期间辐射不变的初级辐射，而由发射辐射的装置所辐射的次级辐射仍然是可变的。在此，发射辐射的部件的不变的工作状态可以表示，初级辐射在其强度以及其光谱范围方面保持不变。例如，发射辐射的部件于是不必调光。由此能够实现的是，可以减少或者完全省去如上文所描述的对用于调节次级辐射的发射辐射的部件供电的辅助的调节。由此能够实现的是，次级辐射的可变性对发射辐射的部件的工作状态没有影响、即例如对温度或者电参数譬如所施加的电压或所注入的电流没有影响。
次级辐射可以包括初级辐射和/或转换辐射，并且在此可以以如下方式改变，即强度、颜色(即色度坐标)和色温这些参数的至少之一是可变的。在此，次级辐射尤其可以根据光阑相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的定向而具有初级辐射的和/或转换辐射的通过光阑定向而可变的部分。在次级辐射中的转换辐射的可变部分和/或初级辐射的可变部分可以分别在最大值和最小值之间改变。在此，在光阑的两个确定的、彼此不同的定向的情况下，可以引起初级辐射的可变部分的最大值和最小值。同样地，在光阑的两个确定的定向的情况下可以引起通过第一波长转换材料所辐射的转换辐射的部分的最大值和最小值。对于初级辐射而言和/或对于转换辐射而言最小值可以表示有限的、非零辐射功率或者也可以表示为零的辐射功率。这可以表示，次级辐射在光阑的确定的定向中仅具有转换辐射而不具有初级辐射和/或在光阑的另一确定的定向中仅具有初级辐射而不具有转换辐射。通过在光阑的两个确定的定向之间连续地改变光阑的定向可以实现通过改变初级辐射的和/或转换辐射的部分来连续地改变次级辐射。
此外，次级辐射可以根据光阑相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的定向而具有转换辐射的通过光阑定向而可变的光谱组成。转换辐射的光谱组成、即转换辐射的光谱分量的全部可以通过改变光阑的定向而在第一光谱和第二光谱之间改变，其中通过光阑的确定的定向来分别引起第一光谱和第二光谱。
反射器例如可以具有带有第一波长转换材料的第一部分区域和带有第二波长转换材料的第二部分区域，用于将初级辐射转换为电磁转换辐射，其中第二波长转换材料与第一波长转换材料不同。第一部分区域和第二部分区域在此可以彼此紧邻地邻接。因此，由第一波长转换材料所辐射的转换辐射可以与由第二波长转换材料所辐射的转换辐射不同。通过改变光阑相对于反射器的定向可以改变初级辐射的入射到第一波长转换材料上的部分与初级辐射的入射到第二波长转换材料上的部分的比例。由此，在次级辐射中的转换辐射的由第一部分区域所辐射的部分和由第二部分区域所辐射的部分可以相对于彼此改变，使得转换辐射并且由此次级辐射可以在其光谱组成方面进行改变。
此外，反射器可以具有带有第一波长转换材料的多个第一部分区域和带有第二波长转换材料的多个第二部分区域。第一部分区域和第二部分区域在此可以交替地并排设置。在此，第一部分区域和第二部分区域可以线性地设置，即沿着直线或弧线或者沿着两个方向、即例如棋盘状地或矩阵状地设置。此外，第一部分区域和第二部分区域可以以弧段、扇面、圆盘或者其组合的形式环形或者椭圆形布置。
此外，反射器对于初级辐射可以是部分反射性的。这可以表示，初级辐射的一部分在未通过第一波长转换材料和/或第二波长转换材料转换的情况下被反射器朝着发射辐射的装置的辐射方向偏转。由此，反射器所辐射的电磁辐射可以引起由转换辐射和所反射的初级辐射的叠加构成的混色的光印象。为此，反射器例如可以具有反射表面，在其上施加有第一波长转换材料或者必要时施加第二波长转换材料。未经转换地横穿第一波长转换材料或者必要时第二波长转换材料的未经转换的初级辐射可以通过反射表面反向反射到第一波长转换材料或者第二波长转换材料中，从而可以由此有效地提高转换概率。
反射器或者其反射表面例如可以是定向反射的或者漫反射的。定向反射譬如可以通过反射器的镜面化的表面引起。“漫反射的”尤其可以表示，可定向地入射到反射器上的初级辐射可以被反射器非成像地并且譬如各向同性地、即均匀地朝着不同的方向辐射。为此，反射表面例如可以粗化或者具有反射性的微结构。
对此可替选地，反射器可以构建为使得仅仅转换辐射朝着辐射方向转向并且辐射。为此，第一发光转换材料和/或必要时第二发光转换材料可以构建为使得入射到反射器上的所有初级辐射被转换为转换辐射。可替选地或者附加地，反射器可以具有如下表面，在该表面上施加有第一波长转换材料和/或(只要存在)第二波长转换材料而且该表面对于初级辐射是吸收性的。尤其是，当初级辐射包括紫外或红外辐射或者是紫外或红外辐射时，该扩展方案才会是有利的。这种辐射对于外部观察者而言是不可察觉的而且在紫外辐射的情况下例如出于健康原因甚至会是不希望的。
反射器可以具有塑料、金属、陶瓷或者上述材料的组合或者由上述材料之一构成。反射器例如可以由金属譬如铝或银构成或者至少具有由金属构成的表面。此外，反射器可以具有塑料、特别优选具有白色塑料。
此外，反射器可以具有散射颗粒。散射颗粒在此可以设置在反射器的表面上或者散射颗粒可以与如上所述的波长转换材料一起包含在基质材料中并且施加在反射器上。尤其是，散射颗粒例如可以包括金属氧化物譬如氧化钛或氧化铝譬如刚玉和/或玻璃颗粒。散射颗粒在此可以具有从小于1微米直至10微米的数量级的直径或者粒度。
波长转换材料、即第一波长转换材料和/或(只要存在)第二波长转换材料可以具有以下材料的一种或多种：稀土元素和碱土金属的石榴石，例如YAG:Ce3+、氮化物、次氮基硅酸盐/酯(Nitridosilikate)、Sione、Sialon(赛隆)、铝酸盐、氧化物、卤磷酸盐、正硅酸盐、硫化物、钒酸盐、二萘嵌苯、香豆素、氯硅酸盐(Chlorosilikat)。此外，波长转换材料也可以包括由上述材料构成的合适的混合物和/或化合物。
此外，波长转换材料可以嵌入在围绕或者包含该波长转换材料的或者与该波长转换材料化学结合的透明的基质材料中。透明基质材料例如可以具有硅树脂、环氧化物、丙烯酸盐、酰亚胺、碳酸盐、烯烃或者这些材料的以单体、低聚物或者聚合物形式的衍生物作为混合物、共聚物或者化合物。基质材料例如可以是环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或者硅树脂。
波长转换材料在此可以均匀地分布在基质材料中。可替选地，以上所提及的材料的不同的材料可以分布和设置在基质材料的不同的层或者区域中。
波长材料在此可以直接施加在反射器上。波长转换材料和/或基质材料例如可以通过喷射方法或印刷方法，借助浸渍涂布(Dip-Coating)、刮刀、刷涂(Aufpinseln)或者借助电泳方法来施加在反射器上。
波长转换材料可以适于将初级辐射转换为具有更大波长的转换辐射。这样，初级辐射例如可以包括在紫外至绿色波长范围中的光谱分量，其转换为具有在黄色至红色波长范围中的光谱分量的转换辐射。可替选地或者附加地，波长转换材料也可以具有混频和/或倍频的特性，使得例如可以将红外初级辐射能够转换为可见的转换辐射。
此外，光阑也可以至少部分反射性地构建。在此，光阑可以具有在前面结合反射器进一步描述的一个或者多个特征。根据在下面进一步描述的光阑相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的空间布置，该光阑因此适于将初级辐射的入射到光阑上的部分朝着辐射方向或者朝着反射器方向转向。
由于光阑相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的定向是可变的，所以初级辐射的可通过至少部分反射性的光阑反射的部分也可以是可变的。在次级辐射中的初级辐射的部分或者初级辐射的转向或入射到反射器上的部分可以根据光阑相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的空间布置来改变，由此又可以改变在次级辐射中的转换辐射的部分。
此外，光阑可以具有用于将初级辐射至少部分地转换为转换辐射的第三波长转换材料，其与第一波长转换材料和(只要存在)第二波长转换材料不同。在此，第三波长转换材料可以具有上面结合第一波长转换材料和第二波长转换材料进一步描述的一个或多个特征。由此，次级辐射可以除了具有初级辐射和/或由反射器所辐射的转换辐射之外也具有由光阑所辐射的转换辐射。
由于光阑相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的定向是可变的，所以初级辐射的入射到光阑上的部分也可以是可改变的。由此，可以改变初级辐射的可通过第三波长转换材料转换为转换辐射的部分，并且由此改变在次级辐射中的转换辐射的部分。
光阑可以具有与反射器的形状相匹配的形状。这可以表示，反射器例如可以具有多变形的或者环形的形状或者由这些形状构成的组合。光阑为此可以具有如下形状，该形状适于在光阑相对于反射器的至少一个定向中遮挡反射器的至少一部分或者遮挡整个反射器。这尤其可以表示，光阑具有与反射器相似或者相同的形状。反射器和光阑例如可以分别具有矩形、椭圆形或者环形的彼此相一致的面。与反射器和光阑有关的几何面数据可以涉及欧几里得几何学或者非欧几里得几何学。这可以表示，反射器和/或光阑的面边界具有多边形的和/或圆形的形状，并且由其限制的面在欧几里得几何学的情况下是平坦的或者在非欧几里得几何学的情况下是弯曲的。反射器和/或光阑例如可以构建为圆柱形外壳的一部分、球壳的一部分。回转椭球体、回转抛物面或者回转双曲面或者由其构成的组合。
光阑尤其可以构建并且在相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的至少一个定向上地设置为使得光阑从外部观察者来看遮盖反射器的至少一部分。反射器的通过光阑遮盖的部分可通过改变光阑的定向来改变。这尤其可以被对着辐射方向注视发射辐射的装置的光阑和反射器的外部观察者所觉察。
此外，光阑可以具有至少一个开口，该开口相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的定向是可变的。开口例如可以具有与在反射器上的第一波长转换材料和/或(只要存在)第二波长转换材料的形状相匹配的形状。第一波长转换材料或者第一波长转换材料和第二波长转换材料可以在反射器上占据例如多边形譬如矩形或方形的面区域或者圆形譬如环形或者椭圆形的面区域或者这些面区域的组合。开口可以具有横截面，通过该横截面在光阑相对于反射器的确定的定向中从光阑的背离反射器的侧可完全或者近乎完全看到第一波长转换材料。开口因此可以具有多边形譬如矩形或方形的横截面或者圆形譬如环形或者椭圆形的横截面或者由这些横截面的组合。
由反射器所辐射的转换辐射、即由第一波长转换材料和/或(只要存在)由第二波长转换材料所产生并且辐射的转换辐射的至少一部分可以通过开口朝着发射辐射的装置的辐射方向辐射。
此外，光阑也可以具有多个开口。如果反射器例如如上面所描述的那样具有交替地并排设置的多个带有第一波长转换材料的第一部分区域和多个带有第二转换波长材料的第二部分区域，则光阑可以具有与多个第一部分区域和第二部分区域相等的多个开口。在光阑的确定的定向中可以分别将多个开口中的一个设置在多个第一部分区域中的一个之上。由此，发射辐射的装置可以通过多个开口来辐射由第一波长转换材料在第一部分区域中产生并且辐射的转换辐射。在光阑的另一确定的定向中可以相应地将多个开口中的一个设置在多个第二部分区域中的一个之上。由此，发射辐射的装置可以通过多个开口来辐射由第二波长转换材料在第二部分区域中所产生和辐射的转换辐射。通过在这两个确定的定向之间改变光阑的定向，次级辐射可以具有分别通过第一波长转换材料以及通过第二波长转换材料来产生的转换辐射的可变的部分。
光阑的定向可以通过相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的平移来改变。这尤其意味着，刚性地安装或者固定发射辐射的部件和反射器，而光阑相对于其是可移动的。在此，平移例如可以沿着直线或者沿着弯曲的线来进行。平移例如也可以在环形或者椭圆形的平移路径上进行。为此，发射辐射的装置可以具有导向元件譬如导轨或者滑动机构，光阑借助于导向元件和该滑动机构以机械方式或者以电机方式移动。平移可以包括或者为连续的移动或者例如通过扫描(Rasterung)预给定的离散步进的移动。
可替选地或者附加地，次级辐射可以通过光阑相对于发射辐射的部件并且相对于反射器的旋转来改变。这可以表示，光阑可转动地安装并且发射辐射的部件和反射器相对于环境刚性且不可活动地安装。光阑例如可以相对于反射器围绕与反射器的延伸方向平行或者垂直的转轴来转动。转轴例如可以垂直于反射器的延伸方向，使得光阑可以平行于反射器的伸展方向来枢转。此外，光阑可以相对于反射器围绕例如与反射器的延伸方向相平行的转轴转动，使得光阑相对于反射器可以以机械方式或者以机电方式翻倒。为此，发射辐射的部件可以具有转轴(机械轴)、关节和/或铰链的旋转元件，譬如转动机构、枢转机构、翻倒机构。
旋转可以包括或者为连续的转动或者例如通过扫描预给定的离散角度步进的转动。
为了达到次级辐射的尽可能精确的所希望的可调节性和可变性，发射辐射的装置尤其可以具有第一波长转换材料、第二波长转换材料和/或第三波长转换材料与用于光阑的合适的定向装置的如上所描述的组合。
光阑可以在之前所描述的实施形式中设置在发射辐射的部件和反射器之间。对此可替选地，发射辐射的部件也可以设置在光阑和反射器之间。
发射辐射的部件可以实施为点状的、线状的或者为平面的辐射源。尤其是，实施为线状辐射源的发射辐射的部件在此可以优选延伸地、即平行于直线地实施，但是也可以弯曲地实施。发射辐射的部件例如可以包括荧光灯，尤其是冷阴极荧光灯(“冷阴极荧光灯”，CCFL)、热阴极荧光灯(“热阴极荧光灯”，HCFL)、具有外部电极的荧光灯(“外部电极荧光灯”，EEFL)或者平面荧光灯(“平面荧光灯”，FFL)。可替选地或者附加地，发射辐射的部件可以具有或者为电致发光膜。此外，发射辐射的部件可以包括或者为发射辐射的半导体器件譬如发光二极管或者激光二极管。发射辐射的半导体部件在此可以是无机或有机发光二极管或激光二极管。在此有利的也可以是，发射辐射的装置包括发射相同的或者各不相同的电磁辐射的多个发光二极管或者激光二极管。
实施为无机LED或者激光二极管的发射辐射的部件可以具有外延层序列、即外延生长的半导体层序列。在此，半导体层序列例如可以基于无机材料譬如InGaAlN像GaN薄膜半导体芯片那样来实施。基于InGaAlN的或者基于氮化物的半导体芯片尤其包括以下这样的层序列，其中通常具有由不同的单层构成的层序列的外延制造的半导体层序列包含至少一个单层，其具有来自III-V化合物半导体材料系InxAlyGa1-x-yN的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。可替选地或者附加地，半导体层序列也可以基于InGaAlP、即基于磷化物，也就是说，半导体层序列具有不同的单层，其中至少一个单层具有来自III-V化合物半导体材料系InxAlyGa1-x-yP的材料，其中0≤x≤1，0≤y≤1且x+y≤1。可替选地或者附加地，半导体层序列也可以具有其他III-V化合物半导体材料系譬如基于AlGaAs的材料或者II-VI化合物半导体材料系。II-VI化合物半导体材料系可以具有至少一个来自第二主族的元素譬如Be、Mg、Ca、Sr以及至少一个来自第六主族的元素譬如O、S、Se。II-VI化合物半导体材料系尤其包括二元、三元或者四元化合物，其包括至少一个来自第二主族的元素和至少一个来自第六主族的元素。此外，这样的二元、三元或者四元化合物例如可以具有一种或多种掺杂材料以及附加的组成部分。属于II-VI化合物半导体材料系的例如是：ZnO、ZnMgO、CdS、ZnCdS、MgBeO。
半导体层序列例如可以具有传统的pn结、双异质结构、单量子阱结构(SQW结构)或者多量子阱结构(MQW结构)，作为有源区。半导体层序列除了包括有源区之外还可以包括另外的功能层和功能区，譬如p掺杂或n掺杂的载流子运输层(即电子或空穴运输层)、p掺杂的、n掺杂的或未掺杂的约束层(Confinement-Schicht)或包层(Cladding-Schicht)、势垒层、平坦化层、缓冲层、保护层和/或电极及其组合。这样的与有源区或者另外的功能层和区域有关的结构尤其在构造、功能和结构方面已为本领域技术人员所已知，因此在此并未进一步阐述。
发射辐射的部件例如可以辐射在紫外光谱区域和/或在蓝色光谱区域中的电磁初级辐射。在此，初级辐射可以包括在从大约365纳米至大约490纳米的范围中的一个或多个波长。
在这里所描述的发射辐射的装置中，发射辐射的部件在工作中可以不改变并且持久地以最优的效率和/或以完全的亮度来工作，这不仅在荧光灯的情况下而且在半导体器件的情况下都能够实现高可靠性和长使用寿命。
此外，在此所描述的发射辐射的装置也可以适于：在关断的工作状态中例如对于空间照明或者对于空间的色温贡献可变的份额。为此，发射辐射的装置可以安置在一个空间中，并且第一波长转换材料和/或(只要存在)第二波长转换材料和/或第三转换材料可以通过在该空间中存在的环境光譬如阳光来受激发以辐射转换辐射。通过改变光阑相对于反射器的定向，如上面所描述的那样在发射辐射的装置的接通的工作状态中可以改变转换辐射，由此可以改变转换辐射形式的在关断的状态中也可辐射的次级辐射。
本发明的另外的优点和有利的实施形式以及改进方案从以下结合附图1A到5B所描述的实施形式中得出。
其中：
图1A至1C示出了根据一个实施例的发射辐射的装置的示意图，以及
图2至5B示出了根据另外的实施例的发射辐射的装置的示意图。
在这些实施例和附图中，相同的或者作用相同的部件分别设置有相同的附图标记。所示的元件及其彼此间的大小关系基本上能视为合乎比例的，更确切地说，为了更好的可示出性和/或为了更好的理解，各个元件譬如层、部件、器件和区域可以夸厚或夸大放缩地示出。
在此以及以下，所示的发射辐射的装置在这些实施例中出于清楚的原因而不带壳体、机械保持装置、机械或机电的移动装置和/或转动装置并且不带为本领域技术人员所已知的电气或电子供电元件和/或控制元件。所有实施例的共同之处在于，反射器2以及发射辐射的部件1刚性地安装，而且仅仅光阑3在其相对于反射器2和发射辐射的部件2的定向方面是可变的。
在图1A至1C中示出了发射辐射的装置100的一个实施例。发射辐射的装置100具有发射辐射的部件1，该部件在工作中发射电磁初级辐射4。发射辐射的部件1在所示的实施例中具有基于氮化物的无机激光二极管，该激光二极管辐射具有蓝色光印象的初级辐射4以及波长在从大约365纳米至大约490纳米的范围中的光谱分量。
通过将激光二极管使用在发射辐射的部件1中，可以辐射具有高强度并且具有低散度的可准直的射束的初级辐射4。对于要求高亮度的应用，发射辐射的部件1也可以具有多个激光二极管，譬如激光二极管条或激光二极管阵列。对此可替选地，发射辐射的部件2例如可以具有一个或多个LED或者荧光灯。此外，发射辐射的部件2具有壳体和用于准直初级辐射4的光学部件，其如上所提及的那样出于清楚的原因未示出。
初级辐射4辐射到反射器2上。反射器2具有朝向发射辐射的部件1的漫反射的白色表面。由此，反射器2构建为使得电磁辐射可以与其波长无关地由反射器漫射地、即没有优选方向地偏转。为此，反射器2在朝向发射辐射的部件1的表面上具有粗化部。可替选地或者附加地，可以如上所述地在反射器2上施加散射颗粒。
在反射器2上施加第一波长转换材料21，其将初级辐射至少部分转换为电磁转换辐射5。为此，第一波长转换材料21具有以上在发明内容中所描述的材料的一种或多种，其以嵌在透明的基质材料中的方式设置在反射器2上。由第一波长转换材料21所辐射的转换辐射5在所示的实施例中具有黄色波长。第一波长转换材料21的组成和浓度以及第一波长转换材料21施加在反射器2上的厚度被选择为使得入射到反射器2上的初级辐射4被完全转换为转换辐射5。“完全转换”在此指的是：由具有第一波长转换材料21的反射器2辐射少于1/e的初级辐射4、优选地少于1/e2的初级辐射4并且特别优选地少于1％的初级辐射4，其中e表示欧拉数。尤其是当初级辐射4具有紫外波长范围中的光谱分量时，例如出于健康原因对于外部观察者而言有利的是：由反射器2并且因此由发射辐射的装置100所辐射的初级辐射4的部分尽可能地小。
此外，发射辐射的装置100具有光阑3，该光阑在其相对于发射辐射的部件1和相对于反射器2的定向方面是可变的。在所示的实施例中，光阑3在通过双箭头90所表示的平移路径或者移动方向上相对于发射辐射的部件1和相对于反射器2是可移动的。在此，光阑3设置在反射器2以及发射辐射的部件1之间，使得从发射辐射的部件1来看光阑3根据相对定向来遮盖并且由此遮挡反射器2的至少一部分。发射辐射的装置100为了改变光阑3的定向而具有机械的或者机电的移动机构或者滑动机构譬如轨道，其出于清楚的原因而未示出。可替选地或者附加地，光阑3也可以相对于发射辐射的部件1和对于发射器3是可旋转的。为此，发射辐射的装置100可以具有例如转轴、铰链和/或关节形式的枢转机构、翻倒机构和/或转动机构。
在所示的实施例中，光阑像反射器那样具有朝向发射辐射的部件1的漫反射的白色表面。由此，可以将至少初级辐射4的入射到光阑3上的可见部分与波长无关地漫反射。如果初级辐射4具有至少一个在紫外波长范围的光谱分量，则有利的可以是，光阑3此外对于紫外辐射而言是吸收性的，使得光阑3仅仅反射可见光。为此，光阑3例如可以在朝向发射辐射的部件1的表面上具有UV过滤层。
在所示的实施例中，反射器2和光阑3平坦地实施。对此可替选地，反射器2和/或光阑3也可以曲折地或者弯曲地实施。尤其是，反射器2例如也可以以具有定向或漫射反射的凹镜形式来实施。对此，反射器2可以以空心圆柱体、空心球体、回转椭球体、回转抛物面、回转双曲面的一部分或者这些形状的组合的一部分的形式来实施，其中反射器2的朝向发射辐射的部件1的、具有第一波长转换材料21的表面可以凸面或者凹面地构建。
发射辐射的装置100在发射辐射的部件1的工作中在借助箭头10表示的辐射方向上辐射电磁次级辐射6，该电磁次级辐射可以根据光阑3相对于发射辐射的部件1和相对于反射器2的定向来改变。在图1A至1C中示出了光阑3的三个不同的定向，以下根据这三个定向纯粹示例性地阐述了次级辐射6的可变性和可调节性。
在图1A中，光阑3按照第一定向而相对于反射器2来定向，使得所有初级辐射4入射到第一波长转换材料21上。因此，在第一定向中初级辐射4的可由第一波长转换材料21转换为转换辐射5的部分41包括所有初级辐射4。因此，发射辐射的装置100在根据图1A的第一定向上将转换辐射5作为次级辐射6来辐射。因此，次级辐射6在光阑3的第一定向中具有比例为零的初级辐射4。
在图1B中示出了在相对于反射器3的第二定向中的光阑3，光阑3在第二定向中将反射器2并且由此也将第一波长转换材料21完全遮挡。因此，初级辐射4的入射到光阑3上的部分42包括所有初级辐射4，而初级辐射4的转换为转换辐射的部分在根据图1B的第二定向中等于零。由此，发射辐射的装置100在第二定向中将由光阑3所反射的初级辐射4作为次级辐射6来辐射，如上所述的那样在所示的实施例中可以是初级辐射4的所有可见部分。
如在图1C中所表示的那样，光阑3可以沿着移动方向90在根据图1A的第一定向和根据图1B的第二定向之间连续地改变。由此，光阑3可以取在第一定向和第二定向之间的定向。在根据图1C的光阑3的定向中，光阑3将反射器2并且由此将第一波长转换材料21部分地遮挡，使得初级辐射4的第一部分41入射到第一波长转换材料21上而初级辐射4的另外的第二部分42入射到光阑3上。因此，次级辐射6在根据图1C的光阑3的定向中包括由第一波长转换材料21所辐射的、通过可变的第一部分41同样可变的转换辐射5以及初级辐射4的由光阑3所反射的第二部分42。
应明确指出的是：部分41和42在图1C中仅仅为了更好的理解性而通过虚线来表示。初级辐射4的第一部分和第二部分41、42在此取决于发射辐射的部件1的实施并且尤其取决于发射辐射的部件1的辐射特性。
尤其是，由第一波长转换材料21所辐射的转换辐射5和由光阑3所反射的初级辐射4也可以部分地或者重合地叠加，使得次级辐射6可以具有初级辐射4和转换辐射5的均匀的叠加或者混合。
因此，可以通过改变初级辐射4的由发射辐射的部件1辐射到第一波长转换材料21上的第一部分41和通过借助于改变光阑3的定向来改变所辐射的转换辐射5来改变次级辐射6。在此在所示的实施例中，次级辐射6的光印象可以在蓝色和黄色之间连续变化。尤其在根据图1C的光阑3在根据图1A的第一定向和根据图1B的第二定向之间的定向中，次级辐射6可以通过蓝色初级辐射4和黄色转换辐射5的叠加来引起具有可变的色温或者可变的相关色温的白色光印象。
特别是，在将一个或多个蓝色LED或者激光二极管用作发射辐射的部件1的情况下，对于发射辐射的装置100而言形成了相对于具有可变的彩色辐射的已知照明装置明显的成本优势，因为发射辐射的部件1可以以完全的亮度来工作并且次级辐射6的光印象的颜色仍然可以借助光阑3来调节。此外，因为即使在多个发射辐射的部件1的情况下也使用仅仅一个初级辐射4，所以可以避免并且由此节省了复杂的色彩控制(“色彩管理系统”)。
在下面的图中示出了包括根据图1A至1C的实施例的发射辐射的装置100的修改方案和/或扩展方案的发射辐射的装置的实施例。因此，以下的描述主要涉及与发射辐射的装置100相比的不同。
在图2中示出了为发射辐射的装置100的修改方案的发射辐射的装置200的实施例。与之前的实施例相比，发射辐射的部件1实施为使得初级辐射4仅仅包括蓝色光，该蓝色光具有波长在大约465纳米和大约480纳米之间的光谱分量。
反射器2和第一波长转换材料21实施为，使得初级辐射4的入射到反射器2和第一波长转换材料21上的第一部分41部分转换为具有在黄色波长范围中的光谱分量的转换辐射5，并且初级辐射4的一部分也被反射器2反射。反射器2由此辐射以下电磁辐射：该电磁辐射是初级辐射4和转换辐射5的叠加并且可以引起外部观察者冷白色的光印象。“冷白色”在此和在下文中表示具有大于大约5500开尔文的相关色温或者色温的电磁辐射。在此，大约5500开尔文的色温与具有带有在为本领域技术人员所已知的CIE-1931色度图中的色度坐标x＝y＝1/3的发射光谱的黑体辐射器对应。
光阑3在朝向发射辐射的部件1的表面上具有第三波长转换材料31，其适于将初级辐射4至少部分地转换为具有在绿色和/或黄色以及在红色波长范围中的光谱分量的转换辐射5。第三波长转换材料31在其材料选择、浓度以及在光阑3上的厚度方面进行选择，使得初级辐射4的入射到光阑3以及第三波长转换材料31上的部分42的一部分可以由光阑3未经转换地反射。由此，光阑3可以辐射蓝色初级辐射4以及绿色和/或黄色和红色转换辐射5的叠加，该叠加可以引起外部观察者暖白色光印象。
因此，通过改变光阑3相对于发射辐射的部件1和相对于反射器2的定向可以将初级辐射的入射到反射器2和第一波长转换材料21上的第一部分41以及初级辐射4的入射到光阑3和第三波长转换材料31上的第二部分42相对于彼此改变。由此，来自反射器2的电磁辐射的具有冷白色光印象的部分和来自光阑3的电磁辐射的具有暖白色光印象的部分可以相对于彼此改变。因此，通过改变光阑3的定向可以改变由发射辐射的装置200在辐射方向10上所辐射的次级辐射6的色温或者相关色温，而不必改变发射辐射的部件1的辐射强度。
在图3A至3C中示出了发射辐射的装置300的另一实施例。在此，在图3A中示出了发射辐射的装置300的对着辐射方向10的俯视图。在图3B和3C中示出了沿着在图3A中以BB和CC来标记的截面的示意性截面图。下面的描述同样涉及图3A至3C。
发射辐射的装置300具有反射器2，在该反射器上设置有第一波长转换材料21和与其相邻地设置有第二波长转换材料22。在此，第二波长转换材料22与第一波长转换材料21不同。此外，在反射器2上设置有实施为用于辐射蓝色初级辐射的LED的两个发射辐射的部件1。
在反射器2之上设置有光阑3，该光阑对于初级辐射是反射性的，使得由该光阑3将由发射辐射的部件1朝反射性的光阑3的方向所辐射的初级辐射反射到波长转换材料21、22。光阑3具有与第一波长转换材料和第二波长转换材料21、22的形状相匹配的开口30，使得对于外部观察者而言(如图3A所示)在对着辐射方向10的视向上通过开口30可看到第一波长转换材料和/或第二波长转换材料21、22。在所示的实施例中，第一波长转换材料和第二波长转换材料21、22以及开口30分别矩形地实施。然而，譬如在发明内容中描述的其他形状也是可能的。通过改变光阑3相对于反射器2和相对于发射辐射的部件1的定向可以根据光阑3的开口30来改变初级辐射的分别入射到第一波长转换材料和第二波长转换材料21、22上的部分。
在所示的实施例中，第一波长转换材料21如之前的实施例那样实施，使得蓝色初级辐射转换为具有在黄色波长范围中的光谱分量的转换辐射。第二波长转换材料22如在之前的第三波长转换材料31的实施例中那样来实施，使得蓝色初级辐射转换为具有在绿色和/或黄色以及在红色波长范围中的光谱分量的转换辐射。因为反射器2的一部分没有第一波长转换材料和第二波长转换材料21、22，所以初级辐射至少在该部分中可以未经转换地反射。
光阑3可以沿着平移路径90相对于反射器2和相对于发射辐射的部件1移动。在图3A中示例性示出的光阑3的定向中，开口30仅仅设置在第二波长转换材料22之上。由此，通过开口30主要辐射由第二波长转换材料22所辐射的转换辐射以及未经转换的初级辐射，使得发射辐射的装置300可以在辐射方向10上辐射具有暖白色光印象的次级辐射。如果光阑3的定向改变为使得开口30仅仅设置在第一波长转换材料21之上，则通过开口30主要辐射由第一波长转换材料21所辐射的转换辐射以及未经转换的初级辐射。在光阑3相对于反射器2的该定向中，发射辐射的装置300可以辐射具有冷白色光印象的次级辐射。如果开口30设置在第一波长转换材料以及第二波长转换材料21、22之上，使得第一波长转换材料21的一部分和第二波长转换材料22都通过开口可见，则发射辐射的装置300辐射如下次级辐射，该初级辐射为具有冷白色和暖白色光印象的电磁辐射的叠加。
因此，通过连续地改变光阑3并且由此开口30相对于反射器2和相对于发射辐射的部件1的定向可以将次级辐射在其光印象方面连续地改变，而不必改变发射辐射的部件1的辐射强度。此外可以使用发射相同的或者至少相似的次级辐射的同类型的发射辐射的部件1。
在图4A至4C中示出了发射辐射的装置400的实施例。在图4B和4C中示出了沿着在图4A中以BB和CC表示的截面的示意性截面图。截面AA在图4B和4C中表示在图4A中所示的通过发射辐射的部件400的截面。
在此，发射辐射的装置400与在之前的实施例中的发射辐射的装置300类似地实施。然而与发射辐射的装置300不同，发射辐射的装置400具有实施为灯箱的反射器2，在该反射器中多个第一波长转换材料21和多个第二波长转换材料22设置在反射器2的第一部分区域和第二部分区域中。在此，具有第一波长转换材料和第二波长转换材料21、22的第一部分区域和第二部分区域沿着平行的直线交替地并排设置在反射器2上。
此外，在反射器2上沿着平行的直线、即行状地分别设置有多个实施为LED或者激光二极管的发射辐射的部件1。可替选地或者附加地，发射辐射的部件1也可以如在发明内容中所描述的那样实施为荧光灯。
在发射辐射的部件1和具有第一波长转换材料和第二波长转换材料21、22的部分区域之上设置有具有多个开口30的、可移动的、反射性的光阑3。在此，开口30的每个均与一对相邻的第一波长转换材料和第二波长转换材料21、22相关，使得由发射辐射的装置400所辐射的次级辐射能够按照与根据图3A至3C的发射辐射的装置300的情况相同的原理来改变。
在光阑3之上在辐射方向10上设置有漫射体7，其能够实现对通过开口30辐射的电磁辐射的混匀而且由此保证了次级辐射的均匀辐射。在此，漫射体7实施为乳白玻璃片形式的、具有半透明的、即透光但不透明的表面的散射板。
此外，发射辐射的装置也可以具有多个第一波长转换材料21和发射辐射的部件1，并且能够按照根据图1A至1C的发射辐射的装置100和200的原理实现次级辐射的可变性。
在图5A和5B中示出了具有曲折地实施的反射器2的发射辐射的装置500的实施例。在反射器2的朝向发射辐射的部件1的凹面的表面上设置有可以将初级辐射至少部分地转换为电磁转换辐射的第一波长转换材料21。发射辐射的部件1在所示的实施例中包括可以在该图平面中将初级辐射各向同性地辐射的荧光灯。对此可替选地，发射辐射的部件1也可以实施为放射状地辐射的LED或者LED阵列。发射辐射的装置500的发射辐射的部件1如在之前的实施例中那样辐射具有蓝色光印象的电磁初级辐射，而第一波长转换材料21可以辐射具有黄色或者黄红色光印象的转换辐射。
发射辐射的部件1设置在反射器2和光阑3之间。光阑3定向反射地实施并且可(通过双箭头90来表示地)在图平面中转动。出于清楚的原因，在图5A和5B中仅仅示出了初级辐射的直接或者通过在光阑3上的反射而入射到波长转换材料21上的部分41。
初级辐射的未作为部分41入射到第一波长转换材料21上的部分可以在辐射方向10上直接辐射(未示出)。由此，由发射辐射的装置500所辐射的次级辐射由初级辐射的直接辐射的部分和由第一波长转换材料21所辐射的转换辐射组成。通过将光阑3相对于发射辐射的部件1并且相对于反射器2转动、即通过改变光阑3相对于发射辐射的部件1并且相对于反射器2的定向，可以如在图5A和5B中所示的那样来改变初级辐射的入射到第一波长转换材料21上的部分41。由此，转换辐射以及初级辐射的可以直接在辐射方向10上辐射的部分可以通过改变光阑3的相对定向而改变。
因此，通过转动光阑3可以改变在次级辐射上的黄色转换辐射的部分和蓝色初级辐射的部分。由此可以将次级辐射的光印象在根据图5B的光阑的定向中的浅蓝色的颜色印象和根据图5A的光阑的定向中的偏黄色的或者黄偏红色的颜色印象之间改变。
对于定向反射地实施的光阑3而言可替选地，该光阑在图5A中朝向发射器的表面上也可以如在图2中那样具有第三波长转换材料。由光阑3反向辐射到反射器2上的、由第三波长转换材料所产生的转换辐射可以在反射器2上在辐射方向10上反射，并且由此根据光阑的定向对次级辐射以及其光印象有贡献。
对于可转动的光阑3可替选地或者附加地，发射辐射的装置500也可以具有可移动的或者可转动且可移动的光阑。
结合图1A至5B所描述的用于初级辐射和转换辐射的波长范围的组合纯粹是示例性的。此外，波长范围的能够实现具有可变的白色和/或混色光印象的次级辐射的其他组合也是可能的。
本发明并不受根据实施例的说明限制。更确切地说，本发明包括任意新特征以及特征的任意组合，这尤其包含在权利要求中的特征的任意组合，即使这些特征或者这些组合本身并未在权利要求或者实施例中明确地说明。
附图标记表
1发射辐射的部件(1)
2反射器
3光阑
4初级辐射
5转换辐射
6次级辐射
7漫射体
10辐射方向
21第一波长转换材料
22第二波长转换材料
30开口
31第三波长转换材料
41、42初级辐射的部分
90平移
91旋转
100发射辐射的装置
200发射辐射的装置
300发射辐射的装置
400发射辐射的装置
500发射辐射的装置

Claims (14)

1.一种用于在辐射方向(10)上辐射可变的电磁次级辐射(6)的发射辐射的装置，其包括：
-至少一个发射辐射的部件(1)，其在工作中发射电磁初级辐射(4)，
-反射器(2)，其设置在发射辐射的部件(1)的光路中并且具有用于将初级辐射(4)至少部分转换为电磁转换辐射(5)的第一波长转换材料(21)，以及
-光阑(3)，该光阑能够在其相对于发射辐射的部件(1)和相对于反射器(2)的定向方面进行改变，
其中
-借助改变光阑(3)的定向，能够通过改变初级辐射(4)的由发射辐射的部件(1)辐射到第一波长转换材料(2)上的部分(41)并且通过改变所辐射的转换辐射(5)来改变次级辐射(6)。
2.根据权利要求1所述的装置，其中
-反射器(2)具有带有第一波长转换材料(21)的第一部分区域和带有与第一波长转换材料(21)不同的第二波长转换材料(22)的第二部分区域，用于将初级辐射(4)转换为电磁转换辐射(5)，以及
-通过改变光阑(3)的定向，能够将在次级辐射(6)中的转换辐射(5)的由第一部分区域所辐射的部分和由第二部分区域所辐射的部分相对于彼此改变。
3.根据权利要求2所述的装置，其中
-反射器(2)具有多个交替地并排设置的第一部分区域和第二部分区域。
4.根据权利要求1所述的装置，其中
-反射器(2)对于初级辐射(4)是部分反射性的。
5.根据权利要求1所述的装置，其中
-光阑(3)至少部分反射性地构建。
6.根据权利要求1所述的装置，其中
-光阑(3)具有第三波长转换材料(31)，以及
-通过改变光阑(3)的定向能够改变初级辐射(4)的由发射辐射的部件(1)入射到第三波长转换材料(31)上的部分。
7.根据权利要求1所述的装置，其中
-光阑(3)具有至少一个开口(30)。
8.根据权利要求7所述的装置，其中
-转换辐射(5)的至少一部分由发射辐射的装置通过开口(30)来辐射。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其中
-光阑(3)具有多个开口(30)。
10.根据权利要求1所述的装置，其中
-光阑(3)相对于发射辐射的部件(1)的定向能够通过平移(90)和/或旋转(91)来改变。
11.根据权利要求1所述的装置，其中
-由外部观察者来看，光阑(3)遮盖反射器(2)的至少一部分，反射器(2)的所述至少一部分能够通过改变光阑(3)的布置来改变。
12.根据权利要求1所述的装置，其中
-光阑(3)设置在发射辐射的部件(1)和反射器(2)之间。
13.根据权利要求1所述的装置，其中
-发射辐射的部件(1)设置在反射器(2)和光阑(3)之间。
14.根据权利要求1所述的装置，其中
-发射辐射的部件(1)包括发射辐射的半导体器件和/或荧光灯。
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