CN105556202A - 发光设备 - Google Patents

发光设备 Download PDF

Info

Publication number
CN105556202A
CN105556202A CN201480049749.3A CN201480049749A CN105556202A CN 105556202 A CN105556202 A CN 105556202A CN 201480049749 A CN201480049749 A CN 201480049749A CN 105556202 A CN105556202 A CN 105556202A
Authority
CN
China
Prior art keywords
light
transparency carrier
exit surface
photoconduction
light exit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201480049749.3A
Other languages
English (en)
Inventor
R·A·M·希克梅特
T·范博梅尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Koninklijke Philips NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Koninklijke Philips NV filed Critical Koninklijke Philips NV
Publication of CN105556202A publication Critical patent/CN105556202A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • H01L33/60—Reflective elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0003—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being doped with fluorescent agents
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0013—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide
    • G02B6/0023—Means for improving the coupling-in of light from the light source into the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed between the light guide and the light source, or around the light source
    • G02B6/0028—Light guide, e.g. taper
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0073—Light emitting diode [LED]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/15—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission
    • H01L27/153—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components having potential barriers, specially adapted for light emission in a repetitive configuration, e.g. LED bars
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58—Optical field-shaping elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0066—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form characterised by the light source being coupled to the light guide
    • G02B6/0068—Arrangements of plural sources, e.g. multi-colour light sources
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
    • H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
    • H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
    • H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
    • H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Planar Illumination Modules (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

发光设备(1)包括多个固态光源(21、22、23)以及透镜基板(3)，透镜基板(3)包括以与彼此成不同于零的角度延伸的第一光输入表面(31)和第一光出射表面(32)，透明基板(3)适于在第一光输入表面(31)处接收由多个光源(21、22、23)发射的光(13)，将光(13)引导到第一光出射表面(32)，并且将光(13)耦合出第一光出射表面(32)，其中多个固态光源(21、22、23)的有源层被提供为与透明基板(3)的第一光输入表面(31)直接物理接触，并且其中第一光输入表面具有比第一光出射表面更大的表面区域。

Description

发光设备
技术领域
本发明涉及包括诸如发光二极管(LED)之类的多个固态光源和透明基板的发光设备。
背景技术
US7,737,460B2描述了包括形成在蓝宝石基板的主表面上的LED芯片的白色LED芯片。光提取膜被提供在蓝宝石基板的另一主表面上。两个主表面与彼此相反并且平行地延伸。此外，用于生成白光的磷光体构件可以被提供在基板的相对于光提取膜的相反侧面上。
高亮度光源是包括聚光照明、舞台照明、汽车照明、以及数字(前)投影在内的各种应用所关注的。为了这一目的，可能利用所谓的光集中器，其中较短波长的光在高度透明的发光材料中被转换到较长波长。
然而，在上述发光设备中，由对磷光体的过度加热造成的诸如再吸收、散射、以及热淬灭之类的各种效应可能严重降低系统效率。
EP2346101A1公开了发光模块，其中光学波长转换陶瓷转换由被安装在元件安装基板上的半导体发光元件发射的光的波长。光学波长转换陶瓷被提供有至少40％透明度的光学波长转换范围内的全光谱透射。反射膜被提供在光学波长转换陶瓷的表面上。穿过光学波长转换陶瓷的光的发射面积被减小到小于半导体发光元件的光发射面积。反射膜引导光，使得光大致平行于半导体发光元件的发光表面发射。
发明内容
本发明的目的是克服这一问题，并且提供如下发光设备，使用该发光设备，减少或者甚至消除了再吸收、散射、以及热淬灭，并且使用该发光设备，因此改善了系统效率。
根据本发明的第一方面，这一目的和其它目的借助于如下发光设备来实现，该发光设备包括多个固态光源和透明基板，透明基板包括以与彼此成不同于零的角度延伸的第一光输入表面和第一光出射表面，透明基板适于在第一光输入表面处接收由多个固态光源发射的光，将该光引导到第一光出射表面并且耦合出第一光出射表面，其中多个固态光源的有源层被提供为与透明基板的第一光输入表面直接物理接触，并且其中第一光输入表面具有比第一光出射表面更大的表面区域。
通过提供适于引导光的透明基板，提供了如下发光设备，使用该发光设备，由多个固态光源发射并且耦合到透明基板中的光的大部分被引导向第一光出射表面。此外，基板内的吸收/散射损失显著减少。
通过将透明基板的第一光输入表面和第一光出射表面提供为使得它们以与彼此成不同于零的角度延伸(并且特别地，垂直于彼此延伸)，提供了如下发光设备，其中更多的光被耦合到透明基板中，并且使用该发光设备，最佳地大量光借助于TIR(全内反射)被引导向第一光出射表面。这转而进一步降低了由于通过除了光出射表面之外的其它表面离开透明基板而损失的光的量，并且因此进一步增加了通过第一光出射表面发射的光的强度。
通过将多个固态光源的有源层提供为与透明基板直接物理接触，提供了如下发光设备，使用该发光设备，从固态光源发射的特别大量的光耦合到透明基板中并且被限制在透明基板内。多个固态光源的有源层和透明基板之间的直接物理接触可以导致在多个固态光源的有源层和透明基板的第一光输入表面处的匹配的晶格结构。换句话说，在第一光输入表面处，多个固态光源的有源层的晶体结构匹配(或者基本上相似于)透明基板的晶体结构，从而意味着从透明基板到多个固态光源的有源层有晶体结构的平滑过渡，从而减少例如第一光输入表面处的散射损失。这可能是直接在透明基板的第一光输入表面上生长(例如使用外延生长)多个固态光源的有源层(从而导致匹配的晶格结构)的结果。透明基板是例如生长基板和/或单晶基板。因为多个光源的有源层和透明基板之间在第一光输入表面处的平滑过渡，这些基板提供了由多个固态光源发射的光到透明基板中的经改善的耦合。
此外，通过向第一光输入表面提供比第一光出射表面更大的表面区域，提供了如下发光设备，其中基板具有光集中作用，使得耦合出基板的光的强度进一步增加。
以上特征全部都有助于显著减少发光设备中出现的再吸收、散射、以及热淬灭，这转而导致高强度的光输出并且因此显著改善的系统效率。
在实施例中，第一光输入表面的区域是第一光出射表面的表面区域的四倍、十倍、或者三十倍大。
在实施例中，多个固态光源被设置在散热器上，使得多个固态光源被设置在透明基板和散热器之间。通过提供散热器，由光源产生的热量可以以高效率的方式从作为光导起作用的透明基板被消散走。
在实施例中，透明基板包括光子晶体结构和衍射结构中的一个或者多个。通过向基板提供光子晶体结构和/或衍射结构，获得了耦合出透明基板的具有与基板的光输入表面(并且因此固态光源的表面)的法向不同的方向的光的峰值强度。在实施例中，光子晶体结构和/或衍射结构为如下类型，其向耦合出透明基板的光提供非郎伯的辐射图案，而是相反地在侧面方向上具有更多的发射，并且在实施例中集中在相对于基板的光输入表面(并且因此固态光源的表面)的法向的33度至47度的角范围内。具体而言，在基板中使用光子晶体结构提供了由固态光源发射的被限制在基板的与光出射表面不同的表面的逃逸圆锥角之外的光。此外，光子晶体结构可以被设计为使得：发射的角分布使得落到由固态光源覆盖的区域上的光的量被最小化。总而言之，光子晶体结构和/或衍射结构的使用从而有助于进一步增加耦合出基板的光的强度。
在实施例中，透明基板包括耦合元件，耦合元件被设置在第一光出射表面处，用于将光耦合出第一光出射表面。因此，提供了如下发光设备，使用该发光设备，光到透明基板外的耦合明显更高效，这导致更少的光损失并且因此更高的强度增益。
在实施例中，多个光源中的每个光源都发射第一光谱分布的光。在其它实施例中，多个光源包括发射第一光谱分布的光的至少一个第一固态光源和发射不同于第一光谱分布的第二光谱分布的光的至少一个第二固态光源。接着，不同的光谱分布由透明基板接收，被引导到第一光出射表面并且从第一光出射表面发射。以这一方式，预定颜色的光在透明基板的第一光出射表面处发射，这通过应用发射不同的光谱分布的不同固态光源而获得。
在实施例中，透明基板由透明材料制成，该透明材料从包括以下项的组中选择：蓝宝石、诸如YAG、LuAG之类的非掺杂透明石榴石、玻璃、石英、诸如多晶氧化铝之类的陶瓷材料、发光材料、磷光体、以及其组合。因此，提供了如下发光设备，该发光设备具有由具有高热导率的高度透明的材料制成的基板，因此允许来自多个固态光源的光以非常小的光损失或者甚至无光损失地被引导通过透明基板，而同时保证优秀的热量消散。在实施例中，透明材料示出了高透明度，换句话说，其应该不散射光。
在这一上下文中，高度透明的材料旨在是如下材料：该材料在激发和发射的光谱范围内几乎不示出吸收，并且进一步示出大于80％、大于90％、大于95％、或者甚至大于98％(即平行光束的被散射到大于2度的角的分数小于20％、小于10％、小于5％、或者甚至小于2％)的直接光束透明度。
在实施例中，透明基板包括被设置在第一光出射表面处的发光元件和光学元件中的任何一个或者多个。通过在第一光出射表面处提供发光元件，提供了如下发光设备，该发光设备保证具有一个光谱分布的光到具有另一光谱分布的光的转换，其优势在下面进一步描述。通过在第一光出射表面处提供光学元件，由发光设备发射的光束的图案和形状可以针对特定应用或者情况进行调整。例如，所获得的图像图案可以被滤波(诸如依据颜色或者偏振滤波)、聚焦、成形、或者投影到表面上。合适的光学元件包括但不限于例如透镜的折射或者衍射元件、颜色滤波器、反射元件、偏振器、和针孔、以及这些元件的组合。
在实施例中，透明基板适于将由多个固态光源发射的光的至少一部分转换为具有不同光谱分布的光。
因此，提供了如下发光设备，该发光设备保证了将光转换到(否则该光不能保持在光引导基板中)不同的(特别地更长的)波长。因此，这种光可以被再利用，以便以高效率和高亮度获得多个波长。此外，提供了如下发光设备，使用该发光设备，由发光设备发射的光的颜色图案可以改变。此外，提供了如下发光设备，使用该发光设备，特别大量的经转换的光将留在透明基板中，该光随后可以从表面之一被提取，这转而导致特别高的强度增益。
在实施例中，发光设备进一步包括光导，该光导包括第二光输入表面和第二光出射表面，该光导适于在第二光输入表面处接收耦合出透明基板的第一光出射表面的光，将接收的光引导到第二光出射表面，并且将接收的光耦合出第二光出射表面，光导被设置为以便于至少部分地围绕透明基板。
在实施例中，透明基板至少部分地被嵌入在光导中。在这一实施例中，透明基板在实施例中被提供有与光导的折射率接近的折射率。在其中提供了多于一个固态光源的实施例中，提供这种光导是特别有利的。通过提供光导，获得了如下发光设备，使用该发光设备，由多个固态光源发射的并且被引导通过透明基板的光可以被收集在光导中并且通常以特别高效率的方式被引导到第二光出射表面。这转而导致进一步的强度增益，并且还导致了提供具有更大波长范围的光输出(诸如例如白光输出)的可能性。通过提供光导以便于至少部分地围绕透明基板，光可以不仅从第一光出射表面而且还从透明基板的其它表面中的一个或者多个表面被收集，但是除了固态光源所位于的第一光输入表面之外，这转而更进一步地减少了光损失。因此，保证了特别高效率地从透明基板收集光并且将光耦合到光导中。
在实施例中，光导进一步适于将从透明基板接收的光的至少一部分转换为具有不同光谱分布的光。因此，提供了如下发光设备，该发光设备保证了将光转换到(否则该光不能保持在光导中)不同的(特别地，更长的)波长。因此，这种光可以被再利用，以便以高效率和高亮度获得多个波长。此外，提供了如下发光设备，使用该发光设备，由发光设备发射的光的颜色图案可以改变。此外，提供了如下发光设备，使用该发光设备，特别大量的经转换的光将留在光导中，该光随后可以从表面之一被提取，这转而导致特别高的强度增益。
在实施例中，光导包括透明材料、发光材料、石榴石、掺杂石榴石、以及其任何组合中的任何一种。因此，提供了具有如下光导的发光设备，该光导具有特别好的波长转换性质。
本发明进一步涉及灯、灯具、或者照明系统，它们包括本发明的发光设备并且用于以下应用中的一个或者多个应用：数字投影、汽车照明、舞台照明、商店照明、家庭照明、重点照明、聚光照明、剧场照明、光纤照明、显示系统、警告照明系统、医疗照明应用、装饰照明应用。
本发明进一步涉及用于制造发光设备的方法，该方法包括以下步骤：
提供透明基板，透明基板包括以与彼此成不同于零的角度延伸的第一光输入表面和第一光出射表面，透明基板适于引导在第一光输入表面处接收的光，将该光引导到第一光出射表面，并且将该光耦合出第一光出射表面，其中第一光输入表面具有比第一光出射表面更大的表面区域，并且
在透明基板的第一光输入表面上生长多个固态光源的有源层。
注意，本发明涉及在权利要求中记载的特征的所有可能组合。
附图说明
现在将参照示出了本发明的(多个)实施例的附图更详细地描述本发明的这一方面和其它方面。
图1示出了包括磷光体轮的发光设备的横截面图。
图2示出了在出射表面处被提供有光学元件的光导的侧视图。
图3示出了贯穿其长度被成形以便于提供经成形光出射表面的光导的透视图。
图4示出了在其长度的一部分之上被成形以便于提供经成形光出射表面的光导的侧视图。
图5示出了具有光导和附加的光源并且被提供有滤波器和二色性光学元件的照明系统的侧视图。
图6示出了具有渐窄出射表面的发光设备的透视图。
图7A示出了根据本发明的发光设备的第一实施例的透视图。
图7B示出了根据图7A的发光设备的横截面图。
图8示出了根据本发明的发光设备的第二实施例的侧视图。
图9示出了根据本发明的并且包括光导的发光设备的第三实施例的透视图。
图10示出了根据本发明的并且包括光导的发光设备的第四实施例的侧视图。
图11示出了根据本发明的发光设备的第五实施例的侧视图。
如图所示，层、元件以及区域的尺寸为了说明性目的而被夸大，并且因此被提供为图示本发明的实施例的一般结构。自始至终，相同的附图标记指代相同的元件，使得例如根据本发明的发光设备通常表示为1，而通过将01、02、03等添加到通用附图标记来表示其不同的具体实施例。对于示出了可以被添加到根据本发明的发光设备的实施例中的任何一个实施例的若干特征和元件的图1至图6，已经将“00”添加到除了特定于这些图之一的那些元件之外的所有元件。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明当前优选的实施例。然而，本发明可以以很多不同形式体现，并且不应该被解释为限于本文中阐述的实施例；更确切地说，这些实施例被提供用于透彻性和完整性，并且向技术人员充分传达本发明的范围。
以下描述将开始于关于应用、用于根据本发明的发光设备的各种元件和特征的合适的光源以及合适的材料的一般考虑。为了这一目的，将参照图1至图6描述可以被添加到如下面进一步阐述的根据本发明的发光设备的实施例中的任何一个实施例的若干特征和元件。将参照图7A、7B至图11详细描述根据本发明的发光设备的具体实施例。
根据本发明的发光设备可以用于包括但不限于以下项的应用中：灯、光模块、灯具、聚光灯、闪光灯、投影仪、数字投影设备、诸如例如机动车辆的车头灯或者车尾灯之类的汽车照明、场地照明、剧场照明、以及建筑照明。
作为如下面阐述的根据本发明的实施例的一部分的光源适于在操作中发射具有第一光谱分布的光。此光随后耦合到光导或者波导中。光导或者波导可以将第一光谱分布的光转换为另一光谱分布，并且将光引导到出射表面。光源原则上可以是任何类型的点光源，但是在实施例中是固态光源，诸如发光二极管(LED)、激光二极管或者有机发光二极管(OLED)、多个LED或者激光二极管或者OLED、或者LED或者激光二极管或者OLED的阵列、或者这些固态光源中的任何固态光源的组合。LED原则上可以是任何颜色的LED，或者是这些LED的组合，但是在实施例中是蓝色光源，该蓝色光源产生在蓝颜色范围内的光源光，该蓝颜色范围被限定为380nm和495nm之间的波长范围。在另一实施例中，光源为UV光源或者紫色光源，即在420nm以下的波长范围内发射。在多个LED或者激光二极管或者OLED或者其阵列的情形下，LED或者激光二极管或者OLED原则上可以是两个或者更多不同颜色(诸如但不限于UV、蓝色、绿色、黄色或者红色)的LED或者激光二极管或者OLED。
光源可以是红色光源，即在例如600nm和800nm之间的波长范围内发射。这种红色光源可以为例如直接发射红光或者被提供有适合将光源光转换为红光的磷光体的上述类型中的任何类型的光源。在与适于将光源光转换为红外(IR)光(即具有大于大约800nm的波长并且在合适的实施例中具有在从810nm到850nm的范围内的峰值强度的光)的光导组合时，这是特别有利的。这种光导例如包括发射IR的磷光体。具有这些特性的发光设备特别有利于在夜视系统中使用，但是还可以被用于任何上述应用中。
另一示例是在480nm和800nm之间的波长范围内发光并且将这一光耦合到透明或者发光棒体或者波导(例如基板)中的第一、红色光源、和发射蓝光或者UV光或者紫光(即具有小于480nm的波长)并且也将其发射的光耦合到透明或者发光波导或者棒体中的第二光源的组合。在发光棒体或者波导中，第二光源的光由发光波导或者棒体转换到在480nm和800nm之间的波长范围，并且耦合到发光波导或者棒体中的第一光源的光将不被转换。换句话说，第二光源发射UV光、紫光、或者蓝光，并且随后由发光集中器转换为绿色-黄色-橙色-红色光谱区域内的光。在另一示例中，第一光源在500nm和600nm之间的波长范围内发射，并且第二光源的光由发光波导或者棒体转换到在500nm和600nm之间的波长范围。在另一示例中，第一光源在600nm和750nm之间的波长范围内发射，并且第二光源的光由发光波导或者棒体转换到在600nm和750nm之间的波长范围。
用于根据本发明的实施例的如下面阐述的光导的合适材料为蓝宝石、单晶GaN、多晶氧化铝、和/或诸如具有n＝1.7的折射率的YAG、LuAG之类的非掺杂透明石榴石。这一材料(上文例如玻璃)的附加优势是其具有良好的热导率，因此减少局部加热。其它合适的材料包括但不限于玻璃、石英、以及透明聚合物。在其它实施例中，光导材料是铅玻璃。铅玻璃是玻璃的变种，其中铅代替典型钾玻璃的钙成分并且以这一方式可以增加折射率。普通玻璃具有n＝1.5的折射率，而铅的加入产生了范围高达1.7的折射率。
根据本发明的实施例的如下面阐述的光导或者基板可以包括用于将光转换到另一光谱分布的合适发光材料。合适的发光材料包括诸如掺杂YAG、LuAG之类的无机磷光体、有机磷光体、有机荧光染料、以及高度适合于如下面阐述的本发明的实施例的目的的量子点。
量子点是半导体材料的小晶体，通常具有仅几个纳米的宽度或者直径。当被入射光激发时，量子点发射由晶体的尺寸和材料确定的颜色的光。因此通过适配点的尺寸，可以产生特定颜色的光。大多数已知的具有在可见范围内的发射的量子点是基于具有诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)之类的壳的硒化镉(CdSe)。还可以使用诸如磷化铟(InP)以及铜铟硫(CuInS2)和/或银铟硫(AgInS2)之类的无镉量子点。量子点示出非常窄的发射带并且因此它们示出饱和颜色。此外，发射颜色可以通过适配量子点的尺寸被容易地调谐。本领域已知的任何类型的量子点可以用于如下面阐述的本发明的实施例中。然而，由于环境安全和关注的原因，可能优选使用无镉量子点或者至少具有非常低的镉含量的量子点。
也可以使用有机荧光染料。可以设计分子结构，使得光谱峰位置可以被调谐。合适的有机荧光染料材料的示例是基于苝衍生物的有机发光材料，例如由BASF以的名称出售的化合物。合适的化合物的示例包括但不限于RedF305、OrangeF240、YellowF083以及F170。
发光材料还可以是无机磷光体。无机磷光体材料的示例包括但不限于铈(Ce)掺杂的YAG(Y3Al5O12)或者LuAG(Lu3Al5O12)。Ce掺杂的YAG发射淡黄色的光，而Ce掺杂的LuAG发射淡黄绿色的光。发射红光的其它无机磷光体材料的示例可以包括但不限于ECAS和BSSN；ECAS是Ca1-xA1SiN3:Eux，其中0<x≤1，在实施例中0<x≤0.2；并且BSSN是Ba2-x-zMxSi5-yA1yN8-yOy:Euz，其中M表示Sr或者Ca，0≤x≤1、0<y≤4并且0.0005≤z≤0.05，并且在实施例中0≤x≤0.2。
在如下面阐述的本发明的实施例中，发光材料由从包括以下项的组中选择的材料制成：(M<I>(1-x-y)M<II>xM<III>y)3(M<IV>(1-z)M<V>z)5O12，其中M<I>从包括Y、Lu或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Gd、La、Yb或者其混合物的组中选择，M<III>从包括Tb、Pr、Ce、Er、Nd、Eu或者其混合物的组中选择，M<IV>是A1，M<V>从包括Ga、Sc或者其混合物的组中选择，并且0<x≤1、0<y≤0.1、0<z<1；(M<I>(1-x-y)M<II>xM<III>y)2O3，其中M<I>从包括Y、Lu或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Gd、La、Yb或者其混合物的组中选择，M<III>从包括Tb、Pr、Ce、Er、Nd、Eu、Bi、Sb或者其混合物的组中选择，并且0<x≤1、0<y≤0.1；(M<I>(1-x-y)M<II>xM<III>y)S(1-z)Se，其中M<I>从包括Ca、Sr、Mg、Ba或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr、Sb、Sn或者其混合物的组中选择，M<III>从包括K、Na、Li、Rb、Zn或者其混合物的组中选择，并且0<x≤0.01、0<y≤0.05、0≤z<1；(M<I>(1-x-y)M<II>xM<III>y)O，其中M<I>从包括Ca、Sr、Mg、Ba或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr或者其混合物的组中选择，M<III>从包括K、Na、Li、Rb、Zn或者其混合物的组中选择，并且0<x≤0.1、0<y≤0.1；(M<I>(2-x)M<II>xM<III>2)O7，其中M<I>从包括La、Y、Gd、Lu、Ba、Sr或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或者其混合物的组中选择，M<III>从包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或者其混合物的组中选择，并且0<x≤1；(M<I>(1-x)M<II>xM<III>(1-y)M<IV>y)O3，其中M<I>从包括Ba、Sr、Ca、La、Y、Gd、Lu或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或者其混合物的组中选择，M<III>从包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或者其混合物的组中选择，并且M<IV>从包括Al、Ga、Sc、Si或者其混合物的组中选择，并且0<x≤0.1、0<y≤0.1；或者其混合物。
其它合适的发光材料是Ce掺杂的钇铝石榴石(YAG,Y 3 Al 5 O 12)和镥铝石榴石(LuAG)。发光光导可以包括在蓝颜色范围内或者绿颜色范围内或者红颜色范围内的中心发射波长。蓝颜色范围被限定在380nm和495nm之间，绿颜色范围被限定在495nm和590nm之间，并且红颜色范围被限定在590nm和800nm之间。
可以用于实施例中的磷光体的选择连同最大发射波长在下面的表1中给出。
磷光体 最大发射波长[nm]
CaGa2S4:Ce 475
SrGa2S4:Ce 450
BaA12S4:Eu 470
CaF2:Eu 435
Bi4Si3O12:Ce 470
Ca3Sc2Si3O12:Ce 490
表1
根据本发明的实施例的如下面阐述的作为光导起作用的透明基板可以包括具有不同密度的用于将光转换为另一光谱分布的合适发光材料的区域。例如，透明基板包括彼此邻近的两个部分，并且其中的仅一个部分包括发光材料，而另一个部分是透明的或者具有相对低浓度的发光材料。在另一示例中，透明基板包括邻近第二部分的又一、第三部分，第三部分包括不同的发光材料或者不同浓度的相同发光材料。不同的部分可以一体形成，从而形成整体式或者一个透明基板。在实施例中，部分反射元件可以被设置在透明基板的不同部分之间，例如在第一部分和第二部分之间。部分反射元件适于透射具有一个特定波长或者光谱分布的光，并且适于反射具有另一、不同的、特定波长或者光谱分布的光。部分反射元件因此可以是诸如二色性镜之类的二色性元件。
图1示出了包括其可以适于将具有第一光谱分布的传入光转换为具有第二、与第一光谱分布不同的光谱分布的光的光导或者透明基板4015的发光设备1001。在另一示例中，光导4015不将光转换到不同的光谱分布并且仅引导传入光。图1所示的光导4015包括或者被构建为具有以可旋转磷光体轮1600的形式提供的另一转换部分6120的波长转换器结构，并且其进一步包括被设置在第一转换部分6110和第二转换部分6120或者磷光体轮1600之间的耦合元件7700。
发光设备1001进一步包括被设置在基体或者基板1500上的多个LED2100、2200、2300形式的光源。多个LED2100、2200、2300被用于泵激第一转换部分6110(在所示的实施例中由透明材料制成)以产生具有第三光谱分布的光1700(诸如绿光或者蓝光)。在关于旋转轴1620的旋转方向1610上旋转的磷光体轮1600被用于将具有第三光谱分布的光1700转换为具有第二光谱分布的光1400(诸如红光和/或绿光)。注意，原则上，光1700和光1400的颜色的任何组合都是可行的。
如图1所示，在横截面侧视图中图示了磷光体轮1600，磷光体轮1600在透明模式下使用，即入射光1700在一侧进入磷光体轮1600，透射穿过磷光体轮1600，并且从形成光出射表面4200的其相反侧发射。备选地，磷光体轮1600可以在反射模式下使用(未示出)，使得光从与光进入磷光体轮所穿过的表面相同的表面发射。
磷光体轮1600自始至终可以包括仅一个磷光体。备选地，磷光体轮1600还可以包括无任何磷光体的分段，使得光1700的一部分还可以未经转换而透射。以此方式，继而可以生成其它颜色。在另一备选方案中，磷光体轮1600还可以包括多个磷光体分段，例如分别发射黄光、绿光以及红光的磷光体分段，以便创建多颜色光输出。在又一备选方案中，发光设备1001可以适于通过在磷光体轮1600上采用像素化的磷光体反射器图案而生成白光。
在实施例中，耦合元件7700是适合用于将入射在磷光体轮1600上的光1700准直的光学元件，但是其还可以是耦合介质或者耦合结构，诸如例如上文描述的耦合介质或者耦合结构7700。发光设备1001此外可以包括附加的透镜和/或准直器。例如，可以定位附加的光学器件以便将由光源2100、2200、2300发射的光和/或由发光设备1001发射的光1400准直。
图2示出了透明基板或者光导4020，其包括被设置有与光导4020的光出射表面4200光学连接的光输入小面8060的光学元件8010。光学元件8010由具有高折射率的材料制成(在实施例中为等于或者大于光导4020的折射率的折射率)，并且包括四边形横截面和两个渐窄侧面8030和8040。渐窄侧面8030和8040自光导4020的光出射表面4200向外倾斜，使得光学元件8010的光出射小面8050具有大于光输入小面8060和光导4020的光出射表面4200两者的表面区域。光学元件8010可以备选地具有多于两个(特别地，四个)渐窄侧面。在备选方案中，光学元件8010具有圆形横截面和一个周向渐窄侧面。使用这种设置，光将在倾斜侧面8030和8040处被反射，并且如果其射中光出射小面8050则有大的机会逃逸，因为与光输入小面8060相比光出射小面8050是大的。侧面8030和8040的形状还可以是弯曲的并且被选择为使得所有光都通过光出射小面8050逃逸。
光学元件还可以与光导4020一体形成，例如通过将透明基板的一部分成形，使得预定的光学元件形成在透明基板或者光导的端部之一处。光学元件可以例如具有准直器的形状，或者可以具有梯形横截面形状，并且在实施例中梯形形状的外表面被提供有反射层。因此，可以将所接收的光成形以便包括更大的光斑尺寸，而同时将通过除了光出射表面之外的其它表面的光损失最小化，因此还提高了所发射光的强度。在另一实施例中，光学元件具有透镜(例如凸透镜或者凹透镜或者其组合)阵列的形状。因此，可以将所接收的光成形以便形成聚焦的光、散焦的光、或者其组合。在透镜阵列的情形下，还可行的是，所发射的光可以包括两个或者更多分立光束，每个分立光束由阵列的一个或者多个透镜形成。更一般地，透明基板或者光导因此可以具有不同尺寸的不同成形的部分。因此，提供了如下光导，使用该光导可以将光成形，因为自光出射表面的任何一个或者多个光发射方向、从光出射表面发射的光的光束尺寸和光束形状可以以特别简单的方式调谐，例如通过更改光出射表面的尺寸和/或形状。因此，光导的一部分作为光学元件起作用。
光学元件还可以是被设置在透明基板或者光导的光出射表面处的光集中元件(未示出)。光集中元件包括四边形横截面和两个向外弯曲的侧面，使得光集中元件的光出射表面具有比光导的光出射表面更大的表面区域。光集中元件可以备选地具有不止两个(特别地，四个)渐窄侧面。光集中元件可以是具有抛物面状的弯曲侧面的复合抛物面光集中元件(CPC)。在备选方案中，光集中元件具有圆形横截面和一个周向渐窄侧面。在备选方案中，如果光集中元件的折射率被选择为低于光导的折射率(但是大于空气的折射率)，则仍然可以提取可观的光量。与由具有高折射率的材料制成的光集中元件相比，这允许制造起来容易和便宜的光集中元件。例如，如果光导具有n＝1.8的折射率，并且光集中元件具有n＝1.5的折射率(玻璃)，可以实现光输出的因子为2的增益。对于具有n＝1.8的折射率的光集中元件而言，增益将会多大约10％。实际上，不是所有光都将被提取，因为在光学元件或者光集中元件和外部介质(一般为空气)之间的界面处将存在菲涅耳反射。可以通过使用适当的抗反射涂层(即四分之一λ电介质堆叠或者蛾眼结构)减少这些菲涅耳反射。假设作为光出射小面之上的位置的函数的光输出不均匀，则利用抗反射涂层的覆盖可以变化(例如通过变化涂层的厚度)。
CPC的兴趣特征之一在于保存了光的光学扩展量(＝n2x面积x立体角，其中n是折射率)。CPC的光输入小面的形状和尺寸可以适于光导的光出射表面的形状和尺寸，和/或反之亦然。CPC的一大优势在于，传入光分布被变换为最佳地适配于给定应用的可接受光学扩展量的光分布。CPC的光出射小面的形状根据期望可以例如为长方形或者圆形。例如，对于数字投影仪，将对光束的尺寸(高度和宽度)以及发散度有要求。对应的光学扩展量将会在CPC中得到保存。在这一情形下，使用具有如下长方形光输入小面和光出射小面的CPC将是有益的，该长方形光输入小面和光出射小面具有所使用的显示面板的期望高/宽比。对于聚光灯应用而言，要求不太严格。CPC的光出射小面可以是圆形的，但是还可以具有另一形状(例如长方形)以照射特定形状的区域或者照射期望的图案以将这种图案投影在屏幕、墙壁、建筑物、基础设施等上。虽然CPC提供了很多设计上的灵活性，但是其长度可能相当大。一般，可能设计具有相同性能的更短的光学元件。为此目的，表面形状和/或出射表面可以适于例如具有更弯曲的出射表面以便将光集中。一个附加的优势在于，CPC可以被用于克服当光导的尺寸受到LED的尺寸限制并且光出射小面的尺寸由后续光学部件确定时可能的纵横比失配。此外，可能放置部分覆盖CPC的光出射小面的镜(未示出)，例如使用在其中心附近或者中心处具有‘孔洞’的镜。以这一方式，CPC的出射平面变窄，光的一部分被反射回到CPC和光导中，并且因此光的出射光学扩展量将减少。这将自然地减少从CPC和光导提取的光量。然而，如果这一镜具有高的反射率，像例如Alanod4200AG，则光可以有效地被注入回到CPC和光导中，在那里其可以通过TIR再循环。这将不会改变光的角度分布，但是其将更改光在再循环之后会射中CPC出射平面的位置，从而增加光通量。以此方式，通常将被牺牲掉以便减少系统光学扩展量的光的部分可以被重新获得并且用于增加例如均匀性。如果系统被用于数字投影应用中，则这是极其重要的。通过以不同方式选择镜，CPC和光导的相同集可以被用于处理使用不同面板尺寸和纵横比的系统，而不是必须牺牲大量的光。以这一方式，单一系统可以被用于各种数字投影应用。
通过使用参照图2描述的以上结构中的任何一个结构，解决了与将光从高折射率基板、或者光导、材料提取到低折射率材料(像空气)相关(特别是涉及提取效率)的问题。
参照图3和图4，将描述用于提供具有特定形状的光分布的不同可能。图3示出了透明基板或者光导4040的透视图，该透明基板或者光导贯穿其长度成形以便提供经成形的光出射表面4200。光导4040可以是透明光导或者适于将具有第一光谱分布的光转换为具有第二光谱分布的光的光导。光导4040的贯穿光导4040的长度延伸的部分4501(特别地，邻近表面4500并且与光输入表面4100相反)已经被移除，以便提供具有对应于光出射表面4200处的光分布的期望形状的形状的光导4040，该形状贯穿光导4040的整个长度从光出射表面4200延伸到相反的表面4600。
图4示出了透明基板或者光导4050的侧视图，该透明基板或者光导在其长度的一部分上被成形以便提供经成形的光出射表面4200。光导4050可以是透明光导或者适于将具有第一光谱分布的光转换为具有第二光谱分布的光的光导。光导4050的在光导4050的长度的一部分上延伸的部分4501(特别地，邻近表面4500并且与光输入表面4100相反)已经被移除，以便提供具有对应于光出射表面4200处的光分布的期望形状的形状的光导4050，该形状在光导4050的长度的邻近光出射表面4200的部分上延伸。
光导的另一部分或者多于一个部分可以被移除，以便提供光出射表面的其它形状。以这一方式，可以获得光出射表面的任何可行的形状。而且，光导可以被部分或者完全划分为具有不同形状的几个部分，使得可以获得更复杂的形状。从光导移除的一个或者多个部分可以通过例如锯切、切割等方式移除，接着对移除一个或者多个部分之后暴露的表面进行抛光。在另一备选方案中，可以例如通过钻孔移除光导的中心部分，以便在光出射表面中提供孔洞。
在备选实施例中，还可以通过对透明基板或者光导的光出射表面的一部分进行表面处理(例如粗糙化)，而保持光出射表面的其余部分光滑，来获得具有特定形状的光分布。在这一实施例中，不需要移除光导的部分。同样地，用于获得具有特定形状的光分布的以上可能性的任何组合都是可行的。
图5示出了照明系统(例如数字投影仪)的侧视图，该照明系统具有光导4070，该光导适于转换入射光1300，使得所发射的光1700在黄色和/或橙色波长范围内，即大致在560nm到600nm的波长范围内。光导4070可以例如被提供为由诸如Ce掺杂的(Lu,Gd)3Al5O12、(Y,Gd)3Al5O12、或者(Y,Tb)3Al5O12之类的陶瓷材料制成的透明石榴石。利用更高的Ce含量和/或利用以Ce取代例如Gd和/或Tb的更高替代水平，由光导发射的光的光谱分布可以被位移到更高的波长。在实施例中，光导4070完全透明。
在光出射表面4200处，提供了光学元件9090。光学元件9090包括：滤波器9091，用于对从光导4070发射的光1700进行滤波，以便提供经滤波的光1701；至少一个其它光源9093、9094；以及光学部件9092，适于组合经滤波的光1701和来自至少一个其它光源9093、9094的光，以便提供共同光输出1400。滤波器9091可以是吸收滤波器或者反射滤波器，其可以是固定的或者可切换的。可切换滤波器可以例如通过提供反射式二色性镜和可切换镜并且将可切换镜放置在光传播方向上所见的二色性镜的上游来获得，反射式二色性镜根据期望的光输出可以是低通、带通或者高通的。此外，还可行的是，组合两个或者更多滤波器和/或镜以便选择期望的光输出。图5所示的滤波器9091是可切换滤波器，从而根据滤波器9091的切换状态使得能够透射未滤波的黄光和/或橙光或者经滤波的光(特别地并且在示出的实施例中为经滤波的红光)。经滤波的光的光谱分布依赖于所采用的滤波器9091的特性。如示出的光学部件9092可以是十字二色性棱镜(还称为X-cube)，或者在备选方案中其可以是合适的单独二色性滤波器的集。
在所示的实施例中，提供了两个其它光源9093和9094，其它光源9093是蓝色光源并且其它光源9094是绿色光源。其它颜色和/或更大数目的其它光源也可以是可行的。其它光源中的一个或者多个其它光源还可以是根据如下面阐述的本发明的实施例的光导。其它选项是使用由滤波器9091滤除的光作为其它光源。共同光输出1400因此是由光导4070发射的并且由滤波器9091滤波的光1701和由相应的两个其它光源9093和9094发射的光的组合。有利地，共同光输出1400可以是白光。
图5所示的解决方案是有利的，原因在于其是可伸缩的、有成本效益的、以及根据针对根据本发明的实施例的发光设备的给定应用的要求而容易适配的。
图6示出了包括透明基板或者光导4095上的多个光源2100的发光设备1020。多个光源2100在这一示例中被设置在散热器7000(在实施例中由诸如铜、铁、或者铝之类的金属制成)形式的基体或者基板上。注意，在其它实施例中，该基体或者基板不需要是散热器。光导4095被示出为大体上被成形为棒体或者杆体，该棒体或者杆体具有关于彼此以不同于零的角度(在这一特定情形下垂直)延伸的光输入表面4100和光出射表面4200，使得光出射表面4200为光导4095的端部表面。光输入表面4100和光出射表面4200可以具有不同的尺寸，在实施例中使得光输入表面4100大于光出射表面4200。光导4095进一步包括与光出射表面4200平行并且相反延伸的其它表面4600，其它表面4600因此同样是光导4095的端部表面。光导4095进一步包括侧表面4300、4400、4500。光导4095还可以为板形状的，例如作为正方形板或者长方形板。
发光设备1020进一步包括被设置在光导4095的其它表面4600处的第一镜元件7600以及被设置在光导4095的光出射表面4200处的第二镜元件7400。如示出的，第一镜元件7600被设置为与光出射表面4200光学接触，并且第二镜元件7600被设置为与其它表面4600光学接触。备选地，可以在第一镜元件7600和第二镜元件7400与其它表面4600和光出射表面4200中的一个或者两者之间分别提供间隙。这种间隙可以用例如空气或者光学粘合剂填充。
光导4095的光出射表面4200进一步被提供有四个向内渐窄壁和与其它表面4600平行延伸的中心平坦部分。通过如本文中使用的“渐窄壁”意指光出射表面4200的被设置为与光出射表面的(多个)剩余部分和邻近于光出射表面延伸的光导表面两者成不同于零度的角度的壁分段。壁向内渐窄，从而意指光导的横截面朝向出射表面逐渐减小。在这一实施例中，第二镜元件7400设置在光出射表面4200的渐窄壁处并且与渐窄壁光学接触。因此，第二镜元件被提供有对应于并且覆盖光出射表面4200的渐窄壁中的每个渐窄壁的四个分段7410、7420、7430和7410。对应于光出射表面4200的中心平坦部分的穿通开口7520限定了光出射表面4200的透明部分，光可以穿过该透明部分离开，以从发光设备1020发射。
以此方式，提供了发光设备，其中射中第二镜元件的光线改变角方向，使得更多的光线指向光出射表面4200，并且之前由于TIR将会留在光导4095内的光线由于角方向的改变现在以小于反射临界角的角度射中光出射表面4200，并且因此可以通过光出射表面4200的穿通开口7520离开光导。因此，由发光设备通过光导4095的光出射表面4200发射的光的强度进一步增加。特别地，当光导是长方形杆体时，将有光线在出射表面处垂直射中第二镜元件，并且因此由于它们在两个镜元件之间保持反弹而不能离开杆体。当一个镜元件向内倾斜时，光线在该镜元件处反射之后改变方向，并且可以经由第二镜元件的透明部分离开光导。因此，这一配置借助于从渐窄壁的反射，提供朝着光出射表面4200的中心平坦部分并且从而朝着第二镜元件7400中的穿通孔洞7520的经改善的光引导。
在备选实施例中，可以提供其它数目的渐窄壁，诸如小于或者大于四个，例如一个、两个、三个、五个或者六个渐窄壁，并且相似地，不是所有渐窄壁都需要被提供有第二镜元件或者其分段。在其它备选方案中，渐窄壁中的一个或者多个渐窄壁可以未被第二镜元件7400覆盖，和/或中心平坦部分可以部分地或者完全地被第二镜元件7400覆盖。
图7A示出了根据本发明的第一和一般实施例的发光设备1的透视图，并且图7B在横截面图中示出了根据图7A的发光设备1。发光设备1一般包括多个固态光源21、和透明基板3。上文描述了合适类型的固态光源。在下文中，为了简便，所有固态光源都被示出和描述为发光二极管(LED)。
在图7A和图7B所示的实施例中，提供了三个LED21、22、以及23。然而，原则上可以提供任何可行数目的LED。例如可以使用十个LED或者二十个LED。
透明基板3被示出为大体上被成形为杆体或者棒体，该杆体或者棒体具有垂直于彼此延伸的第一光输入表面31和第一光出射表面32，使得第一光出射表面32为透明基板3的端部表面。透明基板3进一步包括与第一光出射表面32平行并且相反延伸的其它表面36，其它表面36因此同样是透明基板3的端部表面。透明基板3进一步包括侧表面33、34、35。透明基板3还可以是板形的，例如为正方形或者长方形板。在那种情形下，多个光源可以被设置为正方形或者二维阵列。
第一光输入表面31和第一光出射表面32大体上以相对于彼此的不同于零的角度延伸。在本文所示的实施例中，第一光输入表面31和第一光出射表面32垂直于彼此延伸。此外，第一光输入表面31和第一光出射表面32可以具有不同的尺寸，使得第一光输入表面31大于第一光出射表面32。
根据本发明的发光设备的如下备选配置也是可行的，其中第一光出射表面32和其它表面36是互相相反的侧表面并且第一光输入表面31是端部表面。
图7A和图7B所示的透明基板3由透明材料制成，上文描述了合适的透明材料。然而，用于基板3的特别有利的材料是掺杂或者非掺杂蓝宝石。备选地，透明基板3可以由掺杂或者非掺杂石榴石制成，上文描述了合适的石榴石。此外，透明基板3可以是发光的、光集中的、或者其组合，上文描述了合适的材料。因此，提供了具有如下透明基板的发光设备，该透明基板具有特别好的光引导性质和特别好的波长转换性质。
透明基板具有厚度或者高度H，厚度或者高度H被限定为第一光输入表面31和表面35之间的并且垂直于两者的距离。透明基板的宽度W被限定为表面33和表面34之间的并且垂直于两者的距离。透明基板的长度L被限定为第一光出射表面32和其它表面36之间的并且垂直于两者的距离。
高度H在一些实施例中<10mm，在另一些实施例中<5mm，在又一些实施例中<2mm。宽度W在一些实施例中<10mm，在另一些实施例中<5mm，在又一些实施例中<2mm。长度L在一些实施例中大于宽度W和高度H，在另一些实施例中是宽度W的至少2倍或者高度H的至少2倍，在又一些实施例中是宽度W的至少3倍或者高度H的至少3倍。高度H:宽度W的纵横比通常为1:1(对于例如一般光源应用)或者1:2、1:3或者1:4(对于例如诸如头灯之类的特殊光源应用)或者4:3、16:10、16:9或者256:135(对于例如显示应用)。例如，光导包括2mm的高度H、4mm的宽度W、以及20mm的长度L。在另一示例中，光导包括1.5mm的高度H、2.4mm的宽度W、以及30mm的长度L。
如本发明中使用的大体上透明基板和光导包括光输入表面和光出射表面。光出射表面可以具有任何形状，但是在实施例中被成形为正方形、长方形、圆形、卵形、三角形、五边形或者六边形。上文描述了光出射表面的其它实施例。
大体上杆状的或者棒状的透明基板或者光导可以具有任何横截面形状，但是在实施例中，具有正方形、长方形、三角形、五边形或者六边形的横截面形状，上文描述了其它合适的实施例。
通常，如本发明中使用的透明基板或者光导是长方体，但是可以被提供有除长方体之外的不同形状，其中光输入表面具有一定程度的梯形形状。通过这样做，光通量可以进一步增强，这可能对于一些应用有利。
LED21、22、23被设置在透明基板3的第一光输入表面31处，以便将光发射到透明基板3中。
LED21、22、23可以是任何可行类型的LED，诸如常规半导体发光二极管(LED)或者激光二极管或者有机发光二极管(OLED)或者常规半导体LED或者激光二极管或者OLED的阵列。在实施例中，至少一个LED发射红外、可见、或者紫外波长范围内的光。LED21、22、23可以以现有技术中已知的任何可行的方式制造，诸如通过化学或者物理沉积方法或者通过液相外延(LPE)，LED21、22、23的制造或者生长直接被执行到透明基板3上。
通过直接被提供到(例如LED的有源层直接被生长到)透明基板3上并且直接在透明基板3上被处理(例如刻蚀)，LED21、22、23被设置在一行中并且与透明基板3直接物理接触和光学接触。换句话说，透明基板3是如下基板，LED(即LED的有源层)被制造在该基板上。合适的制造技术被应用于在相邻或者邻近LED之间提供分离或者间隙。多个LED21、22、23的有源层和透明基板3之间的直接物理接触导致多个LED21、22、23的有源层和透明基板3在第一光输入表面31处的匹配晶格结构。换句话说，在第一光输入表面31处，多个LED的有源层的晶体结构匹配(或者基本上相似于)透明基板3的晶体结构，从而意味着存在从透明基板3到多个LED21、22、23的有源层的晶体结构的平滑过渡，从而减少了例如第一光输入表面31处的散射损失。如已经提及的那样，这可以是直接在透明基板3的第一光输入表面31上生长(例如使用外延生长)多个LED21、22、23的有源层从而导致匹配的晶格结构的结果。透明基板3是例如生长基板和/或单晶基板。这些基板提供由多个LED发射的光到透明基板3中的经改善耦合。
在实施例中，LED21、22、23发射具有相同光谱分布(即第一光谱分布)的光13。备选地，LED21、22、23中的两个或者更多LED可以发射具有不同光谱分布的光，诸如例如红色、绿色、以及蓝色。在其它备选方案中，每个LED都可以被提供在其自己的透明基板上。
在实施例中，LED21、22、23发射在光谱的可见部分内的光。LED可以发射具有在蓝颜色范围内的中心发射波长的光。LED还可以发射具有在绿颜色范围内的中心发射波长的光。LED还可以发射具有在红颜色范围内的中心发射波长的光。在这一点上，蓝颜色范围被限定为在380nm和495nm之间的波长，绿颜色范围被限定为在495nm和590nm之间的波长，并且红颜色范围被限定为在590nm和800nm之间的波长。
LED21、22、23被设置在共同基体或者基板15上，使得LED被设置在透明基板3和基体或者基板15之间。在实施例中，基体或者基板15是金属基板，其可以为散热器形式，在实施例中由诸如铜、铁或铝之类的金属制成。散热器可以包括用于改进散热的翅片。注意，在其它实施例中，基体或者基板15不需要是共同基体或者基板或者散热器。通过提供散热器，由光源产生的热量可以以高效率方式从光导散去。通过提供金属基板，获得了从LED并且因此从透明基板的热量散走的显著改善，因此显著提升了发光设备的最大可获得输出光强度。此外，由例如热淬灭造成的对光学性能的不利影响明显降低或者甚至被消除，这提供了具有经改善的光学性能的显著更可靠的发光设备。这转而提供了发光设备最大可获得输出光强度的提升，以及提供了对由光导中的过热造成的对发光设备光学性能的不利影响的降低或者甚至消除。然而，基体或者基板15或者散热器不是必要元件，并且可以因此在又一些实施例中被省略。
在实施例中，基体或者基板15由具有大于1W/(K*m)、大于10W/(K*m)、或者甚至大于20W/(K*m)的热导率的材料制成。
发光设备1一般按如下方式工作。具有第一光谱分布的光由LED21、22、23发射并且透射穿过透明基板3，从而在第一光输入表面31处进入，通过TIR(全内反射)被引导穿过透明基板并且在第一光出射表面32处离开。然而，原则上，不是所有光都需要透射穿过光出射表面32，因为一些光可以透射例如穿过表面35。
在这一示例中，图7A和图7B所示的透明基板3进一步包括被设置在其它表面36处的反射元件76；被设置在第一光出射表面32处用于将光耦合出透明基板的元件9；以及被设置在第一光输入表面31处用于将光耦合到透明基板中的耦合结构7；它们全部都是可选元件。
反射元件76可以例如是其减少通过表面33、34、35和36发生的光损失的镜板、镜箔、以及镜涂层中的任何一个。
从LED21、22、23到透明基板3中的光耦合可以借助于被提供在第一光输入表面31上或者中的适当耦合结构7(参见图7B)而改善。原则上，可以提供多于一个耦合结构7。
此外，可以提供用于将光耦合出透明基板的出耦合结构9。出耦合结构9可以例如是光栅或者光子晶体，并且被提供用于改善到透明基板3外的光耦合。在实施例中，出耦合结构9被设置在第一光出射表面32上。备选地，出耦合结构9可以邻近第一光出射表面32被嵌入在透明结构中。
现在转到图8，在侧视图中示出了根据本发明的发光设备101的第二实施例。在这一实施例中，发光设备101包括被设置在一行中的一共六个LED21、22、23、24、25、26。
在这一实施例中，发光设备101的透明基板3适于将由LED21、22、23、24、25、26发射的具有第一光谱分布的光13转换为具有第二光谱分布的光14。因此，在这一实施例中，发光设备101的透明基板3是发光透明基板或者包括发光材料或者合适的掺杂剂的透明基板。上文中描述了合适的发光材料和掺杂剂。在图8所示的实施例中，透明基板3包括用于将具有第一光谱分布的光13转换为具有第二光谱分布的光14的发光元件90，发光元件90被设置在第一光出射表面32处。
在另一实施例中，光透明基板适于将UV形式的由LED发射的光13转换到蓝色波长转换器，并且磷光体被提供在第一光出射表面32处，适于基于来自透明基板的蓝光输入而发射白光。因此，多个LED21、22、23、24、25、26发射在UV到蓝色波长范围内的光。透明基板包括例如多晶立方钇铝石榴石(YAG)，其掺杂有例如铕和/或铽的稀土离子，而第一光出射表面32处的磷光体是黄色磷光体。这一实施例的优势在于，光出射表面的表面区域小于建造由直接发光LED组成的光源所要求的表面区域。因此，可以实现光学扩展量的增益。用于使用蓝色或者UV光源生成白光的备选方案包括但不限于：LED发射蓝光，该光在透明基板中被转换为绿/蓝光，该绿/蓝光转而由第一光出射表面处的红色磷光体转换为白光；以及LED发射蓝光，该光在透明基板中被转换为绿光，该绿光转而与红光和蓝光混合以生成白色LED源，其中该混合借助于前方被设置了漫射器的红色磷光体来实现。
此外，在这一实施例中，光学元件81被设置在透明基板3的第一光出射表面32处。合适的光学元件包括但不限于例如透镜的折射或者衍射元件、颜色滤波器、反射元件、偏振器、和针孔、以及这些元件的组合。在备选实施例中，可以提供多于一个光学元件。提供光学元件81可以有助于将所发射的光束成形、滤波、以及聚焦中的一种或者多种。
此外，在这一实施例中，反射元件76被设置在与透明基板3的第一光出射表面32相反并且平行延伸的表面36处。向发光设备101的透明基板3提供被定位在与期望光出射表面平行并且相反地延伸的表面处的这种反射元件76(其可以例如是镜元件)，导致入射在这一反射元件上的光线将通过透明基板反射回到透明基板的期望光出射表面，光线可以在期望光出射表面处离开透明基板。因此，增加了通过期望光出射表面离开的光的光强度。此外，通过除了光出射表面之外的透明基板表面的光损失量显著降低。
在其它实施例中(未示出)，提供了包括两个或者更多透明基板的发光设备，每个透明基板具有多个固态光源。
现在转到图9，在透视图中示出了根据本发明的发光设备102的第三实施例。
发光设备102包括光导4和三个LED211、212、213，三个LED被提供在相应的透明基板301、302、以及303上。
光导4被设置为以便在三个侧面上围绕透明基板301、302、以及303，三个侧面即光出射表面和分别平行并且相反于光输入表面和光出射表面延伸的表面。在所示的实施例中，这通过将透明基板301、302、303设置在光导4中的各对应的切口或者凹部91、92、93中来获得。在备选方案中，透明基板301、302、以及303可以被设置为嵌入在光导4中。
在备选实施例中，光导可以被设置为以便在多于三个侧面上围绕透明基板，可能在除了光输入侧面31之外的所有侧面32、33、34、35、36上。光导4可以仅延伸到透明基板3的第一光输入表面31未被至少一个LED覆盖的部分上。
光导4被示出为大体上被成形为棒体或者杆体，该棒体或者杆体具有垂直于彼此延伸的第二光输入表面41和第二光出射表面42，使得第二光出射表面42为光导4的端部表面。光导4进一步包括平行于并且相反于第二光出射表面42延伸的其它表面46，其它表面46因此同样是光导4的端部表面。光导4进一步包括侧表面43、44、45。光导4还可以为板形状的，例如作为正方形板或者长方形板。
第二光输入表面41和第二光出射表面42大体上以相对于彼此的不同于零的角度延伸。在本文所示的实施例中，第二光输入表面41和第二光出射表面42垂直于彼此延伸。此外，第二光输入表面41和第二光出射表面42可以具有不同的尺寸，在实施例中使得第二光输入表面41大于第二光出射表面42。
根据本发明的发光设备的备选配置(其中第二光出射表面42和其它表面46是互相相反的侧表面，并且第二光输入表面41是端部表面)也是可行的。
图9所示的光导4是透明光导。上文描述了合适的透明材料。光导4可以备选地由石榴石制成，上文描述了合适的石榴石。此外，光导4可以是发光的、光集中的、或者其组合，上文描述了合适的材料。
现在转到图10，在侧视图中示出了根据本发明并且非常相似于图9所示的发光设备102的发光设备103的第四实施例。
图10所示的发光设备103与图9中的发光设备的不同在于，其包括被设置在与第二光输入表面41相反并且平行的表面45处的发光元件、层、或者材料410。因此，光导4在这里适于将从透明基板301、302、303接收的光的至少一部分转换为具有不同光谱分布的光，该光接着被发射穿过第二光出射表面42。上文描述了合适的发光材料。
在备选方案中，光导4可以被提供有不同发光材料的两个或者更多发光元件或者层，以便将从透明基板301、302、303接收的光的至少一部分转换为具有两个或者更多不同光谱分布的光，或者换句话说，以便产生两个或者更多不同颜色。
现在转到图11，在侧视图中示出了根据本发明的发光设备104的第五实施例。
发光设备104与本文中描述的其余实施例的不同在于，其包括图7A、图7B、图8(未在图11中示出)或者图9所示并且在上文描述的类型的两个发光设备1021和1022。
发光设备1021和1022被设置为使得它们相应的光出射表面421和422面对相同方向，并且使得相反并且平行于它们的相应光输入表面411和412延伸的它们的相应表面451和452被设置为邻近彼此，它们的相应表面451和452可能但不是必定与彼此接触。因此，发光设备1021和1022被设置为使得它们的相应光输入表面411和412背离彼此。
发光设备1021包括光导402和三个LED211、212、213，三个LED被提供在它们的相应透明基板301、302、以及303上。同样地，发光设备1022包括光导403和三个LED214、215、216，三个LED被提供在它们的相应透明基板304、305、以及306上。
在实施例中，LED211、212、213发射在上文限定的蓝颜色范围内的光，而LED214、215、216发射在上文限定的红颜色范围内的光。发光设备104因此实现了以简单并且方便的方式将发射不同颜色的光的LED组合在一个发光设备中。
然而，LED211、212、213、214、215、216还可以发射具有同一光谱分布的光，或者具有多于两个互相不同的光谱分布的光。
在其它示例性实施例中，包括图7A、图7B、图8、或者图9所示并且在上文描述的类型的多于两个发光设备1021、1022的发光设备也是可行的。
此外，在备选实施例中，联系图9至图11所描述的光导4、401、402还可以包括反射元件、用于将光耦合进或者耦合出光导的耦合结构、以及如上文联系图7A至图8针对透明基板3描述的那些的光学元件中的任何一个或者多个。
如上文描述的根据本发明的实施例的发光设备可以由借助于合适的电连接连接到光源的控制设备来控制。控制设备能够控制供应到光源的电流并且因此能够单独控制光源发光的强度。通常，控制设备可以适于控制施加到(多个)光源的功率的电流、电压、和/或甚至频率。电连接可以是有线连接或者无线连接。当发光设备在全功率模式下操作时，所有光源以最大强度发光。在实施例中，功率节约模式通过对光源(或者LED)之一调光来实现，并且其中与第一光出射表面相距最大距离(即最远离)设置的其它一个或者多个光源被关闭。以这一方式，通过开始对最远离光出射表面设置的光源(或者LED)调光，实现了经改善的能量节约，因为来源于这一光源的光(并且其在光导中将至少部分地被转换)通过光导行进最大距离到达第一光出射表面并且因此将经历最多的损失(通过例如吸收)。换句话说，最高效率的光源将在最后被调光，并且其是被设置在最靠近第一光出射表面的距离处的光源，因为来源于这一光源的光(并且在实施例中其在光导中将至少部分地被转换)必须通过光导行进最短的距离到达第一光出射表面并且因此将经历较少的吸收损失。在实施例中，控制设备适于逐个地对光源调光，从而提供其它调光自由度。
在另一实施例中，提供了如下控制设备，该控制设备适于分开控制向根据本发明的第一发光设备(或者光导)的第一功率供应、并且控制向根据本发明的第二发光设备(或者光导)的第二功率供应，以便提供由具有期望光束图案或者形状的发光设备组合发射的光。如本文中所使用的术语“光束图案”旨在于指代由被视作整体的发光装置的所有光导发射的光的外观，如在当投影到表面上时所见的光的至少尺寸和形状以及光的强度和颜色中的一个或者多个方面所表达的。特别地，控制设备适于(与彼此分开地)控制分别施加到第一光源和第二光源的功率的电流、电压、和/或甚至频率。
通过提供根据本发明的至少两个发光设备(或者还称为光导)，每个发光设备具有分立的光源，并且通过提供用于分开地控制向每个光导的光源的功率供应的控制设备，提供了如下发光装置，使用该发光装置，分开地改变从光导中的每个光导发射的光的强度成为可能，并且使用该发光装置，可以以在特定应用中期望的非常大的精确度(就提供准确的强度水平、特别是准确的高强度水平而言)执行这些改变。这转而提供：可以使用大的自由度和高精确度以简单方式改变由发光装置发射的光的整体强度。此外，提供了高效率并且节能的发光装置。这使得这种发光装置特别适合于在包括但不限于汽车照明和投影设备的应用中使用。此外，通过提供用于分开地控制向每个光导的光源的功率供应的控制设备，提供了如下发光装置，使用该发光装置，分开地控制从光导中的每个光导发射的光的光束图案并且因此至少获得第一光束和不同于第一光束的第二光束，成为可能。
在实施例中，光导中的每个光导包括被提供在光出射表面处的光学元件。以这一方式，可以针对特定应用或者情况调整高强度图像图案和形状(其可以借助于发光装置获得)。例如，所获得的图像图案可以被滤波(诸如依据颜色或者偏振滤波)、聚焦、成形、或者投影到表面上。合适的光学元件包括但不限于例如透镜的折射或者衍射元件、颜色滤波器、反射元件、偏振器、和针孔、以及这些元件的组合。
在其它实施例中，可以提供一个或者多个传感器，其适于向控制设备提供输入信号，其中控制设备适于响应于输入信号分开地控制第一光源的第一功率供应和第二光源的第二功率供应。因此，可以响应于如下参数来控制从光导中的每个光导发射的光的强度和/或图案，该参数指示周围环境中的特定条件和/或要求、和/或要由发光装置完成以便实现最佳照明的条件和/或要求的改变，诸如例如在汽车车头灯情形下的潮湿道路。传感器可以例如从包括以下项的组中选择：方向盘角度传感器、速度或者速率传感器、道路弯曲传感器、径向力传感器、倾斜传感器、GPS传感器、光传感器、天气传感器、存在检测传感器、距离测量传感器、温度传感器、湿度传感器、以及相机。然而，原则上，传感器可以是可行的任何类型的传感器。此外，可以提供除了一个之外的任何数目的传感器，例如两个或者更多个。
在一个示例中，装备有一个或者多个传感器的这种发光装置被用于针对车辆的适应性前方照明系统中。在这种应用中，传感器可以是用于提供指示车辆状态(诸如其速度)、和/或周围环境状态(诸如天气条件、道路条件、或者自然照明条件)的信号的传感器，并且控制设备可以适于接收指示车辆和/或周围环境状态的信号，并且适于依赖于所接收的信号(并且因此依赖于车辆和/或周围环境状态)来控制光源。
在另一示例中，装备有一个或者多个传感器的这种发光装置被用于投影仪中。在这种应用中，在一些情况下，图像的纵横比需要被适配，并且因此LCD或者DLP面板的某个像素区域未被使用。在这一应用中，照明装置可以根据给定时间点时所使用的纵横比来提供光束形状，使得当切换纵横比时(例如从16:9的纵横比到4:3的纵横比)，光束形状可以改变。
虽然在具有如上文描述的控制设备的照明装置的实施例中提及了两个光导，还可行的是，照明设备包括多于两个光导。
本领域技术人员意识到，本发明决不限于上文描述的优选实施例。相反地，很多修改和变化可能在所附权利要求的范围内。
具体而言，本文中描述的各种实施例的各种元件和特征可以自由组合。
此外，对所公开的实施例的变化可以由技术人员在实践所要求保护的发明中，从学习附图、公开内容以及所附权利要求中理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或者步骤，并且不定冠词“一(a)”或者“一个(an)”不排除多个。仅凭在互相不同的从属权利要求中记载某些措施的事实不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

Claims (15)

1.一种发光设备(1)，包括：
多个固态光源(21、22、23)，以及
透镜基板(3)，包括以与彼此成不同于零的角度延伸的第一光输入表面(31)和第一光出射表面(32)，所述透明基板(3)适于在所述第一光输入表面(31)处接收由所述多个固态光源(21、22、23)发射的光(13)，将所述光(13)引导到所述第一光出射表面(32)，并且将所述光(13)耦合出所述第一光出射表面(32)，
其中所述多个固态光源(21、22、23)的有源层被提供为与所述透明基板(3)的所述第一光输入表面(31)直接物理接触，并且其中所述第一光输入表面(31)具有比所述第一光出射表面(32)更大的表面区域。
2.根据权利要求1所述的发光设备，其中所述第一光输入表面的区域是所述第一光出射表面的表面区域的四倍、十倍、或者三十倍大。
3.根据权利要求1或者2所述的发光设备，其中所述透明基板(3)是透明生长基板。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述透明基板(3)是单晶基板。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述透明基板(3)的晶体结构在所述第一光输入表面(31)处匹配所述多个光源(21、22、23)的所述有源层的晶体结构。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述透明基板(3)包括被设置在所述第一光出射表面(32)处的用于将光耦合出所述第一光出射表面(32)的耦合元件(9)。
7.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述多个光源(21、22、23)包括发射第一光谱分布的光的至少一个第一固态光源和发射不同于所述第一光谱分布的第二光谱分布的光的至少一个第二固态光源。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述透明基板(3)包括被设置在所述第一光出射表面(32)处的发光元件(90)和光学元件(81)中的任何一个或者多个。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，其中所述透明基板(3)适于将由所述多个固态光源(21、22、23)发射的所述光(13)的至少一部分转换为具有不同光谱分布的光(14)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，进一步包括光导(4)，所述光导包括第二光输入表面(41)和第二光出射表面(42)，
所述光导(4)适于在所述第二光输入表面(41)处接收被耦合出所述透明基板(3)的所述第一光出射表面(32)的所述光(13或者14)，将接收的所述光(13或者14)引导到所述第二光出射表面(42)，并且将接收的所述光(13或者14)耦合出所述第二光出射表面(42)，
所述光导(4)被设置为以便至少部分地围绕所述透明基板(3)。
11.根据权利要求10所述的发光设备，其中所述透明基板(3)被嵌入在所述光导(4)中。
12.根据权利要求10或者11所述的发光设备，其中所述光导(4)进一步适于将从所述透明基板(3)接收的所述光(13或者14)的至少一部分转换为具有不同光谱分布的光。
13.根据权利要求10、11或者12所述的发光设备，其中所述光导(4)包括透明材料、发光材料、石榴石、掺杂石榴石、以及其任何组合中的任何一种。
14.一种灯、灯具、以及照明系统，包括根据前述权利要求中的任一项所述的发光设备，所述灯、灯具、以及照明系统被用于以下应用中的一个或者多个应用中：数字投影、汽车照明、舞台照明、商店照明、家庭照明、重点照明、聚光照明、剧场照明、光纤照明、显示系统、警告照明系统、医疗照明应用、装饰照明应用。
15.一种用于制造发光设备(1)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供透明基板(3)，所述透明基板(3)包括以与彼此成不同于零的角度延伸的第一光输入表面(31)和第一光出射表面(32)，所述透明基板(3)适于将在所述第一光输入表面(31)处接收的光(13)引导到所述第一光出射表面(32)并且将所述光(13)耦合出所述第一光出射表面(32)，其中所述第一光输入表面(31)具有比所述第一光出射表面(32)更大的表面区域，以及
在所述透明基板(3)的所述第一光输入表面(31)上生长多个固态光源(21、22、23)的有源层。
CN201480049749.3A 2013-09-10 2014-08-25 发光设备 Pending CN105556202A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP13183783.3 2013-09-10
EP13183783 2013-09-10
EP13183729.6 2013-09-10
EP13183729 2013-09-10
PCT/EP2014/067953 WO2015036224A1 (en) 2013-09-10 2014-08-25 A light emitting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105556202A true CN105556202A (zh) 2016-05-04

Family

ID=51392262

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480049749.3A Pending CN105556202A (zh) 2013-09-10 2014-08-25 发光设备

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20160218260A1 (zh)
EP (1) EP3044503A1 (zh)
JP (1) JP2016536798A (zh)
CN (1) CN105556202A (zh)
RU (1) RU2016113299A (zh)
WO (1) WO2015036224A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018006633A1 (zh) * 2016-07-04 2018-01-11 深圳市光峰光电技术有限公司 光源及相关投影系统
WO2019000845A1 (zh) * 2017-06-27 2019-01-03 深圳市光峰光电技术有限公司 发光聚集器、发光设备及投影光源
WO2023165212A1 (zh) * 2022-03-01 2023-09-07 惠州视维新技术有限公司 背光模组及直下式背光装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016055352A1 (en) * 2014-10-07 2016-04-14 Philips Lighting Holding B.V. Color control for luminescent light guide
TWI635622B (zh) 2015-06-10 2018-09-11 隆達電子股份有限公司 發光結構、燈具及背光模組
EP3356725B1 (en) * 2015-09-29 2023-07-26 Signify Holding B.V. Light source with diffractive outcoupling
JP6414104B2 (ja) * 2016-02-29 2018-10-31 日亜化学工業株式会社 発光装置の製造方法
CN109690182B (zh) * 2016-08-29 2021-11-26 昕诺飞控股有限公司 具有板状光导的灯具
JP6818168B2 (ja) 2017-07-07 2021-01-20 シグニファイ ホールディング ビー ヴィＳｉｇｎｉｆｙ Ｈｏｌｄｉｎｇ Ｂ．Ｖ． 集光器モジュール
EP3649398A1 (en) 2017-07-07 2020-05-13 Signify Holding B.V. Light concentrator module
JP7043002B2 (ja) * 2018-03-15 2022-03-29 豊田合成株式会社 発光装置
JP6888637B2 (ja) * 2019-01-10 2021-06-16 セイコーエプソン株式会社 光源装置、プロジェクター及び蛍光体ロッド
FR3126506A1 (fr) * 2021-08-31 2023-03-03 Valeo Vision Dispositif d'éclairage automobile et procédé de détection d'un objet

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1619849A (zh) * 2003-11-20 2005-05-25 住友电气工业株式会社 发光二极管及半导体发光器件
US20070280622A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 3M Innovative Properties Company Fluorescent light source having light recycling means
CN101663603A (zh) * 2007-04-17 2010-03-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 纺织品发光器件
CN101868865A (zh) * 2007-11-20 2010-10-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有波长转换的侧发射器件
US20110090696A1 (en) * 2008-03-26 2011-04-21 Hideo Nagai Semiconductor light-emitting apparatus

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003100126A (ja) * 2001-09-20 2003-04-04 Citizen Electronics Co Ltd 導光板による色度補正
JP4043981B2 (ja) * 2003-03-25 2008-02-06 シャープ株式会社 携帯電話
JP2005038776A (ja) * 2003-07-17 2005-02-10 Sony Corp 導光板およびその製造方法、面発光装置、ならびに液晶表示装置
US20080232761A1 (en) * 2006-09-20 2008-09-25 Raveen Kumaran Methods of making optical waveguide structures by way of molecular beam epitaxy
US7780330B2 (en) * 2007-05-16 2010-08-24 Rohm And Haas Electronics Materials Llc Elongated illuminators configuration for LCD displays
WO2009074919A1 (en) * 2007-12-11 2009-06-18 Koninklijke Philips Electronics N.V. Side emitting device with hybrid top reflector
US8575641B2 (en) * 2011-08-11 2013-11-05 Goldeneye, Inc Solid state light sources based on thermally conductive luminescent elements containing interconnects
US8698977B2 (en) * 2009-04-17 2014-04-15 Sharp Kabushiki Kaisha Lighting device and display device
AT508604B1 (de) * 2009-07-31 2012-07-15 Zizala Lichtsysteme Gmbh Led-kraftfahrzeugscheinwerfer zur erzeugung einer dynamischen lichtverteilung
DE102012102114B4 (de) * 2012-03-13 2021-09-16 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Strahlungsemittierendes Halbleiterbauteil, Beleuchtungsvorrichtung und Anzeigevorrichtung

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1619849A (zh) * 2003-11-20 2005-05-25 住友电气工业株式会社 发光二极管及半导体发光器件
US20070280622A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 3M Innovative Properties Company Fluorescent light source having light recycling means
CN101663603A (zh) * 2007-04-17 2010-03-03 皇家飞利浦电子股份有限公司 纺织品发光器件
CN101868865A (zh) * 2007-11-20 2010-10-20 皇家飞利浦电子股份有限公司 具有波长转换的侧发射器件
US20110090696A1 (en) * 2008-03-26 2011-04-21 Hideo Nagai Semiconductor light-emitting apparatus

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018006633A1 (zh) * 2016-07-04 2018-01-11 深圳市光峰光电技术有限公司 光源及相关投影系统
WO2019000845A1 (zh) * 2017-06-27 2019-01-03 深圳市光峰光电技术有限公司 发光聚集器、发光设备及投影光源
CN109143745A (zh) * 2017-06-27 2019-01-04 深圳市光峰光电技术有限公司 发光聚集器、发光设备及投影光源
CN109143745B (zh) * 2017-06-27 2021-02-26 深圳光峰科技股份有限公司 发光聚集器、发光设备及投影光源
WO2023165212A1 (zh) * 2022-03-01 2023-09-07 惠州视维新技术有限公司 背光模组及直下式背光装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015036224A1 (en) 2015-03-19
EP3044503A1 (en) 2016-07-20
US20160218260A1 (en) 2016-07-28
JP2016536798A (ja) 2016-11-24
RU2016113299A (ru) 2017-10-16
RU2016113299A3 (zh) 2018-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105556202A (zh) 发光设备
CN105765745B (zh) 发光设备
CN105659140B (zh) 发光设备
CN105324608B (zh) 发光设备
CN105074945B (zh) 包括波长转换器的发光设备
CN105340094A (zh) 发光设备
CN105705860B (zh) 发光设备
CN105393046B (zh) 发光设备和用于对发光设备进行调光的方法
CN105074944A (zh) 包括波长转换器的发光设备
CN105090873A (zh) 发光设备
CN105745486B (zh) 具有光谱转换元件的发光器件
CN105829797A (zh) 发光设备
CN106922178B (zh) 发光设备

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20160504