CN106796973B

CN106796973B - 发光设备

Info

Publication number: CN106796973B
Application number: CN201580047190.5A
Authority: CN
Inventors: J.舒格
Original assignee: Bright Sharp Holdings Ltd
Current assignee: Lumileds Holding BV
Priority date: 2014-09-02
Filing date: 2015-08-27
Publication date: 2020-08-11
Anticipated expiration: 2035-08-27
Also published as: JP6804448B2; WO2016034482A1; US10347801B2; US20170256685A1; CN106796973A; JP2017526192A; EP3189549B1; EP3189549A1

Abstract

本发明涉及一种发光设备（100），包括：衬底（102）；布置在衬底（102）上的半透明混光元件（108）；颜色转换元件（110），其被布置在半透明混光元件（108）的顶部上并且被布置成使得来自半透明混光元件（108）的光被耦合到颜色转换元件（110）中；以及激光二极管（104），其被配置成向半透明混光元件（108）中发射第一颜色的光（106）；其中颜色转换元件（110）被配置成将第一颜色的光（106）的部分转换成第二颜色，将第一颜色的光与第二颜色的光混合以生成第三颜色的光，并且发射第三颜色的光；并且其中半透明混光元件（108）具有超过10W/mK的热导率。

Description

发光设备

技术领域

本发明涉及利用颜色转换的发光设备。

背景技术

为了获得例如白色光，从LED或激光二极管发射的光可以与从在已经吸收了从LED或激光二极管发射的光的磷光体层中的磷光体颗粒发射的波长转换光混合。当从LED或激光二极管发射的光被波长转换时，由于斯托克斯位移（Stokes shift）和光吸收的缘故，由磷光体层生成热量。当最初发射的光的强度或通量密度增加时，例如当它从激光二极管发射时，磷光体层的加热功率也增加。

如可以从上文中理解，磷光体层的每单位面积的加热功率取决于磷光体层的面积。这意味着，当磷光体的面积是大的时，所生成的热量更容易通过例如磷光体被安装到其上的衬底驱散。另一方面，当磷光体层的面积减小时，这意味着每单位面积的加热功率增大。这可以致使磷光体层经受温度淬火，因为所有生成的热量不能驱散。温度淬火的效果是磷光体层的发射强度显著减小。

在许多实施例中，有利的是，减小磷光体层的面积，因为用于包括磷光体层的发光设备的可用空间是小的。在JP2009087570（Sharp KK）中，这样的减小的尺寸据称通过例如减小激光束与光导之间的耦合面积以使得激光束与光导之间的耦合面积和光导与磷光体层之间的耦合面积二者之间的比率增加来实现。然而，由于散热问题没有解决，因此磷光体层不能太小，不然温度淬火的风险增加。

相应地，存在针对一种实现包括磷光体层的发光设备的改进方式的需要，其中发光设备具有改进的热特性。

发明内容

本发明的一个目的是克服此问题并且提供一种具有改进的热管理的照明设备。

根据本发明的第一方面，这个和其他目的通过一种发光设备实现，该发光设备包括：衬底；布置在衬底上的半透明混光元件；颜色转换元件，其被布置在半透明混光元件的顶部上并且被布置成使得来自半透明混光元件的光被耦合到颜色转换元件中；以及激光二极管，其被配置成向半透明混光元件中发射第一颜色的光。颜色转换元件被配置成将第一颜色的光的部分转换成第二颜色，将第一颜色的光与第二颜色的光混合以生成第三颜色的光，以及发射第三颜色的光。半透明混光元件具有超过10W/mK的热导率。

因此，半透明的将被理解为“允许光的通过”并且半透明材料可以清透的（即透明的），或者透射和漫射光以使得在半透明混光元件之外的物体不能被清楚地看到。透明的将被理解为“能够被看透”。

在本说明书的上下文中，术语“被配置成将第一颜色的光的部分转换成第二颜色”应当被理解为第一颜色的光的有限部分或第一颜色的所有或几乎所有光被转换成第二颜色。作为示例，第一颜色的光可以是蓝色光，其被部分地转换成第二颜色，该第二颜色为黄色。蓝色和黄色光可以混合成第三颜色的光，第三颜色可以是白色。在第二示例中，蓝色光可以被完全转换成第二颜色，第二颜色可以是琥珀色光。在后者的情况下，第二和第三颜色是相同的。

在光转换元件中由于斯托克斯位移或吸收而生成的作为热量的任何功率需要被驱散到散热器。典型地，此热量经由衬底的底部被输送至发光设备附接到的散热器。一般地，通过热辐射或对流完成的驱散在这种类型的应用中是非常低的。因而，热量需要穿过半透明混光元件。通过提供发光设备，其中半透明混光元件具有至少10W/mK的特定热导率，散热器与颜色转换元件之间的所得的温度差减小。这种情况的优点在于，可以在不冒颜色转换元件的温度淬火的风险的情况下增加激光二极管的功率。可替换地或此外，可以减小半透明混光元件的面积，因为颜色转换元件中的温度差取决于激光二极管的功率、半透明混光元件的面积以及半透明混光元件的热导率之间的比率。

根据本发明的实施例，半透明混光元件由蓝宝石、氮氧化铝、氧化钇、钇铝石榴石或氟化镁制成。所有这些材料都具有超过10W/mK的热导率。根据一些实施例，使用合成蓝宝石，其制造起来相对容易和廉价并且因而出于成本的原因是有利的。与诸如玻璃之类的常见混光元件材料相比，这些材料中的一些还具有对刮擦的改进的抵抗力。

根据本发明的另外的实施例，颜色转换元件中的功率密度为2W/mm²或更多。此功率密度是可以在当前可用的高功率LED中实现的功率密度的2-3倍高。这允许由发光设备发射的光的更高亮度。由于半透明混光元件具有至少10W/mK的热导率，因此颜色转换元件可以在不冒温度淬火风险的情况下管理这样的高功率密度。根据另外的实施例，颜色转换元件中的功率密度为4W/mm²或更多。根据又一些另外的实施例，颜色转换元件中的功率密度为10W/mm²或更多。

术语“功率密度”在本说明书的上下文中应当被理解为在下述二者之间的比率：

- 进入颜色转换元件中并且由于斯托克斯位移或吸收而被转换成热量的激光束的功率的部分，以及

- 颜色转换元件的面积。

这将在下面进一步描述。

根据本发明的实施例，衬底是激光二极管和颜色转换元件布置到其上的公共衬底。这促进了更小的发光设备和更容易的制造过程。

根据本发明的实施例，激光二极管被贴近颜色转换元件布置。激光二极管（即激光二极管的用于发射光的出射窗）可以例如布置成远离颜色转换元件30-70μm。这可以减小发光设备的总尺寸。这还可以减少对用于将激光束聚焦到半透明混光元件以便进一步引导至颜色转换元件的透镜或其他准直构件的需要。而且，通过将激光二极管贴近颜色转换元件并且因而贴近半透明混光元件放置，可以减小在激光束中耦合所需的半透明混光元件的面积。这可以减小发光设备的尺寸。

根据本发明的实施例，颜色转换元件和/或半透明混光元件包括反射涂层。因此，由颜色转换元件发射的光可以被导向某个方向。另外的效果可以是，在半透明混光元件在不用于从激光二极管向内耦合光且也不用于向外耦合光到颜色转换元件中的区域上包括反射涂层的情况下，经由半透明混光元件耦合到颜色转换元件中的光的部分增加。

根据本发明的实施例中，激光二极管被配置成向半透明混光元件的侧面的子部分中发射第一颜色的光，并且其中半透明混光元件在除了该子部分之外的整个侧面上被提供有反射涂层。这可以增加所述效果，即增加由发光设备发射的光的量，因为来自半透明混光元件的光泄漏可以得到减少。

根据本发明的另外的实施例，激光二极管被配置成沿着衬底的表面向半透明混光元件中发射光，并且其中颜色转换元件被布置成在基本垂直于衬底的表面的方向上发射光。与激光二极管被布置在半透明混光元件下方的情况相比，这可以减小发光设备的厚度。

术语“发光设备的厚度/高度”在本说明书的上下文中应当被理解为从衬底到颜色转换元件的顶部（即颜色转换元件的离衬底最远的部分）的距离。

根据本发明的实施例，发光元件进一步包括布置在激光二极管与半透明混光元件之间的半透明波导元件，其中激光二极管被配置成经由波导元件向半透明混光元件中发射第一颜色的光。

这可以在激光束撞击半透明混光元件之前减少该激光束的传播，其允许激光二极管与半透明混光元件支架的某个距离。这还创建了关于反射涂层的实现的自由，例如漫射的反射侧面涂层可以应用于预装配在衬底上的半透明混光元件，该衬底在顶部上具有光光转换元件且在侧面具有波导元件。波导元件的表面在该过程期间可以被保护，并且将不受应用侧面涂层的过程的影响。这可以进一步减小来自激光二极管的光被发射到其中的半透明混光元件的侧面的子部分的高度和宽度。这是有利的，因为它可以减少在混光元件中多次光反射之后通过此子部分的光损失。

措辞“波导”在这里应当被理解为布置成沿着其伸展透射或引导光的结构。光可以例如通过多次反射在波导内部被引导。该光优选地通过在波导与其周围环境的分界面处多次反射（即通过全内反射）而在波导内传输。

根据本发明的另外的实施例，半透明混光元件和半透明波导元件一体地形成，即由单件连续材料制造。这可以简化发光设备的制造过程。

根据本发明的另外的实施例，发光元件进一步包括布置在激光二极管与半透明混光元件之间的透镜。激光二极管与透镜之间的距离和透镜与半透明混光元件之间的距离可以例如是透镜的焦距的两倍。此居间透镜可以用于特别地减小发光设备的高度，因为将由激光二极管发射的光向内耦合到颜色转换元件中所需的半透明混光元件的面积减小。这可以进一步减小半透明混光元件的侧面的子部分的高度和宽度，来自激光二极管的光被发射到该子部分中并且该子部分并未覆盖有反射侧面涂层，并且因而根据上文可以减少光损失。透镜可以是旋转对称的透镜或者具有沿着竖直和水平方向的不同强度的透镜。特别地，它可以是柱面透镜，其仅在竖直方向上聚焦光（例如激光束），以便在所发射的光被耦合到半透明混光元件或波导元件中时减小其高度并且允许混光元件或波导的减小的高度。

根据本发明的实施例，发光元件进一步包括被配置成向半透明混光元件中发射第四颜色的光的附加激光二极管，其中颜色转换元件被布置成混合第一、第二和第四颜色的光以生成第五颜色的光，并且发射第五颜色的光。这可以提供针对由发光设备发射的光的光谱成分的调谐机会。

根据本发明的实施例，附加激光二极管被配置成经由半透明波导元件向半透明混光元件中发射第四颜色的光。附加激光二极管可以进一步被布置成邻近激光二极管。这可以减小发光设备的尺寸。

根据本发明的实施例，发光设备进一步包括控制器，其用于单独控制激光二极管和附加激光二极管的光发射功率以用于控制从颜色转换元件发射的第五颜色。这可以进一步促进针对由发光设备发射的光的光谱成分的调谐机会。

根据本发明的实施例，发光设备进一步包括在颜色转换元件的光发射表面处提供的准直器或另外的透镜。因此，由发光设备发射的光的方向可以被有利地控制。

上文描述的发光元件可以有利地用在闪光灯模块中。这样的闪光灯模块可以有利地被移动电话使用，因为发光设备的小尺寸可以促进移动电话的减小的厚度。

上文描述的发光元件可以有利地用在远程照明应用中。根据本发明的实施例，发光设备进一步包括将从发光元件发射的光聚焦到另外的光导元件（例如纤维）的开口中的光学器件，例如另外的透镜或另外的透镜组。

要注意的是，本发明涉及权利要求中叙述的特征的所有可能的组合。

附图说明

通过下面的参照附图对本发明的实施例的说明性而非限制性详细描述，本发明的上述以及附加的目的、特征和优点将被更好地理解，在附图中，相同的参考数字将用于相似的元件，其中：

图1示意性示出根据本发明的第一实施例的发光设备，

图2示意性示出根据本发明的第二实施例的发光设备，

图3示意性示出根据本发明的第三实施例的发光设备，

图4示意性示出根据本发明的第四实施例的发光设备，

图5示意性示出根据本发明的第五实施例的发光设备，

图6-8示出图5中所示的发光设备的不同特征和结构，

图9示出根据本发明的实施例的移动电话，

图10示意性示出根据本发明的第六实施例的发光设备。

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的当前优选实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式体现并且不应当被解释为限于本文阐述的实施例；相反，这些实施例为了彻底性和完整性而被提供，并且充分向技术人员传达本发明的范围。

图1通过示例方式示出根据本发明的第一实施例的发光设备100。该发光设备包括衬底102，半透明混光元件108被布置到该衬底上。激光二极管104也被布置在衬底102上并且被配置成向半透明混光元件108中发射第一颜色的光106。在半透明混光元件108的顶部上，提供了颜色转换元件110，使得来自半透明混光元件108的光被耦合到颜色转换元件110中。颜色转换元件110被配置成将第一颜色的光106的部分转换成第二颜色，将第一颜色的光与第二颜色的光混合以生成第三颜色的光，以及发射第三颜色的光。第一和第二光中的一些也可以被发射。第一颜色可以是蓝颜色，第二颜色然后可以是黄颜色。当这两种颜色被混合时，白色光可以产生并且从颜色转换元件110发射。

当光在颜色转换元件中从第一颜色转换成第二颜色时，由于斯托克斯位移和光吸收的缘故在颜色转换元件中生成热量。所生成的热量的量取决于该元件的量子产率。正常地，蓝色激光束被耦合到其中的诸如磷光体层之类的颜色转换元件导致15%-30%散热。下面在表1中示出了示例。

蓝色输入	被吸收的/转换的蓝色	量子产率	蓝色输出	黄色输出	热量
						100%	75%	100%	25%	58%	16%
100%	76%	95%	24%	56%	20%

表1，散热的示例。

进入颜色转换元件并且由于斯托克斯位移和/或吸收而转换成热量的激光束的功率的部分取决于第一颜色的光的波长和颜色转换元件的类型。在将蓝色光的部分转换成黄色光并将其混合到白色光的情况下，此份额可以典型地在15%与25%之间的范围中。在将蓝色光完全转换成琥珀色光的情况下，该份额可以在25%与30%之间的范围中。在将蓝色光完全转换成红色光的情况下，该份额可以是30%或更高。

相应地，对应于相机闪光灯的要求的2瓦特蓝色激光二极管将导致生成大约0.4瓦特的热量。可以用在移动电话中的这样的相机闪光灯应当是小的，比如200µmx200µm。0.4W/0.04mm²等于10W/mm²，颜色转换元件110的功率密度。在激光二极管是具有10W功率的高亮度源的情况下，这样的小颜色转换元件的所得的功率密度为50W/mm²。这样的发光元件可以用于生成具有高亮度的白色光并且如上文所述将该光高效地耦合到窄纤维中以用于远程照明应用。

如上文所述，如果在颜色转换元件中温度增加太多，则可能发生温度淬火，该温度淬火显著减小颜色转换元件的发射强度。为了从颜色转换元件中移除热量，半透明混光元件的热导率是至关重要的。根据本发明的一个实施例，半透明混光元件108具有超过10W/mK的热导率。半透明混光元件可以例如由蓝宝石(27.21 W/mK)、氮氧化铝(12.3W/mK)、氧化钇(27W/mK)、钇铝石榴石 (11-14W/mK)或氟化镁(21W/mK)制成。另外的可能性是使用金刚石。这可以与用于这些类型的应用的常规材料相比，常规材料是PMMA(~0.2W/mK)、聚碳酸酯(~0.2W/mK)或玻璃，例如石英玻璃(1.5W/mK)。

现在将描述依据半透明混光元件的热阻而对颜色转换元件中的所得的温度差的计算。

该计算所需的半透明混光元件的特性是：

– 厚度（例如100μm）： d[m]

– 表面面积（例如1mm²）： A[m²]

– 热导率： λ[W/(mK)]

– 功率： P[W]

– 功率密度： p=P/A[W/m²]。

所得的温度差ΔT[K]=T_in–T_out因而可以被计算如下：

ΔT = P*d/(A*λ)

ΔT = P/A*d/λ

ΔT = p*d/λ。

下面在表2中示出了利用具有各种厚度的半透明混光元件的不同材料的这种计算的一些示例。

功率密度[W/mm<sup>2</sup>]	材料	热导率[W/mK]	厚度[µm]	ΔT[K]
					2	PMMA/聚碳酸酯	0.2	100	1000
2	玻璃	1.5	50	66
					2	蓝宝石	25	25	2
10	蓝宝石	25	25	10
					50	蓝宝石	25	25	50

表2：在颜色转换元件中温度增加的示例。

如从上文可以理解，半透明混光元件的选择是至关重要的，以便增加激光二极管的功率和/或以便减小颜色转换元件110的尺寸。而且，材料的厚度是相关的，并且如可以通过本发明实现的减小厚度是有利的。根据一些实施例，半透明混光元件的厚度为100μm或更小，优选地50μm或更小以及更优选地20μm或更小。

现在转回到图1，颜色转换元件110有利地被设计成在竖直方向上完全覆盖半透明混光元件108，该竖直方向是大体上垂直于衬底表面的方向。这可以提高发光设备100的效率。

根据一些实施例，半透明混光元件108具有100μm或更小的厚度以及0.1mm²或更小的面积。颜色转换元件110可以具有50μm或更小的厚度以及0.1mm²或更小的面积，并且激光二极管104的功率为2瓦特或更多。

根据实施例，衬底102是激光二极管104和颜色转换元件110被布置到其上的公共衬底。这些衬底可获得高热导率，其留给技术人员实现。这可以进一步减小发光元件100的尺寸。激光二极管104可以以上下（epi-down）配置安装到衬底102上。衬底102可以是平坦的陶瓷基板（例如氮化铝，AlN或氧化铍, BeO）。可替换地，激光二极管104可以直接安装在高导热金属上，例如具有用于附接激光二极管104的适当表面处理的铜引线框架。

激光二极管104有利地被配置成沿着衬底102的表面向半透明混光元件108中发射光106。通过以这样的方式定位激光二极管，与激光二极管被定位在半透明混光元件108之下的情况相比，发光设备100的厚度减小。而且，此配置简化了制造过程，因为激光二极管104可以在制造过程中的任何时间被安装到衬底102上。

激光二极管104被布置成贴近颜色转换元件110。由于所发射的光（激光束）106的张开角可以大到25度，因此激光二极管104的光出射窗（未示出）与半透明混光元件108的光内耦合表面112之间的减小的距离促进了半透明混光元件108的减小的厚度或高度。激光二极管104的光出射窗与半透明混光元件的光内耦合表面112之间的50μm的距离导致半透明混光元件108的厚度需要为50μm。通过在激光二极管与半透明混光元件之间放置透镜，可以降低厚度要求。可替换地，可以增加激光二极管104的光出射窗与半透明混光元件108的光内耦合表面112之间的距离。在例如2f布置中利用短焦距透镜，其中激光二极管104与透镜之间的距离和透镜与半透明混光元件108之间的距离是透镜的焦距的两倍，激光二极管的非常小的出射窗（例如~3μmx15μm）可以被聚焦在半透明混光元件108的内耦合表面112上，即使半透明混光元件108的厚度被减小至低于50μm。

可替换地或除了使用如上文所述的透镜之外，发光元件100可以包括布置在激光二极管与半透明混光元件之间的半透明波导元件402。这在图4中示出。根据此实施例，激光二极管104被配置成经由波导元件402向半透明混光元件（未示出）中发射第一颜色的光106。根据此实施例，半透明混光元件和半透明波导元件402一体地形成。半透明波导元件402可以进一步降低混光元件的厚度的要求，因为由激光二极管发射的光106的竖直传播在进入半透明波导元件402时停止。如上文所述，半透明波导元件将会借助于全内反射（TIR）把几乎所有或大部分所发射的光106引导至半透明混光元件中。根据一些实施例，半透明波导元件402的材料与半透明混光元件的材料相同。这可以简化发光元件100的制造过程。根据另外的实施例，半透明波导元件402和半透明混光元件的材料不同。在此情况下，半透明波导元件的材料可以例如是玻璃或任何其他合适的波导材料。

如图2-5和10中所显现，颜色转换元件110和半透明混光元件108可以包括反射涂层202。反射涂层202也可以在半透明混光元件的底部处提供，即在半透明混光元件108与衬底102之间提供。可以是金属镜的这样的涂层可以进一步促进半透明混光元件到衬底102的焊接。半透明混光元件的侧面上的反射涂层202可以是薄膜或金属涂层。根据本发明的实施例，反射涂层202或至少在半透明混光元件108的底部处提供的反射涂层是具有超过至少10W/mK的热导率的薄金属涂层。这样的薄金属涂层例如通过将金属表面焊接到衬底来实现半透明混光元件108与衬底102之间的良好热接触。半透明混光元件108的侧面上的涂层可以是金属侧面涂层或高反射漫射侧面涂层。薄金属涂层可以由银或铝或其他高反射金属组成。为了防氧化，可以在薄金属涂层的顶部上添加实现可靠焊接互连的另外一个或多个防护层。

如在图4中看到，激光二极管104可以被配置成向半透明混光元件的侧面的子部分中发射第一颜色的光106，并且其中半透明混光元件在除了该子部分之外的整个侧面上被提供有反射涂层202。在此情况下，该子部分是半透明混光元件与半透明波导402之间的分界面。在除了子部分502之外的整个侧面112上为半透明混光元件108提供反射涂层202的特征也在图5中显现。该特征的效果可以是减少从半透明混光元件出来的漏光。可能有利的是，通过非常贴近半透明混光元件放置激光二极管104或借助于如上文所述的透镜或半透明波导元件402减小子部分502的尺寸。

图6-8通过示例方式示出图5中所示的发光设备的不同特征和结构。图6示意性描述了半透明混光元件108的混光特征。在图6中，由激光二极管发射的光106在光内耦合表面112处进入半透明混光元件108，以在半透明混光元件108内被混合。半透明混光元件108的混合特性促进了在例如白色光稍后由颜色转换元件110发射时更好的颜色均匀性。图7示出反射涂层202的一个实施例的设计。反射涂层202可以减少来自半透明混光元件108和颜色转换元件110的光泄漏，即促进光被导向颜色转换元件110的发射表面504。在图8中，可以看到，颜色转换元件110的部分也被提供有反射涂层202。

图2示出发光设备100的另外的实施例。根据此实施例，反射涂层202在半透明混光元件108的内耦合表面112处提供。这可以简化发光元件的制造过程并且还提供成本节约，因为减小了所需的反射涂层202的量。如从图2以及从其他图还可以理解，颜色转换元件110可以被布置成在基本垂直于衬底102的表面的方向上发射光。然而，此配置仅通过示例方式示出。根据其他实施例，发光设备100可以被配置成使得颜色转换元件110被布置成在基本沿着衬底102的表面的方向上发射光，例如通过以不同方式提供反射涂层202。

根据本发明的一些实施例，发光设备进一步包括附加激光二极管。这在图3中示出。附加激光二极管302被配置向半透明混光元件108中发射第四颜色（例如红色）的光304。此实施例的一个优点在于，光谱成分的调谐可以通过在半透明混光元件中混合来自附加激光二极管302的更长波长（红色）光实现。根据实施例，红色光将不在颜色转换元件中被转换。因而，颜色转换元件110可以被布置成混合第一、第二和第四颜色的光以生成第五颜色的光，并且发射第五颜色的光。也可以发射第一、第二和/或第四颜色中的一些。所述调谐可以由控制器控制，该控制器用于单独控制激光二极管104和附加激光二极管302的光发射功率以用于控制从颜色转换元件110发射的第五颜色。通过邻近激光二极管104放置附加激光二极管302，半透明混光元件108和颜色转换元件110的尺寸不需要被影响。作为从附加激光二极管302发射第四颜色的光304的替换方案，附加激光二极管可以发射与由激光二极管104发射的光106相同颜色的光304。在此情况下，所述调谐可以通过在混光元件108的顶部上提供两个不同的颜色转换元件来实现，这两个不同的颜色转换元件中的每一个于是可以具有不同的色点，即发射不同着色的光。

图10示出本发明的另外实施例，其中发光设备100进一步包括在颜色转换元件110的光发射表面504处提供的准直器1002。可替换地，该准直器可以由诸如菲涅尔透镜或规则球面透镜之类的透镜替换。该准直器或附加透镜可以用于在期望的方向上引导从颜色转换元件的光发射表面504发射的光。

图9示出根据本发明的实施例的移动电话902。在此实施例中，移动电话902中的闪光灯模块904包括如上文所述的发光元件100。

如从上文可以理解，结合不同图描述的特征可以在本发明的同一个实施例中组合。因而，本领域技术人员认识到本发明绝不限于上文所述实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变形是可能的。例如，图3中所示的实施例可以与图4中所示的实施例组合，使得图3中的附加激光二极管302被配置成经由图4中的半透明波导元件402向半透明混光元件108中发射第四颜色的光。

而且，应当注意，具有布置在衬底102上并且配置成向半透明混光元件108中发射第一颜色的光106的激光二极管104的特征应当被理解为还覆盖具有发射第一颜色的光的多个激光二极管的可能性，其中由该多个激光二极管发射的所述第一颜色的光在进入半透明混光元件108之前被混合。使用这样的多个激光二极管可能是有利的，因为与仅使用单个激光二极管相比，功率输入增加。为了甚至进一步增加功率输入，可能的是在半透明混光元件108的超过一个侧面上，比如在半透明混光元件108的两个、三个或四个侧面上，提供这样的单个激光二极管104或如上文所述的多个激光二极管。因此，第一颜色的光经由半透明混光元件108的两个、三个或四个侧面被耦合到半透明混光元件108中。

而且，应当注意，根据本发明的一些实施例，半透明混光元件108的至少底表面，以及根据一些实施例，半透明混光元件108的壁可以以下述方式结构化：从激光二极管104、302进入半透明混光元件108的光优选地例如借助于垂直于入射射束的向上反射光的小棱柱形结构而被导向颜色转换元件110。

此外，在实践要求保护的本发明时通过研究附图、公开内容和所附权利要求，技术人员能够理解并实现所公开的实施例的变形。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的起码事实并不指示这些措施的组合不能用于获益。

Claims

1.一种发光设备（100），包括：

衬底（102），其在散热器上；

半透明混光元件（108），其布置在衬底（102）上；

颜色转换元件（110），其被布置在半透明混光元件（108）的顶部上并且被布置成使得来自半透明混光元件（108）的光被耦合到颜色转换元件（110）中；以及

激光二极管（104），其被配置成向半透明混光元件（108）发射第一颜色的光（106）；

其中激光二极管（104）也被布置在衬底（102）上，从而对半透明混光元件（108）和激光二极管（104）而言，衬底（102）变成公共衬底；

其中激光二极管（104）被布置成贴近所述颜色转换元件（110）；

其中激光二极管（104）被配置成沿着衬底（102）的表面向半透明混光元件（108）中发射第一颜色的光（106）；

其中所述颜色转换元件（110）被配置成将第一颜色的光（106）的部分转换成第二颜色，将第一颜色的光（106）与第二颜色的光混合以生成第三颜色的光，并且发射第三颜色的光；

其中所述颜色转换元件（110）被布置成在垂直于衬底（102）的表面的方向上发射第三颜色的光；并且

其中所述半透明混光元件（108）具有超过10W/mK的热导率，

使得颜色转换元件（110）能够在没有温度淬火的情况下耐受2W/mm²或更多的功率密度。

2.根据权利要求1的发光设备（100），其中所述半透明混光元件（108）由蓝宝石、氮氧化铝、氧化钇、钇铝石榴石或氟化镁制成。

3.根据权利要求1或2的发光设备（100），其中所述颜色转换元件（110）适于耐受4W/mm²或更多的功率密度。

4.根据权利要求1或2的发光设备（100），其中所述颜色转换元件（110）和/或所述半透明混光元件（108）包括反射涂层（202）。

5.根据权利要求1或2的发光设备（100），其中所述激光二极管（104）被配置成向所述半透明混光元件（108）的侧面的子部分（502）中发射第一颜色的光（106），并且其中所述半透明混光元件（108）在除了所述子部分（502）之外的整个侧面上被提供有反射涂层（202）。

6.根据权利要求1或2的发光设备（100），进一步包括布置在激光二极管（104）与半透明混光元件（108）之间的半透明波导元件（402），其中所述激光二极管（104）被配置成经由所述波导元件（402）向半透明混光元件（108）中发射第一颜色的光（106）。

7.根据权利要求1或2的发光设备（100），进一步包括布置在激光二极管（104）与半透明混光元件（108）之间的透镜。

8.根据权利要求1或2的发光设备（100），进一步包括被配置成向半透明混光元件（108）中发射第四颜色的光（304）的附加激光二极管（302），其中所述颜色转换元件（110）被布置成混合第一、第二和第四颜色的光以生成第五颜色的光，并且发射第五颜色的光。

9.根据权利要求8的发光设备（100），进一步包括半透明波导元件（402），其布置在位于一侧上的所述激光二极管（104）和所述附加激光二极管（302）与位于另一侧上的所述半透明混光元件（108）之间，其中所述激光二极管（104）和所述附加激光二极管（302）被配置成经由所述半透明波导元件（402）向所述半透明混光元件（108）中发射第一颜色的光（106）和第四颜色的光。

10.根据权利要求8的发光设备（100），其中所述附加激光二极管（302）被布置成邻近所述激光二极管（104）。

11.根据权利要求8的发光设备（100），进一步包括控制器，该控制器用于单独控制所述激光二极管（104）和所述附加激光二极管（302）的光发射功率以用于控制从所述颜色转换元件（110）发射的第五颜色。

12.一种包括根据权利要求1-11中任一项的发光设备（100）的闪光灯模块（904）。