CN107002978B

CN107002978B - 具有陶瓷石榴石的照明设备

Info

Publication number: CN107002978B
Application number: CN201580061320.0A
Authority: CN
Inventors: C.R.龙达; J.G.伯雷坎普; H.J.B.雅格特
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Lumileds Holding BV
Priority date: 2014-11-11
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2020-03-31
Anticipated expiration: 2035-11-04
Also published as: EP3224674A1; CN107002978A; KR20170084212A; JP6832277B2; US20170315433A1; JP2017536664A; KR102521767B1; WO2016075014A1; EP3224674B1; US10969670B2

Abstract

本发明提供了一种照明设备（1），该照明设备包括多个固态光源（10）以及具有第一面（141）和第二面（142）的细长陶瓷主体（100），这些面限定细长陶瓷主体（100）的长度（L），细长陶瓷主体（100）包括一个或多个辐射输入面（111）和辐射出射窗口（112），其中第二面（142）包括所述辐射出射窗口（112），其中所述多个固态光源（10）被配置成将蓝色光源光（11）提供给所述一个或多个辐射输入面（111）并且被配置成向辐射输入面（111）中的至少一个提供至少1.0*10¹⁷光子/(s.mm²)的光子通量，其中细长陶瓷主体（100）包括陶瓷材料（120），该陶瓷材料被配置成将蓝色光源光（11）的至少一部分波长转换成至少转换器光（101），其中陶瓷材料（120）包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺陶瓷材料，其中A包括钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一个或多个，并且其中B包括铝（Al）。

Description

具有陶瓷石榴石的照明设备

技术领域

本发明涉及一种例如用在投影仪中的照明设备。本发明进一步涉及一种用在这样的照明设备中的陶瓷石榴石、以及用于制造这样的陶瓷石榴石的方法。

背景技术

发光棒在本领域中是已知的。例如，WO2006/054203描述了一种发光设备，该设备包括：至少一个LED，其发射>220nm至<550nm的波长范围内的光；以及至少一个转换结构，其在没有光学接触的情况下朝着所述至少一个LED放置，至少部分地将来自所述至少一个LED的光转换成>300nm至≤1000nm的波长范围内的光，特征在于，所述至少一个转换结构具有>1.5且<3的折射率n并且比率A:E>2:1且<50000:1，其中A和E依如下被定义：所述至少一个转换结构包括其中所述至少一个LED发射的光可以进入转换结构的至少一个入射表面以及其中光可以离开所述至少一个转换结构的至少一个出射表面，所述至少一个入射表面中的每一个具有入射表面面积，所述（多个）入射表面面积编号为A₁…A_n，并且所述至少一个（多个）出射表面中的每一个具有出射表面面积，所述（多个）出射表面面积编号为E₁…E_n，并且所述至少一个（多个）入射表面面积中的每一个的和A为A=A₁+A₂…+A_n，并且所述至少一个（多个）出射表面面积中的每一个的和E为E=E₁+E₂…+E_n。

US2007/279914描述了一种光照系统，其包括能够生成第一波长范围内的光的非相干光源以及在被第一波长范围内的光照射时发射第二波长范围内的光的细长主体。该主体具有长度维度、宽度维度和高度维度。主体的至少一部分是锥形的，以便沿着长度维度增大宽度和/或高度。主体进一步包括提取表面。第一非提取表面沿着主体的长度的至少一部分延伸并且被设置成与提取表面共享公共边缘。第二波长的光的至少一些在非提取表面处全内反射。至少一个外部反射器被设置成邻近非提取表面以便在外部反射器与非提取表面之间产生间隙。

US2011/210658描述了一种陶瓷复合层压板，其包括波长转换层和非发射层，其中该陶瓷复合层压板具有至少0.650的波长转换效率（WCE）。该陶瓷复合层压板也可以包括包含发射材料和散射材料的波长转换陶瓷层，其中该层压复合物具有大约40%至大约85%之间的总透射率。波长转换层可以由等离子体YAG:Ce粉末形成。

发明内容

掺杂有Ce³⁺（三价铈）的发光陶瓷石榴石可以用来将蓝色光转换成具有更长波长的光，该更长波长的光例如在绿色至红色波长区域内，例如在大约500-750nm的范围内，有时甚至在蓝色区域内。为了在希望的方向上获得充分的吸收和光输出，有利的是使用透明棒。这样的棒可以用作光集中器，在其长度上集中来自诸如LED（发光二极管）之类的光源的光源光，将该光源光转换成转换器光，并且在出射表面处提供充分数量的转换器光。基于光集中器的照明设备可能例如是投影仪应用感兴趣的。

看起来由于石榴石具有立方晶体的对称性，单晶和陶瓷棒（即烧结的多晶材料）二者都可以使用。然而，令人惊奇地发现，陶瓷石榴石成分易于饱和，即当（泵浦光的）光强度增加时，棒内部光生成的效率降低。此外，令人惊奇地发现，在（几乎）相同条件下的单晶没有表现出这种效应，或者在比陶瓷小得多的程度上表现出这种效应。因此，与使用单晶时相比，使用高激发通量的照明设备在使用陶瓷时可能具有低得多的效率。此外，这样的照明设备可能（因此）具有对于功率和/或陶瓷主体长度的基本上非线性的依赖性，这不是所希望的。然而，由于陶瓷（即烧结的陶瓷主体）更容易制作，因而存在使用陶瓷的愿望。

因此，本发明的一个方面是提供一种替代性的照明设备，其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。本发明的还一个方面是提供一种替代性的投影仪或者投影仪设备，其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。另外，本发明的一个方面是提供一种用于为这样的照明设备（和投影仪）提供光集中器的方法，其优选地进一步至少部分地消除上述缺点中的一个或多个。

在第一方面中，本发明提供了一种照明设备（“设备”），该照明设备包括多个固态光源（例如至少10个，比如至少50个）、以及具有第一面和第二面的细长陶瓷主体（在本文中也表示为“光集中器”），这些第一面和第二面特别地限定了细长陶瓷主体（在本文中也表示为“陶瓷主体”）的长度（L），细长陶瓷主体包括一个或多个辐射输入面和辐射出射窗口，其中第二面包括所述辐射出射窗口，其中所述多个固态光源被配置成将（蓝色）光源光提供给所述一个或多个辐射输入面并且（其中固态光源）特别地被配置成向辐射输入面中的至少一个提供（平均）在特别地至少1.0*10¹⁷光子/(s.mm²)，例如甚至更特别地至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)的范围内的光子通量。采用蓝色（激发）光，这可以例如对应于提供给辐射输入面中的至少一个分别平均至少0.067W/mm²和0.2W/mm²的蓝色功率（W_opt）。在这里，术语“平均”特别地表示在（所述辐射输入表面中的至少一个的）区域上的平均。当超过一个辐射输入表面受辐照时，此时特别地这些辐射输入表面中的每一个都接收这样的光子通量。此外，特别地所表示的光子通量（或者当应用蓝色光源光时，蓝色功率）也是时间上的平均。特别地，细长陶瓷主体包括陶瓷材料，该陶瓷材料被配置成将（蓝色）光源光的至少一部分波长转换成转换器光，例如绿色到红色的范围内的光，该转换器光至少部分地从辐射出射窗口逃逸，其中陶瓷材料特别地包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺陶瓷材料（“陶瓷石榴石”），其中A包括钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一个或多个，并且其中B包括铝（Al）和/或镓（Ga）。如下面进一步表示的，A也可以指其他稀土元素，并且B可以仅仅包括Al，但是可选地也可以包括镓。公式A₃B₅O₁₂:Ce³⁺特别地表示化学式，即不同类型的元素A、B和O的化学计量（3:5:12）。然而，如本领域所知的，这样的公式表示的化合物可选地也可以包括与化学计量的小偏差。

在又一方面中，本发明也提供了这样的细长陶瓷主体本身，即具有第一面和第二面的细长陶瓷主体，这些面特别地限定细长陶瓷主体的长度（L），细长陶瓷主体包括一个或多个辐射输入面和辐射出射窗口，其中第二面包括所述辐射出射窗口，其中细长陶瓷主体包括陶瓷材料，该陶瓷材料被配置成将（蓝色）光源光的至少一部分波长转换成转换器光，例如绿色和红色转换器光中的（至少）一个或多个（其在细长陶瓷主体利用蓝色光源光被辐照时至少部分地从辐射出射窗口逃逸），其中陶瓷材料包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺陶瓷材料，其中A可以包括钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一个或多个，并且其中B可以包括铝（Al）。

看起来这样的照明设备和这样的陶瓷主体可以用在高功率辐照下而没有明显的饱和损失，所述高功率辐照例如至少2.0*10¹⁷光子/(s.mm²)，比如至少2.5*10¹⁷光子/(s.mm²)，比如尤其是至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)。特别令人感兴趣的是那些陶瓷石榴石，其在作为诸如棒之类的陶瓷主体被提供之后，在存在（一些）氧的情况下经受退火步骤。这种反直觉的退火（因为三价铈倾向于氧化成四价铈，这对于发光是不利的）看起来对于移除和/或重新分布陶瓷主体中的氧空位具有有益的效果。因此，特别地，所述集中器在含氧的气氛中经受退火步骤。

陶瓷材料包括石榴石材料。因此，所述细长主体特别地包括发光陶瓷。石榴石材料，尤其是陶瓷石榴石材料，在本文中也表示为“发光材料”。该发光材料包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺（石榴石材料），其中A特别地选自包括Sc、Y、Tb、Gd和Lu的组，其中B特别地选自包括Al和Ga的组。更特别地，A包括钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一个或多个，并且B包括铝（Al）。这样的石榴石可以掺杂有铈（Ce），并且可选地掺杂有诸如镨（Pr）之类的其他发光物种。在一个特定的实施例中，B由大约40%或更多的Al和60%或更少的Ga成分。特别地，B包括铝（Al），然而，B也可以部分地包括镓（Ga）和/或钪（Sc）和/或铟（In），特别地，可以替代高达约20%的Al，更特别地高达约10%的Al（即，A离子基本上由90或更多的摩尔百分比的Al以及10或更少的摩尔百分比的Ga、Sc和In中的一个或多个成分）；B特别地可以包括高达约10%的镓。在另一种变型中，B和O可以至少部分地被Si和N代替。如上面所表示的，元素A特别地可以选自包括钇（Y）、钆（Gd）、铽（Tb）和镥（Lu）的组。

在一个特定的实施例中，在第一选项中，陶瓷材料中的A包括至少90%的Lu，或者其中在第二选项中，陶瓷材料中的A包括50-95%范围内的Y和5-50%范围内的Gd，并且其中在这两个选项中，陶瓷材料中的B包括至少95%的Al和Ga，例如至少40%的Al，甚至更特别地至少80%的Al，比如至少90%的Al。第一选项可以提供特别地可以用于生成绿色光（绿色转换器光）的陶瓷主体，并且第二选项可以提供特别地可以用于生成红色光（红色转换器光）的陶瓷主体。这两个实施例提供了通常覆盖超过单个颜色的相对宽的带发射。例如，第一陶瓷材料的发射也可以包括光谱的黄色和红色部分中的强度，并且第二陶瓷材料的发射也可以包括光谱的绿色、黄色和红色部分中的强度。不希望的光可以利用光学滤波器（参见下文）被过滤掉（和/或在不希望的光为短波长时，可以通过使用例如干涉滤波器被反射回陶瓷棒中）。在又一个实施例中，A₃B₅O₁₂:Ce³⁺包括Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺。

本细长陶瓷主体的另一有趣的特征是以下事实：在特定长度上，该主体可以尺寸减小或者尺寸增大，光输出（通量）随着长度缩放。对于现有技术的陶瓷主体，尤其是对于没有经受这里描述的退火的那些陶瓷主体，这可能是不可能的。因此，在另一实施例中，照明设备在辐射出射窗口的下游具有转换器光的流明输出，其中在固定的光子通量（每mm²）（在（多个）辐射输入面处）下，至少在20-100mm的长度（L）范围内，流明输出可随陶瓷主体的长度（L）缩放。这在所表示的（高）光子通量下可能是特别相关的，所述光子通量例如至少1.0*10¹⁷光子/(s.mm²)，例如至少2.0*10¹⁷光子/(s.mm²)，比如特别地至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)。

如本文所表示的，退火之后陶瓷主体的光谱属性也可能不同于未退火的陶瓷主体。看起来例如陶瓷材料的热发光光谱在50-100℃的范围内表现出最大值，该最大强度处于等于或高于相同但是作为单晶被提供的材料的相同范围内的最大强度的范围内，例如是相同但是作为单晶被提供的材料的相同范围内的最大强度的大约1.5倍，比如2-10倍。因此，所述热发光相对类似于单晶的热发光。然而，未退火的陶瓷主体的热发光光谱具有这样的最大强度，其比单晶（以及退火的陶瓷主体）的最大强度高一个或多个数量级，例如是相应的单晶（即具有与陶瓷相同的成分的晶体）的最大强度的至少15倍。因此，氧空位的浓度存在大幅降低。此外，同样看起来最低激发带的强度相对于次低激发带的强度的比率由于氧化退火的原因而增大。例如，在退火之前，该比率可能大约为1.2，并且在退火之后，该比率可能为大约1.4。因此，在一个实施例中，该比率处于1.25-1.6的范围内。此外，在实施例中，与针对相同但是（尚）未氧化退火的陶瓷主体相比，该比率针对氧化退火的陶瓷主体高至少15%，特别地高至少20%。

如下文所表示的，特别地，所述陶瓷材料可以通过烧结工艺和/或热压工艺，接着在（轻微）氧化气氛中退火而获得。因此，在特定的实施例中，细长陶瓷主体可通过以下方法获得：包括真空烧结工艺和起始材料（其可能在升高的温度下被预烧结）在升高的温度下的等静压工艺（也参见下文）以提供细长陶瓷主体的方法，接着是包括至少1000℃温度下的氧化气氛中的退火工艺的方法。然而甚至更特别地，细长陶瓷主体可以通过以下方法获得：包括真空烧结工艺和中性或还原气氛中起始材料在升高的温度下的等静压工艺以提供细长陶瓷主体的方法，接着是所述包括所述退火工艺（在至少1000℃温度下的氧化气氛中）的方法。因此，特别地，本文描述的用于制造细长陶瓷主体的方法包括这样的方法：该方法包括在升高的温度下处理起始材料，这特别地在中性或还原气氛中执行。起始材料可以包括（特别地可以在升高的温度下预烧结的）起始粉末的混合物。然而，起始材料也可以包括粉末压块或生坯（状起始粉末，例如可通过干压获得）。氧化气氛可以包括N₂、CO₂、Ar、He、Kr等等中的一个或多个以及（一些）O₂。

以这种方式处理的陶瓷主体远远优于未处理的陶瓷主体（（在高光源功率下）光集中更加高效率）。光学属性和/或效率接近单晶（也参见上文）。然而，如上文所表示的，陶瓷主体可以比单晶更快且更容易地被制造，并且出于这个原因以低得多的成本被制造。

术语“陶瓷”特别地涉及一种无机材料，除别的以外，其可通过以下方式获得：在至少500℃，特别是至少800℃，例如至少1000℃，比如至少1400℃的温度下，在降低的压力、大气压力或者高压下，例如在10^-8至500MPa的范围内，例如特别是至少0.5MPa，比如特别是至少1MPa，比如1至大约500MPa，例如至少5MPa或者至少10MPa，特别是在单轴或等静压下，特别是在等静压下加热（多晶）粉末。一种特定的获得陶瓷的方法是热等静压（HIP），而HIP工艺可以是像在如上所述的温度和压力条件下的烧结后的HIP、胶囊HIP或者组合的烧结-HIP工艺。可通过这种方法获得的陶瓷本身就可以被使用，或者可以进一步加以处理（比如抛光）。陶瓷特别地具有这样的密度，其是理论密度（即单晶的密度）的至少90%（或者更高，参见下文），例如至少95%，比如在97-100%的范围内。陶瓷仍然可以是多晶，但是细粒（grain）（受压的颗粒或者受压的凝集颗粒）之间的体积减小或者大大减小。诸如HIP之类的升高的压力下的加热可以例如在例如包括N₂和氩（Ar）中的一个或多个的惰性气体中执行。特别地，升高的压力下的加热之前是选自1400-1900℃，例如1500-1800℃的范围的温度下的烧结工艺。这样的烧结可以在降低的压力下，例如在10^-2Pa或更低的压力下执行。这样的烧结可能已经导致这样的密度，该密度为理论密度的大约至少95%，甚至更特别地至少99%。在预烧结和诸如HIP之类的特别是在升高的压力下的加热之后，陶瓷主体的密度可以接近单晶的密度。然而，区别在于细粒边界在陶瓷主体中可用，因为陶瓷主体是多晶。这样的细粒边界可以例如通过光学显微镜或者SEM检测。因此，在本文中，陶瓷主体特别地指具有基本上与（相同材料的）单晶相同的密度的烧结的多晶。这样的主体因此对于可见光是非常透明的（除了诸如特别地Ce³⁺之类的光吸收物种的吸收之外）。

因此，在另一方面中，本发明也提供了一种用于制造细长陶瓷主体的方法，特别地该细长陶瓷主体具有长度（L）并且进一步特别地具有宽度（W）和高度（H），L>W并且L>H，该细长陶瓷主体包括一个或多个辐射输入面和辐射出射窗口，其中该细长陶瓷主体包括陶瓷材料，该陶瓷材料被配置成将（蓝色）光源光的至少一部分波长转换成绿色和红色转换器光中的至少一个或多个，其中陶瓷材料包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺陶瓷材料，其中A特别地包括钇、钆和镥中的一个或多个，并且其中B特别地包括铝，所述方法包括：在升高的温度下处理起始材料以便提供细长陶瓷主体；以及在退火工艺中在至少1000℃，例如特别是至少1200℃的温度下在氧化气氛中对细长陶瓷主体退火。起始材料可以包括例如氧化物或草酸盐或者包括钇的镧系元素和铝的其他前驱体材料等等。诸如粉末压块之类的起始材料通常在还原或惰性气氛中，即在不存在或者基本上不存在氧（O₂）或其他氧化物种的情况下，并且特别是在诸如低于1.10^-4巴（bar）之类的真空下，通常被加热至至少1500℃的温度。因此，在实施例中，所述包括在升高的温度下处理起始材料的方法在中性或还原气氛中执行。因此，该方法可以包括预烧结，之后是升高的压力下的加热。本文描述的陶瓷主体特别地可以通过（或者更特别地通过）本文描述的用于制造所述陶瓷主体的方法获得。

为了提供具有不同发射特性的发光陶瓷，起始材料和/或起始材料的成分可以不同。因此，在另一实施例中，起始材料被选择为提供在第一选项中陶瓷材料中的A包括至少90%的Lu，或者提供在第二选项中陶瓷材料中的A包括50-95%范围内的Y和5-50%范围内的Gd，并且其中在这两个选项中，陶瓷材料中的B包括至少95%的Al+Ga。对于其他发光陶瓷，可以选择起始材料的另一成分。

上面描述的工艺特别地提供了烧结的石榴石体，其特别地经受诸如HIP（参见上文）之类的升高的温度下的高压工艺。因此，特别地，所述包括在升高的温度下处理起始材料的方法包括这样的方法，该方法包括真空烧结工艺和等静压工艺，甚至更特别地升高的压力下的预烧结，之后是所述升高的温度下的高压工艺。

在获得陶瓷主体之后，可以对该主体抛光。在抛光之前或之后，特别是在抛光之前，可以执行退火工艺（在氧化气氛中）。在另一特定的实施例中，所述退火工艺持续至少2小时，例如在至少1200℃下至少2小时。此外，特别地，氧化气氛包括例如O₂。据发现，在一些实施例中，特别是在大于大约0.5%的铈浓度下，大约5-100ppm的O₂的浓度可能已经足够了，或者甚至更低。利用更低的O₂压力，比如至少0.01ppm（10^-8巴的O₂）甚至获得良好的结果。这种氧（部分）压力可以以本领域技术人员已知的若干方式获得。因此，氧化气氛可以包括空气，但是在许多实施例中也可以包括惰性气体，例如包括N₂、He、Ne、Ar等等中的一个或多个与一些氧的气体，所述氧例如0.01ppm-100%的氧，比如例如在1-100000ppm，例如10-1000ppm的范围内的O₂。

所述陶瓷主体具有光导或波导属性。因此，陶瓷主体在本文中也表示为波导或光导。由于陶瓷主体用作光集中器，陶瓷主体在本文中也表示为光集中器。陶瓷主体通常在与陶瓷主体长度垂直的方向上具有对可见光的（一定）透射。在没有诸如三价铈之类的激活剂的情况下，可见光的透射可能接近100%。

在本文中，术语“可见光”尤其涉及具有选自380-780nm范围的波长的光。透射可以通过在垂直辐射下将特定波长的具有第一强度的光提供给陶瓷主体并且将在透射通过材料之后测量到的该波长的光的强度与该特定波长处提供给材料的光的第一强度关联起来而确定（也参见化学和物理学CRC手册第69版的E-208和E-406，1088-1989）。

陶瓷主体可以具有任何形状，例如梁状或者棒状。然而，陶瓷主体也可以为盘状等等。本发明并不限于形状的具体实施例，本发明也不限于具有单个出射窗口或者外耦合面的实施例。在下文中，更详细地描述了一些特定的实施例。如果陶瓷主体具有圆形截面，那么宽度和高度可以是相等的（并且可以被限定为直径）。

在特定的实施例中，陶瓷主体特别地可以具有大于1的纵横比，即长度大于宽度。通常，陶瓷主体为棒或者杆（梁），但是陶瓷主体不一定具有方形、矩形或圆形截面。通常，光源被配置成辐照在本文中表示为辐射输入面的较长面之一（侧边缘），并且辐射从在本文中表示为辐射出射窗口的前面（前边缘）的面逃逸。特别地，在实施例中，固态光源或其他光源不与陶瓷主体物理接触。物理接触可能导致不希望的外耦合，并且因此集中器效率的降低。此外，通常，陶瓷主体包括两个基本上平行的面：辐射输入面以及与其相对的相对面。这两个面在本文中限定陶瓷主体的宽度。通常，这些面的长度限定陶瓷主体的长度。然而，如上文中以及也在下文中所表示的，陶瓷主体可以具有任何形状，并且也可以包括形状的组合。特别地，辐射输入面具有辐射输入面面积（A），其中辐射出射窗口具有辐射出射窗口面积（E），并且其中辐射输入面面积（A）是辐射出射窗口面积（E）的至少1.5倍，甚至更特别地至少2倍，特别地至少5倍，例如在2-50000，特别是5-5000倍的范围内。因此，特别地，细长陶瓷主体包括限定为辐射输入面的面积和辐射出射窗口的面积的比率的几何集中系数，其为至少1.5，例如至少2，比如至少5，或者更大（参见上文）。这允许例如使用多个固态光源（也参见下文）。对于像在汽车或数字投影仪中那样的典型应用，小而高强度的发射表面是所希望的。这不能利用单个LED获得，但是可以利用本照明设备获得。特别地，辐射出射窗口具有选自1-100mm²的范围的辐射出射窗口面积（E）。利用这样的维度，发射表面可以是小的，而仍然可以实现高强度。如上面所表示的，陶瓷主体通常具有（长度/宽度的）纵横比。这允许小的辐射出射表面，但是例如利用多个固态光源辐照的大的辐射输入表面。在特定的实施例中，陶瓷主体具有选自0.5-100mm的范围的宽度（W）。陶瓷主体因此特别地为一个整体，具有本文所表示的面。

通常为棒状或杆状的陶瓷主体可以具有任何的截面形状，但是在实施例中，具有方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形或者六边形的形状的截面。通常，陶瓷主体是长方体，但是可以具有与长方体不同的形状，光输入表面一定程度上具有梯形形状。通过这样做，可以甚至增强光通量，这对于一些应用而言可能是有利的。因此，在一些情况下（也参见上文），术语“宽度”也可以指直径，例如在陶瓷主体具有圆形截面的情况下。因此，在实施例中，所述细长陶瓷主体进一步具有宽度（W）和高度（H），特别地L>W并且L>H。特别地，第一面和第二面限定长度，即这些面之间的距离是细长陶瓷主体的长度。这些面特别地可以平行布置。

在实施例中，细长陶瓷主体包括第一面和第二面，这些面彼此的距离基本上等于细长主体的长度，一个或多个面（或边缘）桥接第一面与第二面之间的距离（并且（与第一面和第二面一起）限定该主体的直径）。这一个或多个面（或边缘）特别地可以具有细长主体的长度。在长方体的情况下，细长主体因此可以包括这样的面中的四个，第一面和第二面作为端面，其基本上限定主体的长度。

陶瓷主体也可以是柱形棒。在实施例中，该柱形棒具有沿着棒的纵向方向的一个平坦表面，并且光源可以置于该平坦表面处以便高效地将光源发射的光向内耦合到陶瓷主体中。该平坦表面也可以用于放置散热器。柱形陶瓷主体也可以具有例如彼此相对定位或者彼此垂直地放置的两个平坦表面。在实施例中，平坦表面沿着柱形棒的纵向方向的部分延伸。

如下文中在根据本发明的实施例中阐述的陶瓷主体也可以在长度方向上折叠、弯曲和/或定形，使得陶瓷主体不是笔直、线性的杆或棒，而是可以包括例如90或180度弯曲形式的圆角、U形、圆形或椭圆形状、环或者具有多个环的3维螺旋形状。这提供了一种紧凑的陶瓷主体，光通常沿着其被引导的该陶瓷主体的总长度相对较大，导致相对较高的流明输出，但是同时可以被布置到相对较小的空间中。例如，陶瓷主体的发光部分可以是刚性的，而陶瓷主体的透明部分是柔性的，以便提供陶瓷主体沿着其长度方向的定形。光源可以置于沿着折叠的、弯曲的和/或定形的陶瓷主体的长度的任何地方。

未用作光内耦合区域或者光出射窗口的陶瓷主体的部分可以设有反射器。因此，在实施例中，所述照明设备进一步包括被配置成将发光材料光反射回陶瓷主体中的反射器。因此，该照明设备可以进一步包括一个或多个反射器，所述反射器特别地被配置成将从与辐射出射窗口不同的一个或多个其他面逃逸的辐射反射回陶瓷主体中。特别地，与辐射出射窗口相对的面可以包括这样的反射器，但是在实施例中不与其物理接触。因此，反射器特别地可以不与陶瓷主体物理接触。因此，在实施例中，照明设备进一步包括（至少）配置在辐射出射窗口的上游并且被配置成将光反射回细长陶瓷主体中的光学反射器。替代性地或者此外，光学反射器也可以布置在其他面和/或不用来将光源光耦合进来或者将发光光耦合出去的面的部分。特别地，这样的光学反射器可以不与陶瓷主体物理接触。此外，（多个）这样的光学反射器可以被配置成将发光和光源光中的一个或多个反射回陶瓷主体中。因此，基本上所有的光源光都可以被保留用于发光材料（即（多个）激活剂元素，例如特别是Ce³⁺）转换，并且发光的相当部分可以被保留用于从辐射出射窗口向外耦合。术语“反射器”也可以指多个反射器。反射器可以例如配置在离第一面和/或一个或多个其他面0.1-10mm的距离处。

术语“耦合进来”和类似的术语以及“耦合出去”和类似的术语表示光从介质变化（分别地从陶瓷主体外部进入陶瓷主体中，以及反之亦然）。通常，光出射窗口将是某个面（或者面的部分），其配置成（基本上）垂直于波导的一个或多个其他的面。通常，陶瓷主体将包括一个或多个主体轴（例如长度轴、宽度轴或者高度轴），出射窗口配置成（基本上）垂直于这样的轴。因此，通常，（多个）光输入面将被配置成（基本上）垂直于光出射窗口。因此，辐射出射窗口特别地被配置成垂直于所述一个或多个辐射输入面。因此，特别地，包括光出射窗口的面不包括光输入面。

在辐射出射窗口的下游，可选地可以布置光学滤波器。这样的光学滤波器可以用来移除不希望的辐射。例如，当照明设备应当提供绿色光时，可以移除所有不同于绿色的光，并且当照明设备应当提供红色光时，可以移除所有不同于红色的光。同样地，这可以适用于被配置成提供黄色或橙色光等等的照明设备。当希望照明设备提供绿色和红色光时，可以过滤掉所有不同于绿色和红色的光。因此，在另一实施例中，照明设备进一步包括配置在辐射出射窗口的下游并且被配置成降低非绿色和非红色光中的一个或多个在转换器光中的相对贡献的光学滤波器。为了过滤掉光源光，可选地，可以应用干涉滤波器。同样地，当不同于绿色和红色的颜色是所希望的时，这可以适用于另一颜色。光学滤波器可以例如配置在离第二面0.1-10mm的距离处，或者可选地在零距离处（即物理接触）。特别地，光学滤波器可以例如配置在离辐射出射窗口0.1-10mm的距离处，或者可选地在零距离处。

在又一个实施例中，照明设备进一步包括准直器，该准直器配置在辐射出射窗口的下游并且被配置成对转换器光准直。这样的准直器，比如例如CPC（复合抛物形集中器），可以用来对从辐射出射窗口逃逸的光准直并且提供准直的光束。

此外，照明设备可以包括被配置成促进固态光源和/或发光集中器的冷却的散热器。该散热器可以包括铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、碳化硅铝、氧化铍、硅-碳化硅、碳化硅铝、铜钨合金、碳化钼铜、碳、金刚石、石墨及其两个或更多的组合或者由它们成分。照明设备可以进一步包括被配置成冷却陶瓷主体的一个或多个冷却元件。

特别地，光源为在操作期间发射（光源光）至少选自200-490nm的范围的波长的光的光源，特别是在操作期间发射至少选自400-490nm的范围，甚至更特别地440-490nm的范围中的波长的光的光源。该光可以部分地被发光材料使用。因此，在特定的实施例中，光源被配置成生成蓝色光。在特定的实施例中，光源包括固态LED光源（例如LED或者激光二极管）。术语“光源”也可以涉及多个光源，诸如例如2-20个（固态）LED光源，但是可以应用更多的光源。因此，术语LED也可以指多个LED。因此，如本文所表示的，术语“固态光源”也可以指多个固态光源。在实施例（也参见下文）中，这些光源是基本上相同的固态光源，即提供固态光源辐射的基本上相同的光谱分布。在实施例中，固态光源可以被配置成辐照陶瓷主体的不同面。

照明设备包括多个光源。特别地，所述多个（m个）光源的光源光具有光谱重叠，甚至更特别地，它们为相同类型并且提供基本上相同的光（因此具有基本上相同的光谱分布）。因此，例如在10nm的带宽内，所述光源可以基本上具有相同的发射最大值。

光源特别地被配置成将至少0.2W/mm²的蓝色光学功率（W_opt）提供给陶瓷主体，即提供给（多个）辐射输入面。蓝色光学功率被定义为这样的能量，其处于被定义为光谱的蓝色部分的能量范围内（也参见下文）。特别地，光子通量平均为至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)，例如至少6.0*10¹⁷光子/(s.mm²)。此外，在特定的实施例中，长度（L）为至少20mm。在又一个特定的实施例中，铈浓度处于0.1-3.0%的A的范围内，诸如例如98%的镥和2%的铈。

在特别地用于投影仪应用的又一实施例中，所述多个光源在脉冲操作中运行，脉冲操作具有选自10-80%，例如25-70%的范围的占空比。

在又一个方面中，本发明提供了一种被配置成提供可见光的照明单元，其中该照明单元包括至少一个如本文所限定的照明设备。例如，这样的照明单元也可以包括一个或多个（附加的）光学元件，比如光学滤波器、准直器、反射器、波长转换器等等中的一个或多个。照明单元可以例如是用在汽车应用中的照明单元，比如头灯。因此，本发明也提供了一种被配置成提供可见光的汽车照明单元，其中该汽车照明单元包括至少一个如本文所定义的照明设备，和/或包括至少一个如本文所定义的照明设备的数字投影仪单元。特别地，照明设备可以（在这样的应用中）被配置成提供绿色光或者红色光（和/或另一种颜色的光）。在特定的实施例中，这样的照明单元包括被配置成提供绿色光的至少第一照明设备以及被配置成提供红色光的至少第二照明设备（以及可选地被配置成提供另一种颜色的光的另一照明设备）。

照明设备可以是例如办公照明系统、家居应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明系统、聚光照明系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自亮显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警告标志系统、医疗照明应用系统、指示标志系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、温室照明系统、园艺照明或者LCD背光等等的一部分或者可以应用于其中。

在又一个方面中，本发明提供了一种包括根据前面的权利要求中任何一项的照明设备的投影仪。特别地，本发明提供了这样的投影仪，其包括至少两个根据权利要求1-9中任何一项的照明设备，其中第一照明设备被配置成提供绿色光，并且其中第二照明设备被配置成提供红色光。

术语“上游”和“下游”涉及相对于来自光生成装置（在这里特别地为第一光源）的光的传播的物品或特征的布置，其中相对于来自光生成装置的光束内的第一位置、更靠近光生成装置的光束内的第二位置在“上游”，并且更远离光生成装置的光束内的第三位置在“下游”。

本文的术语白色光对于本领域技术人员是已知的。它尤其涉及具有某一相关色温（CCT）的光，所述相关色温介于大约2000K与20000K之间，尤其是2700-20000K，对于普通照明尤其处于大约2700K和6500K的范围内，对于背光目的尤其处于大约7000K和20000K的范围内，并且特别地处于离BBL（黑体轨迹）的大约15 SDCM（颜色匹配的标准偏差）内，特别地处于离BBL的大约10 SDCM内，甚至更特别地处于离BBL的大约5 SDCM内。

在实施例中，光源也可以提供具有大约5000K与20000K之间的相关色温（CCT）的光源光，例如直接磷光体转换的LED（具有用于例如获得10000K的薄层磷光体的蓝色发光二极管）。因此，在特定的实施例中，光源被配置成提供具有某一相关色温的光源光，该相关色温处于5000-20000K的范围内，甚至更特别地处于6000-20000K的范围内，例如8000-20000K。相对较高的色温的一个优点可能在于，光源光中可以存在相对较高的蓝色分量。

术语“紫色光”或“紫色发射”特别地涉及具有大约380-440nm范围内的波长的光。术语“蓝色光”或“蓝色发射”特别地涉及具有大约440-490nm范围内的波长的光（包括一些紫色和青色色调）。术语“绿色光”或“绿色发射”特别地涉及具有大约490-560nm范围内的波长的光。术语“黄色光”或“黄色发射”特别地涉及具有大约560-570nm范围内的波长的光。术语“橙色光”或“橙色发射”特别地涉及具有大约570-600范围内的波长的光。术语“红色光”或“红色发射”特别地涉及具有大约600-780nm范围内的波长的光。术语“粉红色光”或“粉红色发射”涉及具有蓝色和红色分量的光。术语“可见”、“可见光”或者“可见发射”涉及具有大约380-780nm范围内的波长的光。

例如在“基本上所有的光”或者“基本上包括”中的本文的术语“基本上”应当为本领域技术人员所理解。术语“基本上”也可以包括具有“整个”、“完全”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，也可以移除形容词基本上。在适用的情况下，术语“基本上”也可以涉及90%或者更高，例如95%或者更高，特别地99%或者更高，甚至更特别地99.5%或者更高，包括100%。术语“包括”也包含其中术语“包括”意味着“由……成分”的实施例。术语“和/或”特别地涉及“和/或”之前和之后提到的项目中的一个或多个。例如，短语“项目1和/或项目2”和类似的短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在实施例中可能指“由……成分”，但是在另一个实施例中也可能指“至少包含所限定的物种以及可选地还有一个或多个其他物种”。

此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等等用于区分相似的元件并且不一定用于描述连续的或者按时间先后的顺序。应当理解的是，这样使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明实施例能够以不同于本文所述或所示的顺序操作。

除别的以外，本文的设备是在操作期间加以描述的。本领域技术人员将会清楚的是，本发明并不限于操作方法或者操作中的设备。

应当指出的是，上述实施例说明了而不是限制了本发明，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求书的范围的情况下将能够设计出许多替代性的实施例。在权利要求中，置于括号之间的任何附图标记都不应当被视为限制了权利要求。动词“包括”及其变体的使用并没有排除存在权利要求中未叙述的元件或步骤。元件之前的冠词“一”或“一个”并没有排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于经过适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的设备权利要求中，这些装置中的一些可以由同一硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中记载了某些技术措施这一事实并不意味着这些技术措施的组合不能有利地加以利用。

本发明进一步适用于包括说明书中描述的和/或附图中示出的表征性特征中的一个或多个的设备。本发明进一步涉及一种方法或过程，其包括说明书中描述的和/或附图中示出的表征性特征中的一个或多个。

可以组合本专利中讨论的各个方面以便提供附加的优点。此外，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

附图说明

现在，将仅仅通过示例的方式、参照示意性附图描述本发明的实施例，在附图中，相应的附图标记指示相应的部分，并且在附图中：

图1a-1e示意性地描绘了本发明的一些方面；

图2a-2d示出了制作的一些陶瓷主体和照明设备的一些结果。

附图不一定是按比例的。

具体实施方式

根据本发明的发光设备可以用在这样的应用中，这些应用包括但不限于灯、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头灯或尾灯之类的汽车照明、舞台照明、剧院照明和建筑照明。

如下文所阐述的作为根据本发明的实施例的部分光源可以适于在操作中发射具有第一光谱分布的光。该光随后耦合进光导或波导中；所述光导或波导在这里为陶瓷主体。光导或波导可以将第一光谱分布的光转换成另一光谱分布并且将该光引导至出射表面。

图1a中示意性地描绘了如本文所限定的照明设备的实施例。图1a示意性地描述了照明设备1，其包括多个固态光源10和细长陶瓷主体100，该细长陶瓷主体具有限定该细长陶瓷主体100的长度L的第一面141和第二面142。细长陶瓷主体100包括一个或多个辐射输入面111，在这里举例为用附图标记143和144表示的两个相对布置的面（其限定例如宽度W）。此外，陶瓷主体100包括辐射出射窗口112，其中第二面142包括所述辐射出射窗口112。整个第二面142可以用作或者配置为辐射出射窗口。所述多个固态光源10被配置成将（蓝色）光源光11提供给所述一个或多个辐射输入面111。如上文所表示的，它们特别地被配置成向辐射输入面111中的至少一个提供平均至少0.067W/mm²的蓝色功率W_opt。

细长陶瓷主体100包括陶瓷材料120，该陶瓷材料被配置成将（蓝色）光源光11的至少一部分波长转换成转换器光101，例如绿色和红色转换器光101中的至少一个或多个。如上文所表示的，陶瓷材料120包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺陶瓷材料，其中A包括例如钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一个或多个，并且其中B包括例如铝（Al）。附图标记20和21分别表示光学滤波器和反射器。前者可以在期望绿色光时减少例如非绿色光，或者可以在期望红色光时减少非红色光。后者可以用来将光反射回陶瓷主体或波导中，从而提高效率。应当指出的是，可以使用比示意性描绘的反射器更多的反射器。

原则上，光源可以是任何类型的点光源，但是在实施例中为固态光源，例如发光二极管（LED）、激光二极管或有机发光二极管（OLED），多个LED或激光二极管或OLED或者LED或激光二极管或OLED的阵列，或者任何这些光源的组合。原则上，LED可以是任何颜色的LED，或者其组合，但是在实施例中为蓝色光源，其产生UV和/或被限定为380nm与490nm之间的波长范围的蓝色范围内的光源光。在另一实施例中，光源是UV或者紫色光源，即在低于420nm的波长范围内发射。在多个LED或激光二极管或OLED或者其阵列的情况下，这些LED或激光二极管或OLED原则上可以是两种或更多不同颜色的LED或激光二极管或OLED，所述颜色例如但不限于UV、蓝色、绿色、黄色或红色。

图1a-1b示意性地描绘了照明设备的相似实施例。此外，照明设备可以包括与波导分离和/或集成到波导中的另外的光学元件，比如例如光集中元件，例如复合抛物形光集中元件（CPC）。图1b中的照明设备进一步包括准直器24，例如CPC。

图1c示意性地描绘了陶瓷波导的（不）可伸缩性。当具有光源的陶瓷主体可伸缩时，照明设备光101的强度随着陶瓷主体的长度缩放（参见图1b-1c）。长度用rl（相对棒长度；x轴）表示，并且强度用I（相对流明，y轴）表示。一种完美的可伸缩性是图1c中的曲线a（理想可伸缩性）。单晶通常非常接近这样的可伸缩波导。曲线b（可伸缩，但是不理想）表现出基本上可伸缩的波导。如本文所描述的陶瓷主体（特别地由于氧气氛中的后退火的原因）接近理想的可伸缩。在例如20-100mm的范围内的相当大的长度变化上，如本文所描述的陶瓷主体或波导看起来是可伸缩的。不可伸缩性用曲线c（不可伸缩的）示出。例如，没有经受后退火的陶瓷主体远远不那么可伸缩或者甚至不可伸缩。

图1d示意性地描绘了作为波导或者发光集中器的可能的陶瓷主体的一些实施例。所述面用附图标记141-146表示。第一变体、板状或者梁状陶瓷主体具有面141-146。未示出的光源可以布置在面143-146中的一个或多个处。第二变体是管状棒，具有第一和第二面141和142以及周向面143。未示出的光源可以布置在陶瓷主体周围的一个或多个位置处。这样的陶瓷主体将具有（基本上）圆形或者圆的截面。第三变体基本上为前两个变体的组合，具有两个弯曲的和两个平坦的侧面。图1d中示出的变体不是限制性的。更多的形状是可能的；即，例如参照通过引用合并于此的WO2006/054203。用作光导的陶瓷主体通常可以为包括在相互垂直的方向上延伸的高度H、宽度W和长度L的棒状或杆状光导，并且在实施例中是透明的，或者透明且发光的。光通常在长度L方向上被引导。高度H在实施例中<10mm，在其他实施例中<5mm，在还有其他的实施例中<2mm。宽度W在实施例中<10mm，在其他实施例中<5mm，在另外的实施例中<2mm。长度L在实施例中大于宽度W和高度H，在其他实施例中至少2倍于宽度W或者2倍于高度H，在还有其他的实施例中至少3倍于宽度W或者3倍于高度H。因此，（长度/宽度的）纵横比特别地大于1，例如等于或大于2。除非另有说明，术语“纵横比”指的是长度/宽度比率。

高度H:宽度W的纵横比典型地为1:1（对于例如普通光源应用而言）或者1:2、1:3或1:4（对于例如诸如头灯之类的特殊光源应用而言）或者4:3、16:10、16:9或者256:135（对于例如显示应用而言）。光导通常包括不布置在平行的平面内的光输入表面和光出射表面，并且在实施例中，光输入表面垂直于光出射表面。为了实现高亮度、集中的光输出，光出射表面的面积可以小于光输入表面的面积。光出射表面可以具有任何形状，但是在实施例中被定形为方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形或者六边形。

图1e非常示意性地描绘了包括如本文所限定的照明设备1的投影仪或投影仪设备2。通过示例的方式，在这里，投影仪2包括至少两个照明设备1，其中第一照明设备（1a）被配置成提供例如绿色光101，并且其中第二照明设备（1b）被配置成提供例如红色光101。光源5被配置成提供蓝色光。这些光源可以用来提供投影3。

若干照明设备被构建和/或评估。在下文中，蓝色通量密度用于泵浦48mm长棒；棒尺寸：1.2（冷侧）x1.9（泵浦侧）x48mm：

2.24A（安培；Amp）的值是使用的测试模块中的最大电流。4A值经过外推。到棒的耦合效率假设为100%，实际上85-90%更可能。此外，在棒表面上，假设入射的均匀蓝色通量分布。在现实中，可能出现一些热斑，但总是没有LED自身上的通量密度严重。棒从2个侧面受泵浦；按侧面计算棒上的入射蓝色通量密度，假设一个侧面被置于相应侧面上的LED激发。这将在典型地为Ce的掺杂剂浓度足够高以便吸收薄层上的蓝色光时成立。表格中的数据对于占空比（DC）为45%的脉冲操作成立。通过增大DC例如至60%，可以在相同的峰值电流下生成更多的功率，但是高不了多少，因为在DLP投影仪中也需要时间用于顺序地切换其他2个颜色通道。对于LCD投影仪而言，使用直流驱动（100% DC）。

在另一示例中，将绿色和红色发光陶瓷进行比较。将通量输出密度取为来自棒置于蓝色LED泵浦模块内部的CPC提取光学器件的输出。棒长度=48mm；LED计数：52x2mm²高功率LED。棒截面面积为1.2x1.9mm=2.28mm²：

LuAG（Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺）石榴石用于绿色发射；YGdAG（(Y+Gd)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺）石榴石用于红色。YGdAG实际上是黄色发射，也包含绿色和红色。绿色部分被过滤掉以便在投束器中使用红色部分。光的部分可能在棒内部上下反弹若干次。在绿色尤其是红色中仍然存在进一步改进的可能。更优化的红色可能性能仅仅略低于绿色。代替52个LED，也可以使用1mm²56个LED以便泵浦52mm棒，增加通量8%。对蓝色LED输出（上一张幻灯片）的改进直接以相同的因数改进绿色/红色输出。加倍棒长度（和LED计数）可以理想地加倍输出，因此加倍密度。因此，10cm棒可以在鼻口处具有18-20 Wopt/mm²的绿色密度。

图2a示出了具有根据本发明的成分，这里为LuAG的陶瓷石榴石棒的激发光谱。针对如本申请中所限定的陶瓷主体示出了激发（在最大发射处），该陶瓷主体在具有H₂O的H₂/N₂混合物中进行处理（a）并且在氧化条件下进行处理（b）。最低激发带的强度相对于次低激发带的强度的比率由于氧化退火的原因而增大（从1.17到1.44）。

图2b和图2c-2d中示出了氧化退火的影响。图2b示出了不同LuAG（纯Lu样本）的热发光数据，最低的a为单晶的热发光光谱，并且最高的c为未退火的陶瓷主体的热发光光谱。更接近单晶曲线的中间曲线b是退火的陶瓷主体。x轴表示以℃为单位的温度，以及y轴表示任意单位下的热发光强度。对于所述热发光数据，样本很快受到UV照射（360nm），并且然后在暗中以线性加热速率加热。发射的光强度被测量为样本温度的函数。

在HIP和湿成型气体退火（还原气氛）之后，多晶YGdAG棒表现出低性能。当把棒置于升高的温度下时，陷阱态余辉是可见的（由于陷阱电荷释放，接着辐射复合的原因）。通过氧化后退火步骤，例如在1250℃下在含O₂气氛中额外退火4小时，观察到与陷阱状态的减少有关的光输出的强烈增加。看不到余辉。氧化的棒与天然的棒之间的相对差异随着LED功率/通量密度的增加而明显增大。

在氧化退火的影响方面，测试了具有0.25% Ce和25% Gd（图2c）以及具有1% Ce和25% Gd（图2d）的陶瓷主体。具有52个LED模块、具有10%的占空比的1.2mm*1.9mm*52mm的棒用作用于测试的设备。在图2c中，从最低曲线到最高曲线的曲线顺序是：无退火；1% O2；5%O2；21% O2；CO退火。当执行无退火时，结果远远低于所有氧化退火（在1250℃下）。在图2d中，从最低曲线到最高曲线的曲线顺序是：第一参考（无氧化退火）；1% O2退火；0.5% O2退火；0.1% O2退火；N2退火（具有几个ppm的O2）。

现在，描述陶瓷主体的合成的示例。在罐子（jar）里称量原始材料Lu2O3、Y2O3、Gd2O3、Al2O3和CeO2的希望的组合。使用氧化铝研磨球在水中对原始材料进行湿法混合。添加粘合剂，并将悬浮液干燥（例如喷雾干燥）。使用钢模将粒状物干压成希望的形状，压力在大约1吨/平方厘米的范围内。受压的样本首先在1000℃下在空气中烧制，以便移除所有有机物质（粘合剂）。接着，在真空炉中典型地在1700℃、压力<10^-5巴下烧结样本。随后，真空烧结的样本典型地在1700℃/1000巴Ar或N₂下经过热等静压（HIP）以便实现近零孔隙度。在HIP之后，典型地在1250℃下在变化的氧化条件下对样本退火（参见上面的实验）。最后，将样本抛光以便获得最终产品。对于这里描述的棒样本，在抛光之前，在湿法成型气体（WFG）中完成退火是标准的。后续的描述的退火是之后在抛光的样本上完成的。

因此，本文结合适当的退火步骤描述了掺杂有Ce³⁺的陶瓷石榴石成分。所得到的陶瓷棒表现出与相同成分的、同样在高激发密度下使用优化的处理条件的单晶比肩的光转换效率。在没有退火的情况下，高激发密度下的光转换效率远远更低（30%或更多）。热刺激发光可以用来检查是否应用了作为本发明重要部分的（多个）退火步骤。未适当退火的陶瓷棒尤其在升高的温度下表现出明显的余辉。

Claims

1.一种照明设备（1），包括多个固态光源（10）和细长陶瓷主体（100），该细长陶瓷主体具有第一面（141）和第二面（142）以及细长陶瓷主体（100）的长度（L），细长陶瓷主体（100）包括一个或多个辐射输入面（111）和辐射出射窗口（112），其中第二面（142）包括所述辐射出射窗口（112），其中所述多个固态光源（10）被配置成将蓝色光源光（11）提供给所述一个或多个辐射输入面（111）并且被配置成向辐射输入面（111）中的至少一个提供至少1.0*10¹⁷光子/(s.mm²)的光子通量，其中细长陶瓷主体（100）包括陶瓷材料（120），该陶瓷材料被配置成将蓝色光源光（11）的至少一部分波长转换成转换器光（101），其中陶瓷材料（120）包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺陶瓷材料，其中A包括钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一个或多个，并且其中B包括铝（Al），其中细长陶瓷主体（100）通过以下方法可获得：包括真空烧结工艺和起始材料在升高的温度下的等静压工艺以提供细长陶瓷主体（100）的方法，接着是包括至少1000℃温度下的氧化气氛中的退火工艺的方法。

2.根据权利要求1所述的照明设备（1），其中细长陶瓷主体（100）通过以下方法可获得：包括真空烧结工艺和在中性或还原气氛中起始材料在升高的温度下的等静压工艺以提供细长陶瓷主体（100）的方法，接着是所述包括所述退火工艺的方法。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的照明设备（1），进一步包括配置在所述辐射出射窗口（112）的上游并且被配置成将光反射回细长陶瓷主体（100）中的光学反射器（21），其中辐射出射窗口（112）被配置成垂直于所述一个或多个辐射输入面（111），并且其中照明设备（1）进一步包括配置在辐射出射窗口（112）的下游并且被配置成降低非绿色和非红色光中的一个或多个在转换器光（101）中的相对贡献的光学滤波器（20）。

4.根据权利要求1和2中任何一项所述的照明设备（1），其中长度（L）为至少20mm，其中铈浓度处于0.1-3.0%的A的范围内，并且其中所述光子通量为至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)。

5.根据权利要求4所述的照明设备（1），在辐射出射窗口（112）的下游具有转换器光（101）的流明输出，其中在固定的每mm²光子通量下，所述设备被配置成使得至少在20-100mm的长度（L）范围内，流明输出可随陶瓷主体（100）的长度（L）缩放。

6.根据权利要求1、2和5中任何一项所述的照明设备，其中陶瓷材料被配置成使得陶瓷材料（120）的热发光光谱在50-100℃的范围内表现出最大值，该最大值处于相同但是作为单晶被提供的材料的在相同温度范围内的最大值的2-10倍的范围内。

7.根据权利要求1、2和5中任何一项所述的照明设备（1），其中在第一选项中陶瓷材料（120）中的A包括至少90%的Lu，或者其中在第二选项中陶瓷材料（120）中的A包括50-95%范围内的Y和5-50%范围内的Gd，并且其中在这两个选项中，陶瓷材料（120）中的B包括至少95%的Al和Ga。

8.根据权利要求1、2和5中任何一项所述的照明设备（1），其中细长陶瓷主体（100）包括被定义为辐射输入面（111）的面积和辐射出射窗口（112）的面积的比率、至少为2的几何集中系数，并且其中照明设备（1）进一步包括配置在辐射出射窗口（112）的下游并且被配置成对转换器光（101）准直的准直器（24）。

9.一种投影仪（2），包括根据前面的权利要求中任何一项所述的照明设备（1）。

10.根据权利要求9所述的投影仪（2），包括至少两个根据权利要求1-8中任何一项所述的照明设备（1），其中第一照明设备（1a）被配置成提供绿色光，并且其中第二照明设备（1b）被配置成提供红色光。

11.一种用于制造细长陶瓷主体（100）的方法，该细长陶瓷主体（100）包括一个或多个辐射输入面（111）和辐射出射窗口（112），其中该细长陶瓷主体（100）被配置成接收至辐射输入面（111）中的至少一个的至少1.0*10¹⁷光子/(s.mm²)的光子通量并且包括陶瓷材料（120），该陶瓷材料被配置成将蓝色光源光（11）的至少一部分波长转换成至少转换器光（101），其中陶瓷材料（120）包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺陶瓷材料，其中A包括钇、钆和镥中的一个或多个，并且其中B包括铝，该方法包括在升高的温度下处理起始材料以便提供细长陶瓷主体（100）；以及在退火工艺中在至少1000℃的温度下在氧化气氛中对细长陶瓷主体（100）退火。

12.根据权利要求11所述的方法，其中所述包括在升高的温度下处理起始材料的方法包括以下方法：包括真空烧结工艺和等静压工艺的方法，并且其中氧化气氛包括O₂。

13.根据权利要求11-12中任何一项所述的方法，其中所述包括在升高的温度下处理起始材料的方法在中性或还原气氛中被执行。

14.根据权利要求11-12中任何一项所述的方法，其中起始材料被选择为提供在第一选项中陶瓷材料（120）中的A包括至少90%的Lu，或者提供在第二选项中陶瓷材料（120）中的A包括50-95%范围内的Y和5-50%范围内的Gd，并且其中在这两个选项中，陶瓷材料（120）中的B包括至少95%的Al和Ga。