CN107077056B - 具有泵浦辐射源的照明设备 - Google Patents
具有泵浦辐射源的照明设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107077056B CN107077056B CN201580057215.XA CN201580057215A CN107077056B CN 107077056 B CN107077056 B CN 107077056B CN 201580057215 A CN201580057215 A CN 201580057215A CN 107077056 B CN107077056 B CN 107077056B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- luminescent material
- material component
- lighting apparatus
- mirror
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2006—Lamp housings characterised by the light source
- G03B21/2033—LED or laser light sources
- G03B21/204—LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V13/00—Producing particular characteristics or distribution of the light emitted by means of a combination of elements specified in two or more of main groups F21V1/00 - F21V11/00
- F21V13/12—Combinations of only three kinds of elements
- F21V13/14—Combinations of only three kinds of elements the elements being filters or photoluminescent elements, reflectors and refractors
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
- F21V9/32—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source characterised by the arrangement of the photoluminescent material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
- F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
- F21V9/38—Combination of two or more photoluminescent elements of different materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/10—Beam splitting or combining systems
- G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
- G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B33/00—Colour photography, other than mere exposure or projection of a colour film
- G03B33/08—Sequential recording or projection
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3102—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators
- H04N9/3111—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources
- H04N9/3117—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM] using two-dimensional electronic spatial light modulators for displaying the colours sequentially, e.g. by using sequentially activated light sources by using a sequential colour filter producing two or more colours simultaneously, e.g. by creating scrolling colour bands
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3158—Modulator illumination systems for controlling the spectrum
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F21—LIGHTING
- F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
- F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
- F21Y2115/30—Semiconductor lasers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/007—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light
- G02B26/008—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light in the form of devices for effecting sequential colour changes, e.g. colour wheels
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
- G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
- G03B21/14—Details
- G03B21/20—Lamp housings
- G03B21/2066—Reflectors in illumination beam
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Optical Elements Other Than Lenses (AREA)
Abstract
本发明涉及照明设备及其应用,该设备有:发射泵浦辐射的泵浦辐射源;转泵浦辐射为第一转换光的第一发光材料部件;产生第二转换光的第二发光材料部件;和第一发光材料部件下游在有至少一部分第一转换光的辐射路径中的耦合输出镜,第一转换光是有第一光谱范围和不同的第二光谱范围中的份额的宽带转换光,该镜仅在光谱范围的一个中透射但在另一个中反射,该镜下游有第一光谱范围中的第一光谱份额的光与有第二光谱范围中的第二光谱份额的光分开,该设备输出端处提供至少一部分有第一光谱份额的光,第二发光材料部件还设在有至少一部分由该镜分开的、有第二光谱份额的光的辐射路径中,根据激发发射与有第一光谱份额的光一起能提高效率的第二转换光。
Description
技术领域
本发明涉及一种照明设备,其具有用于发射泵浦辐射的泵浦辐射源和用于将泵浦辐射转换成转换光的发光材料。
背景技术
当前类型的照明设备例如能够在投影仪中用作为光源。通过将泵浦辐射源同与其间隔开设置的发光材料的组合能够实现高的发光密度。发光材料部件根据利用泵浦辐射的激发来发射特定颜色的转换光,该颜色随后能够供应给颜色通道(例如红色、绿色或蓝色)。通过顺序地激发与其转换光的颜色不同的发光材料部件,然后顺序地提供相应的通道,并且在时间进程中对于观察者得到由不同颜色构成的混合图像。这应该展示应用领域,然而不应该在其普遍性上限制主题。
本发明基于的技术问题是提出一种特别有利的照明设备。
发明内容
根据本发明,该目的由一种照明设备实现,该照明设备具有:用于发射泵浦辐射的泵浦辐射源;用于将泵浦辐射转换成第一转换光的第一发光材料部件;用于产生第二转换光的第二发光材料部件;和耦合输出镜,该耦合输出镜在第一发光材料部件的下游设置在具有至少一部分第一转换光的辐射路径中,其中第一转换光是具有在第一光谱范围中的和在与其不同的(未叠加的)第二光谱范围中的份额的宽带转换光,其中设置在具有至少一部分第一转换光的辐射路径中的耦合输出镜仅在这两个光谱范围的一个光谱范围中是透射的,然而在另一个光谱范围中是反射的,从而使得在耦合输出镜的下游,具有在第一光谱范围中的第一光谱份额的光与具有在第二光谱范围中的第二光谱份额的光分开地存在,其中在照明设备的输出端处提供至少一部分具有第一光谱份额的光,并且其中,第二发光材料部件(相对于设置在耦合输出镜下游的光)还设置在具有至少一部分由耦合输出镜分开的、带有第二光谱份额的光的辐射路径中,并且根据激发来发射第二转换光,该第二转换光与具有第一光谱份额的光一起能够用于提高效率。
优选的实施方式处于当前的说明书中,其中在描述中不总是详细地在设备和应用方面进行区分。
为了在输出端处提供特定颜色的光,因此首先不选择(用泵浦辐射激发的)如下的发光材料,该发光材料的转换光已经原始地、即没有光谱改变而具有期望的颜色。然而,相应的“第一”转换光具有(“第一”)光谱范围中的(“第一”)光谱份额,其对应于最终期望的颜色。相应地发射宽带转换光的发光材料也被称为宽带发光材料。该发光材料相对于已经原始地发射期望颜色的光的发光材料例如能够更有效,例如与在功率较高的情况下会展示淬灭的发光材料相比更有效;另一方面,也能够成本有利地提供宽带发光材料。
由发明人替换当前的设计而考虑的方案在于,滤除第二转换光的另外的“第二”光谱范围,即仅使用期望颜色的第一光谱范围。现在,不仅在颜色方面期望的、具有第一光谱份额的光提供在输出端处,而且也进一步使用具有第二光谱份额的光,这能够改进效率。通过利用具有第二光谱份额的光激发第二发光材料部件的方式,该第二发光材料部件根据该激发来发射第二转换光,并因此提供具有适当的光谱分布的附加的光。
如更下面详细地阐述,第二转换光具有与输出端处的具有第一光谱份额的光例如相同的颜色。因此于是提供更多的期望颜色的光。例如在具有不同颜色的顺序输出的通道的、开头提出的应用的情况下,因此“加强”在一定时间区间内给出的通道;而在没有利用第二发光材料再次转换的情况下,具有第二光谱份额的光的颜色相反处于与当前输出通道不同的颜色,这因此不可用。
为了分开具有第一和第二光谱份额的光,设有耦合输出镜,该耦合输出镜根据波长是透射的或反射的。因此,具有第一光谱份额的光能被反射,并且具有第二光谱份额的光能被透射,或者相反。在任何情况下,在耦合输出镜下游都存在反射的和透射的辐射路径;在一个辐射路径中存在具有第一光谱份额的光,在另一辐射路径中存在具有第二光谱份额的光。“耦合输出”表示:具有第一光谱份额的光随后提供用于照明目的;具有第二光谱份额的光相反事先以当前描述的方式再次传播。因此,输出端是如下的部段,自该部段起提供期望的光,并且不强制性地由孔径(孔板)或相对于辐射传播的最后的光学部件形成;在下游例如也还可以实现射束成型。
耦合输出镜/射束分配器在两个光谱范围中的一个中是“透射的”例如表示:第一转换光的位于该光谱范围中的部分的至少60%、优选至少70%、更优选至少80%被透射;“反射”例如表示:第一转换光的位于相应的光谱范围中的部分的至少60%、优选至少70%、更优选至少80%被反射。100%总是优选的,但是上限受技术限制例如能够处于95%或90%。由于入射角的可能的相关性,该说明具体地涉及照明设备中的情况。在本公开的范围内,只要谈及取决于波长的镜在特定的光谱范围或特定的光中透射或反射,相应的百分比值就能够通常是优选的。
干涉镜(也称作为“二向色镜”)优选作为射束分配器(取决于波长的镜),例如由至少两个介电层材料构成的多层系统,这些层材料的折射率不同并且依次交替地设置。第一层材料例如能够是二氧化硅,并且第二层材料例如能够是二氧化钛。射束分配器例如能够设计为高通滤波器或低通滤波器,即具有刚好一个极限波长,或者也设计为具有两个极限波长的带通滤波器或带阻滤波器;在该滤波器的通过范围中,该滤波器透射,在阻止范围中,该滤波器反射。通常,只要在本公开的范围内谈及取决于波长的镜,其就能够以上面描述的方式构造(即也将另外的镜作为耦合输出镜)。
由耦合输出镜分开的“宽带转换光”例如能够具有光谱强度分布,该光谱强度分布在至少30nm、优选至少60nm、更优选至少100nm的波长范围上连续地(在该范围内的全部波长中)示出如下的强度,该强度分别为可见光谱范围中(在380nm和780nm之间)的强度的最大值的至少10%、优选至少20%、更优选至少30%。
通常,“泵浦辐射”例如也能够为UV辐射,优选是蓝色泵浦光,例如具有405nm或450nm的主波长。激光辐射作为泵浦辐射是优选的,泵浦辐射源因此优选是激光源。也能够是多个激光源,这些激光源通常也能够具有不同的波长,然而优选具有相同的波长并且尤其优选是结构相同的,设置成阵列并且能够将分别发射的泵浦辐射聚集在发光材料部件上。激光二极管作为激光源是优选的。
通常,对于第一发光材料部件而言透射地(泵浦辐射入射侧相反于转换光发射侧)或反射地(入射侧=发射侧)运行是可行的;例如出于热或效率理由,优选反射地运行。第二发光材料部件也能够反射地或透射地运行;对于第一发光材料部件和第二发光材料部件也分别可以以透射和反射来组合运行。
在第一和/或第二发光材料部件的情况下,分别激发的辐射的垂直入射是优选的(具有第二光谱份额的泵浦辐射或光),其中分别观察相应的辐射射束的重心方向。只要在本公开的范围内谈及光的“重心方向”,该重心方向就作为辐射射束在辐射路径中相应的位置处的、以相应的光通量加权的向量的平均值来形成。因此,能够将光学装置与发光材料部件相关联,经由该光学装置将激发的辐射聚焦而且聚集作为转换光;由于典型的朗伯特(Lambertschen)放射特性,因此在激发辐射垂直入射的情况下通常聚集转换光。
通常为了引导转换光/激发辐射,以与相应的发光材料部件相关联的方式能够设有光学装置,该光学装置能够是成像的或者例如在复合抛物面聚光器(CPC)的情况下也能够是非成像的。
整体由第一发光材料部件发射的转换光不必到达耦合输出镜,而是例如能够取决于用于射束引导的光学装置地存在一定损失;通常,该光学装置不能聚集全部转换光。此外,能够将第一转换光在耦合输出镜上游也在光谱方面改变,例如参见图6、8与配属的用于说明的描述。第一转换光的“至少一部分”应当到达耦合输出镜;第一转换光的到达耦合输出镜的部分具有第一光谱范围中的第一光谱份额和第二光谱范围中的第二光谱份额。只要通常在本公开中引用“光的至少一部分”,这就也能够根据相应的结构例如表示至少20%、40%、60%、80%或90%(优选程度以提出的顺序递增)。
与由第一发光材料原始地发射的第一转换光相比,第一转换光的到达耦合输出镜的部分也能够在光谱方面改变。因此,第一和第二光谱份额能够共同地也能够仅部分地描述(原始的)第一转换光的光谱分布,即仅示出其中一个片段,参见图1以进行说明。例如根据下面详细阐述的耦合输入镜,因此例如能够切去邻接于第一光谱范围的深红部分。尽管如此,由耦合输出镜分开的、两个光谱范围中的光还具有强度、即第一和第二光谱份额(第一和第二光谱份额在耦合输出镜中观察);通常,“光谱份额”表示光谱强度。
但是,在优选的实施方式中,第一转换光也能够在光谱方面未改变地从第一发光材料部件到达耦合输出镜。换言之,第一转换光因此仅包含第一和第二光谱份额并且不包含超出的份额(该超出的份额如之前描述的那样被切去)。
在优选的设计方案中,第一光谱份额与第二光谱份额相比具有更长的波长,因此换言之,第二光谱份额的波长更短。因此,将波长更长的光耦合输出并且将波长更短的光引导至第二发光材料部件。由根据激发而发射的第二转换光比具有第二光谱份额的光具有更长的波长,因此进行降频转换。这也通常在第一发光材料部件的情况下是优选的,从而使得第一转换光比泵浦辐射具有更长的波长。
第一和第二光谱范围通过在极限波长中的限定来相互邻接;在刚刚示出的优选情况下,第一光谱范围因此远离其在更长的波长上延伸,并且第二光谱范围在更短的波长上延伸。极限波长根据耦合输出镜的光学特性、即反射/透射之间的过渡来确定。
进一步优选的是,第一转换光是黄光,该黄光的主波长例如能够为至少570nm、优选至少575nm,并且例如最大585nm、优选最大582.5nm,更优选最大580nm(令人感兴趣的是上限和下限也能够相互独立)。
对于第一发光材料部件,石榴石发光材料作为黄色发光材料能够是优选的,例如钇铝石榴石(YAG)或镥铝石榴石(LuAG),其分别利用铈掺杂。能够设置刚好一种单独发光材料或多种单独发光材料的混合物。
引导至第二发光材料的、具有第二光谱份额的光优选为绿光(这也应包括黄绿光)。该光的主波长例如能够为至少520nm、优选至少530nm、更优选至少535nm,并且例如最大为580nm、优选最大570nm、更优选最大565nm,尤其优选最大560nm(令人感兴趣的是上限和下限也能够相互独立)。
具有第一光谱份额的光优选是红光,其主波长例如为至少580nm、优选至少585nm、更优选至少590nm、尤其优选至少595nm。
在一个优选的实施方式中,红光具有例如最大615nm、优选最大610nm、更优选最大605nm的主波长,并且第二转换光是具有至少605nm、优选至少610nm、更优选至少615nm、尤其优选至少620nm的主波长的深红光。第二转换光因此能够在一定方面在光谱上补充红光,并且例如有助于优化在混合红光和深红光时得到的颜色位置。
另一方面,也就是在例如借助下面描述的耦合输入镜让第二转换光的辐射路径耦合到具有第一光谱份额的光的输出辐射路径上的情况下,在第二转换光与具有第一光谱份额的光之间的一定的光谱间距也能够是令人感兴趣的;因此,耦合输入镜例如能够透射具有第二光谱份额的光并且反射第二转换光,参见图2以进行说明。然而,耦合输入镜也能够“切去”第一转换光的光谱的一定部分(只要刚好存在与第二转换光的叠加)。
第二发光材料部件优选在第二光谱范围中具有高的泵浦效率,并且发射具有上述范围中的主波长的深红光。优选地,用铕掺杂的氮化硅、例如类型(Ca,Sr,Ba)2Si5N8或类型CaAlSiN3作为单独发光材料;发光材料部件能够或者具有刚好一种单独发光材料或者也具有多种单独发光材料的混合物。因此,优选能够是用Eu掺杂的单独发光材料,或者还有用Mn4+掺杂的单独发光材料。
在优选的设计方案中,耦合输出镜在第一光谱范围中是透射的,并且在第二光谱范围中是反射的。因此优选地,例如能够是低通滤波器或带阻滤波器,其中在后者的情况下,第一和第二光谱范围在两个极限波长中的较长的极限波长中相互邻接。在两个极限波长之间,例如对于蓝色通道,带阻滤波器是反射的并且在波长小于该较短波长时又是透射的(细节参见下面)。术语“高通”/“低通”在本公开的范围内涉及能量。
也与耦合输出镜在第一或第二光谱范围中是否是反射的无关,第一和第二光谱范围优选彼此邻接的极限波长以如下顺序优选递增地为至少570nm、575nm、580nm或585nm。有利的上限例如以如下顺序优选递增地为最大610nm、605nm、600nm或595nm;令人感兴趣的是上限和下限也能够相互独立。因此换言之,耦合输出镜的极限波长或极限波长之一处于相应的范围内。
在一个优选的实施方式中,将第二转换光与具有第一光谱份额的光一起被引导至相同的输出端;具有第一光谱份额的光在耦合输出镜下游处于“输出辐射路径”中。第二转换光的辐射路径耦合到该输出辐射路径上,并且对此优选已经在耦合输出镜上游沿着辐射路径引导,其包含具有第一光谱份额的光。
如下面更详细的阐述,第二转换光的辐射路径例如能够借助耦合输入镜耦合到具有第一光谱份额的光的辐射路径上。另一方面,第一和第二发光材料部件例如也能够直接彼此邻接地设置,并且在第二发光材料部件的边界面处穿过第一发光材料部件输出的第二转换光能够与由第一发光材料部件在其相反于该边界面的一侧上给出的第一转换光一起被引导。
在优选的设计方案中,在照明设备的输出端中通常能够设置面光调制器(),借助该面光调制器能够通过图像点相关的继续引导(或非继续引导)将图像调制到辐射射束上。“继续引导(Weiterleitung)”能够通过反射或透射进行。因此,例如能够设有微镜阵列(数字微镜设备,DMD阵列)或者基于液晶的成像器、例如LCD(液晶显示器)或者LCoS(硅基液晶)成像器。
通常,一个优选的实施方式涉及第一和第二发光材料部件,它们彼此直接在光学上接触地设置,或者直接彼此邻接或者经由中间空间彼此间隔开地设置,该中间空间优选没有光学有效的气体容积,参见图6以进行说明。在相应的中间空间中,因此例如在任何情况下都应当设置光学玻璃;在任何情况下,例如应将折射率n≥1.2、优选n≥1.3的材料设置在可能的中间空间中(分别在λ=580nm时观察)。
通常,对于发光材料部件而言层形式是优选的,因此其分别在层方向上具有比垂直于其的厚度方向上更大的、例如至少5倍、10倍、15倍、20倍或25倍的延伸。可能的上限例如能够为最大100倍、70倍、50倍或35倍。层方向上的延伸例如能够为在1mm和3mm之间,厚度为在100μm和200μm之间。
发光材料部件相对于层方向能够优选对等地设置。入射侧和发射侧优选位于相对于厚度方向的外部,在反射地运行的情况下处于相同的侧上,并且在透射地运行的情况下处于相反的侧上;入射侧和发射侧例如能够分别垂直于厚度方向地延伸。
如已经阐述的那样,在优选的实施方式中,具有第二转换光的辐射路径利用耦合输入镜耦合到第一转换光的辐射路径上,例如参见图2至5以进行说明。
耦合输入镜能够或者对于第一转换光(其至少一部分)是透射的并且反射第二转换光,或者对于第一转换光(其至少一部分)是反射的并且透射第二转换光。耦合输入镜的相应的极限波长例如能够为至少600nm、优选至少610nm、更优选至少615nm,并且例如为最大630nm、优选最大625nm;令人感兴趣的是上限和下限也能够相互独立。第一光谱区域因此例如能够从耦合输出镜的上述极限波长延伸直至耦合输入镜的已经提出的极限波长。
优选地,耦合输入镜对于第一转换光是透射的并且对于第二转换光是反射的。与在具有直接彼此上下安置的发光材料部件的上述变体方案中不同,第二转换光在射到耦合输入镜上之前通常穿过气体体积(惰性气体或优选空气)。
关于重心方向,与该重心方向优选倾斜45°的耦合输入镜是优选的(其中采用在该方向和垂直地穿过优选平坦的耦合输入镜面的轴线之间的倾斜角度),对此参见图2、3以进行说明,该重心方向在进行耦合输入的位置处具有带有第一转换光的辐射路径。另一方面,该角度也能够小于45°,例如为了实现整体上紧凑的结构,参见图4以进行说明。优选地,也可以将耦合输入和耦合输出镜设置作为集成的组件,例如作为具有两个彼此垂直的镜面的所谓的X-Cube,参见图5以进行说明。后者也能够有助于提高封装密度。
在优选的实施方式中,因此,如果激发光(具有第二光谱份额的光)射到入射侧上并且第二转换光被引导远离相反于该入射侧的发射侧,那么第二发光材料部件透射地运行。为了说明,参考图9和10。
因此进一步优选的是:在第一和第二发光材料部件之间能够设置有退耦镜,其中“之间”涉及在具有第二光谱份额的光的辐射路径上从第一发光材料部件到第二发光材料部件的入射侧。退耦镜在第一光谱范围中是反射的并且在第二光谱范围中是透射的,因此让(用于第二发光材料部件的)激发光经过。具有第二光谱份额的、由耦合输出镜向回引导的光例如通过第一发光材料部件和退耦镜透射至第二发光材料部件。
在一个优选的实施方式中,退耦镜在第一和第二发光材料部件之间与两个发光材料部件中的至少一个直接在光学上接触地设置(定义参见上文),优选与两个接触。尤其优选的是具有透明的基底体、例如玻璃或蓝宝石的层结构,其中两个发光材料部件、即退耦镜和基底体因此优选地设置成,使得紧密相邻的层直接彼此邻接并且退耦镜在该层序列中刚好位于两个发光材料部件之间。
一个优选的实施方式涉及在耦合输出镜上游设置在第一转换光的辐射路径中的第二发光材料部件,参见图7以进行说明。相对于第一转换光从第一发光材料部件到耦合输出镜的辐射路径,在该情况下,第二发光材料部件因此设置在这两者之间。在第一转换光到达耦合输出镜之前,其穿过第二发光材料部件,其中具有第二光谱份额的光的一部分已经被转换。因此,具有第二光谱份额的光的未转换的部分到达至耦合输出镜,其能够为例如至少30%、优选至少40%(相对于已转换的部分)。
在经过第二发光材料部件时,例如通过散射也能够失去具有第一光谱份额的光的一部分。但是优选地,其中的至少70%、更优选至少80%或90%到达耦合输出镜。因此,虽然在经过第二发光材料部件时改变了光谱份额的比例,光却还包含第一转换光(参见上文)。
在该实施方式中,耦合输出镜将具有第二光谱份额的光的未转换的部分向回引导至第二发光材料部件,在那里随后将该光至少部分地、优选完全地转换。根据激发而输出的第二转换光部分地朝耦合输出镜输出,但是通常也沿相反方向(朝第一发光材料部件)输出。如果第二转换光相对于具有第一光谱份额的光在光谱上错开一段,例如深红相对于红(参见上文),那么第二发光材料部件的朝向第一发光材料部件的一侧也能够设有取决于波长的镜,该镜对于第二转换光是反射的,然而在第一和第二光谱范围中是透射的。
通常,第一发光材料部件也能够设置为是静态的。然而,一个优选的设计方案涉及如下的第一发光材料部件,其设置在转动体上,该转动体能围绕旋转轴线转动地支承。通常例如也能够考虑发光材料滚筒,能够将发光材料部件设置在该发光材料滚筒的外周面上,然而优选的是发光材料轮,其中旋转轴线优选垂直于具有发光材料部件的设置面。在层状的发光材料部件的情况下,层方向因此垂直于旋转轴线。
优选地,然后也将用于另一通道的另外颜色的、尤其优选绿色的另一发光材料部件和/或用于蓝色通道的区段与第一发光材料部件共同地设置在转动体上。对于蓝色的通道,优选使用蓝色的泵浦光,该泵浦光能够或者单独地或者与转换光混合地供应蓝色通道;在后一种情况下,蓝色的泵浦光于是在蓝色区段中部分地由相应的发光材料部件转换。
在优选的设计方案中,具有第一发光材料部件的发光材料轮在对应于蓝色通道的另一区段中设有过道。在该过道中也能够设置有以透射和部分转换的方式运行的发光材料,优选经过过道的是蓝色的泵浦光,然而无转换地经过。因此,例如透明的基体能够形成光学过道,或者然后优选设置不透明的基体,其具有实际的穿通开口(切口)。
泵浦光在过道下游然后能够利用光学元件、例如至少两个镜进行转向,以使得该泵浦光具有相反于其原始传播方向(在穿过时)的方向。因此,该泵浦光被引导或者在发光材料轮旁边经过或者穿过另一过道,其相对于所提出的过道转动180°地错开。因为其余的通道优选反射地运行,所以蓝色的泵浦光在蓝色通道与其余的通道一起时在发光材料轮的前侧提供。
在例如参见图8说明的、优选的实施方式中,照明设备设置成,使得在激励第一发光材料部件的转动位置中,具有第二光谱份额的光在发光材料轮的后侧被引导至优选设置在发光材料轮的后侧上的第二发光材料部件(后侧与具有发光材料部件的前侧相反地设置)。当在另一转动位置中蓝色泵浦光通过第二过道穿过发光材料轮并因此再次向前引导时,这进一步优选经由与在蓝色通道情况下相同的光学元件(优选至少两个镜)进行。
在具有基体的发光材料轮的情况下,通常能够优选的是:第一发光材料部件设置在基体的一侧上,并且第二发光材料部件设置在其另一侧上(分别与基体连接),从而使得发光材料部件因此关于平行于旋转轴线的方向地位于基体的不同侧上。这例如能够与上述变体方案组合,根据该变体方案提出将第一和第二发光材料部件直接在光学上接触;另一方面,具有第二光谱份额的光能够在两个发光材料部件之间也穿过气体体积、例如惰性气体或优选空气,并且经由已经描述的光学装置引导(该光学装置不强制性地、但是优选地也用于泵浦光)。基体也能够是反射的(例如由金属构成/具有金属)并且局部地设有过道/穿口。
因此,在优选的设计方案中,也将第二发光材料部件设置在转动体上,尤其优选地与第一发光材料部件设置在相同的转动体上,参见已经描述的实例。但是另一方面,第二发光材料也能够设置在自有的转动体上,该转动体与第一发光材料部件的转动体脉冲地、优选同步地旋转。关于这种转动体的可行的设计方案参考上面的公开内容。
同样地,将耦合输出镜设置在转动体上也能够是优选的(并且关于“转动体”的可行的设计方案再次参考上面的公开内容)。更优选地是,耦合输出镜与第一和/或第二发光材料部件共用转动体,尤其与两者一起共用。因此,例如耦合输出镜设置在第一发光材料部件的一侧上并且第二发光材料部件设置在其另一侧上,优选地,这些组成部件然后彼此直接在光学上接触,并且更优选与转动体/发光材料轮的基底体直接在光学上接触。
在优选的设计方案中,耦合输出镜对于泵浦辐射、优选蓝色的泵浦光是透射的或反射的,也就是相反于第二光谱范围。如果耦合输出镜因此在第二光谱范围中是透射的,那么其因此对于泵浦辐射是反射的,相反当耦合输出镜反射具有第二光谱份额的光时,那么其透射泵浦辐射。因此,沿着第二转换光的辐射路径引导至耦合输出镜的泵浦辐射(在另一时间点中,作为另一通道)应该如具有第一光谱份额的光那样应经由耦合输出镜引导,即耦合输出。
本发明还涉及上述照明设备的应用,其利用由具有第一光谱份额的光和第二转换光构成的混合光进行照明。除了已经提及的投影应用之外,也就是例如用作为投影仪的一部分,有利的应用领域通常能够位于照明工程的范围中。例如也能够考虑应用于汽车照明的领域中或者应用在医学照明/照射设备中;此外,相应的光源例如也能够是效果光设备的一部分。
附图说明
下面,根据实施例详细阐述本发明。
详细地示出:
图1示出用于说明根据本发明的设计的、光谱的示意性的草图;
图2示出具有两个彼此间隔开设置的、分别反射地运行的发光材料部件的、根据本发明的第一照明设备;
图3示出根据本发明的第二照明设备,该第二照明设备的原理结构对应于根据图2的照明设备的原理结构,然而对于第二转换光的更有效的应用进行了优化;
图4示出根据本发明的第三照明设备,该第三照明设备的原理结构对应于根据图3的照明设备的原理结构,然而对于更紧凑的布置进行了优化;
图5示出根据本发明的第四照明设备,该第四照明设备的原理结构对应于根据图3和4的照明设备的原理结构,然而利用集成的耦合输出/耦合输入镜部件实现;
图6示出根据本发明的第五照明设备,其中两个发光材料部件彼此直接在光学上接触地设置;
图7示出根据本发明的第六照明设备,其具有反射地运行的第一发光材料部件和与其间隔开设置的第二发光材料部件;
图8示出根据本发明的第七照明设备,其具有部分反射地部分透射地运行的第一发光材料部件和与其间隔开设置地反射地运行的第二发光材料部件;
图9示出根据本发明的第八照明设备,其具有反射地运行的第一发光材料部件和与其直接在光学上接触的、透射地运行的第二发光材料部件;
图10示出根据本发明的第九照明设备,该第九照明设备的原理结构对应于根据图9的照明设备的原理结构,然而其中耦合输出镜与第一发光材料部件间隔开地设置。
具体实施方式
图1示出用于说明本发明的设计的、光谱的示意性的草图。短波的泵浦辐射1、即具有大约450nm主波长的蓝色泵浦光利用第一发光材料部件(YAG:Ce)转换成黄色的宽带转换光2。然而,对于多通道光源的红色通道,能够仅使用其中的第一光谱范围4a中的第一光谱份额3a,即红色的份额。如果这仅通过滤波器实现,那么第二光谱范围4b中的第二光谱份额3b不被使用。
现在,当前的方案在于:一方面将第一光谱份额3a作为红色光直接使用,并且为了该目的,与其分开的第二光谱份额3b同样能够用于红色通道,更确切地说通过重新转换来使用。利用第二光谱份额3b、即绿光/黄光来激发第二发光材料部件(用Eu掺杂的(Ca,Sr,Ba)2Si5N8),该第二发光材料部件根据该激发来发射深红色的第二转换光5。后者与具有第一光谱份额3a的光共同地能够用于红色通道。
黄色的宽带转换光2相对于第一光谱份额3a在能量较低的情况下也还具有光谱份额3c、即深红中的光谱份额。该份额甚至也能够用于红色通道,然而如下面根据图2阐述的那样被切去。
现在,图2示出具有第一发光材料部件7和第二发光材料部件8的、相应的第一照明设备6。第一发光材料部件7设置在能围绕旋转轴线9转动支承的发光材料轮10上,该发光材料轮在该附图中以示意性的剖面图示出(剖面平面包含旋转轴线9)。
在图2中示出的时间点中,即在发光材料轮10的所示出的转动位置中,泵浦辐射的辐射路径11射到第一发光材料部件7上,该第一发光材料部件根据激发来发射第一转换光(黄色的宽带转换光)。第一发光材料部件7反射地运行,并且第一转换光的辐射路径12分部段地沿着泵浦辐射的辐射路径11引导(沿相反的方向)。借助当前示意地作为聚光透镜示出的第一光学装置13,一方面将泵浦辐射聚焦到第一发光材料部件7上,并且另一方面将以朗伯特放射特性发散地输出的第一转换光准直。
相对于第一转换光设置在第一光学装置13下游的、取决于波长的泵浦辐射镜14尽管对于泵浦辐射是反射的,然而透射第一转换光。该第一转换光穿过下面详细阐述的另一取决于波长的镜(该镜在此同样是透射的)并且聚焦到耦合输出镜15上。该耦合输出镜15类似于第一发光材料部件7地可转动地支承,更确切地说,支承在滤波轮16上(该剖面平面又包含旋转轴线17)。
耦合输出镜15在第一光谱范围4a中是透射的,然而在第二光谱范围4b中是反射的。因此,第一转换光的第一光谱份额3a被透射并且作为红光在照明设备6的输出端18处提供。然而,由于取决于波长的镜23,整个第一转换光不到达耦合输出镜15,而是深红份额3c从辐射路径中被反射,参见图1。
具有第二光谱份额3b的光、即绿光在耦合输出镜15处反射。在具有第二光谱份额的光的辐射路径19中设置有第二发光材料部件8,;具有第二光谱份额的光在其上被聚焦,更确切地说利用与第二发光材料部件8相关联的第一发光材料部件光学装置20a进行聚焦。随后由其输出的第二转换光借助第二发光材料部件光学装置20b准直。在此,不是整个第二转换光被会聚,而是仅处于相应的空间角度中的部分被会聚。
在第二转换光的辐射路径21中设置有耦合输入镜23,该耦合输入镜对于第二转换光是反射的,然而对于第一转换光除了其深红份额之外是透射的,所述辐射路径经由镜(完全镜面化)22引导。具有第一光谱份额的光具有大约600nm主波长,并且第二转换光具有大于620nm的主波长。理想地,光谱不叠加(与在图1中不同),并且耦合输入镜23对于整个第一转换光是透射的。
第二转换光的辐射路径21在耦合输入镜23下游沿着第一转换光的辐射路径12延伸,因此与其共同地借助聚焦光学装置24聚焦到耦合输出镜15上。后者不仅在第一光谱范围中是透射的,而且作为低通滤波器于是通常在更长波长的情况下是透射的,深红色的第二转换光因此与红色光一起被耦合输出;输出辐射路径位于耦合输出镜15下游。
在与该附图中示出的时间点不同的时间点中,发光材料轮10随后能够继续转动一段,并且能够激发与第一发光材料部件7不同的发光材料部件,例如用于发射绿色的转换光,其随后能够透射地经过泵浦辐射镜14和耦合输入镜23。于是,滤波轮16也对应于发光材料轮10地继续转动,从而使得绿色的转换光不射到耦合输出镜15上,并且在输出端18处施加绿色光。
总之,取决于波长的泵浦辐射镜14因此对于泵浦辐射是反射的,但对其余是透射的;其极限波长例如能够为460nm。耦合输入镜23直至大约620nm的极限波长是透射的,并且在高于该极限波长、即在较低的能量下是反射的(高通滤波)。耦合输出镜15是极限波长为大约590nm的低通滤波器,因此该低通滤波器对此透射更长波长的(红色的和深红色的)光。
图3示出根据本发明的另一照明设备6,其基本结构对应于根据图2的基本结构。就此而言并且通常地,相同的附图标记表示具有相同功能的部件并且随后分别也参考其他附图的相应的描述。
由第一发光材料部件7根据利用泵浦辐射的激发来发射的第一转换光又被引导至耦合输出镜15,该耦合输出镜将红色份额透射至输出端18,并且将绿色份额反射至第二发光材料部件8。因此后者又设置在具有第二光谱份额的光的辐射路径19中,然而,该射束引导与根据图2的照明设备6的射束引导不同。
由耦合输出镜15发散地反射的绿光因此首先借助准直光学装置31进行准直,并且随后经由发光材料部件光学装置20聚焦到第二发光材料部件8上。在此,激发光、即绿光的重心方向垂直于第二发光材料部件8,即垂直于其入射侧32。第二发光材料部件8反射地运行,入射侧32与发射侧33相同。第二转换光经由相同的发光材料部件光学装置20引导,其中由于其具有平行于主放射方向的光学轴线的布置,会聚来自空间角度范围的第二转换光,在该第二空间角度范围中由于朗伯特放射特性而光强最大。
为了将会聚的第二转换光随后与具有第二光谱份额的光(绿光)的辐射路径19退耦,将转换光镜34设置在发光材料部件光学装置20下游,该转换光镜在第二光谱范围中是透射的,然而反射第二转换光。该辐射路径于是在该转换光镜下游又对应于根据图2的照明设备6的辐射路径,深红色的第二转换光与红光一起在输出端18处提供。
根据图4的照明设备6在原理上对应于根据图3的照明设备,在具有第二光谱份额的光、即反射的绿光的辐射路径19与第一转换光的辐射路径12之间的角度仅仅在耦合输出镜15处更小;第一转换光(其重心方向)更陡地射到耦合输出镜15上,即以相对于耦合输出镜15上的、垂直的轴线更小的角度。在根据图2和3的照明设备6中,在第一转换光的重心方向与轴线之间的角度为45°,即在两个重心方向之间(在第一转换光与具有第二光谱份额的光之间)的角度相应地为90°。
当前,该角度更小,并且与之相应地,准直光学装置31和具有第二发光材料部件8的整个下游的部件推移到离第一转换光的辐射路径12更近。这能够实现更紧凑的结构。此外,第二转换光在转换光镜34下游还不经由自身的镜22引导,而是直接地引导至耦合输出镜23,这就此而言使得一个组件不那么必要。
根据图5的照明设备6也针对空间需求进行了优化。与至今为止的照明设备6不同,在该情况下,耦合输出镜15不设置在滤波轮16上,而是与耦合输入镜23共同地设置在集成的组件中,即设置在所谓的X-Cube中。这两个镜15、23因此交叉,并且远离X-Cube,并且(具有第二光谱份额的光的)绿光的辐射路径19和第二转换光的辐射路径21沿着相同的路径朝该X-Cube延伸。
在该X-Cube中,具有第一光谱份额的光由两个镜15、23透射(对于深红的第二转换光也反射的耦合输入镜23对直至大约620nm的波长都是透射的,参见上文),然而具有第二光谱份额的光(绿光)由耦合输出镜15反射至发光材料部件光学装置20。根据激发由第二发光材料部件8发射的深红的第二转换光在耦合输入镜23处反射,并且与红光一起在照明设备6的输出端18处提供。耦合输出镜15能够在其他通道方面也更紧凑地设计,例如设计为带阻滤波器,以便例如对于蓝色通道(在另一时间点)是透射的。
根据图6的照明设备6与至此讨论的实施方式主要区别在于,在直到现在将两个发光材料部件7、8在空气空间上彼此间隔开地设置。与此相对,在图6的情况下,发光材料部件直接在光学上接触地设置,更确切地说彼此上下叠加地设置。第一发光材料部件7又设置在发光材料轮10上,然而,在发光材料轮10的基底体60与第一发光材料部件7之间设置有第二发光材料部件8。因此,第二发光材料部件8施加到基底体60上,并且第一发光材料部件7随后施加到第二发光材料部件8上。
第一发光材料部件7根据利用泵浦辐射的激发来发射第一转换光,更确切地说在原理上全向地发射,即基本上相同的部分在入射侧61和与其相反的后侧上发射,该入射侧当前也同时是发射侧62。第二发光材料部件8邻接于后侧地设置。当前讨论的发光材料部件7、8通常示出这种全向的放射特性,于是其与具体的布置相关,而不论转换光是否在相反于入射侧61的发射侧62处(透射)或刚好反射地导出。
在根据图6的照明设备6中,将在第一发光材料部件7的发射侧62(附图中向右)处输出的第一转换光的辐射路径12又聚焦到耦合输出镜15上,该耦合输出镜设置在滤波轮16上。具有第一光谱份额的光由此透射并且在输出端18处作为红光提供。然而,设置在基底体63上的耦合输出镜15反射具有第二光谱份额的光、即绿光,更确切地说沿着相同的路径向回反射。
绿光经过取决于波长的泵浦辐射镜14,该泵浦辐射镜因此设计为具有在泵浦辐射与宽带转换光之间(例如在460nm处)的极限波长的低通滤波器。随后,绿光射到第一发光材料部件7上并且不计可能的散射损失地穿过该第一发光材料部件直至第二发光材料部件8。在那里,绿光被转换成深红的第二转换光,该第二转换光通过第一发光材料部件7沿着第一转换光的辐射路径12被引导至取决于波长的耦合输出镜15,并且经过该低通滤波器并且在输出端18处提供,该低通滤波器的极限波长为大约590nm。
由第一发光材料部件7在其相反于发射侧62的后侧朝第二发光材料部件8输出的第一转换光由第二发光材料部件8部分地转换成深红光,该深红光随后以已经描述的方式到达至耦合输出镜15。具有第一光谱份额的光、即红光不计散射等地穿过第二发光材料部件8,并且在基底体60处朝发射侧62的方向反射并且从那里经由耦合输出镜15到达至输出端18,该基底体为了提高效率而设有反射的表面。
在根据图7的照明设备6中,两个发光材料部件7、8又彼此间隔开地设置,其中第二发光材料部件相反于根据图2至5的实施方式直接地设置在第一转换光的辐射路径12中。第二发光材料部件8与耦合输出镜15共同地设置在滤波轮16上,更确切地说以与耦合输出镜15直接在光学上接触的方式在透明的基体63的另一侧上设置在上游,即设置在耦合输出镜15上游。
在经过第二发光材料部件8时,包含在第一转换光中的绿光的一部分已经转换成深红光(部分转换);透射的、未转换的部分与其余的第一转换光一起又射到耦合输出镜15上。该耦合输出镜又将红光透射到输出端18,然而反射具有第二光谱份额的光、即绿光。该光射到发光材料部件8上,该发光材料部件根据激发来发射深红的第二转换光。
由第二发光材料部件8在其朝向耦合输出镜15的一侧输出的深红光与红光共同经过耦合输出镜15。在第二发光材料部件8的相反的侧上输出的深红光能够被引导至第一发光材料部件7,并且在其后侧反射,即随后又反射回到耦合输出镜15。然而为了在此避免散射损失,第二发光材料部件8的后侧也被镜面化,即具有极限波长为大约620nm的(可选的)高通滤波器71。
在根据图8的照明设备6中,两个发光材料部件7、8和耦合输出镜15设置在相同的发光材料轮10上,但是这两个发光材料部件7、8还彼此间隔开。第一发光材料部件7和第二发光材料部件8因此分别在自身的区段中延伸,这些区段相对于旋转轴线9位于相反的侧上。沿着旋转轴线9观察发光材料轮10,该布置在如下的范围内是旋转对称的,在该范围内这一个区段通过转动180°(围绕旋转轴线9)能够转移到另一区段中。
关于泵浦辐射,将耦合输出镜15设置在第一发光材料部件7上游,即以与第一发光材料部件7直接在光学上接触的方式设置。泵浦辐射穿过在该情况下设计为带阻滤波器的耦合输出镜并且射到第一发光材料部件7上。根据激发而发射的第一转换光由耦合输出镜15分开,该耦合输出镜又反射绿光并且透射红光(在阻止范围中,带阻滤波器是反射的)。第一发光材料部件7的相反于耦合输出镜15的一侧可选地设有(当前未示出的)镜,该镜在第二光谱范围中是透射的,即透射绿光;然而,红光(具有第一光谱份额的光)被反射并且引导至耦合输出镜15。
在第一发光材料部件7后侧,绿光的辐射路径19经由光学装置、当前两个镜80(完全镜面化)引导至第二发光材料部件8。由第二发光材料部件8根据激发而发射的深红的第二转换光随后经由相同的光学装置80向回引导,在第一发光材料部件7(其作为带阻滤波器在深红中又是透射)的后侧穿过可选的镜以及穿过第一发光材料部件7,并且经过耦合输出镜15。随后,深红光与红光一起在输出端18处提供。
为了利用根据图8的照明设备6在与示出的时间点不同的时间点中供应蓝色的通道,发光材料轮10在相应的部段中设有两个构造为过道的区段。蓝色的泵浦光能够经过这些过道,发光材料轮16的基体60因此例如能够设有相应的开口。在第一过道下游,也就是在发光材料轮16后侧,蓝色的泵浦光在其通过第二过道经过发光材料轮16之前,然后经由与绿光相同的光学装置80引导。随后,在发光材料轮(虚线)的前侧,能够将其利用镜81偏转至泵浦辐射镜14,并且利用后者反射至输出端18。
也在根据图9的实施方式中,两个发光材料部件7、8设置在相同的发光材料轮10上,然而以彼此直接在光学上接触的方式,因此该光在其之间相反于已经描述的布置而不经过空气空间。泵浦辐射又穿过耦合输出镜15射到第一发光材料部件7上。利用第一转换光的朝耦合输出镜15输出的部分,耦合输出镜反射绿光、即具有第二光谱份额的光;红光透射至输出端16。
在两个发光材料部件7、8之间设置有退耦镜90,第一转换光的朝另一侧输出的部分射到该退耦镜上。该退耦镜90是具有大约590nm的极限波长的高通滤波器,因此透射第一转换光的绿色份额并且反射红色份额;后者在输出端16处提供。另一方面,绿光经过退耦镜90,更确切地说,不仅原始沿该方向输出的还有之前在耦合输出镜15处反射的绿光经过该退耦镜。
在退耦镜90下游设置有第二发光材料部件8,该第二发光材料部件根据激发来发射深红色的第二转换光。深红光的辐射路径21利用光学装置91围绕发光材料轮16地引导,并且利用泵浦辐射镜14耦合到红光的辐射路径上、即耦合到输出辐射路径上,该泵浦辐射镜同时是耦合输入镜23。镜14、23对此设置为带通滤波器,也就是仅在大约460nm和620nm的两个极限波长之间是透射的,然而在其之下(对于泵浦辐射)和在其之上(对于深红光)是反射的。
也在根据图10的实施方式中,这两个发光材料部件7、8以彼此在光学上接触的方式设置在相同的发光材料轮10上。同样地,在两个发光材料部件7、8之间设有在第二光谱范围中透射的耦合输入镜90,并且深红色的第二转换光的辐射路径21也对应于在根据图9的实施方式中的辐射路径。
然而与此不同,在根据图10的实施方式中,耦合输出镜15不设置在相同的发光材料轮10上,而是与其间隔开地设置在自身的滤波轮16上。从第一发光材料部件7朝耦合输出镜15(在附图中向右)输出的第一转换光部分地经过耦合输出镜15,因此其又将红光透射至输出端16,然而向回反射绿光。
后者穿过组合的泵浦辐射/耦合输入镜14、23,其作为带通滤波器在大约460nm和620nm之间是透射的,穿过第一发光材料部件,并且也由退耦镜90透射;因此,绿光到达第二发光材料部件8。尤其根据激发而输出的第二转换光如根据图9阐述的那样进行引导。
Claims (38)
1.一种照明设备(6),所述照明设备具有:
用于发射泵浦辐射(1)的泵浦辐射源;
用于将所述泵浦辐射(1)转换成第一转换光(2)的第一发光材料部件(7);
用于产生第二转换光(5)的第二发光材料部件(8);和
耦合输出镜(15),所述耦合输出镜在所述第一发光材料部件(7)的下游设置在具有至少一部分所述第一转换光(2)的辐射路径(12)中,
其中,所述第一转换光(2)是具有在第一光谱范围(4a)中的和在与所述第一光谱范围不同的第二光谱范围(4b)中的份额的宽带转换光,
其中,设置在具有至少一部分所述第一转换光(2)的所述辐射路径(12)中的所述耦合输出镜(15)仅在这两个光谱范围的一个光谱范围中是透射的,然而在另一个光谱范围中是反射的,从而使得在所述耦合输出镜(15)的下游,具有在所述第一光谱范围(4a)中的第一光谱份额(3a)的光与具有在所述第二光谱范围(4b)中的第二光谱份额(3b)的光分开地存在,其中在所述照明设备(6)的输出端(18)处提供至少一部分具有所述第一光谱份额(3a)的光,并且其中,所述第二发光材料部件(8)还设置在具有至少一部分由所述耦合输出镜(15)分开的、带有所述第二光谱份额(3b)的光的辐射路径(21)中,并且根据激发来发射所述第二转换光(5),所述第二转换光与具有所述第一光谱份额(3a)的光一起能够用于提高效率。
2.根据权利要求1所述的照明设备(6),其中,具有所述第二光谱份额(3b)的光比具有所述第一光谱份额(3a)的光具有更短的波长,所述第二发光材料部件(8)利用具有所述第二光谱份额的光进行激发,并且由所述第二发光材料部件(8)发射的所述第二转换光(5)比具有所述第二光谱份额(3b)的光具有更长的波长。
3.根据权利要求2所述的照明设备(6),其中,所述第一转换光(2)是黄光,具有所述第一光谱份额(3a)的光是红光,具有所述第二光谱份额(3b)的光是绿光,并且所述第二转换光(5)是红光。
4.根据权利要求3所述的照明设备(6),其中,具有所述第一光谱份额(3a)的光具有至少580nm的主波长,并且所述第二转换光(5)是具有至少605nm的主波长的深红光。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备(6),其中,所述耦合输出镜(15)在所述第一光谱范围中是透射的,并且在所述第二光谱范围中是反射的。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备(6),其中,在所述第一光谱范围(4a)与所述第二光谱范围(4b)之间的极限波长至少为570nm并且最大为610nm。
7.根据权利要求5所述的照明设备(6),其中,在所述第一光谱范围(4a)与所述第二光谱范围(4b)之间的极限波长至少为570nm并且最大为610nm。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备(6),其中,在所述耦合输出镜(15)下游,在所述照明设备(6)的所述输出端(18)处,在输出辐射路径中提供至少一部分具有所述第一光谱份额(3a)的光,其中,具有至少一部分所述第二转换光(5)的辐射路径(21)至少分部段地沿着相同的所述输出辐射路径引导并且在相同的所述输出端(18)处提供。
9.根据权利要求7所述的照明设备(6),其中,在所述耦合输出镜(15)下游,在所述照明设备(6)的所述输出端(18)处,在输出辐射路径中提供至少一部分具有所述第一光谱份额(3a)的光,其中,具有至少一部分所述第二转换光(5)的辐射路径(21)至少分部段地沿着相同的所述输出辐射路径引导并且在相同的所述输出端(18)处提供。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备(6),其中,所述第一发光材料部件(7)和所述第二发光材料部件(8)分别层状地设置,其中,发光材料部件层彼此直接在光学上接触地设置。
11.根据权利要求9所述的照明设备(6),其中,所述第一发光材料部件(7)和所述第二发光材料部件(8)分别层状地设置,其中,发光材料部件层彼此直接在光学上接触地设置。
12.根据权利要求11所述的照明设备(6),其中,所述发光材料部件层彼此对等地设置。
13.根据权利要求8所述的照明设备(6),其中,在具有至少一部分所述第一转换光(2)的所述辐射路径(12)中设置有耦合输入镜(23),具有至少一部分所述第二转换光(5)的所述辐射路径(21)射到所述耦合输入镜上,其中,所述耦合输入镜(23)对于所述第一转换光(2)是透射的并且反射所述第二转换光(5),或者对于所述第一转换光(2)是反射的并且透射所述第二转换光(5),从而使得具有至少一部分所述第二转换光(5)的所述辐射路径(21)在所述耦合输入镜(23)和所述耦合输出镜(15)的下游耦合到所述输出辐射路径上。
14.根据权利要求12所述的照明设备(6),其中,在具有至少一部分所述第一转换光的所述辐射路径(12)中设置有耦合输入镜(23),具有至少一部分所述第二转换光(5)的所述辐射路径(21)射到所述耦合输入镜上,其中,所述耦合输入镜(23)对于所述第一转换光是透射的并且反射所述第二转换光(5),或者对于所述第一转换光是反射的并且透射所述第二转换光(5),从而使得具有至少一部分所述第二转换光(5)的所述辐射路径(21)在所述耦合输入镜(23)和所述耦合输出镜(15)的下游耦合到所述输出辐射路径上。
15.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备(6),其中,所述第二发光材料部件(8)透射地运行,即具有至少一部分由所述耦合输出镜(15)分开的、带有所述第二光谱份额(3b)的光的所述辐射路径(21)被引导到所述第二发光材料部件(8)的入射侧上,并且所述第二转换光(5)被引导远离与所述入射侧相反的发射侧。
16.根据权利要求14所述的照明设备(6),其中,所述第二发光材料部件(8)透射地运行,即具有至少一部分由所述耦合输出镜(15)分开的、带有所述第二光谱份额(3b)的光的所述辐射路径(21)被引导到所述第二发光材料部件(8)的入射侧上,并且所述第二转换光(5)被引导远离与所述入射侧相反的发射侧。
17.根据权利要求15所述的照明设备(6),其中,在所述第一发光材料部件(7)与所述第二发光材料部件(8)之间,相对于由所述耦合输出镜(15)分开的、带有所述第二光谱份额(3b)的光的所述辐射路径,从所述第一发光材料部件(7)到所述第二发光材料部件(8)的入射侧,设置有退耦镜(90),所述退耦镜在所述第一光谱范围中是反射的,并且在所述第二光谱范围中是透射的。
18.根据权利要求16所述的照明设备(6),其中,在所述第一发光材料部件(7)与所述第二发光材料部件(8)之间,相对于由所述耦合输出镜(15)分开的、带有所述第二光谱份额(3b)的光的所述辐射路径,从所述第一发光材料部件(7)到所述第二发光材料部件(8)的入射侧,设置有退耦镜(90),所述退耦镜在所述第一光谱范围中是反射的,并且在所述第二光谱范围中是透射的。
19.根据权利要求17所述的照明设备(6),其中,所述退耦镜(90)与所述第一发光材料部件(7)和/或所述第二发光材料部件(8)直接在光学上接触地设置。
20.根据权利要求18所述的照明设备(6),其中,所述退耦镜(90)与所述第一发光材料部件(7)和/或所述第二发光材料部件(8)直接在光学上接触地设置。
21.根据权利要求18所述的照明设备(6),其中,具有至一部分所述第二转换光(5)的所述辐射路径(21)在所述第一发光材料部件(7)和第二发光材料部件(8)旁边被引导至所述退耦镜(23)。
22.根据权利要求20所述的照明设备(6),其中,具有至一部分所述第二转换光(5)的所述辐射路径(21)在所述第一发光材料部件(7)和第二发光材料部件(8)旁边被引导至所述退耦镜(23)。
23.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备(6),其中,所述第二发光材料部件(8)在所述耦合输出镜(15)上游设置在具有至少一部分所述第一转换光(2)的所述辐射路径(12)中,其中,所述耦合输出镜(15)将在第一次经过所述第二发光材料部件(8)时未转换的部分作为具有所述第二光谱份额(3b)的光向回引导至所述第二发光材料部件(8)。
24.根据权利要求22所述的照明设备(6),其中,所述第二发光材料部件(8)在所述耦合输出镜(15)上游设置在具有至少一部分所述第一转换光的所述辐射路径(12)中,其中,所述耦合输出镜(15)将在第一次经过所述第二发光材料部件(8)时未转换的部分作为具有所述第二光谱份额(3b)的光向回引导至所述第二发光材料部件(8)。
25.根据权利要求1至4中任一项所述的照明设备(6),其中,所述第一发光材料部件(7)设置在转动体上,所述转动体能够围绕旋转轴线转动地支承。
26.根据权利要求24所述的照明设备(6),其中,所述第一发光材料部件(7)设置在转动体上,所述转动体能够围绕旋转轴线转动地支承。
27.根据权利要求26所述的照明设备(6),其中,所述第一发光材料部件(7)设置在发光材料轮上。
28.根据权利要求25所述的照明设备(6),其中,所述第二发光材料部件(8)也设置在转动体上,所述转动体能够围绕旋转轴线(9,17)转动地支承。
29.根据权利要求27所述的照明设备(6),其中,所述第二发光材料部件(8)也设置在转动体上,所述转动体能够围绕旋转轴线(9,17)转动地支承。
30.根据权利要求29所述的照明设备(6),其中,所述第二发光材料部件(8)与所述第一发光材料部件(7)一样地设置在相同的所述转动体上。
31.根据权利要求28所述的照明设备(6),其中,所述第一发光材料部件(7)和所述第二发光材料部件(8)设置在相同的所述转动体上。
32.根据权利要求30所述的照明设备(6),其中,所述第一发光材料部件(7)和所述第二发光材料部件(8)设置在具有基体(60)的发光材料轮上,所述基体能转动地支承,其中,所述第一发光材料部件(7)和所述第二发光材料部件(8)设置在所述基体(60)的不同的侧上。
33.根据权利要求25所述的照明设备(6),其中,所述耦合输出镜(15)设置在所述转动体上,所述转动体能够围绕旋转轴线(9,17)转动地支承。
34.根据权利要求32所述的照明设备(6),其中,所述耦合输出镜(15)设置在所述转动体上,所述转动体能够围绕旋转轴线(9,17)转动地支承。
35.根据权利要求34所述的照明设备(6),其中,所述耦合输出镜(15)与所述第一发光材料部件(7)和/或所述第二发光材料部件(8)共同地设置。
36.根据权利要求25所述的照明设备(6),其中,所述耦合输出镜(15)对于所述泵浦辐射(1)是透射的或反射的,对于具有所述第二光谱份额(3b)的光而言刚好与所述耦合输出镜的透射/反射特性相反。
37.根据权利要求35所述的照明设备(6),其中,所述耦合输出镜(15)对于所述泵浦辐射(1)是透射的或反射的,对于具有所述第二光谱份额(3b)的光而言刚好与所述耦合输出镜的透射/反射特性相反。
38.一种根据权利要求1至37中任一项所述的照明设备(6)的应用,所述应用利用由具有第一光谱份额(3a)的光和第二转换光(5)构成的混合光进行照明。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014221382.7 | 2014-10-21 | ||
DE102014221382.7A DE102014221382A1 (de) | 2014-10-21 | 2014-10-21 | Beleuchtungsvorrichtung mit Pumpstrahlungsquelle |
PCT/EP2015/072335 WO2016062500A1 (de) | 2014-10-21 | 2015-09-29 | Beleuchtungsvorrichtung mit pumpstrahlungsquelle |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107077056A CN107077056A (zh) | 2017-08-18 |
CN107077056B true CN107077056B (zh) | 2019-01-18 |
Family
ID=54238426
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201580057215.XA Expired - Fee Related CN107077056B (zh) | 2014-10-21 | 2015-09-29 | 具有泵浦辐射源的照明设备 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20170315431A1 (zh) |
CN (1) | CN107077056B (zh) |
DE (1) | DE102014221382A1 (zh) |
WO (1) | WO2016062500A1 (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108535943B (zh) * | 2017-03-03 | 2021-07-06 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种光源装置及其投影显示系统 |
JP6926589B2 (ja) * | 2017-03-29 | 2021-08-25 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置及びプロジェクター |
JP6964231B2 (ja) * | 2017-04-14 | 2021-11-10 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | 波長変換デバイス、光源装置、照明装置、及び、投写型映像表示装置 |
JP7081094B2 (ja) * | 2017-08-22 | 2022-06-07 | セイコーエプソン株式会社 | 波長変換素子、光源装置及びプロジェクター |
DE102018120112A1 (de) * | 2018-08-17 | 2020-02-20 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Strahlungsemittierendes Bauteil |
CN109188775A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-01-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光学基板及显示装置 |
JP7212843B2 (ja) * | 2018-12-19 | 2023-01-26 | カシオ計算機株式会社 | 光源装置及び投影装置 |
EP3971643A1 (en) * | 2020-09-22 | 2022-03-23 | Signify Holding B.V. | Increased red content in high cri high brightness light source |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1599051A3 (en) * | 2004-05-21 | 2008-04-23 | JDS Uniphase Corporation | Two-panel liquid-crystal-on-silicon color management system |
WO2012127554A1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-09-27 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 蛍光体を備えた照明光学系およびプロジェクタ |
CN104871085A (zh) * | 2012-12-26 | 2015-08-26 | 株式会社理光 | 光源装置和使用光源装置的投影仪 |
CN106574760A (zh) * | 2014-08-01 | 2017-04-19 | 欧司朗股份有限公司 | 具有泵浦辐射源的照明设备 |
Family Cites Families (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5796272B2 (ja) * | 2009-09-28 | 2015-10-21 | カシオ計算機株式会社 | 光源装置、投影装置及び投影方法 |
JP5617288B2 (ja) * | 2010-03-18 | 2014-11-05 | セイコーエプソン株式会社 | 照明装置及びプロジェクター |
CN102418907B (zh) * | 2010-12-08 | 2014-04-16 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 光源 |
JP2012141411A (ja) * | 2010-12-28 | 2012-07-26 | Jvc Kenwood Corp | 光源装置 |
CN102645825B (zh) * | 2011-11-03 | 2014-12-31 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 一种投影装置、光源系统以及色轮组件 |
DE102011087112B4 (de) * | 2011-11-25 | 2022-02-10 | Coretronic Corporation | Leuchtvorrichtung mit Leuchtstoff auf einem beweglichen Träger |
JP6290523B2 (ja) * | 2012-03-02 | 2018-03-07 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクター |
-
2014
- 2014-10-21 DE DE102014221382.7A patent/DE102014221382A1/de not_active Withdrawn
-
2015
- 2015-09-29 WO PCT/EP2015/072335 patent/WO2016062500A1/de active Application Filing
- 2015-09-29 US US15/520,858 patent/US20170315431A1/en not_active Abandoned
- 2015-09-29 CN CN201580057215.XA patent/CN107077056B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1599051A3 (en) * | 2004-05-21 | 2008-04-23 | JDS Uniphase Corporation | Two-panel liquid-crystal-on-silicon color management system |
WO2012127554A1 (ja) * | 2011-03-18 | 2012-09-27 | Necディスプレイソリューションズ株式会社 | 蛍光体を備えた照明光学系およびプロジェクタ |
CN104871085A (zh) * | 2012-12-26 | 2015-08-26 | 株式会社理光 | 光源装置和使用光源装置的投影仪 |
CN106574760A (zh) * | 2014-08-01 | 2017-04-19 | 欧司朗股份有限公司 | 具有泵浦辐射源的照明设备 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016062500A1 (de) | 2016-04-28 |
CN107077056A (zh) | 2017-08-18 |
US20170315431A1 (en) | 2017-11-02 |
DE102014221382A1 (de) | 2016-04-21 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107077056B (zh) | 具有泵浦辐射源的照明设备 | |
CN105204279B (zh) | 光源系统及投影设备 | |
JP6762073B2 (ja) | 照明装置および投影装置 | |
CN105659140B (zh) | 发光设备 | |
US8098375B2 (en) | Light emitting diode illumination system | |
CN105340094B (zh) | 发光设备 | |
CN105652572B (zh) | 光源系统及投影设备 | |
KR102088741B1 (ko) | 발광 장치 및 프로젝션 시스템 | |
US10359155B2 (en) | Light-emitting apparatus | |
CN103189794B (zh) | 照明设备以及使用其的投影型显示设备 | |
JP5341086B2 (ja) | 照明装置 | |
CN102141721B (zh) | 投影机 | |
WO2014073136A1 (ja) | 光源および画像投写装置 | |
JP4689579B2 (ja) | 発光装置 | |
CN106469770B (zh) | 发光装置 | |
WO2019097817A1 (ja) | 蛍光光源装置 | |
CN105393046B (zh) | 发光设备和用于对发光设备进行调光的方法 | |
CN106662293B (zh) | 用于在照明设备中使用的聚光器 | |
US20160116668A1 (en) | Light emitting device | |
US20160079490A1 (en) | Light emitting device comprising wavelength converter | |
JP5671023B2 (ja) | 色温度可変発光器 | |
CN109643050A (zh) | 照明装置和图像投影装置 | |
JP2011124002A (ja) | 光源装置および照明装置 | |
CN110737167B (zh) | 激光荧光光源及投影机 | |
WO2020178176A1 (en) | Optoelectronic semiconductor light source and bragg mirror |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20200813 Address after: Hsinchu Science Industrial Park, Taiwan, China Patentee after: Coretronic Corp. Address before: Munich, Germany Patentee before: OSRAM GmbH |
|
TR01 | Transfer of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20190118 Termination date: 20200929 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |