CN107703706A - 用于提供光的光模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种光模块，所述光模块包括激发辐射源和发光材料设备，所述发光材料设备具有分区段的发光材料载体(5)。分区(9，10)具有至少两个不同种类的区段，其中至少一个种类(9)包括发光材料。激发射束光斑(11)和分区(9，10)设计为，使得在激发射束和发光材料载体(5)之间的周期性的相对运动(M)中每个周期存在至少一个阶段(11’)，在所述阶段中多于两个区段同时地至少部分地由激发辐射照射。由此，在激发辐射的射束横截面之内发生不同区段的反复的时间上的和地点上的混合，进而改进有效光辐射的不仅时间上平均的而且空间上的光谱均匀性。

Description

用于提供光的光模块
技术领域
本发明以提供用于照明设备的光的光模块为基础。更准确地说，本发明涉及一种具有激发光源和波长转换装置的光模块。激发光源发射激发光，所述激发光借助于波长转换装置转换成在与激发光不同的光谱范围中的光(转换光)。通常，波长转换装置包括一个或多个适合用于波长转换的发光材料。
本发明尤其涉及高功率白光光源用于内窥镜、显微镜或用于医学检查灯以及娱乐应用的应用，例如实现所谓的光指(Sky Tracker(天空追踪器))、跟踪聚光灯(FollowSpots(追光灯))，固定的和可移动的效果灯(Moving Lights(摇头灯)，Wash Lights(洗墙灯))等。此外，本发明也能够用于1或3-芯片投影应用(LCD、DLP、LCoS)。
背景技术
从现有技术中已知照明设备，所述照明设备具有光模块，所述光模块具有呈发光材料形式的波长转换元件。
这些所谓的LARP光源(Laser-Activated Remote Phosphor(激光激发远程荧光粉))对于视频投影而言是长久已知的并且基于借助于发光材料转换器将蓝色的激光转化成白色的有效光。根据应用，白光借助动态的或周期性运动的LARP装置顺序地作为红光、绿光和蓝光的序列产生，或者借助静态的或非周期性运动的LARP装置连续地作为蓝光和黄光的叠加产生。
对于具有高的光要求的应用，通常使用具有发光材料轮的动态的LARP装置，其中通过围绕轮轴线的旋转运动进行能量输入的更均匀的分布。代替在静态的LARP装置中将全部激发能量集中到单个发光材料点上，在此实现在扩展的发光材料轨迹上的分布。此外，旋转简化与周围空气的热交换。
对于动态的LARP装置而言，代替旋转的发光材料设备，替选地也已知线性周期性运动的或平移振动的发光材料设备。在此不利的是：在两个拐点中出现局部更长的激发时长，此外与通常提高的发光材料损坏关联。
在静态的LARP装置中，通常通过如下方式产生白光：将射入的蓝色的激发光仅部分地转换成黄光，由此在黄色的发光材料中散射并且未转换的蓝色的剩余光能够与黄色的转换光叠加成白色的有效光。在此，LARP装置能够以反射模式和透射模式设计。在反射模式中，蓝色的、未转换的剩余光和黄色的转换光由发光材料设备反射，而在透射模式中，由发光材料设备透射。在任何情况下，所述部分转换方法的优点是连续的白光产生。然而缺点是：仅可困难地设定白色的有效光的色坐标，因为两个有色光分量蓝色和黄色的比例强烈取决于在制造黄色的发光材料层时的波动(层厚度变化，发光材料颗粒的粒度分布，发光材料颗粒在周围的基质中的密度波动等)。此外，蓝/黄-比例是固定预设的并且不能够彼此独立地改变。
与之相对，全转换经受明显更小的波动，因为在此，入射的蓝光由适当的黄色发光材料完全地转换为黄光。因此，通过例如由附加的蓝色的LED或蓝色的激光二极管添加纯蓝色的光，能够相对简单地设定所产生的有效光的白点。
在现有技术中，已知发光材料轮，其中借助于从交替的黄色的和蓝色的光辐射份额的全转换制造白光。为此，在发光材料轮上设有圆环形的、转换或不转换激发光的区段。按顺序产生白光的这种现有技术的问题是赝象，例如所谓的色彩分离(Color Break)，即以对于肉眼可见的方式分解成光谱组成部分，混合光由所述光谱组成部分组成。当光产生叠加附加的运动时，所述效应是特别大的，如这例如在娱乐或效果照明的领域中是常见的(例如摇头灯，天空跟踪器)。至今为止的解决方式已尝试：通过提高两个色彩分量之间变换的频率，降低色彩分离的可见性(例如DE 102014221115 A1)。
发明内容
本发明的目的是：提出一种用于提供光的光模块，其中至少减少或甚至几乎完全克服色彩分离现象。
本发明的另一方面是:提供具有高的空间上和/或时间上平均的光谱均匀性的白光，即通过混合不同颜色的光所产生的有效光的在时间区间上或在振动区间上平均的色坐标的变化在任何情况下都是小的。
所述目的通过一种用于提供光的光模块来实现，所述光模块包括：激发辐射源，所述激发辐射源设计成发出激发辐射；至少一个第一发光材料，所述第一发光材料设计成将射到其上的激发辐射至少部分地转换为转换光，并且借助所述转换光产生第一光路；发光材料设备，所述发光材料设备具有分区，所述分区具有至少两个不同种类的区段，其中第一种类的区段包括第一发光材料，其中光模块设计成用于在来自激发辐射源(2；102)并且射到发光材料设备(5；112)上的激发射束和分区之间的周期性的运动，其中每周期存在至少一个如下阶段，在所述阶段中，由激发辐射同时至少部分地照射多于两个区段。
此外，要求保护一种用于运行根据本发明的光模块的方法。
特别有利的设计方案在说明书中得到。
其他优选的设计方案在下面的描述中给出，其中各个特征的不同组合也能够对于本发明是重要的，并且描述总是隐含地涉及光模块以及用于运行所述光模块的方法。
在本公开的范围中，激发辐射首先表示电磁辐射，所述电磁辐射例如能够由激光器发射，并且所述电磁辐射的波长不局限于可见范围，而是例如也能够位于紫外或红外范围中。然而优选地，LED或激光辐射处于蓝色的光谱范围中，因为所述LED或激光辐射除了用于激发发光材料以外也能够用作为蓝光通道。
在本公开的范围中，术语“激发辐射源”通常不排除存在一个或多个其他的激发辐射源，所述其他的激发辐射源例如在空间上、光谱上和/或时间变化中补充，即能够同时地、但是也能够交替地照明发光材料设备。
根据本发明的光模块基于如下认识：通过发光材料装置的负责用于不同的有色光份额的区段的适当的几何设计方案和布置，能够解决现有技术的上述问题。这些措施的目的是：代替从一个区段至下一区段的照射的相对突然的变换等，引起至少一些不同区段之间的逐渐过渡。此外，根据本发明，通过在激发辐射的射束横截面之内进行不同区段的反复的时间上的和位置上的混合，改进有效光辐射的时间上的而且还有空间上的光谱均匀性。如在更下文中更详细地列举的，在此除了不同区段的设计方案和布置以外，激发射束光斑与区段的尺寸比也是重要的。
通过全部根据本发明的措施的相互作用实现：激发射束和分区的周期性的相对运动的每周期存在至少一个如下阶段，在所述阶段中，同时至少部分地由激发辐射、例如激发激光照射多于两个区段。
优选地，根据本发明的光模块设计为，使得在至少一个阶段期间，至少两个同时至少部分地由激发辐射照射的区段属于同一种类的区段。由此，对于属于同一种类的这两个区段的有色光份额，实现在激发射束光斑的横截面上的改进的空间分布。换言之，代替在这种阶段期间将激发射束横截面相对粗略地仅在一种类型的区段和另一种类型的区段之间进行划分，提出略微更细地划分成至少两个空间上分开的同一种类的区段和至少一个另一种类的区段。总的来说，由此最终也改进在有效光射束的横截面上的色彩均匀性。
有效光射束的色彩均匀性的进一步改进能够通过如下方式实现：分区构成为，使得在一个周期期间存在至少两个如下阶段，在所述阶段中，同时至少部分地由激发辐射照射的区段的空间布置是不同的。由此，区段在一个周期之内的顺序在空间上并非是不变的，而是变化的。因此，时间上平均地，实现有效光射束的色彩均匀性的进一步改进。
优选地，至少第二种类包括未经转换地透射或反射激发辐射的区段。在最简单的情况下，透射的区段能够是在发光材料设备中的开口，激发射束在掠过期间能够至少部分地无阻碍地且没有波长转换地经过所述开口。替选地，对于激发辐射的波长透明的材料例如也是适合的。
在最简单的情况下，反射区段例如能够通过简单地局部省去发光材料设备上的发光材料覆层来实现，至少在发光材料设备的载体材料对于激发辐射的波长充分反射的情况下如此。必要时，也能够设有附加的反射覆层。
此外，光模块设计用于：借助来自所述区段的未转换的激发辐射来产生第二光路。
在最简单的情况下，第二光路能够与第一光路重叠。那么就此而言，两个光路仅在时间上、即在顺序上有所不同。但是，这两个光路也能够在空间上有所不同。因此，优选设有光学系统，所述光学系统设计用于将两个光路聚集。
优选地，分区构成为，使得所述分区在一个周期之内具有尽可能多的区段的序列和同种区段的重复。适当的数量与相应的应用相关，例如与光束的射程、探照灯运动的速度等相关。探照灯运动越快，区段就彼此越靠紧或越小地设置。例如能够关于区段的数量和/或周期性运动的频率进行适当的调整。在此，目的是：在一个周期之内实现不同区段在激发射束横截面之内的尽可能好的位置上的和时间上的混合。
对于在发光材料轮转一圈期间在每个时间点都应实现良好的空间上的和光谱上的混合的优选的实施方式，能够根据几何关系估计区段的为此典型需要的数量。假设：为了恒定良好的混合，在分区上的激发射束光斑的直径大于或等于区段的尺寸，并且这些区段在发光材料轮的边缘的附近相对密排列地沿着圆环形的轨迹设置，那么典型的数量在大约150至250个区段或更多的范围中，其中在此探讨如下典型值：激发射束光斑的直径大约为1mm，在发光材料轮上的轨迹长度在大约150mm至250mm的范围中。只要区段的至少径向扩展足够小，借此激发射束光斑能够至少部分地照射多于一个同心的轨迹(例如两个或三个或更多)，那么相应地甚至设有几百个区段，例如大约一千个区段。如果开口的直径达到通常盘状构成的发光材料轮的厚度的数量级，这造成干扰效应，那么则可以假定达到构成为开口、例如孔的区段的密度的上限。
在一个实施例中，分区构成为，使得第二种类的区段设置在一个或多个第一种类的区段之内或者反之。例如，至少一个种类能够具有仅一个区段，并且其他一个种类或多个种类的全部区段设置在所述一个种类之内。例如，一个发光材料种类能够具有仅一个区段，在所述区段之内设置有至少一个第二种类的全部区段，例如具有另一发光材料种类的区段和/或反射的和/或透射的区段的种类。
为了在一个阶段期间能够借助激发射束同时至少部分地照射多于两个区段，光模块和尤其分区优选构成为，使得在分区上的激发射束的直径大于或等于至少一个种类的区段沿运动方向或垂直于所述运动方向的尺寸。而在顺序的有色光产生的现有技术中，激发射束的直径小于区段的横向于运动方向的扩展。在从一个区段到另一个区段的短的变换期间，仅对于两个直接相继的区段进行同时的照射。
在一个精细的且略微耗费的变型方案中，分区构成为，使得在分区上的激发射束的直径大于所有种类的区段沿运动方向以及垂直于所述运动方向的尺寸。由此实现：在相应的阶段期间，能够同时地、至少部分地照射特别多的区段。
在另一优选的变型方案中，光模块设计为，使得在任何时间点都不产生仅一个有色光份额，例如仅黄光或仅蓝光，而是总是，即在整个周期期间，同时产生至少两个不同的有色光份额。
对于一些应用而言，白色的有效光是优选的。因此，根据本发明的光模块在一个优选的实施例中设计用于产生白色的有效光。优选地，通过混合黄色的和蓝色的光份额产生白色的有效光。黄光例如通过借助于发光材料转换来转换蓝色的激发光而产生。蓝光(“蓝光通道”)优选通过蓝色的激发光本身形成。根据本发明，未转换的蓝色的激发光的一部分同时与转换的黄光的一部分聚集。通过黄色的和蓝色的有色光份额的改进的时间上的和尤其还有空间上的混合，产生具有良好的色彩均匀性的白色的有效光。
可选地，白色的有效光的色温能够是可控的。为此，例如激发射束和分区构成为，使得通过激发射束和分区之间的垂直于周期性的运动的运动方向的相对移动，能够改变时间上平均的相对有色光份额进而改变所产生的白色的有效光的色坐标。
在一个优选的实施例中，发光材料设备构成为发光材料轮，所述发光材料轮设计用于围绕旋转轴线旋转，并且其中分区环形地或环形段状地构成。
发光材料轮例如由载体材料构造，例如由金属或塑料材料构造，一种或多种发光材料施加到所述载体材料上。在旋转适宜性方面，载体材料优选是圆盘形的并且具有旋转轴线。
发光材料轮能够以透射和/或反射运行。对于透射中的运行，尤其透明的载体材料，例如玻璃或蓝宝石适合用于发光材料轮。对于反射运行，尤其反射的金属适合作为载体材料，例如铝。此外，能够相应地调整相应的发光材料层的厚度。
发光材料设备也能够以其他可旋转的形式实现，例如作为发光材料辊。
此外，发光材料设备也能够横向于激发激光束振动地构成。然而，在此不利的是：在两个拐点处出现提高的热负荷，这在转动设备中不是这种情况。然而，该问题能够在将拐点设计为纯反射或透射的区域的情况下缓和。
在用于运行根据本发明的光模块的方法中，至少暂时地由激发辐射同时至少在子区域中照射三个或更多个区段。由此，在所述时间阶段期间改进在有效射束横截面上的空间的色彩均匀性。
为了时间上平均地进一步改进的色彩均匀性，以时间顺序改变同时被照射的区段的空间上的布置和/或种类归属。
在方法的一个优选的改进方案中，在任何时间点都不仅照射同一种类的区段，而是总是同时照射两个不同种类的区段。
附图说明
下面，根据实施例详细阐述本发明。附图示出：
图1示出用于透射运行的光模块的一个实施例；
图2a示出在图1中示出的发光材料载体的一个实施方式；
图2b示出发光材料载体的在图2a中示出的实施方式的变型方案；
图2c示出在图1中示出的具有倾斜定向的透明区段的发光材料载体的一个实施方式；
图2d示出发光材料载体的在图2c中示出的实施方式的一个离散的变型方案；
图2e示出发光材料载体的在图2c中示出的实施方式的另一离散的变型方案；
图3示出在图1中示出的发光材料载体的另一实施方式；
图4示出具有发光材料轮的光模块的一个实施例；
图5a示出在图4中示出的发光材料轮的一个实施方式的前视图；
图5b示出在图5a中示出的发光材料轮的侧视图；
图6示出发光材料载体的在图2b中示出的实施方式的一个变型方案；
图7示出发光材料载体的在图2b中示出的实施方式的另一变型方案；
图8示出发光材料载体的在图2e中示出的实施方式的一个变型方案；
图9示出用于发光材料轮的环形的分区结构的一个实施方式；
图10示出用于发光材料轮的环形的分区结构的另一实施方式。
具体实施方式
在下文中为了简化，相同的或同类的特征也能够用相同的附图标记表示。
图1示出根据本发明的用于在透射运行中提供白光的光模块1的示意图。
光模块1包括激发激光器2，所述激发激光器发射蓝色的激发激光3。为了更好的概览，没有详细地示出例如由激光二极管的矩阵构造的激发激光器2以及所属的用于射束聚集和用于射束成形的光学元件(但是参见图4)。此外，仅示意地表明光学光路。
激发激光3在蓝色的光谱范围中(典型地405nm至480nm)选择，因为在该光谱范围中对于大多数发光材料而言能找到适合的激发波长，并且在分别使用的发光材料的优选的主波长和转换效率方面，也提供具有所需的光学辐射功率的适合的半导体激光器。此外，蓝色的激发激光3在本实施例中也用作用于所产生的白色的有效光的蓝光通道。
如上所述，来自激发激光器2的蓝色的激发激光3已经借助于在图1中未示出而是归入象征性的矩形2中的准直光学装置准直并且引导到聚焦光学装置4上。聚焦光学装置4将蓝色的激发激光束3聚焦到发光材料设备上，所述发光材料设备构成为细长的发光材料载体5。这样在发光材料载体5上产生的激发激光束光斑的典型的直径在大约1mm至3mm的范围中。发光材料载体5将激发激光3部分地作为未经转换的激发激光3透射并且部分地作为经波长转换的转换光6透射。将透射的光3、6在经过发光材料载体5之后借助于准直光学装置7准直，以继续用作为白色的有效光8。
下面，现在也参照图2a至2e，所述附图分别以示意图示出细长的发光材料载体5的不同的实施方式，更确切地说示出借助蓝色的激发激光3照射的平坦的前侧。
在图2a中，所述前侧设有第一种类的矩形的发光材料区段9，所述发光材料区段与第二种类的同样矩形的透明区段10交替。对于这种发光材料区段9，发光材料载体5的例如由玻璃或蓝宝石构成的透明的载体材料分区段地借助宽带地在黄色的光谱范围中发射的发光材料(黄色发光材料)、例如铈掺杂的钇铝石榴石来薄地覆层。在此，典型的层厚度在大约100微米至200微米的范围中。对于第二种类的透明区段10，在两个发光材料区段9之间分别构成有未覆层的区段。此外，发光材料载体5设有为了更好的概览未示出的横向振动设备，所述横向振动设备能够实现在发光材料载体5和激发激光束3之间的横向振动(在图1中象征性地通过双箭头M表示，所述双箭头说明发光材料载体5的振动方向，其中振动幅值能够选择为，使得整个发光材料载体5通过激光束振动)。由此，激发激光束光斑11可以说在前侧上沿着细长的发光材料载体5来回运动(在图2a中同样象征性地通过双箭头M表示)。在本实例中，发光材料区段9沿运动方向M的尺寸A安排成，使得所述尺寸刚好大致对应于激发激光束光斑11的直径D。在此，将直径D通常作为FWHW(Full Width at Half Maximum，半峰全宽)值来确定，但是例如也能够定义成在中间强度的1/e2或1/e处的直径(e＝欧拉常量)。借此，在每个发光材料区段9处存在仅一个短的瞬间，在所述瞬间激发激光束光斑11刚好照射仅一个相应的发光材料区段9(参见图2a)。否则，激发激光束光斑11始终也还附加地至少部分地照射至少一个透明区段10。因为此外透明区段10沿运动方向M的尺寸B小于激发激光束光斑11的直径D(B＜D)，所以在两个相继的发光材料区段9之间分别存在如下阶段，在所述阶段期间同时至少部分地照射三个区段，即透明区段10和在其左侧和右侧两个分别相邻的发光材料区段9的一部分(在图2a中示例地通过点状的激发激光束光斑11’示出)。在一个振动周期期间，在图2a中示出的实例中存在2乘5，即10个阶段，在所述阶段期间同时至少部分地照射三个区段。在此，较窄的透明区段10好像是分别穿越各由一个发光材料区段9引导和跟随的激发激光束光斑11。通过不仅在空间上关于激发激光束光斑11的横截面、而且在周期性振动的时间平均值中，与在现有技术中相比实现改进的色彩均匀性，在现有技术中，所有区段沿运动方向M的尺寸大于激发激光束光斑的横截面，即照射仅一个区段的阶段相应更长，并且此外决不同时至少部分地照射多于两个区段。在另一实施方式(未示出)中，透明区段10能够偏离严格的矩形并且例如截锥形地或梯形地或自由形状地构成。
发光材料载体5的在图2b中示出的实施方式对在图2a中示出的设计进行如下改变：第二种类代替多个较窄的矩形的透明区段包含多个圆形的透明区段12。在此，圆形的透明区段12的相应的直径d小于激发激光束光斑11的直径D(d<D)。此外，相邻的透明区段12的间距C同样小于激发激光束光斑11的直径D(C<D)。在图2b的实例中，大致适用：d+C＝D。由此，一旦前面的透明区段开始从激发激光束光斑中移出(在图2b中对应于激发激光束光斑11(在发光材料载体5的参考平面中)向左的运动)，激发激光束光斑11就开始刚好部分地照射跟随的透明区段。同时，借助激发激光束光斑11的横截面的在掠过期间改变的部分也实现对黄色发光材料的持续的照射，因为发光材料区段13横向于运动方向M的扩展L与激发激光束光斑11的直径D大致同样大，进而大于透明区段12的直径d。在分区的所述实施方式中，第一种类最后由唯一的连续的发光材料区段13形成。第二种类，即在此八个圆形的透明区段12全部设置在所述唯一的发光材料区段13之内。通过所述分区实现：在一个周期期间，在任何时间点都不会仅照射唯一的区段。更确切地说，始终同时至少部分地照射至少两个区段，并且在七个如下阶段期间甚至同时至少部分地照射三个区段，在所述阶段中，激发激光束光斑11运动经过两个透明区段12。由此并且由于透明区段12的圆形的构型，实现相对于在图2a中进一步改善的色彩均匀性，其中所述透明区段小于激发激光束光斑11(d<D)并且好像是运动通过激发激光束光斑11的中心。在另一实施方式(未示出)中，透明区段12也能够仅是近似圆形的，例如多边形地或自由形状地构成。
发光材料载体5的在图2c中示出的实施方式与在图2a中示出的实施方式的不同之处在于：两个种类的交替设置的条状的区段14、15倾斜于运动方向M定向。也在此，透明区段15的宽度B小于激发激光束光斑11的直径D。由此，透明区段15好像是倾斜地穿越更大的激发激光束光斑11。因此，在此也存在如下阶段，在所述阶段中，同时至少部分地照射三个区段(参见例如点状的激发激光束光斑11’)。此外，通过将区段倾斜于运动方向M取向，实现在直接相邻的区段之间的逐渐的、特别“柔和的”过渡，由此进一步改善时间上平均的色彩均匀性。透明区段15的宽度B和透明区段15相对于振动方向M的倾斜角在此能够根据技术需求改变或调整。
发光材料载体5的在图2d和2e中示出的实施方式对在图2c中示出的设计进行如下改变：倾斜取向的透明条通过离散的区段15’或15”在几何形状上近似，所述区段分别平行于运动方向取向并且全部具有相同的、相对简单的形状。因此，功能上来看，在任何情况下都存在边缘差别。两个离散的实施方式的优点首先在于更简单的制造。例如，通过事后的冲压，例如也借助于激光器，能够从之前施加的连续的发光材料层中制造这些相同的透明区段15’、15”。在另一实施方式(未示出)中示出，透明区段15’或15”能够分别在其造型方面不同地或变化地成形，进而与图2d和2e的精确的造型不同。
发光材料载体5的在图3中示出的实施方式具有分区，其中两个锯齿形种类的区段彼此啮合。两个种类的区段，发光材料区段16或透明区段17分别三角形地成形(锯齿形)。每个三角形中的锐角的尖锐度(Steilheit)或者说锐角的大小确定：每个周期进行多少次区段变换。由此，在一个周期期间对两个种类的区段的照射的时间上平均的相对份额能够通过横向于运动方向M的相对运动的移动N改变，进而所产生的白色的有效光的色温也改变。为了更好的概览，没有示出用于设定横向于运动方向的激发激光束轨迹的位置的移动设备。示例性地示出：在时间上平均的黄色区段份额相对高的情况下(对应于更低的或“更暖的”色温)设定时的激发激光束光斑11的瞬时位置和在时间上平均的透明区段份额、即蓝色份额相对高的情况下(对应于更高的或“更冷的”色温)设定时的激发激光束光斑11”的瞬时位置。虽然色彩均匀性至少在两个示例性示出的极端设定中不是完全优化的，因为也存在仅照射唯一的区段的阶段。但是此外优点是：黄色份额与蓝色份额的分别设定的时间上平均的比例在周期之间在长的时间段中相对好地保持恒定。因此，所述实施方式相对于激发激光束轨迹的例如机械引起的波动是相对不灵敏的，因为用于相对的有色光份额的设定区域在区段齿的长度上展开。
根据本发明的分区的在图2a至2e和3中示出的设计也能够转用于例如发光材料轮的旋转运动上。
设置用于反射运行的具有发光材料轮的光模块101在图4中示例性地示意示出。在此，光模块101包括构成为激光二极管阵列的激发激光器102，所述激发激光器包括多个激光二极管103。激发激光器102发射在此在蓝色的光谱范围中、优选在大约450nm处的激发激光，因为这对于大多数发光材料示出适当的激发波长并且此外也可用作为蓝色的有色光通道。经由光学元件105-111，这些激光二极管103的激发激光104转向到发光材料设备上，所述发光材料设备构成为发光材料轮112。两个光学元件107和108形成缩小的望远镜。此外，在光学元件105-111的光路中设置有扩散器130，以便通过激发激光104的散射在发光材料轮112上产生扩散的光强分布。
现在，在下文中也参照图5a、5b，所述图示出发光材料轮112的前视图或侧视图。在此，设计用于反射模式的发光材料轮112以可围绕转动轴线A转动的方式构成并且具有环形地围绕转动轴线A伸展的区域116。分区在本质上对应于在图2a至2e和3中示出的实施方式中的一个实施方式，例如对应于在图2b中示出的实施方式，除了所述分区刚好环形地完全环绕地延伸并且为了简单在图5a中没有详细地示出。此外，在此仅透明区段构成为是透射的，而发光材料区段构成为是反射的。每周期，即发光材料轮112每完整地转一圈，激发激光束光斑124完整地掠过环形区域116一次。
发光材料轮112的载体衬底123例如由金属、尤其铝构成，因为所述载体衬底能够将发光材料转换的损耗热量良好地引出并且具有在可见光谱范围中的高的反射率。透明区域例如能够简单地构成为在承载衬底123中的穿口。
由发光材料轮112转换且发射的光由两个透镜111、110收集(参见图4)和准直和然后经过二向色镜109，所述二向色镜设计用于：反射在蓝色的光谱范围中的光，并且透射不在蓝色的光谱范围中的光，即具有更大的波长的光。通过所述设计，二向色镜109用于将由发光材料轮112转换和发射的光与通过发光材料轮112的相应的透明区段透射的激发激光104聚集。
为了将透射的激发激光104转向，设有三个转向镜113，所述转向镜在光路中分别与射入的激发激光104成45°角设置(激发激光的“环绕式(Wrap-Around)”路径)。在所述环绕式路径中，还设置有另一扩散器131。
现在，借助于二向色镜109聚集的例如黄色的转换光和蓝色的激发激光在输出端处形成白色的有效光。所述有效光例如经由聚焦透镜115到达光学积分器117中，以继续用在照明设备中。
在图6和7中示意地示出发光材料载体5的在图2b中示出的实施方式的两个变型方案。主要区别在于：在图6中构成有两排圆形的透明区段12、12’，并且在图7中甚至构成有三排12、12’、12”。在此，这些排彼此略微错开地设置，使得也分别得出倾斜于运动方向M取向的二个一组的或三个一组的透明区段的序列。就此而言，这两个变型方案也能够视为在图2c中示出的倾斜的透明条区段15的序列的一定程度上的近似方案。相对于此的优点还有：激发激光束光斑11在任何时间点都覆盖透明区段面积与发光材料区段面积的尽可能恒定的比例。此外，可更简单地制造孔区段结构。随着透明区段的排12、12’、12”的数量，圆形的透明区段的直径d也相对于圆形的激发激光束光斑11的直径D减小。在此，这两个变型方案的尺寸在此安排成，使得被照射的发光材料面积与被照射的透明面积的时间上平均的份额进而色温分别是相同的。在任意情况下，直径D或d的尺寸以及透明区段12、12’、12”的相互间距安排成，使得在相对运动的设置的区域之内，在每个时间点，在发光材料区段13旁也同时至少部分地照射至少两个透明区段12、12’。
在图8中示意地示出发光材料载体5的在图2e中示出的实施方式的一个变型方案。所述变型方案的区别仅在于：在同类的透明区段15”的两个相继的三元组T1、T2或T2、T3中，各中间的区段不同地取向，即在三元组T2中(区段15”)平行于运动方向M(如三元组的两个其他区段并且通常还有在图2e中的全部区段)，并且在三元组T1和T3中相对于其倾斜(在此大约45°)(区段150)。因此，在两个相继的阶段中，所属的三元组的中间区段的空间设置分别是不同的。由此，时间上平均地，实现所产生的有效光的两个有色光份额的更好的空间上的混合。
图9示出用于例如在图5a、5b中示出的发光材料轮的环形的区段结构116的一个实施方式的示意图。在此，透明区段10矩形地构成，与在细长的发光材料载体5的在图2a中示出的实施方式中类似地。然而，在此，透明区段10并非均匀地沿着环形的分区结构116设置，而是更确切地说成组地设置。四个组201-204以大约90°的相互间距设置在否则连贯的、环形的发光材料轨道13上。在本实例中，每个相同构造的组201-204具有六个相同的、矩形的透明区段10，所述透明区段以相互间距设置，使得在透明区段10之间分别是环形的发光材料轨道13的子区域。一组之内的透明区段10的宽度和其相互间距的尺寸设计成，使得二者总和小于激光光斑11的直径。由此，在组内总是同时至少部分地由激光光斑11照射至少两个透明区段10以及发光材料轨道13进而实现良好的色彩均匀性。仅具有发光材料轨道13的较长的区域分别在组201-204之间延伸，即所述区域本身不具有透明区段。
借助于透明区段的数量和宽度相对于发光材料面的适当的分布，借助分组布置能够实现与在均匀分布时相同的白点。相对于均匀分布的另一优点是：借助于时间上选择性地照射分区结构116也能够动态地，即在照明设备的运行期间改变色坐标。通过适当地调制激发激光辐射，能够以不同的激光功率照射分区结构的不同区域。例如，激光器能够仅在透明区段组上是打开的，以便产生冷白光，或者始终相同地恒定打开，以产生正常白光。在另一变型方案中，相应的透明区段10的数量和宽度能够相应地匹配于要求。因此，每透明组201-204的各个透明区段10的数量例如能够变化以及相应的透明区段10的相互间距也能够变化。透明组的数量和其相互的角间距也能够变化。
图10示出用于发光材料轮的环形的分区结构的另一实施方式的示意图。相对于在图9中示出的实施方式，在此分别在具有相对靠紧地设置的透明区段的组201-204之间设置有另一组具有较大的相互间距的透明区段，即总共四个另外的组301-304。通过具有宽松地设置的透明区段的附加的组301-304连同相应的激光功率调制，得出另一色坐标设定的可能性。例如，激光器能够仅在具有宽的间距的透明区段组上是打开的或者其照射功率相对于标准功率提高，以便产生暖白光。如果激光器仅在具有窄的间距的透明区段组上是打开的或者其照射功率相对于标准功率提高，那么产生冷白光。最后，当激光器总是以恒定的功率运行并且每周期相应地选择被照射的透明区段的总面积与被照射的发光材料轨道的总面积的比例或射到相应的面积份额上的积分的激光功率时，产生标准白光。
不言而喻，也能够与实施方式的具体说明不同，而不脱离根据本发明的教导的范围。这尤其适用于区段和组的数量。最后，不同的区段原则上也能够完全不规则地设置和/或成形。
此外，实施例设计为，使得在每个时间点照射不同种类的至少两个区段(即至少一个黄色区段和透明区段)。借此不排除其他(也相同种类的)同时被照射的区段。图2b例如示出相应的实施方式，其中在每个时间点至少部分地照射黄色区段13以及至少一个透明区段12。也存在如下阶段，在所述阶段中，黄色区段(总是)以及两个透明区段同时(部分地)被照射。在图8中，例如在每个时间点，除了黄色区段以外也同时至少部分地照射两个透明区段。
照明设备也能够包含多于一个种类的发光材料，由此例如实现有效辐射的色点或白点的更大的调节可能性。发光材料掺杂的浓度也能够沿着被照明的发光材料区段改变，这同样能够实现白点或色点的进一步的可调节性。通过适当的投影光学装置也可能的是：改变激光束的点尺寸。由此，得出其他的自由度，以便例如改变色温和/或照明强度。根据本发明的照明设备能够用于透射运行，在所述透射运行中，发光材料区域以及透明区域设计成对于激光辐射和转换辐射是透射的。转换区域对于激光辐射和转换辐射也能够构成为是反射的，透射区域对于激光辐射能够构成为是透射的。转换区域也能够构成为是透射的，并且其他区域能够构成为是反射的，其中所述其他区域由反射激光辐射的材料填充。由此，多种构型是可行的，而不脱离本发明的保护范围。多于一个激光束也能够照射发光材料设备，更确切地说在振动的或旋转的发光材料设备的相同的和/或不同的位置上。在此，激光器能够发射相同的或不同的激发波长。
附图标记列表
1 光模块
2 激发激光器
3 激发激光
4 聚焦光学装置
5 发光材料载体
6 转换光
7 准直光学装置
8 白色的混合光(有效光)
9 发光材料区段
10 透明区段(矩形)
11 激发激光束光斑
12 透明区段(圆形)
13 发光材料区段(一件式)
14 发光材料区段(倾斜取向)
15 透明区段(倾斜取向)
16 发光材料区段(锯齿)
17 透明区段(锯齿)
11’ 激发激光束光斑
12’,12” 透明区段
15’,15” 透明区段
101 光模块
102 激发激光器
103 激光二极管
104 激发激光
105-111 光学元件
107,108 望远镜透镜
109 二向色镜
112 发光材料轮
113 转向镜
116 具有分区的环形区域
117 光学积分器
123 载体衬底
124 激发激光束光斑
130,131 光学扩散器
150 透明区段
201 第1组靠紧的透明区段
202 第2组靠紧的透明区段
203 第3组靠紧的透明区段
204 第4组靠紧的透明区段
301 第1组宽松的透明区段
302 第2组宽松的透明区段
303 第3组宽松的透明区段
304 第4组宽松的透明区段
M 运动方向
N 移动
D 激发激光束光斑的直径
d 圆形的透明区段的直径
T1,T2,T3 透明区段的三元组

Claims (14)

1.一种用于提供光的光模块(1；101)，所述光模块包括：
-激发辐射源(2；102)，所述激发辐射源设计成发出激发辐射(3；104)，
-至少一个第一发光材料，所述第一发光材料设计用于将射到所述第一发光材料上的所述激发辐射(3；104)至少部分地转换为转换光(6)，并且借助所述转换光(6)产生第一光路，
-发光材料设备(5；112)，所述发光材料设备具有分区，所述分区具有至少两个不同种类的区段，其中第一种类的区段(9；13；14；16)包括所述第一发光材料，
-其中所述光模块(1；101)设计用于在来自所述激发辐射源(2；102)并且射到所述发光材料设备(5；112)上的激发射束和所述分区之间的周期性的运动，在所述周期性的运动中，每周期存在至少一个如下阶段，在所述阶段中同时至少部分地由所述激发辐射(3；104)照射多于两个区段。
2.根据权利要求1所述的光模块，其中在至少一个所述阶段期间，至少两个同时至少部分地由所述激发辐射(3；104)照射的区段属于同一种类的区段。
3.根据权利要求1或2所述的光模块，其中所述分区构成为，使得在一个周期期间存在至少两个如下阶段，在所述阶段中，同时至少部分地由所述激发辐射(3；104)照射的区段的空间布置是不同的。
4.根据上述权利要求中任一项所述的光模块，其中至少所述第二种类包括如下区段(10；12；15；17)，所述区段以不转换的方式透射或反射所述激发辐射(3；104)，并且其中所述光模块设计用于借助来自这些区段的未转换的所述激发辐射(3；104)产生第二光路。
5.根据上述权利要求中任一项所述的光模块，所述光模块具有光学系统(109，113)，所述光学系统设计用于将所述第一光路和所述第二光路聚集。
6.根据上述权利要求中任一项所述的光模块，其中所述分区构成为，使得所述第二种类的区段(12；15”)设置在所述第一种类的一个或多个区段(13)之内或者反之。
7.根据权利要求6所述的光模块，其中至少一个种类具有仅一个区段(13)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的光模块，其中所述激发射束和所述区段构成为，使得在所述分区上的所述激发射束(11)的直径(D)等于或大于至少一个种类的区段沿运动方向(M)或垂直于所述运动方向的尺寸(A；B；d)。
9.根据权利要求8所述的光模块，其中在所述分区上的所述激发射束(D)的直径大于沿运动方向和垂直于所述运动方向的所有种类的区段的尺寸。
10.根据上述权利要求中任一项所述的光模块，其中所述发光材料设备构成为发光材料轮(112)，所述发光材料轮设计用于围绕旋转轴线(A)旋转，并且其中所述分区(116)环形地或环形段状地构成。
11.根据上述权利要求中任一项所述的光模块，其中所述激发射束和所述分区(16，17)构成为，使得通过在激发射束和分区之间垂直于运动方向(M)的相对移动(N)，能够改变所产生的光的色坐标。
12.一种用于运行根据上述权利要求中任一项所述的光模块的方法，其中至少暂时地，由所述激发辐射同时至少在子区域中照射三个或更多个区段。
13.根据权利要求12所述的方法，其中在时间顺序方面改变同时被照射的区段的空间布置和/或种类归属。
14.根据权利要求12或13所述的方法，其中在任何时间点都不仅照射同一种类的区段。
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