CN108351076B - 具有泵浦辐射源的照明设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种照明设备(1)，具有泵浦辐射源(2)、以及在由泵浦辐射(3)透射的载体(6)上的发光材料元件(5)，其中泵浦辐射(3)在载体(6)中被倾斜地引导到具有发光材料元件(5)的载体(6)的出射面(12)上，以在不存在发光材料元件(5)的故障情况中使泵浦辐射(3)横向地分散发射，但不完全反射。

Description

具有泵浦辐射源的照明设备
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为转换光的发光材料元件。
背景技术
通过将高功率密度的泵浦辐射源、例如激光器和与其间隔开布置的发光材料元件组合，能够实现高亮度的光源，该发光材料元件在利用泵浦辐射激发时发射转换光。在透射运行时，泵浦辐射在此投射到泵浦辐射入射面上，并且转换光在发光材料元件的与泵浦辐射入射面相对的转换光辐射出射面上输出并且用于照明目的。在此，不一定必须转换全部的泵浦辐射(完全转换)，而是在发光材料元件下游，能够将未转换的部分泵浦辐射与转换光一起混合使用(部分转换)。
转换光典型地在转换光出射面处朗伯式地(Lambertsch)输出。例如，即使泵浦辐射在发光材料元件上游通常是束状的，即相应的射束具有仅仅几度的张角，在泵浦辐射的未转换部分进行部分转换的情况下，例如由于发光材料元件中的散射过程，转换光在发光材料元件下游也能相对地散开。
发明内容
基于该技术问题，本发明给出了一种特别有利的照明设备。
根据本发明，该目的通过一种照明设备实现，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转换光的发光材料元件、以及载体，在载体上安装有发光材料元件，该载体由至少对于泵浦辐射透明的、具有折射率n载体的载体材料构成，其中泵浦辐射穿过载体并在载体的出射面上射出，并且泵浦辐射然后投射到布置在出射面上的发光材料元件的泵浦辐射入射面上，其中泵浦辐射在载体中以重心方向入射到载体的出射面上，该重心方向相对于在出射面上的面法线以不等于零度的出射角θAus倾斜，并且其中θAus＜θc，其中θc＝arcsin(1/n载体)。
总之，在透射运行中的发光材料元件利用其泵浦辐射入射面朝向载体地安装在载体上，也就是泵浦辐射朝向发光材料元件穿过载体。转换光和可能的泵浦辐射的未转换部分在背离载体的转换光出射面处输出。根据本发明，泵浦辐射源和载体现在彼此相对布置，以使得泵浦辐射在载体中倾斜地投射到载体的出射面上，即出射角θAus≠0°，例如θAus≥5°、10°、15°或20°(在提出的顺序上优选逐渐增加)；另一方面，这种倾斜向上也受限制(θAus＜θc)，其中θc是用于全反射的临界角。
当例如由于载体的有缺陷的机械连接使发光材料元件掉落时，这种倾斜的入射在故障情况中获得优点。如果泵浦辐射在这种故障情况下不是倾斜的而是垂直投射到出射面上，那么泵浦辐射将在实际提供用于输出(具有可能未转换但仍是散开的泵浦辐射的)转换光的照明光学器件中并因此在照明应用中散开。这能表示一个巨大的危险源，并且在最坏的情况下能导致观众完全丧失视力。由于倾斜，泵浦辐射在故障情况下至少不完全耦合到照明光学器件中，泵浦辐射优选大部分、特别优选全部在照明光学器件旁边引开(参见下面针对最小倾斜给定的角度)。
例如，发光材料元件能够直接涂覆到载体上或通过接合连接层、例如粘合剂层连接至载体。在任何情况下，在正常运行中与载体的出射面邻接的材料的折射率近似对应于载体材料的折射率n载体。然而，在出现故障(掉落发光材料元件)的情况下，空气邻接于出口表面。通过限制倾斜角度(θAus＜θc)，在出射面处至少大部分地避免了泵浦辐射的全反射。这可以是有利的，例如在正常运行时为了提高效率，优选地设置有用于循环反向散射转换光和典型的还没有转换的反向散射泵浦辐射的反射面(详见下文)，但是在故障情况下通过该反射面在载体的出射面上全反射的泵浦辐射可能在照明应用的方向上传播。
对于量化倾斜所基于的重心方向，考虑载体内的泵浦辐射，如泵浦辐射在载体的出射面上投射的那样，在出射处的折射因此仍不受考虑。在此，“重心方向”作为泵浦辐射沿其传播的全部方向矢量的平均值得出(在平均值形成中，每个方向矢量都以所属的辐射强度加权)。在此，仅考虑直接从泵浦辐射源传播到发光材料元件的射束中的泵浦辐射。因此，例如反向散射的并且然后再次引导到发光材料元件的泵浦辐射不被考虑。重心方向所基于的泵浦辐射无反射地传播至发光材料元件，任何情况下从第一次通过载体的入射面开始传播，优选地常规传播。
在(优选平面的)出射面上的面法线远离载体地向外指向(不穿透载体)，即在发光材料元件的方向上指向。面法线被放置在出射面的面重心中，但是出射面优选是平的，并且面法线的定位在此不影响θAus。
为了进一步或完全避免全反射(见上文)，出射角优选θAus<0.95θc，特别优选的是θAus<0.9θc。临界角θc取决于载体材料的折射率n载体(θc＝arcsin(1/n载体))。对于载体材料的折射率n载体，下限例如可以至少为1.35、1.4、1.45或1.5，并且(与之无关)的上限例如至多为2.2、2.1、2.0、1.9或1.8(相应在列举顺序上优选逐渐增加)。通常，在本公开的范畴中，考虑在450nm的波长处的折射指数。优选的载体材料是蓝宝石，因此临界角θc大约为34°。
例如，发光材料元件可以是以颗粒形式施加的发光材料；“发光材料”还可以是几种单独的发光材料的混合物。发光材料元件也可以例如是发光材料陶瓷。在载体“上”的安装不仅可以涉及直接涂覆到载体上的发光材料元件，即发光材料元件与载体的出射面直接邻接，还涉及例如通过接合连接层安装的发光材料元件。
在优选的设计方案中，为出射角θ预设下限，即适用
θAus≥arcsin((l/n载体)sin(60°))，优选
θAus≥arcsin((l/n载体)sin(65°))，进一步优选
θAus≥arcsin((l/n载体)sin(70°))，或
θAus≥arcsin((l/n载体)sin(75°))，特别优选
θAus≥arcsin((l/n载体)sin(77°))。在故障情况中，泵浦辐射因此从相应的有用光锥体中以60°、65°、70°、75°或77°的半开放角从其中分离出来。通常，考虑到良好的效率(通常的朗伯转换光发射)，配属于转换光出射面的照明光学器件具有至少110°、120°、130°、140°或150°的孔径角；可能的上限(与之独立地)可以例如最高为160°、155°或150°(分别在列举顺序中优选逐渐增大)。
照明光学器件的孔径角预设有用光锥体，即由转换光“汇聚的”角度范围。因此，在故障情况下，突破该角度范围的泵浦辐射不耦合到照明光学器件中。泵浦辐射在投射到出射面上时至少沿着慢轴线(窄轴线，见下文)具有优选不超过5°、4°、3°或2°的开放角；可能的下限可以例如是0.5°或1°。沿着快轴线(宽轴线，参见下文)，开放角可以例如3倍、4倍或5倍地增大，并且应该公开的是上述上限和下限也乘以相应的因子以用于快轴线。
为了确定开放角(其涉及整个开放角)，以半值宽度为基础(替代方案是性能下降到1/e倍)。就本公开内容而言，在没有具体化的情况下参照光学器件的孔径角或射束的开放角，沿着该轴线考虑孔径角，相应的角度通常是包围围绕光束的中轴线或光学器件的光学轴线的周边所形成的平均值。孔径角在整个周边上优选是恒定的。
通常，照明光学器件可以是成像或非成像的，其中在后一种情况下，本身成像的光学组件(透镜、反射镜)也可以被集成。在简单的情况下，照明光学器件可以是汇聚透镜，其可以被优化为例如非球面透镜，或者由多个单独的透镜组成。
无论如何，在故障情况下优选将辐射吸收器布置在泵浦辐射折射到的位置处，例如涂覆有吸收或二向色滤光体的塑料部件；例如也可以提供具有对泵浦辐射透射的入射窗口的冷却单元作为辐射吸收器，该冷却单元可以被填充吸收辐射的液体，或者也可以提供光学(冷却的)光束减弱器。此外，关于可能的菲涅耳反射能够优选的是，辐射吸收器围绕发光材料元件延伸，即发光材料元件被横向地包围(横向方向垂直于发光材料元件的厚度方向)。辐射吸收器能够横向地包围在发光材料元件和照明光学器件之间的腔体，优选在该腔体的整个高度上包围。
一个优选实施方式涉及上面已经提到的、用于再循环在泵浦辐射入射面处发射的反向散射转换光的反射面。原则上，转换光在发光材料元件中全方位地发射，并且因此不仅在转换光出射面处而且在相对的泵浦辐射入射面处发射；利用朝向后者的反射面能够提高转换光的产量并相应地提高效率。
最初，反向散射转换光具有与泵浦辐射入射面上的面法线平行的方向分量(一般结合横向分量)；经过反射后，该面法线的方向分量正好相反。通常，反射面也可以由二向色涂层形成并因此对泵浦辐射是透射的。然而，反射面优选地也反射泵浦辐射，即例如提供金属反射面(全反射)。
在特别涉及金属反射面的优选设计方案中，反射面被孔形式地中断，并且泵浦辐射穿过该孔从泵浦辐射源引导至泵浦辐射入射面。一般来说，泵浦辐射也可以在反射面旁边引导经过。优选地，具有泵浦辐射的射束基本上填充这样的孔，例如至少75％、80％、85％或90％(在列举的顺序上优选逐渐增大)地填充；可能的上限可以例如由于技术原因至多为98％或95％(考虑射束的横截面面积相对于孔面积的面积比，见下文)。在射束与孔边缘之间的间距优选为在周边恒定的。
在优选设计方案中，提供有弯曲的反射面，其从泵浦辐射入射面观察形成凹面镜形。通常，反射面也可以是非球面的，诸如椭球面或抛物面，优选是球形的。
在一个优选的设计方案中，球形的反射面和泵浦辐射入射面相对彼此布置为，使得泵浦辐射入射面大约布置在球形的反射面所基于的、具有半径R的球体的中心处。考虑沿着在泵浦辐射入射面上的面法线获得的、在泵浦辐射入射面的面重心和反射面之间的间距d，与半径R结合优选适用为0.8·R≤d≤1.2·R,更优选为0.9·R≤d≤1.1·R。理想情况下，从泵浦辐射入射面的面重心出发的转换光返回到该面重心中。由于在实施为平面平行(planparallel)的板的载体中的光学偏移，可以给出与理想的半径R的确定偏差，其反映了上述的间隔。
泵浦辐射入射面具有平均延伸量x，平均延伸量作为泵浦辐射入射面的最小和最大的延伸量的平均值给出。球形的反射面所基于的球体具有半径R，并且优选地适用为R≥x/2，其中，用于R的其他有利的下限优选按顺序逐步增加为3x/4、x、5x/4、3x/2、7x/4或2x。有利的上限例如可以为最高10x、8x、6x、4x或3x，在其列举的顺序上优选逐渐增加(上限根据需要也可以不依赖于下限，并且反之亦然)。
到目前为止，反射面的形状已被优先考虑。现在，对于在泵浦辐射入射面和反射面之间的射束引导，有两种不同的可能性，并且因此最终也用于安装反射面。一方面，反射面经由气体体积、如惰性气体或优选空气与载体间隔开(参见图1a的图示)；然而另一方面，反射面本身也可以直接形成在载体上，这将在下面讨论(参见图3)。
因此，在一个优选的设计方案中，载体构造为平凸透镜，平凸透镜的凸侧表面一方面包括射入面并且另一方面部分地被形成反射面的反射层覆盖。凸侧表面优选被涂覆金属，其中涂层进一步优选用于射入面的孔形式的中断(参见上文)。
平凸透镜优选地为平球形(plan-sphaerisch)，更能够优选为半球体形的载体。在这种情况下，泵浦辐射优选以泵浦辐射射束垂直于射入面的方式耦合输入。发光材料元件布置在平面的、与凸侧表面相对的侧面上。
只要通常在本公开的范畴中涉及射入面或出射面，那么本公开就涉及载体的可能总体较大的侧面的、由相应的射束穿过的全部区域；因此只考虑光学有效的局部表面。
在一个优选的设计方案中，该方案涉及“在载体和反射面之间的气体体积”的变型方案，在反射面和载体之间再循环的反向散射转换光穿过该气体体积。该变型方案相对于半球体形透镜例如很大程度上能够是有利的，因为需要较少的载体材料，例如在由蓝宝石构成的载体的情况下，这可以提供成本以及通常还有重量方面的优点。
在一个优选设计方案中，载体然后以平面平行的板的形式实施。例如，板在板的每个表面方向上与在与其垂直的厚度方向上相比可以具有至少大5、10、15或20倍的延伸量；可能的上限可以是例如200或100倍。然后，发光材料元件设置在在厚度方向上彼此相对的平的侧面中的一个上，并且反射面相对于另一个侧面拱形地凸起。
在一个优选设计方案中，平面平行的板与形成反射面的反射器组合在一起，优选形状配合地组合。例如，平面平行的板可以插入反射器中并且大致保持在锁止座中。通常，反射器例如也可以是单件的金属件，该金属件的一个侧面然后形成反射面；“单件的”表示由不存在不同材料之间的材料边界，或不存在不同的制造历史的材料。反射器优选地是塑料成型件，特别优选是其上涂有形成反射面的反射层的喷射注塑件。
在一个优选的设计方案中，泵浦辐射以线性偏振(linear polarisiert)的方式以不等于零的入射角θEin投射到载体的射入面上，并且在此由电场的矢量形成的偏振平面相对于入射平面以最多20°倾斜，在该顺序中优选逐渐增大地以最多15°、10°、5°或2°倾斜。特别优选的是0°的角度，也就是两个平面重叠；换句话说，泵浦辐射是p偏振的。入射平面由重心方向和在射入面的面重心中的面法线形成，重心方向使泵浦辐射直接位于射入面上游(并且其作为根据功率加权的方向矢量的平均值得出，参见上面)。
利用任何情况下尽可能的p偏振，与穿过射入面的倾斜耦合结合能够优化效率，即例如能够减少菲涅耳损失。由于p偏振，(在光学上稀薄/光学上浓厚的界面上的)反射率随着相对于所谓的布儒斯特(Brewster)角θB的倾斜而变小，例如从在0°时的约8％降至θB时的理想的0％。在垂直于入射平面地偏振的辐射的情况下，反射损失相反会随着倾斜的增加而增加(同样从0°时的约8％开始)。
在一个优选设计方案中适用于入射角θEin：0.5·θB≤θEin≤1.3·θB，其中布儒斯特角θB作为θB＝arctan(n载体/1)给出。进一步优选的下限是0.6·θB、0.7·θB或0.8·θB(在列举的顺序中优选逐渐增加)。入射角由180°减去一个角度得出，该角度包括具有入射重心方向的射入面的面重心中的面法线。特别是，作为载体的、平面平行的板允许平坦的和相应靠近布儒斯特角θB的耦合输入。因此，载体的射入面必要时也能够完全不具有抗反射的涂层或者能够至少被简化。
在一个优选的设计方案中，直接设置在载体的出射面上游的泵浦辐射具有一个垂直于重心方向获得的横截面轮廓(基于直至一半的功率下降，参见半值宽度)，该横截面轮廓在两个相互垂直的轴线中具有不同的延伸量。沿宽轴线的延伸量应为沿垂直于宽轴线的窄轴线获得的延伸量的至少1.2倍，优选至少1.4倍，特别优选至少1.6倍，(可能的上限为例如最高5倍、4倍或3倍)。在此，窄轴线相对于入射平面(见上文)以最多20°倾斜，优选逐渐增大地以最多15°、10°、5°或2°按该顺序倾斜；特别优选地，窄轴线位于入射平面中。
利用窄轴线的相应的定向，与倾斜的耦合相结合，泵浦辐射能够沿着窄轴线传播；尽管横截面初始例如是椭圆形，但是然后在泵浦辐射入射面上无论如何都可以激励成近似圆形。泵浦辐射优选已经由泵浦辐射源以相应的横截面轮廓(以窄轴线＝慢轴线，以及宽轴线＝快轴线)发射，并且倾斜的耦合输入提供了补偿。
本发明还涉及一种照明设备，其中泵浦辐射相对于汇聚透镜的光学轴线偏移地引导穿过布置在载体上游的该汇聚透镜。具有泵浦辐射的射束投射在汇聚透镜上，穿过汇聚透镜并且因此优选收敛地引导至载体/发光材料元件。在平行于泵浦辐射的重心方向的相应的部段中(在此根据需要中轴线布置在聚焦透镜上游)，在被观察的部段中，射束的中轴线位于射束中的中心(在横截面轮廓的面重心中，见上文)。
泵浦辐射射束的中轴线直接在汇聚透镜上游相对于汇聚透镜的光学轴线偏移布置，例如在列举的序列中优选逐渐增大地为至少0.01mm、0.1mm、0.5mm或1mm(可能的上限例如可以为20mm或10mm)。通常，中轴线和光学轴线也可以彼此倾斜，优选彼此平行。
泵浦辐射的相对于光学轴线偏移的引导在至此并未讨论的故障情况下可以令人感兴趣，当例如汇聚透镜在照明设备运行时未校正或由于保持件的机械损伤而完全掉落时。如果泵浦辐射不偏移而是沿汇聚透镜的光学轴线引导，那么泵浦辐射在该故障情况下将进一步原则上在相同的路径上向发光材料元件传播；然而射束在此可能具有未定义的形状，也就是典型地也许会明显扩大，因此泵浦辐射可能横向地穿过发光材料元件并由此进入到照明光学器件中(当汇聚透镜中不存在时，这将例如在图1a中示出)。
通过相对于光学轴线偏移的引导，泵浦辐射相反在存在汇聚透镜的情况下获得与例如去掉汇聚透镜时不同的路径。然后例如能够在该故障情况下引导泵浦辐射，以使泵浦辐射不耦合或者仅少量耦合到载体中。将在前述段落中描述的“泵浦辐射相对于汇聚透镜的光学轴线偏移地引导”的设计方案具体地独立于出射角θAus考虑为本发明内容，并也应该以这种形式公开；在此也可以与优选公开的其他实施方案结合。
通常，泵浦辐射源优选为激光器，特别优选为激光二极管。泵浦辐射源也可以由多个激光二极管构成，多个激光二极管各自的射束例如可以被重叠地叠加。如果提供多个激光二极管，这些激光二极管在其各自的主波长上可以不同，然而优选的是激光二极管彼此的主波长都相同，特别优选将激光二极管相同地构造。
在一个优选的设计方案中设置多个泵浦辐射源，其中每一个被设计用于发射射束形式的泵浦辐射。在此，如果射束中的两个射束相对于垂直于泵浦辐射入射面的旋转轴线彼此旋转对称(drehsymmetrisch)，则该旋转对称所基于的旋转角度与180°不同。但是射束也可以完全不彼此旋转对称地布置。然而，如果射束旋转对称，通过设置的旋转角(≠180°)例如避免从一个泵浦辐射源到另一个泵浦辐射源的反向反射，这可以有助于防止损坏。
本发明还涉及一种将本发明所公开的照明设备用于照明、优选用于机动车照明、更优选用于机动车外部照明、特别优选用在诸如机动车的前照灯中的应用。根据需要，该应用例如也可以是尾灯/信号灯、尤其是刹车灯中的应用；在机动车内部空间中的应用也是可以考虑的。
附图说明
在下文中根据实施例更详细地阐述本发明。
图中详细示出：
图1a以局部剖面侧视图示出了在正常运行中的、具有泵浦辐射源和发光材料元件的根据本发明的第一照明设备；
图1b为了补充图1a以示意图示出了在泵浦辐射耦合输入时的角度；
图2示出了在故障情况下、即在发光材料元件不存在时的根据图1a的照明设备；
图3以局部剖面侧视图示出了同样在类似于图2的故障情况下的、根据本发明的第二照明设备。
具体实施方式
图1a示出了根据本发明的照明设备1，其具有泵浦辐射源2、即激光二极管，以用于发射泵浦辐射3。泵浦辐射3直接在泵浦辐射源2下游穿过汇聚透镜4，该汇聚透镜将具有泵浦辐射3的射束聚集成束。在汇聚透镜4的下游，泵浦辐射3被引导到发光材料元件5上，该发光材料元件被直接涂覆到载体6上。
载体6是由蓝宝石制成的平面平行的板，该载体置入具有半空心球体形状的反射器中。相应成型的、由聚碳酸酯制成的注塑部件7形成反射器，该注塑部件在内部被涂覆银层8。银层8形成朝向载体6和发光材料元件5的反射面9，反射面的功能在下面描述的照明设备1的运行的说明中阐明。
为了使泵浦辐射3能够耦合到刚刚描述的装置中，注塑成型件7包括中断部10，泵浦辐射3能够穿过该中断部从空心球体的外部到达内部。泵浦辐射3然后在射入面11处射入到载体6中，在相对的出射面12处射出，并且投射到发光材料元件5的泵浦辐射入射面13上。发光材料元件5由掺杂铈的钇铝石榴石(YAG：Ce)构成，并且被泵浦辐射(在此为具有450nm的主波长的蓝色泵浦光)激发。
根据该激发，发光材料元件5在与泵浦辐射入射面13相对的转换光发射面15处发射转换光14。然而根据利用泵浦辐射3的激发，原则上输出全向的转换光，也就是还在泵浦辐射入射面13处输出反向散射转换光16。为了也能使用该反向散射转换光进行照明，设置有反射面9，在该反射面处反射该反向散射转换光16，并且因此在发光材料元件5的方向上向回引导。最初在转换光发射面15处输出的转换光14然后与如此循环的反向散射转换光16一同利用照明光学器件17(这里仅示意性地示出)聚集成束，并引导用于照明应用。在简单的情况下，照明光学器件也可以仅是平面平行的板，或者可以形成光学器件的第一光学元件，优选是与多个透镜的组合。
图1b示出了相对于图1a的示意性的细节图，具体用于说明泵浦辐射引导时的角度。泵浦辐射3在载体6的射入面11上(图1a)倾斜地耦合到该载体中，以使泵浦辐射以出射角20(θAus)投射到载体6的出射面12(参见图1a)上。出射角20在载体6的出射面上的面法线21与重心方向22之间获得，泵浦辐射3在载体6内具有该重心方向。出射角20在此一方面小于用于全反射的临界角θc(对于蓝宝石为34°)，然而另一方面大于等于33°，其中后者的角度由arcsin((1/n蓝宝石)·sin(77°))获得。
照明光学器件17具有150°的孔径角，相应地具有有用光锥体，也就是通过照明光学器件17引导的转换光(具有成比例的未转化的泵浦辐射)具有75°的半开放角。利用用于出射角20的上述下限因此可以确保：在故障情况下，当发光材料元件5从载体6上去掉时，泵浦辐射不会或者至少不会大部分地耦合到照明光学器件17中。如在图1b中示意性地通过虚线示出的那样，泵浦辐射在这种情况下在照明光学器件17的旁边折射，并且可以避免经由照明光学器件17聚集成束的泵浦辐射的危险的传播。还参考本说明书的介绍部分中的详细描述。
图2进一步详细地示出了根据图1a的照明设备的故障情况，其中该图基于发明人的射线追踪模拟。发光材料元件已经被去掉，因此如参照图1b所解释的那样，泵浦辐射在载体6的出射面12处横向地分散发射。在所基于的模拟中，在界面处另外还考虑损耗，即在射入面11和出射面12处都存在反射(菲涅耳损失)。尽管反射系数在此小于20％，然而这部分泵浦辐射在经由照明光学器件17传播时也可能是有问题的。即使在载体6的界面上涂覆抗反射的涂层，也不能完全避免反射。
在图2中，由附图标记25标出泵浦辐射的相应在载体6的出射面12处反射的部分，该部分为投射到出射面12上的泵浦辐射的大约10％(基于辐射功率)。在出射面12处反射的泵浦辐射投射到反射面9上，接下来在载体6的方向上向回反射，穿过该载体，并且基于对称构造如初始在出射面12处出射的泵浦辐射那样从有用光锥体折射出来，仅射向另一侧(在图中向左上方)。总之，即使考虑到在故障情况下真实发生的反射损耗，也能够避免泵浦辐射的经由照明光学器件7的传播。
在正常运行中，也就是在存在发光材料元件5时，不是全部泵浦辐射3都在发光材料元件5中转换，而是泵浦辐射3的未转换部分与转换光14(以及还有循环的反向散射转换光16)共同形成照明光。然而，未转换的泵浦辐射在此也在发光材料元件5中散射，也就是散开，因此不在照明光学器件17中以束状传播。
泵浦辐射3在载体6的射入面11上倾斜的耦合也是有利的，只要泵浦辐射3是线性偏振的，即是p偏振的。包含泵浦辐射的电场矢量的偏振平面因此与入射平面(在当前情况下是图的平面)重合。这是有利的，只要然后随着耦合增大倾斜，对于菲涅耳损耗有决定性作用的反射系数(在过渡空气/蓝宝石时)从大约10％减少至所谓的布儒斯特角θΒ，也参见说明书介绍部分中的方案。
图3示出了根据本发明的另一照明设备1，其在泵浦辐射源2、汇聚透镜4、以及发光材料元件5和照明光学器件17的相对布置方面对应于根据图1a的照明设备1。类似于图1b的描述，泵浦辐射3被引导至发光材料元件5。在可能的故障情况下，如果发光材料元件不存在，则泵浦辐射如上述实施方式的情况那样从有用光锥体中折射出来。通常，在本公开的范围中，相同的附图标记表示具有相同功能的部分，并且始终参考其他附图的描述。
在根据图3的照明设备中，载体30不是平面平行的板，而是由蓝宝石制成的半球体。在半球体的平侧面上涂覆有发光材料元件5，凸侧表面被涂覆形成反射面31的、由银制成的反射层32。获得的反射面31与上述反射面9一样是球形的并且用于反向散射转换辐射16的循环、以及在泵浦辐射入射面13处向回散射的部分泵浦辐射的循环。在此，泵浦辐射3垂直于半球体的球形凸侧表面耦合输入。

Claims (19)

1.一种照明设备(1)，具有：
用于发射泵浦辐射(3)的泵浦辐射源(2)，
用于将所述泵浦辐射(3)转换成转换光(14、16)的发光材料元件(5)，和载体(6)，在所述载体上安装有所述发光材料元件(5)，所述载体(6)由至少对于所述泵浦辐射(3)透明的、具有折射率n载体的载体材料构成，
其中所述泵浦辐射(3)穿过所述载体(6)并在所述载体(6)的出射面(12)上射出，并且所述泵浦辐射然后投射到布置在所述出射面(12)上的所述发光材料元件(5)的泵浦辐射入射面(13)上，
其中所述泵浦辐射(3)在所述载体(6)中以重心方向(22)入射到所述载体(6)的所述出射面(12)上，所述重心方向(22)相对于在所述出射面(12)上的面法线(21)以不等于零度的出射角θAus倾斜，
并且其中θAus＜θc，其中θc＝arcsin(1/n载体)，
其中，θAus≥arcsin((1/n载体)·sin(60°))。
2.根据权利要求1所述的照明设备(1)，具有反射面(9、31)，所述反射面朝向所述泵浦辐射入射面(13)地布置，以使得在所述泵浦辐射入射面(13)处输出的反向散射转换光的至少一部分在所述反射面(9、31)处在所述发光材料元件(5)的方向上向回反射。
3.根据权利要求2所述的照明设备(1)，其中，所述反射面(9、31)被孔形中断部(10)中断，所述泵浦辐射(3)穿过所述中断部从所述泵浦辐射源(2)传播至所述发光材料元件(5)的所述泵浦辐射入射面(13)。
4.根据权利要求2所述的照明设备(1)，其中，从所述发光材料元件(5)的所述泵浦辐射入射面(13)观察，所述反射面(9、31)是凹面镜形的。
5.根据权利要求4所述的照明设备(1)，其中，所述反射面是球形的。
6.根据权利要求4所述的照明设备(1)，其中，所述反射面(9、31)是球形的，其中所述泵浦辐射入射面(13)的面重心具有沿着所述泵浦辐射入射面(13)上的面法线获得的、至球形的所述反射面(9、31)的间距d，并且球形的所述反射面(9、31)所基于的球体具有半径R，其中0.8R≤d≤1.2R。
7.根据权利要求4所述的照明设备(1)，其中，所述载体(6)构造为平凸透镜，所述平凸透镜的凸侧表面包含射入面，所述泵浦辐射(3)在所述射入面上入射到所述载体(6)中，并且在所述平凸透镜的平侧面上布置有所述发光材料元件(5)，其中形成所述反射面的反射层(32)被涂覆到所述载体(6)的所述凸侧表面上并且部分地覆盖所述凸侧表面。
8.根据权利要求4所述的照明设备(1)，其中，所述载体(6)的射入面与所述反射面经由气体体积彼此间隔开，所述泵浦辐射(3)在所述射入面处入射到所述载体中，所述反向散射转换光的、在所述反射面处在所述发光材料元件的方向上向回反射的部分穿过所述气体体积。
9.根据权利要求8所述的照明设备(1)，其中，所述载体(6)实施为平面平行的板。
10.根据权利要求9所述的照明设备(1)，其中，实施为平面平行的板的所述载体与形成所述反射面的反射器(7、8)组合在一起。
11.根据权利要求1或2所述的照明设备(1)，其中，所述泵浦辐射(3)以线性偏振的方式以不等于零的入射角θEin投射到所述载体(6)的射入面上，并且由电场的矢量形成的偏振平面相对于入射平面以最多20°倾斜。
12.根据权利要求10所述的照明设备(1)，其中，所述泵浦辐射(3)以线性偏振的方式以不等于零的入射角θEin投射到所述载体(6)的射入面上，并且由电场的矢量形成的偏振平面相对于入射平面以最多20°倾斜。
13.根据权利要求12所述的照明设备(1)，其中，
0.5θB≤θEin≤1.3θB，其中，θB＝arctan(n载体/l)。
14.根据权利要求1或2所述的照明设备(1)，其中，直接设置在所述出射面(12)上游的所述泵浦辐射(3)具有一个横截面轮廓，所述横截面轮廓的沿着宽轴线获得的最大延伸量对应于沿着垂直于所述宽轴线的窄轴线获得的延伸量的至少1.2倍，其中，所述窄轴线相对于入射平面以最多20°倾斜。
15.根据权利要求1或2所述的照明设备(1)，其中，所述泵浦辐射(3)在所述载体(6)上游穿过具有光学轴线的汇聚透镜(4)，其中，所述泵浦辐射(3)相对于所述光学轴线偏移地入射到所述汇聚透镜(4)上，即具有所述泵浦辐射(3)的射束的中轴线在所述汇聚透镜(4)上游相对于所述光学轴线偏移。
16.根据权利要求1或2所述的照明设备(1)，具有多个泵浦辐射源(2)，所述泵浦辐射源各自设计用于发射射束形式的泵浦辐射(3)，其中，如果所述射束中的两个射束利用垂直地竖立在所述泵浦辐射入射面(13)上的旋转轴线彼此旋转对称，则所述旋转对称所基于的旋转角不同于180°。
17.一种将根据权利要求1至16中任一项所述的照明设备(1)用于照明的应用。
18.根据权利要求17所述的应用，其中，所述照明设备用于机动车外部照明。
19.根据权利要求17所述的应用，其中，所述照明设备用在前照灯中。
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