CN108541296B - 具有温度独立色点的高强度光源 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种包括照明单元（70）的照明设备（100），其中照明单元（70）包括：（i）配置成生成光源光（11）的光源（10）以及（ii）配置成将光源光（11）的至少部分转换成发光材料光（21）的发光材料（20），其中照明设备（100）被配置成生成包括所述发光材料光（21）的至少部分的照明设备光（101），其中发光材料（20）被配置成在由所述光源光（11）在所述发光材料（20）的激发带（EX）中进行激发时提供所述发光材料光（21），其中光源（10）被配置成提供具有等于或小于30nm的半高全宽（FWHM）的所述光源光（11），并且其中所述光源（10）被配置成在所述激发带（EX）的等吸光点（IP）中激发发光材料（20）。

Description

具有温度独立色点的高强度光源

技术领域

本发明涉及一种包括照明单元的照明设备，其中该照明单元包括被配置成生成光源光的光源和被配置成将光源光的至少部分转换为发光材料光的发光材料。本发明还涉及一种包括这样的照明设备中的一个或多个的照明装置。此外，本发明涉及所述照明设备或照明装置用于特定应用的用途。

背景技术

某些磷光体的发射强度的温度相关性在本领域中是已知的。例如，US8105502提及CaAlSiN₃:Eu作为用于LED灯（发光二极管）的红色发光材料。当在宽（紫外至蓝色）波长范围中激发时，这样的发光材料显示橙色区至红外区的范围中的发光。在许多发光材料中，根据US8105502，该CaAlSiN₃:Eu具有相对优异的温度特性。进一步指示，据估计，随着LED灯的功率增加，装置的温度进一步提高，并且相应地需要具有更优异的温度特性的发光材料。

对于包括诸如前照灯之类的汽车照明的各种应用而言，高亮度光源是令人关注的。一种获得高强度光的方法是基于使用其中高强度激光束聚焦在旋转磷光体轮上的激光。也可能的是在静态散热器上提供磷光体（即发光材料），并用聚焦的激光束照射该磷光体，以获得高强度白光。在这样的布置中，例如当蓝光通过磷光体陶瓷被部分地转换成黄光时获得白光。可以调整厚度和活化剂浓度，使得经转换的光和未转换的光的比例被控制。以这种方式，可以获得期望的色点。然而，在使用光源期间，例如在调光期间等期间，磷光体的温度可以变化。随着磷光体、特别是所谓的石榴石磷光体显示出温度相关吸光度，作为该温度变化的结果，该装置的色点可能显示变化，这是不良的效应。

因而，现有技术的照明设备遭受发光材料的发射（发光）的温度依存性，这特别地在这样的发光材料经受高功率激发时变得相关。

发明内容

因而，本发明的一方面是提供一种可替换的照明设备，其优选地进一步至少部分地消除以上描述的缺陷中的一个或多个。

降低发光材料发射的温度依存性的解决方案可以尤其从下述中选择：冷却发光材料、选择特定类型的发光材料（见上文）、选择其他类型的光源、放弃使用发光材料等。

我们已经惊奇地发现，对于至少石榴石类型的磷光体，存在其吸光度基本上不温度相关的点。因此，我们建议将激光器或其他光源（特别是窄带光源）的发射峰与其中磷光体的吸光度（在宽温度范围上）几乎不显示温度相关性的磷光体的吸收波长匹配，以便获得基本上温度独立的发射强度。因此，在特定实施例中，提供例如在50-200℃范围上具有基本上温度独立的色点的白色照明设备。

因而，在本发明的第一方面中，提供了一种包括照明单元的照明设备（“设备”），其中该照明单元包括：（i）被配置成生成光源光的光源，特别是基于固态的光源；以及（ii）发光材料，其被配置成将光源光的至少部分转换成发光材料光（在本文中也指示为“发射”或“发光”），其中照明设备被配置成生成包括所述发光材料光的至少部分的照明设备光（“设备光”），其中发光材料被配置成在由所述光源光在所述发光材料的激发带（EX）中激发时提供所述发光材料光，其中光源被配置成提供具有等于或小于30nm、特别地等于或小于20nm、甚至更特别地等于或小于10nm、又甚至更特别地等于或小于5nm、比如特别地等于或小于2nm的半高全宽（FWHM）的所述光源光，并且其中所述光源被配置成在所述激发带（EX）的等吸光点（IP）中激发发光材料。

利用这样的照明设备，例如可以生成白光，该白光的色点可以在50-100℃的发光材料温度范围上、或在50-150℃的范围上、或在50-200℃的范围上或甚至到更高温度基本上独立于发光材料温度。当含有铈的石榴石在50-250℃的温度范围上在它们的等吸光（激发）点中被激发时，用于白光的基本独立的色温被发现。使用这样的照明设备，在特殊实施例中，光源和发光材料彼此不物理接触，例如在其间可能存在狭缝或间隔。因此，发光材料的温度可以比光源的温度高得多。在常规白光LED的操作期间，其中发光材料被放置在LED芯片的顶部上并且发光材料的吸收峰值基本上对应于LED的发射峰值（即激发辐射），可能没有太大的温度变化。因而，色温可以基本上保持不变。然而，至少对于其中光源与发光材料之间存在非零距离的设备，来自诸如激光器之类的（固态）光源的输出可能在该设备中导致发光材料的温度可以被发现在相当大的温度范围内变化。在本文中，温度尤其是指发光材料的温度，其可以（因而）明显高于光源的温度。看起来有利的是，远离于光源（即在离光源非零距离处）配置发光材料，以使得它不与（固态）光源热接触。因而，特别地，光源和发光材料优选地不物理接触。更特别地，光源的光出射表面和发光材料优选地不物理接触（还进一步参见下文）。

在光谱学中，等吸光点是特定的波长、波数或频率，在该特定的波长、波数或频率下，样本的总吸光度在样本的化学反应或物理变化期间不变。这里，物理变化指示使发光材料经受激发光，通过使发光材料经受激发光，发光材料的发光种类的部分、例如在掺杂铈的石榴石的情况下的三价铈离子（参见下文）被带入激发状态中以便随后通过提供发光（本文中也指示为发射）而衰变。因而，等吸光点也可以在本文中被指示为等吸光激发点。

每种发光材料都具有发射光谱和激发光谱。发射可以具有对应的激发光谱。因而，发射带可以具有对应的激发带。在本文中，激发可以特别地发生在能量上与发射带最接近的激发带中。特别地，发射带相对于发射带进行斯托克斯位移（Stokes-shift）。因而，一般来说，激发在最低能量激发带中发生。短语“由所述光源光在所述发光材料的激发带中进行的激发”也可以被解读为由所述光源光在与所述发光材料的发光材料光对应的激光带中的进行激发。发光材料光是在光源光进行激发时从发光材料发出的光。术语“发光材料光”也可以指示为“发射”，并且术语“光源光”也可以指示为激发光。

这里，等吸光点尤其是指在相同波长的激发下集成的发射强度在50-100℃之间变化小于5％、特别地小于2％（相对于50℃下的集成的发射强度）的激发波长。特别地，等吸光点是指在相同波长的激发下集成的发射强度在50-150℃之间变化小于10％、特别地小于5%、甚至更特别地小于2％（相对于50℃下的集成的发射强度）的激发波长。又甚至更特别地，等吸光点是指在相同波长的激发下集成的发射强度在50-200℃之间变化小于10％、特别地小于5%、甚至更特别地小于2％（相对于50℃下的集成的发射强度）的激发波长。因而，发光材料温度可以例如取决于光源的功率而在例如50-100℃的范围内变化，但是尽管如此照明设备光的色点可以基本上独立于发光材料温度。

此外，本文所述的发光材料的激发特别地不基于线激发（吸收），例如在室温（“RT”；定义为20℃）下具有小于5nm的光谱宽度的激发。特别地，发光材料的激发是在RT下具有至少20nm，例如至少40mm的FWHM的带激发（也参见图2a）。因而，与现有技术的系统相比，光源不被配置成在这样的激发带的光谱最大值处、而是在翼（wing）中的一个处激发。等吸光点的位置可以取决于发光材料，但一般在激发最大值（在RT下）的峰值高度的约30-45％处被找到。发光材料，更确切地说其激发带，可以具有两个等吸光（激发）点，一个在激发带的高能量侧翼（flank），并且一个在激发带的低能量侧翼。它们在室温下的高度不一定相同。

可以选择发光材料，使得至少一个等吸光点处于光谱的可见部分中。这可以有利地允许可见光波长范围内的激发，由此激发光的部分，即特别地光源光的部分，被转换成发光材料光，但光源光的部分也可以用作照明设备光的部分。因而，照明设备被配置成生成照明设备光，所述照明设备光包括所述发光材料光的至少部分并且可选地还包括光源光的部分。因此，在一个实施例中，发光材料包括可见光谱的蓝色波长范围中的等吸光点（IP）。可替换地或此外，发光材料包括可见光谱的绿色波长范围中的等吸光点（IP）。可替换地或此外，特别地当发光材料具有相对小的斯托克斯位移，例如等于或小于100nm，特别地等于或小于50nm时，发光材料包括可见光谱的红色波长范围中的等吸光点（IP）。可替换地此外，发光材料包括光谱的可见部分的另一部分中的等吸光点。

假设发光材料包括蓝色中的等离子体（激发）点，特别地可以应用蓝光发射光源，如蓝色LED或蓝色激光器。因而，在一个实施例中，光源被配置成生成蓝色光源光。

特别地，光源是在操作期间发射至少选自200-490nm范围的波长处的光（光源光）的光源，特别地在操作期间发射至少选自400-490nm范围，甚至更特别地在440-490nm范围内的波长处的光的光源。该光可以部分地由波长转换器（即，发光材料）使用。因而，在特定实施例中，光源被配置成生成蓝色光（源光）。在特定实施例中，光源包括固态LED光源（比如LED或激光二极管）。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-20个（固态）LED光源。因而，术语LED还可以指多个LED。

因而，光源辐射耦合到发光材料。术语“辐射耦合”特别意指光源和发光材料彼此相关联，使得由光源发射的辐射的至少部分被发光材料接收（并且至少部分地被转换成发光）。发光材料可以被配置在离光源非零距离处，或者可以与光源物理接触。前一实施例可以进一步区分为邻近或远程，其中前者使发光材料更靠近光源，并且后者使其更远离光源。在本文中，在一个实施例中，光源包括配置在离发光材料等于或小于1mm的距离处的发光表面。因而，在特殊实施例中，距离相对较小或甚至为零。因而，在又一另外的实施例中，光源包括与发光材料物理接触的发光表面。然而，距离也可以是非零的，例如至少0.1mm，如至少0.2mm，或至少0.5mm，如至少1mm，特别地至少2mm，或至少5mm，如在0.1-20mm、例如特别地0.5-20mm的范围中。这里，距离特别地指光出射表面（例如固态光源管芯）与发光材料之间的最短距离（也进一步参见下文）。

因而，更一般地，照明设备包括光转换器或波长转换器。转换器可以是发光材料本身。在又一实施例中，转换器包括基质，发光材料被嵌入（诸如分散）在该基质中。

因而，在特定实施例中，照明设备包括包含所述发光材料的转换器，其中该转换器包括转换器表面，其中光源包括光出射表面，并且其中转换器表面被配置在至少0.5mm或至少1mm或至少2mm、例如在0.5-20mm的范围中的最短距离（d）处。因而，特别地光源和发光材料不物理接触，特别地不热接触。特别地，在光源和发光材料之间存在气体（如空气）、或真空、或低热传导材料中的一个或多个，特别是气体或真空。

发光材料可以特别地是无机发光材料，例如基于量子点的发光材料或无机磷光体。尽管术语“发光材料”在实施例中可以指两种或更多种不同的发光材料的组合，但是在本文中术语“发光材料”或“辐射耦合到光源的发光材料”特别地指基本上单个发光材料。在一个实施例中，发光材料包括至少90重量百分比（“wt.％”），特别是至少95wt.％的单个发光种类（比如量子点、有机染料或无机磷光体）。例如，发光材料（无论是否嵌入）可以包括至少90wt.%的CdS/ZnS核/壳量子点（例如棒（壳）中的点（芯））。

特别地，发光材料包括类型A₃B₅O₁₂:Ce³⁺的发光材料，其中A选自由Y、Gd、Tb和Lu组成的群组，并且其中B选自由Al、Ga和Sc组成的群组。发光材料可以（因而）包括石榴石材料。因而，在一个实施例中，发光材料包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺类别的掺杂铈的石榴石材料。特别地，发光材料可以包括发光陶瓷。石榴石材料，特别是陶瓷石榴石材料，在本文中也被指示为“发光材料”。发光材料包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺（石榴石材料），其中A特别地选自由Sc、Y、Tb、Gd和Lu组成的群组，其中B特别地选自由Al、Sc和Ga组成的群组。更特别地，A包括钇（Y）、钆（Gd）和镥（Lu）中的一种或多种，并且B包括铝（Al）。这种石榴石可以掺杂铈（Ce），并且可选地掺杂诸如镨（Pr）之类的其他发光种类。在特定实施例中，B由约40％或更多的Al以及60％或更少的Ga构成。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），特别地高达约20％的Al，更特别地高达约10%的Al可以被替代（即，A离子基本上由90或更多摩尔％的Al和10或更少摩尔％的Ga、Sc和In中的一种或多种构成）；B可以特别地包括高达约10％的镓。在另一变型中，B和O可以至少部分地被Si和N替代。如“A选自由Y、Gd、Tb和Lu组成的群组”那样的短语以及类似短语指示A可以包括Y、Gd、Tb和Lu中的一个或多个。

如上文所指示的，元素A可以特别选自由钇（Y）、钆（Gd）、铽（Tb）和镥（Lu）组成的群组。

特别地，A包括Y、Gd和Lu中的至少一个或多个，甚至更特别地Y和Lu中的至少一个或多个。此外，特别地B的至少90mol.％是Al。在一个实施例中，发光材料包括（Y,Lu）₃Al₅O₁₂:Ce，其中“Y，Lu”指示A可以包括Y和Lu中的一个或多个。

本文描述的发光材料特别地用它们的化学式指示。即使指示了元素，也不排除杂质和/或其他相的存在。发光材料（“磷光体”）也可以包括杂质，如卤素杂质和金属杂质中的一个或多个。在如本文中所限定的一种或多种发光材料之后，发光材料可以还包括其他相，如下述中的一个或多个：（已经指示的（剩余的））熔剂材料、剩余的（多个）起始材料以及也在一种或多种（相应）发光材料的合成期间形成的一个或多个相。一般来说，这样的其他相的重量百分数将低于约10wt.%（相对于发光材料的总重量）。这在本领域中是已知的。

因而，特别地选择发光材料的激发光（即光源光）的最大峰值值和等吸光点，使得它们基本上重叠。在特定实施例中，光源被配置成提供具有最大峰值（MX2）的所述光源光，其中所述最大峰值（MX2）在所述等吸光点（IP）的5nm内选择。此外，特别地光源提供含有具有等于或小于20nm的FWHM的发射带（即用于发光材料的激发光）的光源光，但特别地带宽明显更小，例如等于或小于10nm，如5nm或更小（例如在激光的情况下）。这里，关于在最大功率下的操作来指示光源光的带宽。

此外，如上文所指示，当光源是高功率光源和/或其光线相对集中时，本发明的优点可能甚至更有意义。因而，在另一实施例中，照明设备包括包含所述发光材料的转换器，其中转换器包括转换器表面，并且其中光源被配置成以一定功率向所述转换器表面提供所述光源光，该功率导致转换器的被照射表面上至少1W/cm²的辐照度。因而，在特定实施例中，照明设备包括包含所述发光材料的转换器，其中转换器包括转换器表面，其中光源被配置成向所述转换器表面提供所述光源光。特别地，光源被配置成以一定功率向所述转换器表面提供所述光源光，该功率导致转换器的被照射表面上至少1W/cm²，例如至少5W/cm²，甚至更特别地至少10W/cm²，又更特别地至少25W/cm²的辐照度。当发光材料的一个小区域被激光照射时，辐照度或光照可能甚至更高；在该情况下，辐照度可以为至少100W/cm²，例如1000W/cm²或甚至更高。

在特定实施例中，照明设备被配置成提供具有至少2W/（sr.mm²）的辐射亮度的所述照明设备光。单位“sr”是指球面度（立体角）。也可以实现甚至更高的辐射亮度，例如到发光材料的至少5W/（sr.mm²），例如在5-50W/（sr.mm²）的范围内。

如上文所指示，该转换器表面可以是发光材料层的表面，例如涂层。因此，在特定实施例中，光源被配置成提供具有最大峰值（MX2）的所述光源光，其中所述最大峰值（MX2）在所述等吸光点（IP）的5nm内选择，其中光源光具有等于或小于10nm的半高全宽（FWHM），其中照明设备包括包含所述发光材料的转换器，其中转换器包括转换器表面并且其中光源被配置成以一定功率向所述转换器表面提供所述光源光，该功率导致转换器的被照射表面上至少1W/cm²的辐照度。如上文所指示，特别地光源是相对窄带光源。因此，在另一实施例中，光源包括激光器，例如固态激光器。

发光材料可以例如被提供为发光层。

此外，照明设备可以包括配置成促进固态光源冷却的散热器。该散热器可以包括下述或由下述构成：铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、铝碳化硅、氧化铍、硅-碳化硅、铝碳化硅、铜钨合金、铜钼碳化物、碳、金刚石、石墨及其两种或更多种的组合。

如上文所指示，本发明可以被应用于照射小面积磷光体。因此，在另一实施例中，照明设备包括发光材料的斑块（spot），其中该斑块具有最大4mm²（例如，最大1mm²）的面积。这种小面积或小斑块磷光体的示例例如最大为0.25mm²，例如特别地最大0.04mm²，如甚至更特别地最大0.01mm²。最小面积可以在例如约0.001mm²的范围中。小面积磷光体可以例如用于将光耦合到光纤中，例如用于汽车应用。从而，用光源光照亮的区域也可以指示为转换器表面。因而，在一个实施例中，照明设备包括发光材料的点斑块，其中斑块具有最大1mm²的面积。

发光材料，或特别的小面积磷光体被配置成转换光源光的至少部分。

如上文所指示，照明设备光由下述构成：（i）所述发光材料光的至少部分，或（ii）所述发光材料光的至少部分和所述光源光的部分。

然而，照明设备可以进一步包括可选地与另外的发光材料耦合的另一光源。光源和发光材料的这种组合可以可选地也被配置为上述组合。因而，在一个实施例中，照明设备包括单个照明单元，该照明单元包括：（i）光源，特别是基于固态的光源，其被配置成生成光源光；以及（ii）发光材料，其被配置成将光源光的至少部分转换成如上文关于激发波长和等吸光点限定的发光材料光；可选地进一步包括可选地辐射地耦合至另外的发光材料的另外的光源。于是，照明设备光可以包括发光材料光和另外的发光材料光中的至少一个或多个，以及可选地光源光和另外的光源光中的一个或多个。例如，用这种方式可以生成白色照明设备。

然而，照明设备也可以包括多个照明单元，其中一个或多个可以是相同的，但其中的一个或多个也可以是不同的。因而，在又一另外的实施例中，照明设备进一步包括多个所述照明单元，其中每个照明单元被配置成提供对应的发光材料光，其中照明设备光包括所述发光材料光中的一个或多个。例如，用这种方式也可以生成例如白色照明设备光。

因而，在特定实施例中，照明设备被配置成提供白色照明设备光。注意，照明设备也可以被配置成提供彩色照明设备光。此外，当照明设备包括多于一个（不同的）光源和/或多于一种（不同的）发光材料时，可以选择提供彩色光的光源和发光材料的配置。

此外，照明设备还可以包括被配置成控制光源光的强度的控制单元。由此，可以控制照明设备光的强度，并且可选地还可以控制照明设备光的颜色。

特别地，照明设备光的色点因而基本上独立于发光材料的温度。因而，在特定实施例中，针对在50-100℃的范围内、或在50-150℃的范围内、或甚至在50-200℃的范围内的发光材料温度，照明设备可以具有在|Δx|≤0.05和/或|Δy|≤0.05，特别地|Δx|≤0.03和/或|Δy|≤0.03范围内的（照明设备光的）色点变化（相对于在50℃下的发光材料的色点）。因而，照明设备光的色点可以基本上独立于发光材料的温度。因而，通过在等吸光（激发）点中使用光源进行激发，可以获得照明设备光的基本上发光温度独立的色点。当然，当照明设备包括例如一个或多个其他光源时，可选地色点也可以改变。

在另一方面中本发明还提供了包括如本文所限定的照明设备的照明装置（“装置”）。因而，在照明装置的另外的实施例中，该装置进一步包括一个或多个另外的照明设备，其中照明设备和所述一个或多个另外的照明设备被配置成提供白色照明装置光。特别地，所述一个或多个另外的照明设备包括如本文所限定的一个或多个照明设备。例如，生成蓝色、绿色和红色光的照明设备可以被组合。可替换地或此外，生成蓝光的如本文所限定的照明设备可以用来照射黄色磷光体。

照明设备可以是例如光纤应用系统、警告标志系统、指示符号系统、便携式系统或汽车应用的部分或者可以应用于它们中。特别地，如本文所限定的照明设备或如本文所限定的照明装置可用于汽车照明中。因而，应用之一可以在汽车中，例如轿车、卡车、公共汽车、机动车、火车、地铁等等的前照灯。因而，在一个实施例中，本发明还提供了一种包括如本文中限定的照明设备的汽车灯。

术语“紫光”或“紫色发射”特别地涉及具有在大约380-440nm的范围中的波长的光。术语“蓝光”或“蓝色发射”特别地涉及具有在大约440-495nm的范围中的波长的光（包括一些紫色和青色色调）。术语“绿光”或“绿色发射”特别地涉及具有在大约495-570nm的范围中的波长的光。术语“黄光”或“黄色发射”特别地涉及具有在大约570-590nm的范围中的波长的光。术语“橙光”或“橙色发射”特别地涉及具有在大约590-620nm的范围中的波长的光。术语“红光”或“红色发射”特别地涉及具有在大约620-780nm的范围中的波长的光。术语“粉红光”或“粉红色发射”是指具有蓝色和红色分量的光。术语“可见”、“可见光”或“可见发射”是指具有在大约380-780nm的范围中的波长的光。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参照随附示意图来描述本发明的实施例，其中对应的参考符号指示对应的部分，并且其中：

图1a至图1e示意性地描绘本发明的一些方面；以及

图2a-2b示出了YAG的不同温度（2a）和不同波长（2b）下的吸收（激发）特性；

示意图不一定按比例。

具体实施方式

图1a示意性地描绘了被配置成生成照明设备光101的照明设备100的实施例。照明设备100包括被配置成生成光源光11的光源10和被配置成将光源光11的至少部分转换成发光材料光21的发光材料20。照明设备100下游的光用附图标记101指示。光101至少包括发光材料20的发射或发光，即发光材料光21。可选地，光源光11中的一些也可以被照明设备光101包括。这可能不是问题，因为光源光和发光材料光的波长可以是基本相同的并且/或者可以具有期望的颜色（例如蓝色光源光与黄色发光材料光）。

光源10被配置在发光材料20的上游；发光材料光21在所述发光材料的下游发出。特别地，本文中应用透射配置。术语“上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自光生成构件（这里特别地，光源10）的光的传播的布置，其中相对于来自光生成构件的光束内的第一位置，更靠近光生成构件的光束中的第二位置是“上游”，并且更远离光生成构件的光束内的第三位置是“下游”。这里，通过示例的方式描绘了透射配置。然而，如下文所指示，也可以选择反射配置。

图1a示意性地描绘了包括发光材料20的斑块的照明设备100的一个实施例，其中该斑块具有例如最大1mm²或者甚至更小的面积。斑块的尺度通过示例的方式用指示长度和宽度或直径的L/W/D指示，无论哪个可以适用。该斑块可以具有任何（横截面）形状，例如圆形、正方形、矩形、椭圆形等，但特别地具有圆形（尺度D）或正方形（尺度L=W）。附图标记200指示包括发光材料20的转换器或包括发光材料20的斑块，并且附图标记201指示转换器表面，即光源10可以在其处辐射它的光11的转换器200的表面。

图1b示意性地描绘了发光材料的发射EM或发光材料光21。对应的激发，例如当监测发光材料在发射EM或发光材料光21的发射最大值MM3（峰值波长）下的发射时。这生成具有最大值MX1（峰值波长）的对应激发曲线EX。该激发表现为具有两个等吸光点IP，一个在高能量侧翼处的较小波长处，用IP（1）指示，并且一个在激发的低能量侧翼处的较长波长处，用IP（2）指示。斯托克斯位移是激发最大值MX1与发射最大值MM3之间的（能量）差异。注意，IP（1）和IP（2）不一定处于相同的高度。因而，在等吸光（这里举例来说IP（1））点处利用光源光11激发发光材料，导致发光材料光21或发射EM。

因而，光源特别地被配置成在等吸光点IP处在激发带中发光材料。这在图1b中得到反映，因为激发光或光源光11被指示为基本上仅在等吸光点（这里是高能等吸光点IP（1））处与激发带EX重叠的（窄）带。光源光11的最大值MX2处于与IP（1）大约相同的波长。

例如，这些等吸光点之一（这里特别是IP（1））可以在蓝色范围中。如果发射EM在黄色范围中，则可以在需要时提供白色照明设备光。

对于诸如汽车前照灯之类的各种应用，可取的是具有高强度光源。

这样的光源可以基于激光。然而，在使用激光的情况下，相干性和眼睛安全是一个问题。因此，可取的是将激光转换为其他波长。在转换期间，在小体积中产生大量的热量，这导致温度升高。

在一个实施例中，我们建议包括激光二极管和磷光体材料的照明设备（也参见例如图1a）。磷光体材料吸收激光并发射经转换的激光。

窄带发射器可以被反射散热器77部分地包围（图1c）。在另一配置中，我们建议在反射模式中使用转换器200（图1d）。在另一实施例中，我们建议使用泵吸相同转换器200的多个激光器（如固态光源10）。

光源在原则上可以是任何类型的点光源，但在一个实施例中是固态光源，例如发光二极管（LED）、激光二极管、多个LED或激光二极管或OLED、或LED或激光二极管的阵列，或任何这些的组合。

此外，照明设备可以包括与波导分离和/或集成在波导中的另外的光学元件，如例如聚光元件，比如复合抛物面聚光元件（CPC）。

图1e示意性地描绘了照明设备和/或照明装置的若干另外的方面。尤其是，该示意图示出了包括多个所述照明单元70（1）、70（2）、...的照明设备100的实施例，其中每个照明单元70（1）、70（2）、...被配置成提供对应的发光材料光21（1）、21（2）、...。照明设备光101包括所述发光材料光21（1）、21（2）、...中的一个或多个。注意，光源可以相同或可以不同。同样，发光材料可以相同或不同。指示“...”指示可选地更多的这样的项目可以是可用的（例如70（1）、70（2）、70（3）等等）。此外，如上文所指示，每个照明单元可以包括光源10和辐射地耦合到所述光源10的发光材料20。

此外，该图还示意性地描绘了包括如本文所限定的照明设备100的照明装置1000的实施例；这里，举例来说，照明设备100包括至少两个照明单元70。此外，举例来说，照明装置1000包括一个或多个另外的照明设备1100。这些一个或多个另外的照明设备1100被配置成生成另外的照明设备光1101。照明设备100和所述一个或多个另外的照明设备1100在一个实施例中被配置成提供白色照明装置光1001。

包括如本文所限定的发光设备的灯、照明器和照明系统可以用在以下应用中的一个或多个中：汽车照明、光纤照明、警告照明系统。在又一个实施例中，我们建议在灯、照明器或照明系统中使用照明设备。在又一个实施例中，我们建议在例如前照灯之类的汽车灯中使用照明设备。

可以使用诸如量子点（QD）或含有铈的石榴石之类的材料。

用于生产白色LED的最常见的磷光体之一是Ce：YAG（即Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺）。这样的磷光体可以分别用于图1c和图1d中所示的透射模式或反射模式。在该示例中，假设75％的蓝光由Ce：YAG转换，并且除所谓的斯托克斯位移损失外不存在损失。然而，穿过这样的具有Ce活化剂的磷光体陶瓷的、作为温度的函数的透射率是温度相关的，如图2a中所示。该图示出：透射显示出随着温度的增加而增加。当这样的板被例如激光源照射时，可以通过将蓝光部分吸收并转换成黄光来产生白光。然而，随着温度的变化，蓝色与黄色的比例将变化，改变总光的色点。可以看出，作为温度的函数，在430nm处，与其他波长相反，几乎不存在吸收相关性（图2b）。

在两个温度（60℃和250℃）下，针对各种激发波长测量照明设备光的色点的各种激发波长。除使用430nm作为光源光的峰值波长的位移之外，观察到照明设备光的色坐标的位移（至少处于|Δx|=0.05和/或|Δy|=0.05的数量级）。因此，我们建议将诸如激光器之类的光源的发射峰值与磷光体的吸收波长匹配，其中磷光体的吸光度几乎不显示温度相关性（根据图2a，在这种磷光体的情况下，它为约430nm和约490nm），以便获得温度独立色点白光源。

还测量了其他类型的石榴石，例如LuAG 2％Ce（IP：421nm和478nm）、（Y，Gd）AG0.2％Ce 10％Gd（IP：425nm和498nm）、YAG 2％Ce（IP：430nm和493nm）、YAG 0.4％Ce（IP：429nm和490nm）。一般来说，所有这些石榴石表现为提供了一个稳定的色点，色点基本上没有变化，直到在200-300℃之间的温度。这里，“IP”指示等吸光点，波长指示实验中在其处发现两个相应等吸光点的波长。

比如在“基本上所有光”或者“基本上包括”中本文中的术语“基本上”将被本领域技术人员所理解。术语“基本上”还可以包括具有“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”意指“由…构成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提及的项目中的一个或多个。例如，短语“项目1和/或项目2”以及类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”可以在一个实施例中指“由…构成”，但是也可以在另一实施例中指“至少包含所限定的种类以及可选地一个或多个其他种类”。

此外，在说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分类似元件并且不一定用于描述相继的顺序或时间顺序。要理解到，如此使用的术语在适当的情境下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以除本文描述或图示之外的其他顺序操作。

本文的设备尤其在操作期间进行描述。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作方法或者操作中的设备。

应当指出的是，以上提及的实施例说明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多可替换实施例而不脱离随附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之间的任何附图标记不应当解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除除了权利要求中陈述的那些之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”不排除多个这样的元件的存在。本发明可以借助于包括若干分立元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举若干构件的设备权利要求中，这些构件中的若干个可以由同一个硬件项体现。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实并不指示这些措施的组合不能用于获益。

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特征中的一个或多个的设备。本发明进一步涉及包括说明书中描述的和/或在附图中示出的表征特征中的一个或多个的方法或过程。

在本专利中讨论的各种方面可以组合以便提供附加优点。此外，特征中的一些可以形成用于一个或多个分案申请的基础。

Claims (14)

1.一种照明设备（100），包括照明单元（70），其中照明单元（70）包括（i）配置成生成光源光（11）的光源（10）以及（ii）配置成将光源光（11）的至少部分转换成发光材料光（21）的发光材料（20），其中照明设备（100）被配置成生成包括所述发光材料光（21）的至少部分的照明设备光（101），其中发光材料（20）被配置成在由所述光源光（11）在所述发光材料（20）的激发带（EX）中进行激发时提供所述发光材料光（21），其中光源（10）被配置成提供具有等于或小于30nm的半高全宽（FWHM）的所述光源光（11），并且其中所述光源（10）被配置成在所述激发带（EX）的等吸光点（IP）中激发发光材料（20）。

2.根据权利要求1的照明设备（100），其中发光材料（20）包括可见光谱的蓝色波长范围中的等吸光点（IP）。

3.根据权利要求1或2的照明设备（100），其中光源（10）被配置成生成蓝色光源光（11）。

4.根据权利要求1或2的照明设备（100），其中照明设备（100）包括包含所述发光材料（20）的转换器（200），其中转换器（200）包括转换器表面（201），其中光源（10）包括光出射表面（12），并且其中转换器表面（201）被配置成不与所述光出射表面（12）物理接触。

5.根据权利要求1或2的照明设备（100），其中光源（10）被配置成提供具有最大峰值（MX2）的所述光源光（11），其中所述最大峰值（MX2）在所述等吸光点（IP）的5nm内选择，其中光源光（11）具有等于或小于5nm的半高全宽（FWHM），其中照明设备（100）包括包含所述发光材料（20）的转换器（200），其中转换器包括转换器表面（201），并且其中光源（10）被配置成以一定功率向所述转换器表面（201）提供所述光源光（11），该功率导致转换器（200）的转换器表面（201）上至少1 W/cm²的辐照度。

6.根据权利要求1或2的照明设备（100），其中光源（10）包括激光器。

7.根据权利要求1或2的照明设备（100），包括发光材料（20）的斑块，其中该斑块具有最大1mm²的面积。

8.根据权利要求1或2的照明设备（100），其中发光材料（20）包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺类别的掺杂铈的石榴石材料，其中A选自由Y、Gd、Tb和Lu组成的群组，并且其中B选自由Al、Ga和Sc组成的群组。

9.根据权利要求1或2的照明设备（100），其中照明设备光（101）由下述构成：（i）所述发光材料光（21）的至少部分，或（ii）所述发光材料光（21）的至少部分和所述光源光（11）的部分。

10.根据权利要求1或2的照明设备（100），其中照明设备（100）进一步包括多个所述照明单元（70（1），70（2），…），其中每个照明单元（70（1），70（2），…）被配置成提供对应的发光材料光（21（1），21（2），…），其中照明设备光（101）包括所述发光材料光（21（1），21（2），…）中的一个或多个。

11.根据权利要求1或2的照明设备（100），其中照明设备（100）被配置成针对在50-200℃范围内的发光材料温度，提供具有在|Δx|≤0.03和/或|Δy|≤0.03范围中的色点变化的白色照明设备光（101）。

12.一种照明装置（1000），包括根据权利要求1或2的照明设备（100）。

13.根据权利要求12的照明装置（1000），进一步包括一个或多个另外的照明设备（1100），其中照明设备（100）和所述一个或多个另外的照明设备（1100）被配置成提供白色照明装置光（1001）。

14.一种汽车灯，包括根据权利要求1或2的照明设备（100）。

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