CN108692205A - 照明装置和探照灯 - Google Patents

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Abstract

公开了一种照明装置和探照灯，所述照明装置具有转换器设备，所述转换器设备具有转换器，在所述转换器的入射侧上设置有热沉。所述转换器设备具有至少一个贯通留空部，于是经由所述贯通留空部可触及入射侧的耦合输入面。激发辐射于是能够经由耦合输入面进入到转换器中并且在转换器的出射面上射出，所述出射面远离入射面指向。

Description

照明装置和探照灯
技术领域
本发明涉及一种照明装置，所述照明装置具有转换器设备，其中所述转换器设备具有转换器，所述转换器具有用于至少一个激发辐射的耦合输入侧和用于有用光的耦合输出面。此外，本发明涉及一种探照灯，尤其用于交通工具的探照灯。
背景技术
从现有技术中已知一种LARP(Laser Activated Remote Phosphor，激光远程激发荧光粉)系统。在所述技术中，与辐射源间隔开地设置的转换元件或转换器借助激发辐射、尤其激发射束或泵浦射束或泵浦激光射束辐照，尤其借助激光二极管的激发射束辐照，所述转换元件或转换器具有发光材料或由其构成。激发辐射由发光材料至少部分地吸收并且至少部分地转变成转换辐射或转换光，所述转换辐射或转换光的波长进而光谱特性和/或颜色通过发光材料的转换特性确定。在降频转换的情况下，辐射源的激发辐射通过被辐照的发光材料转换成比激发辐射波长更长的转换辐射。例如，因此借助于转换元件能够将蓝色的激发辐射、尤其蓝色的激光转换成红色的和/或绿色的和/或黄色的转换辐射。于是在部分转换的情况下，例如未转换的蓝色的激发光和黄色的转换光叠加得到白色的有用光。
在LARP系统中，通常能够使用两种不同的转换器布置。转换器布置例如能够构成为透射布置或反射布置。反射方案的优点在于转换器的更好的热联接，因为与透射方案相反地，不需要光学透明的热沉，即例如基底，在所述基底上随后设置有发光材料。因此，例如在反射方案中，发光材料能够设置在金属镜上，所述金属镜的热导率与透光基底、例如蓝宝石相比是明显提高的。透射方案的主要优点在于光学总系统的设备上简单的设计方案。因此，在激光二极管和发光材料之间的光路中能够设有用于将激发辐射输送至发光材料的第一光学元件。在发光材料下游能够设置有另一光学元件，所述另一光学元件将由发光材料发射的有用光显像。在反射方案中，两个光学元件或光学子系统根据原理设置在相同的半空间中，这是设备耗费的并且能够降低系统效率。在透射方案中，相反地，光学元件或光学子系统设置在相应的半空间中、即在发光材料上游和下游。这尤其引起用于光学元件的更大规模的结构空间。
发明内容
本发明的目的是，实现一种照明装置和一种探照灯，所述照明装置和探照灯具有更好的散热和更好的光像。
关于照明装置的目的根据一种照明装置来实现，所述照明装置具有转换器设备，其中所述转换器设备具有转换器，所述转换器具有用于至少一个激发辐射的耦合输入侧和用于有用光的耦合输出面，其特征在于，所述耦合输入侧经由至少一个热沉面与热沉连接，并且所述耦合输入侧具有用于耦合输入所述激发辐射的至少一个耦合输入面，其中设有至少一个辐射源，经由所述辐射源能够将所述激发辐射耦合输入到一个所述耦合输入面中，其中所述激发辐射能够相对于所述耦合输入面的面法线以如下角度γ耦合输入，所述角度使得所述激发辐射在所述耦合输出面上反射，并且关于探照灯的目的根据一种探照灯来实现，所述探照灯具有根据本发明的照明装置。
尤其有利的设计方案在本文中得出。
根据本发明，提出一种具有用于远程磷光体光源的转换器设备的照明装置。转换器设备能够具有转换器，所述转换器具有用于至少一个激发辐射的耦合输入侧和用于尤其至少一个有用光的耦合输出面。有利地，耦合输入侧经由至少一个热沉面与至少一个热沉连接。此外，有利地能够提出，耦合输入侧具有至少一个耦合输入面，以用于耦合输入激发辐射。至少一个热沉面因此能够有利地不同于至少一个耦合输入面。更优选地设有至少一个辐射源，借助所述辐射源能够发射激发辐射。激发辐射在此能够耦合输入到耦合输入面中。激发辐射优选相对于耦合输入面的面法线能够以如下角度γ耦合输入，所述角度使得激发辐射尤其在未转换的和/或未散射的状态下在耦合输出面上反射。所述解决方案具有如下优点，转换器设备汇集反射转换器和透射转换器的优点。有利地，耦合输入侧具有双重功能，即一方面将激发辐射经由耦合输入面耦合输入，所述激发辐射随后能够经由耦合输出面发射，借此转换器可透射地被辐射透过。另一方面，经由耦合输入侧经由热沉面能够将热量引出至热沉。在此不需要的是，热沉透明地构成，借此所述热沉例如是不透明的。因此，激发辐射能够从转换器的耦合输入侧的半空间射入到所述转换器中，并且经由另一耦合输出侧的半空间从耦合输出面射出。至少一个耦合输入侧的光学元件于是能够设置在第一半空间中，并且至少一个耦合输出侧的光学元件设置在第二半空间上，所述第一半空间和第二半空间分别具有大的结构空间。根据本发明，仅耦合输入侧的朝向耦合输入侧的半空间的部段光学透明地构成，借此仅在那里将激发辐射耦合输入到转换器中。通过激发辐射以角度γ耦合输入有利地防止：尤其未转换的和未散射的激发辐射从耦合输出面射出。替代于此，激发辐射转回到转换器中。这有利地引起均匀化的有用光，这又引起改进的光像。换言之，使用附加的反向散射效应，以便提高有用光的均匀性。如果例如使用蓝色的激发辐射或蓝色的激光，使得部分地转换成黄色的转换辐射，那么通过均匀化，能够避免或至少明显降低有用光中的黄蓝梯度(不仅在位置空间中而且在角度空间中)。
在本发明的另一设计方案中，优选地设有至少两个辐射源，经由所述辐射源能够分别将激发辐射耦合输入到至少一个耦合输入面中。激发辐射在此能够相对于耦合输入面的面法线分别以角度γ耦合输入。更优选地，激发辐射，尤其至少两个辐射源的激发辐射v形地并且彼此对称地设置或者彼此平行地设置。当设有多个激发辐射时，这种布置有利地引起均匀化的有用光。也能够考虑：设有由v形的和彼此平行地布置的激发辐射构成的组合，尤其当设有多于三个激发辐射时如此)。
在一个优选的实施方式中构成多个耦合输入面。在此，于是能够为相应的耦合输入面能够设有至少一个激发辐射。激发辐射在此能够如在上文中阐述的那样设置。在多个激发辐射的情况下，至少两个激发辐射能够v形地并且对称地或者彼此平行地设置。
在本发明的其他设计方案中，能够设有多个射束对，所述射束对分别具有两个v形地并且——尤其相对于转换器的光学主轴线——彼此对称地设置的激发辐射。由此，在多个射束对的情况下能够以简单的方式构成均匀化的有用光。相应的射束对的激发辐射的v形的并且对称的布置优选地分别在如下平面中进行，所述平面尤其大致平行于面法线或尤其大致平行于转换器的光学主轴线延伸。两个激发辐射的对称的布置例如相对于转换器的面法线进行。
优选至少一个射束对或分别至少一个射束对与一个耦合输入面或耦合输入面的一部分或相应的耦合输入面相关联。如果为一个耦合输入面或耦合输入面的一部分或相应的耦合输入面设有多个射束对，那么射束对能够在相应的耦合输入面中彼此相对置地设置。例如，射束对的布置能够星形地或交叉形地进行，或者射束对设置在部分圆上。如果例如设有有角的、尤其四边形的耦合输入面，那么射束对能够分别处于如下平面中，所述平面平行于耦合输入面的面法线并且穿过两个对角线的角延伸，和/或分别处于如下平面中，所述平面平行于耦合输入面的面法线并且横向于耦合输入面的相对置的侧面延伸。
在本发明的其他设计方案中，至少两个激发辐射或一个射束对的或射束对的一部分的或相应的射束对的激发辐射在共同的耦合输入部位上耦合输入，这例如在小的耦合输入面的情况下是有利的。替选地能够考虑的是，在不同的耦合输入部位上进行耦合输入，以便将激发辐射更好分布地耦合输入，这改进有用光的均匀性。
优选地，v形地彼此设置的激发辐射朝向一个或多个耦合输入面的方向彼此靠近。
有利地，至少一个热沉面或多个热沉面整体上大于至少一个耦合输入面或多个耦合输入面。因此，耦合输入侧的较大部分能够通过热沉覆盖，这引起有效的散热。
在本发明的另外的设计方案中，热沉至少在至少一个热沉面的区域中、尤其至少部段地构成为反射的或者镜反射的。换言之，热沉的与转换器的热沉面连接的面能够至少部段地或完全地构成为反射的和/或低吸收的。所述解决方案具有如下优点，朝向热沉的方向发射的辐射的至少一部分或大部分能够在转换器中由所述热沉向回反射，进而例如能够变成有用光的一部分。由此，能够进一步改进均匀化。
在本发明的另外的设计方案中能够提出，角度γ大于角度αc，其中角度αc能够为出射面上的出射锥的锥角的一半或张角的一半，其中辐射、尤其有用光能够从出射锥中从耦合输出面耦合输出。出射锥的纵轴线例如能够平行于耦合输出面的面法线。在出射锥之外的辐射优选在耦合输出面上反射。因为激发辐射以大于角度αc的角度γ射入，所以所述激发辐射不能够直接从耦合输出面中射出，因为辐射会处于出射锥之外。因此，激发辐射在耦合输出面上反射并且向回转向到转换器的内部中，尤其借助于全内反射(TIR)。发射的辐射随后能够有助于有用光并且防止，未散射的和/或转换的激发辐射从转换器射出。因此，在激发辐射没有散射和/或转换的情况下不可行的是，所述激发辐射能够从转换器中射出。角度αc或出射角度αc从转换器和邻接于耦合输出面的介质之间的折射率中得出。此外，有利的是，通过激发辐射在耦合输出面上的反射，所述激发辐射能够更好地在转换器中分布。因此，尽管激发辐射经由受限的耦合输入面耦合输入，激发辐射仍有效地分布在转换器的整个体积中，其中所述受限的耦合输入面尤其为整个耦合输入侧的一小部分。因此，实现一种转换器设备，所述转换器设备的热效率类似于转换器，所述转换器以反射方案构成。此外有利的是，转换器设备的透射设计引起设备方面简单的设计方案，尤其光学总系统的设备方面简单的设计方案。
有利地，转换器由发光材料形成。更优选地，转换器具有陶瓷材料。更优选地，转换器小板状地构成。耦合输出面和耦合输入侧例如能够尤其大致以彼此平行的间距延伸。
角度αc优选从如下关系中得出：αc等于arcsin(n2/n1)。在此，n2能够是从外部邻接于耦合输出面的介质、例如空气的折射率，并且n1能够是转换器的耦合输出面的折射率。因此，在转换器和邻接于此的介质之间的边界层处得到在转换器材料和邻接的介质之间的折射率的突变。这随后产生出射锥，所述出射锥通过角度αc展开。因此有利的是，基于所述折射率突变，如在上文中阐述的那样实现激发功率耦合输入到整个转换器体积中。折射率突变因此能够作为优化参数使用和设定。设定优选经由材料选择进行。优选地，转换器至少部分地或完全地或基本上完全地由Gd；YAG陶瓷(钆:钇铝石榴石陶瓷)构成，尤其用于黄色的转换辐射，例如在具有450nm波长的激发辐射的情况下。折射率n1在此能够为1.85，尤其对于激发辐射的波长为450nm时。附加地，作为用于转换器的材料能够提出，所述材料不引起激发辐射的转换，即例如氧化铝(Al2O3)。所述材料能够作为用于优化热导率的第二相引入。如果设有氧化铝，那么所述氧化铝具有1.78的折射率n1，尤其在激发辐射的波长为450nm的情况下。因此，这有利地，所述材料具有与Gd:YAG陶瓷类似的折射率n1。如果作为邻接于耦合输出面的介质设有空气，那么所述介质具有为1的折射率n2。对于由Gd:YAG陶瓷构成的转换器，能够从中得到大约为38°的角度αc。
优选地，转换器的耦合输出面在本发明的其他设计方案中设有覆层，所述覆层具有例如比Gd:YAG陶瓷更大的折射率n1，以便减小角度αc进而又减小出射锥。例如，能够设有由尤其高折射率的玻璃构成的覆层。尤其地，作为覆层能够设有硅酸盐玻璃。所述硅酸盐玻璃能够具有大约为2的折射率n1，这会引起大约为30°的角度αc。替选地能够考虑，作为覆层设有金刚石覆层，所述金刚石覆层能够具有为2.4的折射率n1，这能够引起大约为25°的角度αc。
此外，有利地，出射锥在需要时也能够增大。这例如能够通过如下方式实现：转换器在其耦合输出面上用如下材料覆层，所述材料具有比转换器材料更小的折射率n1。例如对此能够设有尤其低折射率的玻璃，即例如石英玻璃，所述石英玻璃能够具有为1.5的折射率n1。
有用光从耦合输出面的耦合输出尤其借助于两个机制进行，即散射和转换。一旦在转换器之内出现散射事件，于是散射的辐射能够到达出射锥中从而从转换器中射出。因此，不仅未转换的、散射的激发辐射，而且转换的、散射的转换辐射能够经由出射锥射出。辐射的散射在此能够在多个部位上出现，即例如在转换器的体积中出现，其中这能够基于孔隙度和/或有针对性地引入的散射体实现。对此，例如能够如在上文中已经详述的那样设有双相陶瓷，在所述双相陶瓷中一个相能够是氧化铝(Al2O3)。此外，散射能够在转换器的耦合输出面上通过如下方式出现：即例如构成适合的表面结构化部。此外能够考虑的是，在与热沉的边界面上进行散射。在激发辐射转换时，尤其各向同性地放射较长波的转换辐射。由此，会失去关于激发辐射的初始方向的初始的方向信息。因此，转换辐射的至少一个特定的部分始终处于出射锥之内并且能够从转换器耦合输出——尤其在如下前提下：没有附加的散射过程将转换辐射再次指向远离出射锥。转换辐射的其余部分随后能够通过散射到达出射锥中并且贡献于有用光。
在一个优选的实施方式中，转换器的耦合输入侧能够与热沉连接。所述热沉于是能够具有一个贯通留空部或多个贯通留空部。所述贯通留空部于是能够对一个或相应的耦合输入面限界。因此，以设备简单的方式实现激发辐射经由至少一个贯通留空部耦合输入。
贯通留空部优选地不彼此连接。
如果设有多个耦合输入面，那么这些耦合输入面分别与至少一个辐射源相关联。因此，对于相应的耦合输入面能够设有相应的辐射源。
有利地，热沉在整个耦合输入侧之上延伸，借此设备简单地能够将大量热量引出。在此于是设有一个贯通留空部或多个贯通留空部。
优选地，替代一个贯通留空部或多个贯通留空部或全部贯通留空部，热沉在所述区域中透明地构成，进而具有一个或多个透明部段。例如，作为用于此的材料能够设有金刚石或蓝宝石。
在本发明的其他设计方案中能够提出，热沉侧向地搭接转换器，借此能够实现在转换器和热沉之间的固定的机械连接。此外，辐射在转换器的边缘区域中能够经由热沉反射。优选地，转换器的边缘面至少部段地与热沉连接。因此，热量也能够经由转换器的边缘直接引出。如果热沉的搭接转换器的部段借助其指向转换器的一侧于是至少部段地反射性地和/或低吸收性地构成，那么侧向地从转换器射出的辐射(如已经提到的那样)回引到转换器中。
在该优选的实施方式中，热沉的贯通留空部构成为长形的狭缝。此外能够考虑的是，尤其横向于耦合输入面的面法线观察，热沉具有大致矩形的横截面。
在另一优选的实施方式中能够提出，热沉的贯通留空部环形地、尤其圆环形地或至少部段地环形地构成。
此外，有利的是，转换器是能够转动的。优选地，于是例如环形的贯通留空部的纵轴线大致处于转动轴线中。
此外能够提出，转换器具有尤其大致环绕的、或尤其大致圆形的横向于光学主轴线的横截面。这尤其在转换器的可转动的实施方案中是有利的。
在本发明的其他设计方案中，热沉的贯通留空部矩阵状地构成。例如，设有四个贯通留空部。所述贯通留空部能够分成两行和两列。通过矩阵状的设计方案，在耦合输出侧有利地、尤其在多个激发射束对称地耦合输入的情况下得出对称的光密度分布。这优选地引起放射的有用光的进一步的均匀化，借此例如使否则存在的蓝黄梯度(蓝黄环)最小化。在出射侧，由此实现位置均匀性还有实现角度空间中的均匀性。
在本发明的其他设计方案中，贯通留空部能够关于转换器的纵轴线或关于对称平面对称，在所述对称平面中存在转换器的纵轴线。替选地或附加地能够提出，转换器相对于其纵轴线是对称的或者具有对称平面，在所述对称平面中存在纵轴线。也能够考虑的是，转换器旋转对称地构成，这尤其在可转动的转换器中是有利的。
在本发明的其他设计方案中，热沉能够由具有高的热导率的材料形成，以便实现转换器的有效的冷却。因为热沉不必是透射的，所以在材料选择时实现高的灵活性。例如，热沉成本适宜地由金属和/或由陶瓷形成，其中这种材料能够实现高的散热。因此，借助热沉能够有效地导出尤其在转换激发辐射时出现的损耗功率。
优选地，热沉至少在至少一个热沉面的区域中、尤其至少部段地是镜反射的，如在上文中已经详述的那样。由此，以设备简单的方式实现射到热沉上的辐射的反射。替选地或附加地能够提出，热沉构成为是最小化吸收性的。
在本发明的其他设计方案中，热沉优选地经由透明的连接机构与转换器连接。因此，辐射直接从转换器射到热沉上，并且经由所述热沉例如反射。透明的连接机构例如为透明的粘接剂或焊接连接部。
转换器的目的在于，将波长例如为450nm的激发辐射转换成波长更长的转换辐射。此外，所述转换器能够具有如下目的，将激发辐射和转换辐射散射。激发辐射的运动通过转换器的光子的路径能够通过参数平均自由散射长度l0,散射的和平均自由转换长度l0,转换描述。在已经转换的光子的情况下，仅保留平均自由散射长度l1,散射。所述参数与转换器的特性相关并且能够进行设定。为了设定所述特性，例如能够对转换器掺杂转换中心。替选地或附加地，能够设定转换器的孔隙度。替选地或附加地，其他材料相也能够分布在转换器中，所述其他材料例如不仅能够起散射作用，而且也能够改进内部导热。其在此能够如在上文中已经详述的那样为氧化铝(Al2O3)。借助一个或多个所提到的参数，转换器能够根据期望设计。于是由此，特性、即例如在部分转换或完全转换时的色坐标、尤其在部分转换时的发射的激发辐射的角度特性和光密度能够进行设定。替选地或附加地，热沉的几何造型能够构成为，使得满足特定的应用要求。
在本发明的其他设计方案中，耦合输出面优选具有表面结构，使得角度γ大于角度αc于。因此，在需要时，能够调整耦合输出面的表面结构，借此角度αc小于角度γ。这优选通过如下方式进行，尤其耦合输出面的与耦合输入面相对置地构成的部段至少部段地具有锯齿状的表面结构。优选地，在此设有多个这种部段。尤其地，为相应的耦合输入面构成相应的这种锯齿状的部段。相反地，如果角度γ小于角度αc，那么经由耦合输入面耦合输入的激发辐射能够至少部分地再次从耦合输出面的相对置的部段中射出。这不利地造成整个转换率的降低，并且还不利地引起在耦合输出面的相对置的部段的区域中的光密度的集中，因为激发辐射不在转换器中分布。通过表面结构，于是角度γ能够减小，借此激发辐射能够更接近耦合输入面的面法线耦合输入，或者甚至平行于面法线耦合输入。
在本发明的其他设计方案中，在转换器的一个耦合输入面上或在多个耦合输入面和/或边缘面上能够至少部段地设有二向色覆层。二向色覆层优选能够透射激发辐射并且反射转换辐射。这引起改进的转换效率，因为转换辐射的光度方面的大的份额不能够经由二向色覆层射出，而是向回反射到转换器中。
在本发明的一个优选的设计方案中，对二向色覆层替选地或附加地，抗反射覆层能够至少部段地设置在一个转换器的耦合输入面或多个耦合输入面上和/或设置在转换器的边缘面上。因此，激发辐射的耦合输入损失能够降低。也能够考虑的是，一个耦合输入面的一部分或多个耦合输入面的一部分构成有二向色覆层并且另一部分构成有抗反射覆层。
在一个优选的实施方式中，在转换器的耦合输入侧能够设有具有腔的腔壳体。所述腔能够由转换器的耦合输入侧至少部段地或基本上完全地或完全地限界。腔优选具有至少一个腔开口，激发辐射经由所述腔开口能够透射至至少一个耦合输入面，尤其能够直接透射。至少一个腔壁部或腔壁部的至少一部分或腔的全部腔壁部优选至少部段地反射地或至少部段地镜反射地和/或低吸收地构成。腔壳体具有如下优点，在耦合输出侧从转换器射出的辐射通过在至少一个强壁部上的反射能够至少部分地再次回引至转换器，并且随后，尤其经由在转换器之内的相应的散射过程能够从耦合输出面射出。
对反射的设计方案替选地或附加地，能够考虑的是，腔的至少一个腔壁部或腔壁部的至少一部分或全部腔壁部至少部段地散射地构成。尤其地，对此能够至少部段地施加散射层。例如，能够使用吸收尽可能小的散射覆层，如所述散射覆层例如在乌布利希球中使用。由于在腔之内的散射的漫射的光传播引起附加的均匀化效果。优选地，腔替代抗反射覆层构成。
在本发明的其他设计方案中能够提出，热沉具有贯通留空部的图案，经由所述图案的设计方案能够在转换器的耦合输出侧设定光密度。于是，经由相应的贯通留空部优选地可触及耦合输入面。这在如下情况下是极其有利的：附加地设有腔。通过腔于是能够在贯通留空部中引导辐射，激发辐射不直接耦合输入到所述贯通留空部中。例如，能够设有一个贯通留空部或多个贯通留空部，激发辐射直接耦合输入到所述贯通留空部中，并且此外能够设有一个贯通留空部或多个贯通留空部，经由所述贯通留空部，辐射经由腔耦合输入。在热沉中间例如设有第一贯通留空部，其中于是尤其径向地与其间隔开地设有一个或多个更小的贯通留空部。因此，能够以简单的方式改变耦合输入面的平均大小，尤其沿径向方向改变。这于是能够在耦合输出侧引起：居中地或在中央设有比在边缘侧更高的光密度，这例如在使用在车辆中的探照灯中时在远场中引起极其有利的光分布。例如，更小的、尤其环绕的贯通留空部能够设置在部分圆上，以便产生均匀的光像。此外，能够提出，尤其径向地、在更小的贯通留空部外部并且与更小的贯通留空部间隔开地设置有其他贯通留空部。所述其他贯通留空部的数量和/或大小在此能够小于其他位于内部的贯通留空部，借此光密度在耦合输出侧径向向外进一步减小。其他的贯通留空部能够设置在第二部分圆上。
在本发明的其他设计方案中能够提出，转换器尤其横向于主放射方向不均匀地构成。不均匀性在此能够在于散射特性中，尤其在于散射横截面中，以便调整光密度。替选地或附加地能够考虑，转换器的转换特性是不均匀的，这例如通过如下方式实现：例如转换辐射的波长能够是不同的和/或转换率是不同的。转换器也能够具有尤其沿主放射方向测量厚度不同的区域。通过转换器的不均匀性，因此例如能够改变转换器的中心和其边缘之间的散射效果，借此能够调整光密度。此外，由此能够实现转换器，所述转换器例如尤其在完全转换时在中间发射转换辐射并且在边缘侧发射黄色的转换辐射。因此能够提出，在转换器的中间区域中的转换辐射的颜色或波长与在转换器的边缘区域中的转换辐射的颜色不同。
在本发明的优选的设计方案中能够在转换器的耦合输入侧上或在耦合输出侧处或与耦合输入侧相邻地设置有至少一个转换元件，其中在所述转换元件中转换辐射具有不同于转换器中的转换辐射的颜色或波长。这具有如下优点，例如能够改进用于尤其在部分转换时产生白光的CRI值。例如，在转换元件中能够将激发辐射转换成红色的转换辐射，所述红色的转换辐射随后连同转换器的黄色的转换辐射和未转换的蓝色的激发辐射组成白光，所述白光的CRI值与由蓝色的激发辐射和黄色的转换辐射构成的有用光相比提高。优选地，至少一个转换元件不或基本上不散射地构成。例如至少一个转换元件为单相陶瓷。激发辐射和转换辐射例如能够经由耦合输出面朗伯放射。至少一个转换元件优选设置在热沉和转换器之间。能够考虑的是，至少一个转换元件至少部段地或完全地由热沉包围，并且借助连接面与转换器连接。
在本发明的其他设计方案中能够提出，转换器是能够旋转的。为了旋转转换器例如设有驱动器。例如能够考虑的是，将转换器设备简单地经由其边缘侧驱动和/或支承。由此避免，驱动和/或支承元件设置在光路的区域中。优选地，转换器的边缘侧由滑动支承件或滚动支承件包围。转换器的旋转的设计方案具有如下优点，热沉除了其散热功能之外能够附加地将热量由于由旋转运动出现的对流冷却输出。附加地，转换器的散热能够经由到驱动器和/或支承装置的接触进行。
根据本发明，提出具有根据一个或多个上述方面的转换器设备的照明装置。在此能够为激发辐射设置至少一个辐射源。辐射源例如为激光光源或激光源。这对于系统设计是极其有利的，因为借助这种辐射源能够发射极其低发散的激发辐射。所述激发辐射随后能够有针对性地耦合输入，使得角度γ大于角度αc。对激光光源替选地能够考虑，使用发光二极管(LED)。所述发光二极管能够以至少一个单独封装的LED的形式或至少一个LED芯片的形式存在，所述LED芯片具有一个或多个发光二极管。多个LED芯片能够在共同的基底(“Submount基板”)上安装，或者单独地或共同地例如固定在印刷电路板(例如，FR4，金属芯印刷电路板等)上(“CoB”＝Chip on Board板上芯片)。至少一个LED能够配设有至少一个自身的和/或共同的、用于引导射束的光学元件，例如配设有至少一个菲涅尔透镜或准直仪。对例如基于AlInGaN或InGaN或AlInGaP的无机LED替代地或附加地，普遍也能够使用有机LED(OLED，例如聚合物OLED)。LED芯片能够直接发射或者具有在上游安装的发光材料。替选地，发光部件能够是激光二极管或激光二极管装置。也能够考虑一个OLED发光层或多个OLED发光层或OLED发光区域。发光部件的发射光谱能够位于紫外的、可见的或红外的光谱范围中。发光部件能够附加地配设有自身的转换器。优选地，LED芯片发射在汽车工业的标准化的ECE白色场中的白光，例如通过蓝色的发射器和黄色/绿色的转换器实现。
此外替选地能够考虑，设有超级发光二极管(SLED)。
如果设有多个——相同的或不同的——辐射源，那么这些辐射源例如能够从不同的或相同的方向将激发辐射耦合输入到转换器中。
根据本发明提出一种具有根据一个或多个上述方面的照明装置的探照灯。
探照灯例如能够用于交通工具。交通工具能够是航空交通工具或水上交通工具或陆上交通工具。陆上交通工具能够是机动车或轨道车辆或自行车。尤其优选的是在载重车或载客车或摩托车中使用车辆探照灯。
替选地能够考虑，探照灯能够用于效果照明、娱乐照明、建筑照明(Architainmentbeleuchtungen)、普通照明和治疗照明或用于园艺。
附图说明
下面应根据实施例详细阐述本发明。附图示出：
图1示出根据一个实施例的转换器设备的纵剖面，
图2示出从转换器设备中射出的有用光的光密度分布，
图3至5分别示出根据各一另外的实施例的转换器设备的下视图和纵剖面，
图6示出根据另一实施例的转换器设备的一部分的纵剖面，
图7示意地示出图6中的转换器设备的锯齿状的耦合输出面的几何设计方案，
图8示出根据另一实施例的转换器设备的纵剖面，
图9示出根据另一实施例的转换器设备的下视图，
图10示出根据另一实施例的转换器设备的纵剖面。
具体实施方式
根据图1示出转换器设备1。所述转换器设备是照明装置2的一部分，所述照明装置又在探照灯4中使用。不仅照明装置2而且探照灯4在图1中示意地借助虚线示出。转换器设备1具有转换器6。借助所述转换器能够将激发辐射8至少部分地转换成黄色的转换辐射，所述激发辐射例如为激光二极管的蓝色的激光。转换辐射连同未转换的激发辐射(在部分转换时)于是得出有用光9，所述有用光能够经由转换器的耦合输出面10发射，其中有用光9示意地用图1中的箭头表示。在图1中在纵剖面中示出的转换器6能够是矩形的或方形的或圆形的或自由形状的。
转换器6由热沉12包围。所述热沉在此设置在转换器6的耦合输入侧并且搭接(übergreift)其边缘面14。因此，转换器6在其背离耦合输出面10的耦合输入侧16上具有热沉12。所述热沉根据图1具有两个贯通留空部18和20。所述贯通留空部分别对耦合输入侧16上的耦合输入面22或24限界。经由耦合输入面22和24，于是能够将激发辐射8或各一个激发辐射耦合输入。
替选地能够考虑的是，替代两个贯通留空部18和20和相应的耦合输入面22和24，设有单独的或多个圆环形的贯通留空部，所述贯通留空部于是相应地对圆环形的耦合输入面限界，使得出自全部侧的有用光是均匀的或被均匀化。(多个)贯通留空部和(多个)耦合输入面的中轴线于是优选地沿耦合输入面22的面法线的方向或沿有用光9的方向延伸。例如，环绕(多个)贯通留空部安置有呈激光二极管形式的多个辐射源。在此，能够设有多对，所述多对分别具有两个激光二极管，所述多对的激光二极管于是又能够彼此分别对角线相对置。多对能够星形地设置。
根据图1，简化地仅示出激发辐射8，所述激发辐射耦合输入到耦合输入面22中。所述激发辐射在此相对于面法线以角度γ在耦合输入面22处耦合输入。角度γ在此大于角度αc，角度αc是出射锥26的张角的一半。激发辐射8因此不能够直接地经由耦合输出面10射出，而是在所述耦合输出面上反射。
根据图1的耦合输入侧16经由热沉面28与热沉12连接。热沉12于是借助其与热沉面28和边缘面14相对置的面镜反射地构成。
根据图1，穿过耦合输入侧16设有第一光学半空间X，并且在耦合输出面10的侧上设有第二光学半空间Y。
根据图2，示出贯穿参见图1从耦合输出面10中射出的有用光9到半空间Y中的所得到的光密度分布的剖面。在纵坐标上在此示出光密度L并且在横轴上示出横向于图1中的转换器设备1的光学主轴线的方向X。曲线30在此示出图1中的射出的有用光9的光密度分布，所述有用光的产生的激发辐射8基本上经由耦合输入面22输送，并且所述激发辐射经由耦合输出面10耦合输出。曲线32于是示出射出的有用光9的光密度分布，所述有用光的产生的激发辐射基本上经由耦合输入面24输送，并且所述激发辐射根据图1能够经由耦合输出面10耦合输出。如果例如仅激发辐射8被耦合输入，于是根据曲线30的有用光9的光密度分布是不对称的并且是单侧的。相同情况在如下情况下适用：仅激发辐射经由图1中的另外的耦合输入面24耦合输入，这根据曲线32可见。当然，如果以相同的辐射功率同时耦合输入，那么这引起有用光9的对称的分布，这根据曲线34可见。于是，另一激发辐射优选地同样以角γ在图1中经由耦合输入面24耦合输入，其中辐射方向能够相交进而激发辐射于是能够大致V形地布置。对于(多个)耦合输入面22和/或24能够考虑设有多个或分别设有多个环绕的激发辐射，所述激发辐射分别以角度γ耦合输入。激发辐射在此能够环绕地设置。一个耦合输入面或相应的耦合输入面的激发辐射例如几何地位于截锥的或锥的或尤其n侧的截棱锥或尤其n侧的棱锥的侧表面上，其中如果设有有角的耦合输入面，那么n能够是耦合输入面的角的数量。一个耦合输入面或相应的耦合输入面的激发辐射优选等距地设置。换言之，能够为每耦合输入面使用多于一个的激光二极管。每个激光二极管以角度γ耦合输入，并且激发辐射的方向矢量或环绕的角位置能够不同。优选地，激发辐射环绕地等距地设置。
根据图3，示出转换器设备36的另一实施方式。所述转换器设备根据图3中的示出纵剖面的下部图具有转换器6，其中——与图1不同地——热沉38不包围所述转换器。根据示出下视图的图3中的上部图，热沉38具有四个矩阵状地设置的贯通留空部40至46。此外，热沉38例如具有方形的横截面。贯通留空部40至46在此同样例如方形地构成并且对称地设置。在下部图中，示出上部图中的线A-A的剖面图。根据下部图，为相应的贯通留空部44、46设有自身的激发辐射48。这也适用于其他的贯通留空部40和42。因此，四个激发辐射48耦合输入到转换器中。所述激发辐射在此又以角度γ射到相应的耦合输入面上。激发辐射的方向49在图3中的上部图中示意地用虚线标记。用于耦合输入面40和44的激发辐射在此位于如下平面中，所述平面穿过耦合输入面40和44的外角延伸并且平行于耦合输入面的面法线伸展，并且v形地并且彼此对称地设置。同样情况适用于用于耦合输入面42和46的激发辐射，所述激发辐射在此位于如下平面中，所述平面穿过耦合输入面42和46的外角延伸并且平行于耦合输入面的面法线伸展，并且v形地并且彼此对称地设置。激发辐射因此朝向耦合输入面的方向彼此接近。通过激发辐射的该叠加，得到有利的2D均匀化。对于激发辐射而言在此也能够考虑如在其他实施方式中设置的布置。根据图4，在上部图中，示出转换器设备50的其他实施方式的下视图。所述转换器设备具有圆形的横截面。热沉52具有圆环形的贯通留空部54，所述贯通留空部于是对相应的圆环形的耦合输入面56限界。在下部图中，示出沿着出自上部图中的剖面线B-B的剖面图(纵剖面)。在此，至少两个激发辐射58、60以角度γ耦合输入到耦合输入面56中。激发辐射58和60在此例如V形地布设。激发辐射58和60和可能的其他激发辐射的布置例如能够如图1或2中的实施方案中那样设置。
图5示出转换器设备62的另一实施方式。根据上部图，示出所述转换器设备的下视图。热沉64在此具有矩形的横截面。在中间构成有长形的、狭缝状的贯通留空部66，所述贯通留空部对耦合输入面68限界。在根据图5的下部图中示出沿着出自上部图中的剖面线C-C的剖面(纵剖面)。能够考虑的是，热沉64对应于图1侧向地搭接转换器6。激发辐射70和72以角度γ耦合输入到耦合输入面68中。所述激发辐射在此又彼此V形地布设。
图6示出转换器设备74的另一实施方式。转换器76在此在其耦合输出面10中至少部段地具有锯齿状的表面轮廓78。这具有如下效应，激发辐射80以锐角γ耦合输入。能够考虑的是，激发辐射80由于锯齿状的表面结构78平行于转换器76的耦合输入面82的面法线耦合输入。根据图6，耦合输入面82此外具有抗反射覆层84。
根据图7示出表面结构78的锯齿的几何设计。参见图6耦合输入到转换器76中的激发辐射80在此以角度γ射到表面结构78的锯齿或三角形的出射面a上，所述激发辐射是未散射的和转换的。如果角度γ大于角度αc(例如也参见图1)，于是进行全内反射(TIR)，在所述全内反射中，入射角度相当于出射角度。经由图7中的三角形结构的张角β的相应的确定，对于参见图6的表面结构78的锯齿的第二耦合输出面b也保证所述条件，使得激发辐射80又向回反射到转换器76的体积中。在根据图7的三角形中，于是适用的是：γ+β+90°-Δ＝180°，其中Δ＝90°-γ–β。在考虑角度γ大于角度αc的情况下，参见图6再次正交地射到耦合输入面82上的激发辐射80在表面结构78上由于全反射完全又向回反射到转换器76中。
图8示出转换器设备86的另一实施方式。在转换器6上游在此设置有热沉88。此外，转换器6装入到腔壳体90中。腔壳体90具有阶梯状构成的留空部，所述留空部具有第一阶梯92，在所述第一阶梯上连接有直径缩小的第二阶梯94。转换器6在此装入到第一阶梯92中。在阶梯94中于是构成有尤其方形的腔96，所述腔经由转换器6的耦合输入侧16和腔壳体90限界。此外，热沉88设置在第二阶梯94的区域中进而设置在腔96中。腔96的腔壁部是镜反射地构成的。此外，腔壳体90具有两个腔开口98、100，经由所述腔开口分别将激发辐射102、104耦合输入。所述激发辐射随后经由热沉88的贯通留空部106、108射到转换器6的相应的耦合输入面上。除了贯通留空部106和108之外，热沉88具有另外的贯通留空部110。经由所述贯通留空部，激发辐射102、104不直接射入到转换器中，而是经由所述贯通留空部，能够将出自腔96中的所述辐射耦合输入。由于反射而不射入到转换器6中的激发辐射能够到达腔96中，并且随后经由所述腔向回镜反射至转换器6并且由此“循环”。此外，转换辐射、但是还有未转换的激发辐射能够从转换器6中通过贯通留空部106、108和110射入到腔96中并且在那里同样向回镜反射并且由此“循环”。由此，优选地将最后放射的有用光均匀化。
图8中的腔96优选替代图6中的抗反射覆层设置。借助腔96，于是从耦合输入侧16射出的辐射至少又部分地循环，这例如在图8中通过辐射路径111示出，其中所述腔优选由高反射性的或至少低吸收性的表面限界。
根据图9，示出另一转换器辐射112的下视图。热沉114在此具有中央的圆形的贯通留空部116。径向间隔开地可见多个环绕其设置的其他的贯通留空部118。环绕贯通留空部118又同样设置有另外的贯通留空部120。经由中间的贯通留空部116，优选地耦合输入激发辐射。经由其他的贯通留空部118和120，于是辐射例如经由腔96参见图8耦合输入。因此，光密度有利地在中间最大并且于是随距中间的间距增大而减小。这在将转换器设备112用于探照灯时是极其有利的，以便在远场中显像光像。换言之，激发辐射的主要部分能够在中央经由贯通留空部116引入。出射侧上的光密度于是能够旋转对称地在中央集中，因为具有贯通留空部118、120的边缘区域获得来自腔96中的更少的激发辐射，参见图8。
图10示出转换器设备122的另一实施方式。除了转换器6之外，在其耦合输入侧16上设置有三个转换元件124、126和128。所述转换元件在此彼此间隔开。转换元件124至128此外由热沉130包围。热沉130此外具有两个贯通留空部132和134，以便将激发辐射耦合输入，所述激发辐射出于简单性未设有附图标记。转换元件124至128在此优选地构成为不进行散射的单相陶瓷。相反地，转换器6散射性地构成。借助转换器6能够将耦合输入的激发辐射例如转换成黄色的转换辐射并且散射。如果激发辐射射入到转换元件124至128中，那么所述激发辐射能够在其中例如转换成红色的转换辐射。所述转换辐射又能够引回至转换器6，尤其当热沉130构成为镜反射的或反射的时如此。红色的转换辐射的散射于是优选地同样在转换器6中发生。经由耦合输出面10，于是例如能够将红色的和黄色的转换辐射和蓝色的、未转换的激发辐射作为有用光发射，所述有用光是散射的。
公开了具有转换器的转换器设备，在所述转换器的入射侧上设置有热沉。所述热沉具有至少一个贯通留空部，于是经由所述贯通留空部可触及入射侧的耦合输入面。激发辐射于是能够经由耦合输入面射入到转换器中，并且在转换器的耦合输出面上射出，所述耦合输出面指向远离入射面。
附图标记列表
转换设备 1；36；50；62；74；86；112；122
照明装置 2
探照灯 4
转换器 6；76
激发辐射 8；48；58；60；70,72；80；102,104
有用光 9
耦合输出面 10
热沉 12；38；52；64；88；130
边缘面 14
耦合输入侧 16
贯通留空部 18,20；40–46；54；66；106,108,110；116,118,120；132,134
耦合输入面 22,24；56；68；82
出射锥 26
热沉面 28
曲线 30,32,34
方向 49
表面结构 78
抗反射覆层 84
腔壳体 90
阶梯 92,94
腔 96
腔开口 98,100
辐射路径 111
转换元件 124,126,128

Claims (15)

1.一种照明装置，所述照明装置具有转换器设备，其中所述转换器设备具有转换器(6；76)，所述转换器具有用于至少一个激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)的耦合输入侧(16)和用于有用光(9)的耦合输出面(10)，
其特征在于，
所述耦合输入侧(16)经由至少一个热沉面(28)与热沉(12；38；52；64；88；130)连接，并且所述耦合输入侧(16)具有用于耦合输入所述激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)的至少一个耦合输入面(22，24；56；68；82)，其中设有至少一个辐射源，经由所述辐射源能够将所述激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)耦合输入到一个所述耦合输入面(22，24；56；68；82)中，其中所述激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)能够相对于所述耦合输入面(22，24；56；68；82)的面法线以如下角度γ耦合输入，所述角度γ使得所述激发辐射在所述耦合输出面(10)上反射。
2.根据权利要求1所述的照明装置，
其中设有至少两个辐射源，经由所述辐射源能够分别将激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)耦合输入到一个所述耦合输入面(22，24；56；68；82)中，或者在多个耦合输入面(22，24；56；68；82)的情况下，耦合输入到各一个耦合输入面(22，24；56；68；82)中，其中所述激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)能够相对于所述耦合输入面的面法线以如下角度γ耦合输入，所述角度γ使得所述激发辐射在所述耦合输出面(10)上反射。
3.根据权利要求2所述的照明装置，
其中至少两个辐射源的所述激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)的主放射轴线v形地并且彼此对称地设置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，
其中所述热沉(12；38；52；64；88；130)具有至少一个贯通留空部(18，20；40-46；54；66；106，108，110；116，118，120；132，134)，所述贯通留空部对耦合输入面(22，24；56；68；82)限界，其中至少一个所述贯通留空部(18，20；40-46；54；66；106，108，110；116，118，120；132，134)由所述热沉(12；38；52；64；88；130)完全包围，和/或，其中至少一个所述贯通留空部(18，20；40-46；54；66；106，108，110；116，118，120；132，134)完全包围所述热沉(12；38；52；64；88；130)的至少一个部段。
5.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，
其中设有多个射束对，所述射束对分别具有两个v形地且彼此对称地设置的激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的照明装置，
其中至少两个激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)对于耦合输入面(22，24；56；68；82)在共同的耦合输入部位处耦合输入，和/或其中至少两个激发辐射(8；48；58；60；70，72；80；102，104)对于耦合输入面(22，24；56；68；82)在相应的耦合输入部位耦合输入。
7.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，
其中所述热沉(12；38；52；64；88；130)至少在至少一个所述热沉面(28)的区域中是反射性的。
8.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，
其中所述角度γ大于角度αc，其中所述角度αc是出射锥(26)的张角的一半，辐射能够从所述出射锥中从所述耦合输出面(10)耦合输出。
9.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，
其中所述转换器(6；76)在耦合输出侧具有覆层，所述覆层具有不同于转换材料的折射率(6；76)。
10.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，
其中所述热沉(12；64；90；130)在侧向搭接所述转换器(6；76)。
11.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，
其中所述热沉(12；38；52；64；88；130)经由透明的连接机构与所述转换器(6；76)连接。
12.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，
其中在所述转换器(6)的耦合输入侧，设有具有腔(96)的腔壳体(90)，所述腔由所述转换器(6)的所述耦合输入侧(16)限界，其中所述腔(96)具有至少一个腔开口(98，100)，激发辐射(102，104)能够经由所述腔开口透射到至少一个耦合输入面，其中所述腔的至少一个腔壁部(94)至少部段地构成为反射的和/或低吸收的和/或散射的。
13.根据上述权利要求中任一项所述的照明装置，
其中所述热沉(12；38；52；64；88；130)具有贯通留空部(18，20；40-46；54；66；106，108，110；116，118，120；132，134)的图案，经由所述图案的设计，能够设定在所述转换器(6；76)的耦合输出侧的光密度。
14.根据权利要求10所述的照明装置，
其中在所述热沉(114)中间设有第一贯通留空部(116)，并且其中与所述第一贯通留空部间隔开地设有一个或多个更小的贯通留空部(118，120)。
15.一种探照灯，所述探照灯具有根据上述权利要求中任一项所述的照明装置。
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