CN108954228A - 用于产生混合光的发光模块和灯具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于产生混合光、特别是白光的发光模块和灯具，该发光模块具有光源单元，其用于发射入射到波长转换元件上的蓝色的第一光束，该波长转换元件将入射的光转换为具有在与蓝色不同的至少一个波长范围中的主波长的光并作为第一转换光束发射，其中光源单元设计为发射第二光束，并且其中发光模块设计为将由第一转换光束穿过的第一光路的一部分与由第二光束穿过的第二光路的至少一部分重叠，并且第一光路和第二光路的重叠部分提供发光模块的输出部。在此，发光模块具有散射元件，该散射元件设计为将入射到散射元件上的第二光束作为第二发散光束发射，以使第二发散光束的发射特性在近场和远场中在一定的容差内与第一转换光束的发射特性一致。

Description

用于产生混合光的发光模块和灯具

技术领域

本发明涉及一种用于产生混合光、尤其是白光的发光模块，其中该发光模块具有光源单元，该光源单元设计用于，将在第一波长范围中的第一光束发射并且入射到波长转换元件上，其中波长转换元件设计用于，将通过第一光束入射到波长转换元件上的、在第一波长范围中的光线转换为具有在不同于第一波长范围的至少一个第二波长范围中的主波长的光线，并且将转换后的光线作为第一转换光束发射。此外，光源单元设计用于将在第三波长范围中的第二光束发射，其中发光模块设置用于，将由第一转换光束穿过的第一光路的第一部分与由第二光束穿过的第二光路的至少一个第一部分重叠，并且第一光路与第二光路重叠的第一部分提供发光模块的输出部。此外，本发明还涉及具有该发光模块的灯具以及前照灯。

背景技术

本发明特别用于基于LARP(激光激活远程荧光体)的光源的领域。娱乐和医疗领域中的具有高亮度的光源目前主要由经典的灯主导。在具有小角度(光锥)的前照灯的情况下使用放电灯，因为需要每平方毫米超过1000坎德拉的高亮度。目前，发光二极管(LED)仅达到每平方毫米直至约200坎德拉的亮度。作为放电灯的替代品，也能够使用基于LARP的光源，这些光源可产生每平方毫米几千坎德拉的亮度并且使寿命明显高于放电灯的寿命。

当使用LARP技术时，通常通过适当叠加几个单独的光谱成分来产生白光。在这样的LARP光源中，通常使用入射到发光材料或发光材料轮上的蓝色激光束。不同的波长转换元件、例如将入射的蓝色激光转换为其他波长的光的不同发光材料在发光材料轮上能够位于不同轮区段中。例如，用于产生红光的发光材料、用于产生黄光的发光材料、和用于产生绿光的发光材料在发光材料轮上能够定位在一个区段中。通过轮的旋转，各个发光材料被蓝色激光顺序地照射，并且由此顺序地提供不同的光谱分量。此外，贯穿开口在发光材料轮上也能够位于一个区段中，贯穿开口能够由蓝色激光束穿过而不对发光材料产生作用，以使该激光束能够在与顺序产生的转换光谱分量相同的子路径上适当偏转之后引导至输出部。因此，在顺序过程中，转换光的光谱分量与激光二极管的直接的蓝光交替。但是，这里的问题在于，对于许多应用来说，例如对于移动的光源、前照灯或灯具(在娱乐区域中的所谓移动头)，或由于与摄像机录制相关产生的问题，不希望出现连续的颜色变化。例如，通过将来自第一激光源的光入射到黄色发光材料上然后与来自第二独立提供的激光源的蓝光叠加，能够弥补该问题。

然而，在所有情况下都会发生另一个问题，即不能提供最终组合的光束的足够的光束均匀化。在所描述的方法中，色边纹(Farbsaum)通常出现在近场、远场或过渡区域中。此外，白点取决于光束半径。通过使用用于光束均匀化的方法，例如通过微透镜阵列、光混合棒等类似物，这些效应能够稍微减小，但通常不能降低到可接受的水平。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于产生混合光、尤其是白光的发光模块，通过该发光模块能够实现具有较高均匀性的混合光。

根据本发明的用于产生混合光、特别是白光的发光模块具有光源单元，该光源单元设计用于，将在第一波长范围中的第一光束发射并且入射到波长转换元件上，其中该波长转换元件设计用于，将通过第一光束入射到波长转换元件上的、在第一波长范围中的光线转换为具有在不同于第一波长范围的至少一个第二波长范围中的主波长的光线，并且将转换后的光线作为第一转换光束发射。在此，该光源单元还设计用于将在第三波长范围中的第二光束发射，其中该发光模块设置用于，将由第一转换光束穿过的第一光路的第一部分与由第二光束穿过的第二光路的至少一个第一部分重叠，并且第一光路与第二光路重叠的第一部分提供发光模块的输出部。此外，发光模块具有散射元件，该散射元件布置在第二光路的与第一部分不同的第二部分中，并且该散射元件设计用于，将入射到散射元件上的第二光束作为第二发散光束发射，以使得第二发散光束的发射特性在近场和远场中在一定的容差内与该转换光束的发射特性一致。

本发明基于以下认识：混合光均匀性的问题、以及特别是白光不均匀性的问题主要由于蓝色激光束和转换的光在它们的发射表现或它们的发射特性方面明显不同。远场和后场中的这种发射特性的偏差对最终组合的光束的均匀性有负面影响。本发明如下地利用该认识，即现在将第二光束入射到散射元件上，通过该散射元件实现将第二光束再次作为来自该散射元件的第二发散光束发射，并进而使第二光束具有与转换的第一光束的发射特性基本相同的发射特性。因此，以有利的方式，最终在输出部处提供的组合光能够满足特定应用的至少90％、特别是至少95％的特定要求，例如在颜色位置和由此产生的最大允许偏差方面。由此，能够以有利的方式通过发光模块产生混合光、特别是白光，对于任何应用或用途都能够使用至少90％、特别是95％的该混合光作为有用光。

在由第一光路和第二光路产生的叠加所提供的随后的组合中，能够因此提供在近场和远场中具有特别高的光均匀性的组合光、特别是白光。

光源单元能够包括一个或多个激光源、例如激光二极管，以用于提供第一和第二光束。通常，光源单元能够同时或顺序地提供第一和第二光束。然而优选的是，光源单元被设计用于，同时并经由至少部分分离的光路提供第一和第二光束，从而能够有利地避免顺序的颜色交替的问题。由此，可以同时利用第一光束照射波长转换元件并利用第二光束照射散射元件，并且相应地还将由波长转换元件和散射元件再次发射的光束例如通过合适的偏转或组合光学器件组合为共同的光束，该共同的光束相应地在第一路径的和第二路径的第一部分上提供。另外，蓝色的第二发散光束和第一转换光束在它们组合之前还被准直，例如通过准直光学器件。此外优选的是，第一波长范围和第三波长范围位于蓝色、紫外和/或紫色的波长范围中。特别地，第一和第三波长范围优选在365nm和475nm之间的波长范围中。在这样的波长范围中提供第一光束具有很大的优点，即大部分发光材料、以及由此形成为该发光材料或包括该发光材料的波长转换元件能够利用该波长范围中的激发辐射进行激发。在该波长范围、特别是蓝色波长范围中提供第二光束具有的优点是：蓝光适合于产生白光，特别是与黄光进行组合，因此优选地将转换光束的第二波长范围位于黄色波长范围中。为了通过第一转换光束和优选蓝色的第二散射光束的组合提供白光，因此有利的是，波长转换元件具有或设计为黄色发光材料，以使得入射到波长转换元件上的第一光束转换成具有在黄色光谱范围中的主波长的光。因此，以有利的方式，能够仅由单一发光材料、黄色发光材料、以及转换的黄光与特别是蓝色的第二散射光束的组合来产生白光。然而可选地，波长转换元件也可能具有不同的发光材料，这些发光材料将入射的第一光束转换为具有各自不同的主波长的光，例如在红色光谱范围和绿色光谱范围中的光。由此，也能够通过与蓝色第二光束的重叠来产生白光。

但是，发光模块不仅能够用于产生白光，而且也能够用于产生具有特别高均匀性的任何颜色的光。为此目的，例如通过在其他光谱范围中、例如在红色或绿色光谱范围中适当选择用于波长转换元件的发光材料，也能够定位第二波长范围。此外，能够提供与不同光谱区域相关联的多个波长转换元件。类似地，能够将第二光束相应作为蓝色以外的光谱区域中的光提供。

独立地，也就是特别对于产生白光而言，第一和第三波长范围能够是相同的，但也能够彼此不同。例如，第一波长范围能够在440nm至460nm的范围中，并且第三波长范围能够在455nm和470nm之间的范围中。

根据本发明的一个有利的设计方案，第一转换光束的发射特性表示第一辐射分布，并且第二发散光束的发射特性表示第二辐射分布。特别地，辐射分布在此在近场中表示照射强度的位置关联性，并且在远场中表示光强度的角度关联性。在此，照射强度还被定义为单位面积的光通量，而光强度被定义为每空间角度的光通量。因此，辐射分布由此表示取决于空间坐标的辐射的分布，也就是或者取决于位置坐标或者取决于角度。因此通过散射元件处的第二光束的散射，以有利的方式可以使发射和散射的第二光束具有与转换的第一光束基本相同的光分布。因此，由散射元件发射的第二光束能够有利地在远场中提供光强度的基本上相等的角度关联性，并在近场中提供照射强度的、与由波长转换元件发射的转换后的第一光束基本相同的位置关联性。

此外，第一转换光束以及第二散射光束也能够以基本上与波长转换元件或散射元件相同的发射角发射，并且这些源尺寸、也就是第一转换光束和第二散射光束发射的区域能够基本对应一致。换句话说，散射元件和波长转换元件能够彼此协调地构造，以使得在一个时间点由波长转换元件发射的第一转换光束从波长转换元件的第一区域发射，并且在一个时间点由散射元件发射的光从散射元件的第二区域发射，其中第二区域的尺寸与第一区域的尺寸相差小于一定的容差。在这种情况下，相应的第一区域的和第二区域的尺寸限定了由波长转换元件发射的转换光束的以及由散射元件发射的蓝色的第二发散光束的源尺寸。

因此，通过对于第二发散光束在近场和远场中基本相同的辐射分布，能够获得与对于第一转换光束基本相同的发射角和基本相同的源尺寸，其如所描述的那样导致最终提供的组合光辐射的特别高的颜色均匀性。

根据本发明的另一有利的设计方案，第二发散光束的发射特性和转换光束的发射特性在一定的容差内一致，以使得标准化的第一辐射分布相对于标准化的第二辐射分布的所有数值偏差的总和小于由标准化的第一辐射分布和标准化的第二辐射分布产生的相应的总辐射的平均值的15％，特别是小于10％，特别优选地小于1％。如果标准化的第一辐射分布由P_1，n(R)表示并且标准化的第二辐射分布由P_2，n(R)表示，该关系也能够表示如下：

≤0.1，特别是≤0.05，特别是≤0.01。

这里的R表示空间坐标。在近场中，空间坐标表示特别垂直于相关光束的主传播方向的位置坐标，例如x或y，光束然后例如在z方向上延伸，其中x、y涉及笛卡尔坐标系。积分极限Rmin、Rmax在该种情况中表示-∞(无穷)和+∞。在远场中，空间坐标表示相对于相关光束的主要传播方向的角度，例如α。积分极限Rmin、Rmax在该种情况中分别表示-90°和+90°。

此外，辐射分布P_1，n(R)、P_2，n(R)被标准化，以使得两个分布的各自最大值在其数值上对应一致。例如，辐射分布P_1，n(R)、P_2，n(R)的最大值被标准化为1。

在此，术语“一定的容差”以及之前和之后使用的术语“基本相同”应该优选地在上述定义的意义上被理解。

为了实现与关于第一转换光束的和第二散射光束的对应于类型的发射特性，考虑散射元件的许多有利的设计可能性。特别是通过下面描述的散射元件的实施方案能够实现特别好的结果。

根据本发明的一个有利的设计方案，散射元件设计用于使入射到散射元件上的第二光束经历弹性散射过程。由此，由散射元件发射并因此发散的第二光束能够有利地实现与第一转换光束基本相同的发射特性。这种弹性散射过程的另一个重要优点是，蓝色激光的相干特性也被部分破坏，由此又能够减小散斑(Speckle)效应。

在本发明的另一有利的设计方案中，散射元件包括作为材料的二氧化钛和/或氧化铝和/或硫酸钡。这些材料有利地适合于产生与发光材料类似的辐射行为，但不转换波长。此外，这些材料特别耐高温，所以它们也适用于非常高的光功率，如能够由光源单元提供的光功率那样。

在本发明的另一个有利的设计方案中，散射元件包括作为材料的钇铝石榴石。钇铝石榴石适合作为散射元件，因为它在蓝色光谱范围中是光学透明的并且同时具有高折射率。

所提及的散射材料，即二氧化钛、氧化铝、硫酸钡和钇铝石榴石在此可单独使用或组合使用。此外，散开的颗粒能够直接涂覆到基材上或者嵌入到合适的粘结材料中。

此外，通过适当地选择材料成分，特别是已经提到的材料、层厚以及可能还有所用的粘合材料(例如硅酮)，能够提供特别良好匹配的发射特性，并且由此优化系统，即第二散射光束的发射行为被优化以适应第一转换光束的发射行为。类似地，由散射元件发射的第二光束的源尺寸也能够通过适当选择材料成分和层厚度被优化地相互适配，以适应由波长转换元件发射的第一转换光束的源尺寸。在通过发光材料进行光转换的情况下，源的尺寸一方面通过发光材料上的泵浦光、也就是入射到发光材料上的光束的尺寸和分布获得，并且另一方面通过发光材料中的斑点扩展获得。这应理解为发射面积大于发光材料表面上的蓝色激发光束的面积的效果。通过合适地选择上述参数、即材料或材料成分和层厚度，能够有利地针对第二散射光束实现对于第一转换光束在近场和远场中的相同的源尺寸以及相同的辐射分布。

作为提供具有上述材料的散射元件的替代方案，散射元件也能够由蓝色发光材料形成，其将入射的第二光束转换为不同波长的光。所转换的光因此能够具有与入射的第二光束不同的波长。入射的第二光束能够例如位于蓝色波长范围中并且由蓝色发光材料转换到另一蓝色波长范围中。然而，所入射的第二光束也能够例如在紫外范围中并且由蓝色发光材料转换为蓝色波长范围中的光。由此，也能够使发射的第二光束在近场和远场中的发射特性匹配于由波长转换元件发射的第一转换光束的发射特性。

根据本发明的另一有利的设计方案，光源单元设置用于，能独立于第二光束的辐射功率或光通量地调节第一光束的辐射功率或光通量，和/或能独立于第一光束的辐射功率或光通量地调节第二光束的辐射功率或光通量。这例如能够由此实现，即第一光束和第二光束各自由单独的激光源提供。此外，这些激光源中的至少一个能够在由它们发射的辐射功率或光通量方面进行调节。借助于用于提供第一和第二光束的两个不同的激光源，以有利的方式能够改变两个通道中的功率比例，并因此提供例如最终组合的光的主动颜色位置控制。

在本发明的另一个有利的设计方案中，发光模块设置用于，使得第二光束以入射方向入射到散射元件上，其中散射元件设置用于，使得由散射元件发射的第二发散光束的主发射方向与入射方向相反。第二光束因此在穿过散射元件之后被反射并且再次通过散射元件。这能够例如通过背面的和反射的涂层、或另外反射的并且布置在散射元件背面上的元件来实现。由此，一方面能够实现第二光束的明显更好的散射，因为散射元件被光束穿过两次并因此散射，并且另一方面能够通过设置反射涂层同时也提供改善的散热，例如通过这样的反射元件同时形成冷却体或者在这样的反射元件上直接设置冷却体。由此，通过发光模块能够实现比例如利用透射几何体明显更高的功率。除了较差的散热之外，透射中的布置还具有光均匀性方面的缺点，因为透射中也包括大量的非散射的蓝色分量。优选地，这也以相同的方式应用于入射到波长转换元件上的第一光束。第一光束也优选作为与其入射方向相反的第一转换光束再次发射，由此同样能够实现相同的优点，即明显更好的散热以及由此实现更高功率的可能性。

然而可选地，也可以以透射几何体实现波长转换元件和散射元件，以使得波长转换元件和散射元件分别由相应的第一和第二光束穿过，并且光束因此被转换或散射并且随后相应地作为第一转换光束或第二发散光束以主发射方向发射，然后这些光束与相应的入射方向相同地指向。为了能够在此实现高功率并确保良好的散热，例如蓝宝石衬底特别适合用于波长转换元件并且用于散射元件。

在本发明的另一有利的设计方案中，在光源单元与散射元件之间的第二光路中布置有偏振分束器，其中光源单元被设计用于提供作为具有第一偏振的线性偏振光的第二光束，并且其中偏振分束器设计用于，至少大部分地透射具有第一偏振的光线，并且反射具有与第一偏振偏差90°的第二偏振的光线。因此，借助于这种偏振分束器，特别是当入射的第二光束和第二散射光束处于相同的波长范围中时，由散射元件反射的蓝色的第二光束能够容易地与入射的第二光束分离。现有技术中通常用于组合的二向色分束器不适用于该情况。在此，本发明利用了这样的知识，即由光源单元提供的线性偏振光在散射元件处散射之后具有统计分布的偏振，因此为了光束组合现在能够有利地使用偏振分束器，该偏振分束器反射由散射元件反射的光、也就是第二发散光束的至少一部分，以使得该反射的部分现在能够与第一转换光束组合。此外有利的是，发光模块具有布置在偏振分束器与输出部之间的去偏振元件。当在下游连接的光学系统中使用偏振敏感的元件时，这是特别有利的。

在用于第二光束的紫外线源和用于散射元件的蓝色转换器的情况下，优选地使用二向色分束器来代替偏振分束器；去偏振元件是不利的，因为蓝色转换器已经发射统计偏振光。

在本发明的另一个有利的设计方案中，波长转换元件布置在能围绕旋转轴线旋转的轮上，其中波长转换元件以距旋转轴线的第一距离环形地围绕旋转轴线布置。波长转换元件在尤其当发光模块运行时旋转的、能旋转的轮上的布置使波长转换元件的不同区域被第一光束在时间上顺序地照射，该布置具有很大的优点，即由此又能够实现明显更高的功率，因为第一光束的平均功率以时间平均值分布在更大的区域上。由此，即使在入射的蓝色第一光束的功率密度非常高时，波长转换元件也不会过热。通过照射波长转换元件产生的热量能够因此明显更好地经由轮的更大表面散发到周围环境中。

在本发明的另一个有利的设计方案中，散射元件还能够尤其同样环形地围绕旋转轴线并且以距旋转轴线的第二距离布置在轮上，其中优选的是第一距离大于第二距离。换句话说，发光材料轨道、即具有波长转换元件的轨道比具有散射元件的轨道在径向上位于能旋转的轮的更外侧。这是有利的，因为转换的通道中的热负载明显更大，并且功率因此能够分布在更大的扫描面积上。

可替换的是，波长转换元件以及散射元件也能够静态地布置。

此外，本发明还涉及一种灯具，其具有根据本发明的发光模块或发光模块的实施方案中的一个，或者本发明涉及一种前照灯。

附图说明

从以下参照附图对实施例的描述中获得其他的优点和特征。在附图中，相同的附图标记表示相同的特征和功能。

附图示出：

图1示出根据本发明的一个实施例的、用于提供白光的发光模块的示意图；以及

图2示出根据本发明的一个实施例的、作为用于源自图1的发光模块的发光材料和散射元件的载体的轮的示意图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的一个实施例的发光模块10的示意图。发光模块10具有光源单元12，该光源单元包括：第一激光源14，例如以一个或多个第一泵浦激光器的形式，特别是作为具有例如5个分别带有2W光功率和455nm波长的激光二极管的泵浦激光器阵列；以及第二激光源16，例如以一个或多个第二激光器的形式，特别是作为具有例如5个分别带有2W光功率和455nm波长的激光二极管的激光器阵列。第一激光源14适合于提供蓝色的第一光14a，其入射到在这里设计成黄色发光材料18的波长转换元件上。为此，蓝色的第一光束14a从第一激光源14出发首先穿过用于准直第一光束14a的准直器20a，穿过例如以向前方向散射的元件形式的、用于辐射均匀化的光学器件22a，穿过设计用于透射蓝色波长范围中的光并且反射其他波长范围、尤其是黄色波长范围中的光的二向色分束器24，以及穿过至少一个另外的光学元件或者还穿过光学系统26a，以便将第一光束14a聚焦到发光材料18上，以及对由发光材料18转换并重新发射的黄色光束14b进行准直。在此，转换后的光束14b由发光材料18朗伯式地(lambertsch)发射，也就是发射到相对于主发射方向HA1具有半开放角α1为+/-90°的整个半部空间中，其中在图1中仅仅示出了入射到光学系统26a上的一部分。

相反，由第二激光源16提供的蓝色的第二光束16a照射到散射元件28上。为此，从第二激光源16出发的蓝色的第二光束16a同样首先穿过准直器20b，穿过用于均匀化蓝色的第二光束16a的光学元件22b，以及同样穿过至少一个光学元件或光学系统26b，以便将蓝色的第二光束16a聚焦到散射元件28上，并且准直由散射元件28散射并再次发射的、蓝色的发散光束16b。由于散射元件28，现在有利地可以使发射的蓝色的发散光束16b在其发射特性上匹配第一转换光束14b的发射特性。最终由散射元件以相同的发射特性发射的第二发散光束16b在此同样以主发射方向并且朗伯式地发射，也就是发射到相对于主发射方向HA1具有半开放角α2为+/-90°的整个半部空间中，其中在图1中仅仅示出了入射到光学系统26b上的一部分。此外，散射元件28设计用于，使散射和重新发射的光束16b特别以其近场和远场中的辐射分布与转换和发射的黄色光束14b的辐射分布对应一致。发光材料具有能够通过朗伯辐射器很好地限定的发射行为。散射元件28现在能够有利地设计用于，使得散射和发射的蓝色光束16b至少近似地显示朗伯辐射器的取决于角度的强度分布。借助于散射元件28，应该产生发射的蓝色光束16b的发射特性，该发射特性因此基本上与由发光材料18发射的转换光束14b的发射特性对应一致。通过将散射的且由光学系统26b随后准直的蓝色光束16b与转换的且同样准直的黄色光束14b组合，现在能够在发光模块10的输出部30处有利地提供具有特别高的颜色均匀性的白光32。

为了产生与发光材料18类似的发射行为，特别在不转换波长的情况下，散射元件28能够包括例如二氧化钛、氧化铝、钇铝石榴石、或还有硫酸钡。这些物质能够嵌入合适的粘合材料，如硅酮、玻璃或其他透明介质。然而，散射颗粒也能够直接位于反射载体上，而不是嵌入粘合材料中。通过适当地选择材料成分、层厚度以及可能还被使用的粘合材料、例如硅酮，散射元件28能够被优化，以便对于散射和再发射的蓝色光束16b来说，一方面获得与用于已转换的黄色光束14b相同的源尺寸，以及由于弹性散射也获得与已转换的黄色光束14b的情况中的光强度类似的角度关联性。此外，优选地将发光模块10的光路和光学部件选择为使得辐射直径和发散相互匹配。

由于用于散射元件28的材料是弹性散射的，所以与入射的光束16a相比不会改变再发射的光束16b的中心波长或主波长。因此，二向色分束器现在不能用于偏转由散射元件28散射的蓝色光束16b，以便随后将该蓝色光束与转换的黄色光束14b组合。然而，有利地能够通过利用辐射的偏振特性来实现辐射的共同引导。为此，第二激光源16例如提供p偏振光，该偏振光平行于位于第二激光源16与散射元件28之间的第二光束16a、16b的光束路径中的偏振分束器34的入射面进行偏振。此外，该偏振分束器34设置用于透射蓝色的第二光束16a的该p偏振光并且反而反射s偏振光。然而，在由散射元件28进行的蓝色光束16a的弹性散射中，偏振不是守恒量。因此散射的蓝色光束16b在其再次入射到偏振分束器34时以统计方式偏振。p偏振光部分能够再次通过偏振分束器34，同时将入射光的s偏振分量在输出部30的方向上偏转或反射。因此，散射的蓝色光束16b的s偏振分量有利地能够与已转换的黄色光叠加并且在输出部30处提供为白光32。

在本设计方案中，由第二激光源16提供的蓝色辐射的约50％能够被使用，而50％将返回到第二激光源16，因为p偏振辐射透射偏振器34。然而，透射的辐射不以任何方式影响第二激光源16的激光二极管，因为通过散射元件28处的散射过程和用于均匀化的光学器件22b的两次穿行，激光辐射的可聚焦性被最小化，以使得在第二激光源16的激光二极管中不产生可能导致第二激光源16损坏的功率密度。

尽管由于在第二激光源16的方向上透射偏振器34的光而导致光损失，但根据本发明的发光模块及其实施方案能够提供两个通道的非常好的叠加和均匀化。替代方法允许明显更差的均匀化或限制其功率可扩展性，例如当在透射中使用发光材料时。

如果在发光模块10下游连接的光学器件中使用偏振敏感的元件，则由偏振分束器34反射的光能够借助于可选的去偏振元件38被提供作为具有混合偏振的光。

此外，在该实例中，发光材料18和散射元件28布置在共同的且能够围绕旋转轴线A旋转的反射的轮40上，该轮示意性地在图2中再次在旋转轴线A上的俯视图中示出。发光材料18在此围绕轮40的旋转轴线A环形布置并且具有距轴线A的径向第一距离R1，而散射元件28同样环形地布置并围绕旋转轴线A以径向第二距离R2布置。这两个轨道18、28的布置优选地选择为，使得发光材料轨道18具有两个半径R1、R2中较大的半径，因为转换的通道中的热负载明显更大并且功率能够因此分布在更大的扫描面积上。作为这种轮40的替代方案，例如在较低的功率密度和/或较低的平均功率的情况下，也能够使用静态转换器，即波长转换元件和/或静态散射元件。

此外，两种不同的激光装置、也就是第一泵浦激光源14和第二激光源16通过改变两个通道中的功率比例来提供主动颜色位置控制的可行性。可替换地，代替两个激光器14和16，也能够使用单个激光器，该单个激光器由两个通道、即用于入射到发光材料18和散射元件28的相应光路上的附加光学器件分开。

原则上也能够想到的是，连续白光源也能够利用透射几何体中的部分转换的发光材料轮来实现。但是在这种构造中，功率受到使用具有较低导热率的非金属基底的限制。此外，光强度的角度关联性是不同的，因为蓝色通道中的辐射能够仅部分地散射，并且这也不提供任何用于主动调节在转换的通道与蓝色通道之间的比例的可行性。

根据发光模块10的构造，这里在轮40上示出的轨道，即发光材料轨道18和具有散射元件28的轨道也能够布置在轮40的不同侧上。另外，代替在蓝色通道中的散射和辐射，在没有波长偏移的情况下，也能够使用例如具有440nm和460nm之间的发射波长的蓝色发光材料、以及例如具有405nm的短波的激光二极管。由于光谱分离的原因，泵浦光和转换光的分离然后能够借助于二向色镜而不是偏振分束器34再次实现。

总体而言，因此能够通过本发明的发光模块及其实施方案来提供连续的白光源，由于通过提供散射元件来实现在蓝色通道与已转换的通道之间的辐射特性和源尺寸的协调可行性，所以具有特别高的颜色均匀性。

参考标号列表

10 发光模块

12 光源单元

14 第一激光源

14a 第一光束

14b 第一转换光束

16 第二激光源

16a 第二光束

16b 第二散射光束

18 发光材料

20a 准直器

20b 准直器

22a 用于均匀化的光学器件

22b 用于均匀化的光学器件

24 二向色分束器

26a 光学系统

26b 光学系统

28 散射元件

30 输出部

32 白光

34 偏振分束器38去偏振元件40轮

A旋转轴线α1第一最大发射角α2第二最大发射角HA1、HA2主发射方向R1第一距离R2第二距离。

Claims (18)

1.一种用于产生混合光的发光模块(10)，其中所述发光模块(10)具有光源单元(12)，所述光源单元设计用于，将在第一波长范围中的第一光束(14a)发射并且入射到波长转换元件(18)上，其中所述波长转换元件(18)设计用于，将通过所述第一光束(14a)入射到所述波长转换元件(18)上的、在所述第一波长范围中的光线转换为具有在不同于所述第一波长范围的至少一个第二波长范围中的主波长的光线，并且将转换后的所述光线作为第一转换光束(14b)发射，其中所述光源单元(12)设计用于将在第三波长范围中的第二光束(16a)发射，其中所述发光模块(10)设置用于，将由所述第一转换光束(14b)穿过的第一光路的一部分与由所述第二光束(16a)穿过的第二光路的至少一部分重叠，并且所述第一光路与所述第二光路重叠的部分提供所述发光模块(10)的输出部(30)，

其特征在于：

所述发光模块(10)具有散射元件(28)，所述散射元件布置在所述第二光路的与第一部分不同的第二部分中，并且所述散射元件设计用于，将入射到所述散射元件(28)上的所述第二光束(16a)作为第二发散光束(16b)发射，以使得所述第二发散光束(16b)的发射特性在近场和远场中在一定的容差内与所述第一转换光束(14b)的发射特性一致。

2.根据权利要求1所述的发光模块(10)，其特征在于，所述第一转换光束的发射特性表示第一辐射分布，并且所述第二发散光束的发射特性表示第二辐射分布。

3.根据权利要求2所述的发光模块(10)，其特征在于，所述第二发散光束(16b)的发射特性和所述第一转换光束(14b)的发射特性在一定的所述容差内一致，以使得标准化的所述第一辐射分布相对于标准化的所述第二辐射分布的所有数值偏差的总和小于由标准化的所述第一辐射分布和标准化的所述第二辐射分布产生的相应的总辐射的平均值的15％。

4.根据权利要求3所述的发光模块(10)，其特征在于，标准化的所述第一辐射分布相对于标准化的所述第二辐射分布的所有数值偏差的总和小于由标准化的所述第一辐射分布和标准化的所述第二辐射分布产生的相应的总辐射的平均值的10％。

5.根据权利要求4所述的发光模块(10)，其特征在于，标准化的所述第一辐射分布相对于标准化的所述第二辐射分布的所有数值偏差的总和小于由标准化的所述第一辐射分布和标准化的所述第二辐射分布产生的相应的总辐射的平均值的1％。

6.根据前述权利要求中任一项所述的发光模块(10)，其特征在于，所述散射元件(28)包括作为材料的二氧化钛和/或氧化铝和/或硫酸钡。

7.根据前述权利要求中任一项所述的发光模块(10)，其中，其特征在于，所述散射元件(28)包括作为材料的钇铝石榴石。

8.根据前述权利要求中任一项所述的发光模块(10)，其特征在于，所述散射元件(28)和所述波长转换元件(18)各自包含相同的材料。

9.根据权利要求8所述的发光模块(10)，其特征在于，所述相同的材料是钇铝石榴石。

10.根据前述权利要求中任一项所述的发光模块(10)，其特征在于，所述光源单元(12)设置用于，能独立于所述第二光束(16a)的辐射功率或光通量地调节所述第一光束(14a)的辐射功率或光通量，和/或能独立于所述第一光束(14a)的所述辐射功率或光通量地调节所述第二光束(16a)的所述辐射功率或光通量。

11.根据前述权利要求中任一项所述的发光模块(10)，其特征在于，所述发光模块(10)设置用于，使得所述第二光束(16a)以入射方向入射到所述散射元件(28)上，其中所述散射元件(28)设置用于，使得由所述散射元件(28)发射的所述第二发散光束(16b)的主发射方向(HA2)与所述入射方向相反。

12.根据前述权利要求中任一项所述的发光模块(10)，其特征在于，在所述光源单元(12)与所述散射元件(28)之间的所述第二光路中布置有偏振分束器(34)，其中所述光源单元(12)设计用于提供作为具有第一偏振的线性偏振光的所述第二光束(16a)，其中所述偏振分束器(34)设计用于，至少大部分地透射具有第一偏振的光线，并且反射具有与所述第一偏振偏差90°的第二偏振的光线。

13.根据权利要求12所述的发光模块(10)，其特征在于，所述发光模块(10)具有布置在所述偏振分束器(34)与所述输出部(30)之间的去偏振元件(38)。

14.根据前述权利要求中任一项所述的发光模块(10)，其特征在于，所述波长转换元件(18)布置在能围绕旋转轴线(A)旋转的轮(40)上，其中所述波长转换元件(18)以距所述旋转轴线(A)的第一距离(R1)环形地围绕所述旋转轴线(A)布置，其中所述散射元件(28)环形地围绕所述旋转轴线(A)并且以距所述旋转轴线(A)的第二距离(R2)布置在所述轮(40)上。

15.根据权利要求14所述的发光模块(10)，其特征在于，所述第一距离(R1)大于所述第二距离(R2)。

16.根据权利要求1所述的发光模块(10)，其特征在于，所述混合光是白光(32)。

17.一种具有根据前述权利要求中任一项所述的发光模块(10)的灯具。

18.根据权利要求17所述的灯具，其特征在于，所述灯具是前照灯。