CN113167459B - 包括细长发光体的光产生系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种细长发光体(100)，包括细长支撑件(170)和涂层(180)，其中细长发光体(100)还包括主体轴(BA)和垂直于主体轴(BA)的主体尺寸的长度参数P，其中长度参数P选自高度(H)、宽度(W)和直径(D)，其中：‑细长支撑件(170)包括支撑件材料(171)、支撑件材料折射率n1(其中，支撑件材料折射率n1至少为1.4)、支撑件表面(172)和支撑件长度(L1)；‑涂层(180)被配置在支撑件长度(L1)的至少一部分上的支撑件表面(172)的至少一部分上，其中涂层(180)包括涂层材料(181)、涂层折射率n2(其中，涂层折射率n2至少为1.4)和涂层厚度(d1)，其中，涂层材料(181)具有不同于支撑件材料(171)的组成，其中，涂层材料(181)包括发光材料(120)，发光材料(120)被配置为吸收UV辐射和可见光中的一种或多种，并且转换为具有可见光和红外线中的一个或多个中的一种或多种波长的发光材料光(8)；并且‑支撑件材料(171)对发光材料光(8)是透射的，并且应用(i)‑0.2≤n1‑n2≤0.2和(i)d1/P≤0.25。

Description

包括细长发光体的光产生系统
技术领域
本发明涉及一种包括细长发光体的光产生系统，例如用于投影仪系统，特别是基于LCD或DLP的投影仪，或用于灯或灯具。本发明还涉及这样的投影仪系统和灯具。
背景技术
发光棒是本领域已知的。例如，WO2006/054203描述了一种发光设备，其包括至少一个LED，该至少一个LED发射在大于220纳米至小于550纳米波长范围内的光，以及在没有光学接触的情况下朝向至少一个LED放置的至少一个转换结构，该至少一个转换结构至少部分地将来自至少一个LED的光转换为在大于300纳米至小于等于1000纳米的波长范围内的光，其特征在于，至少一个转换结构具有大于1.5且小于3的折射率n，且A：E之比为大于2：1且小于50000：1，其中A和E被定义如下：至少一个转换结构包括至少一个入射表面(在此处由至少一个LED发射的光可以进入转换结构)和至少一个出射表面(在此处光可以离开至少一个转换结构)，至少一个入射表面中的每一个具有入射表面面积，入射表面面积被编号为A1...An，并且至少一个出射表面中的每一个具有出射表面面积，出射表面面积被编号为E1...En，并且至少一个入射表面面积中的每一个的和A为A＝A1+A2...+An，并且至少一个出射表面面积中的每一个的和E为E＝E1+E2...+En。
发明内容
高亮度光源对于包括光斑、舞台照明、前照灯和数字光投影以及(荧光)显微镜和内窥镜等在内的各种应用都是令人感兴趣的。为此目的，可以利用所谓的光聚光器(concentrator，聚集器)，其中较短波长的光在高度透明的发光材料中被转换为较长的波长。这种透明发光材料的细长发光体可以被LED照明以在棒内产生更长的波长。转换光在波导模式下将停留在发光材料(例如(三价铈)掺杂的石榴石)中，然后可以从其中一个(较小)表面提取，导致强度增益。
例如，一个细长发光体可能能够将蓝光转换为绿光或黄光，并收集这种绿光或黄光(以小的étendue(扩展)输出光束)。在实施例中，诸如矩形杆的细长发光体可以在形成侧壁的杆的长度上具有一个或多个大表面，并且在杆的端部具有两个较小表面，其中这些较小表面中的一个形成“鼻部”，其中所需的光在这里被提取。
例如，在蓝光辐射下，假设某些铈包含石榴石应用，在磷光体开始向所有方向发射绿光之后，蓝光激发磷光体。由于磷光体通常嵌入高折射率杆中，转换的(绿色)光的主要部分被捕获到高折射率杆中，并且例如通过全内反射(TIR)波引导到杆的鼻部，在那里(绿色)光可以离开杆。产生的(绿色)光的量与泵入杆的蓝色光的量成正比。杆越长，可以应用更多的蓝色LED来泵浦杆中的磷光体材料，并且可以使用更多的蓝色LED来增加离开杆的鼻部处的(绿色)光的亮度。然而，磷光体转换的光可以分成两部分。
第一部分可以由第一类型的光线(“第一光线”)组成，第一类型的光线将在大于临界反射角的角度下击中杆的侧壁。这些第一光线被捕获在高折射率杆中，并将穿过杆的鼻部，在那里它可以作为系统的期望光离开。通常，至少部分发光材料光可以直接从辐射出射面逃逸(没有全内反射)。第二部分可以由第二光线(“第二光线”)组成，其将以小于总反射角的角度击中杆的侧壁。这些第二光线不会被困在杆中，而是会从杆的侧壁离开杆。这些第二光线可以被反射回杆中，但在这种情况下，这些光线将总是在小于总反射角的角度下进入杆，将直线穿过杆并在相对的侧壁处离开杆。因此，这些第二光线可能永远不会引导到杆的鼻部。这些第二光线丢失并且将限制这种照明系统的效率。典型地，在高折射的杆状系统中，44％的转换光被捕获并将在杆的鼻部离开杆，而56％的转换光在杆的侧壁上丢失。
高流明密度(HLD)系统可以包括陶瓷棒，其中蓝光被转换以产生用于剧院照明的高强度源、光束等。高流明密度系统可以例如基于含铈的陶瓷或结晶体，其用于聚光。这种系统可能在铈含量方面受到限制，特别是当使用单晶发光体时。此外，这样的陶瓷或结晶体需要高质量的加工，以便提供具有期望的透明度(并且基本上没有散射)的主体。为了提高强度，可以应用较长的陶瓷或结晶体，这使得上述确定的问题更加相关。
因此，本发明的一个方面是提供一种包括发光体的光产生系统，该发光体特别地还至少部分地消除了一个或多个上述缺点和/或可以具有相对更高的效率。本发明的另一方面是提供一种包括发光聚光器的替代光产生系统，该系统特别地还至少部分地消除了一个或多个上述缺点和/或可具有相对更高的效率。本发明的目的可以是克服或改进现有技术的至少一个缺点，或者提供一种有用的替代方案。
突破似乎是(圆形)HLD棒，其中，磷光体的光发射基本上应该在棒的表皮处。当光从棒芯发射时，效率似乎非常差。然而，如上所述，用当前技术制造圆形陶瓷或单晶棒是相对困难的，该技术涉及单晶生长、切割、研磨成圆形和抛光。使用多晶材料，制造可能更容易，但是预期使用多晶材料的HLD效率比使用单晶材料的低。因此，本文提出应用透明载体来实现非常有效的解决方案。除其他外，在实施例中，透明圆棒可以是圆柱棒侧上的磷光体透明表皮层的载体。涂层可以完全覆盖棒的圆柱侧，或者仅覆盖棒的圆柱侧的一部分，例如面向泵浦LED的部分。在后一种情况下，圆柱侧的剩余部分只是载体材料，该支撑件材料特别是固体和坚硬的材料，其可以通过传导冷却来被冷却，而不产生太多真正的固体与固体接触。玻璃材料(包括诸如熔融石英玻璃等变体)似乎是棒的明显材料选择，但透明陶瓷如氧化铝、氧化钇、铝酸镁尖晶石、氮氧化铝尖晶石和铝石榴石、玻璃陶瓷、单晶材料如蓝宝石(单晶氧化铝)和硅酮，或者有机聚合物也是可选的。可选地，在矩形截面的透明杆上涂上发光转换层，选项与前面提到的相同。
可选地，涂层可以部分地包括发光转换材料。在这种情况下，发光转换材料优先应用在涂层面向泵浦LED的地方。在后一种情况下，涂层的剩余部分基本上不含发光转换材料。
因此，在本发明的一个方面中，提供了一种光产生系统，该光产生系统包括被配置为提供光源光的多个光源，(细长的)发光体(“发光体”)，包括(细长的)支撑件(“支撑件”)和涂层，其中，(细长的)发光体还包括主体轴(BA)(和垂直于主体轴(BA)的主体尺寸的长度参数P，其中，长度参数P可以选自高度(H)、宽度(W)和直径(D)，其中：
(细长的)支撑件包括支撑件材料(或“细长的支撑件材料”)、支撑件材料折射率n1(其中支撑件材料折射率n1在特定实施例中至少为1.4，例如至少为1.5)、支撑件表面和支撑件长度(L1)，
涂层被配置在支撑件长度(L1)的至少一部分的支撑件表面的至少一部分上，其中，涂层包括涂层材料、涂层折射率n2(其中涂层折射率n2在特定实施例中至少为1.4，例如至少为1.5)、以及涂层厚度(d1)，其中，涂层材料具有不同于支撑件材料的成分，其中，涂层材料包括发光材料，发光材料被配置为吸收UV辐射和可见光中的一种或多种，并且转换为具有可见光和红外线中一个或多个中的一种或多种波长的发光材料光；并且
支撑件材料对于发光材料光(并且特别地还对于UV辐射和可见光中的一种或多种)是透射的，并且在特定实施例中(在发光材料光的一种或多种波长下)可以应用-0.2≤n1-n2≤0.2，并且特别地-0.1≤n1-n2≤0.1。可选地，也可以应用d1/P≤0.25，例如d1/P≤0.20，
其中，细长发光体包括一个或多个侧面，其中，细长发光体包括辐射入射面和辐射出射窗口，其中辐射入射面被配置为与多个光源成光接收关系，
其中，发光材料被配置为吸收光源光的至少一部分并转换为发光材料光，并且其中，辐射入射面被配置为垂直于光出射窗口。
这种细长发光体可以用于聚光(也见下文)，而其生产和可缩放性可能比基于单晶的细长发光体容易得多。此外，利用这种细长的发光体，单晶体中的最大铈浓度的可能问题可以被解除，因为包含发光材料(和/或另一发光材料)的铈可以被施加在涂层中。然而，这种涂层不一定是单晶的。相反，它可以是玻璃或多晶的，但涂层也可以是基于有机材料的涂层，例如基于聚合物的涂层，或基于硅酮的涂层。此外，对于这种细长体，还可以选择单晶或陶瓷发光体不可能的发光材料类型。因此，生产细长发光体的自由度也更大，从而允许更多用途的光学解决方案集。
如上，本发明提供一种发光体，特别是一种细长发光体。发光体具有主体轴或“伸长轴”。由于长度可以长于直径，或者由于长度可以长于宽度和高度，所以使用了“细长”的术语。因此，(细长的)主体具有从高度(H)、宽度(W)和直径(D)中选择的垂直于主体轴(BA)的主体尺寸的长度参数P。
因此，对于细长发光体的长度L(沿着主体轴)，可以应用L>H和L>W，或L>D。在实施例中，长度参数P选自0.5-500的范围，例如0.5-200，如0.5-100毫米。在特定实施例中，长度参数P可以从1-500毫米的范围中选择，例如1-200毫米。对于尺寸的其它方面，进一步参考与细长支撑件相关的尺寸和实施例，因为涂层是在至少部分(细长)发光体上的相对薄层(也见下文)。
因此，细长发光体包括细长支撑件和涂层。
(细长的)支撑件(“支撑件”)具有支撑件长度L1。支撑件具有从第一高度(H1)、第一宽度(W1)和第一直径(D1)中选择的垂直于主体轴线(BA)的尺寸的第一长度参数P1。因此，对于细长支撑件的支撑件长度L1(沿着主体轴)，可以应用L1>H1和L1>W1，或者L1>D1。此外，从上面可以清楚地看出，H≈H1和W≈W1，或者D≈D1。此外，从上面可以清楚地看出，P≈P1。此外，从上面也将清楚地看出，L≈L1，更特别地L＝L1，因为端面通常不被涂层涂覆。
术语“支撑件表面”特别涉及具有与支撑件基本相同长度的(支撑件的)一个或多个面。因此，支撑件表面可以是侧面的表面。在例如矩形横截面的情况下，可以有四个侧面，其中这些侧面的子集或全部可以限定支撑件表面。在例如圆形横截面的情况下，整个(外部)圆周表面可以是支撑件表面，尽管在实施例中也可以仅其部分设置有涂层。
支撑件可以是中空的或实心的。一般而言，本文的实施例涉及实心支撑件。支撑件可以具有圆形、椭圆形或矩形(例如正方形)横截面。因此，(细长的)发光体具有垂直于主体轴(BA)的圆形、椭圆形或矩形横截面。支撑件可以在其支撑件长度上具有恒定的横截面。然而，在实施例中，支撑件也可以在支撑件长度的至少一部分上逐渐变细。下面进一步描述支撑件表面的尺寸的其它方面。
支撑件包括具有支撑件材料折射率n1的支撑件材料。术语“支撑件材料”也可以指材料的组合，例如混合物。在实施例中，支撑件材料可以包括玻璃材料、单晶、陶瓷材料和聚合物材料中的一种或多种。聚合物材料，也见下文，可包括有机聚合物或例如硅酮。
特别地，支撑件材料折射率n1至少为1.4，例如特别是至少1.5，类似于至少1.7，例如在实施例中至少1.8。折射率越高，发光聚光器(也见下文)的效率就越高。支撑件材料对于发光材料光的一个或多个波长尤其是透射的。合适的材料如下。支撑件材料的折射率可特别指发光材料光(见下文)的一个或多个波长处的折射率。
支撑件表面的至少一部分可设置有涂层。假设例如为圆形横截面，则整个圆周表面可设置有涂层。然而，圆周表面的一部分也可以设置有涂层。例如，假设支撑件的对称平面，其中主体轴线在该对称平面内，则仅在对称平面的一侧处涂层可用。然而，在其它实施例中，涂层可以在两侧均可用。
一般情况下，涂层为均匀涂层。因此，涂层不是由多个涂层点限定的，而是均匀的涂层。大约20％、例如至少40％、例如至少50％、例如至少80％、例如至少90％、例如基本上100％的支撑件表面可以设置有涂层。因此，涂层被配置在支撑件长度(L1)的至少一部分上的支撑件表面的至少一部分上。
涂层包括涂层材料。术语“涂层材料”也可以指材料的组合。涂层材料包括发光材料，发光材料被配置为吸收UV辐射和可见光中的一种或多种，并且转换为具有可见光和红外中一个或多个中的一种或多种波长的发光材料光。
在实施例中，发光材料包括有机染料。在这样的实施例中，有机染料可以分子分散在基质材料中，基质材料通常是聚合物材料(参见下面合适的聚合物材料的实例)。可选地或附加地，有机染料可以作为涂层提供。因此，在实施例中，有机染料层可以是涂层。可以选择层，使得可以获得期望光谱范围内的高光吸收。因此，在实施例中，涂层材料包括有机染料。术语“染料”也可以指多种不同类型的染料。
在实施例中，发光材料可以包括量子点或其它类型的无机发光纳米颗粒。特别地，这样的材料可以嵌入基体材料中，基体材料通常是聚合材料(参见下面合适的聚合材料的实例)。因此，在实施例中，涂层材料包括无机发光纳米颗粒。术语“量子点”也可以指多个不同类型的量子点。
在实施例中，发光材料可以包括无机发光材料，无机发光材料包括粒径在微米范围内的颗粒。这样的材料可以嵌入到基质材料中，特别是为了产生相对平坦的涂层。因此，在实施例中，涂层材料可以包括基质材料和无机发光材料，无机发光材料包括在实施例中具有选自0.1-20μm的加权平均粒径的颗粒，颗粒嵌入到基质材料中，其中基质材料选自玻璃材料、陶瓷材料和聚合物材料。特别地，在实施例中，为了防止散射，基质材料的折射率和发光材料的折射率基本上相同。因此，在实施例中，基质材料具有基质材料折射率n21，并且其中发光材料具有发光材料折射率n22，其中-0.05≤n21-n22≤0.05，特别是其中-0.02≤n21-n22≤0.02。在特定实施例中，可以应用-0.01≤n21-n22≤0.01，或者甚至可以应用-0.005≤n21-n22≤0.005，或者甚至还可以应用-0.002≤n21-n22≤0.002。基质材料和发光材料(以及任选的其它添加剂)限定涂层折射率。术语“无机发光材料”也可以指多种不同类型的无机发光材料。
下面进一步说明发光材料的实例。
涂层具有涂层折射率n2。特别地，涂层折射率n2至少为1.4，例如特别是至少1.5，如至少1.7，例如在实施例中至少1.8。支撑件材料的折射率特别是指在发光材料光的一个或多个波长处的折射率。
在实施例中，短语“在发光材料光的一个或多个波长处”可以例如指至少在发光材料光的光谱最大值处的波长(例如在可见波长范围内)。可选地，在实施例中，它可以例如指发光材料光的中值波长(例如在可见波长范围内)。因此，这里的折射率特别指发光材料光的一个或多个波长处的折射率，例如发光材料光的中值波长的折射率。
涂层的折射率由发光材料、可选的主体基质材料和可选的其它材料限定。例如，在实施例中，涂层中的材料可用以调节涂层的折射率。在特定实施例中，涂层可以包括二氧化钛或氧化锆(纳米)颗粒(也见下文)。
特别地，涂层材料具有不同于支撑件材料的成分。特别地，支撑件材料不包括发光材料。如果发光材料由支撑件材料组成，则在实施例中，其浓度(相对于支撑件材料的体积)将最大为涂层中浓度的1/1000，例如最大1/10000。
因此，在实施例中，对于具有适于激发发光材料的(一个或多个)波长的光，支撑件材料基本上是透射的，更特别地是基本上是透明的。在特定实施例中，涂层材料对于发光材料的一个或多个激发波长具有第一吸收长度LA1，特别是在UV和/或可见光(例如蓝光)中，并且支撑件材料对于发光材料的一个或多个激发波长具有第二吸收长度LA2，其中LA2/LA1≥20，如LA2/LA1≥100如LA2/LA1≥500，如特别LA2/LA1≥1000。因此，在特定实施例中，支撑件材料对于发光材料光以及对于UV辐射和可见光中的一种或多种是透射的。然而，在其中第一吸收长度小于涂层宽度的实施例中，支撑件材料对于具有适合激发发光材料的(一个或多个)波长的光不一定基本上是透射的。
涂层具有涂层厚度(d1)。如上所述，该厚度在涂层上尤其基本均匀。特别地，涂层具有基本上均匀的涂层高度或涂层厚度。在实施例中，涂层厚度(d1)选自至多100μm的范围。例如，在实施例中，包括量子点的涂层可以具有较小的厚度，例如高达约20μm，如高达约15μm。
如上所示，特别是d1/P≤0.25。附图标记d1表示涂层厚度，P表示与主体轴BA垂直的主体尺寸的长度参数，其中，长度参数P可以从高度H、宽度W和直径D中选择。在具有圆形截面的细长发光体的情况下，长度参数P是细长发光体的直径D。在具有矩形截面的细长发光体的情况下，长度参数P是细长发光体的高度H或宽度W，特别是高度。
在替代实施例中，包括发光材料的涂层设置有基本上不含发光材料的外涂层。这种外涂层可能具有不同的功能，如钝化、保护等(另见下文)。假设所有涂层的厚度为d1*，则d1*/P≤0.25(也)可适用。
为了使散射最小化，可能希望涂层是相对平滑或均匀的。可选地，涂层上的层可以是相对平坦的，该层可以特别具有与涂层基本相同的折射率。因此，在涂层中，或在可用的情况下，配置在涂层上的外层的均方根高度Sq为发光材料光的一个或多个波长的最大1/10，如最大1/20，或甚至为最大1/50，如最大1/100。例如，如果发光材料的发射最大值约为570纳米，则涂层或任选外层的均方根高度Sq可例如为最大1/10*570纳米，即最大57纳米。参数Sq或表面的均方根高度是本领域技术人员已知的，并且在ISO 25178(公布日期2012-04；ISO 25178-2：2012几何产品规范(GPS)--表面纹理：面积--第2部分：术语、定义和表面纹理参数(Geometrical product specifications(GPS)--Surface texture:Areal--Part2:Terms,definitions and surface texture parameters))或https:// www.keyence.com/ss/products/microscope/roughness/surface/sq-root-mean-Square- height.jsp等中定义。
如上所述，特别是支撑件材料和涂层材料的折射率相差不大，如-0.2≤n1-n2≤0.2。特别地，涂层的折射率基本上等于(或高于)支撑件材料的折射率，尽管在实施例中，支撑件材料的折射率也可以大于涂覆材料的折射率。在实施例中，可以应用-0.1≤n1-n2≤0.1。
在特定实施例中，支撑件材料折射率n1至少为1.75。此外，尤其是涂层的折射率n2至少为1.75。然而甚至更特别地，n1和n2中的一个或多个至少是1.8，例如约1.85或更大。
如上所述，就发光材料光从细长发光体的外耦合而言，可能希望具有相对高的折射率。为了增加折射率，例如，可以添加氧化锆或二氧化钛纳米颗粒(也见上文)。因此，在特定实施例中，支撑件材料和涂层材料中的一种或多种包含氧化锆或二氧化钛(纳米)颗粒。作为氧化锆和/或二氧化钛的替代或补充，可以使用SiC、PbO2、GeO2、TeO2、HfO2、Ga2O3、Y2O3、Lu2O3、Ta2O5、Nb2O5、SrTiO3和BaTiO3中的一种或多种。在实施例中，术语氧化锆也可指钇稳定的ZrO2。术语“折射率”和“折射率”指的是相同的。
此外，如上所述，在实施例中，涂层可以相对于支撑件薄。特别地，在实施例中，d1/P≤0.25，特别是d1/P≤0.2，例如可以应用d1/P≤0.1，特别是对于具有圆形横截面的细长支撑件。对于非圆截面，特别是矩形截面，d1/P≤0.25，虽然不一定排除较大的比值。
此外，如上所述，在实施例中，涂层厚度(d1)选自至多100μm的范围。
特别地，支撑件材料和涂覆材料具有相对低的散射(对于发光材料光的一个或多个波长)。特别地，在实施例中，涂层材料(181)对于发光材料光(8)的一个或多个波长具有平均自由程MFP，其中，MFP≥MFPmin，其中MFPmin＝c*L1*d1/P，并且其中c＝0.25。
在特定实施例中，涂层材料可具有至少约5毫米，例如至少约10毫米(也见下文)的发光材料光的一个或多个波长的平均自由程(用于散射)。同样，支撑件材料可以具有至少约5毫米，例如至少约10毫米(也见下文)的发光材料光的一个或多个波长的平均自由程(用于散射)。然而，特别地，支撑件材料具有比涂层更高的平均自由程(用于散射)，例如至少20毫米，如至少50毫米。因此，在实施例中，支撑件材料对于发光材料光的一个或多个波长具有至少50毫米的平均自由程。在实施例中，细长支撑件散射的平均自由程可特别是至少其长度，甚至更多至少约其长度的两倍，如至少其长度的三倍。
在具体实施例中，支撑件材料包括玻璃材料和聚合物材料中的一种或多种，涂层材料包括有机染料、玻璃材料和聚合物材料(如PMMA、PC、聚硅氧烷等)中的一种或多种。特别地，这样的实施例在平均自由程(用于散射)方面可以具有期望的光学性质。在另一些实施例中，支撑件材料包括陶瓷材料(即(细长的)陶瓷体)，并且涂层材料包括有机染料、玻璃材料和聚合物材料中的一种或多种。在另一些实施例中，支撑件材料包括陶瓷材料(即(细长的)陶瓷体)，并且涂层材料包括陶瓷材料，在支撑件上配置陶瓷套管。例如，可以提供芯壳棒或梁(具有圆形或矩形截面)。
在实施例中，涂层材料包括与支撑件材料不同类型的材料的一种或多种材料，例如在玻璃支撑件上包含有机聚合物的涂层。在其它实施例中，涂层材料包括与支撑件材料类型相同的一种或多种材料，例如包含铈掺杂的石榴石的涂层材料和包含未掺杂的石榴石的支撑件材料。由于涂层材料包括发光物质，而支撑件材料可以不包括这种物质，或者至少在实施例中不包括在与发光物质相同的波长下(用光源)基本上可激发的物质，因此涂层材料和支撑件材料在定义上不同。
在实施例中，细长发光体的圆周表面部分地设置有等于或小于该圆周表面的60％，优选等于或小于该圆周表面的50％，更优选等于或小于该圆周表面的40％的量的涂层。因此，支撑件表面仅部分地被涂层覆盖。在实施例中，细长发光体具有包括光输入面的第一表面，细长发光体具有其上配置有涂层的第二表面，并且第一表面与第二表面相对。涂层可被配置为相对靠近传热元件或散热器，从而改善细长发光体的冷却。
在实施例中，细长支撑件还包括具有等于或大于20W m-1K-1的热导率的材料的细长芯，并且其中，比率P2/P1等于或小于0.5，长度参数P1为垂直于细长支撑件的主体轴的主体尺寸，长度参数P2为垂直于细长芯的主体轴的主体尺寸，并且长度参数P1、P2选自高度(H)、宽度(W)和直径(D)。因此，进一步改善了细长发光体100的冷却。在实施例中，芯的材料的热导率等于或大于50W m-1K-1，更优选地等于或大于100W m-1K-1，最优选地等于或大于150W m-1K-1。在实施例中，比率P2/P1等于或小于0.4，甚至更优选等于或小于0.3，最优选等于或小于0.2。
以下描述细长发光体的其它方面。
细长发光体可以具有任何形状，例如梁状(或杆状)或棒状，然而特别是梁状(长方体状)。细长发光体，特别是细长支撑件，可以是中空的，如管，或者可以填充有另一种材料，如填充有水的管或填充有另一种固体透光介质的管。因此，细长发光体还可以包括管或多个管。在实施例中，管(或多个管)可填充有气体，如空气或具有更高热传导率的另一种气体，如氦或氢，或包含氦、氢、氮、氧和二氧化碳中的两种或更多种的气体。在实施例中，管(或多个管)可填充有液体，例如水或(另一种)冷却液。在特定实施例中，细长支撑件是实心体。
如下在根据本发明的实施例中所述的细长发光体还可以在长度方向上折叠、弯曲和/或成形，使得细长发光体不是直的线性杆或棒，而是可以包括例如90度或180度弯曲形式的圆角、U形、圆形或椭圆形、环或具有多个环的三维螺旋形状。这提供了一种紧凑的细长发光体，其总长度(光通常被沿着其引导)相对较大，导致相对较高的流明输出，但同时可以布置在相对较小的空间中。例如，细长发光体的发光部分可以是刚性的，而细长发光体的透明部分是柔性的，以提供细长发光体沿其长度方向的成形。光源可以沿着折叠、弯曲和/或成形的细长发光体的长度放置在任何地方。
本发明不限于形状的特定实施例，也不限于具有单个出射窗口或外接面的实施例。下面，更详细地描述一些具体实施例。如果细长发光体具有圆形横截面，那么宽度和高度可以相等(并且可以定义为直径)。
此外，细长发光体包括一个或多个侧面。侧面的数目本文中用标记N表示。细长发光体尤其可以包括四个侧面，提供矩形横截面(垂直于细长体的细长轴)。然而，在其它实施例中，细长发光体也可以具有圆形或椭圆形横截面。
特别地，发光体的形状基本上可以由支撑件的形状限定。
如下面将进一步说明的，细长发光体可以具有长度、宽度和高度，或者在其它实施例中具有长度和直径。细长发光体可包括辐射出射窗口。特别可以是端面的该辐射出射窗口可以具有第一高度和第一宽度，或者在其它实施例中具有直径。
在许多实施例中，也如本文在多个附图中所描述的，辐射出射窗口的第一高度和辐射出射窗口的第一宽度分别(基本上)与细长发光体的高度和宽度相同。因此，宽度和高度的纵横比可以基本上与第一宽度和高度的第一纵横比相同。此外，在其它实施例中，辐射出射窗口的第一直径和辐射出射窗口的第一直径分别(基本上)与细长发光体的高度和宽度相同。
细长发光体具有长度(L)。特别地，细长发光体包括限定细长发光体的长度(L)的第一面和第二面，其中，第二面包括辐射出射窗口。
在实施例中，(细长的)发光体在长度(L)的至少一部分上包括(n个)侧面，其中n≥3。因此，特别是(伸长的)发光体具有正方形(n＝4)、矩形(n＝4)、六边形(n＝6)或八边形(n＝8)，特别是矩形的横截面形状(垂直于伸长轴)。如果发光体具有圆形横截面，N可以被认为是∞。
(细长的)主体包括第一端或第一面，第一端或第一面通常被配置为垂直于(n)个侧面中的一个或多个，以及第二端或第二面，第二端或第二面可以被配置为垂直于侧面中的一个或多个，并且因此平行于第一面，但是第二端或第二面也可以被配置为不等于90°且不等于180°的角度。
因此，(细长的)发光体可以包括(n)个侧面，该侧面包括第一侧面，第一侧面包括辐射输入面，以及与第一侧面平行配置的第二侧面，其中，侧面限定高度(H)，或者多个侧面限定直径(D)。
假设例如矩形横截面(或具有有限数量的侧面的其它类型的横截面，例如多达8个)，第一侧面和第二侧面被配置为平行于其间的发光体材料，由此限定发光体的宽度。
辐射输入面是第一面的至少一部分，第一面可被配置为接收光源光。(细长的)发光体还包括辐射出射窗口，辐射出射窗口桥接第一侧面和第二侧面(或直径)之间的高度(h)的至少一部分。特别地，辐射出射窗口由第二面构成。特别地，细长发光体还被配置为提供单个出射窗口。下面还说明进一步的实施例。
由于细长发光体的宽度可以例如超过1.5mm，例如至少约2mm，因此还可以在细长发光体的宽度上布置一个以上固态光源。因此，代替固态光源的单个阵列，可以在细长发光体的长度的至少一部分上配置多个阵列，例如(至少)两个固态光源阵列，同时所有这些光源照亮细长发光体的单个面。因此，在实施例中，多个光源配置为2D阵列。特别是所有光源配置在同一平面内。如下面进一步说明的，光源特别是固态光源，例如LED。
在实施例中，细长发光体可包括两个基本平行的面，辐射输入面和与其相对的相对面。这两个面在此限定了细长发光体的宽度。通常，这些面的长度限定了细长发光体的长度。然而，如上所述，并且也如下所示，细长发光体可以具有任何形状，并且还可以包括形状的组合。特别地，辐射输入面具有辐射输入面区域(A)，其中辐射出射窗口具有辐射出射窗口区域(E)，并且其中，辐射输入面区域(A)比辐射出射窗口区域(E)大至少1.5倍，甚至更特别地至少两倍，尤其是至少5倍，例如在2-50,000倍，特别是5-5,000倍的范围内。因此，特别是细长发光体包括几何集中系数，其定义为辐射输入面的面积与辐射出射窗口的面积的比率，其至少为1.5，例如至少2，例如至少5，或更大(见上文)。这允许例如使用多个固态光源(也见下文)。对于典型应用，如汽车、数字投影仪或高亮度聚光灯应用，需要一个小但高的辐射通量或光通量发射表面。这不能用单个LED获得，但可以用目前的光产生系统获得。特别地，辐射出射窗口具有选自1-100mm2范围的辐射出射窗口面积(E)。利用这样的尺寸，发射表面可以是小的，然而，仍然可以实现高辐射度或亮度。如上所述，细长发光体通常具有(长度/宽度的)纵横比。这允许小的辐射出射表面，但是大的辐射输入表面，例如用多个固态光源照射。因此，细长发光体特别是一个整体主体，具有本文所示的面。
在特定实施例中，细长发光体可特别具有大于1的纵横比，即长度大于宽度(或高度)。通常，细长发光体是杆、或棒(梁)或矩形板，尽管细长发光体不一定具有正方形、矩形或圆形横截面。因此，在实施例中，细长发光体还具有高度(H)和高度(H)，特别是L>W和L>H。特别地，第一面和第二面限定了长度，即这些面之间的距离是细长发光体的长度。这些面尤其可以平行布置。或者，在其它实施例中，L>D。
大体上棒状或杆状的细长发光体可以具有任何横截面形状，但在实施例中具有正方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形或六边形形状的横截面。因此，在一些情况下(也见上文)，术语“宽度”也可以指直径，例如在具有圆形横截面的细长发光体的情况下。
此外，在特定实施例中，长度(L)至少为1厘米，例如选自1-100厘米的范围，例如特别至少2厘米，例如特别2-50厘米，例如至少3厘米，例如3-20厘米，例如4-20厘米，或例如5-50厘米。然而，其它尺寸也是可能的，例如0.5-2厘米。在实施例中，长度(L)最大为30厘米，例如最大为15厘米。在实施例中，细长发光体具有选自0.03-4厘米，特别是0.05-2厘米，例如0.1-1.5厘米，如0.1-1厘米的高度(H)或直径。
细长发光体特别包括细长支撑件和涂层。因此，在实施例中，细长发光体包括细长支撑件。特别地，细长支撑件，特别是涂层对于发光材料光的一个或多个波长是透射的。
支撑件具有导光或导波性质。因此，这里也可以将支撑件表示为波导或光导或透光体。由于支撑件用作光聚光器，因此支撑件在此也被指示为光聚光器。支撑件通常在垂直于支撑件长度的方向上具有(N)UV、可见光和(N)IR辐射中的一个或多个(例如在实施例中至少可见光)的(一些)透射。在没有激活剂(掺杂剂)如三价铈的情况下，可见光中的内透射率可能接近100％。
支撑件对一个或多个发光波长的透射率可以是至少80％/cm，例如至少90％/cm，甚至更特别地是至少95％/cm，例如至少98％/cm，例如至少99％/cm。这意味着，例如1cm3立方形状的支撑件在具有选定发光波长(例如对应于支撑件的发光材料的发光发射最大值的波长)的辐射的垂直照射下，将具有至少95％的透射率。
这里，透射的值特别是指不考虑界面(例如与空气)处的菲涅尔损耗的透射。因此，术语“透射”特别指内部透射。内部透射可以例如通过测量具有不同宽度的两个或更多个主体的透射来确定，在该两个或更多个体上测量透射。然后，基于这样的测量，菲涅耳反射损耗的贡献和(因此)内部透射可以被确定。因此，特别地，本文所示的透射值忽略了菲涅耳损耗。
在实施例中，可将抗反射涂层施加到发光体，例如以抑制菲涅尔反射损失(在光耦合过程中)。
除了对于所关注的波长的高透射率之外，对于所关注的波长的散射也可能特别低。因此，仅考虑散射效应(因此不考虑可能的吸收(考虑到高透射率，吸收无论如何都应该是低的))的目标波长的平均自由程可以是主体长度的至少0.5倍，例如至少主体长度，例如至少主体长度的两倍。例如，在实施例中，仅考虑散射效应的平均自由程可以是至少5毫米，例如至少10毫米。所关注的波长尤其可以是发光材料的发光的最大发射的波长。术语“平均自由程”特别是指一条射线在经历将改变其传播方向的散射事件之前所经过的平均距离。
在实施例中，涂层可以是发光材料的薄片(例如通过流延成型(tape casting)制成)的形式，该薄片(例如通过胶合)施加在支撑件上。当支撑件具有基本平坦的侧面时，例如具有矩形横截面的支撑件时，这特别适用。可选地，它可以从液体溶液(例如通过浸渍涂覆)或分散体(例如使用刮刀)或从气相(例如通过ALD(原子层沉积))施加。可选地，它可以通过喷涂来应用。在实施例中，涂层可以作为玻璃涂层设置在较高的熔化支撑件上，例如在石榴石上的玻璃涂层。在实施例中，支撑件和涂层可以通过共烧结来设置。例如，可以烧结并且包含发光材料的材料可以被烧结在支撑件上。
在实施例中，细长发光体可与光提取体相关联，或可与光提取体形成单体。光提取体可以是准直器、透镜等。例如，在实施例中，光提取体可包括连接到细长发光体的半球体(特别是直径大于细长发光体的直径，假设这种主体具有圆形横截面)。
可能希望准直从细长发光体逸出的发光材料光。因此，在实施例中，细长发光体可与准直器相关联或可与准直器形成单体。以下进一步描述准直器的实施例。
在又一方面，本发明还提供了一种光产生系统，包括：(i)被配置为提供光源光的多个光源；以及(ii)如本文所定义的(细长的)发光体，其中(细长的)发光体包括一个或多个侧面，其中(细长的)发光体包括辐射输入面和辐射出射窗口，其中，辐射输入面被配置为与多个光源成光接收关系，并且其中，发光材料被配置为吸收光源光的至少一部分并转换为发光材料光。
(细长)发光体具有由涂层限定的外表面或涂层之上的外层。由涂层或涂层上的外层限定的表面的至少一部分包括辐射输入面。
通常，光源被配置为照射一个(或多个)较长的面(侧边)，这里表示为辐射输入面，并且辐射从细长发光体的前面(前边)处的面(这里表示为辐射出射窗口)逸出。光源可以向一个或多个侧面提供辐射，并且可选地向端面提供辐射。因此，可能存在不止一个辐射输入面。
在实施例中，光源可配置在细长发光体的一个面处，并且在相对面处，反射器可用于将已经穿过细长发光体并在相对面处逃逸的光源光反射回发光体中。因此，在实施例中，细长发光体在其长度(L)的至少一部分上配置在多个光源和反射器之间，该反射器对光源光的至少一部分进行反射。
在实施例中，当侧面的数目N＝4时，用光源光照射单个侧面。在实施例中，当侧面的数目N＝4时，用光源光照射两个相对的侧面。在实施例中，光聚光器可包括矩形条(棒)，其能够将蓝光转换为绿光或黄光并收集该绿光或黄光(以小étendue(扩展)输出光束)。矩形杆可以具有六个表面，在杆的长度上的形成四个侧壁的四个大表面，以及在杆的末端处的两个较小表面，其中这些小表面之一形成“鼻部”，在这里提取所需的光。
在实施例中，当细长发光体的横截面为圆形时，用光源光照射细长发光体的单侧。在实施例中，当细长发光体的横截面为圆形时，用光源光照射细长发光体的两个相对侧。
术语“光产生设备”特别是指细长发光体和光源的组合，可选地与一个或多个反射器(也见下文)组合，和/或可选地与准直器组合，例如复合抛物线聚光器或类似聚光器。
光源特别地与发光体辐射地耦合，尽管通常光源与发光体不物理接触(也见下文)。由于发光体是主体，并且通常光学元件也是主体，因此本文中的术语“窗口”可特别指侧(side)或侧的一部分。因此，发光体包括一个或多个侧面，其中，光学元件被配置为在辐射进入窗口处接收从一个或多个侧面逃逸的转换器辐射的至少一部分。
这种辐射可以通过气体(如空气)直接到达入射窗口。此外，辐射可经由另一界面材料如液体或透明固体界面材料递送。附加地或可替换地，该辐射可在一次或多次反射之后到达入射窗口，该反射例如为在位于发光体附近的反射镜处的反射。因此，在实施例中，光产生系统可进一步包括第一反射表面，该第一反射表面尤其被配置为平行于一个或多个侧面，并且被配置为与发光体相距第一距离，其中第一反射表面被配置为将从一个或多个侧面逃逸的转换器辐射的至少一部分反射回发光体或光学元件。反射表面和一个或多个侧面之间的空间包括气体，其中气体包括空气。第一距离例如可以在0.1μm-20mm的范围内，例如在1μm-10mm的范围内，如2μm-10mm。
特别地，该距离是至少感兴趣波长，更特别地是至少感兴趣波长的两倍。此外，由于可能存在一些接触，例如为了保持的目的或为了距离保持的目的，特别是平均距离至少为λi，例如至少为1.5*λi，如至少2*λi，例如特别是大约为5*λi，其中λi是感兴趣的波长。然而，特别是，为了良好的热接触，在实施例中平均距离不大于50μm，例如不大于25μm，例如不大于20μm，例如不大于10μm。同样，这样的平均最小距离可以应用于例如在端面处配置的反射器和/或滤光器，或者其它光学部件。可选地，在实施例中，元件可以包括散热功能和反射功能两者，例如具有反射表面的散热器，或者功能上耦合到散热器的反射器。
光产生系统可以被配置为提供蓝色、绿色、黄色、橙色或红色光等。可替换地或附加地，在实施例中，光产生系统可(也)被配置为提供UV，例如近UV/蓝(特别是在320-400纳米的范围内)，和IR，例如近IR(特别是在750-3000纳米的范围内)中的一个或多个。此外，在特定的实施例中，光产生系统可以被配置为提供白光。如果需要，单色性可以使用(一个或多个)滤光片来改善。近紫外和近红外的定义可能与通常使用的可见光的定义部分重叠，可见光的定义为380-780纳米。
这里使用术语“聚光器”或“发光聚光器”，因为一个或多个光源照射光转换器的相对大的表面(区域)，并且许多转换器辐射可以从光转换器的相对小的区域(出射窗口)逃逸。由此，光转换器的特定配置提供了其光聚光器属性。特别地，光聚光器可以提供斯托克斯位移光，该斯托克斯位移光相对于泵浦辐射是斯托克斯位移的。因此，术语“发光聚光器”或“发光元件”可指相同的元件，特别是细长发光体(包括发光材料)，其中术语“聚光器”和类似术语可指与一个或多个光源组合使用，术语“元件”可与一个或更多(包括多个)光源组合使用。当使用单个光源时，这样的光源例如可以是激光器，特别是固态激光器(如LED激光器)。
光产生系统可包括多个发光聚光器，例如在2-50的范围内，如2-20个聚光器(其可例如堆叠)。
光聚光器可以辐射地耦合一个或多个光源，特别是多个光源，例如2-1000，像2-50个光源。术语“辐射地耦合”特别是指光源和聚光器彼此关联，使得光源发射的辐射的至少一部分被聚光器接收(并且至少部分地转换为发光)。也可以使用术语“发射”或“发射辐射”来代替术语“发光”。
因此，发光聚光器在一个或多个辐射输入面接收来自上游配置的光聚光器或来自上游配置的光源的辐射(泵浦辐射)。此外，光聚光器包括发光材料，发光材料被配置为将在一个或多个辐射输入面处接收的泵浦辐射的至少一部分转换为发光材料辐射，并且发光聚光器被配置为将发光材料辐射的至少一部分在辐射出射窗口处耦合出去作为转换器辐射。该转换器辐射特别用作光产生系统光的组成部分。
短语“被配置为在辐射出射窗口处提供发光材料辐射”和类似短语特别是指其中发光材料辐射在发光聚光器内(即在细长发光体的涂层内)产生，并且发光材料辐射的一部分将到达辐射出射窗口并从发光聚光器逸出的实施例。因此，在辐射出射窗口的下游提供发光材料辐射。辐射出射窗口下游的转换器辐射至少包括通过辐射出射窗口从光转换器逸出的发光材料辐射。也可以使用术语“光聚光器光”来代替术语“转换器辐射”。泵浦辐射可以施加到单个辐射输入面或多个辐射输入面。
光源和/或细长发光体的实施例也在下文中进一步说明。
在又一方面，本发明还提供一种投影系统，其包括如本文所定义的光产生系统。投光器系统还可以包括多个这样的光产生系统。在又一方面，本发明还提供了一种包括如本文所定义的系统的灯具。灯具还可以包括多个这样的光产生系统。在又一方面，本发明还提供了一种灯，其包括如本文所定义的系统。在实施例中，灯可以是可插接的。
投影仪系统(或光产生系统)可以被配置为提供(至少)三种不同的颜色，例如蓝色、绿色和红色。假设例如铈基石榴石，由细长发光体产生的发光可以包括绿色和红色，绿色和红色可以借助于色轮和/或借助于另一颜色分离光学器件(如一个或多个分色镜)彼此分离。
这里，术语“光产生系统”也可用于(数字)投影仪。此外，光产生系统可用于例如舞台照明(还参见下文)，或建筑照明，或应用在(荧光)显微镜或内窥镜光产生系统中。因此，在实施例中，本发明还提供如本文所定义的光产生系统，其中光产生系统包括数字投影仪、舞台光产生系统或建筑光产生系统。光产生系统可包括一个或多个如本文所定义的光产生系统和可选地一个或多个被配置为提供第二光产生系统光的第二光产生系统，其中，光产生系统光包括(a)(i)如本文所定义的转换器辐射和可选地(b)第二光产生系统光中的一个或多个。因此，本发明还提供一种被配置为提供可见光的光产生系统，其中，光产生系统包括至少一个如本文所定义的光产生系统。例如，这种光产生系统还可以包括一个或多个(附加的)光学元件，如滤光器、准直器、反射器、波长转换器、透镜元件等中的一个或多个。光产生系统可以是例如在汽车应用中使用的光产生系统，如前照灯。因此，本发明还提供一种被配置为提供可见光的汽车光产生系统，其中，汽车光产生系统包括如本文所定义的至少一个光产生系统和/或包括如本文所定义的至少一个光产生系统的数字投影仪系统。特别地，光产生系统可以被配置(在这样的应用中)以提供红光。汽车光产生系统或数字投影仪系统还可以包括如本文所述的多个光产生系统。
可选地，光产生系统可以被设计成提供高强度UV辐射，例如用于3D打印技术或UV消毒应用。可选地，光产生系统可以被设计成提供高强度IR光束，例如为(军事)训练目的投射IR图像。
这里的术语白光是本领域技术人员已知的。它特别涉及相关色温(CCT)在约2000和20000K之间，特别是2700-20000K之间的光，用于一般照明，特别是在约2700K和6500K的范围内，并且用于背光目的，特别是在约7000和20000K的范围内，特别是在离BBL(黑体轨迹)约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)内，特别是在离BBL约10SDCM内，甚至更特别是在离BBL约5SDCM内，例如在离BBL约3SDCM内。
高亮度光源可用于例如前投影仪、后投影仪、演播室照明、舞台照明、娱乐照明、汽车前照明、建筑照明、增强照明(包括数据/内容)、显微镜、计量学、医学应用(例如数字病理学)等。
以下进一步说明光产生系统和/或投影仪系统的进一步实施例。
特别地，光产生系统包括被配置为提供光源光的光源。光源尤其是固态光源，例如LED或激光二极管(LD)。光源特别提供在发光材料的激发最大值处或接近激发最大值处具有峰值最大值的光源光。因此，在其中发光材料具有激发最大值λxm的实施例中，其中光源被配置为提供具有强度最大值λpx的光源光，其中λxm-25nm≤λpx≤λxm+25nm，例如λxm-15nm≤λpx≤λxm+15nm，特别是λxm-10nm≤λpx≤λxm+10nm，特别地，其中，λxm-5nm≤λpx≤λxm+5nm，例如其中，λxm-2.5nm≤λpx≤λxm+2.5nm。特别地，光源波长处于具有激发最大值(强度)的至少50％的(激发)强度的波长，例如激发最大值(强度)的至少75％的波长，例如激发最大值(强度)的至少90％的波长(发光材料的激发最大值的波长)。
通常，光源被配置为其光轴垂直于与平行于主体轴的平面垂直的平面，甚至更特别地，光源被配置为其光轴垂直于主体轴。
特别地，光源被配置为其光轴垂直于第一侧面，特别是垂直于辐射输入面(还进一步参见下文)。此外，特别是应用多个光源。因此，在特定实施例中，光源具有被配置为垂直于第一侧面，特别是垂直于辐射输入面的光轴。
多个光源被配置为提供光源光。光源光的至少一部分被发光体吸收并转换为发光材料光。为此，发光体包括辐射输入面，其中辐射输入面被配置为与多个光源具有光接收关系。因此，光源和发光体被配置为使得在操作期间，至少部分光源光进入发光体(并由此被转换)。此外，如上所述，细长发光体包括发光材料(在涂层中)，发光材料被配置为将光源光(在辐射输入面处接收的)的至少一部分转换为发光材料光。发光材料光可从发光体逃逸。特别地，例如通过在发光体的一个或多个侧和/或面处使用一个或多个反射器，发光材料光可特别地在一个面处从发光体逃逸。该面，在下文中也被指示为第二面，可以包括辐射出射窗口。在实施例中，第二面是辐射出射窗口。
特别地，在实施例中，固态光源或其它光源不与细长发光体(直接)物理接触。
((一个或多个)光源的(一个或多个)光出射窗口和(一个或多个)细长发光体的(一个或多个)光入射窗口之间的)物理接触可能导致(从细长发光体的)不希望的外耦合，从而降低聚光器效率。因此，特别是基本上没有物理接触。如果实际接触面积保持得足够小，那么光学冲击可能可以忽略不计，或者至少可以接受。因此，具有一些物理接触是完全可以接受的，例如由某些由特定表面粗糙度或非完全平坦的表面产生的一些小点，或由表面上的一些有意创建的“最高点”，这些“最高点”将限定两个表面之间的特定平均距离，这些“最高点”不会提取大量的光，同时能够实现短的平均距离。
如上所述，光产生系统可以包括多个光源。这些多个光源可被配置为向单个侧或面或向多个面提供光源光；另见下文。当向多个面提供光时，通常每个面将接收多个光源(多个光源的子集)的光。因此，在实施例中，多个光源将被配置为向辐射输入面提供光源光。此外，这多个光源通常将被配置为一行或多行。因此，细长发光体是细长的，多个光源可以被配置成行，该行可以基本上平行于细长发光体的细长轴。光源的行可具有与细长发光体基本相同的长度。因此，在细长发光体中，具有在光源的行的第二长度的约80-120％的范围内的长度(L)；或者光源的行具有在细长发光体的长度的约80-120％的范围内的长度。
光源可以被配置为提供波长选自UV(包括近UV)、可见光和红外(包括近IR)的范围的光。
特别地，光源是在操作期间发射(光源光)至少选自200-490纳米范围的波长的光的光源，特别是在操作期间发射至少选自360-490纳米范围的波长的光的光源，例如400-490纳米，甚至更特别地在430-490纳米范围的波长的光，例如440-490纳米，例如最大480纳米。该光可以部分地被发光材料使用。因此，在特定的实施例中，光源被配置为产生蓝光。在特定的实施例中，光源包括固态光源(如LED或激光二极管)。术语“光源”也可以涉及多个光源，例如2-2000，例如2-500，例如2-100，例如至少4个光源，例如在实施例中特别是4-80(固态)光源，尽管可以应用更多的光源。因此，在实施例中，可以应用4-500个光源，例如8-200个光源，例如至少10个光源，或者甚至至少50个光源。术语“光源”还可以涉及一个或多个光源，其被定制为应用于这种聚光发光聚光器，例如一个或多个LED，其具有与细长发光聚光器的细长光输入表面匹配的细长辐射表面。因此，术语LED也可以指多个LED。因此，如本文所指示的，术语“固态光源”也可以指多个固态光源。在实施例中(也见下文)，这些是基本相同的固态光源，即提供基本相同的固态光源辐射的光谱分布。在实施例中，固态光源可被配置为照射细长发光体的不同面。此外，在实施例中，术语“光源”还可以指所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”特别指的是半导体芯片形式的LED芯片，该半导体芯片既不封装也不连接，而是直接安装到基底上，例如PCB(“印刷电路板”)或类似物。因此，多个半导体光源可以配置在同一基底上。在实施例中，COB是配置在一起作为单个照明模块的多LED芯片。
光产生系统包括多个光源。特别地，多个光源的光源光具有光谱重叠，甚至更特别地，它们是相同类型的并且提供基本相同的光(因此具有基本相同的光谱分布)。因此，光源可以基本上具有相同的发射最大值(“峰值最大值”)，例如在10纳米的带宽内，特别是在8纳米内，例如在5纳米内(例如通过装仓(binning)获得)。然而，在另一些实施例中，光产生系统可以包括单个光源，特别是具有相对大的管芯的固态光源。因此，这里也可以应用短语“一个或多个光源”。
在实施例中，可以存在两种或更多种不同的发光材料，例如当应用两种或更多种不同的透光体时。在这样的实施例中，光源可以包括具有两个或更多个不同发射光谱的光源，从而能够激发两种不同的发光材料。这样的两个或更多个不同光源可以属于不同的仓(bin)。
光源特别被配置为向细长发光体，即向辐射输入面提供至少0.2瓦/mm2的蓝色光功率(Wopt)。蓝色光功率被定义为在能量范围内的能量，该能量范围被定义为光谱的蓝色部分(另见下文)。特别地，光子通量平均至少为4.5*1017光子/(s.mm2)，例如至少为6.0*1017光子/(s.mm2)。假设蓝色(激发)光，这可以例如对应于提供给辐射输入面中的至少一个辐射输入面的平均分别至少为0.067瓦/mm2和0.2瓦/mm2的蓝色功率(Wopt)。这里，术语“平均”特别表示(辐射输入表面中的至少一个辐射输入表面的)区域上的平均。当一个以上的辐射输入表面被照射时，那么特别是这些辐射输入表面中的每一个接收这样的光子通量。此外，特别是所指示的光子通量(或当施加蓝色光源光时的蓝色功率)也是随时间的平均值。
此外，还可以在细长发光体的第一面(或端面)处提供反射器。因此，在实施例中，在细长发光体的背面处，可以配置反射器。因此，在实施例中，光产生系统可进一步包括反射器，反射器被配置为将从光源辐射和发光材料辐射(特别是已经从第一面逃逸的发光材料辐射，特别是至少发光材料辐射)的组中选择的光反射回细长发光体中)。
对于波束成型，光产生系统可进一步包括光学器件。
在许多实施例中，在细长发光体的下游，可以配置准直器(也见上文)。该准直器可以与细长发光体光学接触，例如物理接触。在其它实施例中，准直器可与细长发光体一起形成单体(也见上文)。在这样的实施例中，其中准直器是可用的，准直器的辐射出射窗口是相关的，限定了光产生设备的辐射出射窗口。在这样的实施例中，准直器可以具有辐射出射窗口，该辐射出射窗口具有第一高度和第一宽度。特别地，宽度和高度的纵横比可以基本上与第一宽度和高度的第一纵横比相同。因此，准直器的辐射出射窗口可以基本上具有与细长发光体相同的纵横比。因此，在实施例中，光产生系统还包括配置在细长发光体下游的准直器，其中准直器包括辐射出射窗口。
术语“上游”和“下游”涉及相对于来自光产生装置(这里尤其是光源)的光的传播的项或特征的布置，其中相对于来自光产生装置的光束内的第一位置，光束内更靠近光产生装置的第二位置是“上游”，而光束内更远离光产生装置的第三位置是“下游”。
如上所述，光产生系统可包括多个光源以提供光源光，光源光至少部分地被细长发光体，更特别是细长发光体的发光材料转换为转换器辐射。转换后的光可至少部分地从第一辐射出射窗口逸出，该第一辐射出射窗口特别与光学元件光学接触，更特别地与光学元件的辐射入射窗口光学接触。
光学元件尤其可以包括准直器，该准直器用于将光束转换(以“准直”)为具有期望角分布的光束。此外，光学元件特别包括细长发光体，细长发光体包括辐射入射窗口。因此，光学元件可以是透光材料的主体，其被配置为准直来自发光体的转换器辐射。
在特定实施例中，光学元件包括复合抛物线类准直器，例如CPC(复合抛物线聚集器)。
固体准直器，例如固体CPC，可特别用作光提取器并准直(发射)辐射。可选地，还可以包括在杆的鼻部上具有光学接触(n>1.00)的圆顶或中空准直器，例如CPC，以集中(发射)辐射。
光学元件可以具有与发光体的横截面(垂直于光轴)相同的形状的横截面(垂直于最长的主体轴(该主体轴特别平行于辐射输入面)。例如，如果后者具有矩形横截面，则前者也可以具有这样的矩形横截面，尽管尺寸可以不同。此外，光学元件的尺寸可以在其长度上变化(因为其可以具有波束成型功能)。
此外，光学元件的横截面的形状可以随着沿光轴的位置而变化。在特定配置中，矩形截面的纵横比可以随着沿光轴的位置而变化，特别是单调地变化。在另一优选配置中，光学元件的横截面的形状可以随着沿光轴的位置从圆形改变为矩形，或者反之亦然。
如上所述，(细长发光体的)第一辐射出射窗口与光学元件的辐射入射窗口光学接触。术语“光学接触”和类似术语，例如“光学耦合”，特别是指从第一辐射出射窗口表面区域(A1)逸出的光可以由于这些元件的折射率差异而以最小的损失(例如菲涅尔反射损失或TIR(全内反射)损失)进入光学元件辐射入射窗口。可以通过以下元件中的一个或多个来使损耗最小化：两个光学元件之间的直接光学接触，在两个光学元件之间提供光学胶，特别是具有比两个单独光学元件的最低折射率高的折射率的光学胶，使两个光学元件紧密地靠近(例如，在远小于光的波长的距离处)，使得光将隧道穿过(tunnel through)存在于两个光学元件之间的材料，在两个光学元件之间提供光学透明的界面材料，特别是具有比两个单独光学元件的最低折射率高的折射率的光学透明的界面材料，光学透明的界面材料可以是液体或凝胶，或者在两个单独光学元件(一个或两个)的表面上提供光学抗反射涂层。在实施例中，光学透明界面材料也可以是固体材料。此外，光学界面材料或胶尤其可以具有不高于两个单独光学元件的最高折射率的折射率。
因此，在实施例中，光产生系统还包括准直器，该准直器配置在(最高阶发光聚光器的)辐射出射窗口的下游并且被配置为准直转换器辐射。这种准直器，例如CPC(复合抛物线聚光器)，可用于准直从辐射出射窗口逸出的光，并提供准直或预准直的光束。这里，术语“准直的”、“预准直的”和类似术语可特别指具有(基本上)小于2π的立体角的光束。
也可以使用术语“辐射耦合”或“辐射地耦合”来代替术语“光学接触”。术语“辐射耦合”特别是指发光体(即细长发光体)和光学元件彼此关联，使得发光体发射的辐射的至少一部分被发光材料接收。发光体和光学元件，特别是指示的“窗口”在实施例中可以彼此物理接触，或者在其他实施例中可以用光学胶(薄)层彼此分离，例如具有小于约1毫米，特别是小于100μm的厚度。当不应用光学透明的界面材料时，处于光学接触的两个元件之间的距离可以特别是大约在最大相关波长，例如发射最大值的波长。对于可见光波长，这可能小于1μm，例如小于0.7μm，对于蓝色波长，这甚至更小。因此，为了获得两个元件之间的光学接触，例如对于波长为λ的光，两个元件可以物理接触，或者在λ的平均最大距离处，例如在最大0.5*λ的距离处。因此，对于这里的光学接触，距离可以小于约1μm，例如小于约0.7μm，例如小于约0.5μm，例如最大约0.4μm(假设例如蓝光)。
在实施例中，光产生系统包括主体保持器结构。主体保持器结构包括用于容纳细长发光主体的细长狭缝。因此，发光体安装在细长的狭缝中。主体保持器结构可以包括主体保持器结构长度。狭缝可以具有狭缝长度。狭缝长度和主体保持器结构长度基本上相同，即狭缝在主体保持器结构的整个长度上可用。在其它实施例中，狭缝长度可以更短。然而，通常，狭缝延伸到主体保持器结构的至少一个边缘。狭缝可在至少一侧开口。这样，细长体可以在垂直于细长体和细长狭缝的细长轴的方向上设置在狭缝中。基本上，狭缝具有与发光体形状相同的横截面形状。例如，当例如发光体具有矩形横截面形状时，狭缝将具有这样的形状，其中矩形体与平行于发光体的两个或更多个(例如三个)侧面的狭缝面配合。因此，细长狭缝特别被配置为容纳细长发光体。
特别地，在狭缝侧面和细长发光体的表面之间仅有有限的物理接触(或不接触)是理想的。通过减少物理接触，通过消逝波(evanescent wave)的光辐射损失可以最小化。特别地，该布置是这样的，即通常面和相应的狭缝侧面之间的距离足够大以防止光学接触，例如至少1μm，例如至少2μm(也见下文)，但足够小以具有热接触，例如最大约100μm。这可以通过距离保持器、使用粗糙或粗糙表面等来实现(另见下文)。因此，在特定实施例中，与狭缝侧面热接触的侧面被配置在距滑动侧面至少1μm的第一平均距离(d11)处，例如至少2μm，例如至少10μm，直至约100μm。因此，在实施例中，平均距离可以从1μm≤d1≤100μm的范围中选择，例如1μm≤d1≤50μm，例如大约2μm≤d1≤20μm。这可应用于细长发光体的侧面和狭缝的侧面之间的每个热接触，或热接触的(其它)物品的其它构造。
例如，在实施例中，主体保持器结构可包括具有狭缝的铝主体。这可以提供良好的热(热沉)特性，以及主体可以提供反射性。铝体可以被涂覆以增强反射率和/或改善耐久性。
此外，反射器特别配置在第二侧面(以及不是辐射输入面的其他面)处，并且被配置为将经由第二面从细长发光体逸出的光源光反射回细长发光体中。该反射光可以是转换光以及用于照明辐射输入面的光源光，但在通过发光体传播期间保持不被吸收。
在上面和下面，关于细长体的热传递特别地描述了热传递元件。然而，上述实施例通常也可应用于与光源(或具有光源的基底)有关的传热元件。
在此，术语“单侧HLD源”和类似术语可指细长发光体和光源的组合，其中光源基本上从一侧(即照射一个面)照射细长发光体。
另一方面，在高功率应用的情况下，单侧泵浦设计增加了与LED冷却接口分离的专用发光棒冷却的可能性，从而例如实现了纤细形状因子系统。
细长发光体的不用作光输入耦合区域或光出射窗口的部分可设置有反射器。因此，在实施例中，光产生系统还包括反射器，该反射器被配置为将发光材料辐射(已从细长发光体的一侧逃逸)反射回细长发光体中。因此，光产生系统可进一步包括一个或多个反射器，特别是被配置为将辐射反射回从辐射出射窗口以外的一个或多个其他面逃逸的细长发光体中。
反射器尤其可以不与细长发光体物理接触。因此，在实施例中，光学反射器可(也)布置在不用于耦合光源光入射或发光光出射的面和/或面的部分处。特别地，这种光学反射器可以不与细长发光体物理接触。此外，这种光学反射器可被配置为将发光光和光源光中的一个或多个反射回细长发光体中。因此，基本上所有光源光可以被保留用于由发光材料转换，并且发光的基本部分可以被保留用于从辐射出射窗口输出耦合。术语“反射器”也可以指多个反射器。
特别地，这样的反射器也存在于光源被定位的平面中，使得该平面由具有开口的反射镜构成，每个开口具有与相应光源相同的尺寸，允许该对应光源的光通过反射镜层并进入细长(第一)细长发光体，同时沿该平面的方向从(第一)细长发光体穿过的光有高概率击中反射镜层并将被该反射镜层反射回(第一)细长发光体。
术语“耦合入”和类似术语以及“耦合出”和类似术语表示光从介质(从细长发光体外部进入细长发光体，反之亦然)变化。通常，光出射窗口将是面(或面的一部分)，被配置为(基本上)垂直于波导的一个或多个其它面。通常，细长发光体将包括一个或多个主体轴(例如长度轴、宽度轴或高度轴)，并且出射窗口被配置为(基本上)垂直于这样的轴。因此，通常，光输入面(多个)将被配置为(基本上)垂直于光出射窗口。因此，辐射出射窗口特别被配置为垂直于一个或多个辐射输入面。因此，特别是包括光出射窗口的面不包括光输入面。
在特定实施例中，反射器(因此)特别配置在第二侧面处。在实施例中，细长发光体被配置在一侧的光源和另一侧的一个或多个反射器之间(其中细长发光体处于两者之间)。
如在实施例中，一个或多个传热元件的至少一部分(也见上文)被配置为与侧面的至少一部分(例如第二侧面)热接触，这样反射器可以配置在一个或多个传热元件之间，或者可以被一个或多个传热元件包括。
一个或多个反射器可由金属反射器构成，金属反射器例如为沉积在基底上的薄金属板或反射金属层，基底例如是玻璃。一个或多个反射器可以由光学透明体构成，光学透明体包含用于反射(部分)光的光学结构，例如棱柱结构。一个或多个反射器可以由镜面反射器构成。一个或多个反射器可包含微结构，例如棱镜结构或锯齿结构，微结构被设计成朝着期望的方向反射光线。
反射器可包括镜面镜，例如铝(涂覆)镜。反射器还可以包括漫反射器，例如特别是在可见(光谱范围)内具有(高度)反射性的金属氧化物或其它反射材料的涂层。因此，反射材料可以是镜面反射材料，例如铝镜。反射材料也可以是漫反射材料，例如颗粒状白色材料的涂层。用于在可见光中反射的合适的反射材料可以选自包含TiO2、BaSO4、MgO、Al2O3和Teflon的组。
特别地，面对细长发光体的所有传热元件面(也见上文)包括这样的反射器。当热传递元件面包括反射器时，反射器和发光体之间的最短距离可以如本文所定义的(对于热传递元件(面)和发光体之间的最短距离)。
在特定实施例中，反射器和传热元件可以是相同的元件。热传递元件的材料可以在例如可见光谱范围内具有良好的热传导性质和高的光学反射率(>90％)。这种材料的一个例子是AlSiMgMn。
支撑件包括透光材料。
合适的材料可以包括选自包括透射性有机材料的一种或多种材料的组，例如选自无定形聚合物组，例如PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(树脂玻璃或有机玻璃)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、硅酮、PDMS(聚二甲基硅氧烷)和COC(环烯烃共聚物)。特别地，透光材料可以包括芳族聚酯或其共聚物，例如聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸(甲酯)(P(M)MA)、聚乙交酯或聚乙醇酸(PGA)、聚乳酸(PLA)、聚己内酯(PCL)、聚己二酸乙烯酯(PEA)、聚羟基链烷酸酯(PHA)、聚羟基丁酸酯(PHB)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(PHBV)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)。因此，透光材料特别是聚合物透光材料。
然而，在另一实施例中，透光材料可以包括无机材料。特别地，无机透光材料可选自包含玻璃、(熔融)石英、蓝宝石、透光陶瓷材料(例如石榴石，如未掺杂的YAG或LuAG或尖晶石，如镁铝酸尖晶石)和硅酮的组。玻璃陶瓷材料也可以被应用。此外，可以应用包括无机和有机部分的杂化材料。特别地，透光材料包括PMMA、透明PC或玻璃中的一种或多种。
支撑件可包括细长陶瓷体。例如，陶瓷材料可以包括YAG(即Y3Al5O12)或LuYAG，其可以表示为(Y1-xLux)3Al5O12，其中0≤x≤1，例如在实施例中，LuAG(Lu3Al5O12)、YGdAG(“(Y,Gd)3Al5O12”)、LuGaAG(Y3(Al,Ga)5O12)、YSO(Y2SiO5)或BAM(BaMgAl10O17)或类似化合物。术语类似化合物特别是指具有相同晶体结构的化合物，但其中一个或多个阳离子至少部分地被另一阳离子取代(例如Y被Lu和/或Gd取代，或Ba被Sr取代)。任选地，也可以至少部分地取代阴离子，或阳离子-阴离子组合，例如用Si-N取代Al-O的至少一部分。
在实施例中，陶瓷材料特别包括A3B5O12陶瓷材料(“陶瓷石榴石”)，其中A包括钇(Y)和/或镥(Lu)和/或钆(Gd)，并且其中B包括铝(Al)和/或镓(Ga)，特别是至少Al。如下文进一步指出，A也可指其它稀土元素，B可仅包括Al，但也可任选地包括镓。式A3B5O12特别表示化学式，即不同类型元素A、B和O的化学计量(3：5:12)。然而，如本领域已知的，由该式表示的化合物可任选地还包括与化学计量的小偏差。
支撑件也可以是晶体，例如单晶。这样的晶体可以在较高的温度过程中从熔体中生长/拉出。大的晶体，通常被称为球(boule)，可以被切割成片，形成透光体。上面提到的(多晶)石榴石是也可以以单晶形式生长的材料的示例。因此，可以生长为单晶的材料的实例例如是YAG(即Y3Al5O12)或LuYAG，其可以表示为(Y1-xLux)3Al5O12，其中0≤x≤1，例如在实施例中LuAG(Lu3Al5O12)、YGdAG(“(Y,Gd)3Al5O12”)、LuGaAG(Y3(Al,Ga)5O12)、YSO(Y2SiO5)或BAM(BaMgAl10O17)。铝酸镁尖晶石也可以作为单晶应用。
如上所述，支撑件也可以是玻璃，如高折射率玻璃，如具有至少1.4，如至少1.5，如至少1.7的折射率。
获得支撑件后，主体可能会被抛光。在抛光之前或之后，可以执行退火工艺(在氧化气氛中)，特别是在抛光之前。在进一步特定的实施例中，退火过程至少持续2小时，如在至少1200℃下至少持续2小时。此外，特别是氧化气氛包括例如O2。
发光材料可以包括A3B5O12:Ce3+(石榴石材料)，其中A特别选自包括Sc、Y、Tb、Gd和Lu(特别是至少Y和/或Lu，以及任选Gd)的组，其中B特别选自Al和Ga(特别是至少Al)。更特别地，A(基本上)包括(i)镥(Lu)、(ii)钇、(iii)钇(Y)和镥(Lu)、(iv)钆(Gd)，任选地与前述之一组合，并且B包括铝(Al)或镓(Ga)或两者的组合。这种石榴石掺杂有铈(Ce)和任选地掺杂有其它发光物质如镨(Pr)。
如上所述，元素A特别可以选自包含钇(Y)和钆(Gd)的组。因此，A3B5O12:Ce3+特别是指(Y1-xGdx)3B5O12:Ce3+，其中，特别是x在0.1-0.5的范围内，甚至更特别地在0.2-0.4的范围内，甚至更特别地在0.2-0.35的范围内。因此，A可以包含50-90原子％的Y，甚至更特别地至少60-80原子％的Y，然而甚至更特别地65-80原子％的A包含Y。此外，A因此尤其包含至少10原子％的Gd，例如在10-50范围内的原子％的Gd，例如20-40原子％，然而更特别地20-35原子％的Gd。
特别地，B包含铝(Al)，然而，B也可以部分包含镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别是高达约20％的Al，更特别是高达约10％的Al可以被替换(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中的一种或多种组成)；B尤其可以包含高达约10％的镓。因此，B可以包含至少90原子％的Al。因此，A3B5O12:Ce3+特别是指(Y1-xGdx)3Al5O12:Ce3+，其中特别是x在0.1-0.5的范围内，甚至更特别地在0.2-0.4的范围内。
在另一个变型中，B(特别是Al)和O可至少部分地被Si和N取代。任选地，最多约20％的Al-O可被Si-N取代，例如最多10％。
对于铈的浓度，指示n摩尔％Ce表示A的n％被铈取代。因此，A3B5O12:Ce3+也可以定义为(A1-nCen)3B5O12，其中n例如在0.001-0.036的范围内，例如0.0015-0.01。因此，基本上包含Y和摩尔Ce的石榴石实际上可以指((Y1-xGdx)1-nCen)3B5O12，其中x和n如上定义。
代替A3B5O12，本发明还可以与另一种包含铈的材料一起应用，例如M2SiO5:Ce3+，其中M指的是选自包含镧系元素和钇的组的一种或多种元素，特别是其中M包括Y、La、Gd和Lu中的一种或多种。本文所述的所有实施例也可应用于这种发光材料。如上所述，也可以应用其它类型的发光材料，例如其它无机发光材料、量子点(无机)发光材料或有机染料。
术语“光”和“辐射”在此可互换使用，除非从上下文中清楚地看出术语“光”仅指可见光。因此，术语“光”和“辐射”可指UV辐射、可见光和IR辐射。在特定实施例中，特别是对于照明应用，术语“光”和“辐射”指的是可见光。
在特定实施例中，术语UV辐射可指近UV辐射(NUV)。因此，这里也使用术语“(N)UV”，在一般情况下指UV，在特定实施例中指NUV。术语IR辐射在特定实施例中可指近IR辐射(NIR)。因此，这里还应用术语“(N)IR”，在一般情况下指代IR，在特定实施例中指代NIR。
这里，术语“可见光”特别涉及具有选自380-780纳米范围的波长的光。通过在垂直辐射下将具有第一强度的特定波长的光提供给细长发光体，并将透射通过材料后测量的该波长的光的强度与提供给材料的该特定波长的光的第一强度相关联，可以确定透射率(还参见CRC化学和物理手册(CRC Handbook of Chemistry and Physics)，69版，1088-1989)。
术语“紫光”或“紫发射”特别涉及波长在约380-440纳米范围内的光。术语“蓝光”或“蓝色发射”特别涉及波长在约440-490纳米范围内的光(包括一些紫罗兰色和青色)。术语“绿光”或“绿发射”特别涉及波长在约490-560纳米范围内的光。术语“黄光”或“黄发射”特别涉及波长在约560-590纳米范围内的光。术语“橙色光”或“橙色发射”特别涉及波长在约590-620范围内的光。术语“红光”或“红色发射”特别涉及波长在约620-750纳米范围内的光。术语“可见”光或“可见发射”是指波长在约380-750纳米范围内的光。
特别地，选择涂层厚度、发光材料的量、光源和细长发光体的布置以及任选的反射器，使得可以吸收70以上％，特别是85％以上，并且如果可能的话95％以上的光源光。
为了进一步提高效率和/或为了提高光谱分布，可以包括若干光学元件，如反射镜、滤光器、附加光学器件等。
在特定实施例中，光产生系统可以具有配置在第一表面处的反射镜，该反射镜被配置为将光反射回细长发光体中，和/或可以具有配置在第二表面处的滤光器、(波长选择)反射镜、反射偏振器、光提取结构和准直器中的一个或多个。在第二面处，反射镜例如可以是波长选择反射镜或包括孔的反射镜。在后一种实施例中，光可能被反射回主体内，但部分光可能通过孔逃逸。
当需要光学耦合时，例如与发光材料所在的(部分的)主体下游的光学元件(如CPC或混合元件)进行光学耦合时，可以应用光学透明的界面材料。在又一实施例中，当不应用光学透明界面材料时，处于光学接触的两个元件之间的平均距离可以特别是大约最大相关波长，例如发射最大值的波长。因此，当希望光学接触时，可能存在物理接触。即使在这样的实施例中，也可以存在非零平均距离，但随后等于或低于所关注的波长。
在特定实施例中，特别是当不期望光学接触时，平均距离可以如上所示，但在一些地方，例如出于配置目的，可以存在物理接触。例如，与边缘面的接触可以小于侧面总面积的10％，例如小于侧面总面积的5％。因此，最小平均距离可以如上面所定义的，并且如果存在物理接触，则该物理接触可以是与元件(反射镜和/或散热器)物理接触的表面的最大10％的表面积，例如最大5％，类似于最大2％，甚至更特别是最大1％。例如，对于侧面，平均距离例如可以在2到10微米之间(下限基本上确定为感兴趣波长的几倍；这里假设例如可见光)。这可以通过在相应侧面的总面积的小于1％上进行物理接触(以确保该距离)来实现。
例如，散热器或反射器或相关表面可具有一些突起，如表面粗糙度，通过这些突起，表面与元件之间可存在接触，但平均距离至少为λi(或更大，也见上文)(以便基本上防止光学接触)，但与等于或小于10％的主体表面(元件可热耦合和/或光学未耦合到该主体表面)存在物理接触，特别是基本上更少。
在实施例中，光学元件可以被包括在一个或多个侧面处。特别地，可以应用抗反射涂层以增强(激发)光源光和/或转换光的(波长选择性)反射涂层的耦合效率。
在辐射出射窗口的下游，可选地可以布置光学滤波器。这种滤光器可用于去除不希望的辐射。例如，当光产生系统应提供红光时，除红光以外的所有光可被移除。因此，在另一实施例中，光产生系统还包括配置在辐射出射窗口下游并被配置为减少转换器辐射(辐射出射窗口下游)中不希望的光的相对贡献的滤光器。为了滤除光源光，可选地可以应用干涉滤光器。
在又一实施例中，特别是对于使用动态对比度技术的(LCD)投影仪应用，例如在WO0119092或USRE42428(E1)中描述的，多个光源以视频信号内容控制的PWM脉冲操作来操作，其占空比选自0.01-80％的范围，例如0.1-70％。
在又一实施例中，特别是对于使用动态对比度技术的(LCD)投影仪应用，例如在美国专利WO0119092或US6631995(B2)中描述的，多个光源以视频信号内容控制的强度调制操作被操作，强度变化选自0.1-100％的范围，例如2-100％。
因此，在实施例中，细长主体或光产生系统可以例如应用在基于LCD(基于液晶)的投影仪中。在(其它)实施例中，细长主体或光产生系统也可以应用在基于DLP(数字光处理)的投影仪中。
光产生系统还可以包括与发光聚光器热接触的冷却元件。冷却元件可以是散热器或主动冷却元件，例如Peltier元件。此外，冷却元件可经由其它方式与细长发光体热接触，包括经由空气的热传递或与可传递热的中间元件(例如热润滑脂)热接触。然而，特别地，冷却元件与细长发光体物理接触。术语“冷却元件”也可以指多个(不同的)冷却元件。
在特定实施例中，散热器(或冷却元件)与细长发光体之间不存在物理接触。特别地，平均值至少是通过发光材料的发光透射的光的强度平均波长。在实施例中，细长发光体和散热器或冷却元件之间的平均值至少为1μm，例如至少2μm，如至少5μm。此外，为了良好的传热，细长发光体与散热器或冷却元件之间的平均距离不大于50μm，如不大于25μm，如不大于20μm，如等于或小于15μm，如最大10μm。
因此，在实施例中，光产生系统可进一步包括散热器，其到细长发光体的平均距离至少为1μm，例如至少2μm，尤其是至少5μm，或者其中散热元件与细长发光体的侧面(多个)总面积的最大10％，例如最大5％，物理接触。因此，平均值尤其不大于50μm。也可以使用术语冷却元件来代替术语“散热器”。
如上所述，特别是在细长发光体和狭缝侧之间存在平均距离。由于在(相邻的)狭缝面之间有一定距离的细长体的相关面的(主要的)部分或整个部分，因此在两者之间可能存在气隙。
气隙厚度高于光的波长，例如高于0.1μm，例如高于0.5μm，如至少1μm，如至少2μm。细长发光聚光器通过在细长发光聚光器和壳体之间提供小颗粒而固定在壳体中，小颗粒例如为直径高于0.1μm，例如高于0.5μm，例如至少1μm，例如至少2μm，例如至少5μm，特别是等于或小于20μm，例如等于或小于10μm(也见上面定义的平均值)的小球体或棒。可选地，通过在接触细长发光聚光器的高导热壳体的表面上提供一些表面粗糙度，细长发光聚光器可以固定在壳体中，表面粗糙度在高于0.1μm，例如高于0.5μm，例如至少1μm，例如至少2μm，特别不大于100μm，甚至更特别不大于50μm，例如不大于20μm，特别等于或小于约10μm的深度上变化。
这种球、棒或高导热外壳的粗糙表面的接触点的密度相对非常小，使得细长发光体的大部分表面积保持不被接触，以确保在细长发光体内捕获的光内的高水平TIR反射。
此外，光产生系统可包括光学元件，例如CPC或(其它)提取光学元件，其可配置在细长发光体的下游，但在实施例中可与细长发光体集成。
可选地，在该光学元件和细长发光体之间，可以配置辐射混合元件。因此，附加元件的细长发光体的部分可以被配置为用作转换器和CPC(或提取光学元件)之间的光学混合棒(特别不是圆形的，而是例如六边形的)。可替换地或附加地，提取光学元件被设计成使得它也混合光。
此外，光产生系统可包括用于保持细长发光体的一个或多个保持元件。特别地，这些保持元件与边缘面接触，但仅与边缘面的一小部分接触，以使光的损失最小化。例如，保持元件(一个或多个)如夹紧设备(一个或多个)与边缘面接触的面积小于侧面总面积的10％，例如小于侧面总面积的5％。此外，光产生系统可以包括散热器和/或冷却元件。保持元件可以由散热器和/或冷却元件组成。
附图说明
现在将仅通过示例的方式，参考附图描述本发明的实施例，在附图中对应的参考符号表示对应的部件，并且在附图中：
图1a至图1g示意性地描绘了本发明的一些方面；并且
图2a示意性地示出了具有发光棒的单侧照明的配置的截面的实施例。(一个或多个)冷却块的内侧可以被制成反射的或被反射镜覆盖；
图2b提供了单侧构思的示意图；
图3a至图3f示意性地描绘了细长发光体的一些实施例；
图4示意性地描绘了涂层的一些实施例；并且
图5示意性地描绘了光产生系统的又一实施例；
图6示意性地描绘了光产生系统的又一实施例。
示意图不一定按比例绘制。
具体实施方式
根据本发明的发光设备可以用于包括但不限于灯、照明模块、灯具、聚光灯、闪光灯、投影仪、(数字)投影设备、汽车照明(例如机动车的前照灯或尾灯)、竞技场照明、剧院照明和建筑照明的应用中。
作为如下所述的根据本发明的实施例的一部分的光源可适于在操作中发射具有第一光谱分布的光。该光随后耦合到光导或波导中；这里是细长的发光体。光导或波导可将第一光谱分布的光转换为另一光谱分布，并将光引导到出射表面。
在图1a中示意性地描绘了在本文定义的光产生系统的实施例。图1a示意性地描绘了包括多个固态光源10和发光聚光器5的光产生系统1000，发光聚光器5包括细长发光体100，细长发光体100具有限定细长发光体100的长度L的第一面141和第二面142。细长发光体100包括一个或多个辐射输入面111，这里通过示例的方式，两个相对布置的面，用附图标记143和144(它们定义例如高度H)表示，在这里它们也被表示为边缘面或边缘侧147。此外，细长发光体100包括辐射出射窗口112，其中第二面142包括辐射出射窗口112。整个第二面142可被使用或配置为辐射出射窗口。多个固态光源10被配置为向一个或多个辐射输入面111提供(蓝色)光源光11。如上所述，它们特别被配置为向辐射输入面111中的至少一个辐射输入面提供平均至少0.067瓦/mm2的蓝色功率Wopt。附图标记BA表示主体轴，在长方体实施例中，主体轴将基本平行于边缘侧147。附图标记140通常指侧面或边缘面。
细长发光体100可以包括陶瓷材料120，该陶瓷材料120被配置为将(蓝色)光源光11的至少一部分波长转换为转换器光101，例如绿和红转换器光101中的至少一个或多个。如上所述，陶瓷材料120包括A3B5O12:Ce3+陶瓷材料，其中A包括例如钇(Y)、钆(Gd)和镥(Lu)中的一种或多种，并且其中B包括例如铝(Al)。附图标记20和21分别表示滤光器和反射器。前者可在期望绿光时减少例如非绿光，或可在期望红光时减少非红光。后者可用于将光反射回细长发光体或波导中，从而提高效率。注意，可以使用比示意性描绘的反射器更多的反射器。注意，细长发光体也可以基本上由单晶构成，其在实施例中也可以是A3B5O12:Ce3+。
光源原则上可以是任何类型的光源，但在一实施例中是固态光源，例如发光二极管(LED)、激光二极管或有机发光二极管(OLED)、多个LED或激光二极管或OLED或LED或激光二极管或OLED的阵列，或这些中的任一个的组合。LED原则上可以是任何颜色的LED，或者这些的组合，但是在一实施例中是产生UV和/或蓝色范围的光源光的蓝色光源，蓝色范围被定义为380纳米和490纳米之间的波长范围。在另一实施例中，光源是UV或紫光光源，即在420纳米以下的波长范围内发射。在LED或激光二极管或OLED的多个或阵列的情况下，LED或激光二极管或OLED原则上可以是两种或更多种不同颜色的LED或激光二极管或OLED，例如但不限于UV、蓝色、绿色、黄色或红色。
光源10被配置为提供光源光11，光源光11用作泵浦辐射7。发光材料120将光源光转换为发光材料光8(也见图1e)。在光出射窗口处逸出的光被指示为转换器光101，并且将包括发光材料光8。注意，由于重吸收，发光聚光器5内的发光材料的一部分可以被重吸收。因此，光谱分布可以相对于例如低掺杂系统和/或相同材料的粉末红移。光产生系统1000可用作发光聚光器以泵浦另一发光聚光器。
图1a至图1b示意性地描绘了光产生系统的类似实施例。此外，光产生系统可以包括与波导分离和/或集成在波导中的其它光学元件，例如聚光元件，诸如复合抛物线聚光元件(CPC)。图1b中的光产生系统1000还包括准直器24，例如CPC。
如图1a至图1b和其它图所示，光导具有至少两个端部，并在光导的一个端部处的第一基表面(也表示为第一面141)和光导的另一个端部处的第二基表面(也表示为第二面142)之间沿轴向延伸。
附图标记1100是指包括光源10和细长发光体100以及可选地聚光元件24的光产生设备。光产生设备在没有聚光元件24时具有辐射出射窗口112，在有聚光元件24时具有辐射出射窗口212。
辐射出射窗口112与聚光元件24光学接触，例如物理接触，聚光元件24例如为CPC类聚光元件(也见上文)。CPC类聚光元件24具有辐射出射窗口212。然而，在实施例中，细长发光体和聚光元件基本上是单个(单片)体，于是，聚光元件的辐射出射窗口212可以基本上与辐射出射窗口112相同，因为在细长发光体和(CPC类)聚光元件24之间基本上没有物理边界。
图1c示意性地描绘了作为波导或发光聚光器的可能的陶瓷体或晶体的一些实施例。这些面用附图标记141-146表示。第一变型，板状或束状的细长发光体具有面141-146。未示出的光源可布置在面143-146中的一个或多个处(边缘面的一般指示为附图标记147)。第二变型是管状杆，具有第一面141和第二面142以及周向面143。光源(未示出)可布置在细长发光体周围的一个或多个位置处。这种细长发光体将具有(基本上)圆形或圆形横截面。第三变型基本上是前两种变型的组合，具有两个弯曲的和两个平坦的侧面。在具有圆形横截面的实施例中，侧面的数量可以被认为是无限的(∞)。
在本申请的上下文中，光导的侧表面应理解为光导沿着其延伸的外表面或表面。例如，在光导将是圆柱体的形式的情况下，光导的一端的第一基表面由圆柱体的底表面构成，光导的另一端的第二基表面由圆柱体的顶表面构成，侧表面是圆柱体的侧面。这里，侧表面也用术语边缘面或侧140表示。
图1c所示的变型不是限制性的。更多的形状是可能的；即例如参见WO2006/054203，其通过引用并入本文。用作光导的陶瓷体或晶体通常可以是棒状或杆状光导，其包括在相互垂直的方向上延伸的高度H、宽度W和长度L，并且在实施例中是透明的，或者透明且发光的。光通常在长度L方向上被引导。高度H在实施例中<10mm，在其它实施例中<5mm，在又一其它实施例中<2mm。宽度W在实施例中<10mm，在其它实施例中<5mm，在其它实施例中<2mm。在实施例中，长度L大于宽度W和高度H，在其它实施例中，长度L大于宽度W的至少2倍或高度H的2倍，在另一些实施例中，长度L大于宽度W的至少3倍或高度H的3倍。因此，(长/宽的)纵横比特别大于1，例如等于或大于2，例如至少5，甚至特别在10-300，例如10-100，例如10-60，例如10-20的范围内。除非另有说明，术语“纵横比”是指长度/宽度之比。图1c示意性地描绘了具有四个长侧面的实施例，其中例如两个或四个可以用光源光照射。
高度H：宽度W的纵横比通常为1：1(例如，一般光源应用)或1:2、1:3或1：4(例如，前照灯等特殊光源应用)或4:3、16:10、16:9或256：135(例如，显示器应用)。光导通常包括不布置在平行平面中的光输入表面和光出射表面，并且在实施例中，光输入表面垂直于光出射表面。为了实现高亮度、集中的光输出，光出射表面的面积可以小于光输入表面的面积。光出射表面可以具有任何形状，但其实施例形状为正方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形或六边形。
注意，在本文示意性描述的所有实施例中，辐射出射窗口特别地被配置为垂直于辐射输入面。因此，在实施例中，辐射出射窗口和辐射输入面被配置为垂直。在另一些实施例中，辐射出射窗口可以相对于一个或多个辐射输入面被配置为具有小于或大于90°的角度。
注意，特别是对于使用激光光源来提供光源光的实施例，辐射出射窗口可以被配置为与辐射输入面相对，而反射镜21可以由具有孔的反射镜构成，以允许激光通过反射镜，同时转换光具有在反射镜21处反射的高概率。替代地或附加地，反射镜可以包括分色镜。
图1d非常示意性地描绘了包括如本文所定义的光产生系统1000的投影仪或投影仪设备2000。作为示例，这里投影仪2000包括至少两个光产生系统1000，其中第一光产生系统1000a被配置为提供例如绿光101，并且其中第二光产生系统1000b被配置为提供例如红光101。光源10例如被配置为提供蓝光。这些光源可用于提供投影(光)3。注意，被配置为提供光源光11的附加光源10不一定与用于泵浦发光聚光器的光源相同。此外，这里术语“光源”还可以指多个不同的光源。投影仪设备2000是光产生系统1000的示例，光产生系统特别被配置为提供光产生系统光1001，光产生系统光1001特别包括光产生系统光101。
高亮度光源对于各种应用，包括光斑、舞台照明、前照灯和数字光投影都是很有吸引力的。
为此目的，可以利用所谓的发光聚光器，其中在高度透明的发光材料中将短波长的光转换为长波长的光。可以使用这种透明发光材料的棒，然后用LED照明，以在棒内产生更长的波长。转换光将停留在发光材料中，如波导模式下的掺杂石榴石，然后可以从其中一个表面被提取，导致强度增益(图1e)。
用于波束器应用的高亮度基于LED的光源似乎是相关的。例如，高亮度可以通过由一组离散的外部蓝色LED泵浦发光聚光器棒来实现，然后包含在发光棒中的磷光体随后将蓝色光子转换为绿色或红色光子。由于发光棒主体材料的高折射率(典型地为约1.8)，转换的绿色或红色光子由于全内反射几乎完全被捕获在棒内。在棒的出射面，光子通过一些提取光学器件(例如复合抛物线聚光器(CPC)或微折射结构(微球或金字塔结构))从棒中被提取。因此，在杆内部产生的高发光功率可以在相对较小的出射面被提取，从而产生高的源亮度，实现(1)较小的光学投影架构和(2)各种组件的较低成本，因为这些组件可以被制造得更小(特别是相对昂贵的投影显示面板)。
图1f示意性地示出了包括光产生系统1000的灯具或光产生系统1000(或其它类型的照明设备)的实施例。灯具1200提供光，在灯具的控制模式下，光可包括照明产生系统光1001。
杆和准直器24，例如CPC，可以由相同的材料制成，或者在一个部分中制成，如图1g中示意性地示出，或者由不同的部分制成，如图1b中示意性地示出。支撑件和准直器24可以例如通过压制玻璃或硅酮的模塑来制造。附图标记170表示支撑件(没有涂层)。当支撑件和准直器(例如CPC 24)是分开的部件时，它们特别还可以是相同的材料。这可以使连接件易于粘合或直接结合。
图2a至图2b示意性地描绘了光产生系统1000的实施例，该光产生系统1000包括被配置为提供光源光11的光源10和具有长度L的细长发光体100(见图2b)。
如上所述，细长发光体100在长度的至少一部分上包括(n个)个侧面140，这里为4。(n个)侧面140包括第一侧面143和第二侧面144，第一侧面143包括辐射输入面111，第二侧面144配置为平行于第一侧面143，其中侧面143、144限定高度H。
如上所述，细长发光体100还包括辐射出射窗口，该辐射出射窗口桥接第一侧面143和第二侧面144之间的至少一部分高度h(特别参见图1a)。发光体100包括包含三价铈的石榴石型A3B5O12发光材料120，其中石榴石型A3B5O12发光材料120被配置为将光源光11的至少一部分转换为转换光101。
此外，光产生系统1000包括与一个或多个侧面140热接触的一个或多个传热元件200，以及配置在第二侧面144处的反射器2100，反射器2100被配置为将经由第二面144从细长发光体100逸出的光源光11反射回细长发光体100中。
一个或多个热传递元件200特别配置为在细长发光体100的长度的至少一部分上与一个或多个侧面140的至少一部分平行，且距离相应的一个或多个侧面140最短距离(d1)。最短距离d1尤其是1μm≤d1≤100μm。
如图2a至图2b所示，一个或多个传热元件200包括指向一个或多个侧面140的一个或多个传热元件面201。如这些示意图所示，一个或多个传热元件200至少与除第一侧面143以外的所有侧面140热接触。此外，也如这些示意图所示，一个或多个传热元件200可以配置为单片传热元件220。在实施例中，该单片热传递元件220被配置为与光源10的支撑件240热接触。
指向第二面144的一个或多个传热元件200的传热元件面201包括反射器2100。这里，指向发光体100的所有面201都包括这样的反射器2100。
图2b示意性地描绘了单片热传递元件220的另一实施例，包括构造成容纳发光体100的狭缝205。光源10可以提供为LED条。单片热传递元件220用于冷却发光体100。
由参考标号250指示的可选中间板可以用作间隔物以将发光体保持在与光源的期望距离处，并且还可以用作从发光体侧面逃逸的光的反射器。作为替代，间隔件可以与一个或多个传热元件200集成，特别是顶部一个或多个传热元件200(例如顶部冷却块)集成。
在图2a至图2b中，一个或多个传热元件配置在至少180°的圆截面内，这里实际上是大约270°。
如上所示，在实施例中，光产生系统1000包括被配置为提供光源光11的多个光源10和包括一个或多个侧面140的细长发光体100，细长发光体100包括辐射输入面111和辐射出射窗口112，其中辐射输入面111被配置为与多个光源10成光接收关系，其中细长发光体100包括发光材料120，发光材料120被配置为将光源光11的至少一部分(在辐射输入面111处接收)转换为发光材料光8。
除了其他的，本文提出了一种高流明密度(HLD)源，与参考HLD源相比，具有潜在地提高46％的效率，并且不使用(含铈的)石榴石棒。
在实施例中，HLD包括透明的圆棒或圆管，在圆柱侧具有透明的磷光体涂层薄层。与现有的解决方案一样，反射镜可以放置在一个外杆端上，而像CPC那样的外耦合光学部分放置在另一个上。磷光体涂层可以施加在圆柱侧上，或者完全围绕圆柱侧，或者仅仅在圆柱侧的一部分处，例如面对LED位置。磷光体基质具有调谐的折射率，与磷光体颗粒的折射率匹配以防止在磷光体层中的散射，或者使用纳米尺寸的磷光体颗粒，纳米尺寸的磷光体颗粒不衍射所转换的光。有机磷也可以使用。
由于棒是光导，实际的TIR发生在涂层表面。特别是这种涂层在外部比较光滑。由于磷光体颗粒可能具有几微米的尺寸，可能需要用具有匹配指数的专用覆盖层覆盖磷光体涂层。浸渍涂层似乎是一个很好的方法来实现这一点。
磷光体各向同性发光，这可能是高效系统的先决条件。然而，当磷光体应用在基质材料中时，防止在层中的散射可能是非常重要的。涂层中的散射可能有两个主要缺点。首先，转换后的光可以容易地通过在涂层中的散射而重新定向。在层中散射后，有效转换光分布可能趋向于垂直于层表面的朗伯分布。由于这种分布，转换光的侧向提取可能非常高。其次，一个缺点可能是在TIR中在棒中绕行的转换光可能再次击中该层，并且在散射之后，其也可能向朗伯剖面重新分布，具有效率损失的相同后果。杆的效率可能会下降到很低的值。
各向同性辐射可由具有折射率可以等于磷光体颗粒折射率的磷光体的基质材料达到。通过添加二氧化钛(TiO2)和/或氧化锆(ZrO2)纳米颗粒，硅树脂基质折射率可以在1.4到1.9之间调节。
解决磷光体层中散射的另一种方法可以是通过纳米尺寸的磷光体颗粒。这些颗粒可以是包括用作活化剂的掺杂剂的发光材料颗粒，或者它们可以是量子点，即吸收和再发射光的颗粒，其光学性质取决于它们的(纳米尺度)尺寸。该层的有效折射率可能是成分混合物的有效折射率，它需要与棒匹配。
第三种解决方法可以是有机磷，意指不具有基质材料或分子分散在基质材料中的聚合物磷材料。
进行了一些系统计算。利用光学原理可以计算棒状CPC中转换光的射线效率。建模中的基本假设如下：
在棒的背面安装典型反射率为95％的反射镜
将CPC放置在前侧，其指数相似(或在2种情况下，使用LuYAG棒，对于CPC具有较低指数)
来自杆的外皮的各向同性发射。
以下数据用于建模或从建模中获得：
表格中的粗体条目表示参考系。看起来在带有矩形棒的HLD(低nCPC的石榴石，最后两排)中，参考系统具有转换的光线效率最大为0.57，而带有矩形棒的高n CPC的转换光效率最高可达0.68。此外，似乎n＝1.84材料中的圆棒在具有高n-CPC的情况下允许高达0.84的射线效率；相对于当前具有低n CPC的HLD，增益为46％，而对于高-n CPC，增益为24％。此外，似乎像肖特公司的N-BK7这样的光学等级玻璃能够实现<2％的低光学损耗，熔融二氧化硅甚至是零损耗。高n光学玻璃的消光也可以很低，CDGM ZLaF-55D就是这样。为了进行计算，假定通过棒的典型路径长度为100mm。对于长度为60mm的LuYAG块状棒，射线通过棒的平均路径长度为80mm。术语“相对”表示效率是相对于在细长发光体中产生的发光材料光的总量来确定的。因此，值0.57表示57％离开棒(在光出射窗口处)。
除了圆形实心棒外，管状结构也是一种选择。它可以允许更大的杆的外径，但它产生了挑战，通过锥形部分来缩小管，以获得一个小的横截面，就在外耦合部分之前。一个薄壁管将允许一个薄壁球形帽，其功能与反射镜相同。
泵浦光的吸收可能在薄的涂层中。在无机发光材料的情况下，要获得高的吸收，镀层中的磷光体含量应该高，磷光体颗粒中的实际掺杂浓度也应该高。
特别地，在实施例中，即使在单侧泵浦的情况下，涂层也可以完全围绕玻璃圆柱侧，因为泵浦光穿过并可在相对侧被吸收。与泵浦LED相对放置的反射器可使泵浦光再一次通过两层，参见例如图5。
假设含有铈的石榴石材料，初步计算假设磷光体颗粒中Ce浓度为2.5％、基质中颗粒负载量为40％(体积)并应用反射镜，结果优选涂层厚度约为70μm，以达到90％的吸收水平。通过有机荧光材料或量子点材料可以实现更薄的发光涂层。
磷光体涂层可包括有机聚合物材料、作为磷光体颗粒的基质的硅酮或作为磷光体颗粒的基质的玻璃。聚合物或硅酮基涂层可以以各种方式被涂敷，例如浸渍涂敷或喷涂。
当使用陶瓷或高温玻璃材料作为光导时，使用共烧结路线(co-sintering route)在玻璃涂层中应用磷光体可能是非常合适的。否则，玻璃晶化路线可能是有利的。
可能需要应用以下一种或多种：
作为载体的圆棒，具有低的光学消光系数，折射率与涂层的折射率相等或相对接近(甚至更高)。
具有磷光体颗粒的涂层，其吸收入射的泵浦光达到足够的程度(>80％)，如果需要，可以在多层中达到所需的吸收水平。
对转换光散射最小的涂层。
光导的相对非常光滑的外表面，其可以是载体棒或涂层，或其上的外涂层，以维持TIR。如果磷光体层本身可能是粗糙的，则可能需要在磷光体层上具有非常光滑的表面的匹配指数的覆盖层。
折射率与棒相似的CPC。
棒后侧的反射镜，或薄壁管上的薄壁球形帽。
对于棒的良好的光导性能，通常描述为平均自由程的直至散射事件的典型射线行进长度需要足够，如在实施例中mfp>100mm。大约100毫米的mfp可以是朝向CPC的光导中的平均光路的典型长度。假设在1.3mm高的棒上，上述导出的层厚度为70μm，则约10％的光导体积可能由涂层形成。假设载体没有散射，涂层的mfp例如可以是mfp_coating>10mm。
总之，在实施例中，涂层基质材料应具有与磷光体颗粒的良好指数匹配，使得散射水平导致mfp_coating大于10毫米。涂层材料的散射可以与应用无关地测量。
利用本发明，可以提供和/或实现以下一个或多个：
可能不再需要复杂的单晶生长或相对复杂的优质多晶铝石榴石材料作为棒的基材进行生产。这些石榴石很难制造，对表面的透明度和光学平滑度要求很高，可能非常昂贵。然而，例如由于热原因，这种材料仍可用作支撑件材料。
相对于参考HLD效率，HLD效率最高可提高46％。此外，还会有一些损耗，例如，对于耦合在5-10％之间，较低的吸收效率在5-10％之间，玻璃的吸收(2％)和粗糙表面中的外耦合(5-10％)。
涂层中转换光的潜在散射可以通过基质与磷光体的指数匹配、通过使用纳米尺寸的磷光体颗粒或通过使用聚合磷光体来解决。
棒状CPC可以在模具中作为一个单独的零件压制，这时不需要棒与CPC的额外装配。
解决方案可能非常通用。可以应用多种类型的磷光体。
玻璃棒作为磷光体层的光导和载体。
杆上作为表皮层的局部荧光层。如果磷光体是磷光体颗粒在基质中的复合物，则基质可基本上具有与磷光体颗粒相似的指数，这可通过基质的指数匹配来完成，通常用纳米尺寸的氧化锆和/或二氧化钛颗粒或其它类型的此类氧化物(也见上文)来完成。复合磷光体层的另一种解决方案可以是使用分配在基质中的纳米尺寸的磷光体颗粒或使用有机磷光体。特别是磷光体层具有相对较高的折射率，n>1.5，更特别是n>1.7，理想情况下n>1.8。
具有与具有非常光滑外表面的磷光体涂层相同或可比较的折射率的磷光体层的外涂层。
近距离泵浦面向磷光体层的LED。
泵浦LED周围的反射器，以增加泵浦光的耦合。
泵浦LED相对侧的磷光体层周围的反射腔。
连接到玻璃棒的CPC或其他外耦合设备。
冷却结构，用于将磷光体层中产生的热量引走。
可选地，圆柱管可以用作磷光体层的光导和载体。
在进一步的实施例中，多个同心安装的圆柱形管被用作承载磷光体层的光导的组件。
可选地，其它透明多晶或单晶陶瓷可用作磷光体层的光导和载体，从而能够应用大得多的工业供应基础和充分开发的材料。
可选地，具有矩形横截面的透明光导被用作磷光体层的载体。
图3a至图3f示意性地描绘了细长发光体100的一些实施例。细长发光体100包括细长支撑件170和涂层180。细长发光体100包括主体轴BA。此外，细长发光体具有垂直于主体轴BA的主体尺寸的长度参数P。长度参数P从高度H和宽度W(图3c和图3d)和直径D(图3a至图3b、图3e和图3f)中选择。
在具有圆形横截面的细长发光体的情况下，长度参数P是细长发光体的直径D。在具有矩形截面的细长发光体的情况下，长度参数P是细长发光体的高度H或宽度W，特别是高度。当参考例如图2a时，其示意性地示出了实施例，其中利用光源光在平行于高度的方向上进行照明。因此，特别是高度可以被选择为长度参数P。在这些示意性描述的实施例中也示出，长度参数P＝D或P＝H因此还可以包括层厚度(参见图3a至图3d)。
图3a至图3f示意性地描绘实施例，其中在横截面视图中整个圆周设置有涂层180。然而，可替换地，部分也可设置有涂层，例如图3c和图3d中的支撑件表面172的子集，或图3a、图3b、图3e和图3f中的支撑件170的圆形支撑件表面172的一部分。
细长支撑件170包括支撑件材料171，例如YAG(未掺杂)、PMMA、玻璃或石英玻璃。支撑件材料171具有支撑件材料折射率n1，其中支撑件材料折射率n1至少为1.5。此外，支撑件170具有支撑件表面172，涂层180可设置在支撑件表面172上。支撑件具有支撑件长度L1。
涂层180配置在支撑件长度L1的至少一部分的支撑件表面172的至少一部分上。这里，所有示意性描述的实施例3a-3d在整个长度上具有涂层180，涂层沿周向包围支撑件170，但在端面处没有涂层。
涂层180包括涂层材料181。涂层材料具有折射率n2。如上所述，尤其是涂层折射率n2至少为1.5。涂层180具有涂层厚度d1，例如高达100μm，尽管其它层厚度也是可能的。
涂层材料181具有不同于支撑件材料171的成分。涂层材料181至少包括发光材料120，而支撑件材料可以不包括发光材料，特别是当然不包括吸收与发光材料的发光相同的波长范围的发光材料。发光材料120被配置为吸收例如来自光源的UV辐射和可见光中的一种或多种(也参见图1a、图1b、图1d、图1e、图2a、图2b、图5和图6)并且转换为具有可见光和红外线中一个或多个中的一种或多种波长的发光材料光8。
发光材料例如可以包括含铈的石榴石，如上所述。代替铈掺杂的石榴石，或者除了这样的石榴石之外，还可以应用其它发光材料，例如嵌入有机或无机透光基质中，作为发光聚光器。例如，可以应用量子点和/或有机染料，并且可以将量子点和/或有机染料嵌入到透射基质中，例如聚合物，如PMMA，或聚硅氧烷等。也可以使用其它透光材料作为宿主基质，也见下文。
量子点是半导体材料的小晶体，通常宽度或直径只有几纳米。当被入射光激发时，量子点发射由晶体的大小和材料决定颜色的光。因此，可以通过调整点的大小来产生特定颜色的光。大多已知的具有可见光范围发射的量子点是基于硒化镉(CdSe)的，具有壳层，如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)。也可以使用无镉量子点，例如磷化铟(InP)、和硫化铟铜(CuInS2)和/或硫化铟银(AgInS2)。量子点显示非常窄的发射带，因此它们呈现出饱和的颜色。此外，通过调节量子点的大小，可以很容易地调节发射颜色。本领域已知的任何类型的量子点都可以用于本发明。然而，出于环境安全和关注的原因，可能优选使用无镉量子点或至少具有非常低镉含量的量子点。
代替量子点或除了量子点之外，还可以使用其它量子限制结构。在本申请的上下文中，术语“量子限制结构”应被理解为例如量子阱、量子点、量子棒或纳米线。
有机磷也可以使用。合适的有机磷材料的实例是基于苝衍生物的有机发光材料，例如由BASF以名称出售的化合物。合适化合物的实例包括但不限于/>Red F305、/>Orange F240、/>Yellow F083和/>F 170。
如上所述，支撑件材料171对发光材料光是透射的，特别是对UV辐射和可见光中的一种或多种也是透射的。此外，适用-0.2≤n1-n2≤0.2(在发光材料光的一个或多个波长处)和/或d1/P≤0.25的条件，即涂覆材料和支撑件材料的反射率彼此差别不大，并且涂层相对较薄。
由于涂层180相对较薄，细长发光体100的高度H和宽度W或直径D基本上与支撑件170的高度H1和宽度W1或直径D1相同。
图3a、图3b、图3e和图3f示意性地示出了支撑件170，从而也示出了细长发光体100，其具有基本上圆形发横截面。图3c和图3d示意性地描绘了具有基本矩形(此处为正方形)横截面的实施例。
特别是，为了限制散射，涂层180的表面是平滑的。还可以在涂层上提供涂层，其中涂层具有相对平坦的表面。因此，如图3e中示意性地描绘的，可以获得配置在涂层180上的外层190。特别地，可以应用于涂层的关于折射率和平均自由程(用于散射)的相同条件也可以应用于外部涂层190。附图标记191表示外涂层的表面层。
图3f示意性地描绘了细长发光体100的实施例，其中细长支撑件170还包括细长芯175，所述材料具有等于或大于20W m-1K-1，优选等于或大于50W m-1K-1，更优选等于或大于100W m-1K-1，最优选等于或大于150W m-1K-1的热导率。因此，进一步改善了细长发光体100的冷却。细长芯175的材料的实例是陶瓷，如氧化铝(30W m-1K-1)、SiC(60W m-1K-1)和AlN(160Wm-1K-1)，或金属，如铁、铝、青铜、黄铜或铜(40-400W m-1K-1)。细长支撑件170具有直径D1，细长芯175具有直径D2。直径D2/D1的比值优选等于或小于0.5，更优选等于或小于0.4，甚至更优选等于或小于0.3，最优选等于或小于0.2。在替代实施例中，对于细长发光体100或细长支撑件170的不同形状，比率P2/P1优选地等于或小于0.5，更优选地等于或小于0.4，甚至更优选地等于或小于0.3，最优选地等于或小于0.2，其中长度参数P1为垂直于细长支撑件170的主体轴的主体尺寸，长度参数P2为垂直于细长芯175的主体轴的主体尺寸，并且长度参数P1、P2从高度(H)、宽度(W)和直径(D)中选择。在矩形截面的情况下，可以选择最大的尺寸(例如，高度或宽度)。优选地，用于细长芯175的材料的热膨胀系数(CTE)与用于支撑件材料171的材料的热膨胀系数匹配，使得热膨胀系数的差等于或低于5×10-6K-1，更优选等于或低于4×10-6K-1，甚至更优选3×10-6K-1，甚至更优选2×10-6K-1，最优选1×10-6K-1。作为实例，作为支撑件材料171的YAG或LuAG具有在6×10-6K-1至8×10-6K-1的范围内的CTE。结合用于芯175的诸如蓝宝石或AlN(CTE＝5×10-6K-1)的材料，获得两种材料的CTE之间的良好匹配。或者金属如铁(CTE＝12×10-6K-1)，镍(CTE＝13×10-6K-1)、铂(CTE＝9×10-6K-1)、钨(CTE＝4.2×10-6K-1至4.6×10-6K-1)、镍-钴合金Kovar(CTE＝5.3×10-6K-1)、镍-钼合金(CTE＝5.2×10-6K-1至7.2×10-6K-1)和钛(CTE＝8.4×10-6K-1至8.6×10-6K-1)或其与例如锡(对于锡CTE上升到9.4×10-6K-1)的一些合金是用于细长芯175的合适材料。
棒可以是完全圆形的，在圆柱表面的顶部有一层。使用垂直取向的棒的浸涂工艺似乎是一个可行的路线。因此，这可适用于棒形支撑件，但这也可适用于长方体形支撑件。
另一种解决方法是对圆柱表面进行部分覆盖。在这种情况下，磷光体层可能导致棒的不圆度，这可能导致TIR损失。特别是可以打算将磷光体层嵌入棒中，以具有最终的圆形形状，如图3a和图3b所示。利用嵌入的磷光体层，成型棒(profiled rod)可以通过压制工艺制造。在实施例中，成型棒可指具有要用(局部)含磷光体涂层填充的浅腔的形状，以便提供基本上圆形的横截面。
图4的附图示意性地描绘了多个实施例。例如，实施例I可以示意性地描绘细长发光体的实施例，其中涂层材料181包括有机染料121。有机染料可以这样提供。然而，有机染料也可以提供为例如基质材料182中的分子分散体，参见实施例II。实施例III可以是细长发光体的实施例，其中涂层材料181包括无机发光纳米颗粒122，例如量子点。实施例IV可以是细长发光体100的实施例，其中涂层材料181包括基质材料182和无机发光材料123，无机发光材料123包括嵌入基质材料182中的颗粒(例如具有选自0.1-20μm的重量平均颗粒尺寸)。基质材料182例如可以选自包含玻璃材料、陶瓷材料和聚合物材料的组。
可以使用反射器来提高蓝色泵浦光的耦合效率，并且可以在泵浦LED的相反侧放置一个反射器，以将透射各层的光送回，例如参见图5和图6。附图标记2100表示反射器或反射表面。附图标记200表示导热元件，例如散热器。
棒的一部分与一个散热器接触，该散热器将杆紧紧地包围起来，以冷却棒。外壳应以几乎没有任何光学接触的方式做成，但平均距离应保持在10微米或更小。散热片的膨胀系数不宜与棒材偏离太大。散热器材料可以是陶瓷(如氧化铝)、铜或铝。
系统可以包括比本文所示的更多的光学元件。
图6中示出了光产生系统1000的另一可选实施例。细长发光体100的圆周表面仅有一部分设置有涂层180，该涂层180是相对靠近传热元件200的部分，该部分可以等于或小于60％，优选等于或小于50％，更优选等于或小于40％，甚至更优选等于或小于30％。反射器或反射表面2100是可选的并且可以省略。细长发光体100具有包括光输入面的第一表面105。细长发光体100具有第二表面107，其上配置有涂层180。第一表面105与第二表面107相对。由于涂层180相对靠近传热元件200，细长发光体100的冷却得到改善，因为涂层180中产生的热向传热元件200的传递得到改善。因此，与具有围绕其整个圆周表面具有涂层180的发光体100的光产生系统相比，细长发光体100的平均温度更低。细长发光体100部分地由传热元件200封闭。可选地，细长发光体100被热传递元件200围绕细长发光体100的周向表面的至少60％，优选地围绕至少70％，更优选地围绕至少80％。因此，进一步改善了细长发光体100的冷却。细长发光体100和传热元件200之间的距离在2-20μm的范围内。术语“多个”指的是两个或更多个。
本领域技术人员将理解本文中的术语“基本”或“基本上”以及类似的术语。术语“基本”或“基本上”还可以包括具有“整体”、“完全”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，形容词“基本”或“基本上”也可以被移除。在适用的情况下，术语“基本”或术语“基本上”还可涉及90％或更高，例如95％或更高，特别是99％或更高，甚至更特别是99.5％或更高，包括100％。
术语“包括”还包括实施例，其中术语“包括”表示“由”组成(构成)。
术语“和/或”特别涉及“和/或”之前和之后提及的一项或多项。例如，短语“项1和/或项2”和类似短语可以涉及项1和项2中的一个或多个。术语“包含”在实施例中可指“由”组成，但在另一实施例中也可指“包含至少所定义的种类和任选的一个或多个其他种类”。
此外，说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等用于区分相似元件，而不一定用于描述顺序或时间顺序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文所述的本发明的实施例能够以与本文所述或示出的不同的其他顺序操作。
设备、装置或系统在本文中尤其可以在操作期间描述。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作方法、或操作中的装置、设备或系统。
应注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多替代实施例。
在权利要求书中，置于括号之间的任何参考标记不应被解释为限制权利要求书。
使用动词“包括”及其结合并不排除存在权利要求书中所述以外的元素或步骤。除非上下文另有明确要求，在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应以包容的意义来解释，而不是排他性或穷尽性的意义；也就是说，在“包括但不限于”的意义上。
在一个要素之前的冠词“一”或“一个”并不排除存在多个这样的要素。
本发明可以通过包括几个不同元件的硬件和适当编程的计算机来实现。在列举多个装置的设备权利要求、装置权利要求或系统权利要求中，这些装置中的多个可以由一个相同的硬件项来实现。仅仅在相互不同的从属权利要求中叙述了某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。
本发明还提供了一种控制系统，其可以控制设备、装置或系统，或者可以执行本文描述的方法或过程。此外，本发明还提供一种计算机程序产品，当运行在功能上耦合到设备、装置或系统或由其组成的计算机上时，控制这样的设备、装置或系统的一个或多个可控元件。
本发明还适用于包括在说明书中描述和/或附图中示出的一个或多个特征性特征的设备、设备或系统。本发明还涉及一种方法或过程，该方法或过程包括说明书中描述的和/或附图中示出的一个或多个特征性特征。
本专利中讨论的各个方面可以组合以提供额外的优点。此外，本领域技术人员将理解，可以组合实施例，并且也可以组合两个以上的实施例。此外，一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种光产生系统(1000)，包括：
多个光源(10)，被配置为提供光源光(11)；
细长发光体(100)，包括细长支撑件(170)和涂层(180)，其中所述细长发光体(100)还包括主体轴(BA)，以及垂直于所述主体轴(BA)的主体尺寸的长度参数P，其中所述长度参数P被选自高度(H)、宽度(W)和直径(D)，其中：
所述细长支撑件(170)包括支撑件材料(171)、支撑件材料折射率n1、支撑件表面(172)和支撑件长度(L1)，其中所述支撑件材料折射率n1至少为1.4；
所述涂层(180)被配置在所述支撑件长度(L1)的至少一部分上的所述支撑件表面(172)的至少一部分上，其中所述涂层(180)包括涂层材料(181)、涂层折射率n2和涂层厚度(d1)，其中所述涂层折射率n2至少为1.4，其中所述涂层材料(181)具有不同于所述支撑件材料(171)的成分，其中所述涂层材料(181)包括发光材料(120)，所述发光材料(120)被配置为吸收UV辐射和可见光中的一种或多种，并转换为发光材料光(8)，所述发光材料光(8)具有所述可见光和红外光中的一种或多种中的发光材料光的光谱最大值处的波长；
所述支撑件材料(171)对于所述发光材料光(8)是透射的，并且-0.2≤n1-n2≤0.2和d1/P≤0.25适用，
其中所述涂层(180)，或在可用的情况下配置在所述涂层(180)上方的外层(190)，具有最大为所述发光材料光(8)的光谱最大值处的波长的1/10的均方根高度Sq，并且
其中所述细长发光体(100)包括一个或多个侧面(140)，其中所述细长发光体(100)包括辐射输入面(111)和辐射出射窗口(112)，其中所述辐射输入面(111)被配置为与所述多个光源(10)成光接收关系，其中所述发光材料(120)被配置为吸收所述光源光的至少一部分并转换为所述发光材料光(8)，并且其中所述辐射输入面(111)被配置为垂直于所述辐射出射窗口(112)。
2.根据权利要求1所述的光产生系统(1000)，其中所述涂层(180)或在可用的情况下配置在所述涂层(180)上方的外层(190)，具有最大为所述发光材料光(8)的光谱最大值处的波长的1/20的均方根高度Sq。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光产生系统(1000)，其中-0.1≤n1-n2≤0.2以及d1/P≤0.2适用。
4.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述长度参数P被选自0.5至100毫米的范围。
5.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述支撑件材料(171)包括玻璃材料、单晶、陶瓷材料和聚合物材料中的一种或多种，并且其中所述支撑件材料(171)对于所述发光材料光(8)的光谱最大值处的波长具有至少50毫米的平均自由程。
6.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述涂层材料(181)对于所述发光材料光(8)的光谱最大值处的波长具有平均自由程MFP，其中MFP≥MFPmin，其中MFPmin＝c*L1*d1/P，并且其中c＝0.25。
7.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述涂层材料(181)包括有机染料(121)和无机发光纳米颗粒(122)中的一种或多种。
8.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述涂层材料(181)包括基质材料(182)和无机发光材料(123)，所述无机发光材料(123)包括具有选自0.1μm至20μm范围的加权平均粒径的颗粒，所述无机发光材料(123)被嵌入基质材料(182)中，其中所述基质材料(182)被选自包括玻璃材料、陶瓷材料和聚合物材料的组。
9.根据权利要求8所述的光产生系统(1000)，其中所述基质材料具有基质材料折射率n21，并且其中所述无机发光材料(123)具有发光材料折射率n22，其中-0.02≤n21-n22≤0.02。
10.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述支撑件材料(171)包括玻璃材料和聚合物材料中的一种或多种，其中所述涂层材料(181)包括有机染料、玻璃材料和聚合物材料中的一种或多种，并且其中所述细长发光体(100)具有垂直于所述主体轴(BA)的圆形、椭圆形或矩形横截面。
11.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述细长发光体(100)与光提取体(124)相关联或与光提取体(124)形成单体。
12.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述细长发光体(100)的圆周表面部分地被设置有等于或小于60％的量的涂层(180)。
13.根据权利要求1或2所述的光产生系统(1000)，其中所述细长支撑件(170)还包括由热导率等于或大于20Wm-1K-1的材料制成的细长芯(175)，并且其中比率P2/P1等于或小于0.5，长度参数P1为垂直于所述细长支撑件(170)的主体轴的主体尺寸，长度参数P2为垂直于所述细长芯(175)的所述主体轴的主体尺寸，并且所述长度参数P1、P2被选自高度(H)、宽度(W)和直径(D)。
14.一种投影系统(2000)，包括根据权利要求13所述的光产生系统(1000)。
15.一种灯具(1200)或灯(1300)，包括根据权利要求13所述的系统(1000)。
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