CN114364912A - 具有高cri的高强度光源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光生成设备(1000)，被配置为生成设备光(1001)，其中光生成设备(1000)包括第一光源(110)、第一发光材料(210)、第二光(121)的第二光源(120)和第三光源(130)，其中：第一光源(110)被配置为生成蓝色第一光源光(111)，该蓝色第一光源光(111)具有选自440nm‑475nm的光谱波长范围的第一峰值波长λ1，其中第一光源(110)是第一激光光源(10)；第一发光材料(210)被配置为将第一光源光(111)的至少一部分转换成第一发光材料光(211)，该第一发光材料光(211)具有波长在(a)绿色光谱波长范围和(b)黄色光谱波长范围中的一者或多者中的发射带，其中第一发光材料(210)包括A3B5O12:Ce类型的发光材料，其中A包括Y、Gd、Tb和Lu中的一者或多者，并且其中B包括Al、Ga和In中的一者或多者，其中A至少包括Y，并且其中B至少包括Al；第二光(121)的第二光源(120)被配置为提供第二光(121)，该第二光(121)具有主波长或峰值波长在580nm‑610nm的光谱波长范围的发射带；第三光源(130)被配置为生成红色第三光源光(131)，该红色第三光源光(131)具有选自630nm‑670nm的光谱波长范围的第三峰值波长λ3，其中第三光源(130)是第三激光光源(30)；光生成设备(1000)被配置为在第一操作模式中提供白色设备光(1001)，该白色设备光(1001)包括第一光源光(111)、第一发光材料光(211)、第二光(121)以及第三光源光(131)，其中相关色温选自2000K‑5000K的范围并且显色指数(CRI)至少为80。

Description

具有高CRI的高强度光源
技术领域
本发明涉及一种光生成设备和一种包括这种光生成设备的照明装置。
背景技术
使用激光二极管和磷光体的白光源在本领域中是已知的。例如，US2018/0316160描述了一种用于集成的白色电磁辐射源的设备和方法，该集成的白色电磁辐射源使用基于含镓和氮材料的激光二极管激发源和基于磷光体材料的光发射源的组合。基于镓和氮材料的紫色、蓝色或其他波长激光二极管源可以与磷光体材料(诸如黄色磷光体)紧密集成，以形成紧凑、高亮度和高效的白光源。磷光体材料设置有被刻划在激发表面上或板的内部主体上的多个散射中心，以散射来自激发源、入射到激发表面上的激光光束的电磁辐射，从而增强从磷光体材料发射的光的生成和质量，以用于以反射模式或透射模式输出白光发射。
发明内容
虽然白色LED源可以给出例如高达约300lm/mm2的强度；但是静态磷光体转换后的激光白色光源可以给出高达约20.000lm/mm2的强度。Ce掺杂石榴石(例如YAG、LuAG)可能是可以被用于泵浦蓝色激光的最合适的发光转换器，这是因为石榴石基质具有非常高的化学稳定性。此外，在低Ce浓度(例如低于0.5％)时，温度淬火可能仅发生在大约200℃以上。此外，来自Ce的发射具有非常快的衰减时间，因此基本上可以避免光学饱和。在诸如汽车之类的应用中，在低CRI时，相关色温高于大约5000K是所期望的。但是，在其他应用中，例如具有高CRI(像例如至少90)以及相对较低CCT(例如在最大3000K时)的光源可能是所期望的。例如，在一些应用中，强度高于1GCd/m2且CRI≥90以及处于较低CCT≤3000K似乎是所期望的。将发射波长约为620nm的激光二极管光与YAG型磷光体结合使用似乎是不可避免的。然而，以这种波长进行发射的二极管激光器似乎效率相对较低。因此，本发明的一个方面是提供一种替代的光生成设备，其优选地至少部分地进一步消除了上述缺点中的一个或多个。本发明的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或提供有用的替代方案。
在第一方面，本发明提供一种被配置为产生设备光(“光生成设备光”)的光生成设备(“设备”或“照明设备”)。光生成设备包括第一光源、第一发光材料、第二光的第二源和第三光源。第一光源特别地被配置为生成蓝色第一光源光，在特定实施例中，该蓝色第一光源光具有，选自440nm-475nm的光谱波长范围的第一峰值波长λ1。在更进一步的特定实施例中，第一光源是第一激光光源。第一发光材料特别地被配置为将第一光源光的至少一部分转换成第一发光材料光，该第一发光材料光具有波长在(a)绿色光谱波长范围和(b)黄色光谱波长范围中的一者或多者中的发射带。在特定实施例中，第一发光材料包括A3B5O12:Ce类型的发光材料，其中A可以包括Y、Gd、Tb和Lu中的一者或多者，并且其中B可以包括Al、Ga和In中的一者或多者，其中A至少包括Y，并且其中B至少包括Al。第二光的第二源特别地被配置为提供第二光，该第二光具有峰值波长或主波长在琥珀色和/或橙色中的发射带，在特定实施例中，该第二光具有在580nm-610nm的光谱波长范围的峰值波长或主波长。第三光源特别地被配置为生成红色第三光源光，在特定实施例中，该红色第三光源光具有选自625nm-670nm的光谱波长范围(甚至更特别是630nm-670nm的光谱波长范围)的第三峰值波长λ3。在更进一步的特定实施例中，第三光源是第三激光光源。此外，在特定实施例中，光生成设备被配置为在第一操作模式中提供白色设备光，该白色设备光包括第一光源光、第一发光材料光、第二光和第三光源光。更特别地，白色设备光(在第一操作模式中)在实施例中具有选自2000K-5000K范围(诸如2000K-4000K)的相关色温(CCT)，和/或在实施例中具有选自至少75范围的显色指数(CRI)，诸如更特别地至少80，甚至至少85，诸如甚至至少90。因此，特别地，本发明提供了一种被配置为生成设备光的光生成设备，其中该光生成设备包括第一光源、第一发光材料、第二光的第二源和第三光源，其中：(a)第一光源被配置为生成蓝色第一光源光，该蓝色第一光源光具有选自440nm-475nm的光谱波长范围的第一峰值波长λ1，其中第一光源包括(或在实施例中是)第一激光光源；(b)第一发光材料被配置为将第一光源光的至少一部分转换为第一发光材料光，该第一发光材料光具有波长在(a)绿色光谱波长范围和(b)黄色光谱波长范围中的一者或多者中的发射带，其中第一发光材料包括A3B5O12:Ce类型的发光材料，其中A包括Y、Gd、Tb和Lu中的一者或多者，并且其中B包括Al、Ga和In中的一者或多者，其中A至少包括Y，并且其中B至少包括Al；(c)第二光的第二源被配置为提供第二光，该第二光具有主波长或峰值波长在580nm-610nm的光谱波长范围的发射带；(d)第三光源被配置为生成红色第三光源光，该红色第三光源光具有选自625nm-670nm的光谱波长范围、甚至更特别地选自630nm-670nm的光谱波长范围的第三峰值波长λ3，其中第三光源包括(或在实施例中是)第三激光光源；(e)光生成设备被配置为在第一操作模式中提供白色设备光，该白色设备光包括第一光源光、第一发光材料光、第二光和第三光源光在内的，其中相关色温选自2000K-5000K的范围，诸如2000K-4000K的范围，并且显色指数选自至少80的范围。
使用这种设备，可以提供具有相对高强度和相对宽范围的相关色温以及相对高显色指数(诸如至少75，甚至大约80，或者甚至更高，诸如至少85)的白光。在相对低的CCT处，诸如在3000K或更低处，也可以具有如此高的显色指数。
如上面所指示，光生成设备被配置为生成设备光。为此，光生成设备包括第一光源、第一发光材料、第二光的第二源和第三光源。在下文中，首先描述与第二光的第二源相关的一些方面，然后描述与(固态)光源相关的一些方面，包括可选的琥珀色和/或橙色(固态)光源，然后描述与第一发光材料和可选的第二发光材料相关的一些方面。
如上面所指示，第二光的第二源被配置为提供第二光，该第二光具有主波长或峰值波长在580nm-610nm(特别地，大约595nm±5nm)的光谱波长范围的发射带。
特别地，在第一实施例中，第二光的第二源包括第二激光光源(另见下文)。第二激光光源特别地被配置为生成第二激光光源光。第二光在实施例中可以基本上由第二激光光源光组成。因此，在实施例中，第二光的第二源是第二激光光源。在实施例中，术语“第二光的第二源”也可以指多个相同的第二光的第二源。在实施例中，可以应用一组第二激光光源。替代地或附加地，术语“第二光的第二源”也可以指多个不同的第二光的第二源。在实施例中，术语“第二激光光源”也可以指多个相同的第二激光光源。替代地或附加地，术语“第二激光光源”也可以指多个不同的第二激光光源。
替代地或附加地，在第二实施例中，第二光的第二源包括第二发光材料(另见下文)。第二发光材料被配置为基于第一发光材料光的转换(见下文)和/或第一光源光来生成第二发光材料光。在实施例中，第二光可以基本上由第二发光材料光组成。因此，在实施例中，第二光的第二源是第二发光材料光。在实施例中，术语“第二光的第二源”也可以指多个不同的第二发光材料。
在更进一步的特定(第三)实施例中，第二光的第二源包括第二激光光源(如上文定义的其他)和第二发光材料(如上文定义的其他)。第二激光光源和第二发光材料可以特别地被配置为生成包括第二激光光源光和第二发光材料光的第二光。第二光在实施例中可以基本上由第二激光光源光和第二发光材料光组成。
如上面所指示，在实施例中，光生成设备包括被配置为生成蓝色第一光源光的第一光源。因此，第一光源光可以具有蓝色的色点。特别地，第一光源包括第一激光光源。第一激光光源特别地被配置为生成第一激光光源光。在实施例中，第一光源光可以基本上由第一激光器光源光组成。因此，在实施例中，第一光源是第一激光光源。在实施例中，术语“第一光源”也可以指多个相同的第一光源。在实施例中，可以应用一组第一激光光源。替代地或附加地，术语“第一光源”还可以指多个不同的第一光源。在实施例中，术语“第一激光光源”也可以指多个相同的第一激光光源。替代地或附加地，术语“第一激光光源”还可以指多个不同的第一激光光源。
如上面所指示，光生成设备包括第二光的第二源，其被配置为生成琥珀色和/或橙色的第二光。因此，第二光的第二源具有琥珀色和/或橙色的色点。作为琥珀色和橙色光谱范围的短语“琥珀色和/或橙色”可能会重叠(另见下文)。
如上面所指示，在实施例中，光生成设备包括第二激光光源，该第二激光光源被配置为生成琥珀色和/或橙色的第二激光光源光。因此，第二激光光源可以具有琥珀色和/或橙色的色点。第二激光光源特别地被配置为生成第二激光光源光。第二激光光源光在实施例中可以基本上由第二激光光源光组成。在实施例中，术语“第二激光光源”也可以指多个相同的第二激光光源。在实施例中，可以应用一组第二激光光源。替代地或附加地，术语“第二激光光源”也可以指多个不同的第二激光光源。在实施例中，术语“第二激光光源”也可以指多个相同的第二激光光源。替代地或附加地，术语“第二激光光源”也可以指多个不同的第二激光光源。
如上面所指示，光生成设备包括第三光源，该第三光源被配置为生成红色第三光源光。因此，第三光源光具有红色的色点。特别地，第三光源包括第三激光光源。第三激光光源特别地被配置为生成第三激光光源光。第三光源光在实施例中可以基本上由第三激光光源光组成。因此，在实施例中，第三光源是第三激光光源。在实施例中，术语“第三光源”也可以指多个相同的第三光源。在实施例中，可以应用一组第三激光光源。替代地或附加地，术语“第三光源”也可以指多个不同的第三光源。在实施例中，术语“第三激光光源”也可以指多个相同的第三激光光源。替代地或附加地，术语“第三激光光源”也可以指多个不同的第三激光光源。
在实施例中，激光光源可以被布置在激光器组中。在实施例中，激光器组可以包括散热器和/或光学器件，例如用于准直激光的透镜。激光器组可以例如包括至少10个(诸如至少20个)激光光源。在实施例中，激光器组可以包括第一光源。替代地或附加地，激光器组可以包括第二激光光源。替代地或附加地，激光器组可以包括第三光源。
在本文中，术语“紫光”或“紫光发射”特别地涉及具有在大约380nm-440nm的范围的波长的光。术语“蓝光”或“蓝光发射”特别地涉及具有在大约440nm-495nm的范围的波长的光(包括一些紫色和青色色调)。术语“绿光”或“绿光发射”特别地涉及具有在大约495nm-570nm的范围的波长的光。术语“黄光”或“黄光发射”特别地涉及具有在大约570nm-590nm的范围的波长的光。术语“橙色光”或“橙色光发射”特别地涉及具有在大约590nm-620nm的范围的波长的光。术语“琥珀色”可以指选自大约585nm-605nm的范围(诸如大约590nm-600nm的范围)内的一个或多个波长。术语“红光”或“红光发射”特别地涉及具有在大约620nm-780nm的范围的波长的光。术语“粉色光”或“粉红色光发射”是指具有蓝色和红色成分的光。术语“可见”、“可见光”或“可见发射”和类似术语是指具有在大约380nm-780nm的范围的一个或多个波长的光。
以下，讨论与第一光源、第二激光光源和第三光源相关的一些方面。第一光源、第二激光光源和第三光源可以被各个地选择，并且因此不一定是相同的类型(尽管事实上第一光源、第二光源(特别是第二激光光源)以及第三光源在定义上是不同的，因为光谱功率分布相互不同)。因此，第一光源光、第二激光光源和第三光源光的光谱功率分布相互不同。
在特定实施例中，当第一类型光和第二类型光的相应色点针对u’至少相差0.01和/或针对v’至少相差0.01、甚至更特别是针对u’至少相差0.02和/或针对v’至少相差0.02时，第一类型光和第二类型光的颜色或色点(或光谱功率分布)可能不同。在更特定的实施例中，第一类型光和第二类型光的相应色点可以针对u’至少相差0.03和/或针对v’至少相差0.03。在这里，u’和v’是CIE 1976UCS(统一色度标度)图中的光的颜色坐标。
术语“光源”可以指半导体发光设备，诸如发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)、边缘发射激光器等等。术语“光源”也可以指有机发光二极管，诸如无源矩阵(PMOLED)或有源矩阵(AMOLED)。在特定实施例中，光源包括固态光源(诸如LED或激光二极管)。在实施例中，光源包括LED(发光二极管)。术语LED也可以指多个LED。此外，术语“光源”在实施例中还可以指所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”特别地指半导体芯片形式的LED芯片，它既不封装也不连接，而是直接安装在诸如PCB之类的基板上。因此，可以在同一基板上配置多个半导体光源。在实施例中，COB是一起被配置为单个照明模块的多LED芯片。术语“光源”还可以涉及多个(基本上相同的(或不同的))光源，诸如2-2000个固态光源。在实施例中，光源可以包括一个或多个微光学元件(微透镜阵列)，位于单个固态光源(诸如LED)的下游，或者位于多个固态光源(即，例如，由多个LED共享)的下游。在实施例中，光源可以包括具有片上光学器件的LED。在实施例中，光源包括像素化的单个LED(具有或不具有光学器件)(在实施例中提供片上束转向)。术语“激光光源”特别是指激光器。这种激光器特别地可以被配置为生成具有UV、可见光或红外中的一个或多个波长的激光光源光，特别是具有选自200nm-2000nm(诸如300nm-1500nm)的光谱波长范围的波长。术语“激光器”特别地指通过基于电磁辐射的受激发射的光学放大过程来发射光的设备。特别地，在实施例中，术语“激光器”可以指的是固态激光器。
因此，在实施例中，光源包括激光器光源。在实施例中，术语“激光器”或“固态激光器”可以指的是以下中的一者或多者：铈掺杂锂锶(或钙)氟化铝(Ce:LiSAF、Ce:LiCAF)、铬掺杂金绿宝石(紫翠玉)激光器、铬ZnSe(Cr:ZnSe)激光器、二价钐掺杂氟化钙(Sm:CaF2)激光器、Er:YAG激光器、铒掺杂和铒-镱共掺杂玻璃激光器、F中心激光器、钬YAG(Ho:YAG)激光器、Nd:YAG激光器、NdCrYAG激光器、掺钕氧硼酸钇钙Nd:YCa4O(BO3)3或Nd:YCOB、掺钕钒酸钇(Nd:YVO4)激光器、钕玻璃(Nd:玻璃)激光器、钕YLF(Nd:YLF))固态激光器、掺钷147磷酸盐玻璃(147Pm3+:玻璃)固态激光器、红宝石激光器(Al2O3:Cr3+)、铥YAG(Tm:YAG)激光器、钛蓝宝石(Ti:sapphire；Al2O3:Ti3+)激光器、三价铀掺杂氟化钙(U:CaF2)固态激光器、掺镱玻璃激光器(杆、板/芯片、和光纤)、镱YAG(Yb:YAG)激光器、Yb2O3(玻璃或铈)激光器等等。在实施例中，术语“激光器”或“固态激光器”可以指半导体激光二极管中的一个或多个，诸如例如GaN、InGaN、AlGaInP、AlGaAs、InGaAsP、铅盐、垂直腔表面发射激光器(VCSEL)、量子级联激光器、混合硅激光器等。
正如从下文中可以得出的，术语“激光光源”也可以指的是多个(不同或相同的)激光光源。在特定实施例中，术语“激光光源”可以指的是多个N个(相同的)激光光源。在实施例中，N＝2或更多。在特定实施例中，N可以至少为5，诸如特别是至少为8。以这种方式，可以获得更高的亮度。在实施例中，激光光源可以被布置在激光器组中(也参见上文)。在实施例中，激光器组可以包括散热器和/或光学器件，例如用于准直激光的透镜。
激光光源被配置为生成激光光源光(或“激光”)。光源光可以基本上由激光光源光组成。光源光还可以包括两个或更多(不同的或相同的)激光光源的激光光源光。例如，可以将两个或更多(不同的或相同的)激光光源的激光光源光耦合到光导中，以提供包括两个或更多(不同的或相同的)激光光源的激光光源光的单个光束。在特定实施例中，光源光因此特别是准直的光源光。在更进一步的实施例中，光源光特别地是(准直的)激光光源光。短语“不同的光源”或“多个不同的光源”以及类似的短语在实施例中可以指选自至少两个不同色区(bin)的多个固态光源。同样地，短语“相同的光源”或“多个相同的光源”以及类似的短语在实施例中可以指选自相同色区(bin)的多个固态光源。
光源特别地被配置为生成具有光轴(O)、(束形状)和光谱功率分布的光源光。在实施例中，光源光可以包括一个或多个带(band)，其具有对于激光器而言已知的带宽。在特定实施例中，(多个)带可以是相对尖锐的(多个)线，诸如在RT处具有在小于20nm的范围的半峰全宽(FWHM)，诸如等于或小于10nm。因此，光源光具有可以包括一个或多个(窄)带的光谱功率分布(根据波长的能量标度上的强度)。
(光源光的)束可以是(激光)光源光的聚焦或准直光束。术语“聚焦”可以特别地指的是会聚到一个小斑点。该小斑点可以在分立转换器区域处，或(稍微)在其上游或(稍微)在其下游。特别地，聚焦和/或准直可以使得在分立转换器区域处(在侧面处)的束的横截面形状(垂直于光轴)基本上不大于分立转换器区域(光源光照射分立转换器区域)的横截面形状(垂直于光轴)。可以用一个或多个光学器件(如(聚焦)透镜)执行聚焦。特别地，可以应用两个透镜来聚焦激光光源光。可以用一个或多个(其他)光学器件来执行准直，诸如准直元件，诸如透镜和/或抛物面镜。在实施例中，(激光)光源光的束可以是相对高度准直的，诸如在实施例中≤2°(FWHM)，更特别地≤1°(FWHM)，最特别地≤0.5°(FWHM)。因此，≤2°(FWHM)可以被认为是(高度)准直的光源光。光学器件可以被用来提供(高)准直(另见上文)。
如上面所指示，在实施例中，第一光源光可以基本上由激光光源光组成。在进一步的特定实施例中，第一光源光可以基本上由一个或多个基本上相同的激光光源(诸如来自相同的色区)的第一激光光源光组成。此外，如上面所指示，在(第一)实施例中，第二光可以基本上由第二激光光组成。在进一步的特定实施例中，第二激光光可以基本上由一个或多个基本上相同的激光光源(例如来自相同的箱)的第二激光光源光组成。此外，如上面所指示，在实施例中，第三光源光可以基本上由激光光源光组成。在进一步的特定实施例中，第三光源光可以基本上由一个或多个基本相同的激光光源(例如来自相同的色区)的第三激光光源光组成。
在特定实施例中，第一光源被配置为生成蓝色第一光源光，该蓝色第一光源光具有选自440nm-475nm的光谱波长范围的第一峰值波长λ1。如上面所指示，第一光源特别地是第一激光光源。然后特别地，(可以选择配置以使得)发光材料的转换率(也见下文)小于100％。因此，第一光源光的至少一部分可以在设备光中可用。在特定实施例中，第一峰值波长可以选自450nm-470nm的光谱波长范围，特别地选自455nm-470nm的光谱波长范围。460nm附近的波长似乎令人惊讶地以相对有效的方式提供相对高的CRI和/或期望的色温，特别是与第一发光材料光、第二光和第三光源光结合时。
在特定实施例中，第二光的第二源包括被配置为生成第二激光光源光的第二激光光源。在更进一步的特定实施例中，第二激光光源光具有第二峰值波长λ2，第二峰值波长λ2选自580nm-610nm的光谱波长范围，甚至更特别地选自590nm-600nm的光谱波长范围，如选自595nm±2nm的光谱波长范围。595nm附近的波长似乎令人惊讶地以相对有效的方式提供相对高的CRI和/或期望的色温，特别是与第一发光材料光、第一光源光和第三光源光组合时。
在特定实施例中，第三光源被配置为生成红色第三光源光，该红色第三光源光具有第三峰值波长λ3，在特定实施例中，第三峰值波长λ3选自625nm-670nm的光谱波长范围，甚至更特别地选自630nm-670nm的光谱波长范围。如上面所指示，特别地，第三光源是第三激光光源。在特定实施例中，第三峰值波长λ3选自630nm-650nm的光谱波长范围，甚至更特别地选自635nm-650nm的光谱波长范围，如特别地，选自640nm±5nm的光谱波长范围。640nm附近的波长似乎令人惊讶地以相对有效的方式提供相对高的CRI和/或期望的色温，特别是与第一发光材料光、第一光源光和第二光组合时。
如上面所指示，光生成设备包括第一发光材料。可选地，光生成设备还可以包括第二发光材料。以下关于第一发光材料的一般评论(实施例)也可以适用于第二发光材料(反之亦然)。
本文中的术语“发光材料”特别地涉及无机发光材料，其有时也被指示为磷光体。这些术语是本领域技术人员已知的。
在实施例中，量子点和/或有机染料可以被应用，并且可以可选地被嵌入到透射基质中，如例如聚合物，如PMMA或聚硅氧烷等。量子点是半导体材料的小晶体，通常具有仅几纳米的宽度或直径。当被入射光激发时，量子点发射由晶体的大小和材料所确定的颜色的光。因此，可以通过调整点的大小来产生特定颜色的光。在可见光范围内发射的大多数的已知量子点都是基于硒化镉(CdSe)和壳层，诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)。也可以使用无镉量子点，诸如磷化铟(InP)、铜铟硫化物(CuInS2)和/或银铟硫化物(AgInS2)。量子点显示出非常窄的发射带，并且因此它们显示出饱和的颜色。此外，可以通过调整量子点的大小而容易地调谐发射颜色。本领域已知的任何类型的量子点都可以被用于本发明。然而，出于环境安全和关注的原因，使用无镉量子点或至少具有非常低的镉含量的量子点可能是优选的。代替量子点或者除了量子点之外，也可以使用其他量子限制结构。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、三脚架、四脚架或纳米线等。也可以使用有机磷光体。合适的有机磷光体材料的示例是基于苝衍生物的有机发光材料，例如由BASF以
Figure BDA0003511397960000111
名称出售的化合物。合适的化合物示例包括但不限于
Figure BDA0003511397960000112
红色F305、
Figure BDA0003511397960000113
橙色F240、
Figure BDA0003511397960000114
黄色F083和
Figure BDA0003511397960000115
F170。
如上面所指示，该光生成设备特别地还包括第一发光材料，该第一发光材料被配置为将第一光源光的至少一部分转换为第一发光材料光，该第一发光材料光具有波长在(a)绿色光谱波长范围和(b)黄色光谱波长范围中的一个或多个的发射带。
术语“发光材料”特别地指的是可以将第一辐射(特别地(UV辐射和蓝光辐射中的一者或多者)转换成第二辐射的材料。一般来说，第一辐射和第二辐射具有不同的光谱功率分布。因此，代替术语“发光材料”，也可以应用术语“发光转换器”或“转换器”。一般来说，第二辐射在比第一辐射更大的波长处具有光谱功率分布，这就是所谓的下转换的情况。然而，在特定实施例中，第二辐射在比第一辐射更小的波长处具有强度的光谱功率分布，这就是所谓的上转换的情况。在实施例中，“发光材料”可以特别地指可以将辐射转换成例如可见光和/或红外光的材料。例如，在实施例中，发光材料可以能够将UV辐射和蓝色辐射中的一者或多者转换成可见光。在特定实施例中，发光材料还可以将辐射转换成红外辐射(IR)。因此，在用辐射激发时，发光材料发射辐射。一般来说，发光材料将是下转换器，即，较小波长的辐射被转换成具有较大波长的辐射(λex<λem)，尽管在特定实施例中，发光材料可以包括下转换器发光材料，即，较大波长的辐射被转换成具有较小波长的辐射(λex>λem)。在实施例中，术语“发光”可以指磷光。在实施例中，术语“发光”也可以指荧光。代替术语“发光”，也可以应用术语“发射”。因此，术语“第一辐射”和“第二辐射”可以分别指激发辐射和发射(辐射)。同样地，术语“发光材料”在实施例中可以指磷光和/或荧光。术语“发光材料”也可以指多种不同的发光材料。本文中的术语“发光材料”还可以指包括发光材料的材料，诸如包括发光材料的透射主体(host)。
特别地，第一发光材料被配置为将蓝色第一光源光的一部分转换成第一发光材料光，该第一发光材料光具有波长在绿色和黄色中的一者或多者中的发射带。此外，特别地，第一发光材料光具有在大约500nm-700nm范围的一个或多个波长。此外，在特定实施例中，第一发光材料光具有至少50nm，诸如至少75nm的半峰全宽(FWHM)，如在特定实施例中高达大约130nm(在室温下)。宽的带可以提供更高的CRI。特别地，第一发光材料光具有绿色或黄色的色点，特别地，具有黄色的色点。特别地，在实施例中，第一发光材料光具有选自540nm-580nm的光谱波长范围的主波长(λd1)，更特别地选自555nm-580nm的光谱波长范围。特别地，第一发光材料光的至少85％(诸如至少90％)的光谱功率(以瓦特为单位)在500nm-700nm的范围内。因此，特别地，第一发光材料被配置为发射第一发光材料光，该第一发光材料光至少具有(绿色和/或)黄色的一个或多个波长。
就CRI和CCT范围而言，似乎可以用铈掺杂的石榴石型材料来实现特别好的结果。因此，在特定实施例中，第一发光材料包括A3B5O12:Ce类型的发光材料，其中在实施例中A包括Y、Gd、Tb和Lu中的一者或多者，并且其中在实施例中B包括Al、Ga和In中的一者或多者。因此，特别地，合适的发光材料是含铈的石榴石材料。石榴石的实施例特别地包括A3B5O12石榴石，其中A至少包括钇或镥并且其中B至少包括铝。这种石榴石可以掺杂有铈(Ce)、镨(Pr)或铈和镨的组合；然而，特别地掺杂有Ce。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)，特别地高达大约20％的Al，更特别是高达大约10％的Al(即，B离子基本上由90摩尔％或更多摩尔％的Al和10摩尔％或更少摩尔％的Ga、Sc和In中的一种或多种组成)；B特别地可以包括高达大约10％的镓。在另一个变体中，B和O可以至少部分地被Si和N取代。元素A可以特别地选自由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成的组。此外，特别地，Gd和/或Tb的存在量仅高达A的大约20％。在特定实施例中，石榴石发光材料包括(Y1-xLux)3B5O12:Ce，其中x等于或大于0且等于或小于1。术语“:Ce”指示发光材料中的部分金属离子(即，在石榴石中：“A”离子的部分)被Ce取代。例如，在(Y1-xLux)3Al5O12:Ce的情况下，Y和/或Lu的部分被Ce取代。这是本领域技术人员已知的。Ce将取代A一般不超过10％；一般而言，Ce浓度将在0.1％到4％的范围内，特别地0.1％到2％(相对于A)。假设1％Ce和10％Y，完全正确的公式可以是(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。如本领域技术人员已知的，石榴石中的Ce基本上或仅处于三价状态。在特定实施例中，发光材料包括(Yx1-x2-x3Ax2Cex3)3(Aly1-y2By2)5O12，其中x1+x2+x3＝1，其中x3>0，其中0<x2+x3≤0.2，其中y1+y2＝1，其中0≤y2≤0.2，其中A包括选自由镧系元素和钪组成的组中的一种或多种元素，并且其中B包括选自由Ga和In组成的组中的一种或多种元素，其中在特定实施例中，最多10％的Al-O可以被Si-N取代。如上面所指示，在特定实施例中，x3选自0.001-0.04的范围。特别地，这样的发光材料可以具有合适的光谱分布(见下文)，具有相对高的效率，具有相对高的热稳定性，并且允许高CRI(与第一光源光和第二光(以及滤光器)结合)。因此，在特定实施例中，A可以选自由Lu和Gd组成的组。替代地或另外地，B可以包括Ga。因此，在实施例中，发光材料包括(Yx1-x2-x3(Lu,Gd)x2Cex3)3(Aly1-y2Gay2)5O12，其中Lu和/或Gd可以是可用的。更特别地，x3选自0.001-0.1的范围，其中0<x2+x3≤0.1，并且其中0≤y2≤0.1。此外，在特定实施例中，最多1％的Al-O可以被Si-N取代。在这里，百分比是指摩尔数(如本领域已知的)；例如还参见EP3149108。在更进一步的特定实施例中，发光材料包括(Yx1-x3Cex3)3Al5O12，其中x1+x3＝1，并且其中0<x3≤0.2，诸如0.001-0.1。在特定实施例中，光生成设备可以仅包括选自包括石榴石的铈类型的发光材料。在更进一步的特定实施例中，光生成设备包括单一类型的发光材料，诸如(Yx1-x2-x3Ax2Cex3)3(Aly1-y2By2)5O12。在特定实施例中，A可以特别地包括至少Y，并且B可以特别地包括至少Al。
在更进一步的实施例中，除了第一发光材料之外，光生成设备还可以包括一种或多种另外的发光材料，特别地被配置为将第一光源光和第一发光材料光中的一者或多者的一部分转换成另外的发光材料光。
特别地，在实施例中，光生成设备还可以包括第二发光材料，特别地被配置为将第一光源光和第一发光材料光中的一者或多者的一部分转换成第二发光材料光。此外，特别地，第二发光材料光具有在大约550nm-700nm范围的一个或多个波长。此外，在特定实施例中，第一发光材料光具有至少25nm(诸如至少40nm)的半峰全宽(FWHM)，如在特定实施例中高达大约150nm(在室温下)。特别地，第二发光材料光具有琥珀色和/橙色的色点。特别地，在实施例中，第二发光材料光具有选自590nm-605nm的光谱波长范围的主波长(λd1)，特别地选自590nm-600nm的光谱波长范围。特别地，第一发光材料光的至少50％(诸如至少70％)的光谱功率(以瓦特为单位)在550nm-650nm的范围内。第二发光材料光例如可以具有在琥珀色和/或橙色波长范围的主波长。这样的第二发光材料的示例可以是例如M2Si5N8:Eu2+和/或MAlSiN3:Eu2+和/或Ca2AlSi3O2N5:Eu2+等，其中M包括Ba、Sr和Ca中的一者或多者，特别地在实施例中至少是Sr。因此，在实施例中，光生成设备还可以包括第二发光材料，该第二发光材料被配置为将第一光源光和第一发光材料光中的一者或多者的一部分转换成第二发光材料光。特别地，第二发光材料和第一发光材料被配置为使得第二发光材料转换第一发光材料光的一部分。因此，在实施例中，第二发光材料可以被配置为将第一发光材料光的至少一部分转换成第二发光材料光(由此第一发光材料光被红移)。因此，在实施例中，第二发光体可以包括选自由(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu和(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu组成的组中的一种或多种材料。在这些化合物中，铕(Eu)基本上是或仅是二价的，并且取代了指定的二价阳离子中的一种或多种。一般来说，Eu的存在量将不会超过阳离子的10％；相对于它所取代的(多个)阳离子，它的存在量特别地在大约0.5％-10％的范围内，更特别地在大约0.5％-5％的范围内。术语“:Eu”表示金属离子的部分被Eu取代(在这些示例中被Eu2+取代)。例如，假设CaAlSiN3:Eu中为2％的Eu，则正确的公式可以是(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3。二价铕一般将取代二价阳离子，诸如上述二价碱土金属阳离子，特别是Ca、Sr或Ba。材料(Ba,Sr,Ca)S:Eu也可以被指示为MS:Eu，其中M是选自由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更特别是钙。在这里，Eu被引入并取代了M的至少一部分(即，Ba、Sr和Ca中的一个或多个)。此外，材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu也可以被指示为M2Si5N8:Eu，其中M是选自由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包括Sr和/或Ba。在进一步的特定实施例中，M由Sr和/或Ba组成(不考虑Eu的存在)，特别是50％至100％、更特别是50％至90％的Ba和50％至0％、特别是50％至10％的Sr，诸如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即75％的Ba；25％的Sr)。在这里，Eu被引入并取代了M的至少一部分，即，Ba、Sr和Ca中的一者或多者)。同样，材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu也可以被指示为MAlSiN3:Eu，其中M是选自由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更特别是钙。在这里，Eu被引入并取代了M的至少一部分(即，Ba、Sr和Ca中的一者或多者)。如本领域技术人员已知的，上述发光材料中的Eu基本上或仅处于二价状态。
通过使用第二发光材料，不仅可以添加琥珀色和/或橙色光，还可以吸收(并因此从第一发光材料的光谱功率分布中去除)第一发光材料的发射带的蓝色侧的一部分。通过转换第一发光材料光的一部分，从照明设备发出的第一发光材料光的有效光谱分布在实施例中可以不同于由第一发光材料产生的第一发光材料光。例如，当第一发光材料光具有带状时，第一发光材料光的一部分，特别是在实施例中具有较短波长的部分，可以被第二发光材料吸收。因此，在实施例中，从照明设备发出的第一发光材料光可以相对于由第一发光材料生成的第一发光材料光而红移(并且因此在实施例中不会部分第被第二发光材料吸收)。
在特定实施例中，第二发光材料可以被配置为将(i)第一发光材料光的一部分和(ii)第一光源光的一部分中的一者或多者转换成第二发光材料光，特别地可以被配置为将(i)第一发光材料光的一部分和(ii)第一光源光的一部分转换成第二发光材料光。如上面所指示，从照明设备发出的第一发光材料光可以相对于由第一发光材料生成的第一发光材料光而红移。在特定实施例中，第二发光材料可以被配置为将(i)第一发光材料光的一部分和(ii)第一光源光的一部分中的一者或多者转换成具有在琥珀色和/或橙色光谱波长范围中的一个或多个波长的第二发光材料光，特别地其中第二发光材料光具有在580nm-610nm的光谱波长范围的主波长。如上面所指示，第二发光材料光光谱功率分布不同于第一发光材料光光谱功率分布。
如上面所指示，关于第一发光材料的实施例一般来说也可以应用于第二发光材料。例如，特别地，光学元件(另见下文)可以(也)被配置为组合(未转换的)第一光源光、第二光、第三光源光和第一发光材料光，以提供设备光。
照明设备可以在操作期间提供照明设备光。照明设备光可以包括第一光源光、第一发光材料光、第二光和第三光源光。在实施例中，选择第一光源、第一发光材料、第二光的第二源和第三光源，以使得可以生成白色设备光。因此，在特定实施例中，照明设备被配置为生成(在一个或多个操作模式中)(白色)设备光，设备光包括第一发光材料光、第二发光材料光和光源光。特别地，光生成设备被配置为在第一操作模式中提供白色设备光，该白色设备光包括第一光源光、第一发光材料光、第二光和第三光源光的白色设备光，相关色温选自2000K-5000K的范围，诸如2000K-4000K，并且显色指数选自至少80的范围，如至少85。
本文中的术语“白光”是本领域技术人员已知的。它特别地涉及具有在大约1800K与20000K之间(诸如在2000K与20000K之间，特别是2700K-20000K，对于一般照明，特别是在大约2700K和6500K范围内)的相关色温(CCT)的光。在实施例中，为了背光的目的，相关色温(CCT)特别地可以在大约7000K和20000K的范围内。此外，在实施例中，相关色温(CCT)特别地在距BBL(黑体轨迹)大约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)内，特别地在距BBL大约10SDCM内，甚至更特别地在距BBL大约5SDCM内。因此，在特定实施例中，设备光在距黑体轨迹为10SDCM上或距黑体轨迹为10SDCM内具有选自2000K-5000K(诸如2000K-4000K)的范围的相关色温。
在特定实施例中，照明设备可以被配置为生成(在一种或多种操作模式中)白色照明设备光，该白色照明设备光具有选自至少80的范围的显色指数、并且具有选自1800K-10000K的范围(如2000K-10000K，诸如至少2700K，如至少3000K，如高达8000K)的相关色温。在特定实施例中，CRI可以是至少85，甚至更特别是至少90。
例如，设备光(从光生成设备逸出)在实施例中可以包括在(蓝色)第一光源光的大约4％-30％的范围内，如高达第一光源光的大约25％，诸如在第一光源光的4％-25％的范围内，诸如特别地在4％-20％的范围内，诸如至少大约5％。
此外，例如，在实施例中，设备光(从光生成设备逸出)可以包括在(绿色/黄色)第一发光材料光的30％-75％的范围内，如在35％-70％的范围内。
此外，例如，在实施例中，设备光(从光生成设备逸出)可以包括在(琥珀色和/或橙色)第二光的1％-22％的范围内，如在1％-19％的范围内，如进一步在1％-12％的范围内，诸如至少2％。
在第一操作模式中的实施例中，设备光具有设备光光谱功率并且第二发光材料光具有第二发光材料光光谱功率，其中第二发光材料光光谱功率特别地选自设备光光谱功率的总光谱功率的1％-22％的范围。替代地或附加地，在第一操作模式中的实施例中，设备光具有设备光光谱功率并且第二激光光具有第二激光光谱功率，其中第二激光光谱功率特别地选自设备光光谱功率的总光谱功率的1％-20％的范围，诸如1％-18％。如上面所指示，包括第二发光材料光和第二激光光中的一者或多者的第二光的总贡献可以选自1％-22％的范围。
此外，例如，在实施例中，设备光(从光生成设备逸出)可以包括在(红色)第三光源光的5％-45％的范围内，如在7％-40％的范围内。
当设备光(在一个或多个(其他)操作模式中)不是白色时，贡献可以不同。
在这里，百分比基于光瓦。例如，从1瓦蓝色开始，其中10％-25％可能保持未被转换(并且75％-90％可能已被转换)。由于斯托克斯损耗，0.75-0.9瓦的蓝色可以被转换成大约0.6-0.72瓦的绿色。类似地，这适用于将第一发光材料光转换成第二发光材料光。
此外，在特定实施例中，光生成设备可以包括控制系统，该控制系统被配置为控制一个或多个光源。在特定实施例中，控制系统被配置为控制设备光的一个或多个光学属性，特别地在进一步的实施例中，依赖于用户接口、传感器信号和定时器。在特定实施例中，一个或多个光学属性包括相关色温和显色指数。
系统或装置或设备可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”或“可操作模式”中执行动作。同样，在方法中，可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”中执行动作或阶段或步骤。术语“模式”也可以被指示为“控制模式”。这不排除该系统或装置或设备也可以适用于提供另一个控制模式或多个其他控制模式。同样，这不排除在执行模式之前和/或在执行模式之后可以执行一个或多个其他模式。然而，在实施例中，控制系统可能是可用的，其适用于至少提供控制模式。如果其他模式可用，那么对这些模式的选择特别地可以经由用户接口来执行，尽管其他选项也是可能的，如依赖于传感器信号或(时间)方案来执行模式。操作模式在实施例中还可以指只能操作在单个操作模式中(即“开启”，没有进一步的可调性)的系统、装置或设备。因此，在实施例中，控制系统可以依赖于用户接口的输入信号、(传感器的)传感器信号和定时器中的一者或多者来进行控制。术语“定时器”可以指时钟和/或预定的时间方案。另见下文。特别地，可以存在多个操作模式，诸如至少两个，如至少三个，诸如至少五个，如至少8个，诸如至少16个。操作模式之间的改变可以是逐步的或无步长(stepless)的。控制可以是模拟的或数字的。术语“控制”和类似术语特别地至少是指确定行为或监督元件的运行。因此，在本文中，“控制”和类似术语可以例如指对元件施加行为(确定行为或监督元件的运行)等，诸如例如测量、显示、致动、打开、移位、改变温度等。除此之外，术语“控制”和类似术语还可以包括监控。因此，术语“控制”和类似术语可以包括对元件施加行为以及对元件施加行为并监控元件。对元件的控制可以通过控制系统来完成，该控制系统也可以被指示为“控制器”。控制系统和元件因此可以至少暂时地或永久地在功能上耦合。元件可以包括控制系统。在实施例中，控制系统和元件物理上可以不耦合。可以经由有线和/或无线控制来完成控制。术语“控制系统”也可以指的是多个不同的控制系统，特别地这些控制系统在功能上是耦合的，例如一个控制系统可以是主控制系统，而一个或多个其他控制系统可以是从控制系统。控制系统可以包括用户接口或者可以在功能上耦合到用户接口。控制系统还可以被配置为接收和执行来自远程控制的指令。在实施例中，控制系统可以经由诸如便携式设备(如智能手机或I-phone、平板电脑等)之类的设备上的App来进行控制。因此，设备不必耦合到照明系统，而是可以(暂时)在功能上耦合到照明系统。因此，在实施例中，控制系统可以(也)被配置为由远程设备上的App来控制。在这样的实施例中，照明系统的控制系统可以是从控制系统或从模式中的控制。例如，照明系统可以用码来标识，特别是用于相应照明系统的唯一码。照明系统的控制系统可以被配置为由外部控制系统控制，该外部控制系统基于(由具有光学传感器(例如，QR码阅读器)的用户接口所输入的)(唯一)码的知识来访问照明系统。诸如基于蓝牙、LiFi、WIFI、ZigBee、BLE或WiMAX或其他无线技术，照明系统还可以包括用于与其他系统或设备通信的部件。
本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在设备权利要求、或装置权利要求或系统权利要求中，列举了若干部件，这些部件中的若干个可以由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中列举了某些措施这一事实并没有指示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，该控制系统可以控制设备、装置或系统，或者可以执行本文所描述的方法或过程。此外，本发明还提供了一种计算机程序产品，当在功能上耦合到设备、装置或系统的计算机上或在由设备、装置或系统包括的计算机上运行时，控制此类设备、装置或系统的一个或多个可控元件。
在特定实施例中，光生成设备可以包括控制系统，该控制系统被配置为控制第一光源、第三光源和可选的第二激光光源。这可以允许控制设备光的相关色温和/或显色指数、和/或色点。因此，在特定实施例中，光生成设备还可以包括控制系统，其中控制系统被配置为通过控制第一光源、第三光源以及可选地控制第二激光光源(如果可用)来控制设备光的相关色温和显色指数中的一者或多者。在甚至更特定的实施例中，控制系统被配置为在控制模式中将显色指数保持超过85，甚至更特别地至少90，并且相关色温保持在2300K-3500K的范围内，特别地在2500K-3500K的范围内。
(进一步)将设备光整形为设备光束可能是所期望的。替代地或附加地，(进一步)使设备光均匀化(成为均匀化的设备光)可能是所期望的。为此，可以使用光学元件。因此，在实施例中，光生成设备可以进一步包括光学元件，该光学元件被配置为对设备光进行束整形和/或被配置为使设备光均匀化。特别地，光学元件被配置在第一发光材料的下游。此外，光学元件被配置在一个或多个第一光源的下游以及第二光的第二源的下游。光学元件可以特别地包括准直器，该准直器被用来将光束转换(“准直”)成具有期望的角分布的束。此外，光学元件特别地包括透光体，该透光体具有辐射入射窗。因此，光学元件可以是被配置为准直来自发光体的转换器辐射的透光材料体。在特定实施例中，光学元件包括复合抛物面状准直器，诸如CPC(复合抛物面聚光器)。大质量准直器，诸如大质量CPC，特别地可以被用作光提取器并且被用于准直(发射)辐射。替代地，其中一个还可以包括在杆的前端具有光学接触(n>1.00)的圆顶或中空准直器，诸如CPC，以会聚(发射)辐射。
光学元件可以具有形状与发光体的横截面(垂直于最长的体轴(该体轴特别地平行于辐射输入面)相同的横截面(垂直于光轴)(另见下文)。例如，如果发光体的横截面具有矩形横截面，那么光学元件也可能具有这种矩形横截面，尽管尺寸可能不同。此外，光学元件的尺寸可能随其长度而变化(因为它可以具有束整形功能)。
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，矩形横截面的纵横比可以随着沿光轴的位置而变化，优选地单调变化。在另一个优选配置中，光学元件的横截面的形状可以随着沿光轴的位置而从圆形变为矩形，或反之亦然。
特别地，光学元件可以(然后)被配置为组合以下中的两者或更多者：(i)(未转换的)第一光源光、(ii)第二光源、(iii)第三光源光和(iv)第一发光材料光。在特定实施例中，光学元件可以被配置为将(i)(未转换的)第一光源光、(ii)第二光、(iii)第三光源光和(iv)第一发光材料光进行组合以提供设备光。因此，在实施例中，光生成设备包括被配置为组合未转换的第一光源光、第二光、第三光源光和第一发光材料光以提供设备光的光学元件。在进一步的特定实施例中，光学元件可以被配置为将(i)(未转换的)第一光源光、(ii)第二激光光、(iii)第三光源光和(iv)第一发光材料光进行组合以提供设备光。替代地或另外地，在进一步的特定实施例中，光学元件可以被配置为将(i)(未转换的)第一光源光、(ii)第二发光材料光、(iii)第三光源光和(iv)第一发光材料光进行组合以提供设备光。
注意，光学元件也可以被配置为组合这些被指示的光中的两者或更多者。在光生成设备的操作期间，不需要所有类型的光都可用。这可以例如取决于操作的模式，诸如是否提供白光或是否提供彩色光，或者它可能取决于相关色温。
在特定实施例中，光学元件可以包括以下中的一者或多者：(i)二向色束组合器和(ii)光学均化器。在实施例中，二向色束组合器可以包括二向色棱镜。二向色束组合器也可以被用来透射第一类型光和反射第二类型光，其中透射的第一类型光的棕褐色光轴和第二类型光的光轴可以在二向色束组合器的下游基本上重合。上文还指出了均化器的实施例。在实施例中，可以应用两个或更多二向色束组合器，例如以将第二光(特别地是第二激光光)、第三光源光和第四光源光中的两者或更多者引入到束中。因此，特别地，二向色束组合器被配置在(第一和/或第二)发光材料的下游。然而，在其他实施例中，一个或多个二向色束组合器可以被配置在(第一和/或第二)发光材料的上游和/或一个或多个二向色束组合器可以被配置在(第一和/或第二)发光材料的下游。
术语“光学元件”也可以指多个(不同的)光学元件。
在特定实施例中，设备光所包括的所有第一光源光是由第一发光材料(i)反射的、(ii)散射的和(iii)透射的中的一者或多者。关于第二光，特别是第二激光光，在实施例中，第二光，特别是第二激光光，(也)可以是由第一发光材料(i)反射的、(ii)散射的和(iii)透射的中的一者或多者(另见下文)。然而，在(其他)实施例中，第二光，特别是第二激光光，(也)与第一发光材料基本上没有任何相互作用，因为它可以被添加到第一发光材料光中，即在第一发光材料的下游。因此，在特定实施例中，第二光的第二源，特别是第二激光光源，可以被配置在第一发光材料的下游，并且光生成设备被配置为组合第二光(特别是第二激光光)和第一发光材料光(第一发光材料的下游)。为此，也可以应用(可选的)(第二)光学器件，如二向色镜(二向色束组合器)。关于第三光源，第三光源光在实施例中(也)可以是由第一发光材料(i)反射的、(ii)散射的和(iii)透射的中的一者或多者(另见下文)。然而，在(其他)实施例中，第三光源光(也)与第一发光材料基本上没有任何相互作用，因为它可以被添加到第一发光材料光中，即在第一发光材料的下游。因此，在特定实施例中，第三光源被配置在第一发光材料的下游，并且光生成设备被配置为组合第三光源光和第一发光材料光(第一发光材料的下游)。为此，也可以应用(可选的)光学器件，如二向色镜(二向色束组合器)。
在特定实施例中，第一光源、第一发光材料和第二发光材料可以被配置为使得第一光源光的至少一部分在经受以下一项或多项后仅能到达第二发光材料：(i)被第一发光材料散射，(ii)被第一发光材料反射，以及(iii)透射通过第一发光材料。因此，第一光源光和/或第二光(特别是第二激光光源光)和/或第三光源光在实施例中可以是由第一发光材料(i)反射的、(ii)散射的和(iii)透射的中的一者或多者。例如，在实施例中，第一发光材料可以对于第一光源光的至少一部分和/或第二光源的至少一部分和/或第三光源光的至少一部分是可透射的。
术语“第二激光光源光”和类似术语特别地指示由第二激光光源产生的光。
特别地，在实施例中，第一发光材料对于第二光的至少一部分是可透射的。
在实施例中，第一发光材料可以由透光体构成或被配置为透光体，诸如在特定实施例中为光透明体。在这样的实施例中，第二光源，特别是第二激光光源，和/或第三光源和/或第一光源可以被配置在第一发光材料的上游。因此，在特定实施例中，第一发光材料可以对于第二光(特别是第二激光光)的至少一部分和/或第三光源光的至少一部分和/或第一光源光的至少一部分是可透射的，其中第二光源，特别是第二激光光源，和/或第三光源和/或第一光源被配置在第一发光材料的上游，并且其中在一个或多个操作模式期间，第二光(特别是第二激光光)和/或第三光源光和/或第一光源光的至少一部分透射通过第一发光材料，以提供透射的第二光和/或第三光源光和/或第一光源光。此外，特别地，在光生成设备的一个或多个操作模式中，光生成设备被配置为生成(白色)设备光，该(白色)设备光包括第一发光材料光、透射的第二光和/或透射的第三光源光和/或透射的第一光源光。然而，第二光源(特别是第二激光光源)和第三光源中的一者或多者也可以被配置在第一发光材料的下游。以这种方式，第二光源(特别是第二激光光源)和第三光源中的一者或多者的光可以绕过第一发光材料。使第一发光材料透射、散射或反射可以增加设备光的均匀化。在特定实施例中，第二光的至少一部分可以被第一发光材料透射。此外，在实施例中，第三光源的至少一部分光可以绕过第一发光材料。因此，在实施例中，第二光源，特别是第二激光光源，可以被配置在第一发光材料的上游，并且第三光源(然而)可以被配置为生成绕过第一发光材料的第三光源光。
此外，在实施例中，第一光源光的(至少)一部分可以绕过第一发光材料。因此，第一光源可以被配置为成生绕过第一发光材料的第一光源光和不绕过第一发光材料的第一光源光。因此，可以存在多个第一光源，其中第一光源的一个子集被配置在第一发光材料的上游(其至少部分地转换该第一光源光)并且第一光源的一个子集可以被配置为生成绕过第一发光材料的第一光源光(并且其因此不被第一发光材料转换、反射、吸收或散射)。
替代地或附加地，在实施例中，第一光源光的至少一部分可以绕过第二发光材料。因此，第一光源可以被配置为生成绕过第二发光材料的第一光源光和不绕过第二发光材料的第一光源光。因此，可以存在多个第一光源，其中第一光源的一个子集被配置在第二发光材料的上游并且第一光源的一个子集可以被配置为生成绕过第二发光材料的第一光源光。
在特定实施例中，第三光源可以被配置在第一发光材料的和第二发光材料的上游，其中第一发光材料对于第三光源光的至少一部分是可透射的，并且其中第二发光材料对于第三光源光的至少一部分是可透射的。在替代实施例中，第三光源可以被配置在第一发光材料的和第二发光材料的下游，其中第三光源被配置为生成绕过第一发光材料和第二发光材料的第三光源光。此外，在特定实施例中，第二激光光源被配置在第一发光材料的和第二发光材料的下游，其中第二激光光源被配置为生成绕过第一发光材料和第二发光材料的第二激光光源光。
特别地，第一光源光具有光轴。在特定实施例中，光轴(O)入射在第一转换器材料上并且不入射在第二转换器材料上。以这种方式，可以保护第二转换器材料(特别是第二发光材料)免受直接的第一(激光)光源光的影响。特别地，可以在第一光源光能经由第一转换器材料散射仅到达第二转换器材料(或者在特定实施例中完全不能到达第二转换器材料)时，获得光轴(O)入射在第一转换器材料上而不入射在第二转换器材料上的实施例。
特别地，在实施例中，光生成设备可以包括发光体，其中发光体包括第一发光材料。在这样的实施例中，也可以用多个第一光源泵浦发光体。这可以进一步增加光生成设备的输出。因此，在更进一步的特定实施例中，光生成设备可以包括多个第一光源，其中多个第一光源被配置为用第一光源光照射发光体。代替术语“发光体”和类似术语，也可以应用术语“透光体”和类似术语，因为发光体对于第一发光材料光也是可透射的。
如上面所指示，光生成系统在实施例中特别地包括发光体。发光体可以包括(N)个侧面(在长度L的至少一部分上)，其中N≥3。因此，特别地，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)的横截面形状，特别是矩形。如果发光体具有圆形横截面，则N可以被认为是∞。
(细长的)本体包括第一端或第一面，其一般来说被配置为垂直于第二端或第二面以及(n)个侧面中的一个或多个，其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，但是其也可以被配置在不等于90°和不等于180°的角度下。因此，在实施例中，在特定实施例中，辐射出射窗与一个或多个侧面中的一个或多个(特别地是所有侧面)具有不等于0°且不等于180°的角度。请注意，对于不同的侧面，角度α可能不同。例如，条形细长本体的倾斜辐射出射窗与第一侧面具有α1的角度，与第二侧面具有α2＝180°-α1的角度，并且与另外两个侧面具有90°的角度。(细长的)发光体因此在实施例中可以包括(n)个侧面和第二侧面，该(n)个侧面包括第一侧面，该第一侧面包括辐射输入面，该第二侧面被配置为平行于第一侧面，其中侧面限定了高度(H)。第一和第二侧面被配置为与它们之间的发光体材料平行，从而限定了发光体的宽度。辐射输入面是可以被配置为接收光源光的第一面的至少一部分。(细长的)发光体还包括辐射出射窗，该辐射出射窗桥接第一侧面与第二侧面之间的高度(H)的至少一部分。特别地，辐射出射窗由第二面构成。下面还阐述了进一步的实施例。如上面所指示，在实施例中，辐射出射窗和辐射输入面具有不等于0°且不等于180°的角度(α)。此外，还如上文在实施例中所指示的，辐射出射窗与一个或多个侧面中的一个或多个具有不等于0°且不等于180°的角度。
透光体具有光导或波导属性。因此，透光体在本文中也被指示为波导或光导。由于透光体被用作聚光器，因此在本文中，透光体也被指示为聚光器。透光体一般来说会在垂直于透光体长度的方向上具有(N)UV、可见和(N)IR辐射(诸如在实施例中至少可见光)中的一者或多者的(一些)透射。如果没有三价铈之类的活化剂(掺杂剂)，可见光的内部透射可能接近100％。
对于一个或多个(第一)发光波长，透光体的透射可以是至少80％/cm，诸如至少90％/cm，甚至更特别是至少95％/cm，诸如至少98％/cm，诸如至少99％/cm。这意味着，例如一块1cm3的立方体形透光体，在具有选定发光波长(诸如与透光体的发光材料的光的最大发射相对应的波长)的辐射的垂直照射下，会具有至少95％的透射。因此，发光体在本文中也被指示为“透光体”，因为该本体对于发光材料光是透光的。在本文中，透射的值特别地指的是不考虑接口处的菲涅耳损耗(例如空气)的透射。因此，术语“透射”特别地指的是内部透射。内部透射可以例如通过测量具有不同宽度(在该宽度上测量透射)的两个或更多本体的透射来确定。然后，基于这样的测量，可以确定菲涅耳反射损耗的贡献和(因此)可以确定内部透射。因此，特别地，本文中指出的用于透射的值忽略了菲涅耳损耗。在实施例中，可以将抗反射涂层施加到发光体，以便(在光入光耦合(incoupling)过程期间)抑制菲涅耳反射损耗。除了感兴趣的(多个)波长的高透射之外，(多个)波长的散射也可能特别低。因此，仅考虑散射效应的感兴趣波长的平均自由程(因此不考虑可能的吸收(鉴于高透射，其无论如何应该是低的)可以是至少本体长度的0.5倍，诸如至少是本体长度，诸如至少是本体长度的两倍。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5mm，诸如至少10mm。感兴趣的波长特别地可以是发光材料的光的最大发射处的波长。术语“平均自由程”特别地是光线在经历将改变其传播方向的散射事件之前、将行进的平均距离。可以通过在垂直辐射下向透光体提供具有第一强度的特定波长处的光、并将在透射通过材料之后测量的该波长的光的强度与在该特定波长处提供给该材料的光的第一强度相关来确定透射(另见《化学与物理CRC手册》E-208和E-406，第69版，1088-1989)。
术语“光”和“辐射”在本文中可互换使用，除非从上下文清楚术语“光”仅指可见光。术语“光”和“辐射”因此可以指UV辐射、可见光和IR辐射。在特定实施例中，特别地对于照明应用，术语“光”和“辐射”是指可见光。
透光体可以具有任何形状，诸如梁状(或条状)或杆状，但是特别是梁状(立方体状)。诸如发光聚光器之类的透光体可以是中空的，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。本发明不限于形状的特定实施例，本发明也不限于具有单个出射窗或出光耦合面的实施例。下面，更详细地描述一些特定实施例。如果透光体具有圆形横截面，那么宽度和高度可以相等(并且可以被定义为直径)。然而，特别地，透光体具有立方体形状，诸如条状形状，并且还被配置为提供单个出射窗。
在实施例中，光源中的一个或多个可以被配置为具有发光材料的反射配置。此外，在实施例中，光源中的一个或多个可以以透射配置被配置。
特别地，在实施例中，固态光源或其他光源不与透光体(直接)物理接触。
特别地，在实施例中，透光体包括辐射输入面和辐射出射面，该辐射输入面被配置为与第一光源成光接收关系。特别地，在实施例中，辐射输入面和辐射出射面不是透光体的相同部分，但不排除可以使用相同面来提供辐射输入面和辐射出射面。在特定实施例中，辐射出射面和辐射输入面由透光体的不同面构成(另见下文)。
因此，透光体，更特别地是，其辐射输入面，被配置在第一光源的下游。或者换言之，透光体，更特别地是，其辐射输入面，与第一光源辐射耦合。
术语“辐射耦合”或“光学耦合”可以特别地意指：(i)光生成元件，诸如光源，和(ii)另一物品或材料，彼此相关联，以使得由透光体发射的辐射的至少一部分被物品或材料接收。换言之，物品或材料被配置为与透光体具有光接收关系。透光体的辐射的至少一部分将被物品或材料接收。这在实施例中可以是直接的，诸如与透光体(的光发射表面)物理接触的物品或材料。这在实施例中可以经由介质，如空气、气体或液体或固体光导材料。在实施例中，一个或多个光学器件，如透镜、反射器、滤光器，也可以被配置在透光体与物品或材料之间的光路中。
术语“上游”和“下游”涉及相对于来自光生成部件(在这里特别是光源)的光的传播的物品或特征的布置，其中相对于来自光生成部件的光束内的第一位置，光束中更靠近光生成部件的第二位置为“上游”，并且光束中更远离光生成部件的第三位置为“下游”。
因此，特别地，透光体对于从辐射输入面传播到辐射出射面的光源光的至少一部分是可透射的。此外，特别地，透光体还被配置为将通过透光体传播的光源光的一部分转换成第一发光材料光。透光体在本领域中是已知的，诸如例如在WO2006/054203中所描述的，其通过引用并入本文。
如上面所指示，透光体特别地被配置为将通过透光体传播的(第一)光源光的一部分转换成具有第一发光材料光光谱功率分布的第一发光材料光，第一发光材料光光谱功率分布与第一光源光的第一光谱功率分布不同。第一发光材料光可以特别地是由于下转换，也参见上文。
在特定实施例中，透光体特别地可以具有大于1的纵横比，即长度大于宽度。一般而言，透光体是杆或条(梁)或矩形板，尽管透光体不一定具有正方形、矩形或圆形的横截面。一般来说，光源被配置为辐射较长的面(侧边缘)中的一个(或多个)，在本文中被指示为辐射输入面，并且辐射从前面(前边缘)的面逸出，在本文中被指示为辐射出射窗。(多个)光源可以向一个或多个侧面以及可选地向端面提供辐射。因此，可以存在多于一个辐射输入面。大体杆状或条状透光体可以具有任何横截面形状，但是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。辐射出射窗可以特别地具有与辐射输入面不等于0°且不等于180°的角度，诸如90°的(多个)角度。此外，在特定实施例中，辐射出射窗与一个或多个侧面中的一个或多个具有不等于0°且不等于180°的角度，诸如90°的(多个)角度。通常，(陶瓷或水晶)本体是立方体。在特定实施例中，本体可以被设置有与立方体不同的形状，其中光输入表面具有某种程度的梯形形状。通过这样做，可以更增强光通量，这对于某些应用可能是有利的。因此，在一些实例中(也见上文)，术语“宽度”也可以指直径，诸如在具有圆形横截面的透光体的情况下。
在(其他)实施例中，主体还具有横向尺寸宽度或长度(W或L)或直径(D)以及厚度或高度(H)。在实施例中，(i)D≥H或(ii)和W≥H和/或L≥H。发光分块(tile)可以是透明的或光散射的。在实施例中，分块可以包括陶瓷发光材料。在特定实施例中，L≤10mm，诸如特别地L≤5mm，更特别地L≤3mm，最特别地L≤2mm。在特定实施例中，W≤10mm，诸如特别地W≤5mm，更特别地W≤3mm，最特别地W≤2mm。在特定实施例中，H≤10mm，诸如特别地H≤5mm，更特别地H≤3mm，最特别地H≤2mm。在特定实施例中，D≤10mm，诸如特别地D≤5mm，更特别地D≤3mm，最特别地D≤2mm。在特定实施例中，本体在实施例中可以具有在50m-1mm的范围的厚度。此外，本体可以具有在100μm-10mm的范围的横向尺寸(宽度/直径)。在更进一步的特定实施例中，(i)D>H或(ii)W>H和W>H。特别地，长度、宽度和直径等横向尺寸至少是高度的2倍，如至少5倍。
在实施例中，发光材料由(透光)体构成或作为(透光)体而被提供。在实施例中，发光材料由(透光)层构成或作为(透光)层而被提供。该层在实施例中也可以被指示为本体。在特定实施例中，光生成设备包括发光体，其中发光体包括第一发光材料，并且其中发光体是陶瓷体。同样，这可以适用于第二发光材料。在特定实施例中，本体可以包括第一发光材料和第二发光材料。因此，在实施例中，发光体包括第二发光材料。因此，在特定实施例中，陶瓷体包括第一发光材料和第二发光材料。
在实施例中，(第一)发光体由单个晶体构成。在(其他)实施例中，(第一)发光体由陶瓷体构成。在又一些实施例中，(第一)发光体由多晶材料构成，诸如多晶材料层。这在实施例中可以是粉末层或压实的粉末层。在特定实施例中，粉末层或压实的粉末层可包括第一发光材料和第二发光材料两者。因此，在实施例中，粉末层或压实的粉末层包括第二发光材料。在又一些实施例中，可以应用多层，其中第一层包括第一发光材料(并且基本上没有第二发光材料)，并且第二层包括第二发光材料(并且基本上没有第一发光材料)。在本文中，“基本上没有”可以指示<0.1的重量比，诸如<0.01。因此，在更进一步的特定实施例中，发光体可以包括陶瓷体和多层材料中的一者或多者。多层材料因此可以包括第一发光材料和第二发光材料，并且在特定实施例中还可以是陶瓷体。
光源中的一个或多个的光源光可以被提供给以透射配置或反射配置的第一发光材料。当一个以上的光源被配置为向第一发光材料提供光源光时，光源中的两个或更多的光源的光源光可以被提供给以透射配置和反射配置的第一发光材料。
在实施例中，二向色滤光器可以被配置在第一光源与第一发光材料之间，即在第一光源的下游以及在第一发光材料的上游。替代地或另外地，二向色滤光器可以被配置在第二光源(特别是第二激光光源)与第一发光材料之间，即在第二光源(特别是第二激光光源)的下游以及在第一发光材料的上游。替代地或附加地，二向色滤光器可以被配置在第三光源与第一发光材料之间，即在第三光源的下游以及在第一发光材料的上游。可以应用二向色滤光器以允许光源光被二向色滤光器透射、并且第一发光材料光被反射回来。以这种方式，在第一光源和/或第二光源(特别是第二激光光源)的方向上传播的第一发光材料光可以至少部分地被重复使用。因此，在实施例中，二向色滤光器可以被配置在第一发光材料与光学元件之间。
二向色滤光器和第一发光材料可以具有非零距离，诸如例如选自0.01mm-10mm的范围。在没有物理接触的情况下，特别地在至少大约0.001mm的距离处，可能会有更少的光损耗。
当不存在二向色滤光器(或其他光学器件)时，在实施例中，第一光源和/或第二激光光源可以具有到第一发光材料的非零距离，诸如例如选自0.01mm-10mm的范围。在没有物理接触的情况下，特别地在至少大约0.001mm的距离处，可能会有更少的光损耗。非零距离还可以允许第一光源和/或第二激光光源与第一发光材料的不同热路径。
一个或多个散热器可以被配置为与第一光源、第二光的第二源、第三光源、第四光源和第一发光材料中的一者或多者热接触。
在实施例中，在光生成设备的操作模式中，光生成设备被配置为生成具有至少70的CRI、选自2500K-7000K范围(诸如2500K-6500K)内的相关色温。如上面所指示，控制系统可以被配置为通过控制第二激光光源来控制相关色温。在更进一步的实施例中，控制系统被配置为控制第一光源、第二激光光源、第三光源和第四光源。特别地，控制系统可以被配置为在控制模式中将显色指数保持超过75，并且将相关色温保持在2500K-6500K(诸如2700K-6500K)的范围内。用户可以选择CRI值和/或CCT值，并且控制系统可以定义设备光的光谱功率分布。然而，特别地，CRI至少为80，并且相关色温可以选自2000K-5000K的范围。设备(光)的发光效率在实施例中可以选自290-370Lm/W的范围，诸如300-360Lm/W。在实施例中，光生成设备被配置为向发光光(luminescent light)提供从发光体的辐射出射面发射的具有功率密度为4W/mm2的功率，特别地功率密度至少为7W/mm2，更特别地至少为9W/mm2，更更特别地至少为13W/mm2。因此，在光生成设备的操作模式中的实施例中，光生成设备被配置为从发光转换器的辐射出射表面(或辐射出射面)生成具有功率密度至少为4W/mm2的发光材料光。在更进一步的特定实施例中，照明设备可以被配置为提供与从与提供亮度至少为2000lm/mm2的白光的发光光相同的表面发出的蓝色和/或红色激光光相组合的发光光，亮度更特别地至少为3000lm/mm2，甚至更特别地至少为6000lm/mm2。在本文中，“lm”是指流明。
在又一方面，本发明还提供了一种包括如本文所定义的光生成设备的照明装置。照明装置还可以包括外壳、光学元件、百叶窗等。
照明设备(或照明装置)可以例如是如下系统的一部分或者可以被应用在如下系统中：办公照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明系统、聚光灯系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自发光显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警告标志系统、医疗照明应用系统、指示标志系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、(户外)道路照明系统、城市照明系统、温室照明系统、园艺照明、数字投影或LCD背光，等等。
附图说明
现在将仅通过示例的方式参考所附示意图来描述本发明的实施例，在所附示意图中对应的参考标号指示对应的部分，并且其中：
图1a-图1h示意性地描绘了一些方面和变体；
图2a-图2b示出了实施例的一些发射光谱；
图3a-图3c示意性地描绘了一些实施例和变体；
图4示意性地描绘了进一步的实施例；
图5示意性地描述了进一步的实施例；以及
图6示意性地描绘了发光材料(本体)的一些实施例。
示意图不一定按比例绘制。
具体实施方式
图1a-图1h示意性地描绘了被配置为生成设备光1001的光生成设备1000的实施例。光生成设备1000包括第一光源110、第一发光材料210、第二光121的第二源120和第三光源130。
第一光源110被配置为生成具有第一峰值波长λ1的蓝色第一光源光111，λ1例如选自440nm-475nm的光谱波长范围。特别地，第一光源110是第一激光光源10。第一激光光源被配置为生成第一激光光源光11。
第一发光材料210被配置为将第一光源光111的至少一部分转换成第一发光材料光211，该第一发光材料光211具有波长在绿色光谱波长范围和黄色光谱波长范围中的一个或多个光谱波长范围中的发射带。在实施例中，第一发光材料210可以包括A3B5O12:Ce类型的发光材料，其中A包括Y、Gd、Tb和Lu中的一者或多者，并且其中B包括Al、Ga和In中的一者或多者，其中A至少包括Y，并且其中B至少包括Al。
第二光121的第二源120被配置为提供第二光121，该第二光121具有主波长或峰值波长在实施例中在580nm-610nm光谱波长范围的发射带。
在实施例中，第二光121的第二源120包括第二激光光源20，该第二激光光源20被配置为生成第二激光光源光21。特别地，在实施例中，第二激光光源光21具有第二峰值波长λ2，该第二峰值波长λ2选自590nm-600nm的光谱波长范围。在图1c和图1d中示意性地描绘了这样的实施例。
替代地或附加地，在实施例中，第二光121的第二源120包括第二发光材料220，第二发光材料220被配置为将第一光源光111和第一发光材料光211中的一种或多种转换成第二发光材料光221。特别地，第二发光材料光221具有在580nm-610nm的光谱波长范围的主波长。在图1a、图1b、图1e、图1f、图1g和图1h中示意性地描绘了这样的实施例。
特别地，第三光源130被配置为生成具有第三峰值波长λ3的红色第三光源光131，在特定实施例中，第三峰值波长λ3选自630nm-670nm的光谱波长范围。特别地，第三光源130是第三激光光源30。第三激光光源30被配置为生成第三激光光源光31。
此外，在实施例中，光生成设备1000被配置为在第一操作模式中提供白色设备光1001，该白色设备光1001包括第一光源光111、第一发光材料光211、第二光121和第三光源光131，特别地，具有选自2000K-5000K的范围内(诸如2000K-4000K)的相关色温以及选自至少80范围的显色指数。
在特定实施例中，λ1选自450nm-470nm的光谱波长范围，并且其中λ3选自635nm-650nm的光谱波长范围。
图1a、图1b和图1e示意性地描绘了第一光源110、第一发光材料210和第二发光材料220被配置为使得第一光源光111的至少一部分在经受以下一项或多项之后仅可以到达第二发光材料220的实施例：由第一发光材料210散射、由第一发光材料210反射，和透射通过第一发光材料210。
举例来说，图1a还包括控制系统300。这样的控制系统可能可用也可能不可用。同样在其他示意性描绘的实施例中，这样的控制系统300可能可用或可能不可用(另见图4)。
参考标号O指示(光源的)光轴。
图1e示意性地描绘了其中第一光源光111具有光轴O的实施例，其中光轴O入射在第一发光材料210上并且不入射在第二发光材料220上(例如与图1a的实施例不同)。因此，基本上第二发光材料220可以仅被第一光源光211(并且可选地例如一些散射的第一光源光111)激发。因此，在图1e中示意性描绘的实施例中，但也可选地在图1a、图1b和图1h中。
在图1c中，所有光源，包括第二激光光源20，都向第一发光材料210的表面提供辐射。
在图1f中示意性描绘的实施例中，应用组合器(诸如二向色镜)以将第三光源光131引入到包括第一光源光111、第二光21和第一发光材料光211的束中。在特定实施例中，光生成设备1000还可以包括光学元件420，光学元件420被配置为组合第一光源光111、第一发光材料光211、第二光121和第三光源光131。
作为示例参考图1c，光生成设备(1000)可以包括发光体(1200)，其中发光体(1200)包括第一发光材料(210)。在实施例中，发光体(1200)可以包括陶瓷体和多层材料中的一种或多种。陶瓷体可以是多层陶瓷体。
参考图1h，发光体1200(也)包括第二发光材料220。
在实施例中，在第一操作模式中，设备光1001具有设备光光谱功率并且第二发光材料光221具有第二发光材料光光谱功率，其中第二发光材料光谱功率选自设备光光谱功率的总光谱功率的1％-22％的范围，并且其中设备光在距黑体轨迹10SDCM上或者10SDCM内具有选自2000K-5000K范围(诸如2000K-4000K)的相关色温。
可以使用YAG石榴石磷光体(0.4mol％Ce)、460nm蓝色激光与632nm红色激光相结合，产生3000K暖白光。CRI＝82且R9等于15。向系统添加一些琥珀色/橙红色磷光体(琥珀色/橙红色磷光体的输出仅为黄色的9％)并将其与632nm的红色激光相结合，似乎可以产出90的CRI和69的R9；参见包括这两种磷光体的光谱组合物的图2a-图2b。图2a描绘了没有再吸收情况下的YAG:Ce(0.4mol％)的陶瓷体(E1曲线)以及在被琥珀色/橙红色磷光体再吸收后的陶瓷体(E2曲线；磷光体不被蓝色LED激发)。在CIEu’中，磷光体发射红移25pts。当仅使用这两种磷光体与蓝色激光相结合产生3000K光谱时，导致68的CRI以及-45的R9。琥珀色/橙红色对光谱的贡献为35％。所以我们只生成少量的琥珀色/橙红色磷光体，光谱的附加红移是由黄光和红色激光的再吸收所引起的(图2a)。图2b示出了使用YAG陶瓷体与460nm蓝色激光和632nm红色激光相结合的3000K光源的光谱功率分布(S1)。在S2的情况中，添加了一些琥珀色/橙红色磷光体。在S1的情况中，CRI＝82并且R9＝15。在S2的情况中：CRI＝90并且R9＝69。图2b中的右图是图2b中的左图的放大图。
与之前的情况一样，光学组件可以被附着在封装的出射(顶部)侧，这有助于顶部磷光体组件的额外冷却。
在实施例中，琥珀色/橙红色和黄色/绿色磷光体可以不直接接触并且被布置在混合室中(图3a)。这可以有助于进一步降低琥珀色/橙红色磷光体上的泵浦光功率密度水平，并提供为两个磷光体系统拆分热管理路径的可能性。特别地，主要的蓝色泵浦光激发位于出射窗中的绿色/黄色磷光体。蓝光可以通过小的光学窗或透镜组件(例如负透镜或自由形式的透镜)进入混合盒，将激发光均匀地扩散在绿色/黄色磷光体上。蓝光在磷光体中被部分地转换，并且被部分地透射到输出方向。部分绿/黄光(约50％)被重新发射回到混合室，在混合室中，其激发琥珀色/橙红色磷光体。由于磷光体中的菲涅耳反射和散射，蓝光也从绿色/黄色磷光体被部分地反射。这种背反射的蓝色以及绿/黄光激发了位于混合盒的侧面上的琥珀色/橙红色磷光体。调谐琥珀色/橙红色磷光体的厚度和面积以吸收入射绿/黄和蓝光的至少一部分，特别是发射带的短波长侧。发射到混合盒中的琥珀色/橙红色光朝向输出穿过绿色/黄色磷光体。
混合室的形状不限于图3a中示意性描绘的形状。混合室的高度与宽度尺寸之比、壁的倾斜度(也可以是直壁)以及出射窗相对于激光入射的尺寸可以针对最大效率、所要求的光源亮度和琥珀色/橙红色磷光体所需的面积量而被优化。
绿色/黄色以及琥珀色/橙红色磷光体彼此不直接接触的这种架构提供了拆分热管理路径的可能性。例如，绿色/黄色磷光体可以被嵌入(共烧结)在陶瓷板中并从侧面冷却或被附着在出射处的具有良好导热性的光学元件(顶部冷却)。琥珀色/橙红色磷光体可以被附着到构成单独的散热器的混合盒的侧壁上。混合盒可以包括附着到不同侧壁上的不同类型的琥珀色/橙红色磷光体，或红色和琥珀色磷光体的组合。
因此，图3a示意性地描绘了包括光混合室500的照明设备1000的实施例。光混合室500包括封包(envelope)510和室窗515，它们一起限定了室容积501。在示意性描绘的实施例中，封包510包括第二发光材料220(的至少一部分)，并且室窗515包括第一发光材料210(的至少一部分)。室窗515可以包括辐射出射面425。
此外，示意性地描绘了一种变体，其中以下中的一种或多种适用：(i)等于或小于第一表面面积A1的10％可以与第二发光材料220热接触，并且(ii)等于或者小于第二表面面积A2的10％可以与第一发光材料210热接触。
此外，示意性地描绘了一种变体，其中第一发光材料210被配置为与第二导热元件420热接触，并且其中第二发光材料220被配置为与第一导热元件410热接触。特别地，第一导热元件410和第二导热元件420可以不彼此热接触。
在实施例中，可以调谐激发绿色/黄色磷光体并朝向琥珀色/橙红色磷光体反射的蓝色激光的量，从而提供实现色点可调谐架构的方式。可以通过使用恰好位于绿色/黄色磷光体下方(在绿色/黄色与红色转换器之间)的反射偏振器元件来实现这种可调谐性(见图3b)；反射偏振器用参考标号440来指示。当蓝色激光的偏振方向与偏振器所允许的方向一致时，几乎所有的蓝光都将朝向绿色/黄色磷光体透射。在这两个取向未对准蓝色泵浦的情况下，光将被部分地透射到绿色/黄色，并且被部分地朝向琥珀色/橙红色磷光体反射，从而允许调谐色点。例如，可以实现调谐，将反射偏振器元件保持固定在混合盒中，并(例如机械地)旋转蓝色激光器的取向及其相对于混合盒的偏振平面。这种反射偏振器的示例可以是3M的DBEF箔或基于玻璃的线栅(例如，由Moxtec制造的)偏振器组件。图3b示意性地描绘了具有反射偏振器的颜色可调实施例，该反射偏振器具有对准的(左)和未对准的(右)偏振方向。
在实施例中，释放琥珀色/橙红色磷光体上的热负载和光负载的替代方式是使用附加的红色激光(在630nm-635nm的波长范围内)。这也允许调谐光谱色点并有助于额外增加光源的CRI。该架构可以类似于红色激光可以被设置为与蓝色激光共线传播/组合的实施例。这同样在关于图3a所描述的实施例的架构中也是可能的。
在关于图3b描述的实施例的版本中，当红色激光进入混合盒时，其偏振平面的取向可能与蓝色激光的取向不一致。在蓝色和红色激光的偏振平面相对于包括反射偏振器的混合盒可以被独立设置(旋转)的情况下，可以在颜色可调性方面获得更大的自由度。
在实施例中，与更多激光的其他组合以实现颜色可调系统是可能的。除了主要泵浦蓝色激光之外，红色或琥珀色磷光体还可以通过混合盒的一侧(具有二向色反射器的透明散热器或通过小孔进入到腔室中的激光)被另一个(例如绿色)激光泵浦。或者替代地，红色激光也可以通过混合盒的一侧(其包含或不含磷光体)进入。具有多个激光的混合盒几何形状的可能配置如图3c中所呈现。然而，除了图3c中示意性描绘的以外，还可以选择其他配置以包括光源的光源光(还参见例如图4)。
例如参考图3a-图3c，一层可以是弯曲的(第二发光材料)，并且另一层可以是平面的(第一发光材料)。例如，一层可以具有圆锥形状，并且另一层可以是平面的。然而，第二发光材料的形状也可以是金字塔形的(并且第一发光材料的形状是矩形的)。
以上示意性描绘的实施例中的许多实施例示出了照明设备1000的实施例，其中第二发光材料220被配置为将(i)第一发光材料光211的一部分和(ii)第一光源光111的一部分中的一者或多者转换成第二发光材料光221，该第二发光材料光221具有在琥珀色-红色波长范围的一个或多个波长(其中第二发光材料光221具有不同于第一发光材料光光谱功率分布的第二发光材料光光谱功率分布)。此外，特别地，第二发光材料220可以被配置为将第一发光材料光211的一部分和第一光源光111的一部分转换成第二发光材料光221。再进一步，特别地，第一转换材料215可以对于第一光源光111是至少部分透射的。此外，在特定实施例中，第一发光材料210和第二发光材料220中的一者或多者被提供为陶瓷体。
设备1000特别地可以包括第一发光材料210，第一发光材料210被配置为将第一光源光111的至少一部分转换为第一发光材料光211。发光材料光211可以具有波长在绿色光谱波长范围和黄色光谱波长范围中的一者或多者中的发射带。特别地，第一发光材料210可以包括A3B5O12:Ce类型的发光材料，其中A包括Y、Gd、Tb和Lu中的一者或多者，并且其中B包括Al、Ga和In中的一者或多者，其中A至少包括Y，并且其中B至少包括Al。如上面所指示，发光材料210可以包括Yx1-x2-x3Ax2Cex33Aly1-y2By25O12，其中x1+x2+x3＝1，其中x3>0，其中0<x2+x3≤0.2，其中y1+y2＝1，其中0≤y2≤0.2，其中A包括选自由镧系元素和钪组成的组中的一种或多种元素，并且其中B包括选自由Ga和In组成的组中的一种或多种元素，其中最多10％的Al-O可以被Si-N取代。特别地，x3选自0.001-0.1的范围，其中0<x2+x3≤0.1，并且其中0≤y2≤0.1。特别地，x3选自0.001-0.1的范围，其中0<x2+x3≤0.1，并且其中0≤y2≤0.1。在特定实施例中，第一发光材料光211具有选自555nm-580nm的范围的第一主波长λd1。
图4示意性地描绘了进一步的实施例以及一些变体。
第二光源120可以被配置在第一发光材料210的上游。因此，发光材料210对于第二光源光121可以是可透射的。此外，第三光源130被配置为生成绕过第一发光材料210的第三光源光131。
参考标号125指示辐射输入面，并且参考标号126指示辐射出射面。
为了冷却第一发光材料210，可以应用散热器，这(非常示意性地)用参考标号1005来指示。一个或多个散热器1005可以与光源110、20、130中的一者或多者和/或与发光材料210热耦合。
光生成设备1000可以被配置为将第二光21和第一发光材料光211(在第一发光材料210的下游)进行组合和/或均匀化。例如，可以应用光学元件420来引入第二光源光121和/或第三光源光131。光学元件420例如可以是二向色镜或二向色组合器。光学元件420也可以是多个二向色镜或二向色组合器的组合。设备1000进一步可选地包括光学元件430，光学元件430被配置为可选地对未被转换的第一光源光111、第二光12、第三光源光131和第一发光材料光211进行组合和/或均匀化，以提供设备光1001。在特定实施例中，光学元件430可以包括(i)二向色束组合器和(ii)光学均化器中的一者或多者。光学元件430可以替代地或附加地被配置为对设备光1001进行束整形和/或被配置为使设备光1001均匀化。如示意性描绘的，光学元件430被配置在第一发光材料210的下游。例如，光学元件430可以包括类似CPC的光学元件。光学元件430可以包括反射光学器件和透射光学器件中的一者或多者。在示意图中，示意性地描绘了透射光学器件，但是这不应被解释为仅限于透射光学器件。
在实施例中，设备1000还包括控制系统300，控制系统300被配置为控制第二激光光源20和/或其他光源110和130中的一者或多者。
特别地，控制系统300被配置为控制设备光1001的相关色温和显色指数中的一者或多者，诸如特别地，通过控制第一光源110、第三光源130和可选地第二激光光源20来进行控制。在光生成设备1000的操作模式中，光生成设备1000被配置为生成具有亮度至少为2000lm/mm2的设备光1001。
举例来说，在图4的示意性描绘的实施例中，第一发光材料210和第二发光材料220都被应用。它们可以例如被组合成单个本体。然而，可以应用具有多层的其他实施例，或者甚至类似于引入其他颜色的其他实施例。第二发光材料220被配置为生成第二发光材料光221。这可以例如是琥珀色或橙色第二发光材料光221。这可以(进一步)增加CRI。
可以用一个或多个光学器件(例如(聚焦)透镜)来执行聚焦。特别地，可以应用两个透镜来聚焦激光光源光。准直可以用一个或多个(其他)光学器件来执行，如准直元件，诸如透镜和/或抛物面镜。参考标号410指示可以被用于聚焦和/或准直的光学器件。尽管描绘了单个透镜，但是也可以应用其他类型的透镜、多个透镜，因为参考标号410指示光学器件，特别是聚焦和/或准直光学器件，一般来说，特别地，光学器件410可以包括聚焦光学器件。
参考图1a-图4，替代地也可以应用反射配置。
图5示意性地描绘了包括如上所述的光生成设备1000的照明装置2的实施例。参考标号301指示可以与控制系统(未描绘)在功能上耦合的用户接口，控制系统由照明系统1000构成或在功能上耦合到照明系统1000。
图6示意性地描绘了发光材料210的一些实施例。在这里，描绘了发光材料被提供为本体1200的实施例(也参见上文)。高度用参考标号H来指示，宽度用参考标号W来指示，长度用参考标号L来指示，直径用参考标号D来指示。注意，在实施例中，本体1200还可以包括两种或更多种发光材料，诸如第一发光材料210和第二发光材料220。因此，可选地，参考标号210也可以被解释为第一发光材料210和第二发光材料220。
在示例中，由不同光源发射的功率沿BBL移动。通过改变红色、橙色/琥珀色、绿色/黄色和蓝色的贡献来改变CCT。其中，应用了0.4％Ce YAG、橙色发光材料和琥珀色LED光。在下表中指示了不同CCT和组合的结果：
Figure BDA0003511397960000421
Figure BDA0003511397960000431
Figure BDA0003511397960000432
Figure BDA0003511397960000433
Figure BDA0003511397960000441
术语“多个”是指两个或更多。
本领域技术人员将理解本文中的术语“实质上”或“基本上”和类似术语。术语“实质上”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，形容词实质上或基本上也可以被移除。在适用的情况下，术语“实质上”或术语“基本上”还可以涉及90％或更高，诸如95％或更高，特别地99％或更高，甚至更特别地99.5％或更高，包括100％。
术语“包括”还包括术语“包括”意指“由……组成”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中的一者或多者。例如，短语“项1和/或项2”和类似短语可以涉及项1和项2中的一者或多者。术语“包括”在实施例中可以指的是“由...组成”，但是在另一个实施例中也可以指的是“至少包含所定义的种类和任选的一种或多种其他种类”。
此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三等被用于在相似的元件之间进行区分，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情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以除了本文描述或图示之外的其他顺序来操作。
设备、装置或系统可以在本文中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操作中的设备、装置或系统。
应当注意，上述实施例说明了本发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。
在权利要求中，放置在括号之间的任何参考标号不应被解释为限制权利要求。
动词“包括”及其变化的使用不排除权利要求中所陈述之外的元件或步骤的存在。除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应在包容性的含义上来进行解释，而不是排他性或穷举性的含义；也就是说，在“包括但不限于”的含义上。
元件之前的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。
本发明还适用于包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征特征的设备、装置或系统。本发明还涉及包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征特征的方法或过程。
可以组合本专利中讨论的各个方面以便提供附加的优点。此外，本领域技术人员将理解实施例可以进行组合，并且也可以组合多于两个的实施例。此外，某些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种光生成设备(1000)，被配置为生成设备光(1001)，其中所述光生成设备(1000)包括第一光源(110)、第一发光材料(210)、第二光(121)的第二源(120)和第三光源(130)，其中：
-所述第一光源(110)被配置为生成蓝色第一光源光(111)，所述蓝色第一光源光(111)具有选自440nm-475nm的光谱波长范围的第一峰值波长λ1，其中所述第一光源(110)是第一激光光源(10)；
-所述第一发光材料(210)被配置为将所述第一光源光(111)的至少一部分转换成第一发光材料光(211)，所述第一发光材料光(211)具有波长在(a)绿色光谱波长范围和(b)黄色光谱波长范围中的一者或多者中的发射带，其中所述第一发光材料(210)包括A3B5O12:Ce类型的发光材料，其中A包括Y、Gd、Tb和Lu中的一者或多者，并且其中B包括Al、Ga和In中的一者或多者，其中A至少包括Y，并且其中B至少包括Al；
-所述第二光(121)的第二源(120)被配置为提供所述第二光(121)，所述第二光(121)具有主波长或峰值波长在580nm-610nm的光谱波长范围的发射带；
-所述第三光源(130)被配置为生成红色第三光源光(131)，所述红色第三光源光(131)具有选自630nm-670nm的光谱波长范围的第三峰值波长λ3，其中所述第三光源(130)是第三激光光源(30)；
-所述光生成设备(1000)被配置为在第一操作模式中提供白色设备光(1001)，所述白色设备光(1001)包括所述第一光源光(111)、所述第一发光材料光(211)、所述第二光(121)和所述第三光源光(131)，其中相关色温选自2000K-5000K的范围、并且显色指数至少为80。
2.根据权利要求1所述的光生成设备(1000)，其中λ1选自450nm-470nm的光谱波长范围，其中λ3选自635nm-650nm的光谱波长范围，并且其中相关色温选自2000K-4000K的范围。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000)，其中所述第二光(121)的第二源(120)包括第二激光光源(20)，所述第二激光光源(20)被配置为生成第二激光光源光(21)，其中所述第二激光光源光(21)具有选自590nm-600nm的光谱波长范围的第二峰值波长λ2。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000)，其中所述第一发光材料(210)包括(Yx1-x2-x3Ax2Cex3)3(Aly1-y2By2)5O12，其中x1+x2+x3＝1，其中x3>0，其中0<x2+x3≤0.2，其中y1+y2＝1，其中0≤y2≤0.2，其中A包括选自由镧系元素和钪组成的组中的一种或多种元素，其中B包括选自由Ga和In组成的组中的一种或多种元素，其中最多10％的Al-O能够被Si-N取代；并且其中所述第一发光材料光(211)具有选自555nm-580nm的光谱波长范围的第一主波长(λd1)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000)，包括发光体(1200)，其中所述发光体(1200)包括所述第一发光材料(210)。
6.根据权利要求5所述的光生成设备(1000)，其中所述发光体(1200)包括陶瓷体和多层材料中的一者或多者。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000)，其中所述第二光(121)的第二源(120)包括第二发光材料(220)，所述第二发光材料(220)被配置为将所述第一光源光(111)和所述第一发光材料光(211)中的一者或多者转换成第二发光材料光(221)，其中所述第二发光材料光(221)具有在580nm-610nm的光谱波长范围的主波长。
8.根据权利要求7所述的光生成设备(1000)，其中所述第一光源(110)、所述第一发光材料(210)和所述第二发光材料(220)被配置为使得所述第一光源光(111)的至少一部分在经受以下一项或多项之后仅能到达所述第二发光材料(220)：(i)被所述第一发光材料(210)散射，(ii)被所述第一发光材料(210)反射，以及(iii)透射通过所述第一发光材料(210)。
9.根据权利要求8所述的光生成设备(1000)，其中所述第一光源光(111)具有光轴(O)，其中所述光轴(O)入射在所述第一发光材料(210)上、并且不入射在所述第二发光材料(220)上。
10.根据权利要求5和8所述的光生成设备(1000)，其中所述发光体(1200)包括所述第二发光材料(220)。
11.根据前述权利要求7-10中任一项所述的光生成设备(1000)，其中所述第二发光材料(220)被配置为将所述第一发光材料光(211)的至少一部分转换成第二发光材料光(221)。
12.根据前述权利要求7-11中任一项所述的光生成设备(1000)，其中在所述第一操作模式中，所述设备光(1001)具有设备光光谱功率并且所述第二发光材料光(221)具有第二发光材料光光谱功率，其中所述第二发光材料光光谱功率选自所述设备光光谱功率的总光谱功率的1％-22％的范围，并且其中所述设备光(1001)在距黑体轨迹10SDCM上或在距所述黑体轨迹10SDCM内，具有选自2000K-4000K的范围的相关色温。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000)，还包括光学元件(430)，所述光学元件(430)被配置为组合所述第一光源光(111)、所述第一发光材料光(211)、所述第二光(121)和所述第三光源光(131)。
14.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000)，还包括控制系统(300)，其中所述控制系统(300)被配置为通过控制所述第一光源(110)、所述第三光源(130)以及可选的如权利要求3中所限定的所述第二激光光源(20)，来控制所述设备光(1001)的所述相关色温和所述显色指数中的一者或多者。
15.一种照明装置(2)，包括根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000)。
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