CN114402161A - 具有高cri的高强度光源 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了被配置为生成设备光(1001)的光生成设备(1000),其中光生成设备(1000)包括:(i)被配置为生成蓝色第一光源光(111)的第一光源(110),其中第一光源(110)是第一激光光源(10),(ii)被配置为将蓝色第一光源光(111)的一部分转换为第一发光材料光(211)的第一发光材料(210),第一发光材料光(211)的发射带的波长在绿色和黄色中的一种或多种中,(iii)被配置为将第一发光材料光(211)滤光成滤光后的第一发光材料光(213)的滤光器(410),由此滤光后的第一发光材料光(213)相对于第一发光材料光(211)被红移,以及(iv)被配置为生成红色第二光源光(121)的第二光源(120),其中第二光源(120)包括第二激光光源(20);其中在光生成设备(1000)的一种或多种操作模式下,光生成设备(1000)被配置为生成包括第一光源光(111)、滤光后的第一发光材料光(213)和第二光源光(121)的白色设备光(1001)。

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样的光生成设备的照明器。
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,该设备和方法使用基于含镓和氮材料的激光二极管激发源以及基于磷光体材料的发光源的组合。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、高亮度和高效的白色光源。磷光体材料设置有多个散射中心,该多个散射中心刻划在激发表面上或在板主体的内部,以散射入射在激发表面上的来自激发源的激光束的电磁辐射,以增强来自用于在反射模式或透射模式下输出白光发射的磷光体材料的发射光的生成和质量。
发明内容
虽然白色LED源可以给出300lm/mm2的强度,而静态磷光体转换的激光白色源可以给出20.000lm/mm2。Ce掺杂石榴石(YAG、LuAG)可以是最合适的发光转换器,其可以用于利用蓝色激光进行泵浦,这是因为石榴石基质具有最高化学稳定性,并且在低Ce浓度(低于0.5%)处,温度猝灭发生在高于200℃的情况下。此外,来自Ce的发射具有非常快的衰减时间,使得可以避免光学饱和。在以前的应用(诸如汽车)中,已经证明,在低CRI处相关色温高于5000K。例如,当需要生产强度高于1GCd/m2、CRI>90和较低CCT<3000K处的光源时,除了由YAG磷光体发射的光,还需要使用具有620nm左右的发射波长的激光。然而,以这样的波长进行发射的这样的二极管激光器的效率相对较低。因此,可能期望发射630nm左右或高于630nm的激光器。
因此,本发明的一个方面是提供一种替代的光生成设备,该光生成设备优选地进一步至少部分地消除了上述缺点中的一个或多个缺点。本发明的目的可以是克服或改善现有技术的缺点中的至少一个缺点,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生成设备光(“光生成设备光”)的光生成设备(“照明设备”或“设备”)。该光生成设备包括(i)第一光源,(ii)第一发光材料,(iii)可选的滤光器,和(iv)第二光源。尤其是,在实施例中,第一光源被配置为生成蓝色第一光源光。在具体实施例中,第一光源包括第一激光光源(被配置为生成第一激光光源光)。因此,在具体实施例中,第一光源光是第一激光光源光。尤其是,在实施例中,第一发光材料被配置为将蓝色第一光源光的一部分转换为第一发光材料光,第一发光材料光的发射带的波长在绿色和黄色中的一种或多种中。进一步地,尤其是,在实施例中,滤光器被配置为将第一发光材料光滤光成滤光后的第一发光材料光,由此在具体实施例中,滤光后的第一发光材料光的色点相对于(如由第一发光材料生成的)第一发光材料光被红移。又进一步尤其是,在实施例中,第二光源被配置为生成红色第二光源光。在具体实施例中,第二光源包括第二激光光源(被配置为生成第二激光光源光)。因此,在具体实施例中,第二光源光是第二激光光源光。在具体实施例中,在光生成设备的一种或多种操作模式下,光生成设备被配置为生成包括第一光源光、滤光后的第一发光材料光和第二光源光的白色设备光。因此,在具体实施例中,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:(i)被配置为生成蓝色第一光源光的第一光源,其中第一光源包括第一激光光源,(ii)被配置为将蓝色第一光源光的一部分转换为第一发光材料光的第一发光材料,第一发光材料光的发射带的波长在绿色和黄色中的一种或多种中,(iii)被配置为将第一发光材料光滤光成滤光后的第一发光材料光的滤光器,由此滤光后的第一发光材料光相对于第一发光材料光被红移,以及(iv)被配置为生成红色第二光源光的第二光源,其中第二光源包括第二激光光源;其中在光生成设备的一种或多种操作模式下,光生成设备被配置为生成包括第一光源光、滤光后的第一发光材料光和第二光源光的白色设备光。
利用这样的设备,可以提供具有相对较低相关色温和相对较高显色指数(诸如至少85,像甚至约90)的高强度白光。进一步地,可以以一种相对高效的方式提供白光,其中在具体实施例中,相对于白色光源的总功率,功率损耗优选地小于10%,并且更尤其是,功率损耗为5%。以这种方式,可以获得相对高效和/或具有热稳定性的组件。
如上面所指示的,光生成设备包括(i)被配置为生成蓝色第一光源光的第一光源。因此,第一光源光具有蓝色的色点。尤其是,第一光源包括第一激光光源。第一激光光源尤其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”还可以指代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”还可以指代多个不同的第一光源。在实施例中,术语“第一激光光源”还可以指代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”还可以指代多个不同的第一激光光源。
进一步地,如上面所指示的,光生成设备包括(iv)被配置为生成红色第二光源光的第二光源。因此,第二光源光具有红色的色点。尤其是,第二光源包括第二激光光源。第二激光光源尤其被配置为生成第二激光光源光。在实施例中,第二光源光可以基本上由第二激光光源光组成。因此,在实施例中,第二光源是第二激光光源。因此,在实施例中,第二光源是第二激光光源。在实施例中,术语“第二光源”还可以指代多个相同的第二光源。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“第二光源”还可以指代多个不同的第二光源。在实施例中,术语“第二激光光源”还可以指代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”还可以指代多个不同的第二激光光源。
因此,在实施例中,光生成设备可以包括至少第一激光光源和至少第二激光光源。本文中,术语“紫光”或“紫色发射”尤其涉及波长在约380-440nm范围内的光。术语“蓝光”或“蓝色发射”尤其涉及波长在约440-495nm范围内的光(包括一些紫色和青色色调)。术语“绿光”或“绿色发射”尤其涉及波长在约495-570nm范围内的光。术语“黄光”或“黄色发射”尤其涉及波长在约570-590nm范围内的光。术语“橙光”或“橙色发射”尤其涉及波长在约590-620nm范围内的光。术语“红光”或“红色发射”尤其涉及波长在约620-780nm范围内的光。术语“粉光”或“粉色发射”指代具有蓝色和红色分量的光。
下面,讨论与第一光源和第二光源有关的一些方面。第一光源和第二光源可以独立选择,并且因此不一定是相同类型的(尽管事实上,第一光源和第二光源在定义上不同,因为由第一光源生成的光源光与第二光源光在光谱功率分布方面不同)。
术语“光源”可以指代半导体发光设备,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。术语“光源”还可以指代有机发光二极管,诸如无源矩阵(PMOLED)或有源矩阵(AMOLED)。在具体实施例中,光源包括固态光源(诸如LED或激光二极管)。在一个实施例中,光源包括LED(发光二极管)。术语LED还可以指代多个LED。进一步地,术语“光源”在实施例中还可以指代所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”尤其指代半导体芯片形式的LED芯片,该半导体芯片既不封装也不连接,而是直接安装到诸如PCB的基板上。因此,可以在相同基板上配置多个半导体光源。在实施例中,COB是一起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(或不同)的)光源,诸如2-2000个固态光源。在实施例中,光源可以包括位于单个固态光源(诸如LED)下游或多个固态光源下游(即,例如,由多个LED共享的)的一个或多个微光学元件(微透镜阵列)。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光束操纵)。术语“激光光源”尤其指代激光器。这样的激光器尤其可以被配置为生成具有在UV、可见光或红外线中的一个或多个波长的激光光源光,尤其是,该激光光源光具有选自范围200-2000nm(诸如300-1500nm)的波长。术语“激光器”尤其指代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。尤其是,在实施例中,术语“激光器”可以指代固态激光器。
因此,在实施例中,光源包括激光光源。在实施例中,术语“激光器”或“固态激光器”可以指代以下中的一种或多种:铈掺杂锂锶(或钙)铝氟化物(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-Center激光器、钬YAG(Ho:YAG)激光器、Nd:YAG激光器、NdCrYAG激光器、钕掺杂氧硼酸钇钙Nd:YCa4O(B-O3)3或Nd:YCOB、钕掺杂原钒酸钇(Nd:YVO4)激光器、钕玻璃(Nd:glass)激光器、钕YLF(Nd:YLF)固态激光器、钷147掺杂磷酸盐玻璃(147Pm3+:glass)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、镱掺杂玻璃激光器(棒、板/芯片、和光纤)、镱YAG(Yb:YAG)激光器、Yb2O3(玻璃或陶瓷)激光器等。在实施例中,术语“激光器”或“固态激光器”可以指代以下中的一种或多种:半导体激光二极管(诸如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。
从下文中可以得出,术语“激光光源”还可以指代多个(不同或相同的)激光光源。在具体实施例中,术语“激光光源”可以指代多个(N个)(相同的)激光光源。在实施例中,N=2或更大。在具体实施例中,N可以至少为5,诸如尤其是至少为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。例如,一个组可以包括至少10个激光光源。
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个(不同或相同)激光光源的激光光源光。例如,两个或更多个(不同或相同)激光光源的激光光源光可以耦合到光导中,以提供包括两个或更多个(不同或相同)激光光源的激光光源光的单个光束。
在具体实施例中,光源光因此尤其是准直的光源光。在又进一步的实施例中,光源光尤其是(准直的)激光光源光。
短语“不同光源”或“多个不同光源”以及类似短语在实施例中可以指代选自至少两个不同分仓(bin)中的多个固态光源。同样地,短语“相同光源”或“多个相同光源”以及类似短语在实施例中可以指代选自相同分仓中的多个固态光源。
光源尤其被配置为生成具有光轴(O)、(光束形状)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,该一个或多个带具有如对于激光器而言已知的带宽。在具体实施例中,带可以是相对尖锐的线,诸如在RT处具有在小于20nm的范围内(诸如等于或小于10nm)的半峰全宽(FWHM)。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(作为波长的函数的能量尺度上的强度)。
在实施例中,光源光束可以相对高度准直,诸如在实施例中≤2°(FWHM),更尤其是≤1°(FWHM),最尤其是≤0.5°(FWHM)。因此,≤2°(FWHM)可以被认为是(高度)准直的光源光。在激光器下游,可以配置有一个或多个光学元件以提供准直光束。例如,在实施例中,可以配置一个或多个透镜,尤其是至少两个透镜。
如上面所指示的,在实施例中,第一光源光可以基本上由激光光源光组成。在另外的具体实施例中,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(诸如来自相同的分仓)的第一激光光源光组成。进一步地,如上面所指示的,在实施例中,第二光源光可以基本上由激光光源光组成。在另外的具体实施例中,第二光源光可以基本上由一个或多个基本上相同的激光光源(诸如来自相同的分仓)的第二激光光源光组成。
在具体实施例中,第一光源光可以具有峰值最大值λ1,其中λ1选自范围470nm±10nm,尤其是470nm±5nm,例如在具体实施例中为470nm±2nm。470nm左右的波长似乎令人惊讶地以相对高效的方式提供相对较高的CRI和/或期望的色温,尤其是在与第一发光材料光、滤光器和第二光源光组合的情况下。
在又进一步的具体实施例中,第二光源光具有峰值最大值λ2,其中λ2选自范围630nm±10nm,尤其是630nm±5nm,诸如在具体实施例中为630nm±2nm。如从上文中可以得出的,630nm左右的波长似乎令人惊讶地以相对高效的方式提供相对较高的CRI和/或期望的色温,尤其是在与第一光源光、第一发光材料光和滤光器组合的情况下。
如上面进一步指出的,光生成设备包括(ii)第一发光材料。
术语“发光材料”尤其指代可以将第一辐射(尤其是UV辐射和蓝色辐射中的一种或多种)转换为第二辐射的材料。通常,第一辐射和第二辐射具有不同光谱功率分布。因此,代替术语“发光材料”,还可以应用术语“发光转换器”或“转换器”。通常,第二辐射在比第一辐射更大的波长处具有光谱功率分布,在所谓的下变频中就是这种情况。然而,在具体实施例中,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,在所谓的上变频中就是这种情况。在实施例中,“发光材料”可以尤其指代可以将辐射转换为例如可见光和/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种或多种转换为可见光。在具体实施例中,发光材料还可以将辐射转换为红外辐射(IR)。因此,在用辐射激发时,发光材料发射辐射。通常,发光材料将是下变频器,即,较小波长的辐射被转换为具有较大波长的辐射(λexem),但在具体实施例中,发光材料可以包括下变频器发光材料,即,较大波长的辐射被转换为具有较小波长的辐射(λexem)。在实施例中,术语“发光”可以指代磷光。在实施例中,术语“发光”还可以指代荧光。代替术语“发光”,还可以应用术语“发射”。因此,术语“第一辐射”和“第二辐射”可以分别指代激发辐射和发射(辐射)。同样地,术语“发光材料”在实施例中可以指代磷光和/或荧光。术语“发光材料”还可以指代多种不同发光材料。
尤其是,第一发光材料被配置为将蓝色第一光源光的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绿色和黄色中的一种或多种中的发射带。进一步地,尤其是第一发光材料光具有在约500-700nm范围内的一个或多个波长。进一步地,在具体实施例中,第一发光材料光具有半峰全宽(FWHM),该半峰全宽(FWHM)为至少50nm,诸如至少75nm,如在具体实施例中,高达约130nm(在室温处)。尤其是,第一发光材料光具有绿色或黄色的色点,尤其是黄色的色点。尤其是,在实施例中,第一发光材料光的主波长选自540-580nm范围、更尤其是选自555-575nm范围。尤其是,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500-700nm范围内。
尤其合适的发光材料是含铈的石榴石材料。石榴石的实施例尤其包括A3B5O12石榴石,其中实施例中的A包括Y、La、Gd、Tb和Lu中的一种或多种,尤其是Y、Gd、Tb和Lu中的(至少)一种或多种,甚至更尤其是,其中A至少包括钇或镥,并且在实施例中,B包括Al、Ga、In和Sc中的一种或多种。尤其是,A可以包括Y、Gd和Lu中的一种或多种,诸如尤其是Y和Lu中的一种或多种。尤其是,B可以包括Al和Ga中的一种或多种,更尤其是至少Al,诸如基本上完全为A。这样的石榴石可以掺杂有铈(Ce)、镨(Pr)或铈和镨的组合;然而,尤其是掺杂有Ce。尤其是,B包括铝(Al),然而,B还可以部分地包括镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In),尤其是高达约20%的Al,更尤其是高达约10%的Al(即,B离子基本上由按摩尔90%或更多的Al和按摩尔10%或更少的Ga、Sc和In中的一种或多种组成);B尤其可以包括高达约10%的镓。在另一变型中,B和O可以至少部分地被Si和N代替。元素A可以尤其选自由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成的群组。进一步地,Gd和/或Tb的存在量尤其仅高达A的约20%。在一个具体实施例中,石榴石发光材料包括(Y1-xLux)3B5O12:Ce,其中x等于或大于0并且等于或小于1。
术语“:Ce”指示发光材料中的部分金属离子(即,在石榴石中:部分“A”离子)被Ce代替。例如,在(Y1-xLux)3Al5O12:Ce的情况下,部分Y和/或Lu被Ce代替。这是本领域技术人员已知的。Ce将代替A一般不超过10%;通常,Ce浓度将在范围0.1%至4%内,尤其是0.1%到2%(相对于A)。假定1%的Ce和10%的Y,完全正确的化学式可以是(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12
如本领域技术人员已知的,石榴石中的Ce大体上或仅处于三价状态。
在实施例中,第一发光材料(因此)包括A3B5O12,其中在具体实施例中,最多10%的B-O可以被Si-N代替。
在具体实施例中,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组成的群组中的一种或多种元素,并且其中B包括选自由Ga、In和Sc组成的群组中的一种或多种元素。在实施例中,x3选自范围0.001-0.1。在本发明中,尤其是x1>0,诸如>0.2,如至少0.8。具有Y的石榴石可以提供合适的光谱功率分布。
在具体实施例中,最多10%的B-O可以被Si-N代替。这里,B-O中的B指代Al、Ga、In和Sc中的一种或多种(并且O指代氧);在具体实施例中,B-O可以指代Al-O。如上所述,在具体实施例中,x3可以选自范围0.001-0.04。尤其是,这样的发光材料可以具有合适的光谱分布(然而参见下文),具有相对较高的效率,具有相对较高的热稳定性,并且允许高CRI(与第一光源光和第二光源光(和滤光器)组合)。
因此,在具体实施例中,A可以选自由Lu和Gd组成的群组。替代地或附加地,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可以是可获得的。甚至更尤其是,x3选自范围0.001-0.1,其中0<x2+x3≤0.1,并且其中0≤y2≤0.1。
进一步地,在具体实施例中,最多1%的B-O可以被Si-N代替。这里,百分比指代摩尔(如本领域已知的);还参见例如EP3149108。在又进一步的具体实施例中,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。
因此,在具体实施例中,光生成设备可以仅包括选自含铈石榴石的类型的发光材料。在甚至进一步的具体实施例中,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。因此,在具体实施例中,光生成设备包括发光材料,其中按重量至少85%、甚至更尤其是按重量至少约90%、诸如又甚至更尤其是按重量至少约95%的发光材料包括(Yx1-x2-x3A’x2Cex3)3(Aly1-y2B’y2)5O12。这里,其中A’包括选自由镧系元素组成的群组中的一种或多种元素,并且其中B’包括选自由Ga、In和Sc组成的群组中的一种或多种元素,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。尤其是,x3选自范围0.001-0.1。注意在实施例中x2=0。替代地或附加地,在实施例中y2=0。
在具体实施例中,A可以尤其至少包括Y,并且B可以尤其至少包括Al。
合适的发光材料可以具有相对较宽的发射带(还参见上文)。鉴于CRI和/或R9和/或效率,这样的发射带可以在绿色/淡蓝色中延伸太多。因此,可能期望降低该波长范围内的强度。尤其是,为此,光生成设备还可以包括(iii)滤光器,该滤光器被配置为将第一发光材料光滤光成滤光后的第一发光材料光。尤其是,滤光器可以被配置为红移在低于约525nm的波长范围内具有(显著)强度的发光材料光。因此,尤其在实施例中,滤光后的第一发光材料光可以相对于第一发光材料光被红移。因此,在实施例中,可以应用滤光器。术语“滤光器”还可以指代多个不同滤光器。在实施例中,滤光器可以包括拒波过滤器(或反带通过滤器),像例如,陷波拒波过滤器。这样的陷波过滤器可以简单地吸收发光光的一部分。在又一些其他实施例中,滤光器还可以包括长通过滤器,即,在较小波长处比在较大波长处具有更低透射的过滤器。这样的光反射过滤器(由多层制成的二向色过滤器)还可以反射发光光的一部分,使得它可以被发光材料重新吸收,从而给出增强的红移。在非常具体的实施例中,滤光器可以包括不同于第一发光材料的第二发光材料,例如,该第二发光材料被配置为将第一光源光和/或第一发光材料光中的一种或多种转换为第二发光材料光。第二发光材料光例如可以具有橙红色波长范围内的主波长。这种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中的一种或多种,尤其在实施例中,至少包括Sr。
因此,短语“滤光后的第一发光材料光的色点相对于第一发光材料光被红移”可以指示光谱功率分布有效地向更高波长偏移。这还可以反映在滤光后的第一发光材料光的(光谱功率分布的)(稍微)更大的主波长。
因此,在实施例中,滤光器可以具有波长相关光透射,其中第一波长范围λf11f12nm具有第一波长平均光透射,并且第二波长范围λf21f22 nm具有第二波长平均光透射,其中第一波长平均光透射小于第二波长平均光透射,并且其中λf11f12≤λf21f22。尤其是,在实施例中,λf12和λf21选自范围515nm±20nm,诸如515nm±15nm,如515nm±10nm。一些配置中的滤光器还需要至少部分地透射蓝光(还进一步参见下文)。参数λf11指代第一波长范围的下限,单位为nm。参数λf12指代第一波长范围的上限,单位为nm。参数λf21指代第二波长范围的下限,单位为nm。参数λf22指代第二波长范围的上限,单位为nm。
如从上文中清楚的,第一波长范围的位置及其第一波长平均光透射和第二波长范围的位置及其第二波长平均光透射尤其用于减少第一发光材料光的淡蓝色-绿色部分,由此滤光后的第一发光材料光被红移,使得过滤后的材料主波长显示出选自约0.5-20nm(像0.5-15nm,诸如0.5-10nm,像尤其是1-10nm)的范围的红移。在实施例中,相对于(还)未被滤光的第一发光材料光,红移可以高达约10nm,尤其高达约5nm,甚至更尤其高达约3nm,诸如0.5-2nm。在具体实施例中,滤光后的第一发光材料光的主波长相对于第一发光材料光被红移选自1-10nm范围的(向红色的)(波长)偏移。
如可以从上文得出的,在实施例中,滤光器被配置在第一发光材料下游。因此,波长在第一波长范围内的发光材料光将至少部分地被滤光器拒绝,而波长在第二波长范围内的发光材料光将至少部分地被接受。如上所述,波长的透射在第一波长范围内将平均小于在第二波长范围内。因此,在第一波长范围内的波长上平均的透射小于在第二波长范围内的波长上平均的透射。
滤光器可以与第一发光材料物理接触。然而,滤光器和第一发光材料还可以具有非零距离,诸如例如选自0.01-10mm的范围的非零距离。在不物理接触的情况下,尤其是在至少约0.001mm的距离处,可以有更少的光损耗。
第一波长平均光透射可以用Tf1a指示,并且第二波长平均光透射可以用Tf2a指示。在具体实施例中,Tf1a/Tf2a<0.9,尤其是Tf1a/Tf2a<0.75,甚至更尤其是Tf1a/Tf2a<0.5。因此,在实施例中,第二波长平均光透射可以是第一波长平均光透射的至少两倍。在又甚至更具体的实施例中,Tf1a/Tf2a<0.4,尤其是Tf1a/Tf2a<0.2,甚至更尤其是Tf1a/Tf2a<0.1。因此,在实施例中,在第一波长范围内基本上没有透射。以这种方式,在较短波长处,第一发光材料光可以至少部分地被拒绝,而在较长波长处,拒绝可以较小或大体上或完全不存在。以这种方式,第一发光材料光被红移。
在实施例中,Tf2a可以是至少20%,尤其是至少30%,甚至更尤其是至少40%,诸如至少50%。在又进一步的具体实施例中,Tf2a可以是至少60%,尤其是至少70%,或者甚至至少80%,诸如至少90%。
再次,上文中的范围可以尤其指代发光材料的发射。在一些配置中,过滤器可以对蓝色激光大体上是透明的。
滤光器可以被配置为透射配置或反射配置,尤其是透射配置。滤光器被配置为透射配置还是反射配置,本文中的术语“透射”或“波长平均光透射”以及与光的透射或拒绝的(相对)值相关的类似术语用于指示透射或拒绝的程度。
提及两个波长范围的事实并不排除用于滤光器的多于两个(相关)波长范围。例如,在拒波过滤器的情况下,可以存在在比第一波长范围短的波长处的另外的波长范围,其中透射平均高于第一波长范围内的透射。
在实施例中,尤其是其中滤光器包括拒波过滤器的实施例中,λf11可以选自范围480-510nm。在实施例中,尤其是其中滤光器包括长通过滤器的实施例中,λf11可以选自最大510nm的范围,诸如选自380-510的范围,尽管下限也可以是可能的。
在实施例中,λf22可以选自至少700nm的范围,诸如选自750nm或更大的范围,像至少780nm。
在实施例中,λf12=λf21。尤其是,当透射在几纳米上存在相对急剧的变化时,这可能有用。在实施例中,其中λf12≠λf21,尤其是λf21f12≤20nm,甚至更尤其是λf21f12≤10nm。尤其是,可以选择λf12≤≠λf21,因为透射(在几纳米上)可能存在急剧或较平缓的变化。然而,还当透射(在几纳米上)存在急剧或较平缓的变化时,λf12=λf21
在具体实施例中,λf111。当滤光器是基本上不应当拒绝第一光源光的拒波过滤器时,这可能尤其有用。
因此,在实施例中,还可以存在第三波长范围λf31f32,其中λf31f32≤λf11。在实施例中,λf31和λf32都可以选自范围380-480nm。第三波长范围可以具有第三波长平均光透射。在实施例中,第一波长平均光透射小于第三波长平均光透射。
第三波长平均光透射可以用Tf3a指示。在具体实施例中,Tf1a/Tf3a<0.9,尤其是Tf1a/Tf3a<0.75,甚至更尤其是Tf1a/Tf3a<0.5。因此,在实施例中,第三波长平均光透射可以是第一波长平均光透射的至少两倍。在又甚至更具体的实施例中,Tf1a/Tf3a<0.4,尤其是Tf1a/Tf3a<0.2,甚至更尤其是Tf1a/Tf3a<0.1。以这种方式,例如可以透射蓝光(假定蓝光在第三波长范围内)。
进一步地,鉴于期望的高CRI,选择λf21<530nm似乎是有用的。将λf21选择得太高,可以存在相对较大的红移,这可以(再次)对CRI产生不利影响。
如上面进一步指示的,光生成设备尤其被配置为生成设备光。在光生成设备的一种或多种操作模式下,光生成设备被配置为生成包括第一光源光、滤光后的第一发光材料光和第二光源光的白色设备光。
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“操作性模式”下执行动作。同样,在方法中,可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”下执行动作或阶段或步骤。术语“模式”还可以指示为“控制模式”。这不排除系统或装置或设备还可以适用于提供另一种控制模式或多种其他控制模式。同样,这可以不排除在执行模式之前和/或在执行模式之后,可以执行一种或多种其他模式。
然而,在实施例中,控制系统可以是可用的,即适于至少提供控制模式。如果其他模式可用,这样的模式的选择尤其可以经由用户接口来执行,尽管其他选项也可以是可能的,像依赖于传感器信号或(时间)方案来执行模式。在实施例中,操作模式还可以指代只可以在单一操作模式下操作(即,“开启”,没有其他可调谐性)的系统或装置或设备。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个或多个进行控制。术语“定时器”可以指代时钟和/或预定的时间方案。还进一步参见下文。
尤其是,可以存在多种操作模式,诸如至少两种,像至少三种,诸如至少五种,像至少8种,诸如至少16种。操作模式之间的改变可以是逐步的或连续的。控制可以是模拟的或数字的。
术语“控制”和类似术语至少尤其指代确定元件的行为或监督元件的运行。因此,本文中的“控制”和类似术语可以例如指代对元件施加行为(确定元件的行为或监督元件的运行)等,诸如例如测量、显示、致动、开启、偏移、改变温度等。除此之外,术语“控制”和类似术语可以附加地包括监控。因此,术语“控制”和类似术语可以包括对元件施加行为,并且还包括对元件施加行为并且监控该元件。元件的控制可以利用控制系统来完成,该控制系统还可以指示为“控制器”。控制系统和元件因此可以至少暂时地或永久地功能耦合。元件可以包括控制系统。在实施例中,控制系统和元件可以不物理耦合。控制可以经由有线和/或无线控制来完成。术语“控制系统”还可以指代多个不同控制系统,该多个不同控制系统尤其是功能耦合的,并且其中,例如一个控制系统可以是主控制系统,并且一个或多个其他控制系统可以是从控制系统。控制系统可以包括或可以功能耦合到用户接口。
控制系统还可以被配置为接收和执行来自遥控器的指令。在实施例中,控制系统可以经由设备上的应用(App)而被控制,该设备诸如是便携式设备,如智能电话或I-phone、平板电脑等。因此,该设备不一定耦合到照明系统,而是可以(暂时)功能耦合到照明系统。
因此,在实施例中,控制系统(还)可以被配置为由远程设备上的应用来控制。在这样的实施例中,照明系统的控制系统可以是处于从模式的从控制系统或控件。例如,照明系统可以用码来标识,尤其是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来控制,该外部控制系统基于(唯一)码的知识(通过具有光学传感器(例如,QR码读取器)的用户接口输入)来访问照明系统。照明系统还可以包括用于与其他系统或设备通信的部件,诸如基于蓝牙、WIFI、ZigBee、BLE或WiMAX或另一无线技术。
在具体实施例中,设备光所包括的所有第一光源光是以下中的一种或多种:由第一发光材料进行反射、散射和透射。通常,在这样的实施例中,滤光器对于第一光源光的至少一部分应当是透明的。或者,换言之,滤光器对第一光源光的拒绝(的程度)应当远小于波长在第一波长范围λf11f12中的光。
然而,在其他实施例中,第一光源光的一部分可以绕过第一发光材料。例如,在其中其他部分基本上完全被第一发光材料转换的配置中,这可能是有用的。因此,在实施例中,第一光源和可选的第一光学器件被配置为用第一光源光的一部分照射第一发光材料,其中第一光源光的另一部分被配置为绕过第一发光材料;其中在光生成设备的一种或多种操作模式下,光生成设备被配置为生成包括绕过第一发光材料的第一光源光、滤光后的第一发光材料光和第二光源光的白色设备光。可选地,设备光还可以包括未绕过第一发光材料、但也未被第一发光材料转换的未转换的第一光源光的部分(在这样的第一光源光可用的情况下)。
第一光学器件可以例如是分束器。以这种方式,第一光源光可以被分成用于生成第一发光材料光的部分和绕过第一发光材料(并且因此不被其散射、透射或反射)的部分。替代地或附加地,可以应用两个或更多个第一光源,其中(两个或更多个第一光源中的)一个(或多个)(的第一光源光)用于绕过第一发光材料,并且其中(两个或更多个第一光源中的)另一个(或多个)(的第一光源光)用于激发发光材料。
关于第二光源,在实施例中,第二光源光(还)可以是以下中的一种或多种:由第一发光材料进行反射、透射和散射(还进一步参见下文)。然而,在(其他)实施例中,第二光源光(还)与第一发光材料基本上没有任何相互作用,因为它可以与发光材料光一起被添加,即,在第一发光材料下游。因此,在具体实施例中,第二光源被配置在第一发光材料下游,并且光生成设备被配置为(在第一发光材料下游)组合第二光源光和第一发光材料光。为此,还可以应用(可选的)光学器件,像二向色镜。
如上所述,在实施例中,第二光源光可以是以下中的一种或多种:由第一发光材料进行反射、透射和散射。例如,在实施例中,第一发光材料可以对于第二光源光的至少一部分是透射的。在实施例中,第一发光材料可以被包括或被配置作为透光本体,诸如在具体实施例中为光透明本体。在这样的实施例中,第二光源可以被配置在第一发光材料上游。因此,在具体实施例中,第一发光材料对于第二光源光的至少一部分可以是透射的,其中第二光源被配置在第一发光材料上游,并且其中在一种或多种操作模式期间,第二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源光,其中在光生成设备的一种或多种操作模式下,光生成设备被配置为生成包括第一光源光、滤光后的第一发光材料光和透射的第二光源光的白色设备光。
尤其是,在实施例中,光生成设备可以包括发光本体,其中发光本体包括第一发光材料。在这样的实施例中,例如在一端,可以配置有第二光源,并且在另一端,第二光源光(的至少一部分)可以从发光本体逸出。在这样的实施例中,还可以用多个第一光源泵浦发光本体。这可以进一步增加光生成设备的输出。因此,在又进一步的具体实施例中,光生成设备可以包括多个第一光源,其中该多个第一光源被配置为用第一光源光照射发光本体。
代替术语“发光本体”和类似术语,还可以应用术语“透光本体”和类似术语,因为发光本体对于第一发光材料光也是透射的。
如上所述,光生成系统尤其包括发光本体。发光本体可以包括(N个)侧面(在长度L的至少一部分上),其中N≥3。因此,尤其是,发光本体具有正方形(N=4)、长方形(N=4)、六边形(n=6)或八边形(n=8)的横截面形状,尤其是长方形。如果发光本体具有圆形横截面,N可以被认为是∞。
(细长)本体包括第一端或第一面和第二端或第二面,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侧面,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侧面,并且因此平行于第一面,但是第二端或第二面还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,在具体实施例中,辐射出射窗口与一个或多个侧面中的一个或多个侧面、尤其是所有侧面具有不等于0°并且不等于180°的角度。注意,对于不同侧面,角度α可以不同。例如,条形细长本体的倾斜辐射出射窗口可以具有与第一侧面的角度α1,与第二侧面的角度α2=180°-α1,以及与另外两个侧面的90°的角度。
(细长)发光本体因此在实施例中可以包括(n个)侧面,该(n个)侧面包括第一侧面和第二侧面,第一侧面包括辐射输入面,第二侧面被配置为平行于第一侧面,其中侧面限定高度(H)。第一侧面和第二侧面被配置为与它们之间的发光本体材料平行,从而限定发光本体的宽度。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)发光本体还包括桥接第一侧面与第二侧面之间的高度(H)的至少一部分的辐射出射窗口。尤其是,辐射出射窗口由第二面所包括。下面还阐述了另外的实施例。如上所述,在实施例中,辐射出射窗口和辐射输入面具有不等于0°并且不等于180°的角度(α)。又进一步地,还如上文所指示的,在实施例中,辐射出射窗口与一个或多个侧面中的一个或多个侧面具有不等于0°并且不等于180°的角度。
透光本体具有光导或波导性质。因此,透光本体在本文中还指示为波导或光导。由于透光本体用作聚光器,因此透光本体在本文中还指示为聚光器。在垂直于透光本体的长度的方向上,透光本体通常将具有(N)UV、可见和(N)IR辐射中的一种或多种的(一些)透射,例如在实施例中至少可见光。如果没有诸如三价铈之类的活化剂(掺杂剂),可见光的内部透射可以接近100%。
透光本体对于一种或多种发光波长的透射可以是至少80%/cm,诸如至少90%/cm,甚至更尤其是至少95%/cm,诸如至少98%/cm,诸如至少99%/cm。这意味着,例如,在具有所选择的发光波长(诸如与透光本体的发光材料的发光的发射最大值相对应的波长)的辐射的垂直照射下,一块1cm3的立方体形透光本体将具有至少95%的透射。因此,发光本体在本文中还指示为“透光本体”,因为该本体对于发光材料光是透光的。
本文中,透射值尤其指代不考虑(例如,与空气的)界面处的菲涅耳损耗的透射。因此,术语“透射”尤其指代内部透射。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本体的透射来确定,在该不同宽度上测量透射。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)内部透射。因此,尤其是,本文中指示的透射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本体,诸如以抑制(在光入耦合过程期间的)菲涅耳反射损耗。
除了感兴趣的波长的高透射之外,波长的散射也可能尤其低。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(考虑到高透射,吸收无论如何应当是低的))可以至少是本体长度的0.5倍,诸如至少是本体长度,如本体长度的至少两倍。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。感兴趣的波长尤其可以是发光材料的发光的最大发射处的波长。术语“平均自由程”尤其是光线将在经历会改变其传播方向的散射事件之前行进的平均距离。
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”因此可以指代UV辐射、可见光和IR辐射。在具体实施例中,尤其是对于照明应用,术语“光”和“辐射”指代可见光。
在具体实施例中,术语UV辐射可以指代近UV辐射(NUV)。因此,本文中,还应用术语“(N)UV”,以泛指UV,并且在具体实施例中指代NUV。在具体实施例中,术语IR辐射可以指代近IR辐射(NIR)。因此,本文中,还应用术语“(N)IR”,以泛指IR,并且在具体实施例中指代NIR。
本文中,术语“可见光”尤其涉及波长选自380-780nm范围内的光。透射可以通过以下方式确定:在垂直辐射下向透光本体提供具有第一强度的特定波长处的光,并且将在透射通过材料之后测量的该波长处的光强度与向材料提供的该特定波长处的光的第一强度相关(另见CRC Handbook of Chemistry and Physics的E-208和E-406,第69版,1088-1989)。
透光本体可以具有任何形状,诸如柱(或条)状或棒状,然而尤其是柱状(长方体状)。诸如发光聚光器之类的透光本体可以是中空的,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口或出耦合面的实施例。下面,更详细地描述一些具体实施例。如果透光本体具有圆形横截面,则宽度和高度可以相等(并且可以定义为直径)。然而,尤其是,透光本体具有长方体状形状,诸如条状形状,并且还被配置为提供单个出射窗口。
在一个具体实施例中,透光本体尤其可以具有大于1的纵横比,即,长度大于宽度。通常,透光本体为棒或条(柱)或长方形板,尽管透光本体不一定具有正方形、长方形或圆形横截面。通常,光源被配置为照射较长面(侧边缘)中的一个(或多个),本文中将其指示为辐射输入面,并且辐射从前面(前边缘)处的面逸出,本文中将该面指示为辐射出射窗口。光源可以向一个或多个侧面以及可选的端面提供辐射。因此,可以存在多于一个的辐射输入面。辐射出射窗口可以尤其具有与辐射输入面的不等于0°并且不等于180°的角度,诸如90°的角度。进一步地,在具体实施例中,辐射出射窗口与一个或多个侧面中的一个或多个侧面具有不等于0°并且不等于180°的角度,诸如90°的角度。
尤其是,在实施例中,固态光源或其他光源不与透光本体(直接)物理接触。
尤其是,在实施例中,透光本体包括辐射输入面和辐射出射面,辐射输入面被配置为与第一光源呈光接收关系。尤其是,在实施例中,辐射输入面和辐射出射面不是透光本体的相同部分,尽管不排除可以使用相同面来提供辐射输入面和辐射出射面。在具体实施例中,辐射出射面和辐射输入面由透光本体的不同面所包括(还进一步参见下文)。
因此,透光本体(更尤其是其辐射输入面)被配置在第一光源下游。或者,换言之,透光本体(更尤其是其辐射输入面)与第一光源辐射耦合。
术语“辐射耦合”或“光学耦合”可以尤其意指:(i)光生成元件(诸如光源)和(ii)另一物品或材料彼此相关联,使得由透光本体发射的辐射的至少一部分被该物品或材料接收。换言之,该物品或材料被配置为与透光本体呈光接收关系。透光本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,诸如与透光本体(的发光表面)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)还可以被配置在透光本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(这里尤其是光源)的光的传播而言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而言,光束中更靠近光生成部件的第二位置为“上游”,并且光束内更远离光生成部件的第三位置为“下游”。
因此,透光本体尤其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透射的。进一步地,透光本体尤其还被配置为将传播通过透光本体的光源光的一部分转换为第一发光材料光。透光本体在本领域中是已知的,诸如例如WO2006/054203(其通过引用并入本文)中所述的。
如上所述,透光本体尤其被配置为将传播通过透光本体的光源光的一部分转换为第一发光材料光,该第一发光材料光具有与第一光源光的第一光谱功率分布不同的第一发光材料光光谱功率分布。第一发光材料光可以尤其是由于下变频,还参见上文。
在一个具体实施例中,透光本体尤其可以具有大于1的纵横比,即,长度大于宽度。通常,透光本体为棒或条(柱)或长方形板,尽管透光本体不一定具有正方形、长方形或圆形横截面。通常,光源被配置为照射较长面(侧边缘)中的一个(或多个),本文中将其指示为辐射输入面,并且辐射从前面(前边缘)处的面逸出,本文中将该面指示为辐射出射窗口。光源可以向一个或多个侧面以及可选的端面提供辐射。因此,可以存在多于一个的辐射输入面。大致棒形或条形的透光本体可以具有任何横截面形状,但在实施例中具有正方形、长方形、圆形、椭圆形、三角形、五边形或六边形形状的横截面。一般而言,陶瓷或晶体本体是长方体的。在具体实施例中,本体可以被设置有与长方体不同的形状,其中光输入表面具有某种程度的梯形形状。通过这样做,甚至可以增强光通量,这对于某些应用可能是有利的。因此,在某些实例中(还参见上文),术语“宽度”还可以指代直径,诸如在具有圆形横截面的透光本体的情况下。
在实施例中,本体还具有横向尺寸宽度或长度(W或L)或直径(D)和厚度或高度(H)。在实施例中,(i)D≥H或(ii)和W≥H和/或L≥H。发光块可以是透明的或光散射的。在实施例中,块可以包括陶瓷发光材料。
在具体实施例中,L≤10mm,诸如尤其是L≤5mm,更尤其是L≤3mm,最尤其是L≤2mm。
在具体实施例中,W≤10mm,诸如尤其是W≤5mm,更尤其是W≤3mm,最尤其是W≤2mm。
在具体实施例中,H≤10mm,诸如尤其是H≤5mm,更尤其是H≤3mm,最尤其是H≤2mm。
在具体实施例中,D≤10mm,诸如尤其是D≤5mm,更尤其是D≤3mm,最尤其是D≤2mm。
在具体实施例中,本体在实施例中可以具有在50μm-1mm范围内的厚度。进一步地,本体可以具有在100μm-10mm范围内的横向尺寸(宽度/直径)。在又进一步的具体实施例中,(i)D>H或(ii)W>H并且W>H。尤其是,像长度、宽度和直径的横向尺寸是高度的至少2倍,像至少5倍。
在实施例中,二向色过滤器可以被配置在第一光源与第一发光材料之间,即,在第一光源下游和第一发光材料上游。替代地或附加地,二向色过滤器可以被配置在第二光源与第一发光材料之间,即,在第二光源下游和第一发光材料上游。可以应用二向色过滤器以允许光源光被二向色过滤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,在一个实施例中,在第一发光材料与光学元件之间可以配置有二向色过滤器。
二向色过滤器和第一发光材料可以具有非零距离,诸如例如选自0.01-10mm范围的距离。在不物理接触的情况下,尤其是在至少约0.001mm的距离处,可以有更少的光损耗。
当没有二向色过滤器(或其他光学器件)时,在实施例中,第一和/或第二光源可以具有非零距离,诸如例如选自0.01-10mm范围的距离。在不物理接触的情况下,尤其是在至少约0.001mm的距离处,可以有更少的光损耗。非零距离还可以允许第一光源和/或第二光源和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、第二光源和第一发光材料中的一个或多个热接触。
可能期望(进一步)将设备光整形为设备光光束。替代地或附加地,可能期望(进一步)使设备光均匀化(成均匀化的设备光)。为此,可以使用光学元件。因此,在实施例中,光生成设备还可以包括光学元件,该光学元件被配置为对设备光进行光束整形和/或被配置为使设备光均匀化。尤其是,光学元件被配置在第一发光材料下游。进一步地,光学元件被配置在一个或多个第一光源下游和第二光源下游。
光学元件尤其可以包括准直器,准直器用于将光束转换(以“准直”)成具有期望角分布的光束。进一步地,光学元件尤其包括透光本体,该透光本体包括辐射入口窗口。因此,光学元件可以是被配置为准直来自发光本体的转换器辐射的透光材料本体。在具体实施例中,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)。大块准直器(诸如大块CPC)尤其可以用作光提取器并且用于准直(发射)辐射。替代地,还可以包括在棒的前端具有光学接触(n>1.00)的圆顶或中空准直器,诸如CPC,以聚集(发射)辐射。
光学元件可以具有形状与发光本体的横截面相同的横截面(垂直于光轴),发光本体的横截面垂直于最长本体轴(该本体轴尤其平行于辐射输入面)。例如,如果后者具有长方形横截面,则前者也可以具有这样的长方形横截面,尽管尺寸可以不同。进一步地,光学元件的尺寸可以随其长度而变化(因为它可以具有光束整形功能)。
进一步地,光学元件的横截面形状可以随着沿光轴的位置而变化。在一个具体配置中,长方形横截面的纵横比可以随着沿光轴的位置而改变,优选地单调改变。在另一优选配置中,光学元件的横截面形状可以随着沿光轴的位置而从圆形改变为长方形,或反之亦然。
如上所述,光生成设备还可以包括控制系统,该控制系统被配置为控制第一光源(光)和第二光源(光)。在具体实施例中,控制系统被配置为控制设备光的一个或多个光学性质,尤其是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,来控制设备光的一个或多个光学性质。在具体实施例中,一个或多个光学性质包括相关色温和显色指数。在实施例中,在一种或多种控制模式下,控制系统被配置为在低于3100K的相关色温处,保持显色指数高于85,尤其是超过87。在又进一步的实施例中,在一种或多种控制模式下,控制系统被配置为将相关色温保持在2700-3000K的范围内。在这个范围内,CRI可以保持为高的,诸如甚至高于85,或甚至约90。在又进一步的具体实施例中,CRI至少为88,同时相关色温等于或小于3000K。
在具体实施例中,(上面提及的)滤光器可以是可控滤光器。因此,在具体实施例中,控制系统还被配置为控制可控滤光器。而且,以这种方式,可以控制CRI和/或CCT。因此,在实施例中,可以应用可调谐带通过滤器。
在实施例中,设备(光)的发光效率可以选自290-370lm/W的范围,诸如300-360lm/W(lm=流明)。
在实施例中,光生成设备被配置为提供发光光,该发光光具有从发光转换器的出射表面发射的功率密度为4W/mm2的功率,尤其是功率密度为至少7W/mm2,更尤其是至少9W/mm2,甚至更尤其是至少13W/mm2
在又进一步的具体实施例中,照明设备可以被配置为提供发光光,该发光光与从和发光光相同的表面出来的蓝色和/或红色激光组合,从而提供亮度至少为2000lm/mm2、更尤其是至少3000lm/mm2、甚至更尤其是至少6000lm/mm2的白光。本文中,“lm”指代流明。
在又一方面,本发明还提供了一种包括如本文中限定的光生成设备的照明器。
照明设备可以是例如以下项的一部分或可以应用于以下项中:办公照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家用照明系统、重点照明系统、聚光照明系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自点亮显示系统、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、指示器标志系统、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。
本文中的术语“白光”是本领域技术人员已知的。它尤其指代相关色温(CCT)在约1800K与20000K之间的光,诸如在2000与20000K之间,尤其是2700-20000K,针对一般照明,尤其是在约2700K到6500K的范围内。在实施例中,为了背光的目的,相关色温(CCT)尤其可以在约7000K到20000K的范围内。又进一步地,在实施例中,相关色温(CCT)尤其在距BBL(黑体轨迹)约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)内,尤其是在距BBL约10SDCM内,甚至更尤其是在距BBL约5SDCM内。
术语“可见”、“可见光”或“可见发射”和类似术语指代具有在约380-780nm范围内的一个或多个波长的光。
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,对应附图标记指示对应部分,并且在所附示意图中:
图1a-图1b示意性地描绘了一些可能的实施例;
图2a-图2b示意性地描绘了一些方面;
图3示意性地描绘了另一实施例;以及
图4示意性地描绘了发光材料(本体)的一些实施例。
示意图不一定是按比例的。
具体实施方式
图1a-图1b示意性地描绘了被配置为生成设备光1001的光生成设备1000的一些可能实施例。光生成设备1000包括(i)被配置为生成蓝色第一光源光111的第一光源110。尤其是,第一光源110包括第一激光光源10。第一激光光源10尤其被配置为生成第一激光光源光11。尤其是,第一激光光源光11为蓝光。光生成设备1000还包括(ii)被配置为将蓝色第一光源光111的一部分转换为第一发光材料光211的第一发光材料210。发光材料光211可以具有波长在绿色和黄色中的一种或多种中的发射带。光生成设备1000还可以包括(iii)滤光器410,该滤光器410被配置为将第一发光材料光211滤光成滤光后的第一发光材料光213,由此滤光后的第一发光材料光213相对于第一发光材料光211被红移。光生成设备1000还包括(iv)被配置为生成红色第二光源光121的第二光源120。尤其是,第二光源120包括第二激光光源20(被配置为生成第二激光光源光21)。
如示意性描绘的,在光生成设备1000的一种或多种操作模式下,光生成设备1000被配置为生成包括第一光源光111、滤光后的第一发光材料光213和第二光源光121的白色设备光1001。
尤其是,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、La、Gd、Tb和Lu中的一种或多种,尤其是(至少)Y、Gd、Tb和Lu中的一种或多种,并且其中B包括Al、Ga、In和Sc中的一种或多种,其中A至少包括Y、Gd和Lu中的一种或多种,并且其中B至少包括Al。如上所述,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组成的群组中的一种或多种元素,并且其中B包括选自由Ga、In和Sc组成的群组中的一种或多种元素。最多10%的B-O可以被Si-N代替;因此B-O可以包括B’-O。尤其是,x3选自范围0.001-0.1,其中0<x2+x3≤0.1,并且其中0≤y2≤0.1。如上所述,在实施例中,x1>0。
在具体实施例中,还参见上文,光生成设备1000包括发光材料,其中按重量至少95%的发光材料包括(Yx1-x2-x3A’x2Cex3)3(Aly1-y2B’y2)5O12。因此,设备光1001所包括的基本上所有发光材料光都可以基于这种(Yx1-x2-x3A’x2Cex3)3(Aly1-y2B’y2)5O12发光材料。
在实施例中,如图1a中示意性描绘的,第二光源120可以被配置在第一发光材料210下游。在这样的实施例中,光生成设备1000可以被配置为(在第一发光材料210下游)组合第二光源光121和第一发光材料光211。例如,可以应用光学元件420以引入第二光源光121。光学元件420例如可以是二向色镜。为了冷却第一发光材料,可以应用散热器(未示出)。
光生成设备1000还可以包括控制系统300,控制系统300被配置为控制第一光源110和第二光源120。在实施例中,控制系统被配置为例如依赖于用户接口、传感器信号和定时器(未示出),来控制设备光1001的一个或多个光学性质。例如,该一个或多个光学性质包括相关色温和显色指数。因此,在实施例中,在一种或多种控制模式下,控制系统300被配置为保持显色指数超过85并且保持相关色温低于3100K,诸如等于或低于3000,但是在其他实施例中,尤其是(还)等于或高于2700K。
在实施例中,滤光器410可以是可控滤光器410。因此,在这样的实施例中,控制系统300还可以被配置为控制可控滤光器410。
在实施例中,可控滤光器可以包括具有多个不同过滤器的可旋转轮,其中该多个不同过滤器中的一个过滤器可以被配置在光路中。通过改变过滤器,可以获得不同光学性质。
图1a还示意性地描绘了如下实施例,其中光生成设备1000还包括光学元件430,该光学元件430被配置为对设备光1001进行光束整形和/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下游。例如,光学元件430可以包括像CPC的光学元件。
图1b示意性地描绘了如下实施例,其中第一光源110和可选的第一光学器件420被配置为用第一光源光111的一部分照射第一发光材料210,其中第一光源光111的另一部分被配置为绕过第一发光材料210。这里,应用多个第一光源110,其中的一个或多个第一光源110被配置为泵浦第一发光材料,并且其中的一个或多个第一光源110被配置为绕过第一发光材料210。例如,在光生成设备1000的一种或多种操作模式下,光生成设备1000可以被配置为生成白色设备光1001,该白色设备光1001包括绕过第一发光材料210的第一光源光111、滤光后的第一发光材料光213和第二光源光121。
图1b还示意性地描绘了如下实施例,其中第一发光材料210对于第二光源光121的至少一部分是透射的。这里,第二光源120被配置在第一发光材料210上游。因此,在一种或多种操作模式期间,第二光源光121的至少一部分透射通过第一发光材料210以提供透射的第二光源光121。在光生成设备1000的一种或多种操作模式下,光生成设备1000可以被配置为生成包括第一光源光111、滤光后的第一发光材料光213和透射的第二光源光121的白色设备光1001。
图1b还示意性地描绘了包括发光本体1200的光生成设备1000的实施例。发光本体1200包括第一发光材料200。进一步地,尤其是在实施例中,光生成设备1000包括多个第一光源110,其中该多个第一光源110被配置为用第一光源光111照射发光本体1200。
发光本体1200具有长度L。进一步地,本体1200可以具有宽度W和高度H(未描绘)或直径D(未描绘)。发光本体可以具有限定长度L的第一端面141和第二端面142。进一步地,发光本体具有辐射输入面111和辐射出射窗口112,辐射输入面111可以是侧面或侧面的一部分,辐射出射窗口112可以尤其由端面(诸如第二端面142)所包括。进一步地,反射器可以是可用的(本文中未描绘)。对于另外的实施例,参考WO2018141625(其通过引用并入本文)或WO2006/054203(其通过引用并入本文)。
图2a示意性地描绘了滤光器410的可能实施例。滤光器410具有波长相关光透射,其中第一波长范围λf11f12具有第一波长平均光透射,并且第二波长范围λf21f22具有第二波长平均光透射。如示意性描绘的,第一波长平均光透射小于第二波长平均光透射。进一步地,如示意性描绘的,λf11f12≤λf21f22。尤其是,λf12和λf21选自范围515nm±20nm。如上所示,滤光器410被配置在第一发光材料210下游(参见图1a-图1b)。
左图示意性地描绘了长通过滤器,并且右图示意性地描绘了拒波过滤器或反带通过滤器,诸如二向色过滤器。如示意性描绘的,在两个实施例中,第二波长平均光透射可以是第一波长平均光透射的至少两倍。参考可以示意性地表示拒波过滤器的左图,因此可以存在波长比第一波长范围短的另一波长范围,其中透射平均高于第一波长范围内的透射。这里,通过示例的方式,第一波长范围两侧的透射基本上相同(尽管不一定是这种情况)。当参考图1a和图1b的实施例时,左侧滤光器可以对于图1b的实施例尤其有用,并且右侧滤光器可以尤其用于图1a的实施例。
图2b示意性地描绘了设备光1001的实施例,其中S1示出了具有未过滤的发光材料光211的设备光,并且S2是具有过滤后的发光材料光213的设备光1001。光谱功率分布的三角形部分被过滤掉(并且基本上是S1与S2之间的唯一区别)。如示意性描绘的,λf111。如上所述,λ1指示第一光源光111的峰值发射。进一步地,尤其是λf21<530nm。
进一步地,如图2b所描绘的,第一光源光111具有峰值最大值λ1,其中λ1选自范围470nm±5nm,并且第二光源光121具有峰值最大值λ2,其中λ2选自范围630nm±5nm。
因此,在本文中,除其他外,提出了使用蓝色激光器以利用具有440-470nm的发射的激光器来泵浦Ce掺杂的YAG。然后将来自Ce掺杂YAG的发射与470nm处的蓝色激光发射以及还与630nm处的红色激光发射进行组合,以产生<3000K范围内的CCT。然而,发现,利用这些组合,CRI低于90。为了在CCT 3000K处获得CRI>90,我们去除了小部分的YAG发射,如图2b所示。从总功率中去除的功率仅对应于光谱中功率的3%。在去除部分的Ce掺杂YAG光谱之前和之后的光源特性如表1所示。为了在CCT 2700处获得大于90的CRI,我们进行同样的操作并且去除部分的Ce掺杂YAG发射。然而,这一次有必要去除与总功率的4.5%相对应的光谱的较大部分。通过这样做,获得了CCT=2700K处具有CRI 90的该发射。在去除部分的Ce掺杂YAG光谱之前和之后的光源特性如表2所示:
Figure BDA0003550782180000311
Figure BDA0003550782180000312
大致来说,通过稍微改变红色激光波长并且添加红色磷光体(基于Eu2+的氮化物)(在YAG磷光体旁边)而进行同样的操作:
Figure BDA0003550782180000321
再次,这里可以看出,CRI可以增加,其中只有很小的光损耗。
图3示意性地描绘了包括如上所述的光生成设备1000的照明器2的实施例。附图标记301指示可以与控制系统(未描绘)功能耦合的用户接口,该控制系统由照明系统1000所包括或功能耦合到照明系统1000。
图4示意性地描绘了(第一)发光材料210的一些可能实施例。第一发光材料210可以作为层或本体而被提供。发光材料还可以被提供作为包括(第一)发光材料的层或本体。层或本体可以具有选自直径(D)或长度L和宽度W以及高度H的尺寸。第一光源光可以被提供给具有相对大面积的侧面中的一个侧面,即,在左侧实施例中提供给具有直径D的圆形侧面,或在右侧实施例中提供给具有面积W*L的顶面或底面。
术语“多个”指代两个或更多个。
本领域技术人员将理解本文中的术语“大体上”或“基本上”和类似术语。术语“大体上”或“基本上”还可以包括具有“整个”、“完全”、“全部”等的实施例。因此,在实施例中,形容词大体上或基本上还可以被去除。在适用的情况下,术语“大体上”或术语“基本上”还可以涉及90%或更高,诸如95%或更高,尤其是99%或更高,甚至更尤其是99.5%或更高,包括100%。
术语“包括”还包括其中术语“包括”意指“由……组成”的实施例。
术语“和/或”尤其涉及在“和/或”之前和之后提及的项中的一个或多个项。例如,短语“项1和/或项2”和类似短语可以涉及项1和项2中的一个或多个项。术语“包括”在一个实施例中可以指代“由……组成”,但在另一实施例中还可以指代“包含至少所限定的物种和可选的一种或多种其他物种”。
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的元素,并且不一定用于描述顺序或时间次序。要理解,如此使用的术语在适当情况下是可互换的,并且本文中描述的本发明的实施例能够以除了本文中描述或图示之外的其他顺序操作。
除其他外,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,上面提及的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很多替代实施例。
在权利要求中,放置在括号之间的任何附图标记不应当被解释为限制权利要求。
动词“包括”及其词形变化的使用不排除权利要求中所陈述的那些元素或步骤之外的元素或步骤的存在。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(comprise)”、“包括(comprising)”等要以包括性意义来解释,而不是排他性或穷举性意义;也就是说,在“包括但不限于”的意义上。
元素之前的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元素的存在。
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。在列举了若干部件的设备权利要求、或装置权利要求或系统权利要求中,这些部件中的若干部件可以由同一硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中记载某些措施这一事实并不指示这些措施的组合不能有利地使用。
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,或者可以执行本文中描述的方法或过程。又进一步地,本发明还提供一种计算机程序产品,当在功能耦合到设备、装置或系统或者由设备、装置或系统包括的计算机上运行时,该计算机程序产品控制这样的设备、装置或系统的一个或多个可控元件。
本发明还适用于一种包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中的一个或多个表征特征的设备、装置或系统。本发明还涉及一种包括在说明书中描述和/或在附图中示出的表征特征中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种方面以便提供附加优点。进一步地,本领域技术人员将理解可以组合实施例,并且还可以组合多于两个实施例。此外,特征中的一些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种被配置为生成设备光(1001)的光生成设备(1000),其中所述光生成设备(1000)包括:(i)第一光源(110),被配置为生成蓝色的第一光源光(111),其中所述第一光源(110)是第一激光光源(10),(ii)第一发光材料(210),被配置为将所述蓝色的第一光源光(111)的一部分转换为第一发光材料光(211),所述第一发光材料光(211)的发射带具有在绿色和黄色中的一种或多种中的波长,(iii)滤光器(410),被配置为将所述第一发光材料光(211)滤光成滤光后的第一发光材料光(213),由此所述滤光后的第一发光材料光(213)相对于所述第一发光材料光(211)被红移,以及(iv)第二光源(120),被配置为生成红色的第二光源光(121),其中所述第二光源(120)包括第二激光光源(20);其中在所述光生成设备(1000)的一种或多种操作模式下,所述光生成设备(1000)被配置为生成包括所述第一光源光(111)、所述滤光后的第一发光材料光(213)和所述第二光源光(121)的白色设备光(1001)。
2.根据权利要求1所述的光生成设备(1000),其中所述第一光源光(111)具有峰值最大值λ1,其中λ1选自范围470nm±10nm,并且其中所述第二光源光(121)具有峰值最大值λ2,其中λ2选自范围630nm±10nm。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000),其中所述发光材料(210)包括A3B5O12:Ce,其中A包括Y、La、Gd、Tb和Lu中的一种或多种,并且其中B包括Al、Ga、In和Sc中的一种或多种,其中最多10%的B-O能够被Si-N代替。
4.根据权利要求3所述的光生成设备(1000),其中按重量至少95%的所述发光材料包括(Yx1-x2-x3A’x2Cex3)3(Aly1-y2B’y2)5O12,其中x1+x2+x3=1,其中x1>0,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组成的群组中的一种或多种元素,并且其中B’包括选自由Ga、In和Sc组成的群组中的一种或多种元素,并且其中所述滤光后的第一发光材料光(213)的主波长相对于所述第一发光材料光(211)被红移选自范围1nm-10nm的偏移。
5.根据权利要求2-4所述的光生成设备(1000),其中所述滤光器(410)具有波长相关光透射,其中第一波长范围λf11f12nm具有第一波长平均光透射,并且第二波长范围λf21f22nm具有第二波长平均光透射,其中所述第一波长平均光透射小于所述第二波长平均光透射,其中λf11f12≤λf21f22,并且其中λf12和λf21选自范围515nm±20nm。
6.根据权利要求1-5所述的光生成设备(1000),其中λf111,其中λf21<530nm,并且其中所述第二波长平均光透射是所述第一波长平均光透射的至少两倍。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000),其中所述第一光源(110)和可选的第一光学器件(420)被配置为用所述第一光源光(111)的一部分照射所述第一发光材料(210),其中所述第一光源光(111)的另一部分被配置为绕过所述第一发光材料(210);其中在所述光生成设备(1000)的一种或多种操作模式下,所述光生成设备(1000)被配置为生成包括绕过所述第一发光材料(210)的所述第一光源光(111)、所述滤光后的第一发光材料光(213)和所述第二光源光(121)的白色设备光(1001)。
8.根据前述权利要求1-7中任一项所述的光生成设备(1000),其中所述第二光源(120)被配置在所述第一发光材料(210)下游,并且其中所述光生成设备(1000)被配置为组合所述第二光源光(121)和所述第一发光材料光(211)。
9.根据前述权利要求1-7中任一项所述的光生成设备(1000),其中所述第一发光材料(210)对于所述第二光源光(121)的至少一部分是透射的,其中所述第二光源(120)被配置在所述第一发光材料(210)上游,并且其中在所述一种或多种操作模式期间,所述第二光源光(121)的至少一部分透射通过所述第一发光材料(210)以提供透射的第二光源光(121),其中在所述光生成设备(1000)的所述一种或多种操作模式下,所述光生成设备(1000)被配置为生成包括所述第一光源光(111)、所述滤光后的第一发光材料光(213)和透射的所述第二光源光(121)的白色设备光(1001)。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000),包括发光本体(1200),其中所述发光本体(1200)包括所述第一发光材料(200),其中所述光生成设备(1000)包括多个第一光源(110),其中所述多个第一光源(110)被配置为用所述第一光源光(111)照射所述发光本体(1200)。
11.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)被配置为对所述设备光(1001)进行光束整形和/或被配置为使所述设备光(1001)均匀化,其中所述光学元件(430)被配置在所述第一发光材料(210)下游。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光生成设备(1000),还包括被配置为控制所述第一光源(110)和所述第二光源(120)的控制系统(300),其中所述控制系统被配置为依赖于用户接口、传感器信号和定时器来控制所述设备光(1001)的一个或多个光学性质。
13.根据权利要求12所述的光生成设备(1000),其中所述一个或多个光学性质包括相关色温和显色指数,其中在一种或多种控制模式下,所述控制系统(300)被配置为保持显色指数超过85并且相关色温低于3100K。
14.根据前述权利要求12-13中任一项所述的光生成设备(1000),其中所述第一激光光源(10)被配置为生成第一激光光源光(11),并且其中所述蓝色的第一光源光(111)是第一激光光源光(11),其中所述第二激光光源(20)被配置为生成第二激光光源光(21),并且其中所述红色的第二光源光(121)是第二激光光源光(21),其中所述滤光器(410)是可控滤光器(410),其中所述控制系统(300)还被配置为控制所述可控滤光器(410)。
15.一种照明器(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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