CN115087902A - 紧凑型基于激光的光生成器件 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种包括器件(1000)的装置(1)，其中该器件(1000)包括发光材料构成元件(100)和光透射元件(200)，其中：(a)器件(1000)具有第一器件轴(A1)；(b)发光材料构成元件(100)包括发光材料(110)，发光材料(110)被配置为在用第一光(11)照射时发射发光材料光(111)，其中发光材料构成元件(100)具有第一长度(L1)以及垂直于第一长度(L1)的特征第一尺寸(D1)，其中D1/L1<1；其中发光材料构成元件(100)被配置在距第一器件轴(A1)的非零的第一距离(r1)处，并且其中发光材料构成元件(100)至少部分地围绕第一器件轴(A1)；(c)光透射元件(200)对第一光(11)是透射的，其中光透射元件(200)包括元件光射入部分(201)和元件光射出部分(202)，其中元件光射出部分(202)和发光材料(110)辐射耦合；其中应用以下中的一项或多项：(i)第一器件轴(A1)与光透射元件(200)相交，以及(ii)光透射元件(200)至少部分地围绕第一器件轴(A1)；以及(d)发光材料构成元件(100)与(a)光透射元件(200)和(b)可选的导热元件(300)中的一者或多者热接触。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括器件的(照明)装置。本发明还涉及包括这种装置的照明器或聚光灯(或其他应用)。
背景技术
波长转换元件在本领域中是已知的。例如，US2019/0331991描述了一种波长转换元件，该波长转换元件包括第一荧光体区域；以及第二荧光体区域，该第二荧光体区域被设置在第一荧光体区域的厚度方向上并且具有与位于第一荧光体区域中的荧光体粒子的粒径不同的荧光体粒子。US2019/0331991还描述了一种荧光体轮，包括：这种波长转换元件；基板，在其上提供有波长转换元件；以及旋转驱动基板的马达。
发明内容
虽然白色LED光源可以给出例如高达大约300lm/mm2的强度；静态荧光体转换的激光器白色光源可以给出高达大约20.000lm/mm2的强度。Ce掺杂的石榴石(例如YAG、LuAG)可能是最合适的发光转换器，其可以被用于利用蓝色激光进行泵浦，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％)下，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下高于大约5000K的相关色温是所期望的。但是，在其他应用中，例如具有高CRI(例如至少90)和相对较低CCT(例如在最大3000K)的光源可能是所期望的。例如，在一些应用中，在CRI≥90和较低CCT≤3000K下高于1GCd/m2的强度是所期望的。对于良好的显色性和/或R9，添加红色荧光体可能是有用的。然而，这样的荧光体通常不能承受高泵浦功率，和/或表现出热猝灭，和/或表现出退化。
因此，本发明的一个方面是提供一种备选解决方案，其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。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，或提供有用的备选方案。
因此，在第一方面，本发明提供了一种装置，该装置包括器件，其中该器件包括发光材料构成元件和光透射元件。特别地，该器件具有第一器件轴(A1)。此外，发光材料构成元件包括发光材料，该发光材料被配置为在用第一光照射时发射发光材料光。在具体实施例中，发光材料构成元件具有第一长度(L1)以及垂直于第一长度(L1)的特征第一尺寸(D1)。在甚至更具体的实施例中，D1/L1<1。此外，在实施例中，发光材料构成元件被配置在距第一器件轴(A1)的第一距离(r1)处。特别地，该距离是非零距离。此外，在具体实施例中，发光材料构成元件可以至少部分地围绕第一器件轴(A1)。特别地，光透射元件对于第一光是透射的。此外，在实施例中，光透射元件包括元件光射入部分(特别地用于第一光)和元件光射出部分(也特别地用于第一光)。在进一步的具体实施例中，元件光射出部分和发光材料辐射耦合。在具体实施例中，可以应用以下中的一项或多项：(i)第一器件轴(A1)与光透射元件相交，并且(ii)光透射元件至少部分地围绕第一器件轴(A1)。特别地，在进一步的实施例中，发光材料构成元件可以与(a)光透射元件和(b)可选的导热元件中的一者或多者热接触。因此，在具体实施例中，本发明提供了一种装置，该装置包括器件，其中该器件包括发光材料构成元件和光透射元件，其中：(a)该器件具有第一器件轴(A1)；(b)发光材料构成元件包括发光材料，该发光材料被配置为在用第一光照射时发射发光材料光，其中发光材料构成元件具有第一长度(L1)以及垂直于第一长度(L1)的特征第一尺寸(D1)，其中D1/L1<1；其中发光材料构成元件被配置在距第一器件轴(A1)的(非零)第一距离(r1)处，并且其中发光材料构成元件至少部分地围绕第一器件轴(A1)；(c)光透射元件对第一光是透射的，其中光透射元件包括元件光射入部分(用于第一光)和元件光射出部分(用于第一光)，其中元件光射出部分与发光材料辐射耦合；其中应用以下中的一项或多项：(i)第一器件轴(A1)与光透射元件相交，以及(ii)光透射元件至少部分地围绕第一器件轴(A1)；以及(d)发光材料构成元件与(a)光透射元件和(b)可选的导热元件中的一者或者热接触。
利用这样的器件，可以减少热效应和/或可以增加热耗散。此外，可以提供高强度的光生成器件。此外，可以提供相对小的光生成器件。因此，可以提供具有更高发光度的紧凑型光生成器件。在此，在实施例中，尤其提供了一种紧凑型激光引擎，其中蓝色激光可以通过作为环而被安装在旋转透明杆上的(陶瓷)荧光体进行转换。在实施例中，激光通过圆顶形端进入杆，该圆顶形端将来自杆的内部的光聚焦到荧光体上。旋转杆可以由蓝宝石制成，从而提供对荧光体的改善的热管理。本发明尤其为基于激光的光源提供了备选的荧光体几何形状，其将允许更好的横向热扩散和更低的热点形成概率，以便与相同面积的常规形状的顶部发射荧光体相比而言实现了更高的源亮度。也可以有效地管理来自这些备选源形状的光，从而导致相当的准直束性能。
如上面所指示的，装置包括器件。该器件可以在用光源的光源光照射时提供光，特别是固态光源，甚至更特别是激光LED(也另外参见下文)。光源可以是该装置的部分，但不一定被所有本文描述的实施例中的装置所包括。与光源组合的装置可以被配置为生成光。因此，这种装置在本文中也可以被指示为“光生成系统”或“照明系统”或“光生成器件”或“照明器件”。术语“装置”被应用，因为该装置可以包括若干不同的器件。在实施例中，该装置的一个或多个元件(诸如一个或多个器件)可以由单个外壳封闭。此外，在实施例中，该装置可以包括单个器件和多个光源。此外，在实施例中，该装置可以包括多个器件，也包括多个光源，该多个光源中的一个或多个光源与器件中的每个器件在功能上耦合。
器件包括发光材料构成元件和光透射元件。因此，该器件在本文中也可以被指示为“发光材料构成器件”。此外，特别地该器件具有第一器件轴(A1)。在实施例中，这可以是对称轴。在具体实施例中，这可以是用于发光材料构成元件和光透射元件中的一者或多者的旋转轴。因此，在实施例中，第一器件轴是用于光透射元件的旋转轴。在又一些实施例中，第一器件轴是用于发光材料构成元件的旋转轴。在更进一步的具体实施例中，第一器件轴是用于发光材料构成元件和光透射元件的旋转轴。第一器件轴可以是伸长轴。术语旋转轴可以特别地指的是Cn轴(或“Cn旋转轴(rotation axis)”或“Cn旋转轴(rotationalaxis)”)，其中n至少为2。如本领域已知的，将三维体带到等效配置中的360°/n旋转包括
对称操作。由Cn对称轴导致的操作包括一个与n阶循环群同构的群。如果发光材料构成元件被提供作为环形发光材料构成元件，那么器件轴可以被配置为垂直于与环形发光材料构成元件相平行的平面。
在实施例中，该器件可以具有至少200μm的长度或高度，诸如至少500μm。此外，在实施例中，该器件可以具有最大100mm的长度或高度，诸如最大50mm，如最大约20mm。当另外的光学器件可用时，该器件可能会更大。特别地，基本上由发光材料构成元件和光透射元件组成的器件的实施例可以具有这样的尺寸，但是不排除其他尺寸。
发光材料构成元件包括发光材料，该发光材料被配置为在用第一光照射时发射发光材料光。因此，第一光可以包括一个或多个波长，在该一个或多个波长下可以激发发光材料。特别地，在实施例中，发光材料可以被配置为将(第一(激光)光源(另外参见下文)的)蓝光的至少一部分转换成(可见)发光材料光。
下面，描述与发光材料有关的一些具体实施例。在实施例中，发光材料构成元件可以基本上由发光材料组成，诸如发光陶瓷环形发光材料构成元件，如掺铈石榴石环形发光材料构成元件。术语“发光材料构成元件”还可以指的是由(空间上)分离的部分组成的发光材料构成元件，这些部分一起形成发光材料构成元件。例如，两个半圆或四个四分之一圆可以一起形成环形发光材料构成元件。本发明不限于环形发光材料构成元件。发光材料构成元件的相邻部分可以相互触碰，或者可以不物理接触，并且因此可以在空间上是分离的。这样的部分在本文中也可以被指示为“分段”(section)。
包括元件的发光材料可以基本上包括单个发光材料。然而，在其他实施例中，包括元件的发光材料可以包括多种不同的发光材料。这种不同的发光材料可以具有相应发光材料光的不同光谱功率分布。备选地或附加地，这种不同的发光材料尤其可以具有不同的色点(或主波长)。不同发光材料光的颜色或色点(或光谱功率分布)可以不同，u’至少为0.01和/或v’至少为0.01，甚至更特别是u’至少为0.02和/或v’至少为0.02。在更具体的实施例中，相应的色点可以不同，u’至少为0.03和/或v’至少为0.03。在这里，u’和v’是光在CIE1976UCS(统一色度标度)图中的颜色坐标。因此，在具体实施例中，术语“发光材料构成元件”还可以指的是由(空间上)分离的部分组成的发光材料构成元件，这些部分一起形成发光材料构成元件，并且其中(空间上)分离的部分中的两个或更多包括不同的发光材料。
特别地，在实施例中，发光材料构成元件具有第一长度(L1)以及垂直于第一长度(L1)的特征第一尺寸(D1)。该第一尺寸可以是厚度或宽度、高度或直径。甚至更特别地，D1可以指的是圆形等效直径。(不规则形状的)二维形状的等效圆直径(或ECD)是等效面积的圆的直径。例如，边长为a的正方形的等效圆直径为2*a*SQRT(1/π)。在这里，术语“横截面形状”是指垂直于第一长度的横截面。特别地，D1/L1<1。因此，在实施例中，发光材料构成元件可以具有大于1的纵横比，因为长度可以大于特征尺寸。在具体实施例中，D1/L1≤5，甚至更特别是D1/L1≤10。在更进一步的具体实施例中，D1/L1≤20。通常，D1/L1≥0.001，但是其他值也是可能的。如果发光材料构成元件包括多个部分，则各个部分的累积长度可以提供第一长度。例如，在环状形状的情况下，环可以具有与圆形长度(即2*π*r，其中r可以例如是平均半径(在环的最大半径和最小半径之间)基本相同的第一长度(也参见下文)。特征第一尺寸可以是垂直于第一长度的环状形状的横截面的圆等效直径。特别地，横截面可以被配置为平行于第一器件轴。
该比率D1/L1<1允许与可以传递热的元件进行相对较大的热接触。例如，为此，可以应用光透射元件或另一个(其他)导热元件。该比率D1/L1<1也可以与其中应用聚焦光的实施例相关，因为发光材料构成元件可能相对薄。例如，在实施例中，长度可以从大约0.5-200mm的范围中选择，诸如大约3-30mm。在实施例中，特征第一尺寸可以是至少0.5mm，诸如至少1mm。因此，在进一步的具体实施例中，长度在实施例中可以是至少1mm，诸如特别是至少2mm，诸如特别是至少大约3mm。
在实施例中，发光材料构成元件的外表面的至少25％，诸如至少大约50％，如在实施例中的50-75％可以与(a)光透射元件和(b)可选的导热元件中的一者或多者热接触。
在具体实施例中，发光材料构成元件被配置在距第一器件轴(A1)的第一距离(r1)处。特别地，这指的是非零距离。因此，在进一步的具体实施例中，发光材料构成元件被配置在距第一器件轴(A1)的非零的第一距离(r1)处。该非零距离可以从至少大约50μm的范围中选择，如至少大约100μm。该非零距离可以从至少大约-0.2mm的范围中选择。在其他实施例中，非零距离可以最大约20mm，诸如最大约10mm，更特别地最大约1mm，诸如在具体实施例中甚至最大0.5mm。特别地，非零的第一距离可以从0.1-20mm的范围中选择。然而，其他值也是可能的。
特别地，在实施例中，发光材料构成元件至少部分地围绕第一器件轴(A1)。例如，在实施例中，发光材料构成元件可以围绕第一器件轴(A1)并且具有选自以下的形状。因此，在具体实施例中，发光材料构成元件可以围绕第一器件轴(A1)并且具有从圆形、六边形、八边形和十边形中选择的形状。如上面所指示的，围绕第一器件轴(A1)的发光材料构成元件在实施例中可以由单个元件(诸如在实施例中为环形元件)组成。在又一些实施例中，围绕第一器件轴(A1)的发光材料构成元件在实施例中可以由两个或更多部分(其中的两个或更多部分可以相互触碰，或者可以不物理接触并且因此可以在空间上是分开的)组成(也参见上文)。在具体实施例中，发光材料构成元件具有环状形状。特别地，在这样的实施例中，第一长度(L1)可以是圆形长度(Lc)。此外，特别是在这样的实施例中，特征第一尺寸(D1)可以是发光材料构成元件的高度(H1)或宽度(W1)，或者特别是圆形等效直径。此外，在这样的实施例中，特别地D1/L1≤10。由于发光材料构成元件可以具有非零高度和非零宽度，所以圆形长度发光材料构成元件可以是由发光材料构成元件的体轴所限定的长度。这样的体轴可以被配置在距发光材料构成元件的(多个)外表面的长度平均距离处。例如，发光材料构成元件的任何横截面可以具有中点。当连接中点时，可以获得体轴BA。
此外，器件包括光透射元件。特别地，光透射元件对于第一光是透射的。例如，光透射元件可以包括陶瓷体，如石榴石类型的材料。在备选实施例中，光透射元件可以包括氧化铝材料，诸如基于Al2O3的材料。在实施例中，光透射元件可以包括例如蓝宝石。其他材料也是可能的，如CaF2、MgO、BaF2、A3B5O12石榴石、ALON(氧氮化铝)、MgAl2O4和MgF2中的一种或多种。
光透射元件可以被用于将第一光引导至发光材料和/或用于将光聚焦在发光材料构成元件中或聚焦在发光材料构成元件上。此外，光透射元件可以被用来将热量引导离开发光材料构成元件。以这种方式，发光材料构成元件，更特别是发光材料，在被第一光照射时可以处于较低温度，这可以改善效率和/或寿命。因此，光透射元件可以具有光导的功能，并且可选地还具有光学元件的功能，特别是聚焦。此外，光透射元件还可以具有热引导属性，通过该属性，热量可以被引导离开发光材料构成元件。
特别地，光透射元件包括元件光射入部分(用于第一光)和元件光射出部分(用于第一光)。因此，第一光可以经由元件光射入部分而进入光透射元件，传播通过光透射元件，并在元件光射出部分处从其中射出。随后，它可以照射发光材料构成元件的至少部分。因此，特别地，元件光射出部分和发光材料可以辐射耦合。元件光射入部分和元件光射出部分可以是光透射元件的(多个)表面的部分。光透射元件特别是光透射材料的主体。可以在元件光射入部分和元件光射出部分之间配置光透射材料。
术语“辐射耦合”或“光学耦合”以及类似的术语可以特别地意指：(i)光生成元件，诸如光源，和(ii)另一物品或材料，彼此相关联，以使得由光透射主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光透射主体具有光接收关系。光透射主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，诸如与光透射主体(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，也可以被配置在光透射主体和物品或材料之间的光路中。
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”因此可以指的是UV辐射、可见光和IR辐射。在具体实施例中，特别地对于照明应用，术语“光”和“辐射”是指可见光。术语“可见”、“可见光”或“可见发射”和类似术语是指具有在大约380-780nm范围内的一个或多个波长的光。
如上面所指示的，特别地，光透射元件可以被用于将第一光引导至发光材料和/或用于将光聚焦在发光材料构成元件中或聚焦在发光材料构成元件上。因此，当应用以下中的一项或多项时呈现出是有用的：(i)第一器件轴(A1)与光透射元件相交，并且(ii)光透射元件至少部分地围绕第一器件轴(A1)。下面描述与这两个选项有关的一些实施例。
例如，在实施例中，透镜形状的光透射元件可以被配置在至少部分光透射元件的上游。在这种光透射元件的实施例中，光透射元件可以具有透射元件轴(A2)。在具体实施例中，光透射元件和第一器件轴(A1)可以重合(或者在实施例中可以至少被配置为平行)。在这样的实施例中，第一器件轴(A1)与光透射元件相交。此外，在这样的实施例中，光透射元件可以例如被配置作为透镜，以将第一光聚焦在发光材料构成元件中或聚焦在发光材料构成元件上。诸如透镜之类的光透射元件的实施例在实施例中不仅可以具有第一器件轴(A1)与光透射元件相交，而且在实施例中还可以符合光透射元件至少部分地围绕第一器件轴(A1)的实施例。此外，由于发光材料构成元件可以(相对于第一器件轴)具有特定的对称性，所以在实施例中光透射元件可以基本上具有相同(或相关)的对称性。
在一个实施例中，发光材料构成元件被安装在蓝宝石杆上。结果，改善了发光材料构成元件的冷却。
光透射元件包括具有曲表面的圆顶形主体，其中曲表面的至少部分包括元件光射入部分，其中光透射元件具有透射元件轴(A2)，其中第一器件轴(A1)和透射元件轴(A2)重合。特别地，在实施例中，圆顶形主体被配置为将第一光聚焦在发光材料构成元件上或聚焦在发光材料构成元件中。因此，圆顶形主体、第一光源和发光材料构成元件可以被选择和配置为使得第一光源的第一光被聚焦在发光材料构成元件中或被聚焦在发光材料构成元件上。
在具体实施例中，光透射元件可以被配置为与发光材料构成元件热接触。
在实施例中，光透射元件可以具有杆状(或锥状)。杆状(或锥状)光透射元件可以具有圆形横截面。此外，这种光透射元件的实施例可以具有第一面和第二面。光透射元件的第一面和第二面可以基本上限定光透射元件的长度或高度。在第一面和第二面之间，杆状(或锥状)光透射元件具有外侧面。在实施例中，第一面可以包括元件光射入部分。第二面和/或外侧面可以包括元件光射出部分。特别地，可以以这样的方式提供第一光，使得第一光的至少部分在从第一面到第二面和/或外侧面的一者或多者的方向上传播。发光材料构成元件可以与第二面和/或外侧面中的一者或多者辐射耦合。例如，发光材料构成元件可以被配置作为封闭外侧面的至少部分的元件。备选地(或附加地)，发光材料构成元件可以被配置作为第二面上的元件。在两个实施例中，第一器件轴(A1)可以与光透射元件相交并且光透射元件可以至少部分地围绕第一器件轴(A1)。因此，在具体实施例中，发光材料构成元件可以至少部分地围绕光透射元件，其中特别地，发光材料构成元件包括元件射入部分和元件射出部分，其中元件射入部分和元件光射出部分辐射耦合，并且其中元件射入部分被配置为比元件射出部分更靠近第一器件轴(A1)。
如上面所指示的，在实施例中，发光材料构成元件可以被配置在距第一器件轴(A1)的非零距离处。同样，这在实施例中可以应用于光透射元件。例如，在实施例中，光透射元件可以具有与发光材料构成元件相似的对称性(相对于第一器件轴)。因此，在实施例中，光透射元件可以(也)至少部分地围绕第一器件轴(A1)。
在实施例中，发光材料构成元件相对于光透射元件突出。这可以(进一步)促进发光材料光的提取。例如，光透射元件可以具有第一外径(相对于第一器件轴)。发光材料构成元件可以具有第二外径(相对于第一器件轴)，诸如环的较大直径。此外，发光材料构成元件可以具有第三最小直径(相对于第一器件轴)或内径，诸如距环的较小直径)。在实施例中，第三直径特别地可以等于第一距离(r1)。在实施例中，第三直径可以小于第一外径，但是后者可以小于第二外径。例如，环可以具有比圆顶(稍)大的直径，例如在实施例中比圆顶直径大1-20％。
为了将热量从发光材料构成元件传送出去，当发光材料构成元件被配置为与具有足够的、特别是较高的导热率的元件热接触时，这是特别有用的。在实施例中，发光材料构成元件可以与光透射元件热接触。在实施例中，光透射元件的热导率可以是适中到良好。例如，在实施例中，热导率可以是至少10W/m/K，诸如特别是至少12W/m/K。此外，由于特别是金属可以具有显著更高的热导率，因此这种光透射元件可以(也)与导热材料(具有比光透射元件更高的热导率)热接触。备选地或附加地，发光材料构成元件可以(也)与诸如金属之类的导热材料热传导。D1/L1的比率允许与导热材料的相对大的接触表面，导热材料诸如是(a)光透射元件和(b)可选的导热元件中的一者或多者。因此，在实施例中，发光材料构成元件可以被配置为与(a)光透射元件和(b)可选的导热元件中的一者或多者热接触。导热材料(特别地，不是光透射元件)可以被散热器包括或者可以被热耦合到散热器。导热元件的示例是散热器(或热扩散器)。
导热材料可以特别地具有至少大约10W/m/K的导热率，诸如特别是至少大约20W/m/K，如至少大约30W/m/K，诸如至少大约100W/m/K，如特别是至少大约200W/m/K。散热器在本领域中是已知的。术语“散热器(heatsink)”(或散热器(heat sink))特别地可以是无源热交换器，其将由诸如电子设备或机械设备之类的设备所生成的热量传送到流体(冷却)介质，通常是空气或液体冷却剂。由此，热量(至少部分地)从设备消散。散热器被特别设计为使其与周围流体冷却介质接触的表面积最大化。因此，特别地，散热器可以包括多个翅片。例如，散热器可以是具有在其上延伸的多个翅片的主体。散热器特别包括导热材料(更特别地由导热材料组成)。在实施例中，散热器可以包括铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、碳化硅铝、氧化铍、碳化硅复合材料、碳化铝硅、钨铜合金、铜碳化钼、碳、金刚石和石墨中的一种或多种或由其组成。备选地或附加地，散热器可以包括氧化铝或由氧化铝组成。术语“散热器”还可以指代多个(不同的)散热器。如果一个元件可以通过热过程交换能量，则可以认为它与另一个元件热接触。在实施例中，热接触可以通过物理接触来实现。在实施例中，热接触可以经由诸如导热胶(或导热粘合剂)之类的导热材料来实现。当两个元件相对于彼此以等于或小于大约10μm的距离进行布置时，也可以在两个元件之间实现热接触，但是更大的距离也是可能的，诸如高达100μm。距离越短，热接触越好。特别地，距离为10μm或更小，诸如5μm或更小。该距离可以是相应元件的两个相应表面之间的距离。该距离可以是平均距离。例如，两个元件可以在一个或多个位置(诸如多个位置)处物理接触，但是在一个或多个位置处，特别是多个其他位置处，元件不物理接触。例如，这可能是当一个或两个元件具有粗糙表面时的情况。因此，在实施例中，两个元件之间的平均距离可以是10μm或更小(尽管更大的平均距离是可能的，诸如高达100μm)。在实施例中，两个元件的两个表面可以通过一个或多个距离保持器来保持一定距离。
因此，在实施例中，光透射元件具有至少10W/m/K的导热率，并且该器件还可以包括导热元件，其中导热元件与光透射元件热接触。
特别地，该器件包括发光材料构成元件和光透射元件。这些可以被集成在单个器件中。因此，在实施例中，发光材料构成元件和光透射元件可以被(直接)机械耦合。此外，该器件可以包括导热元件。因此，在实施例中，发光材料构成元件和光透射元件可以可选地被(直接)机械耦合，但是发光材料构成元件和光透射元件中的至少一者可以被(直接)机械耦合。因此，在实施例中，发光材料构成元件与光透射元件和/或(b)可选的导热元件机械耦合。例如，该装置可以包括这种器件和光源，后者与前者辐射耦合，但是在实施例中彼此不直接接触。也另外参见下文。在具体实施例中，该器件可以是关于该器件轴基本上旋转对称的。因此，在实施例中，器件轴可以具有Cn对称性，其中n至少为2。
如上面所指示的，在实施例中，发光材料构成元件包括包含发光材料的陶瓷体。这可以提供相对稳定和热稳定的解决方案。因此，发光材料可以作为陶瓷体而被提供。此外，在实施例中，可以应用两个或更多陶瓷体，它们可以包括相同的发光材料或者它们可以包括不同的发光材料。在备选实施例中，发光材料构成元件包括聚合物主体，该聚合物主体包括分布在聚合物主体中的发光材料，其中聚合物主体包括聚合物材料，诸如在实施例中包括硅树脂。然而，备选聚合物也是可能的，如丙烯酸酯等，或硅酸盐(如水玻璃)等。此类解决方案可以提供相对容易成型和可生产的解决方案。如上面所指示的，在具体实施例中，发光材料构成元件是环形的。
在实施例中，该装置可以包括光源，在本文中也被指示为第一光源。第一光源被配置为生成第一光。特别地，第一光源包括激光光源。因此，在实施例中，该装置还可以包括被配置为生成第一光的第一光源，其中第一光源包括激光光源。术语“光源”可以指的是半导体发光器件，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”也可以指的是有机发光二极管，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也可以指的是多个LED。此外，术语“光源”在实施例中还可以指的是所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”特别地指的是半导体芯片形式的LED芯片，它既不被封装也不被连接，而是直接被安装在诸如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(例如LED)的下游，或者位于多个固态光源(即，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光束导向)。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，特别是具有从200-2000nm(诸如300-1500nm)的光谱波长范围中选择的波长。术语“激光器”特别地指的是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器件。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项或多项：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-Center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”可以指的是半导体激光二极管中的一个或多个，诸如例如GaN、InGaN、AlGalnP、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。在具体实施例中，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。在具体实施例中，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学耦合到光导中，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。在具体实施例中，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”以及类似短语在实施例中可以指的是选自至少两个不同箱(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”以及类似短语在实施例中可以指的是选自相同箱(bin)的多个固态光源。
光源特别地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波带，其具有对于激光器而言已知的带宽。在具体实施例中，(多个)波带可以是相对尖锐的(多个)线，诸如在RT处具有在小于20nm的范围内的半峰全宽(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)波带的光谱功率分布(作为波长的函数的在能量标度上的强度)。
(光源光的)光束可以是(激光器)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。该小斑可以在离散转换器区域处，或(稍微)在其上游或(稍微)在其下游。特别地，聚焦和/或准直可以使得在离散转换器区域处(在侧面处)的光束的横截面形状(垂直于光轴)基本上不大于离散转换器区域(光源光照射离散转换器区域)的横截面形状(垂直于光轴)。可以利用一个或多个光学器件(如(聚焦)透镜)来执行聚焦。特别地，可以应用两个透镜来使激光光源光聚焦。可以利用一个或多个(其他)光学器件(如准直元件，诸如透镜和/或抛物面镜)来执行准直。在实施例中，(激光器)光源光的光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)。在实施例中，要准直的光学器件由光透射元件提供，诸如圆顶形光透射元件。备选地或附加地，可以应用另外的光学器件来进行准直。
在本文中，特别地，第一光源可以包括激光光源(或多个激光光源(特别是同一箱的)，和/或不同箱的多个光源)。如果使用不同的光源，则这些可以利用(不同的)第一光激发发光材料。然而，如果使用不同的光源，在其他实施例中，这些可以利用不同的第一光激发不同的发光材料。关于发光材料，也另外参见下文。术语“不同的第一光”可以特别指的是不同的光谱功率分布。
此外，激光光源特别地包括激光LED。用于使激光LED的光源光聚焦的光学器件特别地可以被器件包括，诸如例如圆顶形光透射元件(也参见上文)。
因此，在实施例中，发光材料构成元件经由光透射元件用第一(激光器)光照射。更特别地，在实施例中，封闭该光透射元件的至少部分，并且从内部被泵浦。令人惊讶的是，这有利于将发光材料构成元件的温度保持较低或相对较低。从外部泵浦时，温度升高可能高于从内部泵浦时。
在实施例中，光学器件可以被成形为使得在其长度的至少部分上照射发光材料构成元件。例如，在至少25％、如至少50％的长度上，可以用(聚焦的)第一光(特别是来自一个激光器或多个激光器)照射发光材料构成元件。因此，光学器件不仅可以被用来聚焦，而且还可以被用来将第一光分布在发光材料构成元件的至少部分上。
然而，在备选实施例中，在操作时间的部分期间可以仅照射发光材料构成元件的一小部分。甚至，在随着时间而基本上在整个长度上积分的这样的实施例中，可以照射发光材料构成元件。
在更进一步的实施例中，发光材料构成元件可以在操作期间旋转。这可以允许发光材料的较小加热。色轮类型的应用在本领域中是已知的(也参见上文)。因此，在具体实施例中，该装置还包括致动器，该致动器被配置为使发光材料构成元件绕第一器件轴(A1)旋转，并且其中在该装置的操作模式期间，发光材料构成元件绕第一器件轴(A1)旋转。此外，如还可以从上述导出的，特别地，第一光源可以被配置为相对于旋转的发光材料构成元件是静止的。因此，在实施例中，该装置可以包括马达，该马达绕第一器件轴(A1)旋转地驱动发光材料构成元件。因此，在实施例中，在操作期间，发光材料构成元件和光透射元件可以绕第一器件轴(A1)旋转，因为它们可以被机械耦合。因此，在实施例中，发光材料构成元件和光透射元件绕第一器件轴(A1)是可旋转的，并且发光材料构成元件和光透射元件可以被机械耦合。在进一步的实施例中，在操作期间，发光材料构成元件、光透射元件和导热元件可以绕第一器件轴(A1)旋转(因为它们可以被机械耦合；参见例如上文的更多细节)。
透镜和/或反射元件可以被用来重定向第一光(或发光材料光。例如，当杆状光透射元件被应用时，可能希望将第一光分布在发光材料构成元件的至少部分上。因此，在具体实施例中，光透射元件包括第一反射元件，该第一反射元件被配置为将来自第一光源(诸如激光光源)的第一光重定向到发光材料构成元件和/或重定向发光材料光。特别地，在该装置的操作模式中，第一光源被配置为相对于发光材料构成元件是静止的。在具体实施例中，第一反射元件可以特别地被配置为将第一光分布在发光材料构成元件上，其中在更进一步的具体实施例中，发光材料构成元件具有环形结构。
在具体实施例中，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、La、Gd、Tb和Lu中的一者或多者，特别地(至少)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、In和Sc中的一者或多者。特别地，A可以包括Y、Gd和Lu中的一者或多者，诸如特别地Y和Lu中的一者或多者。特别地，B可以包括Al和Ga中的一者或多者，更特别地至少包括Al，诸如基本上完全是Al。因此，特别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。这种石榴石可以被掺杂有铈(Ce)、镨(Pr)或铈和镨的组合；然而，特别地被掺杂有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，更特别地高达大约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中的一者或多者组成)；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可以特别地从由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成中选择的组。此外，Gd和/或Tb的存在量特别地仅高达A的大约20％。在具体实施例中，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％；一般来说，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取代。
在具体实施例中，发光材料包括(Yx1-x2-x3A’x2Cex3)3(Aly1-y2B’y2)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’包括从由镧系元素组成的组中选择的一个或多个元素，并且其中B’包括从由Ga、In和Sc组成的组中选择的一个或多个元素。在实施例中，x3从0.001-0.1的范围中选择。在本发明中，特别地xl>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取代。在这里，B-O中的B是指Al、Ga、In和Sc中的一者或多者(并且O是指氧)；在具体实施例中，B-O可以指的是Al-O。如上面所指示，在具体实施例中，x3可以从0.001-0.04的范围中选择。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源光(以及滤光器)结合)。因此，在具体实施例中，A可以从由Lu和Gd组成的组中选择。备选地或附加地，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可以是可用的。甚至更特别地，x3从0.001-0.1的范围中选择，其中0<x2+x3≤0.1，并且其中0≤y2≤0.1。此外，在具体实施例中，最多1％的B-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)；参见例如还有EP3149108。在更进一步的具体实施例中，发光材料包含(Yx1-x3Cex3)3Al5O12，其中x1+x3＝1，并且其中0<x3≤0.2，诸如0.001-0.1。
在具体实施例中，光生成器件可以仅包括从包括石榴石的铈类型中选择的发光材料。在更进一步的具体实施例中，光生成器件包括单一类型的发光材料，诸如(Yx1-x2-x3A’x2Cex3)3(Aly1-y2B’y2)5O12。因此，在具体实施例中，光生成器件包括发光材料，其中至少85重量％、甚至更特别地至少大约90重量％、诸如甚至更特别地至少大约95重量％的发光材料包括(Yx1-x2-x3A’x2Cex3)3(Aly1-y2B’y2)5O12。在这里，其中A’包括从由镧系元素组成的组中选择的一个或多个元素，并且其中B’包括从由Ga、In和Sc组成的组中选择的一个或多个元素，其中xl+x2+x3＝l，其中x3>0，其中0<x2+x3≤0.2，其中y1+y2＝1，其中0≤y2≤0.2。特别地，x3从0.001-0.1的范围中选择。注意在实施例中x2＝0。备选地或附加地，在实施例中y2＝0。
在具体实施例中，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，光生成器件还可以包括一个或多个另外的发光材料，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部分转换成另外的发光材料光。特别地，在实施例中，光生成器件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550-700nm范围内的一种或多种波长。此外，在具体实施例中，第一发光材料光具有至少25nm的半峰全宽(FWHM)，诸如至少40nm，如在具体实施例中高达大约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从590-605nm的光谱波长范围中选择的主波长(λd1)，特别地从590-600nm的光谱波长范围中选择。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550-650nm的范围内。第二发光材料光例如可以具有在琥珀色和/或橙色波长范围内的主波长。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，在实施例中特别地至少是Sr。因此，在实施例中，光生成器件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，第二发光主体可以包括从由(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu和(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu组成的组中选择的一种或多种材料。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中的Eu为2％，则正确的公式可能是(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是从由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中选择的一种或多种元素；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的至少部分(即，Ba、Sr和Ca中的一者或多者)。此外，材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu也可以被指示为M2Si5N8:Eu，其中M是从由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中选择的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包括Sr和/或Ba。在进一步的具体实施例中，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％Ba和50至0％，特别是50至10％Sr，诸如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即75％Ba；25％Sr)。在这里，Eu被引入并取代了M的至少部分(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是从由钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)组成的组中选择的一种或多种元素；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。
如上面所指示的，可能不仅希望对第一光进行束成形和/或重定向，还可能希望对发光材料光进行束成形和/或重定向。在具体实施例中，该装置(在一些具体实施例中，特别是该器件)可以进一步包括第二光学元件，该第二光学元件被配置为对发光材料光进行束成形。在具体实施例中，第二光学元件具有半环状透镜形状或半环状反射器形状。在其他实施例中，第二光学元件具有准直器形状，诸如中空反射器。
在一个实施例中，该装置还可以包括控制系统。控制系统可以被配置为控制第一光源。备选地或附加地，控制系统可以被配置为控制多个(不同的)第一光源。备选地或附加地，控制系统可以被配置为控制上述致动器。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，在本文中的“控制”和类似术语可以例如指的是对元件施用行为(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、转移、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用行为以及对元件施用行为并监控元件。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。控制可以经由有线和/或无线控制来完成。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界面或者可以在功能上耦合到用户界面。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App来进行控制，诸如便携式设备，如智能手机或IPhone、平板电脑等。因此，该设备不必耦合到装置(诸如在实施例是照明系统)，而是可以(暂时)在功能上耦合到该装置。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，该装置可以用代码来识别，特别是用于相应装置的唯一代码。照明系统的控制系统可以被配置为由外部控制系统控制，该外部控制系统可以基于(唯一)代码的(由具有光学传感器(例如，QR码阅读器)的用户界面所输入的)知识来访问照明系统。该装置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、LiFi、ZigBee、BLE或WiMAX或其他无线技术。系统或设备或器件或装置可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”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”或“可操作模式”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”。这不排除该系统或设备或器件或装置也可以适用于提供另一种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界面来执行，但是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的是只能操作在单个操作模式下(即“开启”，没有进一步的可调性)的系统或设备或器件或装置。因此，在实施例中，控制系统可以依赖于用户界面的输入信号、(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”可以指的是时钟和/或预定的时间方案。
在又一方面，本发明还提供了一种照明器或聚光灯，该照明器或聚光灯包括如本文所定义的装置，其中该装置可以特别地包括作为第一光源的激光光源。照明器还可以包括外壳、光学元件、遮光栅格等。
照明器件(或发光器)可以例如是如下系统的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。
该器件可以提供白光和/或彩色光。在实施例中，该器件可以提供由于提供颜色的所选频率而可以被感知为白色的彩色光。器件光可以包括发光材料光(在一种或多种操作模式中)。该装置可以提供在一种或多种操作模式中包括本文所描述的器件中的一个或多个器件的器件光的光。可选地，可以使用其他器件。
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和20000K之间的相关色温(CCT)的光，诸如在2000和20000K之间，特别是2700-20000K，特别是在大约2700K和6500K范围内的一般照明。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)特别地距BBL(黑体轨迹)大约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)内，特别地距BBL大约10SDCM内，甚至更特别地距BBL大约5SDCM内。
在又一方面，本发明提供了一种包括该装置的投影仪。投影仪可以包括激光光源或多个激光光源。光源或多个光源可以被布置在散热器(激光器组)上。激光器可以发射UV和/或蓝光。
此外，在具体实施例中，发光材料构成元件可以包括第三发光材料(或不同的第二发光材料)。例如，激光器可以发射UV光，发光材料可以包括蓝色荧光体，第二发光材料可以包括绿色/黄色荧光体，第三发光材料可以包括橙色/红色荧光体。
在实施例中，荧光体轮可以包括光透射分段和/或光反射分段。光透射部分可以是开口或漫射器。光反射部分可以包括反射器/反射材料。以这种方式，第一光(例如蓝光)也可以被使用。因此，这样的荧光体轮的一个或多个分段可以被用来转换第一光的至少部分，并且一个或多个分段可以被用来反射或透射第一光，然后可以将其本身进行使用。因此，在实施例中，发光材料构成元件可以包括具有一个或多个不同的发光材料的一个或多个分段、以及被配置为反射或透射第一光的一个或多个分段。包括发光材料的(多个)分段特别地被配置为转换发光材料光(并且不透射或反射第一光，尽管一些(小)部分可以被反射和/或透射)。与包括发光材料的(多个)分段相比，反射式或透射式的(多个)分段特别地可以对第一光具有更高的反射或透射。
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，其中对应的附图标记指示对应的部分，并且其中：
图1a-图1f示意性地描绘了一些方面和实施例；
图2a-图2d示意性地描绘了一些进一步的方面和实施例；
图3a-图3b示意性地描绘了一些实施例；
图4a-图4b示意性地描绘了一些实施例；
图5示意性地描绘了一些实施例；和
图6示意性地描绘了一些实施例。示意图不一定按比例绘制。
具体实施方式
用聚焦的蓝色激光二极管泵浦陶瓷荧光体可以创建发光度比荧光体转换的白色LED高10-20倍的光源，从而实现更紧密的光束角斑或小型化照明器。存在由蓝色激光二极管和静态陶瓷掺铈石榴石荧光体板组成的低功率窄光束光源。静态荧光体配置的发光度受到荧光体的有限热扩散能力的限制，当被泵浦高于某蓝色激光功率密度时，这导致荧光体的热猝灭。将荧光体安装在旋转轮上可以大大改善热扩散，它可以允许更高的泵浦功率密度，并且可以导致比静态荧光体更高的发光度。例如，可以发现这种光引擎被用于投影系统和舞台照明中。旋转轮荧光体系统可能相对庞大。因此，需要一种基于激光的光引擎，它比当前的旋转荧光体轮解决方案更紧凑，同时提供比当前静态荧光体解决方案更高的发光度。
尤其描述了一种紧凑型激光引擎，其中蓝色激光通过作为环而被安装在旋转透明杆上的陶瓷荧光体进行转换。激光通过圆顶形端进入杆，该圆顶形端将来自杆的内部的光聚焦到荧光体上。旋转杆可以由蓝宝石制成，从而提供了对荧光体的热管理的改善。与荧光体轮解决方案相比，这可以提供更紧凑的系统，与静态荧光体解决方案相比，这提供更高的发光度。
本文所描述的许多实施例的操作原理在图1a中示出。例如由蓝宝石制成的透明杆被安装在旋转的金属轴上。蓝宝石杆具有透明的圆顶形盖，蓝色激光光束被引导通过该圆顶形盖。圆顶充当透镜，将蓝光聚焦到蓝宝石杆(安装有陶瓷荧光体材料的环)的圆柱形部分处的斑上。因此，尤其提出了一种在旋转杆上的荧光体。在该示例中，蓝宝石杆具有半球形盖，用作蓝色激光的聚焦透镜。焦点在荧光体所处的内部杆表面上，呈环形形状。在该示例中：半径杆＝5mm；波长＝450nm；折射率＝1.7794；入射角(α)＝38°处的最清晰焦点；荧光体环的位置＝距盖3.9mm。参见图1a的入射角。
图1a示意性地描绘了包括器件1000的装置1的实施例。器件1000包括发光材料构成元件100和光透射元件200。此外，在该实施例中，器件1000包括导热材料(除了也可以具有导热性的光透射元件200)。器件1000具有第一器件轴A1。这可以是旋转轴。
发光材料构成元件100包括发光材料110，该发光材料110被配置为在用第一光11(在实施例中可以是蓝光)照射时发射发光材料光111。发光材料构成元件100具有第一长度L1以及垂直于第一长度L1的特征第一尺寸D1。例如，在实施例中，D1/L1<1。发光材料构成元件100被配置在距第一器件轴A1的非零的第一距离r1处。此外，发光材料构成元件100至少部分地围绕第一器件轴A1。
光透射元件200对于第一光11是透射的。光透射元件200包括元件光射入部分201(用于第一光11)和元件光射出部分202(用于第一光11)。元件光射出部分202和发光材料110辐射耦合。可以应用以下中的一项或多项：(i)第一器件轴A1与光透射元件200相交，并且(ii)光透射元件200至少部分地围绕第一器件轴A1。在这里，第一个应用，而且实际上第二个条件也应用。
发光材料构成元件100可以具有第二外径(相对于第一器件轴)，诸如环的较大直径。此外，发光材料构成元件100可以具有第三最小直径(相对于第一器件轴)或内径，诸如距环的较小直径)。在实施例中，第三直径特别地可以等于第一距离r1。在实施例中，第三直径可以小于第一外径，但是后者可以小于第二外径。例如，环可以具有比圆顶更大的直径，例如在实施例中比圆顶直径大1-20％。这可以改善从荧光体的光提取，因为光也可能从荧光体的侧面射出，而不仅仅是从顶表面射出。
发光材料构成元件100与(a)光透射元件200和(b)可选的导热元件300中的一者或多者热接触。
图1a还示意性地描绘了一个实施例，其中发光材料构成元件100被机械耦合到光透射元件200和/或(可选的)导热元件300。后者可以是散热器或者可以被热耦合到散热器。在具体实施例中，光透射元件200具有至少10W/m/K的热导率。器件1000因此可以进一步包括这样的导热元件300。特别地，导热元件300可以与光透射元件200热接触。导热元件300可以是散热器或者可以被热耦合到散热器(未描绘)。
在实施例中，发光材料构成元件100围绕第一器件轴A1并且具有从圆形、矩形、六边形、八边形和十边形中选择的形状，也参见图1b和图1c。例如，发光材料构成元件100可以具有环状形状。第一长度L1可以是圆形长度Lc。圆形长度可以是环状形状的平均周长的长度。特征第一尺寸D1可以是发光材料构成元件100的高度H1或宽度W1。在具体实施例中，D1/L1≤10。
附图标记BA指示体轴。这样的体轴可以被配置在距发光材料构成元件的(多个)外表面的长度平均距离处。在横截面中(参见图1b中的虚线矩形)，它是横截面的中间(矩形)。
参考图1c，在环状形状的情况下，环可以具有与圆形长度基本上相同的第一长度(也参见下文)(即2*π*r，其中r可以例如是平均半径(在环的最大半径和最小半径之间)。特征第一尺寸可以是高度H1或宽度W1，但是特别地可以是垂直于第一长度的环状形状的横截面的圆形等效直径(未示出)。平均半径可以由体轴在1/2*W和1/2*H1处来定义。发光材料构成元件的任何横截面都可以具有中点。当连接中点时，体轴(虚线)可以被获得。
代替圆形形状，形状也可以是矩形、六边形、八边形或十边形。特别地，形状可以是圆形、六边形、八边形或十边形。更特别的是圆形(如环)。
在实施例中，发光材料构成元件100可以包括包含发光材料110的陶瓷体。在又一些实施例中，发光材料构成元件100可以包括聚合物主体120，该聚合物主体120包括分布在聚合物主体120中的发光材料110，其中聚合物主体120包括聚合物材料125。发光材料110可以被分散在聚合物材料125中。图1d中示意性地描绘了一个实施例。图1d示意性地描绘了发光材料构成元件100的一个实施例的横截面。聚合物材料125可以例如包括硅树脂。
如图1a中示意性地描绘的，光透射元件200可以包括具有曲表面215的圆顶形主体210。曲表面215的至少部分包括元件光射入部分201。圆顶形主体210的另一部分(诸如在实施例中的曲表面215的另一部分，或者如图1a中的又一部分)可以包括光射出部分202。光透射元件200具有透射元件轴A2。在这里，在该实施例中，第一器件轴A1和透射元件轴A2(基本上)重合。特别地，圆顶形主体210可以被配置为将(第一光源的)第一光11聚焦在发光材料构成元件100上或聚焦在发光材料构成元件100中。
如图1a和图1b中示意性地描绘的，发光材料构成元件100至少部分地围绕光透射元件200。发光材料构成元件100可以包括元件射入部分101和元件射出部分102。发光材料的至少部分被配置在元件射入部分101和元件射出部分102之间，至少在图1a和一些其他图中示意性描绘的实施例中，其中发光材料构成元件100特别地被配置为透射模式。在反射模式(见下文)中，元件射入部分101和元件射出部分102在实施例中可以重叠或者甚至重合。元件射入部分101和元件光射出部分202辐射耦合。在实施例中，特别是在反射模式中，元件射入部分101可以被配置为比元件射出部分102更靠近第一器件轴A1。
发光材料构成元件100可以具有环形形状。发光材料构成元件100可以包括单个发光材料110。然而，发光材料构成元件100也可以包括多种不同的发光材料110，它们可以可选地分开地进行配置。环形发光材料构成元件100(“荧光体环”)因此可以包括单个发光材料110，参见图1e实施例I。然而，在替代实施例中，环形发光材料构成元件100可以是扇形的，例如以RGBY的扇区，如图1e实施例II中示意性所示。这可以被应用于改善显色性或根据应用需要调整色温。可以应用一个或多个光源。当应用不同的发光材料110时，可选地可以应用不同类型的光源，提供针对不同发光材料而优化的光源光。不同扇区或分段中的不同发光材料用附图标记110’、110”、110”’和110””来指示。在这里，举例来说，应用了四种不同的发光材料。然而，也可以应用更少或更多不同的发光材料。一个或多个分段也可以是反射式的或透射式的(并且基本上不包括发光材料(其可以被也激发(其他)(多个)发光材料的光源来激发)。可以选择不同的发光材料，以使得所有都可以被相同的第一光源来激发。然而，备选地或附加地，可以应用两个或更多不同的第一光源来激发不同的发光材料，由此光源中的至少一个可以能够激发发光材料中的至少一个。两个或更多不同的第一光源中的两个或更多个可以能够激发相同的发光材料也是可能的。
图1f示意性地描绘了三个变体。第一个变体I是盘状发光材料构成元件100。特别地，这种变体可能不是本文描述的实施例的大部分——如果不是全部——的部分。变体II示意性地描绘了环形发光材料元件100，其可以被配置在光透射元件200的光透射材料周围。注意，光透射元件200的光透射材料也可以在环形发光材料构成元件100的上方或下方，或夹在环形发光材料构成元件100(即，上方和下方)中间。变体II示意性地描绘了其中更多的发光材料光111可以不是从边缘而是从顶层或底层射出的实施例。然而，变体III示意性地描绘了其中从顶层或底层射出的发光材料光111比从边缘射出的少的实施例。
其中，变体II和III允许发光材料构成元件的外表面的至少25％、诸如至少大约50％、诸如50-75％与(a)光透射元件和(b)可选的导热元件中的一个或多个热接触(参见例如图1a、图2a和图2b)。
如附图中示意性地描绘的，器件轴可以被配置为垂直于与环形发光材料构成元件相平行的平面。
可选地，提供二向色涂层以提高转换光的收集效率，如图2a左侧所示(实施例I)。在右侧，图2a中的实施例II，示出了透明杆可以具有抛物面形区域以对转换光进行准直，可能与柱面透镜组合地来进行准直。附图标记240指的是二向色涂层，附图标记250指的是抛物面反射器。该抛物面反射器主要由光透射元件200的形状来提供。因此，在实施例中，光透射元件200的至少部分可以被配置作为用于发光材料光111的抛物面反射器250。因此，可选地，可以提供二向色涂层以提高转换光的收集效率(实施例I)。可选地，透明杆可以具有抛物面形区域以对转换光进行准直(实施例II)。
实施例I也是透射模式实施例，而实施例II是反射模式实施例。
在实施例I中，(环形)发光材料构成元件100从光透射元件200突出。在实施例II中，发光材料构成元件100被配置在空腔中，该空腔被成形以使得抛物面反射器(类型)被创建。弯曲可以进一步帮助聚焦。在两个实施例中，反射(特别是发光材料光111的背反射)可以通过反射器240来减少。特别地，反射器240对于第一光11是透射的但是对于发光材料光111是反射的。因此，反射器240可以是二向色反射器，如二向色涂层。
在实施例中，导热元件300可以被热耦合到光透射元件200的单个面。可以通过增加接触表面来增加热耦合。在实施例中，导热元件，诸如铜轴(或其他金属的轴)，可以如图2b中所示延伸或调整以改善导热路径或创建强制对流。图2b的实施例的横截面视图在图2c中示意性地描绘。附图标记301指的是导热元件300的壁元件中的开口。因此，导热元件300可以包括光透射元件200至少部分地驻留于其中的中空部分。此外，导热元件300可以包括至少部分地封闭光透射元件200的壁部分，该壁部分可以包括开口301，用于发光材料构成元件100或用于经由开口301从发光材料构成元件100中射出的发光材料光111。
图2d示意性地描绘了装置1的实施例，其进一步包括被配置为生成第一光11的第一光源10。特别地，第一光源10包括激光光源，诸如激光LED。激光的至少部分准直可以由光透射元件200提供，此处包括圆顶。
图2d还示意性地描绘了一个实施例，其中装置1还包括致动器400，致动器400被配置为绕第一器件轴A1旋转发光材料构成元件100。特别地，在装置1的操作模式期间，发光材料构成元件100绕第一器件轴A1旋转，并且第一光源10被配置为相对于旋转发光材料构成元件100是静止的。该装置可以包括单个光源10。然而，在其他实施例中，两个或更多个光源10可能是可用的。在更进一步的实施例中，两种或更多种不同类型的第一光源10是可用的。
因此，除其他外，本发明提供了一种激光引擎，其包括具有圆顶形端盖的旋转透明杆，蓝色激光通过该圆顶形端盖而被聚焦到陶瓷荧光体的环形面积上。杆可以由蓝宝石制成。荧光体环可以是扇形的，例如以RGBY。可以提供二向色涂层以提高效率。此外，杆可以被安装在适于改善热路径的轴上。这可以允许具有良好颜色质量的高亮度光源，例如用作散点、娱乐点、窄束宽斑等。
通过以所指示的方式通过圆顶形盖泵浦荧光体，可以提高散热能力。为了证明这一点，使用了热仿真模型。在这些仿真中，假设30W热输入分布在整个环形荧光体上，计算温度分布。这对应于用100W的蓝色激光泵浦1mm2斑时生成的热。由于杆的快速旋转，这种热量被扩散在整个荧光体环上。冷却是通过空气中的对流和通过铜轴的传导来实现的。在该模型中，不计算聚焦激光斑中的温度是多少，而是计算荧光体环中的准稳态温度分布，即将是通过杆的旋转而进入激光斑的荧光体的温度分布。比较两种情况：一种是蓝色激光按预期通过蓝宝石杆入射(参见例如图2a)，另一种是激光从空气中入射(参见图2a中的参考文献R11)。令人惊讶的是，在这两种情况下，最高温度都在荧光体-空气界面处，尽管在左侧情况下，激光入射在蓝宝石-荧光体界面处。各自的Tmax为91.9℃和99.5℃。另外，在激光入射侧的荧光体的温度分别为87.5℃和99.5℃。ΔT＝12℃的温差很大且显著。因此，得出结论，为了防止荧光体的热猝灭，当蓝色激光通过蓝宝石杆入射时是有利的。在热模型仿真中(减少的热输入为5W而不是30W)，当从内部泵浦时，荧光体内部的温度达到59℃，而从外部泵浦时，外部温度达到111℃，相差52摄氏度。
基于激光的光源的架构可以包括蓝色泵浦激光器和以透射或反射模式照射的陶瓷荧光体(通常基于YAG:Ce)。所有荧光体转换的激光泵浦源基本上都是朗伯发射器，并且亮度可能特别地由发射通量的量和源的面积来确定。为了使光源亮度最大化，荧光体的面积趋于被最小化，并且泵浦激光的方向性使得可以向这些小荧光体面积提供高泵浦功率。然而，通常限制可能实现的高亮度的因素是由于激光泵的高功率密度(通常在10-30W/mm2范围内，具体取决于模块和荧光体架构)导致荧光体在高温下的热猝灭。在反射或透射泵浦架构中，荧光体可以具有紧凑的规则形状(圆形、正方形、六边形形状)，或者嵌入具有高导热性的透明材料中，或者热附接到具有高反射基底的金属散热器上。对于需要递送高光通量(在10klm(千流明)范围内，例如用于娱乐照明设备)的基于激光的光源，荧光体尺寸会迅速增长，这可能会导致更多的冷却和热斑形成问题(在样本的中心)。
比较了在反射模式中使用的不同尺寸范围的荧光体样品的性能，这些荧光体样品具有与散热器相似的热界面(硅键合，优化的厚度约为几微米)。生成了在最高温度和用于10mm2面积样品的热淬火开始时用不同尺寸的硅键合荧光体样品的热光测试的结果。所实现的最大功率密度为18W/mm2。类似地，对于0.5x0.5 mm2的较小荧光体也生成了结果。较小的荧光体样品允许达到>30W/mm2数量级的泵浦功率密度(利用0.5x0.5 mm2样品)，而对于较大的荧光体样品(10mm2)，热猝灭效应已经表现在17W/mm2级别上(所有的都都与散热器硅键合)。因此，对于需要高通量并且因此需要更大荧光体面积的光源，可能优选替代的荧光体几何形状，从而导致更好的热管理。
在本文中，提出了用于基于激光的光源的替代荧光体几何形状，其将实现更好的热管理和最终更高的亮度——与相同面积的规则形状顶部发射荧光体相比。可以有效地管理来自这些替代光源形状的光，从而导致相当的准直光束性能。
其中(再次)参考图1f。提出了两种用于常规紧凑形状的荧光体的替代方案。可能的形状如图1f中所简述，变体II和III。变体I示出了紧凑形状的荧光体并且变体II和III分别是具有顶部发射荧光体的替代环形形状和具有侧发射荧光体的替代环形形状。因此，作为顶部发射(圆形)形状的替代方案，提出了顶部发射环源或侧发射环源。在高强度激光激发的情况下，替代荧光体源形状的几何形状可能有利于更好的横向热扩散并降低热斑形成的可能性，这最终将导致更高的可实现光源亮度。
常规2D形状的荧光体转换器可以被用于LED，也可以被用于激光转换的光源。它们可以是紧凑的并且可以允许简单的光管理。用于光操纵/束成形的光源的理想起始情形可能是点光源。然而，当需要更高的通量输出时，由于热界面与散热器的实际限制以及荧光体上的最大激光泵浦功率密度，荧光体尺寸也可能会增长。从常规的2D形状源到散热器的热传送进入荧光体平面(横向)并直接到散热器。对于较大的转换器尺寸，横向热扩散似乎变得不太有效。因此，从2D荧光体形状变为1D形状可能是有益的，这将使横向热传送更有效。将圆形形状变换为线形形状可能是一种选项，但是从线源进行有效的光管理(例如制作窄的准直光束)似乎具有挑战性。将线源闭合成环，从而制成具有更有效热扩散的准1D荧光体环形(尤其参见图1f中的其他变体II和III)，使光管理也更容易。
在本文描述和/或描绘的示例中，似乎可以从不同环形的源开始制成相当的准直光束。对与每种光源类型相结合的反射器光学器件进行建模，以创建紧密的准直光束。为了获得相当的结果，我们挑选了10mm2的不同光源形状的相同发射面积和50mm的最大固定反射器直径。
作为参考情形，我们挑选了10mm2 
面积的顶部发射圆形荧光体。相同直径
的侧发射环形荧光体将具有0.89mm的荧光体层宽度，以便具有10mm2的相同发射面积。并且环厚度为0.9mm的顶部发射环将具有分别为6.6mm和7.5mm的内径和外径。参考源与源上方26.2mm高的抛物面反射器相结合，导致5.6°FWHM的准直光束，中心光束功率为52.1cd/lm。反射器的高度确定了光束宽度和不受控制的溢出光量，不与反射器壁相互作用。我们在这里挑选了26.2mm(距光源)的反射器高度作为参考情形。
荧光体转换器的另一种形状是环形形状，其中荧光体宽度远小于其沿圆周的长度。这种架构的示例在图3b中被示出，荧光体环直径为3.57mm，并且荧光体宽度为0.89mm。在该示例实施例中，荧光体被附接到由良好导热材料(例如蓝宝石)制成的光学透明杆。在示例中，光被在荧光体上具有焦点的抛物面反射器收集和准直。在反射器输出直径相同的情况下，这会导致5.75°FWHM的光束，中心光束功率为48.3cd/lm。荧光体泵浦可以通过使用在杆的顶部上的反射器来实现，将泵浦光束朝向荧光体环引导。透明杆可以具有圆形横截面，但是也可以具有多边形(例如六边形)横截面。杆可以被附接到金属散热器上，以促进系统中的进一步散热。这种配置的光学性能与参考紧凑型光源的原始性能非常相似，但是同时这一概念在热管理方面提供了附加的好处，从而可以实现更高的亮度。
因此，在实施例中(参见例如图3a)，光透射元件200可以包括第一反射元件220，第一反射元件220被配置为将来自第一光源10(诸如激光光源)的第一光11重定向到发光材料构成元件100和/或重定向发光材料光111。特别地，在装置1的操作模式中，第一光源10被配置为相对于发光材料构成元件100是静止的。附图标记20指的是用于光源10(诸如激光LED)的束成形光学器件。
图3a还示出了一个实施例，其中第一反射元件220被配置为将第一光11分布在发光材料构成元件100上。特别地，发光材料构成元件100因此可以具有环形结构。此外，图3b示出了一个实施例，其中装置1还包括第二光学元件230，第二光学元件230被配置为对发光材料光111进行束成形。图3a的器件1000可以至少部分地被布置在图3b的第二光学元件230中。以这种方式，侧向发射的发光材料光111可以经由第二光学元件230的出口作为发光材料光111的(更多)准直光束离开装置1。
图4a示意性地描绘了顶部发射环形荧光体(在透射配置中)双反射器的实施例。第一内部反射器具有旋转抛物面形状，并将准直光束向侧面、朝向第二反射器引导。第二反射器具有几乎直的壁，该壁被倾斜以将光在法线方向上重定向到光源。不受控制的溢出光的量由第一反射器的尺寸和焦点来确定。所建模的光束宽度为3.1°FWHM，中心光束功率为34.5cd/lm。在该示例中，可以达到比参考情形更窄的光束，但是由于不受控制的光量更大，因此是以光束强度为代价。这种配置的优点之一是可以降低反射器的高度(在所示示例中为15mm)。所呈现的设计示例并不表示此架构中的最终性能数字，而是作为可进一步优化的可能光学解决方案的说明。也可以使用透镜光学器件以用于具有环形源的束成形，例如如图4a至图4b中所简述的，半环状透镜被放置在荧光体环的顶部上。作为被用于将泵浦激光束成形为环形的光学器件的示例，示出了轴锥型透镜，将平行(或略微会聚)的激光束变换为用于荧光体激发的环形形状。
图4a示意性地描绘了一个实施例，其中器件1000还包括这样的第二光学元件230，该第二光学元件230被配置为对发光材料光111进行束成形。在这里，举例来说，第二光学元件230具有半环状透镜形状。附图标记20’和20”指代用于光源10(诸如激光LED)的束成形光学器件20。
图4b示意性地描绘了包括另外的第二光学元件230的备选装置。附图标记231和232分别指代外反射器和内反射器。因此，图4a和图4b中显示了不同的解决方案，它们可以被交替使用。图4a的器件1000可以至少部分地被布置在图4b的第二光学元件230中。
图5示意性地描绘了具有反射架构的顶部发射器的实施例。为了从荧光体更有效地散热，反射结构是优选的。荧光体环被安装在具有高反射表面的(金属)散热器上。在荧光体上方放置具有轴向旋转对称性的光学元件。该元件充当透镜，将传入的蓝色激光束聚焦到荧光体上的泵浦光环中。在元件的顶部上提供二向色涂层，其透射蓝光并反射绿-黄荧光体转换光。来自荧光体的转换光被该涂层反射到侧面并朝向反射器引导，该反射器捕获准直光束并将其引导到垂直于光源的远场。
本发明可以被应用在需要高光源亮度的应用中，例如在零售和酒店照明、娱乐照明中。本发明尤其可以提供静态激光泵浦荧光体配置，其中荧光体具有准1D尺寸(环形荧光体，其中它在一个方向(宽度)上的尺寸远小于在另一方向(长度或周长)上的尺寸)。在实施例中，圆周的形状是圆形、(正方形)、六边形等。在实施例中，荧光体被附着在具有良好导热性的透明光学材料(例如蓝宝石)或不透明的散热器(例如铜或陶瓷或组合)上。此外，在实施例中，荧光体发射的主方向垂直于荧光体形状的平面(例如顶部发射环)或在荧光体形状的平面内(侧面发射环)。
参考图6，本发明还提供了一种照明器2或聚光灯3，其包括如本文所定义的装置1。特别地，装置1可以包括第一光源10，第一光源10包括激光光源。附图标记1300指的是控制系统，附图标记1301指的是用户界面，功能上连接到控制系统1300。附图标记10001指的是照明器或聚光灯的光，其在一种或多种操作模式中至少包括一个或多个器件的发光材料光。
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”还包括其中术语“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目中的一个或多个。例如，短语“项目1和/或项目2”和类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在一个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“包含至少所定义的物种和任选的一个或多个其他物种”。
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特别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附图标记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。
一个元件之前的冠词“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、装置或系统或由其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。
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。本发明还涉及一种方法或过程，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。
可以组合本专利中讨论的各个方面以便提供额外的优点。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)
1.一种装置(1)，所述装置(1)包括器件(1000)，其中所述器件(1000)包括发光材料构成元件(100)和光透射元件(200)，其中：
-所述器件(1000)具有第一器件轴(A1)；
-所述发光材料构成元件(100)包括发光材料(110)，所述发光材料(110)被配置为在用第一光(11)照射时发射发光材料光(111)，其中所述发光材料构成元件(100)具有第一长度(L1)、以及垂直于所述第一长度(L1)的特征第一尺寸(D1)，其中D1/L1<1；其中所述发光材料构成元件(100)被配置在距所述第一器件轴(A1)的非零的第一距离(r1)处，并且其中所述发光材料构成元件(100)至少部分地围绕所述第一器件轴(A1)；
-所述光透射元件(200)对所述第一光(11)是透射的，其中所述光透射元件(200)包括元件光射入部分(201)和元件光射出部分(202)，其中所述元件光射出部分(202)和所述发光材料(110)辐射耦合；其中应用以下中的一项或多项：(i)所述第一器件轴(A1)与所述光透射元件(200)相交，以及(ii)所述光透射元件(200)至少部分地围绕所述第一器件轴(A1)；以及
-所述发光材料构成元件(100)与(a)所述光透射元件(200)和(b)可选的导热元件(300)中的一者或多者热接触，
-其中所述光透射元件(200)包括具有曲表面(215)的圆顶形主体(210)，其中所述曲表面(215)的至少一部分包括所述元件光射入部分(201)，其中所述光透射元件(200)具有透射元件轴(A2)，其中所述第一器件轴(A1)和所述透射元件轴(A2)重合。
2.根据权利要求1所述的装置(1)，其中所述发光材料构成元件(100)被机械耦合到所述光透射元件(200)和/或(b)可选的所述导热元件(300)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述发光材料构成元件(100)围绕所述第一器件轴(A1)并且具有从圆形、矩形、六边形、八边形和十边形中选择的形状。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述发光材料构成元件(100)具有环状形状，其中所述第一长度(L1)是圆形长度(Lc)，其中所述特征第一尺寸(D1)是所述发光材料构成元件(100)的高度(H1)或宽度(W1)，并且D1/L1≤10。
5.根据前述权利要求1-4中任一项所述的装置(1)，其中所述发光材料构成元件(100)包括陶瓷主体，所述陶瓷主体包括所述发光材料(110)。
6.根据前述权利要求1-4中任一项所述的装置(1)，其中所述发光材料构成元件(100)包括聚合物主体(120)，所述聚合物主体(120)包括分布在所述聚合物主体(120)中的所述发光材料(110)，其中所述聚合物主体(120)包括聚合物材料(125)，所述聚合物材料包括硅树脂。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述发光材料构成元件(100)被安装在蓝宝石杆上。
8.根据权利要求1所述的装置(1)，其中所述圆顶形主体(210)被配置为将所述第一光(11)聚焦在所述发光材料构成元件(100)上或聚焦在所述发光材料构成元件(100)中。
9.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，还包括第一光源(10)，所述第一光源(10)被配置为生成所述第一光(11)，其中所述第一光源(10)包括激光光源。
10.根据权利要求9所述的装置(1)，其中所述装置(1)还包括致动器(400)，所述致动器(400)被配置为绕所述第一器件轴(A1)旋转所述发光材料构成元件(100)，并且其中在所述装置(1)的操作模式期间，所述发光材料构成元件(100)绕所述第一器件轴(A1)旋转，并且所述第一光源(10)被配置为相对于旋转的所述发光材料构成元件(100)是静止的。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述发光材料构成元件(100)至少部分地围绕所述光透射元件(200)，其中所述发光材料构成元件(100)包括元件射入部分(101)和元件射出部分(102)，其中所述元件射入部分(101)和所述元件光射出部分(202)辐射耦合，并且其中所述元件射入部分(101)被配置为比所述元件射出部分(102)更靠近所述第一器件轴(A1)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述光透射元件(200)包括第一反射元件(220)，所述第一反射元件(220)被配置为将来自根据权利要求9所述的第一光源(10)的第一光(11)重定向到所述发光材料构成元件(100)和/或重定向发光材料光(111)，其中在所述装置(1)的操作模式中，所述第一光源(10)被配置为相对于所述发光材料构成元件(100)是静止的。
13.根据权利要求12所述的装置(1)，其中所述第一反射元件(220)被配置为将所述第一光(11)分布在所述发光材料构成元件(100)上，其中所述发光材料构成元件(100)具有环形结构，其中所述器件(1000)还包括第二光学元件(230)，所述第二光学元件(230)被配置为对所述发光材料光(111)进行束成形，其中所述第二光学元件(230)具有半环状透镜或半环状反射器形状。
14.根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述光透射元件(200)具有至少10W/m/K的导热率，并且其中所述器件(1000)还包括所述导热元件(300)，其中所述导热元件(300)与所述光透射元件(200)热接触。
15.一种照明器(2)或聚光灯(3)，所述照明器(2)或聚光灯(3)包括根据前述权利要求中任一项所述的装置(1)，其中所述装置(1)包括根据权利要求9所述的第一光源(10)。
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