CN115443547A - 发射辐射的设备和配备该设备的投影仪 - Google Patents

发射辐射的设备和配备该设备的投影仪 Download PDF

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Abstract

在至少一个实施方式中，发射辐射的设备(100)包括用于发射第一电磁辐射的光电子器件(1)、具有入射面(20)和出射面(21)的转换元件(2)和位于出射面上的介质镜(3)。该设备配置为使得在操作期间由器件发射的第一辐射经由入射面射入转换元件中。转换元件设计用于将第一辐射转换成第二电磁辐射，所述第二电磁辐射然后经由出射面从转换元件射出。介质镜对于以预定义第一角度范围内的入射角入射的第二辐射是透射的并且对于以预定义第二角度范围内的入射角入射的第二辐射是反射的。

Description

发射辐射的设备和配备该设备的投影仪
提出一种发射辐射的设备。还提出一种投影仪。
要实现的目的在于：提出一种具有高亮度的发射辐射的设备。要实现的另一目的在于：提出一种包括这种发射辐射的设备的投影仪。
除其他外，这些目的尤其通过独立权利要求1和权利要求13的主题来实现。有利的配置和改进形式是其他从属权利要求的主题并且还从以下描述和附图中得出。
根据至少一个实施方式，发射辐射的设备包括用于发射第一电磁辐射的光电子器件。为此，该器件尤其包括具有有源区域的半导体本体。第一辐射是在有源区域中产生的初级辐射和/或通过对器件中的初级辐射进行转换而产生的次级辐射。
器件的半导体本体例如基于III-V族化合物半导体材料。该半导体材料例如为氮化物化合物半导体材料如AlnIn1-n-mGamN或也为磷化物化合物半导体材料如AlnIn1-n-mGamP，或者也为砷化物化合物半导体材料如AlnIn1-n-mGamAs或AlnIn1-n-mGamAsP，其中在每种情况下0≤n≤1，0≤m≤1并且n+m≤1。在此，半导体本体能够具有掺杂物以及附加的组成部分。然而，为了简单性仅说明半导体本体的晶格的主要组成部分，即Al、As、Ga、In、N或P，即使这些主要组成部分能够部分地由少量的其他物质替代和/或补充时也如此。优选地，半导体本体基于AlInGaN。
半导体本体的有源区域尤其包含至少一个pn结和/或至少一个呈单个量子阱、简称SQW形式或呈多量子阱结构、简称MQW形式的量子阱结构。例如，在正常运行中，有源区域产生在蓝色或绿色或红色光谱范围内或在UV范围或在IR范围内的初级电磁辐射。
光电子元件例如是半导体芯片或所谓的芯片尺寸封装器件。无论是在半导体芯片的情况下还是在芯片尺寸封装器件的情况下，其横向尺寸(平行于半导体主体的主延伸平面测量)基本上与半导体主体的横向尺寸相对应。特别地，器件的横向尺寸比半导体本体的横向尺寸大至多20％或至多10％或至多5％。器件的横向于主延伸平面伸展的侧面可以具有从晶片复合件中分割产生的分割工艺的痕迹。在芯片尺寸封装器件中，侧面由诸如环氧树脂的灌封材料构成。
在操作中由器件产生和发射的第一辐射尤其是非相干辐射。该器件尤其是发光二极管(LED)或发光二极管芯片(LED芯片)。
器件可以没有生长衬底，半导体本体在所述生长衬底上生长。于是，器件尤其是薄膜芯片或具有薄膜芯片的器件。
器件可以被像素化，使得半导体本体包括多个单独且可独立操控的发射区域(像素)。例如，半导体本体被划分为至少四个或至少十个或至少50个发射区域。
根据至少一个实施方式，发射辐射的设备包括具有入射面和出射面的转换元件。入射面和出射面优选地彼此相对并且基本上彼此平行。转换元件尤其可以以层状方式实施，其中入射面和出射面则形成层片的主侧。转换元件的厚度，测量为入射面和出射面之间的距离，例如为至少10μm和/或至多1mm。
转换元件包括一种或多种转换材料或由一种或多种转换材料构成。例如，转换元件是陶瓷转换元件。但是替代地，转换元件也可以包括基体材料，例如由硅树脂或聚硅氧烷构成的基体材料，由一种或多种转换材料构成的颗粒分布和嵌入其中。转换材料可以例如是石榴石或氮化物或氧化物或氮氧化物。
根据至少一个实施方式，发射辐射的设备包括位于出射面上的介质镜。介质镜例如是周期性结构，即布拉格镜，或是非周期性结构。
介质镜可以直接设置在出射面上或间接固定在出射面上。介质镜和出射面之间的距离优选地小于转换元件的厚度。
介质镜优选包括多个介电层，例如至少两个或至少四个或至少十个或至少50或至少100个介电层，所述介电层相对于出射面彼此上下堆叠。例如，介质镜的介电层交替地具有高折射率和低折射率。在此，高折射率层的折射率与低折射率层的折射率相差至少0.1或至少0.3或至少0.5或至少1.0。例如，低折射率层的折射率最高为2。例如，高折射率层具有至少2.3的折射率。在此，折射率的值针对第一辐射说明。
例如，在介质镜中，介电层以这样的方式交替，即在每两个高折射率层之间存在一个低折射率层，并且反之亦然。在周期性结构中，所有介电层的厚度在制造公差范围内是相等的。在非周期性结构中，介电层的厚度不同。
低折射率层例如包括以下材料中的至少一种或由以下材料中的至少一种构成：SiO2、SiN、SiON、MgF2。高折射率层例如包括以下材料中的至少一种或由以下材料中的至少一种构成：Nb2O5、TiO2、ZrO2、HfO2、Al2O3、Ta2O5、ZnO。介电层的厚度例如分别在10nm和300nm之间，包括端值。
在俯视图中观察，介质镜遮盖转换元件的出射面的绝大部分、例如遮盖至少80％，或完全遮盖。
根据至少一个实施方式，该设备配置为使得在操作期间由器件发射的第一辐射经由入射面射入转换元件中。例如，该设备配置为，使得由器件发射的第一辐射的大部分、例如至少75％或至少90％射到入射面上。然后，第一辐射经由入射面进入转换元件的内部中。
根据至少一个实施方式，转换元件配置为将第一辐射转换成第二电磁辐射。然后第二辐射经由出射面从转换元件射出。
第二辐射相对于第一辐射红移。例如，第二辐射具有全局强度最大值的波长相对于第一辐射具有全局强度最大值的波长红移至少50nm或至少100nm。第二辐射优选地同样是可见光谱范围内的辐射。例如，第一辐射是蓝光，第二辐射是绿光。
转换元件被配置为将进入的第一辐射进行部分或完全转换。在转换之后，所产生的第二辐射的至少大部分、例如至少75％或至少90％经由出射面从转换元件射出。
根据至少一个实施方式，介质镜对于以预定义第一角度范围内的入射角入射到介质镜上的第二辐射是透射的，并且对于以预定义第二角度范围内的入射角入射到介质镜上的第二辐射是反射的。介质镜在所有入射角中对于第一辐射可以是反射的或透射的。第一角度范围和第二角度范围优选不叠加。
入射角在此测量为相对于介质镜的法线的角度。介质镜的法线应理解为介质镜的主延伸平面的法线。
在此处和下文中，“透射”被理解为：元件传输或通过辐射的至少75％、优选至少90％、特别优选至少99％。“反射”理解为：元件反射超过75％、优选至少90％、特别优选至少99％的辐射。
术语“预定义第一角度范围”和“预定义第二角度范围”指：在介质镜的设计中，通过选择介电层材料和介电层厚度，可以根据需要精确地设置介质镜透射的角度范围和反射的角度范围。在这方面，可以预设或选择或确定对于透射和反射的角度范围。
由于介质镜通常针对一个波长或该波长附近的窄范围的辐射进行优化，这里和下面给出的关于镜的反射和透射的指示特别与辐射具有全局强度最大值的波长有关。
在发射辐射的设备的至少一个实施方式中，所述设备包括用于发射第一电磁辐射的光电子器件、具有入射面和出射面的转换元件，和位于出射面上的介质镜。该设备配置为使得在操作期间由器件发射的第一辐射经由入射面射入转换元件中。转换元件配置为将第一辐射转换成第二电磁辐射，所述第二电磁辐射然后经由出射面从转换元件射出。介质镜对于以预定义第一角度范围内的入射角入射的第二辐射是透射的，并且对于以预定义第二角度范围内的入射角入射的第二辐射是反射的。
本发明基于以下见解：对于投影应用，在应用中需要尽可能高的亮度。在这种情况下，只能使用主要通过转换元件下游的光学系统定义的定界角锥体中的辐射。尽可能具有窄角发射特性的辐射源，例如通过由器件、转换元件和介质镜构成的当前组合实现的，可以在应用中提供更高的亮度。由于在这种情况下，几乎没有辐射以立体角发射，无法用于应用，甚至无法干扰它，因此可以用较少的散射光获得更好的成像质量。因此，设备整体上，特别是设置在转换元件下游的光学系统，通过吸收应用中无法使用的辐射而被加热到较小的程度。
特别是对于具有LED的投影解决方案，通常在转换元件中产生绿光以完全转换蓝光。因此，在转换元件上游获得的发射特性的改进，例如在器件层面，不能完全用于绿光。本发明改善了辐射转换下游的发射特性，由此该设备尤其适合于在投影应用中产生绿光。
根据至少一个实施方式，第一角度范围包括相对于介质镜的法线测量的0°和α之间的所有入射角-含端值。第一角度范围形成一个以法线作为旋转轴且开口角为2α的圆锥体。例如，α具有至多75°或至多60°或至多45°或至多30°或至多20°或至多10°的值。替代地或附加地，例如，α的值是至少5°或至少10°。
根据至少一个实施方式，第二角度范围包括相对于介质镜的法线测量的至少为β的所有入射角，其中适用β≥α。优选地，β比α大至少1°或至少5°或至少10°。替代地或附加地，β比α大最多10°或最多5°。第二角度范围优选地包括在β和90°之间的所有入射角-含端值。
根据至少一个实施方式，介质镜对于以第一角度范围内的入射角入射的第二辐射具有至少75％或至少90％或至少99％的透射率和对于以第二角度范围内的入射角入射的第二辐射具有至少75°或至少90％或至少99％的反射率。对于第二辐射的透射率和反射率的所说明的值特别优选地适用于相应角度范围内的所有入射角。
根据至少一个实施方式，转换元件被配置为将第一辐射完全转换成第二辐射。特别地，于是，在设备正常运行中经由出射面从转换元件射出的辐射的至少95％或至少99％为第二辐射并且至多5％或至多1％为第一辐射。
根据至少一个实施方式，发射辐射的装置还包括光学元件，所述光学元件设置在转换元件和介质镜的下游并且被配置为偏转第二辐射。光学元件可以是透镜或透镜系统或棱镜或棱镜系统或分束器或(半透明)镜或所述元件中的两个或更多个的组合。特别地，光学元件被配置为：将经由出射面从转换元件射出的第二辐射引导通过介质镜到达投影面，例如投影屏幕上。
根据至少一个实施方式，转换元件具有散射中心，用于将从所述介质镜反射回来的辐射重新分布到所述转换元件中。
散射中心可以是分布在转换元件中的散射颗粒。例如，散射颗粒是由氧化物或氮化物或磷化物构成的颗粒，例如由TiO2或SiN或Al2O3构成的颗粒。替代地或附加地，散射中心可以通过转换元件中的区边界来实现。所述区边界可以在转换元件烧结时通过外来相或孔有针对性地产生。例如，这通过浆料混合料中的变体和通过所选择的工艺控制来实现。
但是，替代地或除了转换元件内部中的散射中心之外，转换元件的出射面和/或入射面也可以被结构化。然后，入射面和/或出射面的平均粗糙度例如为至少200nm或至少500nm或至少1000nm。平坦化层可分别施加到结构化的出射面和/或入射面上，所述平坦化层在背离转换元件的一侧上是平坦的和/或光滑的。在此，平坦化层可以直接施加到出射面和/或入射面上。平坦化层优选地包括对第一和/或第二辐射是透射的材料，即例如二氧化硅(SiO2)。平坦化层简化并改进介质镜的施加。
根据至少一个实施方式，第二镜设置在转换元件的入射面上。第二镜可以直接设置在入射面上或间接固定在入射面上。例如，第二镜和入射面之间的距离最多为转换元件的厚度。第二镜尤其设置成，使得来自器件的第一辐射在进入转换元件之前穿过第二镜。
第二镜可以是介质镜，并且然后可以如之前描述的介质镜那样具有多个介电层。所有结合介质镜公开的、在其构造方面的特征针对第二镜公开。在入射面的俯视图中观察，第二镜优选地遮盖入射面的大部分、例如至少80％，或整个入射面。出射面上的先前描述的介质镜在下文中也可以称为第一介质镜。
根据至少一个实施方式，第二镜对于第二辐射是反射的并且对于第一辐射是透射的。这优选地适用于所有入射角。这可以防止：在转换元件中产生的第二辐射经由入射面离开转换元件。
根据至少一个实施方式，第三镜设置在出射面上。第三镜优选地设置在(第一)介质镜和出射面之间。替代地，第三镜也可以设置在(第一)介质镜的背离转换元件的一侧上。
第三镜可以直接设置在出射面上或间接固定在出射面上。在俯视图中观察，第三镜优选地遮盖出射面的大部分，例如出射面的至少80％或整个出射面。
第三镜可以是介质镜，并且然后可以如之前描述的介质镜那样具有多个介电层。所有结合介质镜的、关于其构造所有公开的特征也针对第三镜公开。
根据至少一个实施方式，第三镜对于第一辐射是反射的。这优选地适用于所有入射角。通过这种第三镜防止：未转换的第一辐射经由出射面离开转换元件。此外，第三镜对于第二辐射是透射的，优选地对于所有入射角或仅对于在第一角度范围内的入射角是透射的。
根据至少一个实施方式，介质镜对于第一辐射是反射的。于是，这优选在所有入射角中适用。
根据至少一个实施方式，转换元件与器件相距一定距离设置。于是，在设备运行中，来自器件的第一辐射例如在射到转换元件上之前首先穿过空气或光导体一段距离。换言之，转换元件为所谓的远程转换元件。
根据至少一个实施方式，转换元件直接或间接地设置在器件上。例如，在俯视图中观察，转换元件遮盖器件的发射面的大部分，例如至少80％或100％，在运行中经由所述发射面将第一辐射的大部分从器件耦合输出。例如，转换元件和器件的半导体本体之间的距离与转换元件的厚度几乎相同。
根据至少一个实施方式，发射辐射的设备包括用于发射第三电磁辐射的第二光电子器件。与之前描述的器件、在下文有时也称为第一器件那样，第二器件可以是半导体芯片，特别是LED芯片，或芯片尺寸封装器件，例如发光二极管。特别地，第二器件还包括具有有源区域的半导体本体，在该有源区域中在运行中产生初级辐射，所述初级辐射然后可能在器件中转换之后形成第三辐射。还针对第二光电子器件公开了与该光电子器件相关联的所有特征。
由第二器件发射的第三辐射可以绝大部分与第一辐射重叠或者与第一辐射基本相同。特别地，第三辐射优选地是与在第一辐射中相同颜色的光。第二器件的半导体本体可以基于相同的材料体系和/或基本上与第一器件的半导体本体的构造大体相同。第一器件和第二器件优选地分别发射蓝光。
根据至少一个实施方式，该设备配置为使得在操作期间由第二器件发射的第三辐射经由转换元件的出射面进入转换元件中。这意味着，转换元件在两侧都被照亮。
根据至少一个实施方式，转换元件配置为转换第三辐射。第三辐射优选地被转换成第二辐射。转换元件配置为完全转换第三辐射。总的来说，通过这种方式，亮度可以提高，并且可以产生更多的第二辐射。
根据至少一个实施方式，介质镜对于第三辐射是透射的。介质镜优选地对于第三辐射在所有入射角中都是透射的。于是，尤其是在出射面上没有设置对于第三辐射反射的元件，使得第三辐射可以尽可能不受阻碍地进入转换元件中。
根据至少一个实施方式，用于第三辐射的抗反射涂层涂覆在出射面上。抗反射涂层优选配置为，使得第三辐射的至多10％或至多5％由抗反射涂层反射并且至少90％或至少95％穿过抗反射涂层。
此外，提出一种投影仪。特别地，投影仪包括如在此描述的发射辐射的设备。发射辐射的设备于是优选地配置为使得其发射绿光。这意味着，第二辐射优选地是绿光。
此外，投影仪可以包括一个或更多个光电子器件，所述光电子器件在操作期间产生其他颜色，例如红光和蓝光。特别地，投影仪附加地包括用于产生红光的光电子器件和用于产生蓝光的光电子器件。这两个光电子器件可以在半导体本体中固有地产生相应的光，而无需使用转换元件。另外两个光电子器件的红光和蓝光和来自转换元件的绿光可以经由共同的光学元件或不同的光学元件投射到投影面、尤其是投影屏幕上。一个或多个光学元件包括例如图像产生元件，例如所谓的数字镜像设备，简称DMD，和/或透镜系统和/或镜像系统。
发射辐射的设备的其他优点和有利的配置和改进形式从下文结合附图示出的实施例中得出。相同的、相同类型的或起相同作用的元件在图中具有相同的附图标记。附图和附图中所示的元件彼此见的大小比例不应被视为按比例绘制。相反，单个元素，特别是层厚度，可以用放大的尺寸来表示，以便更好地说明和/或更好地理解。
附图示出：
图1至6示出发射辐射的设备的不同的实施例，
图7示出投影仪的一个实施例。
图1示出发射辐射的设备100的第一实施例。设备100包括光电子器件1，当前为发光二极管(LED)，其在操作期间发射蓝光形式的第一辐射。
包括入射面20和出射面21的层状的转换元件2沿射束方向设置在器件1的下游。转换元件2例如是由烧结过的转换材料构成的陶瓷转换元件。来自器件1的第一辐射经由入射面20射入转换元件2中并且在所述转换元件中被部分地或完全地转换成第二辐射，例如绿光。然后，第二辐射可以经由出射面21从转换元件2射出。
介质镜3设置在出射面21上，所述介质镜包括多个不同折射率的介电层。介质镜3被配置为，使得其对于以在0°和α之间(含端值)的第一角度范围内的入射角入射的第二辐射是透射的，并且对于以在第一角度范围之外的第二角度范围内的入射角(从β到90°)入射的第二辐射是反射的。当前，α的值例如为30°。β的值例如为35°。介质镜3可以对于第一辐射是反射的，而与入射角无关。
光学元件4沿射束方向设置在转换元件2的下游。在本例中，光学元件4是镜，用于偏转通过介质镜3的辐射。例如，第二辐射被引导到诸如投影屏幕的投影面上。所示的设备100可以在投影仪中使用。通过角度选择的介质镜3，第二辐射(绿光)在小角度范围内发射，由此所描述的设备100特别适用于投影应用。
图2示出发射辐射的设备100的第二实施例。所述第二实施例与图1中的实施例不同之处在于：转换元件2包括散射颗粒形式的散射中心。通过所述散射中心，由介质镜3反射回的辐射被散射和重新分布，使得其在下一次射到介质镜3上时可能在第一角度范围内射到介质镜3上。散射颗粒可以均匀地分布在转换元件2中。散射颗粒例如是陶瓷转换器中的散射孔。
代替或除了转换元件内的散射颗粒形式的散射中心之外，入射面20和/或出射面21也可以被结构化，由此实现反射回的辐射的重新分布。
图3示出发射辐射的设备100的第三实施例。在此，与图2的实施例相比，第二介质镜5设置在转换元件2的入射面20上。第二介质镜5还包括多个介电层。第二介质镜5对于第二辐射是反射的并且对于第一辐射是透射的。这优选地适用于所有入射角。这可以防止：第二辐射经由入射面20再次离开转换元件2。
图4示出发射辐射的设备100的第四实施例。在此，除了图3的实施例中的方案外，第三介质镜6设置在介质镜3和出射面21之间的出射面21上。第三介质镜6对于第一辐射是反射的并且对于第二辐射是透射的，优选地与入射角无关。由此防止：第一辐射经由出射面21离开转换元件2。
代替具有多个介电层的第二介质镜5和第三介质镜6，也可以使用具有期望特性的另一第二镜5和第三镜6。例如，这种第二镜5和这种第三镜6分别包括多个介电层。
在图5中示出发射辐射的设备100的第五实施例。在此，与之前的实施例不同，转换元件2没有设置在与光电子器件1相距一定距离处。更确切地说，转换元件2在此被设置并间接地固定在器件1上。
图6示出发射辐射的设备100的第六实施例。在此，设备100除了第一光电子器件1之外还包括发射第三辐射的第二光电子器件11。在本例中，第三辐射同样是蓝光。设备100被配置为使得由第二器件11发射的第三辐射经由转换元件2的出射面21进入转换元件2中。在此之前，第三辐射经过光学元件4，在本例中，光学元件通过半透明镜形成。为了能够进入到转换元件2中，在本例中，介质镜3对于第三辐射是透射的，优选在所有入射角下是透射的。
为了减少第三辐射在介质镜3处的反射，在介质镜3的背离转换元件2的一侧上涂覆用于第三辐射的抗反射涂层7。
图7示出包括图1的发射辐射的设备100的投影仪的一个实施例。发射辐射的设备100通过转换产生绿光。此外，该投影仪包括固有产生蓝光的第三光电子器件12(在本例中为发光二极管形式)和固有产生红光的第四光电子器件13(同样呈发光二极管形式)。每个器件1、12、13都分配了一个镜4，用于偏转各自的光。镜4尤其对于之前的器件的辐射是透射的。因此，例如，与发射绿光的器件1相关联的镜4对于蓝光是透射的并且对于绿光是反射的。与发射红光的器件13相关联的镜4优选地对于蓝光和绿光是透射的并且对于红光是反射的。投影仪还包括透镜40，借助所述透镜将光投射到投影屏幕8上。
本申请要求德国专利申请102020204540.2的优先权，其通过引用并入本文。
本发明不局限于根据实施例进行的描述。更确切地说，本发明包括每个新特征以及特征的任意的组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意的组合，即使所述特征或所述组合自身没有明确地在权利要求中或实施例中说明时也如此。
附图标记说明
1 (第一)光电子器件
2 转换元件
3 (第一)介质镜
4 光学元件
5 第二介质镜
6 第三介质镜
7 抗反射涂层
8 投影屏幕
11 第二光电子器件
12 第三光电子器件
13 第四光电子器件
20 入射面
21 出射面
40 透镜
100 发射辐射的设备
α 角
β 角

Claims (13)

1.一种发射辐射的设备(100)，包括
-用于发射第一电磁辐射的光电子器件(1)，
-具有入射面(20)和出射面(20)的转换元件(2)，
-位于所述出射面(21)上的介质镜(3)，其中
-所述设备配置为使得在操作期间由所述器件(1)发射的第一辐射经由所述入射面(20)射入到所述转换元件(2)中，
-所述转换元件(2)配置为将所述第一辐射转换成第二电磁辐射，所述第二电磁辐射然后经由所述出射面(21)从所述转换元件(2)射出，
-所述介质镜(3)对于以预定义第一角度范围内的入射角入射的第二辐射是透射的，并且对于以预定义第二角度范围内的入射角入射的第二辐射是反射的。
2.根据权利要求1所述的发射辐射的设备(100)，其中
-所述第一角度范围包括相对于所述介质镜(3)的法线测量的0°和α之间的所有入射角-含端值，
-所述第二角度范围包括相对于所述介质镜(3)的法线测量的至少为β的所有入射角，其中适用β≥α。
3.根据权利要求1或2所述的发射辐射的设备(100)，其中
所述转换元件(2)配置为将所述第一辐射完全转换成所述第二辐射。
4.根据前述权利要求中任一项所述的发射辐射的设备(100)，还包括
光学元件(4)，所述光学元件设置在所述转换元件(2)和所述介质镜(3)的下游并且被配置为偏转所述第二辐射。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发射辐射的设备(100)，其中
所述转换元件(2)具有散射中心，用于将从所述介质镜(3)反射回来的辐射重新分布到所述转换元件(2)中。
6.根据前述权利要求中任一项所述的发射辐射的设备(100)，其中
-第二镜(5)设置在所述转换元件(2)的入射面(20)上，
-所述第二镜(5)对于所述第二辐射是反射的并且对于所述第一辐射是透射的。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发射辐射的设备(100)，其中
-第三镜(6)设置在所述出射面(21)上，
-所述第三镜(6)对于所述第一辐射是反射的。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发射辐射的设备(100)，其中
所述介质镜(3)对于所述第一辐射是反射的。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发射辐射的设备(100)，其中
所述转换元件(2)与所述器件(1)相距一定距离设置，使得在操作期间来自所述器件(1)的第一辐射在射到所述转换元件(2)上之前首先穿过空气一段距离。
10.根据权利要求1至8中任一项所述的发射辐射的设备(100)，其中
所述转换元件(2)直接或间接设置在所述器件(1)上。
11.根据前述权利要求中任一项所述的发射辐射的设备(100)，还包括
-用于发射第三电磁辐射的第二光电子器件(11)，其中
-所述设备(100)配置为使得在操作期间由所述第二器件(11)发射的第三辐射经由所述转换元件(2)的出射面(21)进入所述转换元件(2)，
-所述转换元件(2)配置为转换所述第三辐射，
-所述介质镜(3)对于所述第三辐射是透射的。
12.根据权利要求11所述的发射辐射的设备(100)，其中
用于所述第三辐射的抗反射涂层(7)涂覆在所述出射面(21)上。
13.一种投影仪，包括根据前述权利要求中任一项所述的发射辐射的设备(100)。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5813752A (en) * 1997-05-27 1998-09-29 Philips Electronics North America Corporation UV/blue LED-phosphor device with short wave pass, long wave pass band pass and peroit filters
WO2006035388A2 (en) * 2004-09-30 2006-04-06 Koninklijke Philips Electronics N.V. Phosphor-converted led with luminance enhancement through light recycling
US7845822B2 (en) * 2006-12-29 2010-12-07 Koninklijke Philips Electronics N.V. Illumination device including a color selecting panel for recycling unwanted light
DE102007057669A1 (de) * 2007-11-30 2009-06-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Mischfarbige Strahlung emittierendes Halbleiterbauelement
WO2009107056A2 (en) * 2008-02-28 2009-09-03 Philips Intellectual Property & Standards Gmbh Light emitting diode device

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