CN116075992A - 颜色可调谐的基于激光的源 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种光生成系统(1000)，光生成系统(1000)包括光源(110)、发光材料(210)和控制系统(300)，其中：光源(110)被配置成在操作模式中生成具有脉冲频率f_per和占空比d的脉冲光源光(111)；发光材料(210)被配置成将光源光(111)的一部分转换为发光材料光(211)，其中发光材料光(211)具有发光衰减时间τ_L；光生成系统(1000)被配置成在操作模式中生成包括光源光(111)和发光材料光(211)的系统光(1001)；其中系统光(1001)具有可变色点；并且控制系统(300)被配置成在操作模式中通过控制脉冲频率f_per和占空比d中的一者或多者来控制色点，其中f_per≥1/(10*τ_L)。

Description

颜色可调谐的基于激光的源

技术领域

本发明涉及一种光生成系统，并且涉及一种包括这种光生成系统的光生成设备。

背景技术

采用磷光体的光源的颜色控制在本领域中是已知的。例如，US2010/0109541描述了一种照明装置，该照明装置包括：光源，包括发射光的照明设备和磷光体材料，磷光体材料将由照明设备发射的光的至少一部分转换为不同波长的光；以及控制器，控制器调节供应给照明设备的电流波形的电流开启时间与电流关闭时间的比率，由此修改由磷光体发射的光对由光源发射的光的颜色的贡献。照明设备包括固态照明设备。

发明内容

通常，在白色LED中，黄色(并且有时附加地，红色)磷光体被位于LED封装中磷光体下方的蓝色LED裸片激发。由于在该过程期间并非所有的蓝光都被转换，蓝光中的部分蓝光将与经转换的黄光混合，从而产生白色光源。所得的色温取决于经转换光与未转换蓝光的比率。在LED中，一般来说，该比率是固定的，并且难以以受控的方式进行动态改变。

因此，本发明的一个方面是提供一种替代的光生成系统，该光生成系统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。

看起来，当使用例如蓝色激光泵激黄色发射磷光体时，由蓝色激光源和黄色磷光体产生的白光的颜色可以借助于非常高频的脉冲宽度调制进行修改，非常高频的脉冲宽度调制在使用LED裸片时可能无法实现，因为它们的切换频率是有限的。看起来，当激光二极管电流以发光衰减时间的几倍的周期切换时，蓝光与发光辐射的比率可以通过占空比来进行更改。虽然初级辐射的行为与占空比成比例，但次级辐射在早期衰减过程中被保持，并且因此相当高。该效应可以例如用于在相对平坦的黄色发射水平处降低蓝色分量，这意味着将CCT从冷白色移动到暖白色。给定平均发光衰减时间，例如对于30ns至60ns的Ce掺杂YAG磷光体，0.5MHz-100MHz的调制切换频率可以是有用的，如大约1MHz-50MHz，例如其中斜率为几ns，诸如等于或小于大约5ns，如等于或小于大约2ns。

因此，在第一方面，本发明提供了一种光生成系统(“系统”)，其包括光源(尤其是激光光源)、发光材料和控制系统。尤其是，光源被配置成在操作模式中生成具有脉冲频率f_per和占空比d的脉冲光源光。此外，尤其是，发光材料被配置成将光源光的(至少)一部分转换成发光材料光。发光材料光具有发光衰减时间τ_L(在本文中也被指示为“衰减时间”)。尤其是，在实施例中，光生成系统被配置成在操作模式中生成包括光源光和发光材料光的系统光。尤其是，(由此)系统光可以具有可变色点。尤其是，控制系统被配置成在操作模式中控制色点，尤其是通过控制脉冲频率f_per和占空比d中的一者或多者来控制色点。在更具体的实施例中，f_per≥1/(10*τ_L)。尤其是，占空比等于或小于0.95。因此，尤其是在实施例中，本发明提供了一种包括光源、发光材料和控制系统的光生成系统，其中：(I)光源被配置成：在操作模式中生成具有脉冲频率f_per和占空比d的脉冲光源光；(II)发光材料被配置成：将光源光的一部分转换为发光材料光，其中发光材料光具有衰减时间τ_L；(III)光生成系统被配置成：在操作模式中生成包括光源光和发光材料光的系统光；其中系统光具有可变色点；并且(IV)控制系统被配置成：在操作模式中通过控制脉冲频率f_per和占空比d中的一者或多者来控制色点，其中f_per≥1/(10*τ_L)。在又一个另外的方面，本发明提供了一种包括光源、发光材料和控制系统的光生成系统，其中：(I)光源被配置成：在操作模式中生成具有脉冲周期T_per和占空比d的脉冲光源光；(II)发光材料被配置成：将光源光的一部分转换为发光材料光，其中发光材料光具有衰减时间τ_L；(III)光生成系统被配置成：在操作模式中生成包括光源光和发光材料光的系统光；其中系统光具有可变色点；并且(IV)控制系统被配置成：在操作模式中通过控制脉冲周期T_per和占空比d中的一者或多者来控制色点，其中T_per≤10*τ_L，并且其中在具体实施例中T_per≥1.4*τ_L，诸如T_per≥2*τ_L。

利用这种光生成系统，可以变化发光材料光与光源光的比率。以相对简单的方式，所得光的色点可以被控制。例如，在实施例中，可以以该方式控制相关色温(CCT)。此外，这允许非常简单和非常小的设备，该设备可能具有非常高的强度，其色点可以被控制。因此，除其他之外，本发明提供了一种颜色可调谐的基于激光的源，尤其是一种颜色可调谐的白色的基于激光的源。除其他之外，利用本发明，提供了一种(单源)(非常高频的)频率调制颜色可调谐的白色的基于激光的源，例如以用于一般照明。

如上所述，光生成系统包括光源、发光材料和控制系统。其他元件也可以可用。这里在下面，讨论光源、发光材料和控制系统。

如上所述，光源被配置成在操作模式中生成脉冲光源光。术语光源原则上可以涉及本领域已知的任何光源。它可以是常规(钨)灯泡、低压汞灯、高压汞灯、荧光灯、LED(发光二极管)。优选地，光源是在操作期间至少发射选自380nm-450nm范围的波长处的光的光源。这种光可以部分地由光转换元件使用(见下文)。在具体实施例中，光源包括固态LED光源(诸如LED或激光二极管)。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-200个(固态)LED光源。因此，术语LED也可以指代多个LED。此外，术语“光源”在实施例中也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，该半导体芯片既未被包封也未被连接，而是被直接安装到诸如PCB的基板上。因此，多个光半导体光源可以被配置在相同的基板上。在实施例中，COB是配置在一起作为单个照明模块的多LED芯片。

光源具有光逸出表面。参考诸如灯泡或荧光灯的常规光源，它可以是玻璃或石英外壳的外表面。对于LED，它可以是例如LED裸片，或者当树脂被施加到LED裸片时，它可以是树脂的外表面。原则上，它也可以是光纤的末端。术语逸出表面尤其涉及光源的、光实际上在该处离开光源或从光源逸出的那部分。光源被配置成提供光束。该光束(因此)从光源的光出射表面逸出。

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。此外，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，该半导体芯片既未被包封也未被连接，而是被直接安装到诸如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是配置在一起作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(微透镜的阵列)。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。这种激光器尤其可以被配置成生成激光光源光，该激光光源光具有在UV、可见光或红外中的一个或多个波长，尤其是具有选自光谱波长范围200nm-2000nm(诸如300nm-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：掺杂铈的锂锶(或钙)氟化铝(Ce:LiSAF、Ce:LiCAF)、掺杂铬的金绿宝石(紫翠玉)激光器、铬ZnSe(Cr:ZnSe)激光器、二价掺杂钐的氟化钙(Sm:CaF₂)激光器、Er:YAG激光器、掺杂铒和共掺杂铒镱的玻璃激光器、F中心激光器、钬YAG(Ho:YAG)激光器、Nd:YAG激光器、NdCrYAG激光器、掺杂钕的氧硼酸钇钙Nd:YCa₄O(BO₃)₃或Nd:YCOB、掺杂钕的原钒酸钇(Nd:YVO₄)激光器、钕玻璃(Nd:玻璃)激光器、钕YLF(Nd:YLF)固态激光器、掺杂钷147的磷酸盐玻璃(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:蓝宝石；Al₂O₃:Ti³⁺)激光器、三价掺杂铀的氟化钙(U:CaF₂)固态激光器、掺杂镱的玻璃激光器(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。

激光器可以与上转换器组合以获得更短的(激光)波长。例如，可以利用一些(三价)稀土离子获得上转换，或者利用非线性晶体可以获得上转换。备选地，激光器可以与下转换器组合(诸如染料激光器)，以获得更长的(激光)波长。

从下面可以导出，术语“激光光源”也可以指多个(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，诸如特别地是至少为8。通过这种方式，更高的亮度可以被获得。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。

激光光源被配置成生成激光光源光(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被耦合到光导中，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)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的多个固态光源。

光源尤其被配置成生成具有光轴(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标度上的强度)。

(光源光的)光束可以是(激光)光源光的聚焦或准直光束。术语“聚焦”尤其可以指代汇聚到小斑点。该小斑点可以在离散的转换器区域处，或(稍微)在其上游或(稍微)在其下游。尤其是，聚焦和/或准直可以使得光束在离散转换器区域处(在侧面处)的(垂直于光轴的)截面形状基本上不大于离散转换器区域(其中光源光照射该离散转换器区域)的(垂直于光轴的)截面形状。可以利用一个或多个光学器件来执行聚焦，如(聚焦)透镜。尤其是，可以应用两个透镜来聚焦激光光源光。可以利用一个或多个(其他)光学器件来执行准直，如准直元件，诸如透镜和/或抛物面反射镜。在实施例中，(激光)光源光的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。可以使用光学器件来提供(高)准直(也参见上文)。

在具体实施例中，光生成系统可以包括多个不同的光源，诸如两个或更多个光源子集，其中每个子集包括一个或多个光源，该一个或多个光源被配置成生成具有基本上相同光谱功率分布的光源光，但是其中不同子集的光源被配置成生成具有不同光谱分布的光源光。在这种实施例中，控制系统可以被配置成控制多个光源。在具体实施例中，控制系统可以个体地控制光源的子集。

尤其是，光源包括固态光源。在又进一步的具体实施例中，光源包括激光器。在又进一步的具体实施例中，光源包括激光二极管。

尤其是，光源被配置成生成具有脉冲频率f_per和占空比d的脉冲光源光。此外，光源尤其被配置成在操作模式中生成具有脉冲周期T_per的脉冲光源光。诸如脉冲固态激光器的脉冲光源在本领域中是已知的。例如，纳秒或皮秒激光二极管在本领域中是已知的。例如，参考例如US20170085057A1或US7723642B2。尤其是，脉冲频率f_per和占空比d是可控的。下面进一步描述与f_per、占空比d和脉冲周期T_per有关的方面。

光生成系统还包括发光材料。尤其是，发光材料被配置成将光源光的至少一部分转换为发光材料光。因此，光源光的一部分可以不被转换，并且可以在发光材料处被透射和/或反射和/或散射，并且可以至少部分地被重新使用。发光材料可以被配置成反射模式或透射模式。

发光材料被配置在光源的下游。术语“上游”和“下游”涉及项或特征相对于来自光生成装置(这里尤其是光源)的光的传播的布置，其中相对于来自光生成装置的光束内的第一位置，光束中更靠近光生成装置的第二位置是“上游”，并且光束内更远离光生成装置的第三位置是“下游”。此外，发光材料和光源因此可以辐射耦合。术语“辐射耦合”或“光学耦合”尤其可以意指(i)诸如光源的光生成元件，和(ii)另一项或材料彼此相关联，使得由光生成元件发射的辐射的至少一部分由该项或材料接收。换句话说，该项或材料被配置成与光生成元件处于光接收关系。光生成元件的辐射的至少一部分将由该项或材料接收。这在实施例中可以是直接的，诸如该项或材料与光生成元件(的发光表面)物理接触。在实施例中，这可以是经由介质，如空气、气体或液体或固体光导材料。在实施例中，也可以在光生成元件与该项或材料之间的光学路径中配置一个或多个光学器件，如透镜、反射器、滤光器。

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，在所谓的下转换中是这种情况。然而，在具体实施例中，第二辐射具有的光谱功率分布在比第一辐射更小的波长处具有强度，在所谓的上转换中是这种情况。在实施例中，“发光材料”尤其可以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，在利用辐射激发时，发光材料发射辐射。通常，发光材料将是下转换器，即，较小波长的辐射被转换为具有较大波长的辐射(λ_ex<λ_em)，但在具体实施例中，发光材料可以包括上转换器发光材料，即，较大波长的辐射被转换为具有较小波长的辐射(λ_ex>λ_em)。

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的发光材料。在下面指示可能的发光材料的示例。

在实施例中，发光材料选自石榴石和氮化物，尤其是分别掺杂有三价铈或二价铕。术语“氮化物”也可以指氧氮化物或氮硅酸盐等。

在具体实施例中，发光材料包括A₃B₅O₁₂:Ce类型的发光材料，其中A在实施例中包括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，并且其中B在实施例中包括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，更尤其是至少包括Al，诸如基本上全部是Al。因此，尤其适当的发光材料是包括铈的石榴石材料。石榴石的实施例尤其包括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，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Al的大约20％，更尤其是高达Al的大约10％(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尤其可以包括高达大约10％的镓。在另一变型中，B和O可以至少部分地由Si和N代替。元素A尤其可以选自由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成的群组。此外，Gd和/或Tb的存在量尤其仅高达A的大约20％。在具体实施例中，石榴石发光材料包括(Y_1-xLu_x)₃B₅O₁₂:Ce，其中x等于或大于0并且等于或小于1。术语“:Ce”指示发光材料中的金属离子的一部分(即，在石榴石中：“A”离子的一部分)由Ce代替。例如，在(Y_1-xLu_x)₃Al₅O₁₂:Ce的情况下，Y和/或Lu的一部分由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0.1％至4％的范围内，尤其是0.1％到2％(相对于A)。假设1％的Ce和10％的Y，则完全正确的化学式可以是(Y_0.1Lu_0.89Ce_0.01)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，发光材料(因此)包括A₃B₅O₁₂，其中在具体实施例中，最多10％的B-O可以由Si-N代替。

在具体实施例中，发光材料包括(Y_x1-x2-x3A’_x2Ce_x3)₃(Al_y1-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’包括选自由镧系元素组成的群组的一种或多种元素，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的石榴石可以提供适当的光谱功率分布。

在具体实施例中，最多10％的B-O可以由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，这种发光材料可以具有适当的光谱分布(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。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(Y_x1-x2-x3(Lu,Gd)_x2Ce_x3)₃(Al_y1-y2Ga_y2)₅O₁₂，其中Lu和/或Gd可以可用。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。此外，在具体实施例中，最多1％的B-O可以由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(Y_x1-x3Ce_x3)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，光生成设备可以仅包括选自含铈石榴石的类型的发光材料。在更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(Y_x1-x2-x3A’_x2Ce_x3)₃(Al_y1-y2B’_y2)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大约90％、诸如又甚至更尤其是按重量至少大约95％的发光材料包括(Y_x1-x2-x3A’_x2Ce_x3)₃(Al_y1-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。备选地或附加地，在实施例中y2＝0。

在具体实施例中，A尤其可以包括至少Y，并且B尤其可以包括至少Al。

在实施例中，发光材料可以备选地或附加地包括M₂Si₅N₈:Eu²⁺和/或MAlSiN₃:Eu²⁺和/或Ca₂AlSi₃O₂N₅:Eu²⁺等中的一种或多种，其中M包括Ba、Sr和Ca中的一种或多种，在实施例中尤其至少包括Sr。因此，在实施例中，发光材料可以包括选自由(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN₃:Eu和(Ba,Sr,Ca)₂Si₅N₈:Eu组成的群组的一种或多种材料。在这些化合物中，铕(Eu)大体上或仅为二价，并且代替指示的二价阳离子中的一种或多种二价阳离子。一般来说，Eu的存在量不会大于阳离子的10％；相对于它所代替的阳离子，它的存在将尤其在大约0.5％至10％的范围内，更尤其在大约0.5％至5％的范围内。术语“:Eu”指示金属离子的一部分被Eu代替(在这些示例中，被Eu²⁺代替)。例如，假设CaAlSiN₃:Eu中有2％的Eu，则正确的化学式可以是(Ca_0.98Eu_0.02)AlSiN₃。二价铕一般将代替二价阳离子，诸如上述二价碱土金属阳离子，尤其是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)组成的群组的一种或多种元素；尤其是，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更尤其是钙。在这里，Eu被引入并且代替M(即，Ba、Sr和Ca中的一种或多种)的至少一部分。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)组成的群组的一种或多种元素；尤其是，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)，尤其是50％至100％的Ba，更尤其是50％至90％的Ba，以及50％至0％的Sr，尤其是50％至10％的Sr，诸如Ba_1.5Sr_0.5Si₅N₈:Eu(即75％的Ba；25％的Sr)。在这里，Eu被引入并且代替M(即Ba、Sr和Ca中的一种或多种)的至少一部分。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)组成的群组的一种或多种元素；尤其是，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更尤其是钙。在这里，Eu被引入并且代替M(即Ba、Sr和Ca中的一种或多种)的至少一部分。如本领域技术人员已知的，上述发光材料中的Eu大体上或仅处于二价状态。

在实施例中，红色发光材料可以包括选自由(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN₃:Eu和(Ba,Sr,Ca)₂Si₅N₈:Eu组成的群组的一种或多种材料。在这些化合物中，铕(Eu)大体上或仅为二价，并且代替指示的二价阳离子中的一种或多种二价阳离子。一般来说，Eu的存在量不会大于阳离子的10％；相对于它所代替的阳离子，它的存在将尤其在大约0.5％至10％的范围内，更尤其在大约0.5％至5％的范围内。术语“:Eu”指示金属离子的一部分被Eu代替(在这些示例中，被Eu²⁺代替)。例如，假设CaAlSiN₃:Eu中有2％的Eu，则正确的化学式可以是(Ca_0.98Eu_0.02)AlSiN₃。二价铕一般将代替二价阳离子，诸如上述二价碱土金属阳离子，尤其是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)组成的群组的一种或多种元素；尤其是，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更尤其是钙。在这里，Eu被引入并且代替M(即，Ba、Sr和Ca中的一种或多种)的至少一部分。

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)组成的群组的一种或多种元素；尤其是，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)，尤其是50％至100％的Ba，更尤其是50％至90％的Ba，以及50％至0％的Sr，尤其是50％至10％的Sr，诸如Ba_1.5Sr_0.5Si₅N₈:Eu(即75％的Ba；25％的Sr)。在这里，Eu被引入并且代替M(即Ba、Sr和Ca中的一种或多种)的至少一部分。

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)组成的群组的一种或多种元素；尤其是，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更尤其是钙。在这里，Eu被引入并且代替M(即Ba、Sr和Ca中的一种或多种)的至少一部分。

如本领域技术人员已知的，上述发光材料中的Eu大体上或仅处于二价状态。

蓝色发光材料可以包括YSO(Y₂SiO₅:Ce³⁺)或类似化合物，或BAM(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺)或类似化合物。

本文中的术语“发光材料”尤其涉及无机发光材料，该无机发光材料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。

备选地或附加地，也可以应用其他发光材料。例如，量子点和/或有机染料可以被应用，并且可以可选地被嵌入在透射矩阵基体(如例如聚合物等，如PMMA或聚硅氧烷等)中。

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，量子点发射颜色由晶体的尺寸和材料确定的光。因此可以通过调整点的尺寸来产生特定颜色的光。具有在可见光范围内的发射的大多数已知量子点是基于具有壳的硒化镉(CdSe)，该壳诸如为硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)。也可以使用不含镉的量子点，诸如磷化铟(InP)和硫化铜铟(CuInS₂)和/或硫化银铟(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尺寸来轻松地调谐发射颜色。在本发明中可以使用本领域已知的任何类型的量子点。然而，出于环境安全和关注的原因，使用不含镉的量子点或至少具有非常低镉含量的量子点可以是优选的。

代替量子点或者除了量子点之外，还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”应当被理解为例如量子阱、量子点、量子棒、三脚类、四脚类或纳米线等。

也可以使用有机磷光体。适当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

名称出售的化合物。适当化合物的示例包括但不限于

红色F305、

橙色F240、

黄色F083和

F 170。

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，这样的不同的发光材料尤其可以具有不同的色点(或主波长)。

如上所述，其他发光材料也是可能的。因此，在具体实施例中，发光材料选自包含二价铕的氮化物、包含二价铕的氮氧化物、包含二价铕的硅酸盐、包括铈的石榴石和量子结构的群组。量子结构可以例如包括量子点或量子棒(或其他量子类型颗粒)(见上文)。量子结构还可以包括量子阱。量子结构还可以包括光子晶体。

尤其是，发光材料包括无机发光材料。发光材料光具有(发光)衰减时间τ_L。如果材料具有不止单个衰减时间，则术语“衰减时间”可以尤其指代具有单个(主要或平均或典型)衰减(寿命)时间的一阶衰减动力学。在本文中，衰减时间在实施例中可以尤其不指代余辉效应(但在实施例中可以尤其指代稀土金属离子的纯f-f或f-d跃迁)。对于衰减时间，应用标准定义S＝S0*exp(-t/τ_L)，即强度已经下降到t＝0处的初始强度的1/e的时间。

又进一步地，发光材料尤其可以是基于Ce³⁺和/或Eu²⁺的，诸如上述包括三价铈的石榴石(其可以具有大约5纳秒-100纳秒量级的衰减时间)，或者诸如上述基于二价铕的氮化物或氮氧化物(其可以具有微秒量级的衰减时间)。衰减时间可以取决于主体材料(即在其中掺杂了Ce³⁺或Eu²⁺(Ce³⁺或Eu²⁺可用作“掺杂剂”或“活化剂”)的材料)。

如上所述，光生成系统被配置成在操作模式中生成包括光源光和发光材料光的系统光。因此，从系统发出的系统光可以包括光源光和发光材料光。例如，系统可以包括端窗(由透光材料制成)，系统光可以经由端窗从系统中逸出。如本领域技术人员将清楚的，系统还可以包括光学器件。

系统光在实施例中可以包括可见光。备选地或附加地，系统光可以包括UV辐射或IR辐射。术语“可见”、“可见光”或“可见发射”和类似术语指代具有在大约380nm-780nm范围内的一个或多个波长的光。在本文中，UV尤其可以指代选自200nm-380nm范围内的波长。术语“光”和“辐射”在本文中可互换使用，除非上下文清楚地表明术语“光”仅指代可见光。因此，术语“光”和“辐射”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(至少)可见光。术语“紫光”或“紫色发射”尤其涉及具有在大约380nm-440nm范围内的波长的光。术语“蓝光”或“蓝色发射”尤其涉及具有在大约440nm-495nm范围内的波长的光(包括一些紫色和青色色调)。术语“绿光”或“绿色发射”尤其涉及具有在大约495nm-570nm范围内的波长的光。术语“黄光”或“黄色发射”尤其涉及具有在大约570nm-590nm范围内的波长的光。术语“橙光”或“橙色发射”尤其涉及具有在大约590nm-620nm范围内的波长的光。术语“红光”或“红色发射”尤其涉及具有在大约620nm-780nm范围内的波长的光。术语“粉光”或“粉色发射”指代具有蓝色分量和红色分量的光。术语“青色”可以指代选自大约490nm-520nm范围的一个或多个波长。术语“琥珀色”可以指代选自大约585nm-605nm(诸如大约590nm-600nm)范围的一个或多个波长。在本文中，UV(紫外)可以尤其指代选自200nm-380nm范围的波长，但是在具体实施例中其他波长也是可能的。在本文中，IR(红外)尤其可以指代具有选自780nm-3000nm(诸如780nm-2000nm)范围内的波长的辐射，例如高达大约1500nm的波长，如至少900nm的波长，但是在具体实施例中其他波长也是可能的。因此，术语IR在本文中可以指代近红外(NIR(或IR-A))和短波红外(SWIR(或IR-B))中的一种或多种，尤其是NIR。

尤其是，系统光包括可见光或基本上由可见光组成。

在实施例中，系统光具有可变色点。这可以尤其是由于变化脉冲频率、脉冲时间和占空比中的一者或多者。因此，可以生成(系统光的)不同颜色。在具体实施例中，当第一类型的光和第二类型的光的相应色点对于u’相差至少0.01和/或对于v’相差至少0.01，甚至更尤其是对于u’相差至少0.02和/或对于v’相差至少0.02时，第一类型的光和第二类型的光的颜色或色点可以不同。在又一些更具体的实施例中，第一类型的光和第二类型的光的相应色点对于u’可以相差至少0.03和/或对于v’相差至少0.03。这里，u’和v’是CIE1976UCS(均匀色度标度)图中光的颜色坐标。

如上所述，控制系统可以被配置成：在操作模式中通过控制脉冲频率f_per和占空比d中的一者或多者来控制色点。备选地或附加地，控制系统可以被配置成：在操作模式中通过控制脉冲频率周期T_per和占空比d中的一者或多者来控制色点。在具体实施例中，f_per≥1/(10*τ_L)。备选地或附加地，在具体实施例中T_per≤10*τ_L。f_per的较小值和/或T_per的较大值可以对色点没有特定影响，分别在进一步减少或增加的意义上，可以对色点基本上没有影响。

术语“控制”和类似术语至少尤其指代确定元件的行为或监管元件的运行。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管元件的运行)等，诸如例如测量、显示、致动、打开、移动、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测。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测该元件。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被功能耦合，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。控制系统可以包括用户接口或可以功能耦合到用户接口。

控制系统还可以被配置成接收和执行来自远程控件的指令。在实施例中，控制系统可以经由设备上的应用(App)被控制，该设备诸如是便携式设备，如智能电话或I-phone、平板等。因此，设备不一定耦合到照明系统，但是可以(暂时地)功能耦合到照明系统。

因此，在实施例中，控制系统(还)可以被配置成由远程设备上的应用来控制。在这种实施例中，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，照明系统可以利用码来标识，该码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成由外部控制系统来控制，该外部控制系统基于(唯一)码的(通过具有光学传感器(例如，QR码读取器)的用户接口输入的)知识来访问照明系统。照明系统还可以包括用于与其他系统或设备通信的装置，诸如基于蓝牙、WIFI、LiFi、ZigBee、BLE或WiMAX或另一无线技术。

系统或装置或设备可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”中执行动作。同样地，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”。这不排除系统或装置或设备还可以适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该模式之前和/或在执行该模式之后可以执行一个或多个其他模式。

然而，在实施例中，适于提供至少控制模式的控制系统可以可用。如果其他模式可用，则这种模式的选择尤其可以经由用户接口来执行，但是其他选项(如根据传感器信号或(时间)方案来执行模式)也是可能的。在实施例中，操作模式还可以指代只能以单个操作模式(即，“开启”，没有另外的可调谐性)操作的系统或装置或设备。

因此，在实施例中，控制系统可以根据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”可以指代时钟和/或预先确定的时间方案。传感器信号是传感器的传感器信号。术语“传感器”也可以指代多个(不同的)传感器。在实施例中，传感器可以包括选自以下的群组的一个或多个传感器：环境光传感器(例如用于感测诸如房间的空间中的光)、室外光传感器、温度传感器、接近性传感器、运动传感器等。

尤其是，在实施例中f_per≤1/(τ_L)。备选地或附加地，在实施例中T_per≥*τ_L。看起来在f_per≥1/(τ_L)的频率处，诸如已经在频率f_per≥1/(2*τ_L)处，系统的复杂性可以增加，而在频率f_per≤1/(2*τ_L)的情况下，可以获得非常好的结果。同样，看起来以T_per≤τ_L的脉冲时间，甚至更尤其是已经以脉冲时间T_per≤2*τ_L，系统的复杂性可以增加，而在脉冲时间T_per≥2*τ_L的情况下，可以获得非常好的结果。

作为示例，当衰减时间是50ns时，则1/(τ_L)＝20MHz，1/(2*τ_L)＝10MHz，并且1/(10*τ_L)是2MHz。

在实施例中，占空比d满足d<1，尤其是d≤0.95，诸如d≤0.8。在又一些更具体的实施例中，d≤0.75，如在实施例中d≤0.6，甚至更尤其是d≤0.5。

在更具体的实施例中，控制系统被配置成：在操作模式中通过将脉冲频率f_per控制在1/(8*τ_L)至1/(1.4*τ_L)的范围内来控制色点，诸如尤其是在1/(8*τ_L)至1/(2*τ_L)的范围内。因此，在实施例中，f_per≤1/(1.4*τ_L)。

如上所述，在实施例中，可以通过变化脉冲频率或脉冲周期来变化色点。备选地或附加地，在实施例中，可以通过变化占空比来变化色点。

在具体实施例中，控制系统可以被配置成：在操作模式中通过在恒定占空比d处控制脉冲频率f_per来控制色点。尤其是，在实施例中d≤0.5。较大的占空比可以对色点具有较小影响。尤其是，在实施例中，占空比d选自0.01-0.5的范围，诸如0.02-0.5，诸如选自0.05-0.4的范围，如0.1-0.25。尤其是，占空比是至少0.01。注意，占空比可以被控制(并且因此可以随时间变化)。

在具体实施例中，控制系统可以被配置成：在操作模式中通过在恒定脉冲频率f_per处控制占空比d来控制色点。尤其是，在实施例中，控制系统可以被配置成：在操作模式中通过在恒定脉冲频率处将占空比d控制在0.02-0.5之间来控制色点，其中f_per≤1/(2*τ_L)。

尤其是，上升时间和下降时间可以基本上小于衰减时间，如≤0.5*τ_L，但通常尤其是≤0.2*τ_L，诸如≤0.1*τ_L。

例如，如果光源光是蓝光并且发光材料光是黄光，则系统光在实施例中可以是白光。然而，其他实施例也是可能的。当在操作模式中系统光是白光时，在实施例中可以调谐CCT。因此，在具体实施例中，光生成系统可以被配置成：在操作模式中生成具有相关色温的白色系统光，其中控制系统可以被配置成：在操作模式中通过控制脉冲频率f_per和占空比d的一者或多者来控制相关色温。

本文中的术语“白光”是本领域技术人员已知的。它尤其涉及具有在大约1800K与20000K之间的相关色温(CCT)的光，诸如在2000K与20000K之间，尤其是2700K-20000K，针对一般照明，尤其是在大约2700K到6500K的范围内。在实施例中，为了背光的目的，相关色温(CCT)尤其可以在大约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)大约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)内，尤其是在距BBL大约10SDCM内，甚至更尤其是在距BBL大约5SDCM内。

如上所述，在实施例中，发光材料包括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，并且其中B包括Al、Ga、In和Sc中的一种或多种。又进一步地，尤其是在实施例中，光源可以被配置成在操作模式中生成蓝色脉冲光源光。此外，如上所述，在具体实施例中，光源包括激光二极管。

可以期望向系统光进一步添加颜色。在实施例中，这可以是(直接)混合在系统光中的固态光源光，诸如激光二极管光。经由脉冲宽度调制，可以(由控制系统)控制对系统光的相对贡献。备选地或附加地，在实施例中，这也可以是(第二发光材料的)发光材料光。在这种实施例中，可以期望利用另一个光源(第二光源)来泵激第二发光材料，但是不一定是这种情况。例如，这可以是有用的，因为通常衰减时间将不同。如果这种第二发光材料经由第二光源被泵激，则经由脉冲宽度调制，可以(由控制系统)控制对系统光的相对贡献。在具体实施例中，这可以经由与本文关于第一光源(光)和第一发光材料(光)描述的相同的原理来被执行。

因此，在具体实施例中，本发明还提供如本文定义的光生成系统，该光生成系统还包括第二光源和第二发光材料，其中：(I)第二光源被配置成：在操作模式中生成具有第二脉冲频率f_per2和第二占空比d2的脉冲第二光源光；(II)第二发光材料被配置成：将第二光源光的一部分转换为第二发光材料光，其中第二发光材料光具有衰减时间τ_L2；(III)光生成系统被配置成：在操作模式中生成包括光源光、发光材料光、第二发光材料光和可选的第二光源光的系统光；其中系统光具有可变色点；并且(IV)控制系统被配置成：在操作模式中，通过控制脉冲频率f_per和占空比d中的一者或多者，以及可选地控制第二脉冲频率f_per2和第二占空比d2中的一者或多者，来控制色点。在具体实施例中，还有f_per2≥1/(10*τ_L2)和/或f_per2≤1/(1.4*τ_L2)，尤其是f_per2≥1/(8*τ_L2)和/或f_per2≤1/(2*τ_L2)。然而，与脉冲频率或脉冲时间和占空比等相关的其他实施例也是可能的。例如，在实施例中，第二光源不一定是脉冲光源。

尤其是，第一光源光和第二光源光具有不同的色点。此外，尤其是第一发光材料光和第二发光材料具有不同的色点。例如，第二发光材料光可以是橙色或红色光。因此，在具体实施例中，第二发光材料被配置成将第二光源光的一部分转换成红色第二发光材料光。而且以该方式，可以提供颜色可调谐系统。

在实施例中，也可以在没有转换材料的情况下如此使用第二光源。因此，在又一个进一步的实施例中，本发明还提供了如本文定义的光生成系统，该光生成系统包括第二光源，其中第二光源被配置成在操作模式中生成脉冲第二光源光，其中光生成系统被配置成在操作模式中生成包括光源光、发光材料光和第二光源光的系统光；其中系统光具有可变色点；并且控制系统被配置成在操作模式中通过控制第二光源(除了控制第一光源之外，也参见上文)来控制色点。第二光源可以包括激光光源。上面描述了非限制性数目的光源实施例。尤其是，第一光源光和第二光源光具有不同的色点。第二光源可以是CW或脉冲的。在具体实施例中，光生成系统被配置成：在操作模式中生成包括光源光、发光材料光和第二光源光的白色系统光。第二光源光可以例如是红光，但是其他实施例也是可能的。而且以该方式，可以提供颜色可调谐系统。

在又一个进一步的方面，本发明提供了一种选自灯、照明器和投影仪设备的群组的光生成设备，该光生成设备包括如本文定义的光生成系统。又进一步地，在实施例中，光生成设备可以是具有可变相关色温的聚光灯，其中相关色温在至少1000K(诸如至少1500K)的范围内可变。例如，至少1000K的范围可以在1800K-6500K的范围内选择，诸如在2000K-6500K的范围内选择，例如，诸如2000K-3500K的范围，或3500K-6000K的范围等。照明器还可以包括壳体、光学元件、百叶窗等…。灯或照明器还可以包括包围光生成系统的壳体。灯或照明器可以包括壳体开口或壳体中的光窗，系统光可以通过该壳体开口或壳体中的光窗从壳体逸出。注意，控制系统还可以部分或完全在灯、照明器或投影仪设备外部，诸如在灯或照明器外部。

例如，照明设备可以是以下项的一部分或者可以被应用在以下项中：办公室照明系统、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、装饰性照明系统、便携式系统、机动车应用、(室外)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。照明设备(或照明器)可以是例如光通信系统或消毒系统的一部分，或者可以被应用在其中。

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1示意性地提供了要混合的初级辐射(光源)和次级发射(发光材料光)光谱的图示；

图2示出了示例电流波形以及上升时间TR和占空比d＝Ton/T_per的定义。TF是下降时间(其可以大约与TR相同)；

图3示出了作为占空比(d)的函数的、次级辐射(发光)相对于总辐射的分数。计算示例在直流(即没有调制)处具有50％的次级辐射。参数是激光二极管电流的切换周期与发光衰减时间的比率(T_per)。y轴上指示RSR，RSR指代(相对于总辐射的)相对次级辐射(或相对次级发射)；

图4是与图3类似的绘图，再次示出针对各种切换周期时间的、作为占空比的函数的、与总辐射相关的次级辐射。然而，这里，DC操作(即CW)处的起点被设置为0.61，这产生10000K的CCT。曲线族的参数再次是切换周期时间(与衰减时间τ_L相关)；

图5示出了在变化占空比(d)的情况下，作为频率的函数的、次级辐射(发光)相对于总辐射的分数；

图6a-图6b示意性地描绘了与脉冲周期和脉冲频率有关的一些方面；

图7a-图7b示意性地描绘了一些实施例；以及

图8示意性地描绘了一些应用。

示意图不一定是按比例的。

具体实施方式

除其他之外，本发明在实施例中提出了一种由相对简单配置(即，一个激光源和一个磷光体)制成的、具有可调节CCT的光源。在实施例中，可以以开环方式调节CCT，因为所采用的效应随温度稳定(即磷光体发光的上升时间与衰减时间之间的差异)，并且使用物理常数作为输入控制参数。而且，可以使激光二极管电流调制/定时足够准确。以该方式，可以采用前馈系统，以便控制由系统发射的光的CCT。在实施例中，构思的灯可以仅使用单个激光二极管源，该单个激光二极管源可以在0.5MHz-100MHz(诸如1MHz-50MHz)范围内的频率处被调制，例如，这取决于发光材料。在实施例中，该经调制激光可以用于激发Ce掺杂YAG磷光体，Ce掺杂YAG磷光体具有10ns-100ns的典型衰减时间。通过选择适当的调制频率、占空比和具有特定衰减时间的磷光体，可以实现开环CCT控制。为了合成白光，一种磷光体材料用于与初级辐射的直接蓝色光谱一起产生(黄色)次级经转换辐射。可以借助于减小占空比，来更改初级(蓝色)辐射相对于次级(黄色)辐射的比率。该操作模式可以例如同时用于降低CCT和亮度，例如以模仿卤素聚光灯的调光行为。在第二操作模式中，频率可以在给定占空比(诸如低于0.5)处变化，导致在增加的频率处初级辐射的比率减小。在第三操作模式中，可以混合占空比和频率调制两者，例如以保持总光通量恒定，同时将CCT从冷色移动到暖色——又保持脉冲振幅不变。

图1示意性地描绘了两种可见辐射；即第一是未被磷光体吸收的蓝色激光发射的部分，并且第二是磷光体的发光发射。

假设如图2中所示的激光驱动电流(y轴：I代表电流)模式(其中切换周期接近发光寿命(τ_L)，并且跃迁时间(Tr)远低于τ_L)，次级(经转换的、发光)辐射相对于总辐射的相对含量可以变化，如图3中绘制的(也参见下表)。曲线族参考固定频率，而占空比是变化的。频率fs＝1/T_per与发光寿命(τ_L)有关。频率越高，效应越明显。例如，在τ_L＝60ns时，下方曲线指代fs＝1/5τ_L＝3.3MHz。附图标记T_per指示脉冲周期或脉冲时间。

图4示出了与图3类似的绘图，再次示出了针对各种周期时间(在0.2*τ_L与5*τ_L之间)的、作为占空比的函数的、与总辐射相关的次级辐射。然而，这里，DC操作(即CW)处的起点被设置为0.61，从而产生10000K的CCT。曲线族的参数再次是周期时间(与衰减时间τ_L相关)。

红移也可以通过保持占空比恒定、同时变化频率来实现；图5示出，只要二极管可以在足够高的频率处操作，较低占空比就可以给出较强的CCT变化。在该示例中，占空比在0.75与0.25之间变化。

图6a和图6b分别示意性地描绘了脉冲周期T_per和频率f_per的相关范围。

一次变化调制频率或占空比导致总辐射的变化。如果同时修改驱动频率和占空比，则可以在生成大致恒定输出通量的同时实现色移。示例描述了单个转换磷光体的情况，但也可以被应用于由单个激光器或由多个激光器激发的多个磷光体的组合。

系统中还可以使用不止一种激光类型(例如，用于激发黄色磷光体的蓝色激光和用于激发红色磷光体的绿色激光)。在该情况下，可以实现更广泛的颜色空间可调谐性。参考图7a，除其他之外，本发明提供了光生成系统1000，光生成系统1000包括光源110、发光材料210和控制系统300。光源110可以被配置成：在操作模式中生成具有脉冲频率f_per和占空比d的脉冲光源光111。此外，发光材料210被配置成将光源光111的一部分转换成发光材料光211，其中发光材料光211具有衰减时间τ_L。尤其是，光生成系统1000被配置成在操作模式中生成包括光源光111和发光材料光211的系统光1001；其中系统光1001具有可变色点。此外，控制系统300被配置成：在操作模式中通过控制脉冲频率f_per和占空比d中的一者或多者来控制色点，其中f_per≥1/(10*τ_L)。尤其是，在实施例中f_per≤1/(τ_L)。

控制系统300可以被配置成：在操作模式中通过在恒定占空比d处控制脉冲频率f_per来控制色点。尤其是，控制系统300可以被配置成：在操作模式中通过将脉冲频率f_per控制在1/(8*τ_L)-1/(2*τ_L)的范围内来控制色点。例如，在实施例中d≤0.5。又进一步地，在实施例中，占空比d选自0.05-0.5的范围。在实施例中，控制系统300可以被配置成：在操作模式中通过在恒定脉冲频率f_per处控制占空比d来控制色点。尤其是，控制系统300可以被配置成：在操作模式中通过在恒定脉冲频率处将占空比d控制在0.05-0.5之间来控制色点，其中f_per≤1/(2*τ_L)。

如上所述，光生成系统1000被配置成在操作模式中生成具有相关色温的白色系统光1001，其中控制系统300可以被配置成：在操作模式中通过控制脉冲频率f_per和占空比d中的一者或多者来控制相关色温。

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，并且其中B包括Al、Ga、In和Sc中的一种或多种，其中光源110被配置成在操作模式中生成蓝色脉冲光源光111，并且其中光源110包括激光二极管。

附图标记430指代可选的光学部件，如光束整形元件、准直器、透镜、反射器等。

如图7b中示意性描绘的，光生成系统1000还可以包括第二光源120和第二发光材料220。第二光源120可以被配置成：在操作模式中生成具有第二脉冲频率f_per2和第二占空比d2的脉冲第二光源光121。第二发光材料220可以被配置成将第二光源光121的一部分转换成第二发光材料光221，其中第二发光材料光221具有衰减时间τ_L2。尤其是，光生成系统1000可以被配置成：在操作模式中生成包括光源光111、发光材料光211、第二发光材料光221和可选的第二光源光121的系统光1001；其中系统光1001具有可变色点。此外，在实施例中，控制系统300尤其可以被配置成：在操作模式中，通过控制脉冲频率f_per和占空比d中的一者或多者，以及可选地控制第二脉冲频率f_per2和第二占空比d2中的一者或多者，来控制色点。例如，f_per2≥1/(10*τ_L2)。在实施例中，第二发光材料220被配置成将第二光源光121的一部分转换成红色第二发光材料光221。附图标记430指代可选的光学部件，如光束整形元件、准直器、透镜、光束组合器(如二向色光束组合器)等。这里，在图7b中，使用二向色光束组合器和透镜作为光学器件430，但是也可以应用其他光学器件。使用二向色光束组合器来将第二发光材料光221与第一发光材料光组合。

然而，其他实施例也是可能的，诸如仅具有第二光源120，尤其是包括激光光源。在实施例中，这种光源可以被配置成平行于第一光源110，尤其是当发光材料210对第二光源光121透射时。例如，当有以下情况时可以是这种情况：第一光源110被配置成生成蓝色第一光源光，第二光源120被配置成生成红色第二光源光121，并且发光材料210被配置成将第一光源光111的至少一部分转换为黄色发光材料光211。

如上所述，控制系统300被配置成：在操作模式中，根据用户接口的输入信号、传感器的传感器信号和定时器来控制色点，也参见图8。

图8示意性地描绘了光生成设备1200的实施例，光生成设备1200诸如选自灯1、照明器2和投影仪设备3的群组。光生成设备1200可以包括如本文定义的光生成系统1000。例如，光生成设备1200可以是具有可变相关色温的聚光灯，其中相关色温在至少1000K的范围内可变。附图标记1005指示传感器。

如从图3-图5可以看出的，所得光谱成分的色温可以在宽范围内变化。经转换辐射在整体光谱中的相对分数的最低值由DC操作模式中的光谱成分确定，并且最高值将取决于占空比和调制频率，但可以接近0.9的值。以具有在460nm处发射的激光二极管和Gd掺杂YAG磷光体转换器材料的系统作为一个示例，可以计算出可达到的颜色可调谐性范围。结果在下表中被示出。取决于驱动参数，可以在从10000K至4300K以及更低的范围内调谐所得色点。在5500K以及更低的CCT处，色点不遵循BBL线，并且明显偏离黑体曲线，这是单个磷光体系统的结果。为了具有在更宽的范围内的白色可调谐源，将期望双磷光体系统。

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”以及类似术语。术语“大体上”或“基本上”还可以包括具有“全部”、“完全地”、“所有”等的实施例。因此，在实施例中，形容词大体上或基本上也可以被去除。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”之前和之后提到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中的一者或多者。术语“包括”在一个实施例中可以指代“由…组成”，但在另一个实施例中也可以指代“包含至少所定义的物种和可选的一个或多个其他物种”。

此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等被用于区分相似的元件，并且不一定用于描述顺序或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文中描述的本发明的实施例能够以不同于本文描述或图示的其他顺序进行操作。

除其他之外，设备、装置或系统在本文中可以在操作期间进行描述。本领域技术人员将清楚，本发明不限于操作的方法，或操作中的设备、装置或系统。

应当注意，上述实施例是对本发明的说明而非限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下，将能够设计出许多备选实施例。

在权利要求中，置于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陈述的那些元件或步骤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”等应当被解释为包含性意义，而不是排他性或穷尽性意义；也就是说，“包括但不限于”的意义。

元件前面的冠词“一”或“一个”不排除多个这种元件的存在。

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，列举了若干装置，这些装置中的若干装置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的简单事实并不指示这些措施的组合不能被有利地使用。

本发明还提供了控制系统，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，本发明还提供了计算机程序产品，计算机程序产品在功能上耦合到设备、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，控制这种设备、装置或系统的一个或多个可控元件。

本发明还适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。

本专利中讨论的各种方面可以被组合以便提供附加优点。此外，本领域技术人员将理解，实施例可以被组合，并且多于两个的实施例也可以被组合。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)

1.一种光生成系统(1000)，包括光源(110)、发光材料(210)和控制系统(300)，其中：

所述光源(110)被配置成：在操作模式中生成具有脉冲频率f_per和占空比d的脉冲光源光(111)；

所述发光材料(210)被配置成：将所述光源光(111)的一部分转换为发光材料光(211)，其中所述发光材料光(211)具有发光衰减时间τ_L；

所述光生成系统(1000)被配置成：在所述操作模式中生成包括光源光(111)和所述发光材料光(211)的系统光(1001)；其中所述系统光(1001)具有可变的色点；并且

所述控制系统(300)被配置成：在所述操作模式中通过控制所述脉冲频率f_per和所述占空比d中的一者或多者来控制所述色点，其中f_per≥1/(10*τ_L)。

2.根据权利要求1所述的光生成系统(1000)，其中f_per≤1/(1.4τ_L)。

3.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置成：在所述操作模式中通过在恒定占空比d处控制所述脉冲频率f_per来控制所述色点。

4.根据权利要求3所述的光生成系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置成：在所述操作模式中通过将所述脉冲频率f_per控制在1/(8*τ_L)到1/(1.4*τ_L)的范围内来控制所述色点。

5.根据前述权利要求3-4中任一项所述的光生成系统(1000)，其中d≤0.5。

6.根据前述权利要求3-5中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述占空比d选自0.02-0.5的范围。

7.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，所述控制系统(300)被配置成：在所述操作模式中通过在恒定脉冲频率f_per处控制所述占空比d来控制所述色点。

8.根据权利要求7所述的光生成系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置成：在所述操作模式中通过在恒定脉冲频率处将所述占空比d控制在0.05-0.5之间来控制所述色点，其中f_per≤1/(2*τ_L)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述光生成系统(1000)被配置成：在所述操作模式中生成具有相关色温的白色系统光(1001)，其中所述控制系统(300)被配置成：在所述操作模式中通过控制所述脉冲频率f_per和所述占空比d中的一者或多者来控制所述相关色温。

10.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述发光材料(210)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，并且其中B包括Al、Ga、In和Sc中的一种或多种，其中所述光源(110)被配置成在操作模式中生成蓝色脉冲光源光(111)，并且其中所述光源(110)包括激光二极管。

11.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，包括第二光源(120)和第二发光材料(220)，其中：

所述第二光源(120)被配置成：在操作模式中生成具有第二脉冲频率f_per2和第二占空比d2的脉冲第二光源光(121)；

所述第二发光材料(220)被配置成：将所述第二光源光(121)的一部分转换为第二发光材料光(221)，其中所述第二发光材料光(221)具有发光衰减时间τ_L2；

所述光生成系统(1000)被配置成：在所述操作模式中生成包括所述光源光(111)、所述发光材料光(211)、所述第二发光材料光(221)和所述第二光源光(121)的系统光(1001)；其中所述系统光(1001)具有可变色点；并且

所述控制系统(300)被配置成：在所述操作模式中通过控制所述脉冲频率f_per和所述占空比d中的一者或多者以及第二脉冲频率f_per2和所述第二占空比d2中的一者或多者，来控制所述色点。

12.根据权利要求11所述的光生成系统(1000)，其中所述第二发光材料(220)被配置成：将所述第二光源光(121)的一部分转换为红色第二发光材料光(221)。

13.根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)，其中所述控制系统(300)被配置成：在所述操作模式中根据用户接口的输入信号、传感器的传感器信号和定时器来控制所述色点。

14.一种光生成设备(1200)，选自灯(1)、照明器(2)和投影仪设备(3)的群组，所述光生成设备(1200)包括根据前述权利要求中任一项所述的光生成系统(1000)。

15.根据权利要求14所述的光生成设备(1200)，其中所述光生成设备(1200)是具有可变的相关色温的聚光灯，其中所述相关色温在至少1000K的范围内是可变的。

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