CN117480343A - 使用锥形光纤改善热管理的基于激光器的光引擎 - Google Patents

使用锥形光纤改善热管理的基于激光器的光引擎 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种光转换系统(1000)，包括(a)一个或多个发光体(210)、(b)导热体(400)、(c)波导元件(500)和(d)光生成设备(100)，其中：(A)导热体(400)包括第一反射面(401)和第一反射面(401)的至少一部分中的第一狭缝(420)，其中第一狭缝(420)包括第一狭缝开口(421)；(B)波导元件(500)包括光入口部分(501)和光出口部分(502)，其中光出口部分(502)的至少一部分被配置在第一狭缝(420)中；其中波导元件(500)被配置为将经由光入口部分(501)耦合到波导单元(500)中的第一光(101)的至少一部分引导到光出口部分(502)；(C)一个或多个发光体(210)包括反射器指向部分(211)和光学输出部分(212)；其中反射器指向部分(211)与第一反射面(401)的至少一部分热接触，并且其中反射器指向部分(221)包围第一狭缝开口(421)的至少一部分；其中一个或多个发光体(210)被配置为(a)经由反射器指向部分(211)的至少一部分接收从波导元件(500)的光出口部分(502)逸出的第一光(101)的至少一部分以及(b)在光转换过程中将第一光(101)的至少一部分转换为发光材料光(201)，其中发光材料光(201)的至少一部分从光学输出部分(212)发出；以及(D)光生成设备(100)被配置为生成第一光(101)，其中光生成设备(100)被配置在波导元件(500)的光入口部分(501)的上游；并且其中光生成设备(100)包括固态光源。

Description

使用锥形光纤改善热管理的基于激光器的光引擎
技术领域
本发明涉及一种光转换系统和一种包括这种光转换系统的光生成设备。
背景技术
本领域已知包括生成蓝色光的光源、将蓝色光转换为白色光的磷滤光器的光装置。比如，US2018066810描述了包括生成蓝色光的光源、将蓝色光变换为白色光的磷滤光器、以及接收光并且将已经被磷滤光器转换为白色光的多个离散光点投射到目标表面上的光色散元件。US2018066810还描述了使用包括光源、磷滤光器和光色散元件的光装置在目标表面上产生多个离散光点的方法，包括：使用光源生成光，其中所生成的光是蓝色光；通过使光穿过磷滤光器将光变换为白色光；并且使得光入射在光色散元件上，使得光色散元件散射光并且在目标表面上生成多个个体光点。
发明内容
虽然白色LED源可以给出例如高达约300lm/mm2的强度，但是静态磷光体转换激光白色源可以给出甚至高达约20.000lm/mm2的强度。Ce掺杂的石榴石(例如，YAG、LuAG)可以是最合适的发光转换器，由于石榴石基质具有非常高的化学稳定性，其可以用于使用蓝色激光来进行泵浦。此外，在低Ce浓度(例如，低于0.5％)下，温度淬火可能仅发生在约200℃以上。此外，从Ce的发射具有非常快的衰减时间，因此基本可以避免光学饱和。假设例如反射模式操作，则蓝色激光可以入射在磷光体上。在各实施例中，这可以实现蓝光的几乎完全转换，从而发射转换光。正是由于这个原因，所以建议使用稳定性和导热率相对较高的石榴石磷光体。然而，还可以应用其他磷光体。当使用极高功率密度时，热管理可能仍然是个问题。
高亮度光源可以用于诸如投影、舞台照明、聚光照明和汽车照明之类的应用中。为此目的，可以使用激光器-磷光体技术，其中激光器提供激光，并且例如，(远程)磷光体将激光转换为转换光。在各实施例中，磷光体可以布置在散热器上或插入散热器中，以改善热管理，因此提高亮度。
可能与这种(激光器)光源相关联的问题中的一个问题是(陶瓷)磷光体的热管理。与这种激光光源相关联的其他问题可能是期望产生紧凑式高功率设备。
因此，本发明的一个方面是提供一种备选发光元件，该备选发光元件优选地还至少部分消除了上述缺陷中的一个或多个缺陷。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一种有用的备选。
在一个方面中，本发明提供了一种光转换系统(“系统”)，包括(a)一个或多个发光体、(b)导热体和(c)波导元件。在各实施例中，导热体可以包括第一反射面。此外，尤其是，导热体包括第一反射面的至少一部分中的第一狭缝。此外，第一狭缝可以包括第一狭缝开口。此外，在各实施例中，波导元件可以包括光入口部分和光出口部分。尤其是，光出口部分的至少一部分可以被配置在第一狭缝中。此外，在各实施例中，波导元件可以被配置为将(经由光入口部分耦合到波导元件中的)第一光的至少一部分引导到光出口部分。在各实施例中，一个或多个发光体可以包括反射器指向部分和光学输出部分。尤其是，在各实施例中，反射器指向部分可以(被配置为)与第一反射面的至少一部分热接触。此外，在各实施例中，反射器指向部分可以包围第一狭缝开口的至少一部分。在各实施例中，一个或多个发光体可以被配置为(a)经由反射器指向部分的至少一部分接收(从波导元件的光出口部分逸出的)第一光的至少一部分。一个或多个发光体可以(还)被配置为(b)在光转换过程中将第一光的至少一部分转换为发光材料光。发光材料光的至少一部分可以(从而)从光学输出部分发出。此外，在各特定实施例中，光转换系统可以包括(d)光生成设备。在各特定实施例中，光生成设备可以被配置为生成第一光。此外，在各实施例中，光生成设备可以被配置在波导元件的光入口部分的上游。尤其是，在各实施例中，光生成设备可以包括固态光源。因此，尤其是，在各实施例中，本发明提供了一种光转换系统，包括(a)一个或多个发光体、(b)导热体、(c)波导元件和可选地(d)光生成设备，其中：(A)导热体包括第一反射面和第一反射面的至少一部分中的第一狭缝，其中第一狭缝包括第一狭缝开口；(B)波导元件包括光入口部分和光出口部分，其中光出口部分的至少一部分可以被配置在第一狭缝中；其中波导元件被配置为将经由光入口部分耦合到波导单元中的第一光的至少一部分引导到光出口部分；(C)一个或多个发光体包括反射器指向部分和光学输出部分；其中反射器指向部分与第一反射面的至少一部分热接触，并且其中反射器指向部分包围第一狭缝开口的至少一部分；其中一个或多个发光体被配置为(a)经由反射器指向部分的至少一部分接收从波导元件的光出口部分逸出的第一光的至少一部分，以及(b)在光转换过程中将第一光的至少一部分转换为发光材料光，其中发光材料光的至少一部分从光学输出部分发出；以及(D)(可选的)光生成设备被配置为生成第一光，其中光生成设备被配置在波导元件的光入口部分的上游；并且其中光生成设备包括固态光源。
通过这种系统，由于大面积的发光体可以与诸如散热器之类的导热材料热接触，所以效率可能相对较高。此外，可以提供相对较小的设备，该设备可以能够提供强度相对较高的光。本发明可以提供一种紧凑式透射配置，该透射配置具有针对来自前侧和背侧的光的高效收集光学器件，并且具有与反射配置相当的改进的磷光体的散热。
如上文所指示的，光转换系统可以包括(a)一个或多个发光体、(b)导热体和(c)波导元件。此外，在特定实施例中，该系统可以包括(d)光生成设备。
尤其是，可以应用导热体，用于从以下中的一项或多项耗散热：(i)光生成设备、(ii)光导元件和(iii)一个或多个发光体中的至少一个发光体。更尤其是，可以应用导热体，用于从一个或多个发光体中的至少一个发光体耗散热。
导热体可以包括导热材料。特别地，导热体可以由导热材料组成。
导热材料的导热率尤其可能为至少约20W/m*K，如至少约30W/m*K，诸如至少约100W/m*K，如特别地至少约200W/m*K。在其他特定实施例中，导热材料的导热率尤其可能为至少约10W/m/K。在各实施例中，导热材料可以包括以下中的一项或多项：铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、碳化硅铝、氧化铍、碳化硅复合物、碳化硅铝、铜钨合金、碳化钼铜、碳、金刚石和石墨。备选地或附加地，导热材料可以包括氧化铝或由氧化铝组成。在各特定实施例中，导热体可以包括铜体和铝体中的一者或多者。在各特定实施例中，导热体可以包括散热器和热扩散器中的一者或多者。
散热器在本领域中是已知的。术语“散热器”(或散热器)尤其是可以是一种将诸如电子设备或机械设备之类的设备所生成的热传递到流体(冷却)介质(通常，空气或液体冷却剂)的无源热交换器。因而，热(至少部分地)从设备耗散出去。散热器尤其是被设计为使其与围绕它的流体冷却介质接触的表面积最大化。因此，尤其是，散热器可以包括多个翅片。例如，散热器可以是具有由此延伸的多个翅片的体。散热器尤其包括导热材料(更尤其是由其组成)。术语“散热器”还可以是指多个(不同的)散热器。
热扩散器在本领域中是已知的。热扩散器可以被配置为将能量作为热从第一元件传递到第二元件。尤其是，第二元件可以是散热器或热交换器。热扩散器可以是无源热扩散器，也可以是有源热扩散器。无源热扩散器的实施例可以包括由具有高导热率的材料(诸如铜、铝或金刚石)制成的板或块。有源热扩散器可以被配置为通过消耗由外部源供应的功的能量来加快热传递。本文中，热扩散器可以尤其是无源热扩散器。备选地或附加地，热扩散器可以是有源热扩散器，诸如选自热管和蒸汽腔室的组的有源热扩散器。热扩散器尤其包括导热材料(更尤其是由其组成)。术语“热扩散器”还可以是指多个(不同的)热扩散器。
导热体可以被配置为与以下中的一项或多项热接触：(i)光生成设备、(ii)光导元件和(iii)一个或多个发光体中的至少一个发光体。
如果元件可以通过加热过程交换能量，则可以认为它与另一元件热接触。因此，这些元件可以热耦合。在各实施例中，热接触可以通过物理接触来实现。在各实施例中，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布置的距离等于或小于约10μm时，也可以在两个元件之间实现热接触，尽管可以实现较远的距离，诸如高达100μm。距离越短，热接触越好。特别地，该距离是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，但是元件在一个或多个位置(尤其是多个其他位置)处不物理接触。比如，当一个或两个元件具有粗糙表面时，可能会出现这种情况。因此，在各实施例中，两个元件之间的平均距离可以是10μm或更小(尽管可以实现较远的平均距离，诸如高达100μm)。在各实施例中，两个元件的两个表面可以通过一个或多个距离保持器保持一定距离。
尤其是，光导元件和/或一个或多个发光体中的至少一个发光体可以被配置为与导热体和/或其反射表面物理接触。
在各实施例中，导热体可以包括第一反射面。例如，当导热体包括金属作为导热材料(如Al或Cu)时，可能会出现这种情况。然而，当导热材料没有反射性或反射性不足时，可以在导热材料的表面的至少一部分上提供反射涂层，诸如Al涂层、银涂层或Al和Ag涂层。备选地或附加的涂层也是可能的，诸如(附加)介电薄膜涂层，以增强反射率。以这些方式，可以提供包括第一反射面的导热体。术语“反射面”也可以是指两个或更多个反射面。此外，本文中的术语“反射性”尤其是指对发光材料光(参见下文)和第一光((也)参见下文)中的一者或多者的光学反射性。尤其是，术语“反射性”和“反射率”以及本文中的类似术语可以是指在物品或面等(如第一反射面)对其具有反射性的辐射的垂直照射下至少80％、甚至更尤其是至少90％、甚至更尤其是至少95％、诸如至少约98％的反射率。尤其是，辐射可以是发光材料光和第一光中的一者或多者光，更尤其是两者。
此外，尤其是第一面的反射率基本上是镜面反射的。因此，在垂直照射下，至少90％的辐射可以被镜面反射。然而，在其他实施例中，第一面的反射率基本上是漫射反射的。在各特定实施例中，银烧结热界面材料可以应用在转换器与导热材料(诸如散热器)之间，其中界面材料具有反射功能和热传递功能。因此，在垂直照射下，至少90％的辐射可以(由第一反射面)被漫射地反射。因此，在特定实施例中，在垂直照射下，至少90％的辐射可以被镜面反射或漫射地反射。
导热体还可以包括第一反射面的至少一部分中的狭缝(被指示为“第一狭缝”)。在各实施例中，狭缝可以为第一反射面中的沟槽。因此，狭缝可以为导热体中的凹部。尤其是，第一狭缝可以是细长狭缝，其中狭缝长度(L2；还参见下文)大于狭缝的横截面尺寸。因此，狭缝可以包括伸长轴线。
在各实施例中，狭缝可以具有矩形横截面。在其他实施例中，狭缝可以具有半圆形横截面。在各实施例中，狭缝可以具有三角形横截面。在各实施例中，狭缝可以具有圆形边缘。例如，在各实施例中，狭缝可以具有带有圆形边缘的矩形横截面。
狭缝可以包括一个或多个狭缝面。假设横截面为半圆形，则狭缝可以由至少一个单个狭缝面限定。假设横截面为矩形，则狭缝可以由至少三个狭缝面限定。根据上文，可以得出，尤其是，一个或多个狭缝面是反射式狭缝面(对于第一光和/或发光材料光，具有反射性，更尤其是，对于两者，都具有反射性)。
此外，狭缝的长度可以等于导热体的(相关)尺寸。在这样的实施例中，狭缝可以没有端面。在其他实施例中，狭缝的长度可以小于导热体的(相关)尺寸。在这样的实施例中，狭缝(还)可以具有端面。
尤其是，这些面由导热体限定。可选地，在各实施例中，狭缝的面可以由导热材料上的反射涂层限定。以此方式，狭缝可以由反射面限定。
狭缝可以具有顶部开口，本文中还被称为“第一狭缝开口”。因此，第一狭缝包括第一狭缝开口。狭缝还可以包括第二开口，该第二开口被指示为“第二狭缝开口”。如果狭缝的长度等于导热体的(相关)尺寸，则狭缝可以包括两个第二开口(被配置在狭缝的两端处)。关于伸长轴线，在各实施例中，狭缝可以具有平行于伸长轴线的第一狭缝开口和垂直于伸长轴线的一个或两个第二开口。(多个)第一狭缝开口可以限定(多个)狭缝端部。因此，在各实施例中，波导元件可以经由第二狭缝开口穿透导热体。
狭缝可以尤其用于在一个或多个发光体的一侧处提供激发光或第一光，而这些发光体也可以在提供激发光的一侧处与导热体热接触。使用狭缝(而非例如针孔)，还可以允许一个或多个发光体的照射面积更大。
为了在狭缝中获得第一光，应用波导元件。波导元件至少部分地被配置在狭缝中，还可以部分地配置在狭缝外部。前者可以包括光出口部分，其中第一光可以从波导元件逸出，而后者可以包括光入口部分，其中第一光可以耦合到波导元件中。因此，在各实施例中，波导元件可以包括光入口部分和光出口部分，其中光出口部分的至少一部分被配置在第一狭缝中。此外，波导元件可以(因此)被配置为将经由光入口部分耦合到波导元件中的第一光的至少一部分引导到光出口部分。
波导元件具体包括透光材料(如玻璃或石英)或透光聚合物材料(如PMMA)，但其他材料(如PC)也是可能的。在特定实施例中，波导元件可以包括玻璃材料。在特定实施例中，波导元件可以包括石英。在其他特定实施例中，波导元件可以包括硅树脂。光透射材料对于第一光尤其具有光透射性。波导元件可以包括光纤(波导光纤)。由于光转换系统可以是相对紧凑的系统，所以波导元件可能相对较短，诸如量级为0.1mm至10mm。第一光的透射率可以是至少80％/cm，诸如至少90％/cm，甚至更尤其是至少95％/cm，诸如至少98％/cm，比如至少99％/cm。代替术语“波导”，还可以使用术语“光导”。因此，在各特定实施例中，波导元件包括光纤。
在各实施例中，波导元件可以在其长度的至少一部分上包括包层。比如，在除了光出口部分之外的基本整个长度上，波导元件在各实施例中可以包括包层。因此，在各实施例中，波导可以包括芯和包层。
此外，该系统包括至少一个发光体。发光体尤其可以包括发光材料，该发光材料被配置为将光(本文中尤其是第一光)转换为发光材料光。
术语“发光材料”尤其是指能够将第一辐射(尤其是，UV辐射和蓝色辐射中的一者或多者)转换为第二辐射的材料。一般而言，第一辐射和第二辐射具有不同的光谱功率分布。因此，代替术语“发光材料”，还可以应用术语“发光转换器”或“转换器”。一般而言，第二辐射在比第一辐射更大的波长处具有光谱功率分布，这是所谓的下转换中的情况。然而，在各特定实施例中，第二辐射具有在比第一辐射更小的波长处的强度的光谱功率分布，这是所谓的上转换中的情况。
在各实施例中，“发光材料”可以尤其是指可以将辐射转换为例如可见光和/或红外光的材料。比如，在各实施例中，发光材料能够将UV辐射和蓝色辐射中的一者或多者转换为可见光。在各特定实施例中，发光材料还可以将辐射转换为红外辐射(IR)。因此，在使用辐射激发时，发光材料发射辐射。一般而言，发光材料将是下转换器，即，较小波长的辐射被转换为较大波长(λex＜λem)的辐射。尽管在各特定实施例中，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成较小波长(λex＞λem)的辐射。
在各实施例中，术语“发光”可以是指磷光。在各实施例中，术语“发光”也可以是指荧光。代替术语“发光”，还可以使用术语“发射”。因此，术语“第一辐射”和“第二辐射”可以分别是指激发辐射和发射(辐射)。同样，术语“发光材料”在各实施例中可以是指磷光和/或荧光。
术语“发光材料”也可以是指多种不同的发光材料。下文指示了可能的发光材料的示例。因此，术语“发光材料”在各特定实施例中还可以是指发光材料复合物。
在各实施例中，发光材料选自石榴石和氮化物，特别地，分别掺杂有三价铈或二价铕。术语“氮化物”还可以是指氧氮化物或氮化硅酸盐等。
在各特定实施例中，发光材料包括A3B5O12:Ce型的发光材料，其中A在各实施例中包括以下中的一项或多项：Y、La、Gd、Tb和Lu，尤其是以下中的(至少)一项或多项：Y、Gd、Tb和Lu，并且其中B在各实施例中包括以下中的一项或多项：Al、Ga、In和Sc。尤其是，A可以包括以下中的一项或多项：Y、Gd和Lu，诸如尤其是以下中的一项或多项：Y和Lu。特别地，B可以包括以下中的一项或多项：Al和Ga，更特别地至少包括Al，诸如基本完全是Al。因此，尤其合适的发光材料是含铈石榴石材料。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。特别度，B包括铝(Al)，然而，B也可以部分包括镓(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可以尤其包括高达约10％的镓。在另一变体中，B和O可以至少部分被Si和N取代。元素A可以尤其选自由钇(Y)、钆(Gd)、铽(Tb)和镥(Lu)组成的组。此外，Gd和/或Tb尤其是仅存在于高达约20％的A。在各特定实施例中，石榴石发光材料包括(Y1-xLux)3B5O12:Ce，其中x等于或大于0且等于或小于1。术语“:Ce”指示发光材料中的部分金属离子(即，石榴石中的部分“A”离子)被Ce取代。比如，在(Y1-xLux)3B5O12:Ce的情况下，Y和/或Lu的一部分被Ce取代。这为本领域技术人员所已知。一般而言，Ce将取代A不超过10％；一般而言，Ce浓度将在0.1％至4％的范围内，特别地为0.1％至2％(相对于A)。假设Ce为1％且Y为10％，则完全正确的分子式可能为(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。石榴石中的Ce基本上或仅处于三价状态，这为本领域技术人员所已知。
在各实施例中，发光材料(因此)包括A3B5O12，其中在各特定实施例中最多10％的B-O可以被Si-N取代。
在特定实施例中，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'包括选自由镧系元素组成的组的一种或多种元素，并且其中B'包括选自由Ga、In和Sc组成的组的一种或多种元素。在各实施例中，x3选自0.001至0.1的范围。在本发明中，特别地，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。
在各特定实施例中，最多10％的B-O可以被Si-N取代。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)；在各特定实施例中，B-O可以是指Al-O。如上文所指示的，在各特定实施例中，x3可以选自0.001至0.04的范围。特别地，这种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(以及光学滤光器)相结合)。因此，在各特定实施例中，A可以选自由Lu和Gd组成的组。备选地或附加地，B可以包括Ga。因此，在各实施例中，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选自0.001至0.1的范围，其中0＜x2+x3≤0.1，并且其中0≤y2≤0.1。此外，在各特定实施例中，最多1％的B-O可以被Si-N取代。这里，百分比是指摩尔(如本领域中已知的)；参见例如EP3149108。在其他具体实施例中，发光材料包括(Yx1-x3Cex3)3Al5O12，其中x1+x3＝l，并且其中0＜x3≤0.2，诸如0.001至0.1。
在各特定实施例中，光生成设备可以仅包括选自含铈石榴石型的发光材料。在甚至其他具体实施例中，光生成设备包括单一型的发光材料，诸如(Yx1-x2-x3A'x2Cex3)3(Aly1- y2B'y2)5O12。因此，在各特定实施例中，光生成设备包括发光材料，其中至少85重量(wt.)％，甚至更尤其是至少约90wt.％，诸如甚至更尤其是至少约95wt.％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组成的组的一种或多种元素，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0.001至0.1的范围。注意，在各实施例中，x2＝0。备选地或附加地，在各实施例中，y2＝0。
在各特定实施例中，A尤其可以至少包括Y，而B尤其可以至少包括Al。
备选地或附加地，其中发光材料可以包括A3Si6N11:Ce3+型的发光材料，其中A包括以下中的一项或多项：Y、La、Gd、Tb和Lu，诸如在各实施例中以下中的一项或多项：La和Y。
在各实施例中，备选地或附加地，发光材料包括以下中的一项或多项：M2Si5N8:Eu2+和/或MAlSiN3:Eu2+和/或Ca2AlSi3O2N5:Eu2+等，其中M包括以下中的一项或多项：Ba、Sr和Ca，尤其是在各实施例中，至少Sr。因此，在各实施例中，发光可以选自由以下各项组成的组的一种或多种材料：(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu和(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu。在这些化合物中，铕(Eu)基本上是或仅是二价的，并且取代所示出的二价阳离子中的一种或多种二价阳离子。一般而言，Eu的存在量不会大于阳离子的10％；其存在相对于其所取代的(多个)阳离子将尤其是在约0.5％至10％的范围内，更尤其是在约0.5％至5％的范围内。术语“:Eu”指示金属离子中的一部分被Eu取代(在这些示例中，被Eu2+取代)。例如，假设CaAlSiN3:Eu中含有2％的Eu，则正确分子式可能为(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3。一般而言，二价铕会取代二价阳离子，诸如上述二价碱土阳离子，尤其是Ca、Sr或Ba。材料(Ba,Sr,Ca)S:Eu还可以被指示为MS:Eu，其中M是选自由以下各项组成的组的一种或多种元素：钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；特别地，在该化合物中，M包含钙或锶、或钙和锶，更尤其是钙。这里，Eu被引入，并且取代M的至少一部分(即，Ba、Sr和Ca中的一项或多项)。此外，材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu还可以被指示为M2Si5N8:Eu，其中M是选自由以下各项组成的组的一种或多种元素：钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；尤其是，M在该化合物中包括Sr和/或Ba。在另一具体实施例中，M由Sr和/或Ba组成(不考虑Eu的存在)，尤其是50％至100％(更尤其是50％至90％)的Ba和50％至0％(尤其是50％至10％)的Sr，诸如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即，75％的Ba；25％的Sr)。这里，Eu被引入，并且取代M的至少一部分(即，Ba、Sr和Ca中的一者或多者)。同样，材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu还可以被指示为MAlSiN3:Eu，其中M是选自由以下各项组成的组的一种或多种元素：钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；特别地，M在该化合物中包括钙或锶、或钙和锶，更尤其是钙。这里，Eu被引入，并且取代M的至少一部分(即，Ba、Sr和Ca中的一者或多者)。如本领域技术人员已知的，上文所指示的发光材料中的Eu大体上或仅处于二价状态。
在各实施例中，红色发光材料可以包括选自由以下各项组成的组的一种或多种材料：(Ba,Sr,Ca)S:Eu、(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu和(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu。在这些化合物中，铕(Eu)大体上是或仅是二价的，并且取代所示出的二价阳离子中的一种或多种二价阳离子。一般而言，Eu的存在量不会超过阳离子的10％；其存在相对于其取代的阳离子(多个)将尤其是在约0.5％至10％的范围内，更尤其是在约0.5至5％的范围内。术语“:Eu”指示金属离子中的一部分被Eu取代(在这些示例中，被Eu2+取代)。比如，假设CaAlSiN3:Eu中含有2％的Eu，正确分子式可以是(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3。二价铕通常会取代二价阳离子，诸如上述二价碱土阳离子，尤其是Ca、Sr或Ba。
材料(Ba,Sr,Ca)S:Eu还可以被指示为MS:Eu，其中M是选自由以下各项组成的组的一种或多种元素：钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；特别地，M在该化合物中包括钙或锶、或钙和锶，更尤其是钙。这里，Eu被引入，并且取代M的至少一部分(即，Ba、Sr和Ca中的一者或多者)。
此外，材料(Ba,Sr,Ca)2Si5N8:Eu还可以被指示为M2SiN8:Eu，其中M是选自由以下各项组成的组的一种或多种元素：钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；特别地，M在该化合物中包括Sr和/或Ba。在另一具体实施例中，M由Sr和/或Ba(不考虑Eu的存在)组成，尤其是50％至100％(更尤其是，50％至90％)的Ba和50％至0％(尤其是，50％至10％)的Sr，诸如Ba1.5Sr0.5Si5N8:Eu(即，75％的Ba；25％的Sr)。这里，Eu被引入，并且取代M的至少一部分(即，Ba、Sr和Ca中的一者或多者)。
同样，材料(Ba,Sr,Ca)AlSiN3:Eu还可以被指示为MAlSiN3:Eu，其中M是选自由以下各项组成的组的一种或多种元素：钡(Ba)、锶(Sr)和钙(Ca)；尤其是，M在该化合物中包括钙或锶、或钙和锶，更尤其是钙。这里，Eu被引入，并且取代M的至少一部分(即，Ba、Sr和Ca中的一者或多者)。
如本领域技术人员已知的，上文所指示的发光材料中的Eu基本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 +)、或相似化合物。
本文中的术语“发光材料”尤其涉及无机发光材料。
代替术语“发光材料”的还有术语“磷光体”。这些术语为本领域技术人员所已知。
备选地或附加地，还可以应用其他发光材料。例如，可以应用量子点和/或有机染料，并且它们可以可选地嵌入透射基质(如例如，聚合物(如PMMA)或聚硅氧烷等)中。
量子点是半导体材料的小晶体，这些小晶体的宽度或直径通常为仅几纳米。当被入射光激发时，量子点发射的光的颜色由晶体的大小和材料确定。因此，可以通过调适点的大小来产生特定颜色的光。发射在可见光范围内的大多数已知量子点基于具有外壳(shell)的硒化镉(CdSe)，诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)。还可以使用无镉量子点，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，因此它们显示出饱和颜色。此外，可以通过调节量子点的大小来容易地调谐发射颜色。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，优选使用无镉量子点或至少具有非常低镉含量的量子点。
代替量子点或除了量子点之外，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、三脚架、四脚架或纳米线等。
还可以使用有机磷光体。合适的有机磷光体材料的示例是基于苝衍生物的有机发光材料，例如，BASF以的名称出售的化合物。合适化合物的示例包括但不限于红色F305、LumogenTM橙色F240、/>黄色F083和LumokinTMF170。
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)。
如上文所指示的，其他发光材料也是可能的。因此，在各特定实施例中，发光材料选自由以下各项组成的组：含二价铕的氮化物、含二价铕的氧氮化物、含两价铕的硅酸盐、含铈的石榴石和量子结构。量子结构可以例如包括量子点或量子棒(或其他量子类型粒子)(参见上文)。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。
在各实施例中，发光体可以是结晶体、或陶瓷体、或分散在另一材料中的发光材料，如例如，聚合物体(另见下文)。
在各特定实施例中，一个或多个发光体中的至少一个发光体包括陶瓷体。此外，在各实施例中，一个或多个发光体中的至少一个发光体包括：(a)A3B5O12:Ce型的发光材料，其中A包括以下中的一项或多项：Y、La、Gd、Tb和Lu，并且其中B包括以下中的一项或多项：Al、Ga、In和Sc；和/或(b)A3Si16N11:Ce3+型的发光材料，其中A包括以下中的一项或多项：Y、La、Gd、Tb和Lu，尤其是其中A包括以下中的一项或多项：La和Y。
此外，在各实施例中，一个或多个发光体是单个发光体。因此，该系统可以包括单个发光体。
发光体尤其被配置为接收第一光的至少一部分。因此，在各实施例中，发光体被配置在(可选的)光生成设备的下游。此外，发光体可以特别被配置为与光生成设备呈光接收关系。
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)的光的传播的物品或特征件的布置，其中相对于来自光生成部件的光束内的第一位置，光束内更靠近光生成部件的第二位置是“上游”，并且光束内更远离光生成部件的第三位置是“下游”。术语“辐射地耦合”或“光学地耦合”可能特别是指(i)光生成元件(诸如光源)和(ii)另一物品或材料，彼此相关联，使得由光生成元件发射的辐射的至少一部分被该物品或材料接收。换言之，物品或材料被配置为与光生成元件呈光接收关系。光生成元件的辐射的至少一部分将被物品或材料接收。这在各实施例中可以是直接的，诸如与光生成元件(发光表面)物理接触的物品或材料。这在各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)。在各实施例中，一个或多个光学器件(如透镜、反射器、光学滤光器)还可以被配置在光生成元件与物品或材料之间的光学路径中。
在各实施例中，发光体(“体”)可以具有横向尺寸，如宽度或长度(W1或L1)或直径(D)、以及厚度或高度(H1)。在各实施例中，(i)D≥H1或(ii)和W1≥H1和/或L1≥H1。发光体可以是透明的或光散射的。在各特定实施例中，L1≤10mm，诸如尤其是L1≤5mm，更尤其是L1≤3mm，最尤其是L1≤2mm。在各特定实施例中，W1≤10mm，诸如尤其是W1≤5mm，更尤其是W1≤3mm，最尤其是W1≤2mm。在各特定实施例中，H1≤10mm，诸如尤其是H1≤5mm，更尤其是H1≤3mm，最尤其是H1≤2mm。在各特定实施例中，D≤10mm，诸如尤其是D≤5mm，更尤其是D≤3mm，最尤其是D≤2mm。在各实施例中，体的厚度可以在50μm至1mm的范围内。此外，体的横向尺寸(宽度/直径)可以在100μm至10mm的范围内。在其他特定实施例中，(i)D>H1或(ii)W1>H1和W1>H1。尤其是，横向尺寸(如长度、宽度和直径)比高度大至少2倍，如至少5倍。在各特定实施例中，发光体具有第一长度L1、第一高度H1和第一宽度W1，其中H1≤0.5*L1和H1≤0.5*W1。因此，发光体可以具有瓦片形状。发光体可以具有矩形横截面或圆形横截面，但是其他横截面也是可能的。
一个或多个发光体可以形成具有平面的体，其中相邻面相对于彼此垂直配置。在其他实施例中，一个或多个发光体可以形成具有一个或多个曲面和一个或多个平面的体，如例如，球形帽状体。当一个或多个发光体形成包括第二狭缝的主体时，尤其是第二狭缝是在基本平面中的凹部(对于基本平面的第一反射面中的第一狭缝，也可能是这种情况)。
在各实施例中，发光体的面中的一个面可以包括反射器指向部分，发光体的面中的另一面可以包括光学输出部分212。在各特定实施例中，发光体的一个或多个其他可用面可以设置有反射器，诸如反射层。例如，在各实施例中，发光体可以具有圆盘的形状，其中一个面是反射器指向部分，相对面是光学输出部分，并且桥接两个相对面的面被设置有反射涂层。在另一示例中，在各实施例中，发光体可以具有瓦片的形状，其中一个面是反射器指向部分，相对面是光学输出部分，并且桥接两个相对面的四个面被设置有反射涂层。同样，这可以应用于具有除圆形或矩形以外的横截面的发光体。
因此，在各特定实施例中，一个或多个发光体可以包括反射器指向部分、光学输出部分212和第三部分，其中由于发光体上存在反射涂层，所以光不能有效地从发光体逸出。可能的反射涂层也可以是关于导热体上的可选反射涂层所描述的反射涂层以及下文所描述的反射涂层，诸如例如，白色漫射散射材料，例如，白色陶瓷或(硅树脂)基质中的颗粒的反射复合物)(也参见下文)。
如上文所指示的，发光体尤其可以包括发光材料，该发光材料被配置为将光(本文中尤其是第一光)转换为发光材料光。由于转换过程，所以可能会生成热。为此，导热体可以被用来耗散热的至少一部分。尤其是，一个或多个发光体中指向导热体的部分可以与导热体热接触。更尤其是，在各实施例中，反射器指向部分(也参见下文)可以(被配置为)与第一反射面的至少一部分热接触。
此外，由于转换过程，所以生成发光材料光，其中发光材料光的至少一部分可以在导热体的方向上传播。因此，尤其是导热体的可以接收(从一个或多个发光体逸出的)发光材料光的部分可能具有反射性，以将该发光材料光的至少一部分反射回到一个或多个发光体中。一个或多个发光体的、光可以在导热体的方向上从其逸出的部分可以被指示为反射器指向部分。
该反射器指向部分可以包围第一狭缝开口的至少一部分。例如，反射器指向部分可以封闭第一狭缝开口或其至少一部分。在各备选实施例中，反射器指向部分的一部分可以在第一狭缝开口上方。因此，在各特定实施例中，反射器指向部分可以封闭第一狭缝开口的至少一部分。
尤其是，在各实施例中，除了第一狭缝之外，第一反射面可以尤其是平面的。一个或多个发光体的至少一部分可以与第一反射面的平面部分热接触，并且一个或多个发光体的至少一部分可以封闭第一狭缝或被配置在第一狭缝上。因此，反射器指向部分可以包围第一狭缝开口的至少一部分。
操作时，第一光可以经由波导元件的光入口部分引入，传播通过波导元件，在配置在第一狭缝中的光出口部分处从波导元件出射，并且进入一个或多个发光体。因此，一个或多个发光体可以经由反射器指向部分的至少一部分接收从波导元件的光出口部分逸出的第一光的至少一部分。转换时，发光材料光的一部分可以从一个或多个发光体逸出并且从系统逸出作为系统光。因此，在系统的操作模式中，系统光可以包括发光材料光的至少一部分。一个或多个发光体的发光材料光可以从其逸出的部分(其中发光材料光的至少一部分在下游可以由系统光包括)可以被指示为光学输出部分。尤其是，术语“光学输出部分”可以是指一个或多个发光体的、发光材料光可以从其逸出并且作为系统光从系统发出的部分。代替术语“光学输出部分”，还可以应用术语“功能光学输出部分”。
因此，一个或多个发光体可以包括反射器指向部分和光学输出部分。尤其是，反射器指向部分可以与第一反射面的至少一部分热接触，例如，物理接触。此外，尤其是反射器指向部分包围第一狭缝开口的至少一部分。然而，尤其是，一个或多个发光体可以被配置为(a)经由反射器指向部分的至少一部分接收从波导元件的光出口部分逸出的第一光的至少一部分；以及(b)在光转换过程中将第一光的至少一部分转换为发光材料光。尤其是，发光材料光的至少一部分可以(因此)从光学输出部分发出。
在一个方面中，本发明涉及没有光生成设备的光转换系统，在另一方面中，涉及包括光生成设备在内的光转换系统。
如上文所指示的，光生成设备可以被配置为生成第一光，其中光生成设备被配置在波导元件的光入口部分的上游。光生成设备可以包括光源，尤其是固态光源。
术语“光源”原则上可以涉及本领域已知的任何光源。它可以是传统的(钨)灯泡、低压汞灯、高压汞灯、发光灯、LED(发光二极管)。在一个特定实施例中，光源包括固态LED光源(诸如LED或激光二极管(或“二极管激光器”))。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-200(固态)LED光源。因此，术语LED也可以是指多个LED。此外，术语“光源”在各实施例中也可以是指所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”尤其是指半导体芯片形式的LED芯片，该芯片既不被封装也不被连接，而是直接安装到衬底(诸如PCB)上。因此，可以在同一衬底上配置多个光半导体光源。在各实施例中，COB是一起被配置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之类的常规光源，它可以是玻璃或石英封壳的外表面。例如，对于LED，它可以例如是LED管芯，或当树脂应用于LED管芯时，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、光实际离开光源或从光源逸出的部分。光源被配置为提供光束。该光束(因此)从光源的光出射表面逸出。
术语“光源”可以是指半导体发光设备，诸如发光二极管(LED)、谐振腔发光二极管(RCLED)、垂直腔激光二极管(VCSEL)、边缘发射激光器等。术语“光源”还可以是指有机发光二极管，诸如无源矩阵(PMOLED)或有源矩阵(AMOLED)。在一个特定实施例中，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“光源”或“固态光源”还可以是指超发光二极管(SLED)。
术语LED也可以是指多个LED。此外，术语“光源”在各实施例中也可以是指所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”尤其是指半导体芯片形式的LED芯片，该芯片既不被封装也不被连接，而是直接安装到衬底(诸如PCB)上。因此，可以在同一衬底上配置多个半导体光源。在各实施例中，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(或不同))光源，诸如2-2000固态光源。在各实施例中，光源可以包括单个固态光源(诸如LED)下游或多个固态光源(即，由多个LED共享的固态光源)下游的一个或多个微光学元件(微透镜阵列)。在各实施例中，光源可以包括具有片上光学器件的LED。在各实施例中，光源包括经像素化的单个LED(具有或没有光学器件)(在各实施例中，提供片上束控向)。
在各实施例中，光源可以被配置为提供初级辐射，该初级辐射被如此使用，诸如例如，蓝色光源(如蓝色LED)、或绿色光源(诸如绿色LED)、以及红色光源(诸如红色LED)。这种可能不包括发光材料(“磷光体”)的LED可以被指示为直接彩色LED。
然而，在其他实施例中，光源可以被配置为提供初级辐射，并且初级辐射的一部分被转换为次级辐射。次级辐射可以基于发光材料的转换。因此，次级辐射也可以被指示为发光材料辐射。在各实施例中，发光材料可以由光源(诸如具有发光材料层或包括发光材料的圆顶的LED)包括。这样的LED可以被指示为磷光体转换LED或PC LED(磷光体转换LED)。在其他实施例中，发光材料可以被配置在距离光源(诸如发光材料层不与LED的管芯物理接触的LED)一定距离(“远程”)处。因此，在各特定实施例中，光源可以是在操作期间至少发射选自380nm至470nm范围的波长的光的光源。然而，其他波长也是可能的。这种光可以部分地由发光材料使用。
在各实施例中，光生成设备可以包括发光材料。在各实施例中，光生成设备可以包括PC LED。在其他实施例中，光生成设备可以包括直接LED(即，没有磷光体)。在各实施例中，光生成设备可以包括激光设备，如激光二极管。在各实施例中，光生成设备可以包括超发光二极管。
光源可以尤其是被配置为生成具有光轴(O)(射束形状)和光谱功率分布的光源光。在各实施例中，光源光可以包括一个或多个带，其带宽如对于激光器而言是已知的。
术语“光源”可以(因此)是指光生成元件本身(如例如，固态光源)、或例如是指光生成元件(诸如固态电源)的封装、以及包含发光材料的元件和(其他)光学器件(如透镜、准直器)中的一者或多者。光转换器元件(“转换器元件”或“转换器”)可以包括包含发光材料的元件。比如，如蓝色LED之类的固态灯本身就是光源。固态光源(作为光生成元件)和光学耦合到固态光源的光转换器元件(诸如蓝色LED和光转换器元件)的组合也可以是光源。因此，白色LED为光源。
本文中的术语“光源”还可以是指包括固态光源(诸如LED或激光二极管或超发光二极管)的光源。在各实施例中，术语“光源”可以(因此)还是指(也)基于光转换的光源，诸如与发光转换器材料组合的光源。因此，术语“光源”也可以是指LED与被配置为转换LED辐射的至少一部分的发光材料的组合，或是指(二极管)激光器与被配置为转换(二极管)激光辐射的至少一部分的发光材料的组合。
短语“不同光源”或“多个不同光源”以及类似短语在各实施例中可以是指选自至少两个不同仓的多个固态光源。同样，短语“相同光源”或“多个相同光源”以及类似短语在各实施例中可以是指选自同一仓的多个固态光源。
术语“激光源”尤其是指激光器。这种激光器可以尤其是被配置为生成具有UV、可见光或红外中的一个或多个波长(尤其是具有选自200nm至2000nm(诸如300nm至1500nm)的光谱波长范围的波长)的激光光源光。术语“激光器”尤其是指一种基于电磁辐射的受激发射通过光学放大过程来发射光的设备。
特别地，在各实施例中，术语“激光器”可以是指固态激光器。在各特定实施例中，术语“激光器”或“激光源”或类似术语是指激光二极管(或二极管激光器)。
因此，在各实施例中，光源包括激光源。在各实施例中，术语“激光器”或“固态激光器”可以是指以下中的一项或多项：掺杂铈的锂锶(或钙)氟化铝(Ce:LiSAF、Ce:LiCAF)、掺杂铬的金绿宝石(亚历山大石)激光器、铬ZnSe(CrZnSe)激光器、二价钐掺杂的氟化钙(Sm:CaF2)激光器、Er:YAG激光器、铒掺杂的和铒镱共掺杂的玻璃激光器、F-中心激光器、钬YAG(Ho:YAG)激光器、Nd:YAG激光器、NdCrYAG激光器、钕掺杂的氧硼酸钇钙Nd:YCa4O(BO3)3或Nd:YCOB、钕掺杂的原钒酸钇(Nd:YVO4)激光器、钕玻璃(Nd:glass)激光器、钕YLF(Nd:YLF)固态激光器、锶147掺杂的磷酸盐玻璃(147Pm3+:玻璃)固态激光器和红宝石激光器(Al2O3:Cr3+)、铥YAG(Tm:YAG)激光器、钛蓝宝石(Ti:蓝宝石；Al2O3Ti3+)激光器、三价铀掺杂的氟化钙(U:CaF2)固态激光器、镱掺杂的玻璃激光器(棒、板/芯片和光纤)、镱YAG(Yb:YAG)激光器、Yb2O3(玻璃或陶瓷)激光器等。
在各实施例中，术语“激光器”或“固态激光器”可以是指以下中的一项或多项：半导体激光二极管(诸如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。
激光器可以与上转换器组合，以便达到更短的(激光)波长。比如，对于一些(三价)稀土离子，可以获得上转换，或对于非线性晶体，可以获得下转换。备选地，激光器可以与诸如染料激光器之类的下转换器组合，以达到更长的(激光)波长。
根据下文，可以得出，术语“激光光源”还可以是指多个(不同或相同的)激光源。在各特定实施例中，术语“激光光源”可以是指多个(N个)(相同的)激光源。在各实施例中，N＝2或更多。在各特定实施例中，N可以是至少5，诸如尤其是至少8。这样，可以获得较高的亮度。在各实施例中，激光源可以布置在激光器库中(还参见上文)。激光器库在各实施例中可以包括散热装置和/或光学器件，例如，用于准直激光的透镜。
激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。在各特定实施例中，光源光因此尤其是经准直的光源光。在其他实施例中，光源光尤其是(经准直的)激光光源光。
在各实施例中，激光光源可以包括一个或多个带，其带宽对于激光器而言是已知的。在各特定实施例中，(多个)带可以是相对尖锐的(多个)线，诸如在RT下具有小于20nm范围内的全宽半峰(FWHM)，诸如等于或小于10nm。因此，光源光具有光谱功率分布(作为波长的函数的能量尺度上的强度)，该光谱功率分布可以包括一个或多个(窄)带。
(光源光的)射束可以是(激光器)光源光的经聚焦或准直的射束。术语“聚焦”可能尤其是指汇聚成小斑点。这个小斑点可以在离散转换器区域处，或在其(稍)上游或在其(稍)下游。尤其是，聚焦和/或准直可以使得射束在离散转换器区域(侧面)处的(垂直于光轴的)横截面形状基本上不大于离散转换器区域的(垂直于光轴的)横截面形状(其中光源光照射离散转换器区域)。聚焦可以使用一个或多个光学器件(如(聚焦)透镜)执行。尤其是，可以应用两个透镜来聚焦激光光源光。准直可以使用一个或多个(其他)光学器件(如准直元件，诸如透镜和/或抛物面镜)执行。在各实施例中，(激光器)光源光的射束可以是相对高度准直的，诸如在各实施例中，≤2°(FWHM)，更尤其是，≤1°(FWHM)，最尤其是，≤0.5°(FWHM)。因此，≤2°(FWHM)可以被视为经(高度)准直的光源光。光学器件可以被用来提供(高度的)准直(还参见上文)。
在各实施例中，光生成设备可以包括固态光源。在各特定实施例中，光源可以选自激光二极管和超发光二极管的组。在其他实施例中，光源可以包括LED。
在各实施例中，波导元件可以包括锥形部分。尤其是，锥形部分的至少一部分可以被配置在第一狭缝中。锥形部分可以允许第一光从波导元件逸出。因此，锥形部分可以包括光出口部分，或光出口部分可以包括锥形部分。使用锥形部分还可以允许光出口部分相对较宽。考虑到使用第一光基本上均匀照射一个或多个第一发光体，这可能合乎需要。备选地，锥形部分可以被用来将第一光“挤压”到波导元件的、第一光可以从其中逸出的部分，诸如尖端。备选地或附加地，由于锥形，所以基本上全内反射不再可能，并且光可以从锥形部分逸出。尤其是，锥形在从第一狭缝的外部到第一狭缝中的位置的方向上。因此，在各实施例中，波导元件可以包括锥形部分，其中锥形部分的锥形是在从第一狭缝的外部到第一狭缝中的位置的方向上，其中光出口部分由锥形部分包括或被配置在锥形部分的下游。
如上文所指示的，波导元件的至少一部分可以被配置在狭缝中。波导元件的锥形可以在狭缝中开始。然而，波导元件的锥形也可能已经从狭缝的外部开始。看来后者可能具有有益效果。因此，在各特定实施例中，锥形部分的锥形具有位于第一狭缝的外部的起始点。例如，锥形部分中的多个反射可能需要通过全内反射角并且从波导元件逸出。因此，整个锥形部分没有必要配置在狭缝中。假设例如锥形部分的长度为L4，则锥形部分可以在长度L4的50％至100％(如例如，60％至95％，如60％至80％)的范围内在狭缝中。锥形部分的可能未被配置在狭缝中的部分是相对最宽的部分，即，从起始点计算的L4的0％至40％。因此，基于狭缝的部分的第三长度(L3)可以小于锥形部分的长度L4。
锥形可以从(多个)100％横截面尺寸到(多个)0％横截面尺寸。尤其是，在各实施例中，锥形是渐变的。在各实施例中，锥形是线性的。代替锥形或除了锥形之外，来自波导元件的光的耦出可以使用光耦出结构(如微凹陷或微突起)获得。
因此，在各实施例中，波导元件的横截面形状可以例如是正方形、矩形或圆形。然而，波导元件也可以具有六边形横截面。其他形状也是可能的。此外，作为锥形的备选或附加，波导元件可以包括光提取部件，如例如，耦出侧处的散射特征件和/或微棱镜提取特征件。因此，在各实施例中，光出口部分包括光耦出结构。
尤其是，从狭缝内的波导元件逸出的光的至少50％(基于能量标度)，更尤其是至少60％(如至少75％)，或甚至更高(如至少80％)从光出口部分逸出。更尤其是，从狭缝内的波导元件逸出的基本上所有(诸如95％或更多，如至少99％)光都从光出口部分逸出。因此，从波导元件逸出的基本上所有(设备)光都可以经由光出口部分逸出。
从光出口部分逸出的第一光可以直接或间接传播到一个或多个发光体。一个或多个发光体可以被配置在距离光出口部分一定距离处，或可以被配置为与光出口部分物理接触。因此，第一光可以从光出口部分逸出，并且(可选地，经由通过介质的传播)耦合到一个或多个发光体中。然而，还可能的是，第一光仅在由一个或多个反射狭缝面进行一次或多次反射之后才进入一个或多个发光体。
可能期望照亮一个或多个发光体的(面的)大部分。换言之，可能期望第一光不聚焦在相对较小的斑点上，而是可以照射一个或多个发光体的(面的)大部分。另一方面，还可能期望反射器指向部分的至少一部分与导热体(直接)热接触。因此，在各实施例中，一个或多个发光体的反射器指向部分上的、由第一光的全宽10％最大强度定义的第一光的斑点可以占一个或多个发光体的反射器指向部分的总面积的20％至80％，诸如30％至70％。因此，约80％至20％(诸如约70％至30％)的反射器指向部分可以与导热体热接触。注意，术语“反射器指向部分”尤其用于发光体的与导热体热接触的部分。
此外，在各实施例中，一个或多个发光体可以具有平行于第一狭缝定义的第一长度(LI)，其中在一个或多个发光体上的投影中，光出口部分(的至少一部分)被配置在第一长度(L1)的20％至80％之间。
尤其是，在各实施例中，从光出口部分逸出的设备光可以相对均匀地照射可以包围狭缝的发光体部分。因此，设备光可以或多或少地均匀分布在整个长度上，以防止“热斑点”。
如上文所指示的，狭缝的长度可以等于或小于导热体的(相关)尺寸。一个或多个发光体的(相关)尺寸可以小于、等于或大于(尤其是等于或大于)狭缝长度。这样，第一狭缝开口可以被包围，并且在不必传播通过一个或多个发光体的情况下，基本上没有光可以从第一狭缝开口逃逸到外部。这里，术语“相关尺寸”可以是指相邻元件的平行尺寸。在各特定实施例中，第一狭缝可以具有第二长度(L2)，其中波导元件包括基于狭缝的部分，其中基于狭缝的部分被配置在第一狭缝中，其中基于狭缝的部分包括光出口部分，其中基于狭缝的部分具有第三长度(L3)，其中L3＜L2。尤其是，在各实施例中，0.5≤L3/L2≤0.9。
第一狭缝的高度可以等于或大于波导元件的被配置在第一狭缝中的部分。然而，一个或多个发光体还可以提供与第一狭缝对准的(第二)狭缝，从而允许波导元件的被配置在第一狭缝中的部分的高度高于第一狭缝的高度。因此，在各实施例中，基于狭缝的部分可以具有最大高度(H3)，其中第一狭缝具有狭缝高度(H2)，其中在各特定实施例中，0.25≤H3/H2≤4。注意，H3是指最大高度。由于可能的锥形，所以高度本身可以从最大高度减小到显著减小的高度，或甚至减小到零。在各特定实施例中，根据上文，可以导出，H3/H2>1，其中一个或多个发光体提供第二狭缝，其中第一狭缝和第二狭缝一起容纳基于狭缝的部分的至少一部分。在其他实施例中，H3/H2≤1。尤其是，在各实施例中，0.5≤H3/H2≤1。
尤其是，一个或多个发光体的外表面的一部分可以(因此)指向导热体的第一反射面。发光体的外表面的另一部分可以用作发光材料光的光耦出面，该发光材料光可以从一个或多个发光体发出(可选地，经由其他反射表面(如准直器的反射表面)处的反射；也参见下文)。通过示例，如果一个或多个发光体提供了外部表面面积为6*A的立方体，则反射器指向部分可以例如在各实施例中为1*A或甚至高达约5*A；如果一个或多个发光体被配置在导热体中的凹部中，则因此，在各实施例中，发光部分在前一实施例中可以是5*A，而后一实施例中下降到约1*A。在具体实施例中，反射器指向部分具有第一面积A1，并且发光部分具有第二面积A2，其中在各具体实施例中，A2＞A1，甚至更尤其是，1.25≤A2/A1≤4。
如果导热体包括凹部(“发光体凹部”)，其中可以配置一个或多个发光体的一部分，则第一狭缝可以是该(发光体)凹部的凹部。
如上文所指示的，一个或多个发光体的一部分可以被配置在导热体的凹部中。然而，在这样的实施例和其他实施例中，导热体可以提供具有对发光材料光进行射束整形的功能的形状。比如，导热体可以提供(截头)圆锥形或(截头)金字塔形，其可以是中空的并且可以容纳一个或多个发光体。这种中空形状可以用于对从一个或多个发光体发出的发光材料光进行射束整形。根据上文，可以清楚地看出，中空形状可以由(第二)反射面限定，尤其是由导热材料或其上的反射涂层限定。因此，在各特定实施例中，导热体是包括具有第一反射器端部和第二反射器端部的反射器腔体的成形体，其中反射器腔体包括被配置在第二反射器端部处的反射器出口，并且其中一个或多个发光体的光输出部分的至少一部分被配置在第一反射器端部处。短语“被配置在第一反射器端部处”和类似短语可以尤其指示(多个)发光体可以被配置为更靠近第一反射器端部而非第二反射器端部。
本发明在上文中尤其针对容纳波导元件的单个部分的单个第一狭缝进行了解释。然而，在各实施例中，可以应用两个波导元件，每个波导元件经由这些相对配置的开口进入两端处具有(第二)开口的第一狭缝。备选地或附加地，导热元件可以包括两个或更多个第一狭缝。因此，在各实施例中，光转换系统可以包括两个或更多个波导元件，其中导热体包括第一反射面的至少一部分中的一个或多个第一狭缝，并且其中每个第一狭缝容纳一个或两个相应波导元件的一个或两个光出口部分。
在各实施例中，光转换系统包括集成光源封装，其中光生成设备附接到导热体和/或其中导热体和光生成设备在功能上耦合到公共支撑部件。特别地，一个或多个发光体可以附接到导热体。
在各实施例中，光转换系统可以在操作模式系统中提供包括发光材料光的光。在特定实施例中，第一光的一部分可以不被转换，而是可以由一个或多个发光体透射，并且可以与发光材料光一起传播，使得在各实施例中系统光可以包括发光材料光和第一光。
在各实施例中，光转换系统可以包括一个或多个其他光源，其中在操作模式中，光可以由系统光包括。
备选地或附加地，在各实施例中，光转换系统可以包括两种或更多种不同的发光材料和两个或更多个不同的光生成设备，通过两个或更多个不同的光生成设备，两种或更多种不同发光材料的发光材料光在操作模式中可以由系统光包括。
因此，在特定实施例中，在系统的操作模式中，系统光可以是白色光。
本文中的术语“白色光”为本领域技术人员所已知。它尤其涉及相关色温(CCT)介于约1800K与20000K之间(诸如介于2000K至20000K之间，尤其是2700K至20000K之间)，对于一般的照面尤其是在约2700K至6500K范围内的光。在各实施例中，为了背光照明目的，相关色温(CCT)可以尤其是在约7000K至20000K的范围内。此外，在各实施例中，相关色温尤其是在距离BBL(黑体轨迹)约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)内，尤其是在距离BBL约10SDCM内，甚至更尤其是在距离BBL约5SDCM内。
例如，光生成系统可以是如下各项的一部分或可以应用于以下各项中：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背光照明等。光生成系统(或灯具)可以是例如光通信系统或消毒系统的一部分，或可以应用于例如光通信系统或消毒系统中。
术语“可见”、“可见光”或“可见发射”和类似术语是指具有大约380nm至780nm范围内的一个或多个波长的光。本文中，UV尤其是指选自范围200nm至380nm的波长。
除非上下文清楚地表明术语“光”仅是指可见光，否则术语“光”和“辐射”本文中可互换使用。因此，术语“光”和“辐射”可以是指UV辐射、可见光和IR辐射。在各特定实施例中，尤其是对于照明应用，术语“光”和“辐射”(至少)是指可见光。
控制系统可以用于控制系统光，如例如，强度和可选的光谱功率分布。
术语“控制”和类似术语尤其是至少是指确定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是指对元件施加行为(确定行为或监督元件的运行)等，诸如例如，测量、显示、致动、打开、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测。因此，术语“控制”和类似术语可以包括对元件施加行为以及对元件施加行为并且监测元件。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”。因此，控制系统和元件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。在各实施例中，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”也可以是指多个不同的控制系统，尤其是，这些控制系统在功能上是耦合的，例如，一个控制系统可以是主控制系统，而一个或多个其他控制系统可以是从控制系统。控制系统可以包括用户接口或可以在功能上耦合到用户接口。
控制系统还可以被配置为接收和执行来自遥控器的指令。在各实施例中，控制系统可以经由设备上的App(诸如便携式设备，如智能电话或iPhone、平板计算机等)来进行控制。因此，设备不必耦合到照明系统，而是可以(暂时)在功能上耦合到照明系统。
因此，在实施例中，控制系统(还)可以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模式中的从控制系统或控件。比如，照明系统可以使用代码来标识，尤其是用于相应照明系统的唯一代码。照明系统的控制系统可以被配置为由外部控制系统控制，该外部控制系统在(由具有光学传感器(例如，QR代码阅读器)的用户接口输入的)(唯一)代码的知识的基础上来访问照明系统。诸如在蓝牙、WIFI、LiFi、ZigBee、BLE或WiMAX或其他无线技术的基础上，照明系统还可以包括用于与其他系统或设备通信的部件。
系统或装置或设备可以在“模式”或“操作模式”或“操作的模式”或“可操作模式”中执行动作。术语“可操作模式”还可以被指示为“控制模式”。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”下执行动作或阶段或步骤。这不排除该系统或装置或设备也可以适用于提供另一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，在各实施例中，控制系统可以是可用的，该控制系统被调节为至少提供控制模式。如果其他模式可用，则对这些模式的选取尤其是可以经由用户接口执行，但是其他选项也是可能的，如依据传感器信号或(时间)方案执行模式。操作模式在各实施例中还可以是指只能在单一操作模式中(即，“接通”，没有其他可调谐性)操作的系统、装置或设备。
因此，在实施例中，控制系统可以依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”可以是指时钟和/或预定时序方案。
在又一方面中，本发明还提供了一种灯或灯具，包括如本文中所定义的光生成系统。灯具还可以包括壳体、光学元件、遮光栅格等。灯或灯具还可以包括包围光生成系统的壳体。灯或灯具可以包括壳体中的光窗或壳体开口，系统光可以通过该光窗或壳体开口从壳体逸出。在又一方面中，本发明还提供了一种投影仪设备，该投影仪设备包括如本文中所定义的光生成系统。尤其是，投影仪设备或“投影仪”或“图像投影仪”可以是将图像(或运动图像)投影到表面(诸如例如，投影屏幕)上的光学设备。投影仪设备可以包括诸如如本文中所描述的一个或多个光生成系统。因此，在一个方面中，本发明还提供了一种选自灯、灯具、投影仪设备、消毒设备和光学无线通信设备的组的照明设备，包括如本文中所定义的光生成系统。照明设备可以包括壳体或载体，该壳体或载体被配置为容纳或支撑光生成系统的一个或多个元件。例如，在各实施例中，照明设备可以包括壳体或载体，该壳体或载体被配置为容纳或支撑光生成设备和导热体中的一者或多者。
附图说明
现在，仅通过示例参考所附示意图来对本发明的各实施例进行描述，其中对应的附图标记指示对应部分，并且在附图中：
图1示意性地描绘了若干个方面和实施例；
图2a至图2b示意性地描绘了与波导元件有关的一些实施例；
图3a至图3h示意性地描绘了一些其他方面和实施例；以及
图4示意性地描绘了一些应用实施例。示意图不必按比例绘制。
具体实施方式
图1示意性地描绘了光转换系统1000的实施例的不同视图。光转换系统1000可以包括(a)一个或多个发光体210、(b)导热体400和(c)波导元件500。可选地，如图1和其他附图中的一些附图中所示意性地描绘的，光转换系统1000还可以包括(d)光生成设备100。
导热体400可以包括第一反射面401和第一反射面的至少一部分中的第一狭缝420。第一狭缝420可以包括第一狭缝开口421。
波导元件500可以包括光入口部分501和光出口部分502。光出口部分502的至少一部分可以被配置在第一狭缝420中。此外，波导元件500可以被配置为将经由光入口部分501耦合到波导元件500中的第一光101的至少一部分引导到光出口部分502。
一个或多个发光体210可以包括反射器指向部分211和光学输出部分212。特别地，反射器指向部分211可以与第一反射面401的至少一部分热接触。此外，特别地，反射器指向部分211可以包围第一狭缝开口421的至少一部分。
一个或多个发光体210可以被配置为(a)经由反射器指向部分211的至少一部分接收从波导元件500的光出口部分502逸出的第一光101的至少一部分，以及(b)在光转换过程中将第一光101的至少一部分转换为发光材料光201。特别地，发光材料光201的至少一部分从光学输出部分212发出。
在各实施例中，光生成设备100可以被配置为生成第一光101。特别地，光生成设备100可以被配置在波导元件500的光入口部分501的上游。在特定实施例中，光生成设备100可以包括固态光源。
参考图1，以不同的视图示意性地描绘了一个实施例或其部分。实施例I是系统1000的可能的横截面视图。实施例II是导热体400的可能的俯视图，示出了第一狭缝420。实施例III是导热体400的可能的(透视)侧视图，也示出了第一狭缝420。顶部处的狭缝420中的开口使用附图标记421表示。在从第二开口(附图的平面)到狭缝的端部(附图的平面后面)的方向上可以看到狭缝420。狭缝的侧面和底面还可以具有反射性，例如，因为导热体包括具有反射性的导热材料和/或因为反射层已经施加到这些面上。实施例IV是系统1000的一个实施例的一部分的横截面视图，示出了波导元件500、发光体210和光生成设备100。实施例V是另一横截面视图，例如，垂直于实施例I的横截面视图。
一个或多个发光体210可以具有平行于第一狭缝420定义的第一长度L1。在各实施例中，在一个或多个发光体210上的投影中，光出口部分502(的至少一部分)可以被配置在第一长度L1的20％至80％之间。
第一狭缝420可以具有第二长度L2。特别地，波导元件500可以包括基于狭缝的部分520，其中基于狭缝的部分520可以被配置在第一狭缝420中。基于狭缝的部分520可以包括光出口部分502。特别地，基于狭缝的部分520可以具有第三长度L3。尤其是L3＜L2。在各实施例中，0.5≤L3/L2≤0.9。
在特定实施例中，一个或多个发光体210中的至少一个发光体210可以包括陶瓷体。此外，在各实施例中，导热体400可以包括铜体和铝体中的一者或多者。
在各实施例中，一个或多个发光体210中的至少一个发光体210可以包括(a)A3B5O12:Ce3+型的发光材料，其中A可以包括以下中的一项或多项：Y、La、Gd、Tb和Lu，并且其中B可以包括以下中的一项或多项：Al、Ga、In和Sc，和/或(b)A3Si6N11:Ce3+型的发光材料，其中A可以包括以下中的一项或多项：Y、La、Gd、Tb和Lu(尤其是其中A可以包括以下中的一项或多项：La和Y)。
在各实施例中，波导元件500可以包括光纤。
在各实施例中，导热体可以包括诸如尤其是Cu之类的材料。涂覆有高反射层的铜体也是可能的。其他选项可以包括例如Al、SiC、AIN和具有高导热率的其他金属或陶瓷。如(薄)蒸汽腔室之类的导热体也是可能的。在其他实施例中，可以应用白色反射陶瓷材料。例如，在各实施例中，可以应用氮化硼BN。
狭缝420可以在顶部具有第一狭缝开口421，在侧面具有第二狭缝开口422。在各实施例中，波导元件500可以经由第二狭缝开口穿透导热体400。
设备100的设备光101可以经由波导元件500的光入口部分501进入波导元件500，并且经由光出口部分502(由基于狭缝的部分520包括)从波导元件500逸出。该光可以直接或在狭缝处反射后面向发光体210进入，其中该光的至少一部分可以被转换为发光材料光201。该发光材料光可以由系统光1001包括。
还参考实施例I，但这也可以应用于其他实施例，发光体的面中的一个面可以是反射器指向部分211，发光体面的面中的另一面可能是光学输出部分212。发光体的一个或多个其他可用面可以设置有反射器，诸如反射层。
图2a示意性地描绘了波导元件500的光出口部分520的一些实施例。波导元件500(诸如光纤)的横截面可以是正方形(III)、矩形(IV)或圆形(I)。然而，波导元件也可以具有六边形横截面。其他形状也是可能的。附加地或附加地，波导元件500(诸如光纤)可以具有其他光提取部件(无需是锥形，例如，耦出侧处的散射光纤)；或微棱镜提取特征(II)。因此，在各实施例中，光出口部分502可以包括光耦出结构505。因此，在各实施例中，光出口部分可以包括微凹陷和/或微突起。
图2b示意性地描绘了设备光101的一些光线以及它们如何从锥形部分逸出。由于锥形，所以基本不可能再进行全内反射，并且光可能从锥形部分逸出。如所示意性地描绘的，可能需要锥形部分510中的多个反射通过全内反射角并且从波导元件500逸出。在每次从锥形壁反射之后，光方向可以被改变。在后续反射中，壁上的入射角可能已经增加并且可能超过TIR角，并且从波导元件逸出。因此，波导元件的该部分也被指示为光出口部分502。因此，从起始点511确定的锥形部分的第一部分可以不必被配置在狭缝中。设备光101从第一部分逸出可能相对较小，并且可以在例如从起始点511确定的锥形长度的约5％处被发现，诸如从该长度的约10％处被发现(也参见图3a)。锥形长度的100％的值可以指示锥形部分510的起始点511和端部之间的长度(这里为右侧处的尖端)。
光入口部分501(特别地，是面)可以被配置为垂直于波导元件500的长度轴。
图3a至图3h示意性地描绘了一些其他实施例(将还在下文中进行阐述)。
参考图1、图2和图3a，波导元件500可以包括锥形部分510。锥形部分510的锥形可以在从第一狭缝420的外部到第一狭缝420中的位置的方向上。光出口部分502可以由锥形部分510包括(或可以被配置在锥形部分510的下游)。
例如，参考图3a，在各实施例中，锥形部分510的锥形具有第一狭缝420外部的起始点511。参考图2b和图3a，显而易见的是，整个锥形部分510不必配置在狭缝420中。例如，假设锥形部分具有长度L4(未被描绘)，则锥形部分可以在狭缝中的长度L4的50％至100％的范围内，如例如，60％至95％，如60％至80％。锥形部分中的可能未被配置在狭缝中的部分是相对最宽的部分，即，从起始点计算的L4的0％至40％。
波导元件500在狭缝(即，基于狭缝的部分520)中的最大高度使用附图标记H3指示。注意，该高度可以小于波导元件500的最大高度，该最大高度由附图标记H4指示。因此，H3≤H4。这里，锥形从狭缝的外部开始。因此，波导元件500的最大高度H4也大于基于狭缝的部分520的最大高度H3。
图3a还示意性地描绘了一个实施例，其中反射面401可以是导热体400中的凹部407的一部分。该凹部可以被指示为发光体凹部。(多个)发光体可以被配置在第一狭缝中，该第一狭缝因此可以是该(发光体)凹部的凹部。
如上文所指示的，一个或多个发光体的一部分可以被配置在导热体的凹部中。然而，在这样的实施例和其他实施例中，导热体可以提供具有对发光材料光进行射束整形的功能的形状。
参考例如图3b至图3c，而且还参考例如图1，在各实施例中，基于狭缝的部分520具有最大高度H3，其中第一狭缝420具有狭缝高度H2，其中0.25≤H3/H2≤4。在各实施例中，H3/H2>1，尤其是，在各实施例中，一个或多个发光体210可以提供第二狭缝220。在各实施例中，第一狭缝420和第二狭缝220一起容纳基于狭缝的部分520的至少一部分。
参考图3c，虚线可以例如指示存在提供一个或多个发光体210的两个发光体210。
例如，参考图3c的实施例，反射器指向部分211可以具有第一面积A1，而发光部分212具有第二面积A2。在各实施例中，A2＞A1。尤其是，在各实施例中1.25≤A2/A1≤4。
参考例如图3d至图3f，导热体400可以是成形体，例如，包括具有第一反射器端部461和第二反射器端部462的反射器腔体450。在各实施例中，反射器腔体450可以包括反射器出口452，该反射器出口452被配置在第二反射器端部462处。一个或多个发光体210的光学输出部分212的至少一部分可以被配置在第一反射器端部461处。特别地，(多个)发光体210可以(因此)被配置为更靠近第一反射器端部461，而不是第二反射器端部462。图3e示意性地描绘了具有矩形横截面的发光体210的一个实施例。
关于图3d，注意，发光体210包括反射器指向部分211和光学输出部分212，该反射器指向部分211被配置为与导热体400热接触，诸如物理接触。特别地，反射器指向部分211可以包围第一狭缝开口421的至少一部分。发光体210被配置为经由反射器指向部分211的至少一部分接收从波导元件500的光出口部分502逸出的第一光101的至少一部分，并且在光转换过程中将第一光101的至少一部分转换为发光材料光201。发光材料光201的至少一部分从光学输出部分212发出。注意，在该实施例(和其他实施例)中，该光的一部分也可以被导热体400反射，因为导热体因此可以包括其中可以配置发光体210的反射器腔体450。因此，即使在各特定实施例中，来自除反射器指向部分之外的其他部分的发光材料光201也可以照射反射导热体400，但是这样的其他部分未被指示为反射器指向部分211。这样的(多个)部分因此可以被指示为光学输出部分212，因为有效地来自这样的(多个)部分的发光材料光201可以有效地从发光体210逸出(没有(平均而言)被反射回到发光体210中的实质性改变)。如上文所指示的，术语“反射器指向部分”尤其是可以用于发光体的与导热体400热接触的部分。
参考图3g至图3h，光转换系统1000可以包括两个或更多个波导元件500。此外，导热体400可以包括第一反射面401的至少一部分中的第一狭缝420中的一个或多个第一狭缝420。在各特定实施例中，每个第一狭缝420容纳一个或两个相应波导元件的一个或多个光出口部分502。图3h中的虚线正方形指示一个或多个发光体。注意，本实施例包括两个第一狭缝420，每个第一狭缝420包括第一狭缝开口421和第二狭缝开口422。
图4示意性地描绘了包括如上文所描述的光生成系统1000的灯具2的一个实施例。附图标记301指示用户接口，该用户接口可以在功能上与控制系统300耦合，该控制系统300由光生成系统1000包括或在功能上耦合到光生成系统1000。图3还示意性地描绘了包括光生成系统1000的灯1的一个实施例。附图标记3指示可以被用来诸如在墙处投影图像的投影仪设备或投影仪系统，该投影仪设备或投影仪系统还可以包括光生成系统1000。因此，图4示意性地描绘了选自灯1、灯具2、投影仪设备3、消毒设备和光学无线通信设备的组的照明设备1200的实施例，包括如本文中所描述的光生成系统1000。在各实施例中，这种照明设备可以是灯1、灯具2、投影仪设备3、消毒设备或光学无线通信设备。从照明设备1200逸出的照明设备光使用附图标记1201指示。照明设备光1201可以基本上由系统光1001组成，并且因此在特定实施例中可以是系统光1001。
在基于激光的照明中，陶瓷磷光体可以由一个或多个蓝色激光二极管的光泵浦。磷光体可以转换泵浦光的高功率密度，前提是可能存在足够的热管理。可能存在用于安装和照射磷光体的两种配置：反射配置和透射配置。在反射配置中，磷光体可以附接到反射热扩散器(或散热器)，从而确保(斯托克斯)损耗的有效热路径。然而，经转换的光可以在泵浦光来源的方向上发射，并且这需要相对复杂的光学器件，以确保高的收集效率和良好的光谱分离。在透射配置中，可以使用相对简单的收集光学器件从背面照射磷光体，并且可以从正面收集经转换的光。然而，透射磷光体不能具有非常有效的热路径，因为这可能阻挡光。因此，透射配置可能具有有限的泵浦功率密度。此外，经转换的光的一部分可能被发射到背面，并且不能被有效地收集。
可以存在使用蓝色激光二极管泵浦光照射磷光体的几种选项。使用聚焦透镜或反射镜可能会阻挡反射配置中的经转换的光的收集。同样适用于从短距离使用激光直接照射到磷光体上。与透镜或反射镜相比较，使用纤细的光纤输送泵浦光可以实现紧凑的解决方案，但可能还相对欠缺。
因此，似乎需要一种紧凑的透射配置，该透射配置具有用于从前侧和后侧有效收集光的光学器件，并且具有与反射配置相当的从磷光体的热移除。
在各实施例中，可以使用锥形光纤从背面泵浦陶瓷磷光体元件。磷光体元件可以有利地附接到反射热扩散器(或散热器)，以改善热管理。热扩散器(或散热器)可以包括窄缝，光纤的锥形端部可以安装在该窄缝中。来自光纤的泵浦激光从锥形端部出射。反射热扩散器(或散热器)中的狭缝充当混合腔体，以改善泵浦光在磷光体的背面上的均匀扩散。当光可以被注入到光纤(未示出)中时，它将被锥形端部挤出。锥形的确切形状(线性或弯曲或波纹状等)可能影响出射光的光分布，并且可以被调谐以保证对磷光体的均匀照射。在各实施例中，具有窄缝的热扩散器(或散热器)可以容纳锥形光纤端部。热扩散器(或散热器)可以具有高度光学反射性和高度导热性。左下角可以示出陶瓷磷光体，其被焊接或以其他方式附接到热扩散器(或散热器)，并且覆盖狭缝和锥形光纤。来自光纤的泵浦光进入磷光体的背侧，经转换的光可以逸出磷光体的所有表面。从磷光体的背面出射的经转换的光可以被热扩散器(或散热器)朝向顶部反射。可选地，在各实施例中，(多个)发光体的一个或多个侧面(或面)通过反射镜涂层或通过将其他光反射材料(如白色漫散射材料，例如，白色陶瓷或(硅树脂)基质中的颗粒的反射复合物)施加到磷光体侧面以迫使所有光仅从顶部表面出射而被制成具有反射性。最后，右下角可以示出光学模拟的一些结果，其中可以看到经转换的光和泵浦光的光线从磷光体出射。上文还描述了其他反射涂层，例如，与(还)可以在导热体上可用的反射涂层有关。
执行了几次模拟。
在一个示例中，(蓝色)泵浦光的一部分可以被透射(未转换)，并且可以与经转换的光混合为CCT为大约5800至6000K的白色光。可以通过磷光体中的Ce浓度和散射度容易地调整精确值。热扩散器(或散热器)中的狭缝的涂层可能会对光的均匀性产生一些影响。
在模拟中应用了反射镜涂层或漫射散射(朗伯)涂层。后者的空间光分布可能稍微更均匀。此外，锥形光纤端部在狭缝内的确切位置和狭缝壁的确切形状可能对分布(未示出)产生影响，并且可以被优化以提高均匀性。光学模型预测针对1W的泵浦辐射的输出辐射为0.51W至0.58W，效率为51％至58％。
为了深入了解所提出的配置的热行为，对热模型进行了探索。在热模型中，热扩散器(或散热器)的底面在每种情况下都可以被假设为以适当方式(例如，通过散热器)冷却，并且保持处于恒定温度。首先，可以研究A1热扩散器(或散热器)中的狭槽的影响。在建模磷光体尺寸为0.6×0.4×0.2mm3的情况下，可以假设P＝1W的热负载位于光纤狭槽上方的0.4×0.2×0.2mm3区域中，并且磷光体与热扩散器(或散热器)的接触面积可以为0.24mm2。该热负载值与约15W/mm2的光学泵浦功率密度相对应，这可能是过去对于透射式蓝宝石上磷光体热扩散器(或散热器)配置所实现的实际极限。每W热耗散功率的最高磷光体温度将上升到高于环境温度119K，R＝119K/W，这可能远低于陶瓷磷光体的淬火温度。在热扩散器或散热器中具有狭槽的情况下，接触面积当然减小，在该示例中，减小到0.18mm2，并且R增加到146K/W。可以通过使用磷光体的侧壁来增加接触面积。现在，针对A1热扩散器(或散热器)的R降低到90K/W，如果由Cu制成，则降低到84K/W，并且使用蒸汽腔室散热器则降低到81K/W。
还可以经由磷光体的侧面从磷光体中移除热。这可以具有所描述的优点：磷光体的最大温升可以从约146K/W降低到90K/W。
圆柱形磷光体配置可以在3c中图示。采用与上文关于矩形形状所使用的磷光体体积相同的磷光体体积，但将其成形为圆柱体形式导致0.31mm2的较大接触表面和100K/W的温升。矩形瓦片的投影发射表面等于0.24mm2，圆柱体的投影发射表面可以相当于0.28mm2。一个优点可能是，从光纤到空气的光路对于圆柱体形状可以是恒定的，而对于矩形磷光体形状，可以变化。这可能会导致颜色的某些位置依赖性。
与热扩散器(或散热器)的接触面积可以通过配置被进一步扩大，其中圆柱形磷光体形状可以由热扩散器(或散热器)从两侧夹持。在这种情况下，由于较大的接触面积，所以磷光体的温升在各实施例中可以仅为41K/W。
热扩散器(或散热器)可以被成形为光学有用形状，例如，复合抛物面聚光器(CPC)准直器、抛物面或椭圆形反射器。这如图3d至图3f所示。矩形磷光体可以从其6个侧面中的4个侧面被夹持在热扩散器(或散热器)中。可以在可以插入光纤的锥形端部的位置设置圆柱形孔。经转换的光和未经转换的光可以在线性CPC准直器的入口处的两侧离开磷光体。挤压CPC相对于正方形CPC的优点可能是更容易制造CPC。正方形CPC的优点可能是更有用的射束形状，从而无需其他光学器件以在长度方向上准直光。
在各实施例中，光纤的横截面可以是正方形、矩形或圆形。在各实施例中，光纤可以具有除锥形之外的其他光提取部件(例如，耦出侧处的散射光纤)。在各实施例中，狭缝区域中的磷光体表面可以是非平坦的，例如，弯曲的或结构化的，以帮助将泵浦光扩散到磷光体的较大出射区域。在各实施例中，其耦出部分中的光纤可以与磷光体(例如，混入或共同烧结)形成固体。在各实施例中，热扩散器(或散热器)可以制成多个部件，诸如用于夹持磷光体的两个部件，这可能更容易组装。在各实施例中，具有用于多个光纤和磷光体的多个狭槽的较大热扩散器(或散热器)可能是可能的。多个光纤可以组合成单个光纤束；可以获得来自多个光纤的更高功率和/或更好的泵浦均匀性。在各实施例中，热扩散器(或散热器)中的狭缝可以与锥形光纤的形状匹配。这可以允许磷光体与热扩散器(或散热器)的接触面积更大。在各实施例中，磷光体可以具有平坦的圆柱形形状。这可以提供磷光体与热扩散器(或散热器)的较大接触面积。在各实施例中，磷光体元件可以由两个部件组成，而非由具有孔的单个部件组成。这可以降低磷光体元件的制造复杂性。
在各特定实施例中，陶瓷磷光体元件可以通过在锥形光纤的侧面处耦合出的光从背面被泵浦。磷光体元件可以有利地附接到反射热扩散器(或散热器)，并且可选地附接到锥形光纤，该锥形光纤又可以附接到反射热扩散器(或散热器)，以改善热管理。锥形光纤优选地可以具有用于光提取或反射的一个或多个平坦表面。热扩散器(或散热器)可以包括窄缝，光纤的锥形端部可以安装在该窄缝中。来自光纤的泵浦激光从锥形端部出射。狭缝充当混合腔体，以改善泵浦光在磷光体的背部表面上的均匀扩散。备选地，狭缝与锥形光纤的形状相匹配。在一个实施例中，锥形光纤可以被布置在两个陶瓷磷光体元件之间。陶瓷磷光体元件可以具有扁平的圆柱形形状。
图4示意性地描绘了包括如上所述的光生成系统1000的灯具2的一个实施例。附图标记301指示用户接口，该用户接口可以在功能上与控制系统300耦合，该控制系统300由光生成系统1000包括或在功能上与光生成系统1000耦合。图5还示意性地描绘了包括光生成系统1000的灯1的一个实施例。附图标记3指示投影仪设备或投影仪系统，该投影仪设备或投影仪系统可以被用来诸如在墙壁处投影图像，该投影仪设备或投影仪系统还可以包括光生成系统1000。
术语“多个”是指两个或更多个。
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“整体”、“完全”、“全部”等的实施例。因此，在各实施例中，形容词大体上或基本上也可以被移除。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％在内。
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”尤其是涉及在“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是指“由......组成”，但是在另一实施例中也可以是指“包含至少所定义的物质和可选的一个或多个其他物质”。
更此外，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次序或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，并且本文中所描述的本发明的实施例能够以除了本文中所描述或图示之外的其他顺序来操作。
设备、装置或系统在本文中可以尤其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时的设备、装置或系统。
应当指出，上文所提及的实施例说明了本发明而非限制本发明，并且本领域技术人员将能够在没有背离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。
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的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(comprise)”、“包括(comprising)”等要在包容性的含义而非排他性或穷举性的含义上(也就是说，在“包括但不限于”的含义上)来进行解释。
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几个不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在枚举若干手段的设备权利要求、装置权利要求或系统权利要求中，这些手段中的若干手段可以由同一硬件项来体现。仅在相互不同的从属权利要求中列举某些措施这一事实并不表明这些措施的组合不能被有利地使用。在又一其他方面，本发明(因此)提供了软件产品，该软件产品当在计算机上运行时，能够实现如本文中所描述的方法(的一个或多个实施例)。
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，或可以执行本文中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，该计算机程序产品当在功能上耦合到设备、装置或系统或由设备、装置、系统包括的计算机上运行时，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个方面，以便提供附加优点。此外，本领域技术人员将理解可以组合实施例，并且也可以组合多于两个的实施例。此外，某些特征可以构成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种光转换系统(1000)，包括(a)一个或多个发光体(210)、(b)导热体(400)、(c)波导元件(500)和(d)光生成设备(100)，其中：
所述导热体(400)包括第一反射面(401)和在所述第一反射面(401)的至少一部分中的第一狭缝(420)，其中所述第一狭缝(420)包括第一狭缝开口(421)；
所述波导元件(500)包括光入口部分(501)和光出口部分(502)，其中所述光出口部分(502)的至少一部分被配置在所述第一狭缝(420)中；其中所述波导元件(500)被配置为将经由所述光入口部分(501)耦合到所述波导元件(500)中的所述第一光(101)的至少一部分引导到所述光出口部分(502)；
所述一个或多个发光体(210)包括反射器指向部分(211)和光学输出部分(212)；其中所述反射器指向部分(211)与所述第一反射面(401)的至少一部分热接触，并且其中所述反射器指向部分(211)包围所述第一狭缝开口(421)的至少一部分；其中所述一个或多个发光体(210)被配置为(a)经由所述反射器指向部分(211)的至少一部分接收从所述波导元件(500)的所述光出口部分(502)逸出的所述第一光(101)的至少一部分，以及(b)在光转换过程中将所述第一光(101)的至少一部分转换为发光材料光(201)，其中所述发光材料光(201)的至少一部分从所述光学输出部分(212)发出；以及
所述光生成设备(100)被配置为生成所述第一光(101)，其中所述光生成设备(100)被配置在所述波导元件(500)的所述光入口部分(501)的上游；并且其中所述光生成设备(100)包括固态光源。
2.根据权利要求1所述的光转换系统(1000)，其中所述波导元件(500)包括锥形部分(510)，其中所述锥形部分(510)的所述锥形在从所述第一狭缝(420)的外部到所述第一狭缝(420)中的位置的方向上，其中所述光出口部分(502)被所述锥形部分(510)包括或被配置在所述锥形部分(510)的下游。
3.根据权利要求2所述的光转换系统(1000)，其中所述锥形部分(510)的所述锥形具有在所述第一狭缝(420)的外部的起始点(511)。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，其中所述光出口部分(502)包括光耦出结构(505)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，其中所述一个或多个发光体(210)具有平行于所述第一狭缝(420)定义的第一长度L1，其中在所述一个或多个发光体(210)上的投影中，所述光出口部分(502)被配置在所述第一长度L1的20％至80％之间。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，其中所述第一狭缝(420)具有第二长度L2，其中所述波导元件(500)包括基于狭缝的部分(520)，其中所述基于狭缝的部分(520)被配置在所述第一狭缝(420)中，其中所述基于狭缝的部分(520)包括所述光出口部分(502)，其中所述基于狭缝的部分(520)具有第三长度L3，其中0.5≤L3/L2≤0.9。
7.根据权利要求6所述的光转换系统(1000)，其中所述基于狭缝的部分(520)具有最大高度(H3)，其中所述第一狭缝(420)具有狭缝高度(H2)，其中0.25≤H3/H2≤4。
8.根据权利要求7所述的光转换系统(1000)，其中H3/H2>1，其中所述一个或多个发光体(210)提供第二狭缝(220)，其中所述第一狭缝(420)和所述第二狭缝(220)一起容纳所述基于狭缝的部分(520)的至少一部分。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，其中所述反射器指向部分(211)具有第一面积A1，并且其中所述发光部分(212)具有第二面积A2，其中A2>A1。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，其中所述导热体(400)是成形体，所述成形体包括具有第一反射器端部(461)和第二反射器端部(462)的反射器腔体(450)，其中所述反射器腔体(450)包括反射器出口(452)，所述反射器出口(452)被配置在所述第二反射器端部(462)处，并且其中所述一个或多个发光体(210)的所述光学输出部分(212)的至少一部分被配置在所述第一反射器端部(461)处。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，其中所述一个或多个发光体(210)中的至少一个发光体(210)包括陶瓷体；其中所述导热体(400)包括铜体和铝体中的一者或多者；并且其中所述导热体包括散热器和热扩散器中的一者或多者。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，其中所述一个或多个发光体(210)中的至少一个发光体(210)包括(a)A3B5O12:Ce型的发光材料，其中A包括以下中的一项或多项：Y、La、Gd、Tb和Lu，并且其中B包括以下中的一项或多项：Al、Ga、In和Sc；和/或(b)A3Si6N11:Ce3+型的发光材料，其中A包括以下中的一项或多项：Y、La、Gd、Tb和Lu。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，其中所述波导元件(500)包括光纤。
14.根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)，包括两个或更多个波导元件(500)，其中所述导热体(400)包括在所述第一反射面(401)的至少一部分中的一个或多个所述第一狭缝(420)，并且其中每个第一狭缝(420)容纳一个或两个相应波导元件的一个或两个光出口部分(502)。
15.一种照明设备(1200)，选自具有灯(1)、灯具(2)、投影仪设备(3)、消毒设备和光学无线通信设备的组，所述照明设备包括根据前述权利要求中任一项所述的光转换系统(1000)。
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