DE102012203891A1

DE102012203891A1 - Radiation source unit

Info

Publication number: DE102012203891A1
Application number: DE102012203891A
Authority: DE
Inventors: Oliver Mehl; Reiner Windisch
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-09-19
Also published as: WO2013135455A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsquelleneinheit (10), die eine Strahlkombination in einer kompakten und kostengünstigen Weise ermöglicht. Die erfindungsgemäße Strahlungsquelleneinheit (10) umfasst mindestens zwei Strahlungsquellen, wobei mittels einer ersten Strahlungsquelle eine Strahlung mindestens einer ersten (11) Wellenlänge emittierbar ist und wobei mittels einer zweiten Strahlungsquelle eine Strahlung mindestens einer von der ersten (11) Wellenlänge verschiedenen zweiten (12) Wellenlänge emittierbar ist. Weiterhin weist die Strahlungsquelleneinheit (10) eine Strahlkombinationsvorrichtung auf, die mindestens ein Wellenlängenkonversionselement (15) umfasst, das dazu ausgebildet ist, die auf das Wellenlängenkonversionselement (15) eingestrahlte Strahlung der mindestens einen zweiten (12) Wellenlänge in eine Strahlung mindestens einer von der mindestens einen ersten (11) und zweiten (12) Wellenlänge verschiedenen dritten (14) Wellenlänge zu konvertieren und zu emittieren. Die mindestens zwei Strahlungsquellen sind derart angeordnet, dass die Strahlung der mindestens einen ersten (11) Wellenlänge und die Strahlung der mindestens einen zweiten (12) Wellenlänge auf das Wellenlängenkonversionselement (15) einstrahlbar sind und dass eine vom Wellenlängenkonversionselement (15) abgestrahlte Strahlung eine Kombination der Strahlungen der mindestens einen ersten (11) Wellenlänge und der mindestens einen dritten (14) Wellenlänge ist.The invention relates to a radiation source unit (10) which enables a beam combination in a compact and inexpensive manner. The radiation source unit (10) according to the invention comprises at least two radiation sources, wherein a radiation of at least a first (11) wavelength can be emitted by means of a first radiation source and a radiation of at least one second (12) wavelength different from the first (11) wavelength by means of a second radiation source is emissive. Furthermore, the radiation source unit (10) has a beam combination device which comprises at least one wavelength conversion element (15) which is adapted to radiate the radiation of the at least one second (12) wavelength irradiated onto the wavelength conversion element (15) into radiation of at least one of the at least to convert and emit a first (11) and second (12) wavelength of different third (14) wavelengths. The at least two radiation sources are arranged such that the radiation of the at least one first (11) wavelength and the radiation of the at least one second (12) wavelength can be irradiated onto the wavelength conversion element (15) and that a radiation emitted by the wavelength conversion element (15) is a combination of the radiations of the at least one first (11) wavelength and the at least one third (14) wavelength.

Description

Technisches Gebiet Technical area

Die Erfindung betrifft eine Strahlungsquelleneinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein Verfahren zur Strahlkombination nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9. The invention relates to a radiation source unit according to the preamble of patent claim 1 and to a method for beam combination according to the preamble of patent claim 9.

Stand der Technik State of the art

Aus dem Stand der Technik sind Systeme bekannt, in denen Licht unterschiedlicher Wellenlängen mehrerer Lichtquellen kombiniert wird. Häufig werden lumineszente Materialien eingesetzt um Spektralbereiche zu erschließen, die durch andere Lichtquellen entweder nicht oder nur mit geringer Effizienz zugänglich sind. Dabei wird ein Leuchtstoff, der wellenlängenkonvertierende Eigenschaften besitzt, mit Licht einer Anregungsfrequenz, üblicherweise im blauen oder ultraviolette Spektralbereich, bestrahlt. Das vom Leuchtstoff konvertierte und emittierte Licht einer geringeren Frequenz, beispielsweise im grünen Spektralbereich, wird dann anschließend mit dem Licht anderer Strahlungsquellen kombiniert, beispielsweise mit Rot und Blau. Diese Kombination erfolgt üblicherweise durch den Einsatz von optischen Elementen, wie beispielsweise mit dichroitischen Spiegeln. Weitere bekannte Verfahren basieren auf Polarisationsstrahlteilern für polarisierte Lichtquellen sowie geometrische Verfahren für Lichtquellen mit stark unterschiedlicher Entendue. Systems are known from the prior art in which light of different wavelengths of several light sources is combined. Frequently, luminescent materials are used to open up spectral regions which are either not accessible by other light sources or only accessible with low efficiency. In this case, a phosphor which has wavelength-converting properties is irradiated with light of an excitation frequency, usually in the blue or ultraviolet spectral range. The converted and emitted by the phosphor light of a lower frequency, for example in the green spectral range is then then combined with the light of other radiation sources, for example, red and blue. This combination usually occurs through the use of optical elements, such as dichroic mirrors. Other known methods are based on polarization beam splitters for polarized light sources as well as geometric methods for light sources with very different entenders.

Nachteilig dabei ist, dass aufgrund der benötigten Optiken zur Strahlkombination solche Systeme relativ groß und teuer sind. The disadvantage here is that such systems are relatively large and expensive due to the required optics for beam combination.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Strahlungsquelleneinheit und ein Verfahren bereitzustellen, die eine Strahlkombination in einer kompakteren und kostengünstigeren Weise ermöglichen. The object of the present invention is to provide a radiation source unit and a method which enable a beam combination in a more compact and cost-effective manner.

Diese Aufgabe wird durch eine Strahlungsquelleneinheit mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst. This object is achieved by a radiation source unit having the features of patent claim 1 and by a method having the features of patent claim 9.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Die erfindungsgemäße Strahlungsquelleneinheit umfasst mindestens zwei Strahlungsquellen, wobei mittels einer ersten der mindestens zwei Strahlungsquellen eine Strahlung mindestens einer ersten Wellenlänge emittierbar ist und wobei mittels einer zweiten der mindestens zwei Strahlungsquellen eine Strahlung mindestens einer von der ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge emittierbar ist. Weiterhin weist die Strahlungsquelleneinheit eine Strahlkombinationsvorrichtung auf, die mindestens ein Wellenlängenkonversionselement umfasst, das dazu ausgebildet ist, die auf das Wellenlängenkonversionselement eingestrahlte Strahlung der mindestens einen zweiten Wellenlänge in eine Strahlung mindestens einer von der mindestens einen ersten und zweiten Wellenlänge verschiedenen dritten Wellenlänge zu konvertieren und zu emittieren. Dabei sind die mindestens zwei Strahlungsquellen derart angeordnet, dass die Strahlung der mindestens einen ersten Wellenlänge und die Strahlung der mindestens einen zweiten Wellenlänge auf das Wellenlängenkonversionselement einstrahlbar sind und dass eine vom Wellenlängenkonversionselement abgestrahlte Strahlung eine Kombination der Strahlungen der mindestens einen ersten Wellenlänge und der mindestens einen dritten Wellenlänge ist.The radiation source unit according to the invention comprises at least two radiation sources, wherein a radiation of at least one first wavelength can be emitted by means of a first of the at least two radiation sources, and radiation of at least one second wavelength different from the first wavelength can be emitted by means of a second of the at least two radiation sources. Furthermore, the radiation source unit has a beam combination device that comprises at least one wavelength conversion element that is configured to convert the radiation of the at least one second wavelength radiated onto the wavelength conversion element into radiation of at least one third wavelength different from the at least one first and second wavelength emit. In this case, the at least two radiation sources are arranged such that the radiation of the at least one first wavelength and the radiation of at least one second wavelength can be irradiated onto the wavelength conversion element and that a radiation emitted by the wavelength conversion element comprises a combination of the radiations of the at least one first wavelength and the at least one third wavelength is.

So kann insbesondere Licht im roten und blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich auf das Wellenlängenkonversionselement eingestrahlt werden, wobei das Licht im blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich zumindest teilweise in Licht im gründen Spektralbereich konvertiert und abgestrahlt wird, wohingegen das Licht im roten Spektralbereich nicht konvertiert wird und wieder als Licht im roten Spektralbereich abgestrahlt wird. Das zu grün konvertierte Licht besitzt dabei in der Regel ein sehr breites Spektrum an Wellenlängen, die vom blauen bis in den roten Spektralbereich reichen, jedoch mit einer Dominantwellenlänge im grünen Bereich. Das Wellenlängenkonversionselement kann dabei einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff umfassen. Dieser kann in einer geeigneten Matrix eingebettet sein, wie z.B. Leuchtstoffpulver in Silikon, oder er kann auch gleichzeitig die Funktion einer Matrix übernehmen, wie z.B. in keramischen Leuchtstoffen. So kann eine Lichtmischung bzw. Strahlkombination von roter und zu grün konvertierter Strahlung bereits auf dem Wellenlängenkonversionselement erfolgen und es sind dazu keine zusätzlichen dichroitischen Spiegel zur Strahlkombination erforderlich. So kann insgesamt die Systemgröße der Lichtquelleneinheit reduziert werden und durch die vereinfachte Herstellung einer solchen Lichtquelleneinheit mit weniger Justageschritten und durch die Verwendung weniger optischer Elemente ist ein derartiges System auch wesentlich kostengünstiger. In particular, light in the red and blue and / or ultraviolet spectral range can be radiated onto the wavelength conversion element, wherein the light in the blue and / or ultraviolet spectral range is at least partially converted into light in the green spectral range and emitted, whereas the light in the red spectral range is not converted and again emitted as light in the red spectral range. The light converted to green usually has a very broad spectrum of wavelengths, ranging from the blue to the red spectral range, but with a dominant wavelength in the green range. The wavelength conversion element may comprise a wavelength-converting phosphor. This may be embedded in a suitable matrix, e.g. Phosphor powder in silicone, or he can also simultaneously take over the function of a matrix, such. in ceramic phosphors. Thus, a light mixture or beam combination of red and green converted radiation already take place on the wavelength conversion element and there are no additional dichroic mirror for beam combination required. Thus, overall, the system size of the light source unit can be reduced and by the simplified production of such a light source unit with fewer adjustment steps and by the use of fewer optical elements, such a system is also much cheaper.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Strahlungsquelleneinheit ein Kollimationselement auf, mittels welchem die vom Wellenlängenkonversionselement abgestrahlte Strahlung bündelbar ist. Insbesondere ist die abgestrahlte Strahlung mittels des Kollimationselements kollimierbar. Das Kollimationselement kann dabei als Linse ausgestaltet sein, die in einem gewissen Abstand zum Wellenlängenkonversionselement angeordnet ist, oder als nicht abbildender optischer Kollimator, der kontaktierend am Wellenlängenkonversionselement angeordnet ist.In an advantageous embodiment of the invention, the radiation source unit has a collimation element, by means of which the radiation emitted by the wavelength conversion element can be bundled. In particular, the radiated radiation can be collimated by means of the collimation element. The collimating element can be designed as a lens which is arranged at a certain distance from the wavelength conversion element, or as a non-imaging optical collimator arranged in contact with the wavelength conversion element.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Wellenlängenkonversionselement einen Leuchtstoff und eine Matrix, in der der Leuchtstoff eingebettet ist, wobei die Matrix an den Leuchtstoff brechungsindexangepasst ist. Besonders bevorzugt entspricht der Brechungsindex des Leuchtstoffs in etwa dem Brechungsindex der Matrix. In etwa bedeutet, dass der Brechungsindex des Leuchtstoffs maximal um puls/minus 25 Prozent vom Brechungsindex der Matrix abweicht. Bevorzugt weicht der Brechungsindex des Leuchtstoffs maximal um plus/minus 20 Prozent vom Brechungsindex der Matrix ab. In a further advantageous embodiment of the invention, the wavelength conversion element comprises a phosphor and a matrix in which the phosphor is embedded, wherein the matrix is refractive index adapted to the phosphor. Particularly preferably, the refractive index of the phosphor corresponds approximately to the refractive index of the matrix. It roughly means that the refractive index of the phosphor deviates by a maximum of 25% from the refractive index of the matrix. The refractive index of the phosphor preferably deviates a maximum of plus / minus 20 percent from the refractive index of the matrix.

Dadurch ist eine Stärke der durch das Wellenlängenkonversionselement bewirkten Streuung der auf das Wellenlängenkonversionselement eingestrahlten Strahlung einstellbar. Denn üblicherweise tritt in solchen Systemen mit Leuchtstoffen eine starke Streuung des eingestrahlten Lichts auf, wodurch beispielsweise eine effiziente Transmission verhindert wird. Ursachen für die Streuung sind dabei z.B. Brechungsindexunterschiede zwischen dem Leuchtstoff und der Matrix oder Einschlüsse in einer Keramik mit geringerer Dichte, wie Lufteinschlüsse. Für eine effiziente Strahlkombination ist es somit vorteilhaft ein Wellenlängenkonversionselement mit geringer oder definierter Streuung zu verwenden. Dies kann beispielsweise dadurch bewerkstelligt werden, indem ein Matrixmaterial gewählt wird, das in etwa den gleichen Brechungsindex wie der Leuchtstoff hat oder bei der Verwendung von keramischen Leuchtstoffen, beispielsweise eines Keramikplättchens, indem Einschlüsse vermieden werden oder die gewünschte Konzentration von Poren im keramischen Leuchtstoff einstellbar ist.As a result, it is possible to set a strength of the scattering of the radiation radiated onto the wavelength conversion element caused by the wavelength conversion element. Because usually occurs in such systems with phosphors on a strong scattering of the incident light, which, for example, an efficient transmission is prevented. Causes of the scattering are e.g. Refractive index differences between the phosphor and the matrix or inclusions in a lower density ceramic such as air inclusions. For an efficient beam combination, it is thus advantageous to use a wavelength conversion element with little or defined scattering. This can be accomplished, for example, by choosing a matrix material having approximately the same refractive index as the phosphor or using ceramic phosphors, such as a ceramic tile, to avoid inclusions or to adjust the desired concentration of pores in the ceramic phosphor ,

Bei einer bevorzugten Variante der Erfindung umfasst die Strahlungsquelleneinheit eine dritte Strahlungsquelle, mittels welcher Strahlung mindestens einer vierten Wellenlänge emittierbar ist, die zumindest von der mindestens einen ersten und dritten Wellenlänge verschieden ist. Insbesondere kann so die Strahlung im roten und im grünen Spektralbereich mit Strahlung im blauen Spektralbereich kombiniert werden. Die Farbanteile sind dabei getrennt voneinander regelbar. So lässt sich die gewünschte spektrale Intensitätsverteilung generieren. In a preferred variant of the invention, the radiation source unit comprises a third radiation source, by means of which radiation of at least one fourth wavelength is emitted, which is different at least from the at least one first and third wavelength. In particular, the radiation in the red and in the green spectral range can thus be combined with radiation in the blue spectral range. The color components are separately controllable. This allows the desired spectral intensity distribution to be generated.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die dritte Strahlungsquelle derart angeordnet, dass die von ihr emittierte Strahlung auf das Wellenlängenkonversionselement einstrahlbar ist und die mindestens eine vierte Wellenlänge der Strahlung von der mindestens einen zweiten Wellenlänge verschieden ist, wobei die vom Wellenlängenkonversionselement abgestrahlte Strahlung eine Kombination der Strahlungen der mindestens einen ersten Wellenlänge, der mindestens einen dritten Wellenlänge und der mindestens einen vierten Wellenlänge ist. So lässt sich Strahlung im roten, blauen und zu grün konvertierten Spektralbereich äußerst kompakt und kosteneffizient mit nur einem Element, dem Wellenlängenkonversionselement, kombinieren. Der Leuchtstoff des Wellenlängenkonversionselement kann dabei beispielsweise so gewählt werden, dass er eine hohe Absorption im kurzwelligen blauen und/oder ultravioletten Spektralbereich, insbesondere bei ca. 410 nm, aufweist und für blaues Licht, insbesondere bei ca. 470 nm, weitgehend transparent ist. Dies ist beispielsweise erreichbar mit einem stark kurzwellig verschobenen LuAGaG:Ce-Leuchtstoff mit einem hohen Ga-Anteil von 40% bis 60%. So kann auf das Wellenlängenkonversionselement gleichzeitig Strahlung im roten, blauen und kurzwellig blauen bis ultravioletten Spektralbereich eingestrahlt werden, wobei nur das kurzwellig blaue bis ultraviolette Licht absorbiert und in Licht im grünen Spektralbereich konvertiert wird. Somit ist eine Strahlkombination von rotem, blauem und zu grün konvertierten Licht möglich. In an advantageous embodiment of the invention, the third radiation source is arranged such that the radiation emitted by it can be irradiated onto the wavelength conversion element and the at least one fourth wavelength of the radiation is different from the at least one second wavelength, wherein the radiation emitted by the wavelength conversion element is a combination of the Radiations of the at least one first wavelength, which is at least a third wavelength and the at least one fourth wavelength. In this way, radiation in the red, blue and green spectral range can be combined extremely compactly and cost-effectively with just one element, the wavelength conversion element. The luminescent material of the wavelength conversion element can be selected, for example, such that it has a high absorption in the short-wave blue and / or ultraviolet spectral range, in particular at approximately 410 nm, and is largely transparent for blue light, in particular at approximately 470 nm. This can be achieved, for example, with a strongly short-wave shifted LuAGaG: Ce phosphor with a high Ga content of 40% to 60%. Radiation in the red, blue and short-wave blue to ultraviolet spectral range can be radiated onto the wavelength conversion element at the same time, whereby only the short-wave blue to ultraviolet light is absorbed and converted into light in the green spectral range. Thus, a beam combination of red, blue and green converted light is possible.

Optional kann die Strahlkombinationsvorrichtung einen Strahlvereiniger umfassen, insbesondere einen dichroitischen Spiegel, mittels welchem die vom Wellenlängenkonversionselement abgestrahlte Strahlung, die eine Kombination der Strahlung der mindestens einen ersten und dritten Wellenlänge ist, mit der Strahlung der mindestens einen vierten Wellenlänge, kombinierbar ist. Optionally, the beam combining device can comprise a beam combiner, in particular a dichroic mirror, by means of which the radiation emitted by the wavelength conversion element, which is a combination of the radiation of the at least one first and third wavelength, can be combined with the radiation of the at least one fourth wavelength.

Da sich das Wellenlängenkonversionselement, insbesondere der Leuchtstoff, nicht beliebig einstellen lässt, da Absorptionsverlauf und Emissionswellenlänge nicht beliebig unabhängig voneinander einstellbar sind, ist durch das gleichzeitige Einstrahlen von kurzwellig blauem Licht zur Konversion und blauem Licht zur Kombination mit dem zu grün konvertierten Licht der erreichbare Farbgamut eingeschränkt. Um mehr Variationsfreiheiten bei der Wahl des Leuchtstoffs und dessen Absorptions- und Emissionsspektrum zu haben, kann das blaue Licht zur Kombination mit dem roten und zu grün konvertierten Licht separat über einen Strahlvereiniger, insbesondere einen dichroitischen Spiegel, erfolgen. Since the wavelength conversion element, in particular the phosphor, can not be set arbitrarily, since the absorption curve and emission wavelength can not be set independently of one another, the simultaneous coloration of short-wave blue light for conversion and blue light for combination with the light converted to green has the achievable color gamut limited. In order to have more freedom of variation in the choice of the phosphor and its absorption and emission spectrum, the blue light for combination with the red and green converted light can be made separately via a beam combiner, in particular a dichroic mirror.

Bei einer weiteren Variante der Erfindung können die mindestens zwei Strahlungsquellen und das Kollimationselement auf verschiedenen Seiten des Wellenlängenkonversionselements angeordnet sein. In a further variant of the invention, the at least two radiation sources and the collimation element can be arranged on different sides of the wavelength conversion element.

Alternativ können die mindestens zwei Strahlungsquellen und das Kollimationselement auf der selben Seite des Wellenlängenkonversionselements angeordnet sein, wobei die Strahlungskombinationsvorrichtung ein Reflektorelement umfasst, das am Kollimationselement angeordnet ist und das dazu ausgebildet ist, Strahlung zu reflektieren. Durch die Anordnung der Lichtquellen auf der selben Seite des Wellenlängenkonversionselements wie das Kollimationselement kann am Wellenlängenkonversionselement ein Reflektor angeordnet sein oder das Wellenlängenkonversionselement kann mit einer einseitig aufgebrachten hoch reflektiven Schicht ausgebildet sein, wodurch die Strahlungseffizienz erhöht werden kann. Alternatively, the at least two radiation sources and the collimation element can be arranged on the same side of the wavelength conversion element, wherein the Radiation combination device comprises a reflector element which is arranged on the Kollimationselement and which is adapted to reflect radiation. By arranging the light sources on the same side of the wavelength conversion element as the collimating element, a reflector can be arranged on the wavelength conversion element or the wavelength conversion element can be formed with a highly reflective layer applied on one side, whereby the radiation efficiency can be increased.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Strahlkombination in einer Strahlungsquelleneinheit mit einer ersten Strahlungsquelle, die eine Strahlung mindestens einer ersten Wellenlänge emittiert, einer zweiten Strahlungsquelle, die eine Strahlung mindestens einer von der mindestens einen ersten Wellenlänge verschiedenen zweiten Wellenlänge emittiert und einem Wellenlängenkonversionselement, das die Strahlung der mindestens einen zweiten Wellenlänge in Strahlung mindestens einer dritten Wellenlänge konvertiert, die von der mindestens einen ersten und zweiten Wellenlänge verschieden ist, und die Strahlung der mindestens einen ersten Wellenlänge transmittiert, umfasst die Schritte: Einstrahlen der Strahlung der mindestens einen zweiten Wellenlänge auf das Wellenlängenkonversionselement; und Einstrahlen der Strahlung der mindestens einen ersten Wellenlänge auf das Wellenlängenkonversionselement, so dass das Wellenlängenkonversionselement eine kombinierte Strahlung der mindestens einen dritten und der mindestens einen ersten Wellenlänge abstrahlt. The inventive method for beam combination in a radiation source unit having a first radiation source which emits radiation of at least one first wavelength, a second radiation source which emits radiation of at least one second wavelength different from the at least one first wavelength and a wavelength conversion element which transmits the radiation of at least converting a second wavelength into radiation of at least one third wavelength different from the at least one first and second wavelength and transmitting the radiation of the at least one first wavelength comprises the steps of: irradiating the radiation of the at least one second wavelength onto the wavelength conversion element; and irradiating the radiation of the at least one first wavelength onto the wavelength conversion element, so that the wavelength conversion element emits a combined radiation of the at least one third and the at least one first wavelength.

Die für die erfindungsgemäße Strahlungsquelleneinheit beschriebenen Ausgestaltungsmöglichkeiten, Merkmale und deren Vorteile gelten in analoger Weise, soweit anwendbar, für das erfindungsgemäße Verfahren. The design options, features and their advantages described for the radiation source unit according to the invention apply in an analogous manner, as far as applicable, for the method according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the claims, the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen:In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The figures show:

1 eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelleneinheit mit einem Wellenlängenkonversionselement zur Strahlkombination gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a schematic representation of a radiation source unit with a wavelength conversion element for beam combination according to an embodiment of the invention;

2 eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelleneinheit mit einem Strahlvereiniger zur separaten Beimischung von blauem Licht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; und 2 a schematic representation of a radiation source unit with a Strahlvereiniger for separate admixture of blue light according to an embodiment of the invention; and

3 eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelleneinheit mit einem am Wellenlängenkonversionselement angeordneten Reflektorelement gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a schematic representation of a radiation source unit with a wavelength conversion element arranged on the reflector element according to an embodiment of the invention;

4 eine schematische Darstellung einer Strahlungsquellenanordnung mit einem Wellenlängenkonversionselement und einem daran angeordneten Reflektorelement mit wellenlängenselektiven Reflexionseigenschaften gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 a schematic representation of a radiation source arrangement with a wavelength conversion element and a reflector element arranged thereon with wavelength-selective reflection properties according to an embodiment of the invention;

5 eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelleneinheit mit einem am Wellenlängenkonversionselement angeordneten transparenten optischen Element zur seitlichen Lichteinkopplung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 a schematic representation of a radiation source unit with a wavelength conversion element arranged on the transparent optical element for lateral light coupling according to an embodiment of the invention;

6a eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnungsmöglichkeit von Wellenlängenkonversionselement und Reflektorelement; 6a a schematic cross-sectional view of a possible arrangement of wavelength conversion element and reflector element;

6b eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Anordnung aus 6a; 6b a schematic representation of a plan view of the arrangement 6a ;

7a eine schematische Querschnittsdarstellung einer weiteren Anordnungsmöglichkeit von Wellenlängenkonversionselement und Reflektorelement; 7a a schematic cross-sectional view of another arrangement possibility of wavelength conversion element and reflector element;

7b eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Anordnung aus 7a; 7b a schematic representation of a plan view of the arrangement 7a ;

8a eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnungsmöglichkeit von Wellenlängenkonversionselement und Reflektorelement mit einem Einkopplungsbereich; 8a a schematic cross-sectional view of a possible arrangement of wavelength conversion element and reflector element with a coupling region;

8b eine schematische Darstellung einer Draufsicht auf die Anordnung aus 7a; 8b a schematic representation of a plan view of the arrangement 7a ;

9 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnungsmöglichkeit von Reflektorelement und konkavem Wellenlängenkonversionselement; 9 a schematic cross-sectional view of a possible arrangement of reflector element and concave wavelength conversion element;

10 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnungsmöglichkeit von Reflektorelement und konvexem Wellenlängenkonversionselement; 10 a schematic cross-sectional view of a possible arrangement of reflector element and convex wavelength conversion element;

11 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnungsmöglichkeit von Wellenlängenkonversionselement und Reflektorelement mit einem Taper-förmigen Einkopplungsbereich; 11 a schematic cross-sectional view of a possible arrangement of wavelength conversion element and reflector element with a Taper-shaped Einkopplungsbereich;

12 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnungsmöglichkeit von Wellenlängenkonversionselement und Reflektorelement mit einem planaren Einkopplungsbereich; und 12 a schematic cross-sectional view of a possible arrangement of wavelength conversion element and reflector element with a planar coupling region; and

13 eine schematische Querschnittsdarstellung einer Anordnungsmöglichkeit von Reflektorelement und einem konvexen Wellenlängenkonversionselement mit einem Einkopplungsbereich. 13 a schematic cross-sectional view of a possible arrangement of reflector element and a convex wavelength conversion element with a Einkopplungsbereich.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung Preferred embodiment of the invention

1 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelleneinheit 10 mit einem Wellenlängenkonversionselement 15 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Strahlungsquelleneinheit 10 umfasst dabei drei Lichtquellen, die als Laser, Laserdiode, Leuchtdiode (LED) oder als Superlumineszensdiode ausgebildet sein können. Die Lichtquellen sind dabei in 1, 2 und 3 nicht dargestellt, sonder nur das von ihnen emittierte Licht. Die Lichtquellen sind dazu ausgelegt, Licht im roten 11, kurzwellig blauen 12 bis ultravioletten und blauen 13 Spektralbereich zu emittieren. Das Licht der drei Lichtquellen wird auf ein Wellenlängenkonversionselement 15 eingestrahlt, das insbesondere einen wellenlängenkonvertierenden Leuchtstoff umfasst und das die kurzwellige blaue 12 bis ultraviolette Strahlung in Licht im grünen 14 Spektralbereich konvertiert. Das rote 11 und blaue 13 Licht wird dabei nur leicht gestreut, so dass sich der Leuchtfleck 16 nur unwesentlich vergrößert und nur ein geringer Anteil an Rückstreuung auftritt. Damit kann hinter dem Wellenlängenkonversionselement 15 rotes 11, blaues 13 und zu grün 14 konvertiertes Licht mit nur einem einzigen Kollimationselement 17 eingesammelt werden, wobei die Farbanteile getrennt voneinander regelbar sind. Das Wellenlängenkonversionselement 15 übernimmt dabei gleichzeitig die Konversion von kurzwelligem Blau 12 zu Grün 14 sowie die Aufgabe der Mischung der drei Farbanteile, wodurch ein sehr kompaktes und kostengünstiges System ermöglicht wird. Hierzu ist ein Wellenlängenkonversionselement 15 erforderlich, das eine sehr kurzwellige Absorption aufweist, so dass es für blaues 13 Licht weitgehend transparent ist, kurzwellig blaues 12 bzw. ultraviolettes Licht dagegen absorbiert und in grünes 14 Licht konvertiert. Insbesondere kann dafür ein LuAGaG:Ce-Leuchtstoff mit einem hohen Ga-Anteil von 40% bis 60% verwendet werden. Beleuchtet man einen solchen Leuchtstoff mit einem Laserstrahl mit 410 nm Peakwellenlänge, so wird der größte Teil der eingestrahlten Leistung in grünes 14 Licht konvertiert. Die Anregung mit nahezu ultraviolettem Licht hat des Weiteren den Vorteil, dass keine Vollkonversion erforderlich ist, da ein transmittierter Anteil von UV-Licht keinen Einfluss auf den Farbort hat. Falls dieser Anteil stört kann an beliebiger Stelle im Strahlengang ein UV-Filter platziert werden. Beleuchtet man den gleichen Leuchtstoff dagegen mit Licht einer blauen LED mit 470 nm Dominantwellenlänge, so wird nur ein sehr geringer Teil des blauen 13 Lichts konvertiert. Da die Absorption von Granatleuchtstoffen im roten Spektralbereich praktisch Null ist, wird eingestrahltes rotes 11 Licht überhaupt nicht konvertiert, sondern lediglich gestreut. 1 shows a schematic representation of a radiation source unit 10 with a wavelength conversion element 15 according to an embodiment of the invention. The radiation source unit 10 includes three light sources, which may be formed as a laser, laser diode, light emitting diode (LED) or as a superluminescent diode. The light sources are in 1 . 2 and 3 not shown, but only the light emitted by them. The light sources are designed to light in the red 11 , short wave blue 12 to ultraviolet and blue 13 To emit spectral range. The light of the three light sources becomes a wavelength conversion element 15 in particular comprising a wavelength-converting phosphor and that the short-wave blue 12 until ultraviolet radiation in light in the green 14 Spectral range converted. The Red one 11 and blue 13 Light is scattered only slightly, so that the light spot 16 increased only slightly and only a small amount of backscatter occurs. This can be behind the wavelength conversion element 15 red 11 , blue 13 and too green 14 converted light with only a single collimation element 17 be collected, the color components are controlled separately. The wavelength conversion element 15 at the same time takes over the conversion of short-wave blue 12 to green 14 and the task of blending the three color components, thereby enabling a very compact and cost effective system. This is a wavelength conversion element 15 required, which has a very short-wave absorption, so that it is blue 13 Light is largely transparent, short-wave blue 12 or ultraviolet light absorbed and in green 14 Light converted. In particular, a LuAGaG: Ce phosphor with a high Ga content of 40% to 60% can be used for this purpose. If one illuminates such a phosphor with a laser beam with 410 nm peak wavelength, then the largest part of the irradiated power turns into green 14 Light converted. The excitation with near ultraviolet light has the further advantage that no full conversion is required because a transmitted portion of UV light has no influence on the color location. If this component interferes with a UV filter can be placed anywhere in the beam path. On the other hand, illuminating the same phosphor with light from a blue LED with 470 nm dominant wavelength will result in only a very small portion of the blue 13 Converted light. Since the absorption of garnet phosphors in the red spectral range is practically zero, irradiated red becomes 11 Light not converted at all, but only scattered.

2 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelleneinheit 10 mit einem Strahlvereiniger 18 zur separaten Beimischung von blauem 13 Licht gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Strahlvereiniger 18 kann dabei einem Kollimationselement 17 zur Strahlungsbündelung nachgeschaltet sein. Im vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist der erreichbare Farbgamut im Bereich Blau-Grün eingeschränkt, da sich der Leuchtstoff nicht beliebig einstellen lässt. Ideal wäre eine perfekte Transmission im blauen 13 Spektralbereich bei gleichzeitig ideal eingestellter Emissionswellenlänge im grünen 14 Spektralbereich. Bei einem LuAGaG:Ce-Leuchtstoff verschiebt eine Erhöhung des Ga-Anteils sowohl das Absorptionsmaximum als auch die Emissionswellenlänge des Leuchtstoffs zu kürzeren Wellenlängen, daher sind Absorptionsverlauf und Emissionswellenlänge nicht beliebig unabhängig voneinander einstellbar, was meist zu einer Reduzierung des erreichbaren Farbgamuts gegenüber völlig unabhängigen blauen 13 und grünen 14 Lichtquellen führt. Um dieses Problem zu umgehen, kann die Verwendung des Wellenlängenkonversionselements 15 zur gleichzeitigen Lichtmischung auf die Mischung von Rot 11 und konvertiertem Grün 14 reduziert werden, während blaues Licht 13 auf konventionelle Art und Weise, beispielsweise durch einen Strahlvereiniger 18, insbesondere einen dichroitischen Spiegel, im weiteren Strahlverlauf beigemischt wird. So ist man wesentlich freier bei der Auswahl des Leuchtstoffs und bei der Auswahl der Laserwellenlänge, die zum Anregen des Leuchtstoffs verwendet wird, da der Leuchtstoff von Dicke und Konzentration zur Vollkonversion ausgelegt werden kann oder ein Blaufilter zwischen dem Wellenlängenkonversionselement 15 und dem dichroitischen Spiegel platziert werden kann. 2 shows a schematic representation of a radiation source unit 10 with a beam combiner 18 for separate admixture of blue 13 Light according to an embodiment of the invention. The beam combiner 18 can be a collimation element 17 be downstream of the radiation beam. In the preceding embodiment, the achievable Farbgamut is limited in the blue-green, since the phosphor can not be set arbitrarily. Ideal would be a perfect transmission in the blue 13 Spectral range with ideally adjusted emission wavelength in green 14 Spectral range. In the case of a LuAGaG: Ce phosphor, increasing the Ga content shifts both the absorption maximum and the emission wavelength of the phosphor to shorter wavelengths, therefore the absorption profile and emission wavelength can not be adjusted independently of one another, which usually leads to a reduction of the achievable color gamut compared to completely independent blue 13 and greens 14 Light sources leads. To work around this problem, the use of the wavelength conversion element 15 for simultaneous light mixing to the mixture of red 11 and converted green 14 be reduced while blue light 13 in a conventional manner, for example by a beam combiner 18 , in particular a dichroic mirror, is added in the further course of the beam. Thus, one is much more free in the choice of phosphor and in the choice of laser wavelength used to excite the phosphor, since the phosphor can be designed to full conversion thickness and concentration, or a blue filter between the wavelength conversion element 15 and the dichroic mirror can be placed.

Die 3 zeigt eine schematische Darstellung einer Strahlungsquelleneinheit 10 mit einem am Wellenlängenkonversionselement 15 angeordneten Reflektorelement 19 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Anordnung umfasst weiterhin ein Kollimationselement 17 zur Strahlungsbündelung. Um das Wellenlängenkonversionselement 15 mit einem Reflektorelement 19 ausbilden zu können, sind das Kollimationselement 17 und die Lichtquellen auf der selben Seite des Wellenlängenkonversionselements 15 angeordnet. Um zu verhindern, dass konvertiertes oder auch rückgestreutes Licht verloren geht, kann die Effizienz der Anordnung dadurch gesteigert werden, indem das Wellenlängenkonversionselement 15 ein Reflektorelement 19 umfasst, insbesondere kann das Wellenlängenkonversionselement 15 auf einer Seite flächig verspiegelt sein, vorzugsweise mit einer hoch reflektiven Schicht. Diese Schicht kann beispielsweise ein Metallspiegel oder ein weißes, streuendes Keramikplättchen sein, die gleichzeitig als Träger des Wellenlängenkonversionselements 15 und damit zur Wärmeabfuhr genutzt werden können. Alternativ oder zusätzlich kann das Wellenlängenkonversionselements 15 mit einer dichroitisch reflektiven Beschichtung versehen sein. Die Lichtmischung erfolgt in diesem Fall durch Rückstreuung, entweder im Wellenlängenkonversionselement 15 selbst oder im streuenden Reflektor. Für die Anregung bzw. Beleuchtung des Wellenlängenkonversionselements 15 kommen dabei verschiedene Möglichkeiten in Frage. Beispielsweise kann dies durch einen schrägen Lichteinfall am Kollimationselement 17 vorbei erfolgen, oder durch eine Strahlführung durch ein Loch im Kollimationselement 17 (nicht dargestellt). Darüber hinaus kann auch hier die Strahlkombinationsvorrichtung einen Strahlvereininger 18, insbesondere einen dichroitischen Spiegel, umfassen, um blaues 13 Licht separat beizumischen. The 3 shows a schematic representation of a radiation source unit 10 with one at the wavelength conversion element 15 arranged reflector element 19 according to an embodiment of the invention. The arrangement further comprises a collimating element 17 for radiation bundling. To the wavelength conversion element 15 with a reflector element 19 Being able to train is the collimation element 17 and the light sources on the same side of the wavelength conversion element 15 arranged. In order to prevent that converted or also backscattered light is lost, the efficiency of the arrangement can be increased by the wavelength conversion element 15 a reflector element 19 comprises, in particular, the wavelength conversion element 15 be mirrored on one side surface, preferably with a highly reflective layer. This layer may be, for example, a metal mirror or a white, scattering ceramic plate, which simultaneously serves as a carrier of the wavelength conversion element 15 and thus can be used for heat dissipation. Alternatively or additionally, the wavelength conversion element 15 be provided with a dichroic reflective coating. The light mixture is in this case by backscattering, either in the wavelength conversion element 15 itself or in the diffusing reflector. For the excitation or illumination of the wavelength conversion element 15 There are various options in question. For example, this can be caused by an oblique incidence of light at the collimation element 17 be done over, or by a beam guide through a hole in the Kollimationselement 17 (not shown). In addition, here too, the beam combining device can Strahlvereininger 18 , in particular a dichroic mirror, cover to blue 13 Add light separately.

4 zeigt eine Strahlungsquellenanordnung 10 mit einem Wellenlängenkonversionselement 15 und einem daran angeordneten Reflektorelement 19 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Reflektorelement 19 befindet sich hier zwischen einer roten Strahlungsquelle 20 und dem Wellenlängenkonversionselement 15, insbesondere einem Leuchtstoffplättchen, und ist als dielektrisches Schichtsystem mit hoher Reflektivität für Blau 12 und Grün 14 sowie hoher Transmission für Rot 11 ausgebildet. Die Pumpstrahlung wird hier in geeigneter Weise durch ein Kollimationselement 17, beispielsweise eine TIR-Optik, eingekoppelt und zum Großteil durch das Wellenlängenkonversionselement 15 in Licht im grünen 14 Spektralbereich konvertiert. So kann rotes 11 Licht einer rückseitig am Konversionselement angeordneten Strahlungsquelle 20 mit zu grün 14 konvertiertem Licht, das durch vorderseitige Anregung des Konversionselements 15 entsteht, kombiniert werden. Weiterhin befindet sich ein transparentes Medium 21 mit hoher Wärmeleitfähigkeit zwischen der Strahlungsquelle 20 und dem Wellenlängenkonversionselement 15, wobei das Reflektorelement 19 und das transparentes Medium 21 in ihrer dargestellten Reihenfolge auch vertauscht angeordnet sein können. Das transparente Medium 21 kann zur Wärmeabfuhr an eine externe Wärmesenke 24 angekoppelt werden. So kann die Lichtausbeute des Systems zusätzlich erhöht werden. 4 shows a radiation source arrangement 10 with a wavelength conversion element 15 and a reflector element disposed thereon 19 according to an embodiment of the invention. The reflector element 19 is located here between a red radiation source 20 and the wavelength conversion element 15 , in particular a phosphor wafer, and is as a dielectric layer system with high reflectivity for blue 12 and green 14 as well as high transmission for red 11 educated. The pump radiation is here suitably by a Kollimationselement 17 , For example, a TIR optics, coupled and for the most part by the wavelength conversion element 15 in light in the green 14 Spectral range converted. So can red 11 Light of a rear of the conversion element arranged radiation source 20 too green 14 converted light by front excitation of the conversion element 15 arises, combined. Furthermore there is a transparent medium 21 with high thermal conductivity between the radiation source 20 and the wavelength conversion element 15 , wherein the reflector element 19 and the transparent medium 21 can also be arranged reversed in their order shown. The transparent medium 21 can be used for heat dissipation to an external heat sink 24 be coupled. Thus, the light output of the system can be additionally increased.

5 zeigt eine Strahlungsquellenanordnung 10 wie in 4, jedoch mit seitlich eingekoppelter Pumpstrahlung. Dazu ist vorderseitig am Wellenlängenkonversionselement ein transparentes optisches Element 22 angeordnet. Dieses optische Element 22 steht in Kontakt mit dem Leuchtstoff und führt die nicht sofort absorbierte Strahlung durch entweder Totalreflexion oder durch ein geeignetes Schichtsystem an der dem Kollimationselement 17 zugewandten Seite. 5 shows a radiation source arrangement 10 as in 4 , but with laterally coupled pump radiation. For this purpose, the front of the wavelength conversion element is a transparent optical element 22 arranged. This optical element 22 is in contact with the phosphor and guides the radiation not immediately absorbed by either total reflection or by a suitable layer system on the collimating element 17 facing side.

Alternativ kann auch rotes 11 Licht, vorzugsweise einer roten Laserdiode, seitlich eingekoppelt werden. Dazu kann das optische Element 22 als streuendes Element ausgebildet sein. Dieses optische Element 22 steht in Kontakt mit dem Leuchtstoff und ermöglicht die Homogenisierung der roten 11 Strahlung. Weiterhin ist das optische Element 22 derart ausgestaltet, dass der gestreute rote 11 Strahlungsanteil das System in Richtung des Kollimationselements 17 verlassen kann, während der nicht gestreute Strahlungsanteil in einer dazu senkrechten Ebene innerhalb des optischen Elementes 22 geführt wird. Alternatively, also red 11 Light, preferably a red laser diode, are laterally coupled. For this, the optical element 22 be designed as a scattering element. This optical element 22 is in contact with the phosphor and allows the homogenization of the red 11 Radiation. Furthermore, the optical element 22 designed such that the scattered red 11 Radiation component of the system in the direction of the Kollimationselements 17 can leave while the non-scattered radiation component in a plane perpendicular thereto within the optical element 22 to be led.

Die 6a bis 8b zeigen schematische Darstellungen von möglichen Anordnungen von Wellenlängenkonversionselementen 15 und Reflektorelementen 19. Die 6a, 7a und 8a zeigen dabei jeweils einen Querschnitt durch diese Anordnungen und die 6b, 7b und 8b die zugehörige Draufsicht auf diese Anordnungen.The 6a to 8b show schematic representations of possible arrangements of wavelength conversion elements 15 and reflector elements 19 , The 6a . 7a and 8a each show a cross section through these arrangements and the 6b . 7b and 8b the corresponding plan view of these arrangements.

In 6a und 6b ist das Wellenlängenkonversionselement 15 einfach planar auf einem Reflektorelement 19, beispielsweise einer stark streuenden Al2O3-Keramik, aufgebracht.In 6a and 6b is the wavelength conversion element 15 simply planar on a reflector element 19 , For example, a strong scattering Al2O3 ceramic applied.

In 7a und 7b ist das Wellenlängenkonversionselement 15 auch seitlich vom Reflektorelement 19 umschlossen. In 7a and 7b is the wavelength conversion element 15 also on the side of the reflector element 19 enclosed.

In 8a und 8b weist das Reflektorelement 19 eine oder mehrere Einkopplungsbereiche 23, insbesondere Aussparungen auf, die entweder leer sind oder mit transparentem Material, z.B. Saphir oder schwach streuender Al2O3-Keramik, gefüllt sind. Durch diese Aussparungen kann Laserstrahlung, sowohl als Anregungslicht als auch als beizumischendes, z.B. rotes 11, Licht eingekoppelt werden. In 8a and 8b has the reflector element 19 one or more coupling areas 23 , in particular recesses, which are either empty or filled with transparent material, eg sapphire or weakly scattering Al2O3 ceramics. Through these recesses, laser radiation, both as an excitation light and as admixed, eg red 11 , Light can be coupled.

Die 9 bis 13 zeigen schematische Darstellungen weiterer Anordnungsmöglichkeiten von Wellenlängenkonversionselement 15 und Reflektorelement 19. The 9 to 13 show schematic representations of other possible arrangements of wavelength conversion element 15 and reflector element 19 ,

In 9 ist dabei eine konkave Leuchtstoffgeometrie dargestellt. Sowohl durch eine planare als auch durch eine konkave Leuchtstoffgeometrie wird ein näherungsweise Lambertsches Abstrahlverhalten des Wellenlängenkonversionselements 15 erzeugt. Dies ist das am stärksten nach vorne gerichtete Abstrahlverhalten, das ohne zusätzliche nicht streuende optische Elemente erreichbar ist. Daher eignen sich diese Geometrien vor allem für eine Linsenoptik als Kollimationselement 17. Ein möglicher Vorteil der konkaven Geometrie ist eine Verbesserung der Leuchtstoffkühlung sowie eine Verbesserung der Lichtmischung, wenn z.B. Anregungslicht und beizumischendes Licht nicht perfekt homogen eingestrahlt werden können. In 9 In this case, a concave phosphor geometry is shown. Both by a planar and by a concave phosphor geometry is an approximately Lambertian radiation behavior of the wavelength conversion element 15 generated. This is the most forwardly directed radiation behavior that can be achieved without additional non-scattering optical elements. Therefore, these geometries are especially suitable for lens optics as Kollimationselement 17 , A possible advantage of the concave geometry is an improvement in the phosphor cooling and an improvement in the light mixture, if, for example, excitation light and the light to be mixed in can not be perfectly homogeneously irradiated.

In 10 ist eine konvexe Leuchtstoffgeometrie dargestellt. Ein derartig ausgebildetes konvexes Wellenlängenkonversionselement 15 erzeugt eine stärkere Seitenstrahlung als ein planares oder konkaves Wellenlängenkonversionselement 15. Damit eignet sich diese Geometrie besonders für eine Reflektoroptik als Kollimationselement 17, da das nach vorne abgestrahlte Licht nicht von einem Reflektor kollimiert werden kann. In diesem Beispiel eignet sich besonders eine Anregung von vorne, entweder durch Löcher im Reflektor oder über kleine schräge Spiegel vor dem Reflektor. In 10 is a convex phosphor geometry shown. Such a trained convex wavelength conversion element 15 produces a stronger side radiation than a planar or concave wavelength conversion element 15 , Thus, this geometry is particularly suitable for a reflector optics as Kollimationselement 17 because the light emitted to the front can not be collimated by a reflector. In this example, excitation from the front is particularly suitable, either through holes in the reflector or through small oblique mirrors in front of the reflector.

In den 11 bis 13 sind weitere Möglichkeiten zur seitlichen Lichteinkopplung in die Reflektor-Konversionselement-Anordnung dargestellt. Dabei kann der Einkopplungsbereich 23 Taper-förmig, wie in 11, ausgebildet sein, um das eingestrahlte Licht homogen über die Leuchtstofffläche zu verteilen. Der Einkopplungsbereich 23 kann dabei ein transparentes oder schwach streuendes Material, z.B. Saphir oder Al2O3-Keramik, umfassen. Der Einkopplungsbereich 23 kann auch, wie in 12 planar ausgebildet sein. Optional kann Licht auch von mehreren Seiten über Einkopplungsbereiche 23 eingekoppelt werden. Bei einem konvexen Wellenlängenkonversionselement 15, wie in 13 dargestellt, ist es schwierig, von vorne homogen zu beleuchten. Die Einkopplung über eine leicht streuende und gut wärmeleitfähige Zwischenschicht zwischen Leuchtstoff und Reflektor/Heatsink kann eine homogene Anregung ermöglichen, indem das eingestrahlte Licht durch Streuung in dem schwach streuenden Material und im Reflektor von hinten homogen auf den Leuchtstoff verteilt wird. In allen Fällen sind die gezeigten Einkopplungen kombinierbar mit einer Einkopplung von vorne. Beispielweise kann das UV-Laserlicht 12 zur Leuchtstoffanregung wie hier gezeigt eingekoppelt werden und das nicht zu konvertierende blaue 13 und rote 11 Licht durch die Optik von vorne. In the 11 to 13 Further possibilities for lateral light coupling in the reflector conversion element arrangement are shown. In this case, the coupling region 23 Taper-shaped, as in 11 be configured to distribute the incident light homogeneously over the phosphor surface. The coupling area 23 may include a transparent or weakly scattering material, such as sapphire or Al2O3 ceramic. The coupling area 23 can also, as in 12 be formed planar. Optionally, light can also be from multiple sides via launch areas 23 be coupled. For a convex wavelength conversion element 15 , as in 13 shown, it is difficult to illuminate homogeneously from the front. The coupling via a slightly scattering and good thermal conductivity intermediate layer between the phosphor and reflector / heatsink can allow a homogeneous excitation by the incident light is distributed by scattering in the weakly scattering material and in the reflector from behind homogeneous to the phosphor. In all cases, the couplings shown can be combined with a coupling from the front. For example, the UV laser light 12 for phosphor excitation as shown here and the non-convertible blue 13 and red 11 Light through the optics from the front.

Insgesamt werden so eine Strahlungsquelleneinheit und ein Verfahren bereitgestellt, die durch die Verwendung eines Wellenlängenkonversionselements zur Strahlungskonversion und zur gleichzeitigen Strahlkombination eine sehr kompakte und kostengünstige Anordnung ermöglichen. Overall, such a radiation source unit and a method are provided which allow a very compact and inexpensive arrangement by the use of a wavelength conversion element for radiation conversion and simultaneous beam combination.

Claims

Radiation source unit ( 10 ), comprising at least two radiation sources, wherein by means of a first of the at least two radiation sources radiation of at least one first ( 11 ) Is wavelength-emissive and wherein by means of a second of the at least two radiation sources radiation at least one of the first ( 11 ) Wavelength different second ( 12 ) Wavelength, and a beam combiner device comprising at least one wavelength conversion element ( 15 ), which is adapted to the wavelength conversion element ( 15 ) irradiated radiation of the at least one second ( 12 ) Wavelength in a radiation of at least one of the at least one first ( 11 ) and second ( 12 ) Wavelength different third ( 14 ) To convert and emit wavelength, characterized in that the at least two radiation sources are arranged such that the radiation of the at least one first ( 11 ) Wavelength and the radiation of the at least one second ( 12 ) Wavelength on the wavelength conversion element ( 15 ) and that one of the wavelength conversion element ( 15 ) radiated radiation a combination of the radiations of the at least one first ( 11 ) Wavelength and the at least one third ( 14 ) Wavelength is.

Radiation source unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the radiation source unit ( 10 ) a collimation element ( 17 ) by means of which the wavelength conversion element ( 15 ) Radiated radiation is bundled.

Radiation source unit ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the wavelength conversion element ( 15 ) comprises a phosphor and a matrix in which the phosphor is embedded, wherein the matrix is refractive index matched to the phosphor.

Radiation source unit ( 10 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the radiation source unit ( 10 ) has a third radiation source, by means of which radiation at least one fourth ( 13 ) Wavelength can be emitted, which is at least from the at least one first ( 11 ) and third ( 14 ) Wavelength is different.

Radiation source unit ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the third radiation source is arranged such that the radiation emitted by it on the wavelength conversion element ( 15 ) and the at least one fourth ( 13 ) Wavelength of the radiation from the at least one second ( 12 ) Wavelength is different, wherein the wavelength of the conversion element ( 15 ) radiated radiation a combination of the radiations of the at least one first ( 11 ) Wavelength, which is at least a third ( 14 ) Wavelength and the at least one fourth ( 13 ) Wavelength is.

Radiation source unit ( 10 ) according to claim 4, characterized in that the beam combining device comprises a beam combiner ( 18 ), in particular a dichroic mirror, by means of which the wavelength conversion element ( 15 ) radiated radiation which is a combination of the radiation of the at least one first ( 11 ) and third ( 14 ) Wavelength is, with the radiation of at least a fourth ( 13 ) Wavelength, can be combined.

Radiation source unit ( 10 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the at least two radiation sources and the collimation element ( 17 ) on different sides of the wavelength conversion element ( 15 ) are arranged.

Radiation source unit ( 10 ) according to one of claims 2 to 6, characterized in that the at least two radiation sources and the collimation element ( 17 ) on the same side of the wavelength conversion element ( 15 ), wherein the beam combining device ( 15 ) a reflector element ( 19 ), which at the Kollimationselement ( 17 ) and which is adapted to reflect radiation.

Method for beam combination in a radiation source unit ( 10 ) with a first radiation source, which radiation of at least a first ( 11 Wavelength emitted, a second radiation source, the radiation of at least one of the at least one first ( 11 ) Wavelength different second ( 12 ) Wavelength and a wavelength conversion element that converts the radiation of the at least one second wavelength into radiation of at least one third wavelength, which is different from the at least one first and second wavelength, and transmits the radiation of the at least one first wavelength, comprising the following step: a ) Irradiating the radiation of the at least one second ( 12 ) Wavelength on the wavelength conversion element ( 15 ); characterized by the following further step: b) irradiating the radiation of the at least one first ( 11 ) Wavelength on the wavelength conversion element ( 15 ), so that the wavelength conversion element ( 15 ) a combined radiation of the at least one third ( 14 ) and the at least one first ( 11 ) Wavelength radiates.