JP5943966B2

JP5943966B2 - 発光装置

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Description

本発明は、光導体ボディを備えた発光装置に関する。

光導体ボディを備えた発光装置は例えば、刊行物WO2006/038502 A1から公知である。

本発明の実施形態の課題は、光導体ボディを備えたさらに別の発光装置を提供することである。

この課題は、請求項１記載の発光装置によって解決される。発光装置の別の実施形態、またこの発光装置を備えた照明装置ならびにディスプレイも別の請求項の対象である。

本発明の実施形態は発光装置を有し、この発光装置は、
−少なくとも１つの第１の波長のビームを放射するビーム源と、
−ビーム源から放射されたビームが入力結合され、入力結合された第１の波長のビームに基づき、長手軸に対して角度を有するように光を出力結合させる、伸長され湾曲された光導体ボディとを有する。

光ビーム効率はこの発光装置で次のようにして高めることができる。すなわち、ビームを放射するビーム源の直接近傍に光導体ボディを配置するのではなく、光導体によってビーム源から離して配置するのである。これによって可視光の放射個所を、熱発生個所、すなわちビーム源の個所から空間的に分離することにより、光導体ボディの動作温度を低下させることができ、これによって信頼性を高めることができる。

伸長されている、すなわち実質的に長い拡張部を有する光導体ボディはビーム源と光学的に接続されており、ビーム源のビームをさらに搬送するため、また有利には、長手方向によって形成されている領域全体にわたり光を放射するために使用される。光導体ボディを例えばガラスロッドまたは光導波ファイバとして実施することができ、その内部において光がそれぞれ案内され、また例えば相応の表面処理によって外部に向かって放射される。

本発明の１つの実施形態においては、光導体ボディが光導体を介してビーム源と光学的に接続されている。

本発明の別の実施形態においては、ビーム源が赤色、緑色および青色（ＲＧＢ）に応じたビームを放射するよう構成されている。例えばビーム源はＲＧＢモジュールとして構成されている。したがってビーム源は、赤色、緑色および青色に応じた種々異なる波長のビームを光導体ボディに供給する。放射されたビームにおける種々異なる波長の相応の強度においては、全体として白色光または所定の色温度の光を形成することができ、そのようにして形成された白色光または所定の色温度の光が光導体ボディから均一に放射される。

光導体ボディ内の光の搬送も均一な放射も保証するために、別の実施形態においては、光導体ボディが湾曲している個所に反射性材料を設けることができる。例えば、湾曲部における光エネルギの過剰な出力結合を阻止するために、光導体ボディには反射層が被着されるかプリントされる。光をより良く出力結合させるために光導体ボディの表面を粗くすることもできる。例えば、光導体ボディはグラスファイバまたはプラスチックファイバとして実施されている場合には粗面化された被覆部を有する。

本発明の別の実施形態においては、光導体ボディが変換材料を有し、この変換材料は光導体を通って搬送されたビームをより長い第２の波長の光に変換する。より長い第２の波長の光は光導体ボディの長手軸に対して角度を有して放射される。

ビームを放射するビーム源と変換材料とを空間的に分離させることによって光変換効率を高めることができる。例えば、より長い第２の波長の変換された光の、ビーム源による再吸収を緩和することができる。さらには光導体ボディの動作温度が前述のように低下されることにより変換材料の温度も低下し、これによってやはり信頼性を高めることができる。このように変換材料をビーム源から離すことは、「遠隔燐光構成（Remote Phosphor Configuration）」とも称することができる。変換によって第１の波長のビームを、有利には可視光である第２の波長のビームに変換することができ、ここで第２の波長は励振されたビームの第１の波長よりも大きい。

本発明の別の実施形態においては、ビームを放射するビーム源が、２１０ｎｍから５００ｎｍの領域、有利には２１０ｎｍから４２０ｎｍの領域、さらに有利には３６０ｎｍから４２０ｎｍの領域の短波長のビーム、または約４２０ｎｍから５００ｎｍのより青色の領域のビームを放射する。変換後に放射される、第２の波長の有利には可視光は、ビーム源から放射された本来のビームの波長よりも長い波長を有し、このビームに依存して４００ｎｍから８００ｎｍの波長領域とすることができる。

ここで変換材料は殊に発光物質とすることができ、この発光物質はビーム源から放射されたビームにより励起され、例えば蛍光する。近ＵＶでは、例えば酸化物ベースの発光物質、例えばユーロピウムでドープされているバリウム-マグネシウム-アルミン酸塩を使用することができる。これは例えばＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺である。同様にユーロピウムがドープされているストロンチウム-マグネシウム-アルミン酸塩、例えばＳｒＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺、ならびにストロンチウム、バリウム、またはカルシウムを式（Ｓｒ、Ｂａ、Ｃａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺の形で含有する塩素リン灰石を使用することができる。バリウムアルミン酸塩、例えばＢａ₃Ａｌ₂₈Ｏ₄₅：Ｅｕ²⁺を使用することもできる。前述の化合物は全て、近ＵＶでポンピングされると、青色の波長領域の光を放射する。緑色をビームする発光物質は例えばＳｒＡｌ₂Ｏ₄：Ｅｕ²⁺である。緑色から黄緑を放射する発光物質は例えば、ユーロピウムまたはマンガンがドープされている、式Ｃａ₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺のクロロ珪酸塩、ならびに一般式ＡＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺，Ｃｅ²⁺のチオガレートである。ここでＡは、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、鉛、およびマグネシウムから選択することができる。さらに赤色をビームする発光物質および変換材料として、例えば一般式（Ａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ²⁺、ただしＡ＝アルカリ土類金属イオンの、アルカリ土類置換されたストロンチウム硫化物、ならびに式Ｍ₂Ｓｉ₅Ｎ₅Ｎ₈：Ｅｕ²⁺、ただしＭ＝ＣａまたはＳｒのニトリドシリケートを使用することができる。

変換材料ないし発光物質を、これらの変換物質ないし発光物質が短波長のビームにより励振されると可視の白色光を放射し、したがって短波長のビームの可視の白色光への変換が行われるように使用することもできる。例えば４７重量％のストロンチウム−塩素燐灰石、４８重量％のストロンチウム−アルミン酸塩および５重量％のニトリドシリケートの混合物は、ＣＩＥ標準色表の色座標ｘ＝０．３５４、ｙ＝０．３８６の白色光を４０５ｎｍでの励起の際にビームすることができる。本発明の別の実施形態においては、第１の波長のビームを変換することによって、白色光の印象を観察者に残さずに、例えば黄、緑、赤または他の任意の色を有する第２の波長の可視光も得ることができる。さらに、発光装置が、変換されない短波長のビームと変換された光との混合である光を放射することも可能である。

光導体は例えばファイバを含むことができ、このファイバはガラスおよびプラスチックから選択されている材料を含有する。したがって光導体はグラスファイバケーブルまたは光導体ロッドも含むことができる。本発明の幾つかの実施形態でのビーム源から放射された短波長の光、例えばＵＶ光を入力結合し、搬送するために、ガラスベースの光導体が殊に適している。光導体をファイバのように構成することができ、この種のファイバの断面は高い屈折率のコア領域を示す。このコア領域は、これよりも屈折率の低いカバー領域により包囲されている。ここでコア領域は、入力結合モードで光と短波長のビームを、例えば干渉と反射によって搬送することができる。

本発明の別の実施形態においては複数の光導体を設けることもできる。これらの複数の光導体は例えば１つの光導体ケーブルにまとめられ、各個々の光導体は別個に、ビーム源から放射された第１の波長のビームを、光導体ボディまたは変換材料への入力結合の後に搬送することができる。本発明による発光装置の別の実施形態においては、複数のビーム源を設けることもできる。ここでは例えば、各光導体に対して１つのビーム源が設けられている。これらのビーム源から放射された第１の波長のビームを、光導体によって例えば１つの光導体ケーブルに収束し、ビームをこの光導体ケーブルを通して搬送した後、変換材料によってより長い第２の波長の光に変換することができる。ここでは、種々異なる光導体に入力結合される種々のビーム源のビームを、種々異なる変換材料によって種々異なる第２の波長の可視光に変換することができる。この種々異なる波長の可視光を混合することによって、観察者にとって均一な白色光の印象が得られる。

ビーム源は例えば短波長のビーム源、殊にＵＶレーザダイオード、例えばＩｎＧａＮレーザダイオードのようなＮベースのレーザダイオードとすることができる。殊に、一般式Ａｌ_xＩｎ_yＧａ_zＮ、ただしｘ，ｙ，ｚ≧０かつｘ＋ｙ＋ｚ＝１の材料を使用することができる。これは例えば、３６５ｎｍから４２５ｎｍのビーム波長を有し、発光層におけるＩｎ含有量が０〜１０原子％(例えばｘ＝０；ｙ＝０〜０．１；ｚ＝０．９〜１．０)のレーザダイオードである。ＵＶレーザダイオードは、良好に光導体に入力結合することのできる指向性のＵＶビームを放射することに殊に良好に適している。

損失熱を排熱するために、ビーム源を例えばヒートシンクと結合することができる。ビーム源をヒートシンクと直接結合することができるか、またはヒートシンクと熱的に接触させることができる。

別の実施形態においては、光導体ボディの表面には変換材料がコーティングされているかプリントされている。光導体ボディに拡散性の材料を設けることができ、この拡散性の材料によって第１のビームまたは短波長のビームの一部が光導体ボディのコアから光導体ボディの表面に到達し、その表面においてビームは変換材料に入射し、第２の波長の光またはビームに変換される。

本発明による発光装置の別の実施形態においては、変換材料はナノ粒子を含むことができ、このナノ材料は光導体ボディに封止されている。ナノ粒子の利点は、光散乱が低減され、したがって変換材料から放射される可視光の光強度が均一になることである。有利にはナノ粒子は数ｎｍ、例えば２ｎｍから５０ｎｍ、さらに有利には２ｎｍから１０ｎｍの粒子直径を有する。何故ならば、このような小さいナノ粒子は、変換された可視光の光散乱を特に良好に低減するからである。さらにこのような粒子直径は変換された光の波長に、量子サイズ効果に基づき影響する。したがって比較的小さい直径のナノ粒子は、比較的大きい直径のナノ粒子に比べて短い波長の光を生成する。

例えば、変換材料のナノ粒子はグラスファイバとして実施されている光導体ボディのカバーに封止されている。グラスファイバのコアおよびカバーの相応の構成においては、例えば第１の波長のビームを部分的にコアからカバー領域に放射することができ、このカバー領域においてビームが再び変換材料に入射する。したがって、第１の波長のビームの一部は第２の波長の光に変換され、第１の波長のビームの残りはグラスファイバのコアにおいて、すなわち光導体ボディの長手軸に沿ってさらに搬送される。

本発明の別の実施例においては、湾曲された光導体ボディが二次元の領域を形成する。例えば、光導体ボディは、所定の面積を可能な限り均一に占めるように湾曲されている。ここで光導体ボディによって面状の形状を形成することができ、この面状の形状は円形または矩形であるか、任意の他の多角形の形状を有する。このために光導体ボディを例えば二次元の領域においてメアンダ状または螺旋状に実施することができる。光導体ボディの空間的な拡張部が通常は僅かであることに基づき、殊にグラスファイバとして実施されている場合には、光導体ボディが配置されている領域を非常に平坦に実施することができる。したがって、発光装置の種々の実施形態によって薄い面状光源を製造し、作動させることができる。

さらに本発明の別の実施形態による発光装置においては光学構成部材を設けることができ、この光学構成部材は変換された光、または光導体ボディから放射された第１の波長のビームと相互作用する。この光学構成部材は、例えば変換された光、または光導体から放射された第１の波長のビーム、例えば短波長のビームと、散乱、屈折、反射、偏向または回折によって相互作用することができる。光学的構成部材は例えば散乱板を有することができ、この散乱板を例えば湾曲された光導体ボディによって形成された面に平行に、または別のやり方で、光導体ボディから出力結合される光のビーム路内に配置することができる。例えば、変換された光を散乱板によって面状に均一に散乱させることができる。したがって光の均一な放射を達成することができる。

本発明による発光装置の別の実施形態においては、付加的な検出装置を設けることもでき、この検出装置は光導体および／または光導体ボディの損傷を検出し、指示することができる。このことは殊に有利である。なぜならこれによって、光導体および／または光導体ボディが損傷しており、したがって観察者にとって場合によっては有害な光が外部に放射されるか否かを迅速に検出することができるからである。

殊に有利には、光導体および／または光導体ボディの損傷を検出することができる検出装置は、ビームを放射するビーム源に対するエネルギ供給（電流供給および／または電圧供給）を制御し、これによって光導体および／または光導体ボディの損傷時にはエネルギ供給を停止することができる。これによって、短波長のビーム、例えばＵＶビームが損傷した光導体および／または光導体ボディから、潜在的な危険性を伴って放射されることが阻止される。

例えば、検出装置は、光導体および／または光導体ボディの損傷の検出に依存して、ビームを放射するビーム源へのエネルギ供給を停止することができる。

発光装置の実施形態においては、検出装置が第３の波長のビームを放射する第２のビーム源を有する。例えば、第２のビーム源は赤色の光を放射するよう構成されているレーザダイオードを有する。第２のビーム源は例えば、６３０ｎｍ〜７７０ｎｍの領域の波長を有するビームを放射する。さらに、検出装置は第３の波長のビームを検出するための検出器を有する。ここで第３の波長のビームの検出は光導体および光導体ボディの機能性を指示することができる。例えば、光導体および光導体ボディは第２のビーム源と検出器との間に配置されている。第２のビーム源は第３の波長のビームを第１のビーム源と同じ光導体の端部において光導体に入力結合させることができ、ビームはこの端部から、光導体および光導体ボディが損傷していない場合には、これらの光導体および光導体ボディを介して光導体ボディの遠方の端部に搬送される。検出器において第３の波長のビームが検出されると、光導体も光導体ボディも損傷しておらず、潜在的に危険なビームが光導体または光導体ボディから放射される可能性はないことを仮定できる。

発光装置の別の実施形態においては、第２のビーム源および検出器が光導体の一方の端部に配置されており、光導体ボディが光導体の他方の端部に配置されている。例えば、第２のビーム源から放射された第３の波長のビームが検出器に到達したか否かも検出することができる。光導体および光導体ボディが損傷していない場合には、第３の波長のビームが実質的に妨げられずに光導体ボディの遠方の端部に到達し、この際に第３の波長のビームの逆方向へのビームまたは反射は生じないことを仮定できる。

しかしながら光導体および／または光導体ボディが損傷を有している場合、例えば破損している場合には、損傷箇所において第３の波長のビームが反射される可能性がある。第３の波長の反射されたビームは損傷箇所に依存して光導体ボディまたは光導体を介して検出器に向かって搬送され、検出器において検出される。この場合、第３の波長のビームの検出は光導体および／または光導体ボディの損傷を指示することができる。

検出を閾値に依存させることもでき、この閾値は光導体および光導体ボディが損傷していない場合の第３の波長の僅かな反射に相当する。検出された第３の波長のビームが閾値を上回る場合には、やはり損傷を仮定することができる。

光導体または光導体ボディは、例えば光導体ボディから光を放射させる第１のビーム源の作動前に損傷する可能性がある。例えば作動前に短いビームパルスが第２のビーム源から放射され、検出器において測定された検出結果が評価される。したがって発光装置の作動前に、第１のビーム源は危険無く作動することができるか否かを検査することができる。さらに、発光装置の作動中にも、短いビームパルスを第２のビーム源から放射し、検出器によって相応に検出し、光導体ボディまたは光導体の損傷も作動時に確認することができる。第３の波長のビームパルスは有利には、このビーム過程が例えば観察者によって気付かれないように時間的に短い。例えば検出器を光導体の一方の端部に結合させることができ、この光導体の他方の端部には光導体ボディが配置されている。この光導体は比較的大きな光導体束、例えば光導体ケーブルの構成部分とすることができる。この場合には、このケーブルの別の光導体をビーム源と結合させることができ、例えばこの１つの光導体ファイバのみを第１の検出器と接続することができる。ビーム分配器を光導体に取り付け、このビーム分配器が光導体を通って逆方向に搬送される第３の波長のビームの少なくとも一部を第１の検出器へと導くことができる。

光導体および／または光導体ボディの損傷を検出することのできる検出装置は、光導体および光導体ボディ内に延在する第１の導電接続部を含むこともできる。さらにこの第１の導電接続部の機能性を検査するための手段が設けられており、この第１の導電接続部の機能性は光導体および光導体ボディの機能性を指示する。

光導体または光導体ボディがケーブル状の場合、例えば光導体ポールまたはグラスファイバの場合、第１の導電接続部は有利には光導体または光導体ボディの主軸にそって延在し、したがって光導体および／または光導体ボディの殊に脆弱な損傷を指示することができる。この第１の導電接続部の機能性を検査する手段は例えば電流供給部を含むことができ、この電流供給部は電気的なパルスを第１の導電接続部、例えばワイヤに送出し、これによりワイヤの長さを光導体の経過により検査する。第１の導電接続部、例えばワイヤの長さは、他方のワイヤ端部におけるパルス反射と伝搬時間により検出される。

さらに付加的な第２の導電接続部が光導体内に延在し、この第２の導電接続部が第１の導電接続部と電流回路を形成し、さらにこの第１の導電接続部の機能性を検査するための手段が、前述の電流回路を流れる電流を検出することのできる装置を有することも可能である。この電流回路は例えばトランジスタ回路でよい。このトランジスタ回路は、電流回路が閉成されたとき、すなわち光導体および光導体ボディに損傷がないことが指示されるときにのみビーム源にエネルギを供給する。第１の導電接続部および第２の導電接続部を、例えば光導体ボディの遠方の端部において、例えば金属スリーブまたは金属リングによって電流ループに合流させることができる。

第２の導電接続部を第１の導電接続部に対して間隔をおいて光導体内に延在させることができ、第１の導電接続部の機能性を検査するための手段が第１の導電接続部および第２の導電接続部間に印加される電圧を検出することができる。

例えば相互に間隔をおいた第１の導電接続部と第２の導電接続部との間のコンデンサ効果を測定することができ、これにより容量変化ないしはＲＣ共振シフトを介して光導体または光導体ボディに損傷が無いかを検査することができる。

有利には光導体および光導体ボディはカバー領域およびカバー領域を有し、導電接続部はそれぞれのコア領域よりも脆性である。この場合、機械的負荷があると先ず導電接続部が遮断され、それから光導体または光導体ボディが破損または損傷されることが保証されている。ここで導電接続部は光導体および／または光導体ボディのカバー領域内を延在することも、カバー領域とコア領域との間に延在することもできる。導電接続部は光導体内または光導体上において、これを周回するように配置することもできる。これにより有利には、光導体に加えられる機械的な付加を種々異なる方向から検出することもできる。これは光導体ボディに対しても同様に当てはまる。有利には光導体および／または光導体ボディ、殊にそれぞれのコア領域が破損する前に導電接続部が破損するように、導電接続部を薄く構成することもできる。

脆性とは一般的に、固体が負荷下で塑性変形または弾性変形するのではなく割れる特性である。この関係において、Roempp編のChemielexikon、第９版、Georg-Thieme-Verlag Stuttgartでキーワード「脆性」を参照されたい。この内容は本願の内容に参考として取り入れられる。

本発明の別の実施形態の対象は、前述の発光装置のうちの１つを含む照明装置である。この種の照明装置は例えばランプ、卓上スタンド、ルームライト、または他の任意の照明装置とすることができ、これらは有利には面状光源として実施されている。

本発明の別の実施形態の対象はまた、上記の発光装置のうちの１つを含むディスプレイである。殊に有利には、この種のディスプレイのコンポーネントとして、ディスプレイの表示面に応じて光を面状に放射する発光装置が使用される。この種の面状照明は例えば殊にＬＣＤバックライト照明に適している。

したがって別の実施形態によれば本発明の対象はまた、バックライト照明が上記のような発光装置を含むディスプレイである。それらのディスプレイは有利には自己放射性ではなく、例えば液晶マトリクスを有する液晶ディスプレイである。

以下では本発明を図示の実施例に基づいてさらに詳細に説明する。図面は縮尺通りではなく、概略的に図示されている。異なる図面であっても、同じ参照番号が付された構成要素は同じ構成要素または同様に作用する構成要素である。

本発明による発光装置の実施形態を示す。本発明による発光装置の実施形態を示す。変換材料を備えた光導体ボディの実施形態を示す。変換材料を備えた光導体ボディの実施形態を示す。検出装置を備えた発光装置の実施形態を示す。検出装置を備えた発光装置の実施形態を示す。検出装置を備えた発光装置の実施形態を示す。導電接続部を備えた光導波素子の実施形態を示す。導電接続部を備えた光導波素子の実施形態を示す。導電接続部を備えた光導波素子の実施形態を示す。導電接続部を備えた光導波素子の実施形態を示す。導電接続部を備えた光導波素子の実施形態を示す。導電接続部を備えた光導波素子の実施形態を示す。発光装置の別の実施形態を示す。本発明による発光装置を備えた照明装置の実施例を示す。

図１は発光装置を示す。この発光装置では、ビーム源５、例えばヒートシンク６と伝熱的に結合されたＵＶダイオードレーザが短波長のビーム１１（例えばＵＶビーム）を放射し、この短波長のビームが光導体１０に入力結合される。ビーム源５から放射された短波長の光１１は、光導体１０の第１の端部１０Ａに入力結合される。光導体１０はカバー領域１０Ｃも有する。光導体１０を通って搬送される短波長のビーム１１は光導体１０の第２の端部１０Ｂにおいて光導体１０から出力結合され、光導体ボディ２０の端部２０Ｂに入力結合される。したがって光導体１０の端部１０ｂおよび光導体ボディ２０の端部２０Ｂは相互に光学的に接続されている。

光導体ボディ２０、例えば伸長された長いガラスロッドまたはグラスファイバは湾曲部を有し、メアンダ状または蛇行状に実施されている。したがって光導体ボディは面状に実施されており、二次元の領域を形成する。光導体ボディ２０は変換材料１５を有し、光導体１０を介して供給された短波長のビーム１１がこの変換材料１５を介し比較的長い波長の可視光１２に変換される。

それと同時に光導体ボディ２０はこの光導体ボディ２０の長手軸に沿ってビーム１１を搬送するので、光導体ボディ２０の第２の端部２０Ｅまでの全体の長さにわたり、変換された光１２の均等な光をビームすることができる。

変換された光１２を散乱させられるように光導体ボディ２０の表面を構成することができる。

図２は、発光装置の別の実施例を示す。ビーム源５は相応の色、赤色、緑色および青色のビームを放射するために構成されており、また赤色の光を生成するモジュール５Ａ、緑色の光を生成するモジュール５Ｂおよび青色の光を生成するモジュール５Ｃを有する。ビーム源５から光導体１０に入力結合されるビーム１１はモジュール５Ａ，５Ｂ，５Ｃから放射されるビームに応じた異なる波長の光を含む。例えば、ビーム１１に関して白色光または所定の色温度の光が得られ、この光が光導体１０を介して光導体ボディ２０に入力結合され、この光導体ボディ２０から放射されるために搬送される。

光導体ボディ２０は例えば湾曲されたガラスロッドまたはガラスまたはプラスチックからなる光導波ファイバとして構成されている。光導体ボディ２０は、一方の端部２０Ｂから他方の端部２０Ｅまでビーム１１が搬送され、光導体ボディ２０の長手軸に対する一定の角度において、例えば長手軸を横断する角度で光１２として放射されるように構成されている。光導体ボディ２０は所定の箇所において反射層２０Ａを有し、この反射層２０Ａによってビーム１１ないし光１２の大部分がこの箇所において放射されることが阻止される。したがって光１２の均一な放射が達成される。

図２に示されている光導体ボディ２０の形状はこの実施例において簡単な湾曲部として構成されている。しかしながら光導体ボディ２０によって、例えば図１の実施例に応じてメアンダ状または蛇行状の実施形態での別の二次元の領域も形成することができる。

図３は、グラスファイバとして実施されている光導体ボディ２０の実施例を示す。光導体ボディ２０ないしグラスファイバはコア２０Ｃならびにカバー２０Ｄを有し、これらは長いグラスファイバの断面図において示されている。さらには光導体ボディ２０の表面には変換材料１５を有する層が設けられており、この層を介して第１の波長のビーム１１はより長い第２の波長の光に変換される。さらに別の層４５がグラスファイバ２０上に設けられており、この別の層４５は第１の波長のビーム１１を反射し、第２の波長の光１２に対して透過性である。光導体ボディ２０の表面を例えば変換材料１５によってコーティングすることができるか、光導体ボディ２０の表面に変換材料１５をプリントすることができる。コア領域２０Ｃにおける反射および干渉によってビーム１１の搬送ないし導波が行われ、且つカバー領域２０Ｄを通過するビーム１１の一部も変換材料１５を有する層に入射し、より長い第２の波長の光が生成されるようにコア領域２０Ｃの屈折率とカバー領域２０Ｄの屈折率を実施することができる。層４５により、変換された光１２を光導体ボディ２０から放射することができるが、それと同時に潜在的に危険な短波長のビーム１１が光導体ボディ２０から放射されることを阻止することができる。

図４は、グラスファイバとして実施されている光導体ボディ２０の別の実施例を示す。カバー領域２０Ｄ内に変換材料１５が設けられており、この変換材料１５はこの実施例においてナノ粒子を含む。光導体ボディ２０はさらに層４５を有し、この層４５は第１の波長のビーム１１に対して非透過性であり、第２の波長の光１２に対して透過性である。

図５に示されている発光装置の実施形態は検出装置２５を有し、この検出装置２５は光導体１０および／または光導体ボディ２０の損傷を検出することができる。このために検出装置２５は、第３の波長のビーム１３を放射する第２のビーム源２５Ｅを有し、この第２のビーム源２５Ｅは別のヒートシンク６Ａと熱的に接触している。さらに光導体２０の遠方の端部２０Ｅには第３の波長のビームを検出するための検出器２５Ｄが設けられている。第３の波長のビーム１３は第１の波長のビーム１１の代わりに、または第１の波長のビーム１１に付加的に光導体１０に入力結合され、光導体１０および光導体ボディ２０を介して検出器２５Ｄに搬送される。

光導体１０および光導体ボディ２０が損傷していない場合には、検出器２５Ｄによって第３の波長のビームを十分な強度で検出することができる。しかしながら光導体１０または光導体ボディ２０が損傷している場合、もしくは光導体１０および光導体ボディ２０が損傷している場合、例えば破損している場合、検出器２５Ｄによって第３の波長のビーム１３は検出されない、または僅かな強度でしか検出されない。この場合には、光導波素子１０，２０の損傷を推量することができ、また検出器２５Ｄと第１のビーム源５の結合を介してビーム源５のエネルギ供給を遮断することができる。したがって例えば、発光装置からの潜在的な有害なビーム１１の放射を阻止することができる。

第２のビーム源２５Ｅを例えば、赤色のレーザ光を放射するためのレーザとして構成することができる。光導波素子１０，２０の損傷についての検査を第１のビーム源５の動作前にも動作中にも実施することができる。

図６は、検出装置２５を備えた発光装置の別の実施例を示し、この実施例においては第２のビーム源２５Ｅおよび検出器２５Ｄが光導体１０の一方の端部１０Ａに配置されている。図示されていない光導体ボディ２０は同様に図示されていない光導体１０の他方の端部１０Ｂに配置されている。

この実施形態においては、検出器２５Ｄを介して、第３の波長の反射されたビーム１３に基づき、光導波素子１０，２０は損傷しているか否かを決定することができる。例えば、光導体１０および／または光導体ボディ２０が損傷している場合にはビーム１３がより多く反射される可能性があり、この反射を検出器２５Ｄによって例えば閾値に依存して検出することができる。検出器２５によって光導波素子１０，２０の損傷が確認されると、図５の実施例と同様に、第１のビーム源への電流供給または電圧供給を遮断することができ、これによって有害なビームが発光装置から放射されることが阻止される。

図７は、本発明による発光装置の別の実施形態を示し、この実施形態においては光導体１０の損傷を検出することができる検出装置２５が設けられている。光導体１０のカバー領域１０Ｃまたは光導体ボディ２０のカバー領域２０Ｄにおいて、ワイヤとして構成されている第１の導電接続部２５Ａと、同様にワイヤとして構成されている第２の導電接続部２５Ｂが相互に平行に延在している。２つの導電接続部２５Ａおよび２５Ｂは、１つの電流回路に統合して接続されており、導電接続部の機能性を検査するための手段２５Ｃと電気的に接続されている。図７からは、この手段２５Ｃは例えばトランジスタ回路であり、それと同時にビーム源５に対するエネルギ供給を制御することが分かる。光導体１０および／または光導体ボディ２０の損傷に基づき、導電接続部２５Ａおよび２５Ｂからなる閉じた電流回路が遮断されると、ビーム源５に対するエネルギ供給を即座に遮断することができ、これにより潜在的に有害な短波長のビーム１１(例えばＵＶビーム)の発光装置１からの放射を阻止することができる。

図８Ａおよび８Ｂは、コア領域１０Ｅと、このコア領域１０Ｅを包囲するカバー領域１０Ｃとを有する光導体１０を示す。コア領域はカバー領域よりも大きな屈折率を有する。コア領域は反射および干渉によって、光ないしビーム、例えば短波長のビームを案内することができる。カバー層１０Ｃの表面には第１の導電接続部２５Ａが設けられており、この導電接続部２５Ａはカバー領域に巻き付けられているか、光導体の周囲に周回して配置されており、したがって種々異なる個所における光導体の考えられる損傷ないし破損を検出することができる。ここで図８Ｂは、参照番号２００により示した個所における光導体の断面である。導電接続部２５Ａの代わりに、２つの導電接続部をカバー領域１０Ｃの上に延在させることもできる。これら２つの導電接続部は例えば上記のような閉じた電流回路を形成するか、または平行に延在する接続部間のコンデンサ効果を検出することができ、これにより光導体の損傷を検出することができる。

図８Ａおよび８Ｂとは異なり、図９Ａおよび９Ｂに示した光導体では、第１の導電接続部２５Ａおよび第２の導電接続部２５Ｂが、光導体ボディ２０のカバー領域２０Ｄ内に延在する。図９Ｂはやはり図９Ａに示した光導体ボディ２０の断面を示す。２つの導電接続部２５Ａおよび２５Ｂの代わりに、１つの導電接続部だけがカバー層２０Ｄを通って延在していてもよい。ここで２つの導電接続部を例えば光導体ボディの主軸３００に対して平行に延在させることができる。または図８Ａと８Ｂに示したように光導体ボディに巻き付けることもできる。

図１０Ａに示した光導体、また図１０Ｂに断面で示した光導体においては、第１の導電接続部２５Ａおよびこの第１の導電接続部２５Ａに平行な第２の導電接続部２５Ｂが光導体１０のカバー領域１０Ｃの表面に延在する。これらの導電接続部は上記のように１つの電流回路に閉じられているか、またはこれらの導電接続部が平行に延在する場合には発生するコンデンサ効果を測定することができ、これにより光導体の損傷を確実に検出することができる。

図１１は、発光装置の別の実施例を示す。図１に示した発光装置とは異なり、光導体ボディ２０は螺旋状に構成されている。ビーム源５をＲＧＢモジュールとして構成することができ、このＲＧＢモジュールはビーム１１を実質的に白色光として放射し、この白色光は螺旋状の光導体ボディ２０を介して放出される。択一的に、短波長のビーム１１（例えばＵＶビーム）を放射するためにビーム源５をＵＶダイオードレーザとして実施することができる。この短波長のビーム１１は光導体１０を介して光導体ボディ２０まで搬送され、この光導体ボディ２０において短波長のビーム１１は光導体ボディ２０に含まれる変換材料１５に入射する。ここで短波長のビーム１１がより長い波長の光に変換される。

図１２は照明装置１００の実施例を示し、この照明装置１００には本発明の実施形態による発光装置が組み込まれている。この場合においても、ビーム源５から放射された短波長のビームは光導体１０に、この光導体１０の一方の端部１０Ａに入力結合され、光導体１０を通って搬送された後、光導体の他方の端部１０Ｂにおいて光導体ボディ２０に供給される。例えば、光導体ボディ２０はやはり変換材料１５を有し、この変換材料１５によって短波長のビーム１１はより長い波長１２の光に変換される。光導体ボディ２０は面状にリアプロジェクションユニット５０内に配置されている。光導体ボディ２０はこの実施例において矩形の面を形成し、この矩形の面は例えばディスプレイの表示面に対応する。さらにこの実施例においては光学素子６０が設けられており、この光学素子６０は例えば散乱板として実施されており、光導体ボディ２０から出力結合された光のビーム路内に配置されている。光学素子６０によって変換された光１２のさらに均一な放射を達成することができる。

リアプロジェクションユニット５０は例えばファイバ固定部５１を有し、このファイバ固定部５１を介してリアプロジェクションユニット５０における光導体１０の機械的な固定を達成することができる。

図１２に示されている照明装置１００にはさらに、第３の波長のビーム１３を放射する第２のビーム源２５Ｅと、ビーム１３を検出する検出器２５Ｄとが設けられている。図５において説明したように、潜在的に危険なビームが照明装置１００から放射されることを阻止するために、検出装置２５によって光導体１０および／または光導体ボディ２０の損傷を確認することができる。

上述した実施例のうちの１つによる発光装置においては、ビーム源５、例えばレーザを光導体ボディ２０によって形成されている本来の照明から空間的に隔てて配置することができる。これによって例えば、この種の発光装置を備えた照明装置のメンテナンスおよび照明装置へのアクセスを容易にすることができる。例えば空間的な分離によって、例えば予定されているメンテナンス領域における光源または制御装置の交換も行うことができ、他方では本来の発光手段、光導体ボディ２０は例えばアクセスが困難な空間またはアクセスにコストが掛かる空間、例えば清浄な空間、防爆空間、ビーコン、送信塔などに設けられている。空間的な分離、したがって簡単なメンテナンスをよく利用される交通の分野または建物の高い位置でのディスプレイ、例えば液晶ディスプレイにおいても使用することができる。

薄いグラスファイバまたは別の薄い光導波素子を備えた光導体ボディ２０を構成できることによって、殊に面状の構造を有する面状光源を照明装置として使用することができる。例えば、均一な光を放射する大面積の空間照明を実現することができる。

本発明はここに図示した実施形態に制限されるものではない。殊に、所定の実施形態で示した特徴は別の実施形態においても実現することができる。例えば光導体ボディ２０の幾何的な構成に関しての別のバリエーションも考えられる。

Claims

発光装置において、
−少なくとも１つの第１の波長のビーム（１１）を放射するビーム源（５）であって、ＵＶ領域および／または青色のスペクトル領域にある短波長のビームを放射するビーム源（５）と、
−前記ビーム源（５）から放射された前記ビーム（１１）が入力結合され、且つ入力結合された前記第１の波長のビーム（１１）に基づき、長手軸に対して角度を有するように光（１２）を出力結合させる、伸長され湾曲された光導体ボディ（２０）であって、前記第１の波長のビーム（１１）をより長い第２の波長の光（１２）に変換する変換材料（１５）を有する光導体ボディ（２０）と、
−前記第１の波長のビーム（１１）を反射し、前記第２の波長の光（１２）に対しては透過性であり、光導体ボディ（２０）に設けられた層（４５）と、
−前記光導体ボディ（２０）の損傷を検出する検出装置（２５）とを有し、
前記検出装置（２５）は、赤色の波長領域のビーム（１３）を放射する第２のビーム源（２５Ｅ）と、赤色の波長領域のビーム（１３）を検出する検出器（２５Ｄ）とを有しており、前記赤色の波長領域のビーム（１３）の検出は前記光導体ボディ（２０）の機能性を指示することを特徴とする、発光装置。
前記ビーム源（５）はＵＶレーザダイオードを含む、請求項１記載の装置。
前記変換材料（１５）は以下の化合物を含むグループから選択されている：Ｃａ₈Ｍｇ（ＳｉＯ₄）₄Ｃｌ₂：Ｅｕ²⁺，Ｍｎ²⁺；Ｙ₂Ｏ₃：Ｅｕ²⁺，Ｂｉ³⁺；（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）₅（ＰＯ₄）₃Ｃｌ：Ｅｕ²⁺；ＢａＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺；ＳｒＭｇＡｌ₁₀Ｏ₁₇：Ｅｕ²⁺；Ｂａ₃Ａｌ₂₈Ｏ₄₅：Ｅｕ²⁺；（Ｓｒ，Ｂａ）₂Ａｌ₆Ｏ₁₁：Ｅｕ²⁺；ＳｒＡｌ₂Ｏ₄：Ｅｕ²⁺；Ｍ₂Ｓｉ₅Ｎ₅Ｎ₈：Ｅｕ²⁺、ただしＭ＝ＣａまたはＳｒ；ＡＧａ₂Ｓ₄：Ｅｕ²⁺，Ｃｅ²⁺、ただしＡはＣａ，Ｓｒ，Ｂａ，ＺｎおよびＭｇから選択されている；（Ａ，Ｓｒ）Ｓ：Ｅｕ²⁺ただしＡ＝アルカリ土類金属イオン；およびＢａＭｇ₂Ａｌ₁₆Ｏ₂₇：Ｅｕ²⁺、請求項１または２記載の装置。
前記光導体ボディ（２０）の表面には前記変換材料（１５）がコーティングまたはプリントされている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
前記変換材料（１５）はナノ粒子を含み、該ナノ粒子は前記光導体ボディ（２０）に封止されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
前記光導体ボディ（２０）はグラスファイバを含む、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
前記光導体ボディ（２０）は二次元の領域を形成し、且つ、メアンダ状または渦巻き状または蛇行状に構成されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
前記光導体ボディ（２０）から出力結合される光（１２）の放射路内に光学素子（６０）が配置されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
前記光導体ボディ（２０）の表面は粗面化されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
光導体（１０）が設けられており、該光導体（１０）を介して前記第１の波長のビーム（１１）が前記光導体ボディ（２０）に入力結合される、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
前記光導体（１０）はファイバを含み、該ファイバはガラスおよびプラスチックから選択されている物質を含有する、請求項１０記載の装置。
前記光導体（１０）および前記光導体ボディ（２０）は前記第２のビーム源（２５Ｅ）と前記検出器（２５Ｄ）との間に配置されている、請求項１０または１１項記載の装置。
前記第２のビーム源（２５Ｅ）および前記検出器（２５Ｄ）は前記光導体（１０）の一方の端部（１０Ａ）に配置されており、前記光導体ボディ（２０）は前記光導体（１０）の他方の端部（１０Ｂ）に配置されている、請求項１０または１１記載の装置。
前記装置の使用時に、前記光導体（１０）および／または前記光導体ボディ（２０）が損傷箇所を有する場合、当該損傷箇所において前記赤色の波長領域のビーム（１３）が反射され、
前記赤色の波長領域の反射されたビーム（１３）は損傷箇所の位置に依存して前記光導体（１０）および／または前記光導体ボディ（２０）を介して検出器（２５Ｄ）に向かって搬送され、検出器（２５Ｄ）において検出される、請求項１３記載の装置。
前記検出装置（２５）は、前記光導体（１０）および／または前記光導体ボディ（２０）の損傷の検出に依存して、前記ビーム源（５）のエネルギ供給を遮断する、請求項１０から１４までのいずれか１項記載の装置。
前記光導体ボディ（２０）は、前記ビーム（１１）のさらなる搬送、および、長手方向によって形成されている領域全体にわたる前記光（１２）の放射に使用される、請求項１から１５までのいずれか１項記載の装置。
前記光導体ボディ（２０）には、該光導体ボディの湾曲している個所において、反射層が被着されるかプリントされている、請求項１から１６までのいずれか１項記載の装置。
請求項１から１７までのいずれか１項記載の発光装置を含む照明装置（１００）。
請求項１から１７までのいずれか１項記載の発光装置を含むディスプレイ。