JP7073591B2 - 切頭ボールレンズを使用するレーザベースの照明における改善された熱管理 - Google Patents

切頭ボールレンズを使用するレーザベースの照明における改善された熱管理 Download PDF

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Description

本発明は、システム、特に照明システムに関し、そのような照明システムを備える照明デバイスに関する。
照明デバイス及び照明システムは、当該技術分野において既知である。例えば、米国特許出願公開第２０１２／０２６８９４５号（又は、米国特許第８６１６７３４（Ｂ１）号）は、ＬＥＤ照明デバイスであって、発光ダイオード（light emitting diode；ＬＥＤ）と、ＬＥＤの発光表面に隣接して位置決めされている平坦面を有する、概ね湾曲状のレンズであって、約１．６５超の、ＬＥＤによって放出される光波長に対する屈折率を有する、レンズと、中空ポストを含む熱カップと、穴を有する回路基板であって、中空ポストを受け入れるように穴が配置されており、回路基板の表面に平行な軸に沿って移動するように構成されている、回路基板と、中空ポストの周りに配置されているバネと、ワイヤであって、ワイヤの第１の端部が発光ダイオードに接続されており、ワイヤの第２の端部が回路基板に接続されており、中空ポストの中空部分をワイヤが貫通している、ワイヤとを備える、ＬＥＤ照明デバイスを説明している。
欧州特許第１１９１６０８（Ａ２）号は、活性領域を有する半導体層を含む層の積み重ね体を有する、光抽出効率が改善された発光デバイスを開示している。積み重ね体は、約１．５超の、活性領域によって放出される光に対する屈折率を有する、透明レンズに結合されている。
Ｌｉｎ Ｗａｎｇらの「Ｗｉｄｅ－Ｆｉｅｌｄ ｈｉｇｈ－ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ ｓｏｌｉｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ ａｐｐｌｙｉｎｇ ａｎ ａｐｌａｎａｔｉｃ ｓｏｌｉｄ ｉｍｍｅｒｓｉｏｎ ｌｅｎｓ」（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｏｐｔｉｃｓ，Ｏｐｔｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＤＣ，ＵＳ，Ｖｏｌ．４９，Ｎｏ３１、２０１０年１１月１日、６１６０～６１６９ページ）は、広視野高分解能光学顕微鏡法における、高屈折率の光学材料で作製された無収差固浸レンズ（aplanatic solid immersion lens；ＡＳＩＬ）の使用を開示している。
反射蛍光体を有する、例えばレーザベースの照明システムに関する（例えば、ＧＯＢＯ（「ｇｏｅｓ ｂｅｆｏｒｅ ｏｐｔｉｃｓ」又は「ｇｏｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏｐｔｉｃｓ）用途に関する）可能なアーキテクチャは、ポンプレーザ、レンズ、ダイクロイックビームスプリッタ１、及びセラミック蛍光体を備え得る。例えば、１つ以上の青色ポンプレーザからの光は、混合ロッド内で混合され、レンズによりコリメートされてもよい。ダイクロイックビームスプリッタを通過した後、ポンプ光は、例えば直列の集光レンズにより、セラミック蛍光体上に集束される。変換された光は、同じ集光レンズによって収集され、ダイクロイックミラーによって、照明システムの出口に向けて方向付けられる。
しかしながら、レンズは完全には透明ではなく、少量の光を吸収し得ると考えられる。第２の（より小さい）集光レンズの内部における青色ポンプ光のパワー密度は、極めて高くなり得るため、熱的に誘導される応力、及びレンズの限定された熱伝導率に起因して、破砕が生じる。それゆえ、レンズの損傷、破砕、又は破裂さえももたらし得る、集光レンズ内での熱的に誘導される応力が生じ得る。更にまた、照明システムのＧＯＢＯにおける、変換された光ビームの画質は、集光レンズにおける球面収差に起因して、十分には高くなり得ないとも考えられる。更に、高品質の非球面集光レンズは、比較的高価であり得る。
それゆえ、本発明の一態様は、好ましくは、上述の欠点のうちの１つ以上を更に少なくとも部分的に取り除く、代替的な照明システム（又は、照明デバイス）（又は、集光レンズ）を提供することである。本発明は、従来技術の欠点のうちの少なくとも１つを克服若しくは改善すること、又は有用な代替物を提供することを、目的として有してもよい。
一態様では、本発明は、（ｉ）発光層と、（ｉｉ）第１のレンズと、熱伝導体とを備える、システムを提供する。特に、発光層は、ルミネッセンス材料を含む。ルミネッセンス材料は特に、ルミネッセンス材料によって吸収されてルミネッセンス材料光へと変換されることが可能な光で励起されると、ルミネッセンス材料光を生成するように構成されている。それゆえ、特にルミネッセンス材料は、ルミネッセンス材料が励起されることが可能な波長λ１を有する、第１のレーザ光源からの光源光で励起されると、ルミネッセンス材料光を生成するように構成されてもよい。更に、発光層は、受光領域サイズＡ１を有する受光領域を含む。特に、第１のレンズは、中心点（０）に対して半径Ｒ０を有する湾曲状レンズ表面と、中心点（０）から第１の距離ｄ１の所に構成されている平面状レンズ表面とを有する、切頭ボール形状レンズを含み、更に、平面状レンズ表面は、平面状レンズ表面領域サイズＡ２を有する。特に、第１のレンズは、ＵＶ、可視、及び赤外の波長から選択される所定の波長λ１において屈折率ｎ（更にまた、「屈折率」としても示されるもの）を有する、レンズ材料を含み、ここで、ｄ１＝ｘ＊Ｒ０／ｎであり、特定の実施形態では、０．９≦ｘ≦１．１である。特に、平面状レンズ表面領域サイズＡ２は、（受光領域の）受光領域サイズＡ１よりも大きい。特に、第１のレンズは、湾曲状レンズ表面で受光された光（特に、第１の光源光など）を集光して、平面状レンズ表面から発する（集束又は集光された）光（すなわち、特に第１の光源光）を供給するように構成されている。特に、平面状レンズ表面は、受光領域に向けられている。更に、特に熱伝導体は、発光層及び第１のレンズのうちの１つ以上と熱接触するように構成されている。それゆえ、特定の実施形態では、本発明は、（ｉ）発光層と、（ｉｉ）第１のレンズと、熱伝導体とを備える、システムであって、（Ｉ）発光層が、ルミネッセンス材料を含み、ルミネッセンス材料が、ルミネッセンス材料が励起されることが可能な波長λ１を有する、第１の光源からの光源光で励起されると、ルミネッセンス材料光を生成するように構成されており、発光層が、受光領域サイズＡ１を有する受光領域を含み、（ＩＩ）第１のレンズが、中心点（０）に対して半径Ｒ０を有する湾曲状レンズ表面と、中心点（０）から第１の距離ｄ１の所に構成されている平面状レンズ表面とを有する、切頭ボール形状レンズを含み、平面状レンズ表面が、平面状レンズ表面領域サイズＡ２を有し、第１のレンズが、ＵＶ、可視、及び赤外の波長から選択される所定の波長λ１において屈折率ｎを有する、レンズ材料を含み、ｄ１＝ｘ＊Ｒ０／ｎであり、０．９≦ｘ≦１．１であり、平面状レンズ表面領域サイズＡ２が、受光領域サイズＡ１よりも大きく、第１のレンズが、湾曲状レンズ表面で受光された光（特に、第１の光源光）を集光して、平面状レンズ表面から発する（集束された）光（特に、第１の光源光）を供給するように構成されており、平面状レンズ表面が、受光領域に向けられており、（ＩＩＩ）熱伝導体が、発光層及び第１のレンズのうちの１つ以上と熱接触するように構成されている、システムを提供する。
そのようなシステムの場合、熱管理が改善され得ることにより、製品の故障がより少なくなり、より高い出力が可能となる。熱管理は、レンズに関連して、及び／又はルミネッセンス材料に関連して改善されてもよい。更に、球面収差が低減され得ることにより、例えば、投影用途において、又は投影用途に関して、本システムが使用されることが可能となる。更に、漏光又は迷光の存在が、より少なくなり得るため、光学効率は、より高くなり得る。また、例えば開口及び／又はビームストップにおいて吸収される光も、より少なくなり得る。
上述のように、本システムは、（ｉ）発光層と、（ｉｉ）第１のレンズと、熱伝導体とを備える。それゆえ、本システムはまた、光源の光（光源光）にも関連して定義されるが、光源は、必ずしも本システムの一部ではない。そのような実施形態では、本システムは、例えば、（光源を備える）照明システム内で適用されてもよい。しかしながら、いくつかの実施形態では、光源は、本システムによって含まれている。それゆえ、そのような実施形態では、本システムは、照明システムであってもよい。
発光層は、ルミネッセンス材料を含む。それゆえ、用語「発光層」の代わりに、用語「ルミネッセンス材料を含む層」もまた適用されてもよい。用語「ルミネッセンス材料」とは特に、第１の放射線、特にＵＶ放射線及び青色放射線のうちの１つ以上を、第２の放射線に変換することが可能な材料を指す。一般に、第１の放射線と第２の放射線とは、異なるスペクトルパワー分布を有する。それゆえ、用語「ルミネッセンス材料」の代わりに、用語「ルミネッセンス変換器」又は「変換器」もまた、適用されてもよい。一般に、第２の放射線は、第１の放射線よりも大きい波長におけるスペクトルパワー分布を有しており、これは、いわゆる下方変換の場合である。しかしながら、特定の実施形態では、第２の放射線は、第１の放射線よりも小さい波長において強度を有する、スペクトルパワー分布を有しており、これは、いわゆる上方変換の場合である。実施形態では、「ルミネッセンス材料」とは特に、放射線を、例えば可視光及び／又は赤外光に変換することが可能な材料を指す場合がある。例えば、実施形態では、ルミネッセンス材料は、ＵＶ放射線及び青色放射線のうちの１つ以上を、可視光に変換することが可能であってもよい。ルミネッセンス材料は、特定の実施形態ではまた、放射線を赤外放射線（infrared radiation；ＩＲ）に変換してもよい。それゆえ、放射線で励起されると、ルミネッセンス材料は、放射線を放出する。一般に、ルミネッセンス材料は、下方変換器であり、すなわち、より小さい波長の放射線が、より大きい波長を有する放射線に変換されるが（λｅｘ＜λｅｍ）、特定の実施形態では、ルミネッセンス材料は、下方変換器ルミネッセンス材料を含んでもよく、すなわち、より大きい波長の放射線が、より小さい波長を有する放射線に変換される（λｅｘ＞λｅｍ）。
実施形態では、用語「ルミネッセンス」は、リン光を指す場合がある。実施形態では、用語「ルミネッセンス」はまた、蛍光を指す場合もある。用語「ルミネッセンス」の代わりに、用語「発光」もまた適用されてもよい。それゆえ、用語「第１の放射線」及び「第２の放射線」は、それぞれ、励起放射線及び発光（放射線）を指す場合がある。
用語「ルミネッセンス材料」はまた、複数の異なるルミネッセンス材料を指す場合もある。可能なルミネッセンス材料の例が、以下に示される。
実施形態では、ルミネッセンス材料は、特に三価セリウム又は二価ユーロピウムでそれぞれドープされている、ガーネット及び窒化物から選択される。ガーネットの実施形態は、特に、Ａ３Ｂ５Ｏ１２ガーネットを含み、Ａは、少なくともイットリウム又はルテチウムを含み、Ｂは、少なくともアルミニウムを含む。そのようなガーネットは、セリウム（Ｃｅ）で、プラセオジム（Ｐｒ）で、又は、セリウムとプラセオジムとの組み合わせでドープされてもよいが、しかしながら、特にＣｅでドープされてもよい。特に、Ｂは、アルミニウム（Ａｌ）を含むが、しかしながら、Ｂはまた、ガリウム（Ｇａ）及び／又はスカンジウム（Ｓｃ）及び／又はインジウム（Ｉｎ）も、部分的に、特に最大でＡｌの約２０％、より特定的には最大でＡｌの約１０％含んでもよい（すなわち、Ｂイオンは、９０モル％以上のＡｌと、１０モル％以下のＧａ、Ｓｃ、及びＩｎのうちの１つ以上とから本質的に成る）。Ｂは、特に、最大で約１０％のガリウムを含んでもよい。別の変形形態では、Ｂ及びＯは、Ｓｉ及びＮによって少なくとも部分的に置換されてもよい。元素Ａは、特に、イットリウム（Ｙ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、及びルテチウム（Ｌｕ）から成る群から選択されてもよい。更に、Ｇｄ及び／又はＴｂは特に、最大でＡの約２０％の量でのみ存在する。特定の実施形態では、ガーネットルミネッセンス材料は、（Ｙ１－ｘＬｕｘ）３Ｂ５Ｏ１２：Ｃｅを含み、ｘは、０以上かつ１以下である。
用語「：Ｃｅ」は、ルミネッセンス材料中の金属イオンの一部（すなわち、ガーネットでは、「Ａ」イオンの一部）が、Ｃｅによって置換されていることを示す。例えば、（Ｙ１－ｘＬｕｘ）３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅの場合、Ｙ及び／又はＬｕの一部が、Ｃｅによって置換されている。このことは、当業者には既知である。Ｃｅは、一般に１０％以下でＡを置換することになり、一般に、Ｃｅ濃度は、（Ａに対して）０．１～４％、特に０．１～２％の範囲となる。１％のＣｅ及び１０％のＹを想定すると、完全な正しい式は、（Ｙ０．１Ｌｕ０．８９Ｃｅ０．０１）３Ａｌ５Ｏ１２とすることが可能である。
ガーネット中のＣｅは、当業者には既知であるように、実質的に三価の状態であるか、又は三価の状態のみである。
実施形態では、赤色ルミネッセンス材料は、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕ、（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、及び（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕから成る群から選択される、１種以上の材料を含んでもよい。これらの化合物中、ユーロピウム（Ｅｕ）は、実質的に二価であるか、又は二価のみであり、示されている二価カチオンのうちの１つ以上を置換する。一般に、Ｅｕは、カチオンの１０％よりも多い量では存在することがなく、その存在は、特に、置換するカチオンに対して、約０．５～１０％の範囲、より特定的には、約０．５～５％の範囲となる。用語「：Ｅｕ」は、金属イオンの一部が、Ｅｕ（これらの例では、Ｅｕ２＋）で置換されていることを示す。例えば、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ中、２％のＥｕを想定すると、正しい式は、（Ｃａ０．９８Ｅｕ０．０２）ＡｌＳｉＮ３とすることが可能である。二価ユーロピウムは、一般に、上記の二価アルカリ土類カチオン、特にＣａ、Ｓｒ、又はＢａなどの、二価カチオンを置換することになる。
材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）Ｓ：Ｅｕはまた、ＭＳ：Ｅｕとしても示されることができ、Ｍは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、及びカルシウム（Ｃａ）から成る群から選択される、１種以上の元素であり、特に、Ｍは、この化合物において、カルシウム又はストロンチウム、あるいはカルシウム及びストロンチウム、より特定的にはカルシウムを含む。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ、及びＣａのうちの１つ以上）の少なくとも一部を置換する。
更に、材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕはまた、Ｍ２Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕとしても示されることができ、Ｍは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、及びカルシウム（Ｃａ）から成る群から選択される、１種以上の元素であり、特に、Ｍは、この化合物において、Ｓｒ及び／又はＢａを含む。更なる特定の実施形態では、Ｍは、Ｓｒ及び／又はＢａから成り（Ｅｕの存在を考慮せず）、Ｂａ１．５Ｓｒ０．５Ｓｉ５Ｎ８：Ｅｕ（すなわち、７５％のＢａ；２５％のＳｒ）などの、特に５０～１００％、より特定的には５０～９０％のＢａと、５０～０％、特に５０～１０％のＳｒとから成る。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ、及びＣａのうちの１つ以上）の少なくとも一部を置換する。
同様に、材料（Ｂａ，Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕはまた、ＭＡｌＳｉＮ３：Ｅｕとしても示されることができ、Ｍは、バリウム（Ｂａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、及びカルシウム（Ｃａ）から成る群から選択される、１種以上の元素であり、特に、Ｍは、この化合物において、カルシウム又はストロンチウム、あるいはカルシウム及びストロンチウム、より特定的にはカルシウムを含む。ここで、Ｅｕが導入され、Ｍ（すなわち、Ｂａ、Ｓｒ、及びＣａのうちの１つ以上）の少なくとも一部を置換する。
上述のルミネッセンス材料中のＥｕは、当業者には既知であるように、実質的に二価の状態であるか、又は二価の状態のみである。
用語「ルミネッセンス材料」は、本明細書では特に、無機ルミネッセンス材料に関し、これはまた、蛍光体として示される場合もある。これらの用語は、当業者には既知である。
上述以外の他のルミネッセンス材料も、本明細書では排除されない。
それゆえ、特にルミネッセンス材料は、ルミネッセンス材料が励起されることが可能な波長λ１を有する、第１のレーザ光源からの光源光で励起されると、ルミネッセンス材料光を生成するように構成されている。それゆえ、ここで定義目的のために使用される光源は、ルミネッセンス材料のルミネッセンス材料光に関する励起波長である１つ以上の波長を有する、光源光を生成するように構成されている。
発光層は、ルミネッセンス材料を含む。実施形態では、発光層は、ルミネッセンス材料のみから成るものであってもよい。他の実施形態では、当該層は、光透過性材料とルミネッセンス材料との組み合わせを含み得る。本明細書では、光透過性材料は特に、酸化物材料である。
発光層は特に、（２０℃及び大気圧のような、標準条件において）固体材料である。発光層は、自己支持層であってもよい。
実施形態では、発光層は、ルミネッセンス材料を含むセラミック体を含む。セラミック材料又はセラミック体は、とりわけ、参照により本明細書に組み込まれる国際公開第２０１９００８０１７号（及び、その中で引用されている参照文献）で説明されている。
発光層は、実施形態では、約０．１～２５ｃｍ３の体積を有してもよい。一般に、発光層の高さは、０．００２～２ｃｍ、特に０．００５～１ｃｍの範囲から選択されてもよい。円相当径は、実施形態では、０．１～５ｃｍの範囲から選択されてもよい。実施形態では、発光層は、正方形、多角形（六角形、八角形など）、又は円形の断面を有してもよい。特に、発光層は、六角形又は円形の断面を有してもよい。
発光層は、上面及び底面を有してもよい。上面及び底面は、特に、発光層の高さを規定してもよい。上面は、第１のレンズに向けられてもよく、底面は、第１のレンズから離れる方向に向けられてもよい。特に、上面は、又は上面の少なくとも一部分は、（集光されることになる放射線を第１のレンズが受光する場合）第１のレンズから（集束された）放射線を受光してもよい。用語「集光される」の代わりに、用語「集束される」もまた、（（集光器又は集束）レンズに伝搬する放射線の文脈において）使用されてもよい。
それゆえ、発光層は、受光領域を含む。受光領域は、上面（又は、上面の一部分）であってもよい。受光領域は、受光領域サイズＡ１を有してもよい。上記から導出され得るように、受光領域サイズは、実施形態では、約０．０３～８０ｃｍ２の範囲から選択されてもよい。
受光領域は、光源光を受光してもよい。光源光の少なくとも一部は、ルミネッセンス材料光に変換されることになる。このルミネッセンス材料光の少なくとも一部は、受光領域を介して発光層から抜け出てもよい。それゆえ、（集束された）光源光を受光するための受光領域はまた、ルミネッセンス材料光の発光領域であってもよい。それゆえ、特にルミネッセンス材料は、（集束された）（励起）光源光をルミネッセンス材料が受光する方向と同じ方向で、ルミネッセンス材料からルミネッセンス材料光が本質的に抜け出るように構成されている。
上記で更に示されているように、第１のレンズは、切頭ボール形状レンズを含む。切頭ボールレンズは、当該技術分野において既知であり、例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Ｌｅｅ Ｃ．Ｃｈｅｎ、Ａｎｄｙ Ｌ．Ｙ．Ｌｏｗ、及びＳｕ Ｆ．Ｃｈｉｅｎの、Ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎａｌ ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ ａ ｔｒｕｎｃａｔｅｄ ｂａｌｌ ｌｅｎｓ ａｎｄ ａ ｈｙｐｅｒｂｏｌｉｃ ｌｅｎｓ ｆｏｒ ｃｏｌｌｉｍａｔｉｎｇ ａ ｈｉｇｈｌｙ ｄｉｖｅｒｇｅｎｔ ｓｏｕｒｃｅ（ＡＰＰＬＩＥＤ ＯＰＴＩＣＳ Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．３５、２００４年１２月１０日）で説明されている。
特に、第１のレンズは、湾曲状レンズ表面で受光された光（特に、第１の光源光）を集光して、平面状レンズ表面から発する（集束された）光（それゆえ、特に第１の光源光）を供給するように構成されている。特に、平面状レンズ表面は、受光領域に向けられている。（集束された）光は、受光領域に供給されるため、受光領域は特に、平面状レンズ表面と受光関係で構成されている。光源から第１のレンズを通る、光源光の伝搬を考慮すると、受光領域は、平面状レンズ表面の下流に構成されている。
用語「上流」及び「下流」は、光生成手段（本明細書では特に、光源）からの光の伝搬に対する、物品又は特徴部の配置に関するものであり、光生成手段からの光ビーム内での第１の位置に対して、光ビーム内の、光生成手段により近い第２の位置が「上流」であり、光ビーム内の、光生成手段からより遠く離れた第３の位置が「下流」である。
光源から発光層に伝搬する光源光に関しては、受光領域は、平面状レンズ表面の下流に構成されている。第１のレンズの方向に、発光層から離れる方向で発するルミネッセンス材料光に関しては、実際のところ、平面状レンズ表面は、受光領域（ここではまた、発光領域）の下流に構成されている。
特に、切頭ボールレンズは、球体の一部分を含んでもよい。それゆえ、切頭ボールレンズは、中心点（０）に対して半径Ｒ０を有する、湾曲状レンズ表面を有する。この中心点０は特に、湾曲状レンズ表面が湾曲面を共有している球体の、中心である。しかしながら、（仮想の）球体は、切頭されている。それゆえ、切頭ボールレンズはまた、中心点（０）から第１の距離ｄ１の所に構成されている、平面状レンズ表面も含む。球面収差の低減のために、第１の距離ｄ１は特に、特定の条件が課されてもよいと考えられる。
第１のレンズの湾曲状レンズ表面は、特に、（切頭）ボールレンズによって画定されている。
平面状レンズ表面は、平面状レンズ表面領域サイズＡ２を有する。特定の実施形態では、平面状レンズ表面領域サイズＡ２は、受光領域サイズＡ１よりも大きい。このことにより、切頭ボールレンズの一部の部分は、ルミネッセンス材料光を、切頭ボールレンズ内への最初の屈折の後にも、直接受光しないことが可能となり得る。そのような部分は、レンズホルダ及び／又は熱伝導体との熱接触のために、若しくは物理的接触のためにさえ、使用されてもよい。実施形態では、１＜Ａ２／Ａ１≦９、特に１．２≦Ａ２／Ａ１≦９、更により特定的には１．５≦Ａ２／Ａ１≦９である。
実施形態では、レンズ材料は、サファイア、ＭｇＯ、ＣａＦ２、石英、ＢａＦ２、Ａ３Ｂ５Ｏ１２ガーネット、ＡＬＯＮ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＭｇＦ２のうちの１つ以上を含み、特に、レンズ材料は、単一の材料、例えば特にサファイアから本質的に成る。第１のレンズは、ＵＶ、可視、及び赤外の波長から選択される、特にＵＶ又は可視の波長から選択される所定の波長λ１において屈折率ｎを有する、レンズ材料を含む。特定の実施形態では、レンズ材料は、１．４～２．０、特に１．４～１．９の範囲から選択される、５８９．３ｎｍにおける屈折率ｎを有する。ＡＬＯＮとは、酸窒化アルミニウムを指す。これは、アルミニウム、酸素、及び窒素で構成されているセラミックである。これは、Ｓｕｒｍｅｔ ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによりＡＬＯＮの名称で販売されている。化学組成は、（ＡｌＮ）ｘ・（Ａｌ２Ｏ３）１－ｘとして定義されてもよく、式中、０．３０≦ｘ≦０．３７である。
Ａ３Ｂ５Ｏ１２ガーネットとは、Ａが、例えばＹ、Ｌｕ、Ｇｄのうちの１つ以上であってもよく、Ｂが、アルミニウム又はガリウムのうちの１つ以上、特に少なくともアルミニウムであってもよい系を指す。系の例（ただし、次いでセリウムでドープされるもの）に関しては、上記もまた参照されたい。更に、Ａ－Ｏは、当該技術分野において既知であるように、Ｓｉ－Ｎによって部分的に置換されてもよい。
特に、ｎは、第１の光源（本システムによって含まれている場合）からの第１の光源光でルミネッセンス材料が励起される波長において、得られてもよい。
上述のように、第１の距離ｄ１は特に、特定の条件が課されてもよい。特に、ｄ１＝Ｒ０／ｎである。しかしながら、そこからの小さい偏差もまた可能であり得る。それゆえ、実施形態では、ｄ１＝ｘ＊Ｒ０／ｎであり、式中、０．９５≦ｘ≦１．０５などの、０．９≦ｘ≦１．１である。
更に、本システムは、熱伝導体を備える。特に、熱伝導体は、発光層及び第１のレンズのうちの１つ以上と熱接触するように構成されている。発光層及び／又は第１のレンズは、ある程度の熱伝導特性を有してもよいが、用語「熱伝導体」とは特に、発光層及び／又は第１のレンズ以外の要素を指し、一般にはまた、発光層及び／又は第１のレンズよりも高い熱伝導率を有することにもなる点に留意されたい。
熱伝導体は、ヒートシンクを含み得る。熱伝導はまた、ヒートシンクと熱接触する、熱伝導性材料（熱伝導性接着剤など）も含み得る。
用語「熱伝導体」はまた、複数の異なる熱伝導体を指す場合もある。例えば、実施形態では、第１のレンズは、ルミネッセンス材料を含む層と同じ熱伝導体と、又は異なる熱伝導体と熱接触してもよい。
要素が別の要素と熱接触していると見なされ得るのは、要素が熱のプロセスを通じてエネルギーを交換することができる場合である。実施形態では、熱接触は、物理的接触によって達成されることができる。実施形態では、熱接触は、熱伝導性接着剤（又は、熱伝導性粘着剤）などの、熱伝導性材料を介して達成されてもよい。熱接触はまた、２つの要素が互いに対して約１０μｍ以下の距離で配置されている場合にも、２つの要素間で達成され得るが、最大で１００μｍなどの、より大きい距離も可能であり得る。距離が短いほど、熱接触は良好となる。特に、距離は、５μｍ以下などの、１０μｍ以下である。距離は、対応の要素の、２つの対応の表面間の距離であってもよい。
距離は、平均距離であってもよい。例えば、２つの要素は、複数の位置などの１つ以上の位置で、物理的に接触していてもよいが、１つ以上の他の位置、特に複数の他の位置では、要素は物理的に接触していない。例えば、このことは、一方又は双方の要素が、粗面を有する場合に当てはまり得る（以下もまた更に参照）。それゆえ、実施形態では、２つの要素間の距離は、平均して１０μｍ以下であってもよい（ただし、最大で１００μｍなどの、より大きい平均距離も可能であり得る）。実施形態では、２つの要素の２つの表面は、１つ以上の距離ホルダにより、距離が保たれてもよい。
熱伝導性材料は特に、特に少なくとも約２００Ｗ／ｍ／Ｋのような、少なくとも約１００Ｗ／ｍ／Ｋなどの、少なくとも約３０Ｗ／ｍ／Ｋのような、少なくとも約２０Ｗ／ｍ／Ｋの熱伝導率を有してもよい。
ヒートシンクは、当該技術分野において既知である。用語「ヒートシンク（heatsink）」（又は、ヒートシンク（heat sink））は特に、電子デバイス又は機械デバイスなどのデバイスによって生成された熱を、流体（冷却）媒体、多くの場合は空気又は冷却液に伝達する、受動的熱交換器であってもよい。それにより、熱は、デバイスから（少なくとも部分的に）放散される。ヒートシンクは特に、ヒートシンクを取り囲む流体冷却媒体と接触する、ヒートシンクの表面積を、最大化するように設計されている。それゆえ、特に、ヒートシンクは、複数のフィンを備えてもよい。例えば、ヒートシンクは、複数のフィンが延出している本体であってもよい。
ヒートシンクは、特に熱伝導性材料を含む（より特定的には、熱伝導性材料から成る）。実施形態では、ヒートシンクは、銅、アルミニウム、銀、金、シリコンカーバイド、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、アルミニウムシリコンカーバイド、酸化ベリリウム、シリコンカーバイド複合材料、アルミニウムシリコンカーバイド、銅タングステン合金、銅モリブデンカーバイド、炭素、ダイヤモンド、及びグラファイトのうちの１つ以上を含んでもよく、あるいはそれらから成るものであってもよい。あるいは、又は更に、ヒートシンクは、酸化アルミニウムを含んでもよく、又は酸化アルミニウムから成るものであってもよい。
用語「ヒートシンク」はまた、複数の（異なる）ヒートシンク（熱的に結合されている場合もあれば、されていない場合もあるもの）を指す場合もある。
発光層に最も近い熱伝導体の部分、又は第１のレンズに最も近い熱伝導体（又は、別の熱伝導体）の部分は、ＵＶ、可視、及び赤外のうちの１つ以上の、１つ以上の波長に対して、特に、光源光の１つ以上の波長に対して、及び／又は、ルミネッセンス材料光の１つ以上の波長に対して、（鏡面）反射性であってもよい。
エタンデュを最小限に抑えるためには、平面状レンズ表面からある程度の距離に、受光領域を有することが望ましい場合がある。このようにして、光結合が低減されてもよい。しかしながら、熱接触の目的のために、距離は特に、過度に大きいものではない。それゆえ、実施形態では、受光領域は、平面状レンズ表面から、１～１０μｍの範囲から選択される第２の距離ｄ２の所に構成されている。上記から導出され得るように、（また）この距離は、平均距離であってもよい。それゆえ、更なる特定の実施形態では、受光領域は、平面状レンズ表面から、１～１０μｍの範囲から選択される平均の第２の距離ｄ２ａの所に構成されている。距離ホルダ及び／又は表面粗さは、そのような（平均の）第２の距離を作り出すために使用されてもよい（上記もまた参照）。実施形態では、領域粗さＳａ（算術平均高さ）は、約１～５μｍの範囲などの、約１～１０μｍの範囲から選択されてもよい。
しかしながら、他の実施形態では、受光領域は、平面状レンズ表面から、＜１μｍの範囲から選択される平均の第２の距離ｄ２ａの所に構成されている。例えば、受光領域と平面状レンズ表面とは、本質的に（受光領域の面積の実質的な部分にわたって）物理的に接触している。第１のレンズと発光層との間の熱接触は、より良好であり得るが、エタンデュは増大し得る。
第１のレンズは、（とりわけ）その外表面によって画定されている。第１のレンズは、特に、湾曲状レンズ表面と平面状レンズ表面とを含む外表面を有する。ルミネッセンス材料光が、第１のレンズに（屈折を介して）入射すると、そのように入射されたルミネッセンス材料光の光線のサブセットは、レンズの外表面の全ての部分に直接到達し得るが、例えば、１回又は複数回の内部反射の後にのみ到達し得る。とりわけ、このことは、平面状レンズ表面領域サイズＡ２が、（受光領域の）受光領域サイズＡ１よりも大きいという事実に起因し得る。
それゆえ、実施形態では、第１のレンズは、湾曲状レンズ表面と平面状レンズ表面とを含む外表面を有し、第１のレンズは、平面状レンズ表面を介して第１のレンズに入射するルミネッセンス材料光の光線が、外表面の第１の外表面部分に直接到達することができないように構成されており、熱伝導体は、第１の外表面部分を介して第１のレンズと熱接触している。
用語「第１の外表面部分」とは、光学的に活性がより低い部分、又は光学的に不活性な部分を指す場合がある。第１の外表面部分は、実施形態では、（平面状レンズ表面領域サイズＡ２が、受光領域サイズＡ１よりも大きいという事実に起因して）平面状レンズ表面との、ある程度の重複を有する。あるいは、又は更に、第１の外表面部分は、実施形態では、湾曲状レンズ表面との、ある程度の重複を有してもよい。しかしながら、他の実施形態では、第１の外表面部分は、湾曲状レンズ表面との重複を本質的に有さない（すなわち、それらは、外表面の異なる部分である）。用語「第１の外表面部分」はまた、複数のそのような部分を指す場合もある。利点は、第１のレンズの冷却が改善される点であり得る。
ボール形状レンズは、種々の位置で切頭されてもよい。それに応じて、及び屈折率に応じて、平面状レンズ表面までの第１の距離を実現するために、円柱状のレンズ部分もまた存在してもよい。
それゆえ、実施形態では、レンズは半球形状を有してもよい。他の実施形態では、レンズは、半球と円柱との組み合わせ（単一方向に細長く、切頭されているボール）の形状を有してもよい。それゆえ、特定の実施形態では、第１のレンズは、湾曲状レンズ表面を有するボール部分と、平面状レンズ表面を有する円柱部分とを含んでもよく、円柱部分は、円柱形状又は先細円柱形状を有する。
切頭ボールの（平面状レンズ表面に最も近い）縁部において、又は円柱の縁部において、熱伝導体は、第１のレンズと、物理的に接触するなどの、熱接触していてもよい。このようにして、第１のレンズとの（物理的接触のような）可能な光学的接触が、最小限に抑えられてもよい。
実施形態では、切頭ボールの縁部は、（平面状レンズ表面の方向に先細りの）先細部を含んでもよい。更に他の実施形態では、円柱の縁部は、（平面状レンズ表面の方向に先細りの）先細部を含んでもよい。切頭ボールの先細部において、又は円柱の先細部において、熱伝導体は、第１のレンズと、物理的に接触するなどの、熱接触していてもよい。このようにして、レンズ（の湾曲状レンズ表面（及び／又は、平面状レンズ表面））との（物理的接触のような）可能な光学的接触が、最小限に抑えられてもよい。
それゆえ、特定の実施形態では、第１のレンズは、湾曲状レンズ表面を有するボール部分と、平面状レンズ表面を有する円柱部分とを含んでもよく、円柱部分は、円柱形状又は先細円柱形状を有し、熱伝導体は、円柱部分と熱接触しているが、平面状レンズ表面とは物理的に接触していない。
（それゆえ）また、発光層から熱が放散されることが望ましい場合もある。熱は、第１のレンズを介して放散されてもよい。あるいは、又は更に、熱は、熱伝導体を介して放散されてもよい。それゆえ、実施形態では、発光層は、熱伝導体と熱接触している。しかしながら特に、発光層は、熱伝導体と熱接触しておらず、また光学的にも接触していない。それゆえ、特に、発光層の底面及び／又は発光層の側面が、熱伝導体と熱接触していてもよい。それゆえ、特定の実施形態では、発光層は、非受光面（発光層の底面及び／又は側面など）を含んでもよく、非受光面は、第１のレンズと受光関係では構成されておらず、熱伝導体は、発光層の非受光面の少なくとも一部分と、熱接触、特に物理的に接触している。
上述のように、本明細書で説明されるシステムは、必ずしも光源を備えてはいない。しかしながら、特定の実施形態では、本システムは光源を備える。そのような実施形態では、本システムはまた、「照明システム」として示されてもよい。光源はまた、ポンプ光源として示されてもよい。
本システムは、第１の光源光を生成するように構成されている第１のレーザ光源を更に備え、湾曲状レンズ表面は、第１のレーザ光源と受光関係で構成されている。それゆえ、第１の光源から見て、湾曲状レンズ表面は、第１の光源の下流に構成されており、平面状レンズ表面は、平均して、第１の光源の更により下流に構成されている。
用語「光源」とは、発光ダイオード（ＬＥＤ）、共振空洞発光ダイオード（resonant cavity light emitting diode；ＲＣＬＥＤ）、垂直共振器レーザダイオード（vertical cavity laser diode；ＶＣＳＥＬ）、端面発光レーザなどの、半導体発光デバイスを指す場合がある。用語「光源」はまた、パッシブマトリックス（passive-matrix organic light-emitting diode；ＰＭＯＬＥＤ）又はアクティブマトリックス（active-matrix organic light-emitting diode；ＡＭＯＬＥＤ）などの、有機発光ダイオードを指す場合もある。特定の実施形態では、光源は、固体光源（ＬＥＤ又はレーザダイオードなど）を含む。一実施形態では、光源は、ＬＥＤ（発光ダイオード）を含む。用語ＬＥＤはまた、複数のＬＥＤを指す場合もある。更に、用語「光源」は、実施形態ではまた、いわゆるチップオンボード（chips-on-board；ＣＯＢ）光源を指す場合もある。用語「ＣＯＢ」とは特に、封入も接続もされることなく、ＰＣＢなどの基板上に直接実装されている、半導体チップの形態のＬＥＤチップを指す。それゆえ、複数の半導体光源が、同じ基板上に構成されてもよい。実施形態では、ＣＯＢは、単一の照明モジュールとして一体に構成されている、マルチＬＥＤチップである。用語「光源」はまた、２～２０００個の固体光源などの、複数の（本質的に同一の（又は異なる））光源に関する場合もある。実施形態では、光源は、ＬＥＤなどの、単一の固体光源の下流の、又は複数の固体光源の下流の（すなわち、例えば、複数のＬＥＤによって共有されている）、１つ以上のマイクロ光学要素（マイクロレンズのアレイ）を含んでもよい。実施形態では、光源は、オンチップ光学素子を有するＬＥＤを含んでもよい。実施形態では、光源は、（実施形態では、オンチップビームステアリングを提供する）（光学素子を有する、又は有さない）画素化された単一のＬＥＤを含む。
語句「異なる光源」又は「複数の異なる光源」及び同様の語句は、実施形態では、少なくとも２つの異なるビンから選択された複数の固体光源を指す場合がある。同様に、語句「同一の光源」又は「複数の同じ光源」及び同様の語句は、実施形態では、同じビンから選択された複数の固体光源を指す場合がある。
本明細書では、用語「光源」とは特に、４０ｎｍ以下のような、５０ｎｍ以下の、光源光の半値全幅（full width half maximum；ＦＷＨＭ）などの、実質的に単色の光源を指す。光源という用語は特に、ＬＥＤレーザ又はＬＥＤなどの、固体ベースの光源を指す場合がある。特定の実施形態では、複数の（固体）光源の光源光が結合されるロッドに基づいた、集光器タイプの光源が適用されてもよい。そのようなロッドのノーズから抜け出る光が、（ルミネッセンス材料をポンピングするための）光源光として使用されてもよい。それゆえ、特定の実施形態では、第１の光源は、一体となって第１の光源光を生成するように構成されている、複数の固体光源を含む。
第１の光源は特に、ルミネッセンス材料が励起されることが可能な波長を有する、第１の光源光を生成するように構成されている。それゆえ、第１の光源光は、ルミネッセンス材料を励起するために使用されることができる。用語「ルミネッセンス材料が励起されることが可能な波長を有する、第１の光源光」とは特に、ルミネッセンス材料が励起されることが可能な波長において（実質的な）強度を有するスペクトルパワー分布を、第１の光源光が有していることを示す。用語「波長」はまた、複数の異なる波長などの、１つ以上の（異なる）波長を指す場合もある。第１の光源は、実施形態では、少なくとも青色放射線などの、ＵＶ放射線及び青色放射線のうちの１つ以上を生成するように構成されてもよい。上述のように、これらの１つ以上の波長のうちの１つはまた、屈折率に関する基準波長としても使用されてもよい。この波長は、例えば、第１の光源（光）のピーク波長であってもよい。
実施形態では、本システムは、第１の光源から見た場合に、第１のレンズから上流に構成され、光学系の残部に応じた機能を有する、第２のレンズを更に備えてもよい。この第２のレンズは、例えば、特に切頭レンズから出射する光をより平行にさせるための、集光レンズとすることができる。又は、そのような第２のレンズは、特に、ある程度離れた平面上に光を集束させるための、投影レンズとすることができる。
第１の光源光は、発光層によって部分的に反射され得るため、この第１の光源光は、ルミネッセンス材料光と混合されてもよい。それゆえ、本システムから発する光（「システム光」又は「照明システム光」）は、ルミネッセンス材料光と、オプションとして第１の光源光とを含む。実施形態では、この光は白色光であってもよいが、他の実施形態では、この光は有色光であってもよい。上述のように、ルミネッセンス材料光は、必ずしも可視光ではない。しかしながら、特にルミネッセンス材料光は、可視光を含む。
あるいは、又は更に、第２の光源光を生成するように構成されている、第２の光源が適用されてもよい。ルミネッセンス材料光及びオプションの第１の光源光と併せて、この光は、実施形態では白色光であってもよい。当然ながら、他の実施形態では、この光は可視光であってもよい。このことは、とりわけまた、ルミネッセンス材料光と第２の光源光との強度比にも依存し得る。実施形態では、第２の光源と第１の光源とは、個別に制御されてもよいため、（可視の）システム光の色点、色温度、及び演色評価数のうちの１つ以上が、制御されてもよい。
それゆえ、実施形態では、本システムはまた、（第１の光源及びオプションとして他の光源を制御することによって）システム光を制御するように構成されている、制御システムを備えてもよい。第１の光源及びオプションとして他の光源は、例えば、それぞれの光源によって生成される光源光の強度（ワット単位の電力）に関して制御されてもよい。
本システムは、照明システム光を生成するように構成されており、照明システム光は、ルミネッセンス材料光を含む。本システムは、第１の光源光と異なるか又は等しく、かつルミネッセンス材料光とは異なるスペクトルパワー分布を有する、第２の光源光を生成するように構成されている、第２の光源を更に備えてもよく、本システムの動作モードにおいて、照明システム光は、第２の光源光を更に含む。それゆえ、第２の光源は、実施形態では、第１の光源と同じスペクトルパワー分布を有してもよい。しかしながら、第１の光源と第２の光源との配置が異なっているのは、前者がルミネッセンス材料を励起するように構成されており、後者が、ルミネッセンス材料光にオプションとして第２の光源光を加えるために使用され、本質的に、第２の光源には第２の光源光をルミネッセンス材料に供給させることがないためである。第２の光源光は、本質的にルミネッセンス材料に到達することなく、本システムを通って伝搬し得る。
上述のように、実施形態では、本システムは、動作モードにおいて白色システム光を供給するように構成されてもよい。白色システム光は、ルミネッセンス材料光、オプションとして（未変換の）第１の光源光、及びオプションとして第２の光源光を含み得る。
本明細書における用語「白色光」は、当業者には既知である。白色光は特に、２０００～２００００Ｋ、特に２７００～２００００Ｋなどの、約１８００Ｋ～２００００Ｋ、一般的な照明に関しては、特に約２７００Ｋ～６５００Ｋの範囲の相関色温度（correlated color temperature；ＣＣＴ）を有する光に関する。実施形態では、バックライトの目的に関して、相関色温度（ＣＣＴ）は特に、約７０００Ｋ～２００００Ｋの範囲であってもよい。また更に、実施形態では、相関色温度（ＣＣＴ）は特に、ＢＢＬ（黒体軌跡；ｂｌａｃｋ ｂｏｄｙ ｌｏｃｕｓ）から約１５ＳＤＣＭ（等色標準偏差；ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｌｏｒ ｍａｔｃｈｉｎｇ）以内、特にＢＢＬから約１０ＳＤＣＭ以内、更により特定的にはＢＢＬから約５ＳＤＣＭ以内である。
用語「可視」、「可視光」、又は「可視発光」、及び同様の用語は、約３８０～７８０ｎｍの範囲の１つ以上の波長を有する光を指す。
用語「制御すること」及び同様の用語は特に、少なくとも、要素の挙動を決定すること、又は要素の動作を管理することを指す。それゆえ、本明細書では、「制御すること」及び同様の用語は、例えば、要素に対して、例えば、測定すること、表示すること、作動すること、開放すること、移行すること、温度を変更することなどの挙動を課すこと（要素の挙動を決定すること、又は要素の動作を管理すること）などを指す場合がある。その他にも、用語「制御すること」及び同様の用語は、監視することを更に含んでもよい。それゆえ、用語「制御すること」及び同様の用語は、要素に挙動を課すこと、並びにまた、要素に挙動を課して、当該要素を監視することを含んでもよい。要素を制御することは、「コントローラ」としてもまた示され得る、制御システムにより行われることができる。それゆえ、制御システムと要素とは、少なくとも一時的に、又は恒久的に、機能的に結合されてもよい。要素は、制御システムを含んでもよい。実施形態では、制御システムと要素とは、物理的に結合されなくてもよい。制御は、有線制御及び／又は無線制御を介して行われることができる。用語「制御システム」はまた、特に機能的に結合されている複数の異なる制御システムを指す場合もあり、複数の異なる制御システムのうちの、例えば１つの制御システムが、マスター制御システムであってもよく、１つ以上の他の制御システムが、スレーブ制御システムであってもよい。制御システムは、ユーザインタフェースを含んでもよく、又はユーザインタフェースに機能的に結合されてもよい。
本システムの（又は、本システム用の）制御システムは、（固有）コードの（ユーザインタフェースによって又は光学センサ（例えば、ＱＲコードリーダ）で入力される）知識に基づいて、本システムへのアクセスを有する、外部制御システムによって制御されるように構成されてもよい。本システムはまた、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｗｉ－Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ、ＢＬＥ若しくはＷｉＭＡＸ、又は別の無線技術などに基づいた、他のシステム又はデバイスと通信するための手段を備えてもよい。
システム、又は装置、又はデバイスは、或る「モード」又は「動作モード」又は「動作のモード」で、アクションを実行してもよい。同様に、方法において、アクション、又は段階、又はステップが、或る「モード」又は「動作モード」又は「動作のモード」で実行されてもよい。用語「モード」はまた、「制御モード」として示される場合もある。このことは、システム、又は装置、又はデバイスがまた、別の制御モード、又は複数の他の制御モードを提供するように適合されてもよいことを排除するものではない。同様に、このことは、モードを実行する前に、及び／又はモードを実行した後に、１つ以上の他のモードが実行されてもよいことを排除し得ない。
しかしながら、実施形態では、少なくとも制御モードを提供するよう適合されている制御システムが、利用可能であってもよい。他のモードが利用可能である場合には、そのようなモードの選択は、特に、ユーザインタフェースを介して実行されてもよいが、センサ信号又は（時間）スキームに応じてモードを実行することのような、他のオプションもまた可能であってもよい。動作モードは、実施形態ではまた、単一の動作モード（すなわち、更なる調整可能性を有さない、「オン」）でのみ動作することが可能な、システム、又は装置、又はデバイスを指す場合もある。
それゆえ、実施形態では、制御システムは、ユーザインタフェースの入力信号、（センサの）センサ信号、及びタイマーのうちの１つ以上に応じて制御してもよい。用語「タイマー」とは、クロック及び／又は所定の時間スキームを指す場合がある。
用語「第２の光源」及び「第２の光源光」及び同様の用語は特に、発光層を照射するためには使用されないが、その光源光が、システム光内でルミネッセンス材料光と混合されるためにオプションとして使用されてもよい、任意の追加的な光源を指す場合がある。それゆえ、第２の光源という用語はまた、異なるスペクトルパワー分布を有する第２の光源光を生成するように構成されている、複数の第２の光源（のサブセット）を指す場合もある。
実施形態では、ルミネッセンス材料光と光源光とは、本質的に同じ光路を有し得るため、ルミネッセンス材料光が、第１のレンズ（及び、同様に光源光が発光層に至る途中で伝搬して通る、オプションの更なるレンズ（以下もまた参照））を通って伝搬した後に、ルミネッセンス材料光を方向転換させることが望ましい場合がある。それゆえ、ビームスプリッタ光学素子、特に、ダイクロイックビームスプリッタ光学素子が適用されてもよい。そのようなビームスプリッタ光学素子は、当該技術分野において既知のような、１つ以上のダイクロイックフィルタを含んでもよい。ビームスプリッタ光学素子は、光源光が本質的な方向転換を伴わずに、ビームスプリッタ光学素子を通過することを可能にし、ルミネッセンス材料光源光が本質的な方向転換を伴って、ビームスプリッタ光学素子を通過することを可能にするように、特に構成されてもよい。
それゆえ、実施形態では、本システムは、ビームスプリッタ光学素子を更に備えてもよく、第１の光源は、第１の光源光を、ビームスプリッタ光学素子を介して、第１のレンズの湾曲状レンズ表面に、第１の光路に沿って、第１の方向で供給するように構成されており、ビームスプリッタ光学素子は、ビームスプリッタ光学素子によって受光されたルミネッセンス材料光を、第１の光路と一致しない第２の光路に沿って、第２の方向で方向付けるように構成されている。
上述のように、第２の光源が利用可能であってもよい。そのような実施形態では、第２の光源は、ルミネッセンス材料光の第２の方向に平行な光源光を、ビームスプリッタ光学素子の方向に供給して、それぞれの光軸を（ビームスプリッタ光学素子から下流で）本質的に一致させてもよい。このようにして、ルミネッセンス材料光と第２の光源光とが、単一の光ビーム内に組み合わされてもよい。それゆえ、実施形態では、第２の光源は、第２の光源光を、ダイクロイックビームスプリッタ光学素子を介して、第３の光路に沿って、第２の方向で供給するように構成されている。
また更なる態様では、本発明はまた、（ｉ）本明細書で定義されるような照明システムと、（ｉｉ）オプションとして、システム光を成形及び／又は修正するための更なる光学素子とを備える、照明デバイスも提供する。
照明デバイス又は照明システムは、例えば、オフィス照明システム、家庭用アプリケーションシステム、店舗照明システム、家庭用照明システム、アクセント照明システム、スポット照明システム、劇場照明システム、光ファイバアプリケーションシステム、投影システム、自己点灯ディスプレイシステム、画素化ディスプレイシステム、セグメント化ディスプレイシステム、警告標識システム、医療用照明アプリケーションシステム、インジケータ標識システム、装飾用照明システム、ポータブルシステム、自動車用アプリケーション、（屋外）道路照明システム、都市照明システム、温室照明システム、園芸用照明、又はＬＣＤバックライトの一部であってもよく、若しくは、それらに適用されてもよい。
ここで、本発明の実施形態が、添付の概略図面を参照して例としてのみ説明され、図面中、対応する参照記号は、対応する部分を示す。
本システム及び第１のレンズの、いくつかの態様及び実施形態を概略的に示す。 本システム及び第１のレンズの、いくつかの態様及び実施形態を概略的に示す。 本システム及び第１のレンズの、いくつかの態様及び実施形態を概略的に示す。 本システム及び第１のレンズの、いくつかの態様及び実施形態を概略的に示す。 いくつかの実施形態及び態様を、代替的ソリューション（図２ｂを参照）にもまた関連して、概略的に示す。 いくつかの実施形態及び態様を、代替的ソリューション（図２ｂを参照）にもまた関連して、概略的に示す。 いくつかの実施形態及び態様を、代替的ソリューション（図２ｂを参照）にもまた関連して、概略的に示す。 いくつかの更なる実施形態（及び態様）を概略的に示す。 いくつかの更なる実施形態（及び態様）を概略的に示す。 いくつかの更なる実施形態（及び態様）を概略的に示す。 いくつかの更なる実施形態（及び態様）を概略的に示す。 いくつかの更なる実施形態（及び態様）を概略的に示す。
概略図面は、必ずしも正しい縮尺ではない。
図１ａは、（ｉ）発光層１００と、（ｉｉ）第１のレンズ２００と、熱伝導体３００とを備える、システム１０００を概略的に示す。より正確には、レンズが完全には描かれていないため、システムの一部が示されている。
発光層１００は、ルミネッセンス材料１５０を含み、ルミネッセンス材料１５０は、第１の光源（図示せず）からの光源光１１で励起されると、ルミネッセンス材料光１５１を生成するように構成されており、光源光は、ルミネッセンス材料１５０が励起されることが可能な波長を有する。発光層１００は、支持体内に埋め込まれているが、また、支持体上に設けられることも可能である。
ここでは、熱伝導体の機能を支持体が有し得るため、支持体は、参照符号３００で示されている。熱伝導体３００は、発光層１００及び第１のレンズ２００のうちの１つ以上と、ここでは、本質的に発光層１００のみと、熱接触するように構成されている。熱伝導体は、１つ以上のフィン３２０、特に複数のフィン３２０を含んでもよい。熱伝導体は、熱伝導性材料３０１を含む。熱伝導体３００は、特にヒートシンクを含み得る。
発光層１００は、受光領域サイズＡ１を有する、受光領域１１０を含む。
第１のレンズ２００は、切頭ボール形状レンズ２５０を含む。第１のレンズは、平面状レンズ表面２２５を含む。平面状レンズ表面２２５は、受光領域１１０に向けられている。平面状レンズ表面２２５は、平面状レンズ表面領域サイズＡ２を有する。
概略的に示されているように、平面状レンズ表面領域サイズＡ２は、受光領域サイズＡ１よりも大きい（図１ｂもまた参照）。受光領域１１０は、平面状レンズ表面２２５から、１～１０μｍの範囲から選択される第２の距離ｄ２の所に構成されているが（図１ｃもまた更に参照）、受光領域１１０と平面状レンズ表面２２５とはまた、重複領域にわたって、本質的にゼロ距離を有してもよい。
第１のレンズ２００は、ＵＶ、可視、及び赤外の波長から選択される所定の波長λ１において屈折率ｎを有する、レンズ材料２０５を含む。レンズ材料２０５は、例えば、サファイア、ＭｇＯ、ＣａＦ２、石英、ＢａＦ２、Ａ３Ｂ５Ｏ１２ガーネット（Ａは例えば、Ｙ、Ｇｄ、及びＬｕのうちの１つ以上であり、Ｂは例えば、Ａｌ及びＧａのうちの１つ以上、特に少なくともＡｌ又は本質的にＡｌのみである）、ＡＬＯＮ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＭｇＦ２のうちの１つ以上を含み得る。例えば、実施形態では、レンズ材料２０５は、サファイアであってもよい。
参照符号２３０は、第１のレンズの外表面を示す。レンズの外表面は、とりわけ、平面状レンズ表面２２５を含む。
発光層１００は、非受光面１２０を含み、非受光面１２０は、第１のレンズ２００と受光関係では構成されておらず、熱伝導体３００は、発光層１００の非受光面１２０の少なくとも一部分と、熱接触、特に物理的に接触している。非受光面１２０は、例えば、端面及び／又は底面を有し得る。
図１ａは、例えば第１のレンズ２００の光軸ＯＡに平行な横断平面により、概略的に断面を示している。図１ｂは、図１ａの断面に垂直な断面を、概略的に示している。円形の支持体及び円形の発光層１００を想定すると、中央の２つの実線の円が、これらをそれぞれ示しており、より小さい実線の円は、領域サイズＡ１（詳細は左を参照）を有する受光領域１１０を示し、より大きい実線の円は、ここでは熱伝導体３００の一実施形態である、支持体を示している。中央の破線の円は、実際には同じ平面内には存在していないが、これは、破線の円が、平面状レンズ表面領域Ａ２（詳細は右を参照）を有する、第１のレンズの平面状レンズ表面２２５を示しているためである。平面状レンズ表面領域サイズＡ２は、特に、受光領域サイズＡ１よりも大きい。例えば、１．２≦Ａ２／Ａ１≦９である。
平面状レンズ表面２２５と発光層１００とは、互いから第２の距離ｄ２の所に構成されてもよく、本質的に、完全に物理的に接触してもよく、又は、物理的接触を有する部分と物理的接触を有さない部分とを有してもよい。後者の実施形態は、相のうちの一方が、ある程度の表面粗さを有する場合に達成され得る。ここでは、例として、セラミック体などの発光層１００が、表面粗さを有する。それゆえ、受光領域１１０は、平面状レンズ表面２２５から、１～１０μｍの範囲から選択される平均の第２の距離ｄ２ａの所に構成されてもよい。しかしながら、上述のように、平均距離はまた、より小さくてもよく、受光領域１１０は、平面状レンズ表面２２５から、＜１μｍの範囲から選択される平均の第２の距離ｄ２ａの所に構成されてもよい。
図１ｄは、第１のレンズ２００の実施形態としての、切頭ボールレンズ２５０の一実施形態を概略的に示す。ここで、ＲＯはボールの半径であり、ｎは屈折率である。参照符号Ｏは、仮想的な非切頭ボールの中心を示しており、湾曲状レンズ表面２１５（すなわち、ボールの残りの部分）から距離ＲＯにある。参照符号Ｏ１は、中心Ｏから第１の距離ｄ１の所に構成されている、平面状レンズ表面２２５の中心を示す。距離ｄ１は、ｄ１＝ＲＯ／ｎとして定義される。しかしながら、そこからのある程度の偏差が存在してもよい。
それゆえ、第１のレンズ２００は、中心点０に対して半径Ｒ０を有する湾曲状レンズ表面２１５と、中心点Ｏから第１の距離ｄ１の所に構成されている平面状レンズ表面２２５とを有する、切頭ボール形状レンズ２５０を含み、ここで、ｄ１＝ｘ＊Ｒ０／ｎであり、０．９≦ｘ≦１．１である。
ボールの焦点距離は、Ｒ２として示されており、Ｒ２＝（ｎ＋１）＊Ｒ０として定義される。
ボールの焦点は、ｚＦＰとして示されており、ｚＦＰ＝ｄ＋Ｒ０－Ｒ２として定義される。
半径入口Ｒｉｎは、Ｒｉｎ＝Ｒ０／ｎ＊（ＳＱＲＴ（ｎ２－１））として定義される。
参照符号２３０は、平面状レンズ表面２２５と湾曲状レンズ表面２１５とを含む、第１のレンズの外表面を示す。
参照符号ＯＡは、（ここでは、第１のレンズ２００の）光軸を示す。
図２ａは、システム１０００の一実施形態を概略的に示し、本システムはまた、照明システムでもあり、（照明）システム１０００は、照明システム光を生成するように構成されている。
概略的に示されているように、第１のレンズ２００は、湾曲状レンズ表面２１５で受光された第１の光源光１１を集光して、平面状レンズ表面２２５から発する（集束された）第１の光源光１１を、発光層１００の受光領域１１０に供給するように構成されている。
図２ａは、それゆえ、発光層１００と、第１のレンズ２００と、熱伝導体３００とを備えるシステム１０００の、一実施形態及び変形形態を概略的に示す。
発光層１００は、ルミネッセンス材料１５０を含み、ルミネッセンス材料１５０は、ルミネッセンス材料１５０が励起されることが可能な波長を有する、第１の光源１０からの光源光１１で励起されると、ルミネッセンス材料光１５１を生成するように構成されている。発光層１００は、受光領域サイズＡ１を有する、受光領域１１０を含む。第１のレンズ２００は、上記で定義されたような、湾曲状レンズ表面２１５と平面状レンズ表面２２５とを有する、切頭ボール形状レンズ２５０を含む。平面状レンズ表面２２５は、平面状レンズ表面領域サイズＡ２を有する。第１のレンズ２００は、湾曲状レンズ表面２１５で受光された光を集光して、平面状レンズ表面２２５から発する（集束された）光を供給するように構成されている。概略的に示されているように、平面状レンズ表面２２５は、受光領域１１０に向けられている。
特に、システム１０００は、照明システム光１００１を生成するように構成されてもよく、照明システム光１００１は、ルミネッセンス材料光１５１を含む。
熱伝導体３００は、発光層１００及び第１のレンズ２００のうちの１つ以上と熱接触するように構成されている。ここでは、熱伝導体は、発光層１００及び第１のレンズ２００の双方と熱接触しているか、又は物理的にさえ接触している（レンズホルダ５０を参照）。
それゆえ、図２ａで概略的に示されているシステム１０００の実施形態は、第１の光源光１１を生成するように構成されている第１の光源１０を更に備える。概略的に示されているように、湾曲状レンズ表面２１５は、第１の光源１０と受光関係で構成されている。
実施形態では、第１の光源１０は、一体となって第１の光源光１１を生成するように構成されている、レーザなどの複数の固体光源１４を含む。光源光１１を正しいビーム形状に成形するために、（第４の）ビーム成形要素３２００が使用されてもよい。参照符号１５は、ここでは細長いロッドである、集光器を示しており、ロッドのノーズにおいて、複数の光源の光が、レーザなどの複数の固体光源１４の光の集中ビームとして抜け出る。
システム１０００の実施形態では、本システムは、第１の光源１０から見た場合に、第１のレンズ２００から上流に構成されている、非球面集光レンズ１２５０を含む、第２のレンズ１２００を更に備えてもよい。更に、システム１０００は、実施形態では、ビームスプリッタ光学素子４００の下流などの、照明システム光１００１の更なるビーム成形のための、第３のレンズ２２００を更に備えてもよい（以下を更に参照）。第３のレンズ２２００は、光学系の更に遠くに焦点を作り出すためのリレーレンズ、又は、遠く離れたスクリーン上に焦点を合わせるための投影レンズであってもよい。
システム１０００の実施形態では、システム１０００は、ダイクロイックビームスプリッタ光学素子４００を更に備えてもよい。そのような実施形態では、第１の光源１０は（それゆえ）、第１の波長の第１の光源光１１を、ダイクロイックビームスプリッタ光学素子４００を介して、第１のレンズ２００の湾曲状レンズ表面２１５に、第１の光路５１に沿って、第１の方向で供給するように構成されてもよく、ダイクロイックビームスプリッタ光学素子４００は、ビームスプリッタ光学素子４００によって受光された、第２の波長のルミネッセンス材料光１５１を、第１の光路５１と一致しない第２の光路５２に沿って、第２の方向で方向付けるように構成されてもよい。第２の波長は、第１の波長と同一であってもよい。
本質的に全ての第１の光源光１１は、ルミネッセンス材料１５０によって変換及び吸収されてもよい。それゆえ、ルミネッセンス材料光１５１に加えて、更なる光をシステム光１００１に追加することが望ましい場合がある。このようにして、例えば、可視光の色点が調整されてもよく、可視光の演色評価数が改善されてもよい。制御システム３０などを使用する、制御可能な光源の場合、システム光１００１のスペクトル特性もまた、制御されてもよい。
それゆえ、実施形態では、システム１０００は、第１の光源光１１と等しいか又は異なっており、かつルミネッセンス材料光１５１とは異なるスペクトルパワー分布を有する、第２の光源光２１を生成するように構成されている、第２の光源２０を更に備えてもよい。システム１０００の動作モードにおいて、システム光１００１は、第２の光源光２１を更に含む。それゆえ、動作モードにおいて、制御システムは、システム光１００１が第２の光源光２１を更に含むことを、本システムに課してもよい。特定の実施形態では、システム１０００は、動作モードにおいて白色システム光１００１を供給するように構成されている。そのような実施形態では、ルミネッセンス材料１５０、及びオプションの第２の光源２０は、それぞれ、可視のルミネッセンス材料光１５１、及び可視の第２の光源光２１を生成するように構成されている。
図２ａのシステムの実施形態で概略的に示されているように、第２の光源２０は、第２の光源光２１０を、ビームスプリッタ光学素子４００を介して、第３の光路５３に沿って、第２の方向で供給するように構成されてもよい。この第３の光路は、ビームスプリッタ光学素子４００の下流の、第２の光路と一致してもよい。
図２ａはまた、（ｉ）先行の請求項のうちのいずれか１つによる照明システム１０００と、（ｉｉ）オプションとして、システム光１００１を成形及び／又は修正するための更なる光学素子とを備える、照明デバイス１の一実施形態及び変形形態も示す。システム１０００の諸要素を取り囲む破線は、例えば、照明デバイス１のハウジングと見なされてもよい。参照符号３は、照明システム光１００１がデバイス１（又は、システム１０００）の外部に抜け出るための、ハウジングの開口部を示す。
反射蛍光体を有する、例えばレーザベースの照明システムに関する（例えば、ＧＯＢＯ（「ｇｏｅｓ ｂｅｆｏｒｅ ｏｐｔｉｃｓ」又は「ｇｏｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｏｐｔｉｃｓ）用途に関する）可能なアーキテクチャは、ポンプレーザ、レンズ、ダイクロイックビームスプリッタ１、及びセラミック蛍光体を備え得る。例えば、１つ以上の青色ポンプレーザからの光は、混合ロッド内で混合され、レンズによりコリメートされてもよい。ダイクロイックビームスプリッタを通過した後、ポンプ光は、例えば直列の集光レンズにより、セラミック蛍光体上に集束される。変換された光は、同じ集光レンズによって収集され、ダイクロイックミラーによって、照明システムの出口に向けて方向付けられる。
しかしながら、レンズは完全には透明ではなく、少量の光を吸収し得ると考えられる。第２の（より小さい）集光レンズの内部における青色ポンプ光のパワー密度は、極めて高くなり得るため、熱的に誘導される応力、及びレンズの限定された熱伝導率に起因して、破砕が生じる。それゆえ、レンズの損傷、破砕、又は破裂さえももたらし得る、集光レンズ内での熱的に誘導される応力が生じ得る。更にまた、照明システムのＧＯＢＯにおける、変換された光ビームの画質は、集光レンズにおける球面収差に起因して、十分には高くなり得ないとも考えられる。更に、高品質の非球面集光レンズは、比較的高価であり得る。
図２ｂ及び図２ｃを参照すると、例えばサファイア製の集光レンズを使用することによって、改善された熱管理が達成され得るが、これは、サファイアの熱伝導率がより高く（ガラスの場合は～１Ｗ／ｍＫであるのに対して、～３４Ｗ／ｍＫ）、光吸収がより少ないためである。第２の集光レンズとして切頭ボールレンズを適用することによって、例えばＧｏｂｏゲートにおいてより良好なスポット品質をもたらす、球面収差を有さないシステムが実現され得る。切頭ボールレンズの製造は、高品質の非球面レンズの製造よりも、複雑ではない場合がある。このことにより、信頼性もまた向上し得る。
図２ｂを参照すると、代替的ソリューションでは、２つの集光レンズが適用されてもよい。図２ｂの光学素子のこの組み合わせは、比較的大きい収差をもたらし得る。
図２ｃを参照すると（図２ａもまた参照）、（図２ｂからの）第２の（小さい）集光レンズが、サファイア（又は、本明細書で列挙されている他の材料）から作製された切頭ボールレンズによって置き換えられている。特に、ボールレンズは、位置ｄ＝Ｒ０／ｎで切頭されており、式中、Ｒ０は半径であり、ｎはボールの屈折率である。そのようなソリューションは、本質的に球面収差を有し得ない。
蛍光体とレンズとの間の（空気）間隙は、１～１０μｍなどの、比較的小さいものであってもよい。より小さい空気間隙は、蛍光体からレンズを通って側面へと向かう、熱の流れの改善を促す。図から分かるように、ボールレンズを更なるヒートシンク（図示せず）上に取り付けるための十分な余地が存在しており、光は、ボールレンズの中心部のみを通過して、周縁部を通過しない。
オプションとして、以下の実施形態で詳述されるように、ボールレンズの形状は、ヒートシンクへの経路を短縮することによって熱伝導を改善するように、及び、ヒートシンクとの接触面積を向上させるように、適合されることができる。
３４．６Ｗ／ｍＫのサファイアの熱伝導率の場合、１０ｍｍ２の面積及び典型的なサファイア厚さｄＳの熱抵抗の推定値は、Ｒ＿ｔｈ＝３ｄＳ［Ｋ／Ｗ］であるため、１０ｍｍの典型的な距離に関して、抵抗は３０Ｋ／Ｗとなる。それゆえ、距離ｄＳを数ｍｍまで低減することは、非常に有意義である。
オプションとして、変換器要素の周りの領域内の、ボールレンズの切頭側は、ヒートシンクと熱接触するように取り付けられるが、このことは、この表面が光学的に不活性であるという事実によって可能にされる。このようにして、最小限の可能な熱抵抗を有する、極めて短い熱経路が実現される。好ましくは相変化材料などの、様々な熱界面材料が使用されることが可能である。概略図面（断面）が、図３ａに示される。
図３ａは、ヒートシンクに向けた、変換器の周りの切頭ボールレンズの熱機械的界面の一実施形態を概略的に示す。
図３ａに示されるように、熱的機能と機械的機能とを統合させることが好ましい場合もあるが、これらの２つの機能を分離して、機械的な位置合わせを独立して実現することも同様に可能である。
参照符号３００は、ヒートシンク３１５を含み得る熱伝導体を指す。更に、熱伝導体はまた、熱伝導性接着剤などの、熱伝導性中間材料を有してもよい。熱結合のための中間材料は、参照符号３１６で示されている。
図３ｂ～図３ｅを参照すると、第１のレンズ２００は、湾曲状レンズ表面２１５を有するボール部分２１０と、平面状レンズ表面２２５を有する円柱部分２２０とを含んでもよく、円柱部分２２０は、円柱形状又は先細円柱形状を有し、熱伝導体３００は、円柱部分２２０と熱接触しているが、平面状レンズ表面２２５とは物理的に接触していない。
オプションとして、ボールレンズの形状は、光学的に非活性な領域において、好適な取り付けと、レンズ内の光の吸収によりレンズ内部で発生する熱を伝達するための良好な熱接触とを、可能にするように適合されている。１つの構成は、半球と円柱部分との組み合わせである。これは、図３ｂで概略的に示される。図３ｂは、レンズの簡便な取り付け、位置合わせ、及び冷却を可能にする、円柱状区画と半球状区画とを含む改良型ボールレンズの概略断面を概略的に示している。切頭ボール形状レンズの３ｂの実施形態は、単一方向（ここでは、下方向）に細長く、切頭されている、一種のボールであってもよい。伸長が長いほど、ｄ１は長くなり得る。
光学的に非活性な領域が、破線と参照符号２１１とで示されている。それゆえ、第１のレンズ２００は、湾曲状レンズ表面２１５と平面状レンズ表面２２５とを含む外表面２３０を有し、第１のレンズ２００は、平面状レンズ表面２２５を介して第１のレンズ２００に入射するルミネッセンス材料光１５１の光線が、外表面２３０の第１の外表面部分２１１に直接到達することができないように構成されており、熱伝導体３００は、第１の外表面部分２１１を介して第１のレンズ２００と熱接触している。それゆえ、第１の外表面部分２１１はまた、光学的に不活性又は非活性な領域として示されてもよい。一般に、第１の外表面部分２１１は、湾曲状レンズ表面２１５とは異なることになるが、平面状レンズ表面２２５とは部分的に重複してもよい点に留意されたい。しかしながら、第１の外表面部分２１１はまた、これらのうちのいずれとも重複しなくてもよく、例えば、実施形態では、外表面２３０は、本質的に、湾曲状レンズ表面２１５、平面状レンズ表面２２５、及び第１の外表面部分２１１（又は、光学的に非活性な領域）によって画定されてもよい。
別の構成は、半球部分と円錐部分との組み合わせである。後者は、熱経路の更なる短縮、またそれゆえ、熱抵抗の低減の利点を有する。これらの実施形態の概略図に関しては、図３ｃ、図３ｄを参照されたい。図３ｃ、図３ｄは、様々な改良型切頭ボールレンズの形状及び取り付けオプションを概略的に示す。（３Ｃ）：変換器からの独立した冷却を可能にする、機械的及び熱的な相互接続材料を使用して、レンズ用のヒートシンク内に正確に取り付けるための、ボールレンズの光学的に不活性な領域内の円錐形状部分；（３ｄ）：（３ｃ）で示されたようなバージョンの一体化バージョン。図に示されているようなバージョン（３ｃ）は、ルミネッセンス変換器からのボールレンズの独立した冷却、並びに、正確かつ独立した位置合わせを可能にする。バージョン（３ｄ）は、ルミネッセンス変換器に対する、ボールレンズの極めて単純な取り付け及び位置合わせを提供する。
オプションとして、切頭ボールレンズは、ルミネッセンス変換器と光学的に接触して取り付けられる。このことは、変換器内への青色光の結合が幾分高められ、変換器からの光抽出が著しく高められる結果として、ある程度のエタンデュの増大という代償にもかかわらず、変換器における熱放散が低減され、それにより、システム効率の向上を可能にするという利点を有する。この構成を有する一実施形態が、図３ｅに示される。図３ｅは、円錐形の熱機械的取り付け区画を有する切頭ボール形状集光レンズと、光学的に透明な相互接続材料３１７による、ボールレンズの切頭部分とルミネッセンス変換器との直接的な光相互接続との、統合された光熱機械的取り付けの一実施形態を概略的に示す。
この相互接続に関して好適な光学材料は、ポンプレーザの典型的な（深い）青色の波長範囲において極めて低い吸収を示す、光学シリコーン材料であろう。円錐区画は、この場合、ボールレンズ内の光線が（レンズと光相互接続部との相対屈折率に応じて）著しく広い角度範囲にわたって拡散することになるため、その領域内で生じることになる光学損失を制限するために、十分に小さいものとするべきである。
とりわけ、本発明は、特にレーザポンピング型光源に関して適用可能であるが、オプションとして、リモートのルミネッセンス変換器を有する高輝度（high brightness；ＨＢ）ＬＥＤポンピング型光源に関しても同様に適用可能である。適用分野は、高光束／狭ビームスポット照明、娯楽／スタジオ／舞台照明、及び投影などの、高輝度光源が要求される全ての分野である。
用語「複数」は、２つ以上を指す。
本明細書の用語「実質的に（substantially）」若しくは「本質的に（essentially）」、及び同様の用語は、当業者には理解されるであろう。用語「実質的に」又は「本質的に」はまた、「全体的に（entirely）」、「完全に（completely）」、「全て（all）」などを伴う実施形態も含み得る。それゆえ、実施形態では、実質的に又は本質的にという形容詞はまた、削除される場合もある。適用可能な場合、用語「実質的に」又は用語「本質的に」はまた、９５％以上、特に９９％以上、更により特定的には９９．５％以上などの、１００％を含めた９０％以上にも関連し得る。
用語「備える（comprise）」は、用語「備える（comprises）」が「から成る（consists of）」を意味する実施形態もまた含む。
用語「及び／又は」は、特に、その「及び／又は」の前後で言及された項目のうちの１つ以上に関連する。例えば、語句「項目１及び／又は項目２」、及び同様の語句は、項目１及び項目２のうちの１つ以上に関連する場合がある。用語「含む（comprising）」は、一実施形態では、「から成る（consisting of）」を指す場合もあるが、別の実施形態ではまた、「少なくとも定義されている種、及びオプションとして１つ以上の他の種を包含する」を指す場合もある。
更に、明細書本文及び請求項での、第１、第２、第３などの用語は、類似の要素を区別するために使用されるものであり、必ずしも、連続的又は時系列的な順序を説明するために使用されるものではない。そのように使用される用語は、適切な状況下で交換可能であり、本明細書で説明される本発明の実施形態は、本明細書で説明又は図示されるもの以外の、他の順序での動作が可能である点を理解されたい。
本明細書では、デバイス、装置、又はシステムは、とりわけ、動作中について説明されてもよい。当業者には明らかとなるように、本発明は、動作の方法、又は動作中のデバイス、装置、若しくはシステムに限定されるものではない。
上述の実施形態は、本発明を限定するものではなく、むしろ例示するものであり、当業者は、添付の請求項の範囲から逸脱することなく、多くの代替的実施形態を設計することが可能となる点に留意されたい。
請求項では、括弧内のいかなる参照符号も、その請求項を限定するものとして解釈されるべきではない。
動詞「備える、含む（to comprise）」及びその活用形の使用は、請求項に記述されたもの以外の要素又はステップが存在することを排除するものではない。文脈が明らかにそうではないことを必要としない限り、明細書本文及び請求項の全体を通して、単語「含む（comprise）」、「含んでいる（comprising）」などは、排他的又は網羅的な意味ではなく包括的な意味で、すなわち、「含むが、限定されない」という意味で解釈されたい。
要素に先行する冠詞「１つの（a）」又は「１つの（an）」は、複数のそのような要素が存在することを排除するものではない。
本発明は、いくつかの個別要素を含むハードウェアによって、及び、好適にプログラムされたコンピュータによって実施されてもよい。いくつかの手段を列挙する、デバイスの請求項、又は装置の請求項、又はシステムの請求項では、これらの手段のうちのいくつかは、１つの同一のハードウェア物品によって具現化されてもよい。特定の手段が、互いに異なる従属請求項内に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが、有利に使用され得ないことを示すものではない。
本発明はまた、デバイス、装置、若しくはシステムを制御し得るか、又は、本明細書で説明される方法若しくはプロセスを実行し得る、制御システムも提供する。また更に、本発明はまた、デバイス、装置、若しくはシステムに機能的に結合されているか、又は、デバイス、装置、若しくはシステムによって含まれている、コンピュータ上で実行されると、そのようなデバイス、装置、若しくはシステムの１つ以上の制御可能要素を制御する、コンピュータプログラム製品も提供する。
本発明は更に、明細書本文で説明される特徴及び／又は添付図面に示される特徴のうちの１つ以上を含む、デバイス、装置、若しくはシステムに適用される。本発明は更に、明細書本文で説明される特徴及び／又は添付図面に示される特徴のうちの１つ以上を含む、方法又はプロセスに関する。
本特許で論じられている様々な態様は、更なる利点をもたらすために組み合わされることも可能である。更に、当業者は、実施形態が組み合わされることが可能であり、また、３つ以上の実施形態が組み合わされることも可能である点を理解するであろう。更に、特徴のうちのいくつかは、１つ以上の分割出願のための基礎を形成し得るものである。

Claims (13)

  1. 発光層と、第１のレンズと、熱伝導体とを備える、システムであって、
    前記発光層が、ルミネッセンス材料を含み、前記ルミネッセンス材料が、前記ルミネッセンス材料が励起されることが可能な波長λ１を有する、第１のレーザ光源からの光源光で励起されると、ルミネッセンス材料光を生成するように構成されており、前記発光層が、受光領域サイズＡ１を有する受光領域を含み、
    前記第１のレンズが、中心点に対して半径Ｒ０を有する湾曲状レンズ表面と、前記中心点から第１の距離ｄ１の所に構成されている平面状レンズ表面とを有する、切頭ボール形状レンズを含み、前記平面状レンズ表面が、平面状レンズ表面領域サイズＡ２を有し、前記第１のレンズが、ＵＶ、可視、及び赤外の波長から選択される所定の波長λ１において屈折率ｎを有する、レンズ材料を含み、ｄ１＝ｘ＊Ｒ０／ｎであり、０．９≦ｘ≦１．１であり、前記平面状レンズ表面領域サイズＡ２が、前記受光領域サイズＡ１よりも大きく、前記第１のレンズが、前記湾曲状レンズ表面で受光された光を集光して、前記平面状レンズ表面から発する光を供給するように構成されており、前記平面状レンズ表面が、前記受光領域に向けられており、
    前記熱伝導体が、前記発光層及び前記第１のレンズのうちの１つ以上と熱接触するように構成されており、
    前記システムは、第１の前記光源光を生成するように構成されている前記第１のレーザ光源を更に備え、前記湾曲状レンズ表面が、前記第１のレーザ光源と受光関係で構成されており、前記システムは、前記第１の光源光と異なるか又は等しく、かつ前記ルミネッセンス材料光とは異なるスペクトルパワー分布を有する、第２の光源光を生成するように構成されている、第２の光源を更に備え、前記システムは、前記ルミネッセンス材料光を含む照明システム光を生成するように構成されており、前記システムの動作モードにおいて、前記照明システム光が、前記第２の光源光を更に含む、システム。
  2. 前記受光領域が、前記平面状レンズ表面から、１～１０μｍの範囲から選択される平均の第２の距離ｄ２ａの所に構成されている、請求項１に記載のシステム。
  3. 前記受光領域が、前記平面状レンズ表面から、＜１μｍの範囲から選択される平均の第２の距離ｄ２ａの所に構成されている、請求項１に記載のシステム。
  4. 前記第１のレンズが、前記湾曲状レンズ表面と前記平面状レンズ表面とを含む外表面を有し、前記第１のレンズが、前記平面状レンズ表面を介して前記第１のレンズに入射するルミネッセンス材料光の光線が、前記外表面の第１の外表面部分に直接到達することができないように構成されており、前記熱伝導体が、前記第１の外表面部分を介して前記第１のレンズと熱接触している、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
  5. 前記第１のレンズが、前記湾曲状レンズ表面を有するボール部分と、前記平面状レンズ表面を有する円柱部分とを含み、前記円柱部分が、円柱形状又は先細円柱形状を有し、前記熱伝導体が、前記円柱部分と熱接触しているが、前記平面状レンズ表面とは物理的に接触していない、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のシステム。
  6. 前記レンズ材料が、１．４～１．９の範囲から選択される、５８９．３ｎｍにおける屈折率ｎを有し、前記レンズ材料が、サファイア、ＭｇＯ、ＣａＦ２、石英、ＢａＦ２、Ｍ３Ａ５Ｏ１２ガーネット、ＡＬＯＮ、ＭｇＡｌ２Ｏ４、及びＭｇＦ２のうちの１つ以上を含み、前記熱伝導体が、ヒートシンクを含み、前記発光層が、前記ルミネッセンス材料を含むセラミック体を含み、１．２≦Ａ２／Ａ１≦９である、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のシステム。
  7. 前記発光層が、非受光面を含み、前記非受光面が、前記第１のレンズと受光関係では構成されておらず、前記熱伝導体が、前記発光層の前記非受光面の少なくとも一部分と物理的に接触している、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のシステム。
  8. 前記第１のレーザ光源及び前記第２の光源を制御することによって、前記照明システム光を制御するように構成されている、制御システムを更に備える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載のシステム。
  9. 前記第１の光源が、一緒に前記第１の光源光を生成するように構成されている、複数の固体光源を含み、前記レンズ材料が、サファイアを含む、請求項１に記載のシステム。
  10. 前記第１の光源から見た場合に、前記第１のレンズから上流に構成されている、非球面集光レンズを含む、第２のレンズを更に備える、請求項１乃至９のいずれか一項に記載のシステム。
  11. ダイクロイックビームスプリッタ光学素子を更に備え、前記第１の光源が、前記第１の光源光を、前記ビームスプリッタ光学素子を介して、前記第１のレンズの前記湾曲状レンズ表面へ、第１の光路に沿って、第１の方向に供給するように構成されており、前記ビームスプリッタ光学素子が、前記ダイクロイックビームスプリッタ光学素子によって受光されたルミネッセンス材料光を、前記第１の光路と一致しない第２の光路に沿って、第２の方向に向かわせるように構成されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のシステム。
  12. 前記システムは、動作モードにおいて白色システム光を供給するように構成されている、請求項１乃至１１のいずれか一項に記載のシステム。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の照明システムと、オプションとして、前記システム光を成形及び／又は修正するための更なる光学素子とを備える、照明デバイス。
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