TWI710802B - 用於產生高亮度光的光學裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種光學裝置(220)。該光學裝置(220)包括：一光轉換部件(226)，其經配置以將第一波長之入射光至少部分轉換成第二波長之光、發射該第二波長之光且反射該第一波長之該光之至少一部分；及一光導(222)，其包括一光入口(223)及一光出口(224)，該光導(222)經配置以將該第一波長之入射光自該光入口(223)導引至該光轉換部件(226)，且將自該光轉換部件(226)發射及/或反射之光導引至該光出口(224)。該光轉換部件(226)及該光出口(224)在該光導(222)之相對表面處。該光轉換部件(226)及該光出口(224)沿該光導(222)之主光軸(OA)配置，且該光入口(223)配置於圍繞該光導(222)之該主光軸(OA)之一幾何包絡面(221)處。

Description

用於產生高亮度光的光學裝置
本發明係關於一種用於產生高亮度光的光學裝置。本發明亦係關於一種包括此一光學裝置之照明系統。
用於產生高亮度照明的照明系統為各種應用所關注，該等應用包含光點、舞台照明、頭燈及數位光投影。
可藉由一系統1(參見圖1)使用一亮光源10(諸如一發光二極體LED或一雷射)而獲得具有一所要光譜分佈之高亮度光，其中由光源發射之一第一波長之一高強度光束15(例如，藍光)經引導朝向包括放置於一靜態散熱器30上之一光轉換部件20之一光學裝置。一分色反射鏡40經配置以選擇性地將第一波長之光15反射朝向光學裝置。因此，光轉換部件20由第一波長之一聚焦光束15照明。第一波長之光15由光轉換部件20部分轉換成一第二波長之光25(例如，黃光)。當第一波長之光與第二波長之光混合時獲得白光。
在此一設定中，為達成自一磷光體光轉換部件之良好散熱連同一高發光效率，US20140166902A1揭示一種波長轉換體，該波長轉換體包括單塊地連接至磷光體(phosphor body)之一導光體(light guide body)。擴展此構造以進一步改良散熱，US20050270775A1揭示一種系統(一定程度上類似於圖1中所示之一系統)，該系統藉由一分色元 件(例如，如圖1之分色反射鏡40)在空間上分離光源與磷光體以禁止經轉換光返回至光源。
然而，此分色反射鏡40使由系統發射之第一光波長15之強度降低。此外，分色反射鏡亦影響組合光之色彩。此外，在該配置中，用於聚焦且聚集經轉換光25之透鏡35不足以聚集全部所發射光。
本發明之一目的係克服至少一些上述問題，且提供一種具有改良光輸出之光學裝置。
根據一第一態樣，提供一種用於產生高亮度光的光學裝置。該光學裝置包括：一光轉換部件，其經配置以將一第一波長之入射光至少部分轉換成一第二波長之光、發射該第二波長之光且反射該第一波長之該光之至少一部分；及一光導，其包括一光入口及一光出口，該光導引經配置以將第一波長之入射光自該光入口導引至該光轉換部件，且將自該光轉換部件發射及/或反射之光導引至該光出口。該光轉換部件及該光出口配置於該光導之相對表面處。
該光轉換部件包括一波長轉換元件。措詞波長轉換元件應被理解為將一第一波長之光轉換成一第二波長之光之任何元件。波長轉換可係歸因於冷光、螢光及/或磷光提供產生經轉換發射光之波長相對於照明光之波長之一斯托克位移(Stokes shift)。
措詞光導應被理解為經配置以較佳藉由在光導之表面上反射光而將光自空間上之一部分導引至空間上之另一部分之任何元件。
該光導提供該第一波長之該光之有效率內耦合且將經內耦合光集中至光轉換元件上。該光導進一步提供準直該第一波長及該第二波長之出射光。
該光轉換部件及該光出口沿該光導之一主光軸配置。該光入口配置於圍繞該光導之該主光軸之一幾何包絡面處。因此，該第一波長 之該光可自該光導之側耦合至該光導中。
藉由將該光入口配置於圍繞該光導之該主光軸之該幾何包絡面處，可避免當引導該第一波長之該光朝向該光轉換部件時經常產生之遮蔽效應。
該光入口與該光出口分離。
該光轉換部件可配置於該光導之一焦點處。由此，該光轉換部件及因此該光學裝置之大小整體上可保持為最小值。此外，可最佳化波長轉換之效率。
該光轉換部件可配置於該光導內光集中度(即，每表面積之光焦度)最高之一點處。
光導可具有一拋物面形狀。此提供將該第一波長之入射光有效率地導引朝向該光轉換部件，以及有效率地導引來自該光轉換部件之該第一波長及該第二波長之出射光。該光導之該拋物面形狀亦提供有效率地準直該出射光。
該光導可為一複合拋物面集光器CPC。因此，該光轉換部件中產生之熱可被有效率地輸送遠離該光轉換部件。此提高該光轉換部件中之該光轉換之該效率。CPC可由一高度導熱材料製成。此材料之實例係釔鋁石榴石YAG、藍寶石或CaF2。因此，達成一良好熱管理。
該光導可為一拋物面反射鏡。該拋物面反射鏡可包括一金屬、一陶瓷材料或一玻璃材料。該拋物面反射鏡可包括一反射表面，該反射表面包括Al、Ag或一多層結構。亦可使用全內反射(TIR)。在該光導係一拋物面反射鏡之情況中，該光學裝置較佳亦包括一透明導熱元件，該透明導熱元件配置於該光轉換部件之頂部上使得至該光轉換部件之入射光及來自該光轉換部件之出射光可到達且離開該光轉換部件，且使得該光轉換部件中產生之熱可被有效率地輸送遠離該光轉換部件。因此，達成一良好熱管理。
該光學裝置亦可包括一反射式導熱元件。該反射式導熱元件可配置於該光轉換部件下方。藉由將用作散熱器之元件配置於該光轉換部件之頂部上及下方，可進一步改良將熱輸送遠離該光轉換部件之效率。因此，達成一良好熱管理。
該光入口可包括一鏡。替代地或組合地，該光入口可包括一繞射光柵。接著可達成將光有效率地內耦合至該光導中。
該光導可包括複數個光入口。此可增加該光焦度及光輸出。此亦可改良來自該光學裝置之該出射光之光束分佈之均勻性。
根據一第二態樣，提供一種照明系統。該照明系統包括根據上文之一光學裝置及經配置以發射一第一波長之光之一光源。該光源可為單色的。該光源可包括一雷射二極體及/或一發光二極體LED。該光源可為一高強度光源。該光學裝置經配置以具有高照度。來自該光學裝置之該照度較佳大於0.5GCd/m2，更佳大於1GCd/m2，且最佳大於3GCd/m2。
該照明系統可進一步包括經配置以將光自該光源導引至該光學裝置之光入口之一額外光導。該額外光導可例如呈一光纖之形式。
自下文給出之實施方式將明白本發明之適用性之一進一步範疇。然而，應瞭解，實施方式及特定實例在指出本發明之較佳實施例時僅以繪示之方式給出，此係因為熟習此項技術者自此實施方式將明白在本發明之範疇內之各種改變及修改。
因此，應瞭解，本發明不限於所描述之裝置之特定組件部分或所描述之方法之步驟，此係因為此裝置及方法可變化。亦應瞭解，本文中使用之術語僅用於描述特定實施例之目的，且並非意欲為限制性的。必須注意，除非上下文另有清楚指示，否則如本說明書及隨附申請專利範圍中使用之冠詞「一(a/an)」、「該(the)」及「所述(said)」意欲意謂存在元件之一或多者。因此，例如，對「一單元」或「該單 元」之提及可包含數個裝置及類似者。此外，字詞「包括」、「包含」、「含有」及類似措詞並不排除其他元件或步驟。
1‧‧‧系統
10‧‧‧光源
15‧‧‧第一波長之高強度光束/第一波長之光/第一波長之聚焦光束/第一光波長
20‧‧‧光轉換部件
25‧‧‧第二波長之光/經轉換光
30‧‧‧靜態散熱器
35‧‧‧透鏡
40‧‧‧分色反射鏡
200‧‧‧照明系統
210‧‧‧光源
220‧‧‧光學裝置
221‧‧‧幾何包絡面
222‧‧‧光導
223‧‧‧光入口
224‧‧‧光出口
226‧‧‧光轉換部件
227‧‧‧波長轉換元件
228‧‧‧反射式導熱元件
229‧‧‧幾何包絡面(圖2)/透明導熱元件(圖5)
230‧‧‧光源光學元件
240‧‧‧額外光導
250‧‧‧光學元件
260‧‧‧混合元件
OA‧‧‧光導之主光軸
現將參考展示本發明之實施例之隨附圖式詳細描述本發明之上述及其他態樣。圖不應被視為將本發明限於特定實施例；而是其等用於說明並理解本發明。
圖1係用於產生高亮度光的一先前技術照明系統之一示意性橫截面側視圖。
圖2係用於產生高亮度光的一發明照明系統之一示意性橫截面側視圖。
圖3係用於產生高亮度光的一替代發明照明系統之一示意性橫截面側視圖。
圖4係用於產生高亮度光的另一替代發明照明系統之一示意性橫截面側視圖。
圖5係用於產生高亮度光的又一替代發明照明系統之一示意性橫截面側視圖。
如圖中所繪示，層及區域之大小經誇大以用於闡釋性目的，且因此經提供以繪示本發明之實施例之一般結構。在各處，相似元件符號指代相似元件。
現下文中將參考隨附圖式更全面描述本發明，隨附圖式中展示本發明之當前較佳實施例。然而，本發明可以許多不同形式具體實施且不應被理解為受限於本文中陳述之實施例；實情係，此等實施例係為透徹性及完整性而提供，且將本發明之範疇充分傳達給熟習此項技術者。
在圖2中，繪示一照明系統200。照明系統200包括一光源210及 一光學裝置220。
光源210經配置以發射一第一波長之光。光源210可為例如發射藍光之一單色光源。光源210可包括一雷射二極體及/或一發光二極體LED。光源210可為一高強度光源。光源210之照度較佳大於0.5GCd/m2，更佳大於1GCd/m2，且最佳大於3GCd/m2。
來自光學裝置之照度較佳大於0.5GCd/m2，更佳大於1GCd/m2，且最佳大於3GCd/m2。
光學裝置220包括：一光導222，其包括一光入口223、一光出口224；及一光轉換部件226。光入口223係其中可將光耦合至光導222中之光導222與周圍或環境之間之一界面。光出口224係其中可將光自光導222耦合輸出之光導222與周圍或環境之間之一界面。光轉換部件226及光出口224沿光導222之一主光軸OA配置。光入口223配置於圍繞光導222之主光軸OA之一幾何包絡面229(亦參見圖3)處。光入口223與光出口224實體分離。
光入口223可包括光導222中之一凹槽或開口。一鏡可配置於光入口223處以將光耦合至光導222中。鏡可為曲面的。鏡表面可塗覆有一介電或金屬反射層。替代地或組合地，一繞射光柵可配置於光入口223處以將光耦合至光導222中。繞射光柵可為曲面的。
照明系統200經配置使得光源210經由光入口223將第一波長之光發射至光導222中。針對此目的，一光源光學元件230可配置於光源210之下游以將第一波長之一光束導引至光入口223中。在此方面，措詞下游意謂由一光源發射之光束中之一位置。或者，代替使用光源光學元件230，可憑藉一額外光導240(參見圖3)將第一波長之光導引至光入口223中。
圖3繪示照明系統之一替代實施例，其中由光源210發射之第一波長之光由此一額外光導240導引至光入口223。如圖3中繪示，額外 光導240可為一分離元件。或者，額外光導240可為光導222之一整體部分。在後者情況中，獲得在額外光導240與光導222之間形成光入口223之一虛擬界面。額外光導240可為例如一光纖。因此，自光源210發射之第一波長之光可經由額外光導240導引至光導222中。在上文及下文描述之全部實施例中，自光源210發射之第一波長之光可經由額外光導240導引至光導222中。可憑藉一反射鏡或繞射光柵將光入口223處之光束重定向朝向光轉換部件226。
光轉換部件226經配置以將一第一波長之入射光至少部分轉換成一第二波長之光。例如，光轉換部件226可經配置以將入射藍光轉換成黃光。光轉換部件226進一步經配置以發射第二波長之光。光轉換部件226進一步經配置以反射第一波長之光之至少一部分。因此，光轉換部件226可稱為一反射式光轉換部件。其中反射式光轉換部件意謂一光轉換部件經配置以在其之前表面處由光照射且反射入射光之至少一部分。光導222較佳具有一拋物面形狀。然而，亦可使用用於導引光之其他適合形狀。光轉換部件226可配置於光導222之一焦點處。
光導222經配置以將第一波長之入射光自光入口223導引至光轉換部件226，且將自光轉換部件226發射及/或反射之光導引至光出口224。因此，光導222經配置以傳輸第一波長及第二波長之光。
光轉換部件226包括一波長轉換元件227及一反射式導熱元件228。波長轉換元件227經配置以將第一波長之入射光至少部分轉換成第二波長之光。例如，波長轉換元件227可經配置以將入射藍光轉換成黃光。
波長轉換元件227楔於反射式導熱元件228與光導222中間。
波長轉換元件227可包括一磷光體材料，諸如一陶瓷磷光體。陶瓷磷光體可為Ce摻雜之YAG或LuAg陶瓷，諸如具有高導熱性之Lumiramic。光轉換部件226可替代地或亦包括有機螢光染料或量子 點。
量子點係通常具有僅數奈米之一寬度或直徑之半導體材料之小晶體。當由入射光激發時，一量子點發射由晶體之大小及材料決定之一色彩之光。因此，可藉由調適點之大小而產生一特定色彩之光。具有在可見範圍內之發射之大多數已知量子點係基於具有諸如硫化鎘(CdS)及硫化鋅(ZnS)之一殼之硒化鎘(CdSe)。亦可使用無鎘量子點，諸如磷化銦(InP)及硫化銅銦(CuInS2)及/或硫化銀銦(AgInS2)。量子點展示極窄之發射帶且因此其等展示飽和色彩。此外，藉由調適量子點之大小可容易調諧發射色彩。本發明中可使用此項技術中已知之任何類型之量子點。然而，因環境安全及顧慮之原因，較佳可使用無鎘量子點或至少具有一極低鎘含量之量子點。
波長轉換元件227額外地或替代地可包括一無機磷光體。無機磷光體材料之實例包含但不限於：鈰(Ce)摻雜之YAG(Y3Al5O12)或LuAG(Lu3Al5O12)。Ce摻雜之YAG發射淡黃光，而Ce摻雜之LuAG發射黃綠光。發射紅光之其他無機磷光體材料之實例可包含但不限於：ECAS及BSSN；ECAS係Ca1-xAlSiN3：Eux，其中0<x
Figure 105116513-A0202-12-0008-11
1，較佳0<x
Figure 105116513-A0202-12-0008-12
0.2；且BSSN係Ba2-x-zMxSi5-yAlyN8-yOy：Euz，其中M表示Sr或Ca，0
Figure 105116513-A0202-12-0008-13
x
Figure 105116513-A0202-12-0008-14
1、0
Figure 105116513-A0202-12-0008-15
y
Figure 105116513-A0202-12-0008-16
4且0.0005
Figure 105116513-A0202-12-0008-17
z
Figure 105116513-A0202-12-0008-18
0.05，且較佳0
Figure 105116513-A0202-12-0008-19
x
Figure 105116513-A0202-12-0008-20
0.2。
因此，波長轉換元件227之發光材料基本上可由選自包括以下各者之群組之材料製成：(M<I>1-x-yM<II>xM<III>y)3(M<IV>1-zM<V>z)5O12，其中M<I>選自由包括Y、Lu或其等之混合物之群組，M<II>選自包括Gd、La、Yb或其等之混合物之群組，M<III>選自包括Tb、Pr、Ce、Er,、Nd、Eu或其等之混合物之群組，M<IV>係Al，M<V>選自包括Ga、Sc或其等混合物之群組，且0
Figure 105116513-A0202-12-0008-21
x
Figure 105116513-A0202-12-0008-22
1、0
Figure 105116513-A0202-12-0008-23
y
Figure 105116513-A0202-12-0008-24
0.1、0
Figure 105116513-A0202-12-0008-25
z
Figure 105116513-A0202-12-0008-26
1；(M<I>1-x-yM<II>xM<III>y)2O3，其中M<I>選自包括Y、Lu或其等之混合物之群組，M<II>選自包括Gd、La、Yb或其等之混合物之群 組，M<III>選自包括Tb、Pr、Ce、Er,、Nd、Eu、Bi、Sb或其等之混合物之群組，且0
Figure 105116513-A0202-12-0009-7
x
Figure 105116513-A0202-12-0009-8
1、0
Figure 105116513-A0202-12-0009-9
y
Figure 105116513-A0202-12-0009-10
0.1；(M<I>1-x-yM<II>xM<III>y)S1-zSez，其中M<I>選自包括Ca、Sr、Mg、Ba或其等之混合物之群組，M<II>選自包括Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr、Sb、Sn或其等之混合物之群組，M<III>選自包括K、Na、Li、Rb、Zn或其等之混合物之群組，且0
Figure 105116513-A0202-12-0009-62
x
Figure 105116513-A0202-12-0009-63
0.01、0
Figure 105116513-A0202-12-0009-31
y
Figure 105116513-A0202-12-0009-32
0.05、0
Figure 105116513-A0202-12-0009-33
z
Figure 105116513-A0202-12-0009-34
1；(M<I>1-x-yM<II>xM<III>y)O，其中M<I>選自包括Ca、Sr、Mg、Ba或其等之混合物之群組，M<II>選自包括Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr或其等之混合物之群組，M<III>選自包括K、Na、Li、Rb、Zn或其等之混合物之群組，且0
Figure 105116513-A0202-12-0009-52
x
Figure 105116513-A0202-12-0009-53
0.1、0
Figure 105116513-A0202-12-0009-54
y
Figure 105116513-A0202-12-0009-55
0.1；(M<I>2-xM<II>xM<III>2)O7，其中M<I>選自包括La、Y、Gd、Lu、Ba、Sr或其等之混合物之群組，M<II>選自包括Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或其等之混合物之群組，M<III>選自包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或其等之混合物之群組，且0<=x<=1；(M<I>1-xM<II>xM<III>1-yM<IV>y)O3，其中M<I>選自包括Ba、Sr、Ca、La、Y、Gd、Lu或其等之混合物之群組，M<II>選自包括Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或其等之混合物之群組，M<III>選自包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或其等之混合物之群組，M<IV>選自包括Al、Ga、Sc、Si或其等之混合物之群組，且0
Figure 105116513-A0202-12-0009-56
x
Figure 105116513-A0202-12-0009-57
0.1、0
Figure 105116513-A0202-12-0009-58
y
Figure 105116513-A0202-12-0009-59
0.1；或其等之混合物。
波長轉換元件227之特定適合發光材料係Ce摻雜之釔鋁石榴石(YAG，Y3Al5O12)及/或鎦鋁石榴石(LuAG)。
波長轉換元件227之導熱性較佳高於2W．m-1．K-1，更佳高於6W．m-1．K-1，且最佳高於20W．m-1．K-1。
波長轉換元件227較佳具有與第一波長之光之光點相同之大小。直徑之典型大小係200μm、400μm及600μm。
波長轉換元件227與反射式導熱元件228直接熱接觸。波長轉換元件227可化學鍵結至反射式導熱元件228。因此，無需發光(burn)成 一高強度光點之有機膠質或其他材料。
波長轉換元件227包括經配置而面向光導222之一前表面。波長轉換元件227包括一後表面，後表面與前表面相對。反射式導熱元件228配置於波長轉換元件227之後表面處。
反射式導熱元件228包括一反射表面。反射式導熱元件228經配置以反射第一波長之光。反射式導熱元件228經配置以反射第二波長之光。反射式導熱元件228可包括一繞射光柵、一鏡或其他適合反射鏡。藉此可達成光之有效率再分散且極大地增加來自光學裝置220光發射。
反射式導熱元件228進一步經配置以分散波長轉換元件227中產生之熱。反射式導熱元件228可包括選自包括以下各者之材料群組之一材料：銀；鋁；氮化硼；微細發泡形成之聚對苯二甲酸乙二酯MCPET；半透明多晶氧化鋁陶瓷PCA；氧化鈦TiO2；或其等之一組合。反射式導熱元件228可包括一鏡面或漫反射材料，諸如鋁或銀。反射元件亦可包括氮化硼或氧化鋁，其等提供反射及改良導熱性以進行改良之熱管理。反射式導熱元件228之導熱性較佳高於2W．m-1．K-1，更佳高於6W．m-1．K-1，且最佳高於20W．m-1．K-1。波長轉換元件227與反射式導熱元件228熱接觸。
波長轉換元件227可與反射式導熱元件228直接熱接觸。此可藉由將波長轉換元件227化學鍵結至反射式導熱元件228而達成。因此，無需發光成一高強度光點之有機膠質或其他材料。藉此達成熱之有效率再分散及發射且可增加來自照明系統200光發射。此將降低波長轉換元件227上熱負載。因此增加波長轉換元件227之量子效率。
根據圖2、圖3及圖4之實施例，光導222係一複合拋物面集光器CPC。CPC係一固體。波長轉換元件227與呈CPC形式之光導222直接熱接觸。
CPC包括具有高導熱性之材料。因此，CPC經配置以分散波長轉換元件227中產生之熱。此將降低波長轉換元件227上之熱負載。因此增加波長轉換元件227之量子效率。藉此達成熱之有效率再分散及發射且可增加來自照明系統200光發射。
波長轉換元件227可化學鍵結至CPC。因此，無需發光成一高強度光點之有機膠質或其他材料。或者，波長轉換元件227可嵌入於CPC中。藉由將波長轉換元件227嵌入於CPC中，可提高熱遠離波長轉換元件227之傳導性。此外，此亦實現波長轉換元件227之側面冷卻。
CPC之導熱性較佳高於2W．m-1．K-1，更佳高於6W．m-1．K-1，且最佳高於20W．m-1．K-1。
CPC可由陶瓷材料、CaF、Al2O3、金剛石及/或玻璃製成。如上文所述，波長轉換元件227可包括一陶瓷材料(例如，釔鋁石榴石YAG或鎦鋁石榴石LuAG)之一摻雜部分。若如此，則CPC較佳分別為YAG或LuAG。
照明系統200可進一步包括一光學元件250，該光學元件250經配置以聚集自光學裝置220發射之光。光學元件250在圖2中被繪示為一透鏡，但熟習此項技術者認識到可使用其他透鏡或鏡及透鏡或鏡系統。例如，光學元件250可形成為光導222之一整體部分。
光學元件250可進一步經配置以將經聚集光聚焦至一混合元件260中。混合元件260經配置以混合進入混合元件260之光。進入混合元件260之光源於光學裝置220且可包括一在空間上不同之光譜組成，即第一波長及第二波長之光在空間上可分離。進入混合元件260之光在空間上藉由例如多重反射及/或繞射而混合。藉此與進入混合元件260之光相比，離開混合元件260之光可具有在空間上更均勻之一光譜分佈。藉此可獲得提供在空間上更均勻之一光輸出之一照明系統 200。混合元件260可為一光纖或一光導。混合元件260之光學功能可為將光束輸送至另一位置。
如上文所述，第一波長之光可為藍光且第二波長之光可具有比第一波長更長之一波長，諸如黃光。藍光與黃光之一組合可產生白光。藉由用混合元件260混合藍光與黃光，照明系統200可提供具有一更均勻光譜分佈之白光。
混合元件260可為一光纖。藉此可達成一簡單、具成本效益且可撓之混合元件260。進入混合元件260之光進一步可藉由全內反射而在光纖之芯體中有效率地傳播。混合元件260替代地可為一透明桿。桿或光纖之橫截面可為非圓形，例如具有一方形、六邊形或八邊形橫截面以改良光混合。
熟習此項技術者認識到本發明決不限於上文描述之較佳實施例。相反地，在隨附申請專利範圍之範疇內之許多修改及變動係可行的。
反射式導熱元件228可與光導222直接熱接觸。此將提高熱遠離楔於反射式導熱元件228與光導222中間之波長轉換元件227之傳導性。
波長轉換元件227及CPC可燒結成一單一元件。
反射式導熱元件228及CPC可由一類似材料製成。
如圖4中繪示，光導222可包括自複數個光源210接收光之複數個光入口223。此可增加照明系統之光焦度及光輸出。此亦可改良來自光學裝置出射光之光束分佈之均勻性。
在上文結合圖2至圖4論述之實施例中，光導222呈一CPC之形式。然而，代替使用一CPC，亦可使用一拋物面反射鏡。此繪示於圖5中。在上文及下文描述之全部實施例中，可使用呈一拋物面反射鏡之形式之一光導而非CPC。拋物面反射鏡包括一金屬、一陶瓷材料或 一玻璃材料。拋物面反射鏡進一步包括一反射表面，該反射表面包括Al、Ag或一多層結構。亦可使用全內反射TIR。此外，使用一拋物面反射鏡，可將一透明導熱元件229配置於波長轉換元件227之頂部上。此將提高熱遠離楔於反射式導熱元件228與透明導熱元件229中間之波長轉換元件227之傳導性。
此外，光入口可配置於與光出口相同之光導之表面處。因此，根據此實施例，與光轉換部件相比，光入口配置於光導之相對表面處。根據此實施例，第一波長之入射光可經由一繞射光柵耦合至光導中。繞射光柵可經配置使得其繞射第一波長之光。繞射光柵可經配置使得其實質上並不影響第二波長之光之傳播。
另外，自對圖式、揭示內容及隨附申請專利範圍之一研究，熟習此項技術者在實踐如所主張之本發明時可理解並實現對所揭示之實施例之變動。在申請專利範圍中，字詞「包括」並不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一(a/an)」並不排除複數個。單純的事實係，在互不相同的附屬請求項中敘述某種量測並不表示無法有利使用此等量測之一組合。
200‧‧‧照明系統
210‧‧‧光源
220‧‧‧光學裝置
221‧‧‧幾何包絡面
222‧‧‧光導
223‧‧‧光入口
224‧‧‧光出口
226‧‧‧光轉換部件
227‧‧‧波長轉換元件
228‧‧‧反射式導熱元件
229‧‧‧幾何包絡面(圖2)
250‧‧‧光源光學元件
260‧‧‧混合元件
OA‧‧‧光導之主光軸

Claims (14)

  1. 一種光學裝置(220)，其包括：一光轉換部件(226)，其經配置以將一第一波長之入射光至少部分轉換成一第二波長之光、發射該第二波長之光且反射該第一波長之該光之至少一部分；及一光導(222)，其包括一光入口(223)及一光出口(224)，該光導(222)經配置以將該第一波長之入射光自該光入口(223)導引至該光轉換部件(226)，且將自該光轉換部件(226)發射及/或反射之光導引至該光出口(224)；其中該光轉換部件(226)及該光出口(224)配置於該光導之相對表面處，及其中該光轉換部件(226)及該光出口(224)沿該光導(222)之一主光軸(OA)配置，且其中該光入口(223)配置於圍繞該光導(222)之該主光軸(OA)之一幾何包絡面(221)處。
  2. 如請求項1之光學裝置(220)，其中該光導(222)具有一拋物面形狀。
  3. 如請求項1或2之光學裝置(220)，其中來自該光學裝置(220)之照度高於0.5GCd/m2。
  4. 如請求項1或2之光學裝置(220)，其中該光導(222)係一複合拋物面集光器。
  5. 如請求項1或2之光學裝置(220)，其中該光導(222)包括釔鋁石榴石YAG、藍寶石或CaF2。
  6. 如請求項1或2之光學裝置(220)，其中該光導(222)係一拋物面反射鏡。
  7. 如請求項6之光學裝置(220)，其中該拋物面反射鏡包括一金屬、 一陶瓷材料或一玻璃材料。
  8. 如請求項6之光學裝置(220)，其中該拋物面反射鏡包括一反射表面，該反射表面包括Al、Ag或一多層結構。
  9. 如請求項1或2之光學裝置(220)，其中該光入口(223)包括一鏡。
  10. 如請求項1或2之光學裝置(220)，其中該光入口(223)包括一繞射光柵。
  11. 如請求項1或2之光學裝置(220)，其進一步包括一反射式導熱元件(228)。
  12. 如請求項1或2之光學裝置(220)，其中該光導(222)包括複數個光入口(223)。
  13. 一種照明系統，其包括：如請求項1或2之一光學裝置(220)，及一光源(210)，其經配置以發射一第一波長之光。
  14. 如請求項13之照明系統，其進一步包括經配置以將光自該光源(210)導引至該光學裝置(220)之該光入口(223)之一額外光導(240)。
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