WO2013139620A1 - Weisslichterzeugung - Google Patents

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WO2013139620A1
WO2013139620A1 PCT/EP2013/054708 EP2013054708W WO2013139620A1 WO 2013139620 A1 WO2013139620 A1 WO 2013139620A1 EP 2013054708 W EP2013054708 W EP 2013054708W WO 2013139620 A1 WO2013139620 A1 WO 2013139620A1
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light
converter
arrangement according
layer
blue light
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Bernd WÖLFING
Volker Hagemann
Jürgen Meinl
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Schott Ag
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774—Aluminates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21K—NON-ELECTRIC LIGHT SOURCES USING LUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING ELECTROCHEMILUMINESCENCE; LIGHT SOURCES USING CHARGES OF COMBUSTIBLE MATERIAL; LIGHT SOURCES USING SEMICONDUCTOR DEVICES AS LIGHT-GENERATING ELEMENTS; LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21K9/00—Light sources using semiconductor devices as light-generating elements, e.g. using light-emitting diodes [LED] or lasers
    • F21K9/60—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction
    • F21K9/64—Optical arrangements integrated in the light source, e.g. for improving the colour rendering index or the light extraction using wavelength conversion means distinct or spaced from the light-generating element, e.g. a remote phosphor layer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21S—NON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S41/00—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps
    • F21S41/10—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source
    • F21S41/14—Illuminating devices specially adapted for vehicle exteriors, e.g. headlamps characterised by the light source characterised by the type of light source
    • F21S41/16—Laser light sources
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/141—Beam splitting or combining systems operating by reflection only using dichroic mirrors
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    • G02B27/14—Beam splitting or combining systems operating by reflection only
    • G02B27/142—Coating structures, e.g. thin films multilayers
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    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for generating in particular white light, by means of blue light and a converter for converting blue light into yellow light and mixing these spectral components.
  • the ratio of blue light component to yellow light component in the generated illumination light depends on the conversion medium, which the incident blue light of a
  • the parameters of the converter are exactly complied with, including the doping of the converter material, the light scattering in the converter material and the thickness of the converter. Only by carefully tuning such parameters can the correct spectral ratio of blue to yellow light be achieved and thus obtain white light.
  • the invention has for its object to provide an arrangement for adjusting the color locus of light, the larger tolerances in such material parameters as the thickness of the converter, doping of the converter material,
  • a blue light excitation light source and a converter for converting substantially all of the blue light into yellow light are provided.
  • a holder or carrier directs in a remission geometry the surface of the converter to the excitation light source and also in
  • the thickness of the converter is chosen correspondingly large.
  • Embodiment of the invention thus penetrates 70% to 90% of the blue light in the converter and is there almost completely converted into yellow light (and heat).
  • the optical coating but can be converted light
  • Illuminating light which appears blue-yellow white because of the mixture.
  • a dichroic layer or even a thin metallic layer can be used as the optical coating.
  • specular reflection on a dichroic or metal layer may also be advantageous.
  • an antireflection layer (R ⁇ 0.05, better R ⁇ 0.01) is first prepared for the
  • Excitation light and the converted light applied to the converter and then the litter layer.
  • Optical coating is considered to be regulatory in the
  • the stated object can also be achieved without optical coating on the surface of the converter by taking into account the refractive index of the converter medium in determining the correct angle of the excitation light source to the surface of the converter.
  • the refractive index of the converter medium in determining the correct angle of the excitation light source to the surface of the converter.
  • Reflectance geometry in the illumination direction where it mixes with the reflected blue light of the excitation light source to finally produce a white light impression.
  • FIG. 1 shows a section through a converter with a dichroic surface layer and a holder of the converter
  • Fig. 2 shows a further section through a converter with a thin metallic surface layer and a holder of the converter
  • Fig. 3 is a section through another converter.
  • FIG. 1 schematically illustrates an arrangement for producing white light.
  • an excitation light source 1 for blue light for example generated by a diode laser
  • a converter 2 which has a coating 3 on its surface
  • the converter material may be a Ce-YAG ceramic.
  • the coating 3 is an optical coating using a dichroic layer or a thin metallic layer. The coating 3 divides the excitation light stream into a reflected light portion and a penetrating one
  • Light components is generally maintained an angle not equal to 90 ° of the incident light to the surface of the converter.
  • the invading blue light is from the
  • Converter 2 is converted into yellow light 6, and more so, the lower the light penetrates into the converter, and discharged as a light lobe, not shown.
  • Conversion point is indicated at 60. From there, the converted light spreads to all sides.
  • the thickness (d) of the converter is chosen according to the invention at least so large that substantially all light entering the converter is converted.
  • the carrier or holder 4 is designed to be reflective to the penetrating blue light 1, but above all
  • the proportion of the reflected blue light is determined via the layer composition and layer thickness of the coating 3.
  • the reflected light is at 5 and that
  • the coating 3 is an optical coating, the formation of which incidentally also of the refractive index of the
  • Conversion medium is dependent to reflect the correct proportion at the correct angle, or to let penetrate.
  • the optical coating 3 has in the blue
  • a preselectable reflection factor in order to arrive at the desired result of the white light when mixing with the emitted yellow part of the light.
  • the reflection factor at the optical coating also depends on the angle of incidence on the converter. This will help in the training of
  • the converted yellow light should be coupled as completely as possible in a spectral range from 480 nm to 650 nm for an angular distribution of 0 ° to 60 ° to the surface normal of the converter.
  • the optical coating is in the spectral range of 480 to 650 nm with a
  • Fig. 2 shows an embodiment of the arrangement for
  • Adjustment of the color locus of light with a scattering layer 30 The remaining elements correspond to the embodiment according to FIG. 1. Again, the thickness (d) of the converter is chosen to be at least large enough to convert substantially all of the light that enters the converter. The proportion of the reflected blue light is defined by the scattering layer 30.
  • the litter layer 30 may, for. B. be a thin white paint. Underneath the scattering layer 30, an antireflection layer may extend, which minimizes unwanted reflection of the excitation light.
  • Fig. 3 shows a third embodiment of the invention.
  • the blue excitation light 1 is at an angle to the normal on the
  • Emission site is shown at 60.
  • the converted light spreads out in all places, including in
  • Illumination direction as indicated at 6. Part of the converted light is also reflected by the
  • the carrier or holder 4 reflects and leaves the converter in the illumination direction.
  • the carrier or holder 4 may be formed as a wedge-shaped plate which is rotatable about a rotation axis 40. Upon rotation of the converter 2 about this axis of rotation 40, the angle of incidence of the application light 1 changes. In this way, a fine adjustment of the angle of incidence with respect.
  • the surface of the converter is possible. This can also be done later if the excitation light source is not available with a uniform excitation wavelength.
  • the proportion of the reflected blue light 5 is determined by the laws of reflection when passing light from a thinner into a more optically denser medium.
  • the converter material used was a Ce-YAG ceramic with a refractive index of 1.833.
  • the reflected fraction was selected to be 0.2. This gives an angle of incidence of 68.3 °. A deviation in the angle of incidence of +/- one degree only leads to a change of +/- 1% in

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Abstract

Weißlichterzeugung mit gemischtem blauen und gelben Licht. Das gelbe Licht stammt von einem Konverter (2), der praktisch alles eindringende blaue Licht in gelbes Licht verwandelt.

Description

Weißlichterzeugung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Erzeugung von insbesondere weißem Licht, mittels blauen Lichts und eines Konverters zur Konversion von blauem Licht in gelbes Licht und Mischen dieser Spektralbestandteile.
Derartige Anordnungen sind vielfach bekannt:
(WO 2004/105647A1, JP 2009105125, US 7,654,712 B2,
US 2007/189352A1, US 7,758,224 B2, US 7,433,115 B2,
US 7,356,054 B2 und DE 10 2010 028949). Das Verhältnis von blauem Lichtanteil zum gelben Lichtanteil in dem erzeugten Beleuchtungslicht hängt von dem Konversionsmedium ab, welches das einfallende blaue Licht einer
Anregungslichtquelle in gelbes Licht als Anteil des
Beleuchtungslichtes erzeugt. Um den Weißbereich in dem Farbspektrum-Diagramm zu treffen, müssen verschiedene
Parameter des Konverters genau eingehalten werden, darunter die Dotierung des Konvertermaterials, die Lichtstreuung im Konvertermaterial und die Dicke des Konverters. Nur bei genauer Abstimmung solcher Parameter kann das richtige Spektralverhältnis von blauem zum gelben Licht, erzielt werden, und damit weißes Licht erhalten werden. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Einstellung des Farbortes von Licht zu schaffen, die größere Toleranzen bei solchen Materialparametern wie Dicke des Konverters, Dotierung des Konvertermaterials,
Lichtstreuung im Konverter zulässt bzw. die Verwendung von Konvertermaterial ermöglicht, bei dem der spektrale
Weißbereich nicht durch Konversion allein erreicht werden kann . Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst und durch die weiteren
Merkmale von abhängigen Ansprüchen weitergebildet und ausgestaltet .
Im Einzelnen ist eine Anregungslichtquelle für blaues Licht und ein Konverter zur Konversion praktisch des gesamten blauen Lichtes in gelbes Licht vorgesehen. Ein Halter oder Träger richtet in einer Remissionsgeometrie die Oberfläche des Konverters zur Anregungslichtquelle und auch in
Beleuchtungsrichtung aus. Um im Wesentlichen alles
eindringende blaue Licht im Konverter in gelbes Licht umzuwandeln, wird die Dicke des Konverters entsprechend groß gewählt. Um den gewünschten Farbort im Farbspektrum- Diagramm als Ergebnis der Mischung von konvertiertem und unkonvertiertem Licht einzustellen, ist eine optische
Beschichtung der Oberfläche des Konverters vorgesehen. Auf diese Weise kann unabhängig von den Materialparametern des Konverters weißes Licht aus reflektiertem blauen Licht und remittiertem gelbem Licht gemischt werden.
Um zu einem richtigen Mischungsverhältnis zwischen blauem und gelben Licht zu gelangen, kann die optische
Beschichtung einen Reflexionsfaktor in einem Bereich von R = 0,1 bis R = 0,3 für einfallendes Licht bei einer
Wellenlänge im Bereich von 430 bis 460 nm und einen
Reflexionsfaktor von R < 0,05 besser R < 0,01 bei
austretendem konvertierten Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 480 bis 650 nm aufweisen. Bei dieser
Ausgestaltung der Erfindung dringt also 70 % bis 90 %des blauen Lichtes in den Konverter ein und wird dort praktisch vollständig in gelbes Licht (und Wärme) umgewandelt. Die optische Beschichtung aber kann konvertiertes Licht
praktisch vollständig durchlassen, so dass sich das
erzeugte gelbe Licht als Anteil in dem abgegebenen
Beleuchtungslicht wiederfindet, das wegen der Mischung blau-gelb weiß erscheint. Als optische Beschichtung kann eine dichroitische Schicht oder auch eine dünne metallische Schicht verwendet werden.
Es ist aber auch möglich, mit einer Streuschicht, bspw. als dünner Farbauftrag, zu arbeiten. Eine solche Schicht hat im Allgemeinen den Vorteil, dass der Anteil des
Anregungslichts, der reflektiert wird, nicht spekular sondern diffus reflektiert - also zurückgestreut - wird. Dadurch überlagert sich die Winkelverteilung des
zurückgeworfenen Anregungslichts besser mit der des
konvertierten Lichts. Wenn jedoch im optischen System eine Trennung der beiden Lichtbestandteile nicht nachteilhaft oder sogar erwünscht ist, kann auch die spekulare Reflexion an einer dichroitischen oder Metallschicht von Vorteil sein. Wenn bei der Verwendung einer Streuschicht die spekulare Reflexion am Übergang ins optische dichtere
Medium des Konverters absolut unerwünscht ist - z.B. weil der spekulare Anteil unerwünschte optische Effekte erzeugt oder weil der Anteil des konvertierten Lichts erhöht werden soll, ohne den des gestreuten zu reduzieren - wird zunächst eine Antireflexschicht (R<0,05 besser R<0,01) für das
Anregungslicht und das konvertierte Licht auf den Konverter aufgebracht und darauf die Streuschicht.
Durch die Streuschicht wird zwangsläufig auch aus dem
Konverter austretendes Licht in den Konverter
zurückgestreut. Da die Absorptionslänge für das
konvertierte Licht im Konverter aber lang ist, wird der größte Teil des zurückgestreuten Lichts, erneut den
Konverter verlassen.
Die SchichtZusammensetzung und die Schichtdicke der
optischen Beschichtung wird als Regulativ bei der
Einstellung des eindringenden zum reflektierten blauen Licht eingesetzt.
Der konkrete Wert für den Reflexionfaktor R ist in der Anwendung abhängig von der Wellenlänge des Anregungslichtes und dem Spektrum des konvertierten Lichts sowie der
Effizienz des Konverters.
Die gestellte Aufgabe kann auch ohne optische Beschichtung an der Oberfläche des Konverters gelöst werden, indem die Brechzahl des Konvertermediums bei der Bestimmung des richtigen Winkels der Anregungslichtquelle zur Oberfläche des Konverters berücksichtigt wird. Wenn Licht im schrägen Winkel auf die Konverteroberfläche trifft, dann wird ein Anteil reflektiert und ein anderer Anteil dringt in das Konvertermedium ein. Der eindringende Anteil des
Anregungslichtes wird praktisch vollständig in gelbes Licht konvertiert und verlässt den Konverter gemäß der
Remissionsgeometrie in Beleuchtungsrichtung, wo er sich mit dem reflektierten blauen Licht der Anregungslichtquelle mischt, um schließlich einen Weißlichteindruck zu erzeugen.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen, der Zeichnung und aus den Ansprüchen. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen Konverter mit einer dichroitischen Oberflächenschicht und einem Halter des Konverters , Fig. 2 einen weiteren Schnitt durch einen Konverter mit einer dünnen metallischen Oberflächenschicht und einem Halter des Konverters, und
Fig. 3 einen Schnitt durch einen weiteren Konverter.
Fig. 1 stellt schematisch eine Anordnung zur Erzeugung von weißem Licht dar. Es gibt eine Anregungslichtquelle 1 für blaues Licht, bspw. von einem Diodenlaser erzeugt, und einen Konverter 2, der eine Beschichtung 3 an seiner
Oberfläche aufweist und auf einem Träger oder Halter 4 befestigt ist. Bei dem Konvertermaterial kann es sich um eine Ce-YAG Keramik handeln. Die Beschichtung 3 ist eine optische Beschichtung, für die eine dichroitische Schicht oder eine dünne metallische Schicht verwendet wird. Die Beschichtung 3 teilt den Anregungslichtstrom in einen reflektierten Lichtanteil und einen eindringenden
Lichtanteil auf. Zum Zwecke der Festlegung dieser
Lichtanteile wird im Allgemeinen ein Winkel ungleich 90° des einfallenden Lichtes zur Oberfläche des Konverters eingehalten. Das eindringende blaue Licht wird von dem
Konverter 2 in gelbes Licht 6 umgewandelt, und zwar umso mehr, je tiefer das Licht in den Konverter eindringt, und als nicht dargestellte Lichtkeule abgegeben. Eine
Konversionsstelle ist bei 60 angedeutet. Von dort aus breitet sich das konvertierte Licht nach allen Seiten aus. Die Dicke (d) des Konverters wird gemäß der Erfindung mindestens so groß gewählt, dass im Wesentlichen alles Licht, das in den Konverter eindringt, konvertiert wird. Der Träger oder Halter 4 ist reflektierend ausgebildet, um das eindringende blaue Licht 1, aber vor allem
konvertiertes gelbes Licht zu reflektieren, was bei 7 angedeutet ist. Durch die Reflektivität des Trägers oder Halters 4 kann somit Material des Konverters eingespart werden.
Der Anteil des reflektierten blauen Lichts wird über die SchichtZusammensetzung und Schichtdicke der Beschichtung 3 bestimmt. Das reflektierte Licht ist bei 5 und das
emittierte gelbe Licht bei 6 skizziert. Das blaue und das gelbe Licht mischen sich und ergeben weißes Licht in
Beleuchtungsrichtung der Anordnung.
Die Beschichtung 3 ist eine optische Beschichtung, deren Ausbildung im Übrigen auch von dem Brechungsindex des
Konversionsmediums abhängig ist, um im richtigen Winkel den richtigen Anteil zu reflektieren, bzw. eindringen zu lassen. Die optische Beschichtung 3 weist im blauen
Lichtspektrum, das von 430 bis 460 nm reicht, einen im voraus wählbaren Reflexionsfaktor auf, um beim Mischen mit dem emittierten Gelbanteil des Lichts zu dem gewünschten Ergebnis des Weißlichtes zu gelangen. Ein passabler Wert für den Reflexionsfaktor ist R=0,2. Der Reflexionsfaktor an der optischen Beschichtung hängt auch vom Einfallwinkel auf den Konverter ab. Dies wird bei der Ausbildung der
optischen Beschichtung berücksichtigt. Das konvertierte gelbe Licht soll in einen Spektralbereich von 480 nm bis 650 nm für eine Winkelverteilung von 0° bis 60° zur Oberflächennormale des Konverters möglichst vollständig ausgekoppelt werden. Die optische Beschichtung wird im Spektralbereich von 480 bis 650 nm mit einem
Reflexionsfaktor < 0,05 besser < 0,01 ausgelegt.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform der Anordnung zur
Einstellung des Farbortes von Licht mit einer Streuschicht 30Die übrigen Elemente entsprechen der Ausführungsform nach Fig. 1. Auch hier wird die Dicke (d) des Konverters mindestens so groß gewählt, dass im Wesentlichen alles Licht, das in den Konverter eindringt, konvertiert wird. Der Anteil des reflektierten blauen Lichts wird über die Streuschicht 30 definiert. Die Streuschicht 30 kann z. B. ein dünner weißer Farbauftrag sein. Unter der Streuschicht 30 kann sich eine Antireflexionsschicht erstrecken, die eine unerwünschte Reflexion des Anregungslichts minimiert. Fig. 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung.
Gleichartige Elemente zu den besprochenen Ausführungsformen werden mit den gleichen Bezugszeichen belegt. Das blaue Anregungslicht 1 wird im Winkel zur Normalen auf die
Oberfläche des Konverters eingestrahlt und wird dabei zunehmend in gelbes Licht konvertiert, wobei ein Teil des blauen Lichtes bis zur spiegelnden Oberfläche des Trägers oder Halters 4 gelangt und reflektiert wird, jedoch vor Erreichen der Oberfläche des Konverters im Wesentlichen vollständig absorbiert wird. Eine Absorbier- und
Emissionsstelle ist bei 60 gezeigt. Das konvertierte Licht breitet sich nach allen Stellen aus, so auch in
Beleuchtungsrichtung, wie bei 6 angedeutet. Ein Teil des konvertierten Lichtes wird auch durch die spiegelnde
Oberfläche des Trägers oder Halters 4 reflektiert und verlässt den Konverter in Beleuchtungsrichtung. Der Träger oder Halter 4 kann als eine keilförmige Platte ausgebildet sein, die um eine Drehachse 40 drehbar ist. Bei Drehung des Konverters 2 um diese Drehachse 40 verändert sich der Einfallwinkel des Anlegungslichtes 1. Auf diese Weise ist eine feine Einstellung des Einfallswinkels bzgl. der Oberfläche des Konverters möglich. Dies kann auch nachträglich erfolgen, wenn die Anregungslichtquelle nicht mit einer einheitlichen Anregungswellenlänge zur Verfügung steht . Der Anteil des reflektierten blauen Lichts 5 wird über die Reflektionsgesetze beim Übergang von Licht aus einem dünneren in ein optisch dichteres Medium bestimmt. Durch geeignete Wahl des Einfallwinkels des Anregungslichtes 1 auf die Oberfläche des Konverters 2 wird das Verhältnis zwischen konvertierten und nicht konvertierten Licht bestimmt und damit das Mischungsverhältnis zwischen
reflektiertem blauen Licht und emittierten gelben Licht. Auf diese Weise ist die Einstellung des Farbortes im
Farbortdiagram möglich und damit die Erzeugung von
Weißlicht. Ausführungsbeispiel :
Als Konvertermaterial wurde eine Ce-YAG Keramik mit einer Brechzahl von 1,833 verwendet. Der reflektierte Anteil wurde zu 0,2 ausgewählt. Dieser ergibt einen Einfallwinkel von 68,3°. Eine Abweichung im Einfallwinkel von +/- einem Grad führt nur zu einer Änderung von +/- 1 % im
reflektierten Anteil (0,19 bzw. 0,21). Eine Abweichung in der Brechzahl um 0,05 führt ebenfalls nur zu einer Änderung von +/- 1% im reflektierten Anteil. Beide Parameter können ohne großen technischen Aufwand genauer eingestellt werden. Wird ein 0,2 mm dickes Konverterplättchen in Transmission oder Remission verwendet, so dass der nichtkonvertierte Anteil 0,2 beträgt, muss die Dicke auf +/- 6 ym genau eingestellt werden, um ebenfalls eine Genauigkeit von +/- 1% im nichtkonvertierten Anteil zu erreichen.
Falls eine Lichtquelle mit polarisiertem Licht vorliegt, kann dies genutzt werden, um den Anteil 0,2 des
reflektierten Lichts schon bei kleineren Winkeln zu
erreichen. Bei senkrechter Polarisation ist diese Bedingung schon bei 50,6° erfüllt. In diesem Fall wird der
Leuchtfleck auf dem Konverter nicht so stark verzerrt, wie bei nichtpolarisiertem Licht. In diesem Fall reicht eine Winkelgenauigkeit von +/- 1,5°, um den reflektierten Anteil zwischen 0,19 und 0,21 zu halten.

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zur Einstellung des Farbortes von Licht, insbesondere zur Erzeugung von weißem Licht, umfassend:
- eine Anregungslichtquelle (1) mit blauem Licht,
- einen Konverter (2) zur Konversion von blauen Licht der Anregungslichtquelle (1) in gelbes Licht,
- einen Träger (4) des Konverters (2), um in einer Remissionsgeometrie den Konverter im richtigen Winkel zur Anregungslichtquelle (1) und in
Beleuchtungsrichtung auszurichten,
-eine Beschichtung (3) der Oberfläche des Konverters (2) zu Zwecken der Einstellung des reflektierten Lichtanteils zum eindringenden Lichtanteil,
-wobei die Dicke (d) des Konverters (2), gemessen von der Konverteroberfläche zum Träger, so groß gewählt wird, dass im Wesentlichen alles eindringende blaue Licht in gelbes Licht konvertiert wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
wobei die optische Beschichtung (3) einen Reflexionsfaktor im Bereich von R = 0,1 bis R = 0,3 für einfallendes Licht bei einer Wellenlänge im Bereich von 430 bis 460 mm und einem Reflexionsfaktor R < 0,05 bei austretendem,
konvertiertem Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 480 bis 650 nm aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
wobei die optische Beschichtung eine dichroitische Schicht darstellt .
4. Anordnung nach Anspruch 2,
wobei die optische Beschichtung eine dünne metallische Schicht darstellt.
5. Anordnung nach Anspruch 1,
wobei die Beschichtung eine Streuschicht (30) darstellt.
6. Anordnung nach Anspruch 5,
wobei die Streuschicht (30) aus einem dünnen Farbauftrag besteht.
7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, wobei unter der
Streuschicht eine Antireflexionsschicht auf den Konverter aufgebracht ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei SchichtZusammensetzung und Schichtdicke der optischen Beschichtung (3) als Regulativ bei der Einstellung des eindringenden zum reflektierten blauen Licht gewählt ist.
9. Anordnung zur Einstellung des Farbortes zur Erzeugung von weißem Licht, umfassend:
- eine Anregungsquelle (1) mit blauem Licht,
-einen Konverter (2) zur Konversion von eingestrahltem blauen Licht in emittiertes gelbes Licht,
- einen Träger (4) des Konverters (2), um den
Konverter in Remissionsgeometrie im richtigen Winkel zur Anregungslichtquelle (1) und in
Beleuchtungsrichtung auszurichten,
- wobei die Dicke (d) des Konverters (2), gemessen von der Konverteroberfläche zum Träger, so groß gewählt wird, dass im Wesentlichen alles eindringende blaue Licht in gelbes Licht konvertiert wird,
- wobei der Anteil des reflektierten blauen Lichtes zum eingestrahlten Licht durch die Gesetze zum
Übergang von Licht von einem optisch dünneren zur einem optisch dichteren Medium bestimmt wird.
10. Anordnung nach Anspruch 9, wobei das Licht mit
einfallendem Lichtstrahl gegen das Lot der Oberfläche des Konverters (2) in einem Winkelbereich von 60° bis 75° in Abhängigkeit des Konvertermaterials gewählt wird.
11. Anordnung nach Anspruch 10, wobei für senkrecht zur Oberfläche polarisiertes Licht ein Winkelbereich zwischen 35° bis 70° gewählt wird.
12. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei der Träger (4) eine drehbare, keilförmige Platte umfasst, so dass durch Drehung der keilförmigen Platte der
Einfallwinkel des Lichtes zur Oberfläche des Konverters (2) veränderbar ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Konverter (2) eine Ce-YAG Keramik darstellt.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Konverter (2) eine Ce-TAG Keramik darstellt.
15. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Konverter (2) eine Ce-LuAG Keramik darstellt.
PCT/EP2013/054708 2012-03-22 2013-03-08 Weisslichterzeugung WO2013139620A1 (de)

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