WO2013153007A1 - Optisches bauelement und verfahren zur homogenisierung der optischen strahlungsdichte - Google Patents

Optisches bauelement und verfahren zur homogenisierung der optischen strahlungsdichte Download PDF

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WO2013153007A1
WO2013153007A1 PCT/EP2013/057255 EP2013057255W WO2013153007A1 WO 2013153007 A1 WO2013153007 A1 WO 2013153007A1 EP 2013057255 W EP2013057255 W EP 2013057255W WO 2013153007 A1 WO2013153007 A1 WO 2013153007A1
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electromagnetic radiation
optical component
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Gertrud KRÄUTER
Ulrich Hartwig
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Osram Gmbh
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    • H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64—Heat extraction or cooling elements
    • H01L33/644—Heat extraction or cooling elements in intimate contact or integrated with parts of the device other than the semiconductor body

Definitions

  • an optical zoom lens In various embodiments, an optical zoom lens
  • Radiation density electromagnetic radiation provided in an optical device.
  • projectors are used regularly to visualize data. Such a projector projects the data to be displayed in the form of individual stationary and / or moving images onto, for example, a screen. It is known to generate the necessary excitation radiation with the aid of a conventional discharge lamp in a conventional projector, so for example one
  • LARP Laser Activated Remote Phosphor
  • the phosphor comprises or consists of
  • Excitation radiation in particular an excitation beam
  • Conversion properties of the phosphor is determined. In down-conversion, the excitation radiation of the
  • Radiation source by means of the irradiated phosphor in conversion radiation with longer wavelengths than the Excitation radiation converted.
  • the conversion element blue excitation radiation
  • blue laser light are converted into red or green conversion radiation (conversion light, illumination light).
  • wavelength conversion Forming electromagnetic radiation of a second wavelength from electromagnetic radiation of a first wavelength is called wavelength conversion.
  • Wavelength conversion is in optoelectronic
  • a blue light turns into a yellow light
  • the color mixture of blue light and yellow light forms white light.
  • the Stokes shift of phosphors can be used.
  • Radiation to emitted electromagnetic radiation conjugate energy difference i. the absorbed energy or energy loss leads to a local increase in the temperature of the phosphor and heating of the surrounding substance. If the temperature of the phosphor exceeds a critical value, the so-called thermal quenching begins and reduces the efficiency of the wavelength conversion of the phosphor.
  • the efficiency is, for example, as the ratio of converted, emitted
  • Electromagnetic radiation can be understood and can be proportional to the absorption cross section of the phosphor.
  • the excitation radiation can introduce a large amount of energy into the conversion unit, as a result of which it can heat up considerably. This can damage the
  • Phosphors lead as single luminescent or Phosphor mixture may be present.
  • Phosphors lead as single luminescent or Phosphor mixture may be present.
  • Wavelength conversion For a homogeneous appearance of the converted, emitted light and a constant efficiency, therefore, the intensity should be limited locally in the dye, so that no intensity peaks occur. Intensity peaks occur spontaneously, i. spatially and temporally distributed arbitrarily.
  • Conversion element or the phosphor it is known to arrange a plurality of conversion elements on a phosphor wheel (often referred to as phosphor wheel, pump wheel or color wheel), which is irradiated with the excitation beam while it rotates. Due to the rotation will be
  • Peak intensity is the honeycomb capacitor, as in
  • honeycomb capacitor is a multi-lens optically
  • an optical device a method for producing the optical
  • Radiation-tight electromagnetic radiation provided in an optical device, with which it is possible thermodynamically the angle of incidence of incident
  • Electromagnetic radiation to change locally and intensity-dependent In the context of this description, an organic substance, regardless of the respective state of matter, in chemically uniform form, by characteristic physical and chemical properties characterized compound of the carbon. Furthermore, in the context of this description, an inorganic substance may be one in a chemically uniform form, regardless of the particular state of matter
  • an organic-inorganic substance can be understood as meaning a compound present in chemically uniform form, characterized by characteristic physical and chemical properties, regardless of the respective state of matter, with compounds which contain carbon and are free of carbon.
  • the term "substance” encompasses all of the abovementioned substances, for example an organic substance, an inorganic substance, and / or a hybrid substance
  • a substance mixture may be understood to mean components of two or more different substances whose
  • a substance class means a substance or mixture of one or more organic substances, one or more inorganic substances or one or more hybrid substances.
  • the term "material” can be used synonymously with the term "substance”.
  • the energy difference between absorbed electromagnetic radiation and emitted electromagnetic radiation can be converted into phonons, ie heat, and / or by emission from electromagnetic radiation of one wavelength
  • an optical zoom lens In various embodiments, an optical zoom lens
  • Heat generation material for generating heat from absorbed electromagnetic radiation
  • a heat generating material thermally coupled mixture of a first material and a second material, wherein the first material and the second material are arranged such that at a first temperature, the difference of the refractive index of the first material to the refractive index of the second material is less than a first value; at a second temperature, the difference in the refractive index of the first substance to the refractive index of the second substance is greater than the first value.
  • the two temperatures can occur simultaneously in the same optical component at different locations.
  • the refractive index of the first substance for example a silicone, may be about 0.02 higher in the blue wavelength region of the spectrum of electromagnetic radiation than in the yellow wavelength region.
  • the refractive index change as a function of the temperature can remain almost the same for the first material.
  • another scattering i. form different scattering angles or a different scattering pattern than for the incident blue light.
  • converted light with respect to incident light may be dependent on the choice of the first substance, for example the silicone, and / or the choice of the second substance, for example S1O2 particles.
  • the first substance may form a matrix in which the second substance is embedded.
  • the first substance may be self-supporting.
  • the second material may comprise particles.
  • the particles may have a
  • the particles may have a curved surface.
  • one or more particles of the particles may form one or more optical scattering centers for electromagnetic radiation.
  • the composition of matter of the optical device may have a weight percentage of the second material of from about 1% to about 70%, for example, in a range of from about 1% to about 30%.
  • concentration of the heat generating substance By means of the concentration of the heat generating substance, the effective intensity range of the electromagnetic radiation can be adjusted.
  • the heat-generating material may have a Stokes shift between absorbed
  • the heat-generating material may be in physical contact with the first substance.
  • the heat generation material may be embedded in the matrix of the first substance.
  • the heat generating material may be embedded in a thermally conductive fourth substance and the fourth substance is in physical contact with the first substance.
  • the fourth substance may be self-supporting.
  • the fourth substance may be any substance.
  • the heat generation material may be configured such that the heat generation takes place by means of the energy from the Stokes shift.
  • the heat-generating substance may absorb electromagnetic radiation
  • Converting vibrational energy for example heating water by absorption of microwaves
  • the first value may have a value in a range of about 0.04 to
  • first substance and the second substance may have different temperature-dependent
  • the first substance and the second substance may have a difference in temperature-dependent
  • Refractive index change greater than about 0.0003 ° C
  • Refractive index change is the cause of the different refractive indices of the first substance and the second substance at the second temperature.
  • the difference between the first temperature and the second temperature may be at least about 50 ° C.
  • the first temperature may have a temperature below about 50 ° C.
  • the second temperature may be at a temperature above about 40 ° C.
  • first fabric and the second fabric may be modified in a thermally induced change of
  • the second temperature may vary depending on the particular
  • Heat generating material such as the phosphor
  • Heat generating material have a value of about 200 ° C.
  • the first fabric and the second fabric may change in intensity
  • Refractive index difference is. The second temperature and / or the temperature difference between the first
  • Temperature and the second temperature may depend on the particular heat generating material, for example the Phosphor, and the local cooling conditions of the
  • Heat generating material for example, the cooling rate, have values that are lower than when thermally changing the temperature, for example, a second temperature with a value of about 50 ° C.
  • the high-intensity positions i. the temperature of the optical component can be changed locally by means of incident light to the second temperature, in the optical component, with respect to a
  • incident light beam can be changed, for example by means of continuous rotation of the optical component.
  • a cooling of the third substance, for example of the heat generating material, for example of the phosphor can be formed.
  • the first substance may be any substance.
  • the polysiloxanes of the first substance may comprise a silicone casting resin or be formed from the group: polydimethylsiloxanes of different hardness (refractive index at RT: 1.41),
  • Polydimethylsiloxanes / polydiphenylsiloxanes of different hardness (refractive index at RT: 1, 43 - 1, 54).
  • the second substance may be a substance or a stoichiometric compound and / or
  • amorphous SiO X crystalline SiO x , CaF 2, MgF 2, LiF.
  • the heat-generating substance may comprise or be formed from a phosphor, wherein the phosphor is thermally stable at the second temperature.
  • Heat generating substance have a substance or be formed from the group of substances: garnets with Ce3 + - doped, for example, yttrium-aluminum oxide, Luthetium aluminum oxide, Luthetium aluminum gallium oxide, or with Eu2 + -doped metal nitrides and / or metal oxynitrides.
  • the heat-generating substance may comprise or be formed from nanoparticles.
  • the nanoparticles of the invention are nanoparticles of the invention.
  • Heat generating substance have a substance or a stoichiometric compound of the substance or be formed from the group of substances: carbon,
  • Carbon compounds and / or substances that absorb visible light are Carbon compounds and / or substances that absorb visible light.
  • the optical component for cooling a wavelength-converting dye in a light emitting diode for example an organic
  • OLED Light emitting diode
  • the optical component can be used to reduce intensity peaks of an electromagnetic radiation source.
  • a method of fabricating the optical device comprising: applying a heat generation material to generate heat from absorbed electromagnetic radiation to a support, and applying it to the substrate Heat generating material thermally coupled mixture of a first material and a second material on the carrier, wherein the first material and the second material such
  • Difference of the refractive index of the first substance to the refractive index of the second substance is smaller than a first value, and; at a second temperature, the difference in the refractive index of the first substance to the refractive index of the second substance is greater than the first value.
  • the first substance can be formed as a matrix of the substance mixture in which the second substance is embedded.
  • the second substance may comprise particles.
  • Particles have a particle size in a range of about 200 nm to about 300 nm.
  • Particles are applied with a curved surface.
  • a curved surface In yet another embodiment of the method, a
  • Particles or more particles form optical scattering centers for electromagnetic radiation.
  • Mixture be applied such that it has a
  • Secondary mass content of mass from about 1% to about 70%, for example from about 1% to about 30%
  • Heat generating material are formed with the first substance standing in physical contact.
  • Heat generating material are embedded in a thermally conductive fourth substance and the fourth substance are in physical contact with the first substance.
  • the fourth substance can be self-supporting.
  • Heat generating material be set up such that the heat generation by means of the energy from the Stokes shift takes place.
  • the first value may have a value in a range of about 0.04 to about 0.05.
  • the first substance and the second substance may be different
  • the first temperature may have a temperature below about 50 ° C.
  • the second temperature may have a temperature above about 50 ° C.
  • the first substance may comprise or be formed from a polysiloxane.
  • Polysiloxanes of the second material have a Silikonvergussharz or be formed from the group:
  • Polydimethylsiloxanes of different hardness (refractive index at RT: 1.41), polydimethylsiloxanes / polydiphenylsiloxanes of different hardness (refractive index at RT: 1.43-1.54).
  • the first substance can be formed self-supporting.
  • the second substance may be a substance or a stoichiometric compound
  • Heat generating material have a phosphor or be formed from it.
  • Phosphorus of the heat generating material have a substance or be formed from the group of substances: with Ce3 + -doped garnets, for example yttrium-aluminum oxide, luthetium-aluminum oxide, or with Eu2 + -doped
  • Heat generating material have nanoparticles or be formed therefrom.
  • Mixture comprises or is formed from the group of substances: carbon and / or carbon compounds or other substances that absorb visible light.
  • the optical device comprises: a phosphor; and a mixture of a first substance and a second substance thermally coupled to the phosphor, wherein the first substance and the second substance are arranged such that at a first temperature the difference between the refractive index of the first substance and the refractive index of the second substance is less than one first value is; at a second temperature, the difference of the refractive index of the first substance from the refractive index of the second substance is greater than the first value; the method comprising: irradiating the
  • a method for homogenizing the radiation density becomes electromagnetic
  • the optical device comprises: a heat generating material for generating heat from absorbed electromagnetic Radiation; and a mixture of a first substance and a second substance thermally coupled to the heat generation substance, wherein the first substance and the second substance are arranged such that at a first temperature the difference between the refractive index of the first substance and the refractive index of the second substance is less than one first value is; at a second temperature, the difference of the refractive index of the first substance from the refractive index of the second substance is greater than the first value; wherein the method comprises irradiating the heat generating substance and the substance mixture with electromagnetic radiation, wherein the electromagnetic radiation at the common
  • Boundary surface of the first substance is scattered with the second substance and the scattered electromagnetic radiation
  • Figure 1 is a schematic cross-sectional view of an optical
  • Figure 2 is a schematic cross-sectional view of an optical element
  • Figure 3 is a schematic cross-sectional view of an optical
  • Figure 4 is a schematic cross-sectional view of an optical
  • FIG. 5 shows a diagram in which a method for homogenizing the radiation density of electromagnetic radiation in an optical component according to various exemplary embodiments at a first temperature is shown;
  • Figure 6 is a diagram in which a method of operation
  • Figure 7 is a table in the refractive indices of different
  • Fig.l shows a schematic cross-sectional view of an optical device 100 according to various
  • the optical device 100 may comprise a mixture 118 of a matrix 102 of a first material 102 and embedded therein particles 104 of a second material 104 and molecules or clusters of a heat generating material 106.
  • the refractive indices of the matrix 102 and the particles 104 are at the first temperature about the same.
  • the matrix 102 and the particles 104 do not have a significant optical interface 116, i. the refractive index difference is smaller than the first value.
  • Incident electromagnetic radiation 110 generated by a radiation source 108 is transmitted 112 almost unscattered by the optical device 100. However, a portion of the incident electromagnetic radiation 110 is absorbed by the heat-generating material 106 and re-emitted 114 at a different wavelength.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of an optical component 200 according to various
  • Embodiments at a second temperature.
  • Refractive indices of the matrix 202 and the particles 104 are different at the second temperature.
  • the matrix 202 and the particles 104 may have significant optical interface 208, i. is the refractive index difference
  • electromagnetic radiation 110 from the radiation source 108 is scattered 204 diffusely on the particles 104 from the optical device at the second temperature 200. Part of the incident electromagnetic radiation 110 is generated by the heat generating material 106
  • FIG. 3 shows the schematic cross-sectional view of an optical component 300 according to various aspects
  • Embodiments at a first temperature.
  • the optical component 300 has a mixture of substances 304 on a matrix 102 of a first substance 102 in the
  • Particles 104 of a second substance 104 are embedded on.
  • the matrix 102 is in physical contact with a second composition 306 of a fourth substance 302 in which molecules or clusters of a heat-generating substance 106 are embedded.
  • the refractive indices of the matrix 102 and of the particles 104 are approximately equal to 116 at the first temperature, so that incident electromagnetic radiation 110 of a radiation source 108 is almost unscattered (the unscattered light 112 is symbolized by an arrow 112 in FIG first temperature 300
  • Electromagnetic radiation 110 may be from the
  • heat-generating material 106 is absorbed and emitted again at a different wavelength (the emitted light 114 is symbolized in FIG. 3 by means of an arrow 114).
  • 4 shows the schematic cross-sectional view of
  • the heat generated by the heat generating material 106 is transferred from the thermally conductive fourth material 302 to the mixture of substances 304 and the temperature is changed to the second temperature, for example heated or cooled.
  • the Refractive indices of the matrix 202 and the particles 104 are different at the second temperature 208, so that
  • Radiation source 108 diffusely scattered (the diffused light 204 is symbolized in Figure 4 by an arrow 204) can be transmitted from the optical device at the second temperature 400. Part of the incident
  • electromagnetic radiation 110 is generated by the
  • Heat-generating material 106 is absorbed and emitted with a different wavelength again scattered (the scattered
  • emitted light 206 is symbolized in Figure 4 by means of an arrow 206).
  • FIG. 5 shows a diagram 500 in which a method for the
  • Radiation is shown in an optical device according to various embodiments.
  • Radiation source 108 which emits electromagnetic radiation 110 incident on the optical device of the first embodiment 100 or the second embodiment 300 at a first temperature. At the first temperature, the incident electromagnetic radiation 110 is transmitted almost unscattered 112 and emits 114, respectively.
  • Intensity peaks 504 of the electromagnetic radiation 110 locally cause heating of the optical component to the second temperature 200 or 400 and, due to the local refractive index difference 208, cause diffused scattering of the transmitted electromagnetic radiation 204 or of the absorbed and emitted electromagnetic energy
  • electromagnetic radiation module 602 the one
  • the radiation density of the focused beam 110 can be determined by focusing with respect to the
  • the heat generating material 106 may be used as the phosphor 106
  • incident radiation 110 with high radiation density in a color mixture 112, 114 are converted.
  • optical component 100 or 300 intensity peaks 504 of the incident radiation 110 are avoided on the phosphor 106.
  • FIG. 7 shows an overview in a table 700 of FIG.
  • silicones 704, 706, 708, 710 as the first substance 102 may form the matrix 102, in the particle 104 as a second substance 104 from
  • Silica glass 712 are embedded. At a first temperature, for example 25 ° C, the refractive indices are
  • Silicones 704, 706, 708, 710 and silica glass 712 are very similar to 116, while at a second temperature, for example 125 ° C, they are very different 208.
  • the device may comprise:
  • a matrix of the first fabric a silicone casting resin of the type polydimethylsiloxane with the temperature-dependent refractive indices at a wavelength of 589 nm: 1.41
  • Particles for example particles with a curved surface, for example spherical particles, or any other form of particles; from the second material: fused silica (amorphous S1O2) having an average diameter d 50 of about 200 nm to about 300 nm and a refractive index of 1.46
  • the device may comprise a phosphor which is in the matrix of the first substance
  • yttrium-aluminum oxide Luthetium aluminum oxide, Luthetium aluminum gallium oxide, or with Eu2 + -doped metal nitrides and / or
  • the optical excitation of the heat-generating substance can be achieved with a laser array with several laser diodes,
  • one output per diode in a range of about 1 W to about 3 W, for example, about 1.4 W to about 2 W, and a total power density of the laser array in one
  • Fluorescent can be applied to a rotating wheel to reduce the thermal load.
  • the device in another embodiment, the device
  • the device may comprise: Grenade with Ce3 + doped, for example, yttrium-aluminum oxide, Luthetium-aluminum oxide, Luthetium-aluminum-gallium oxide, or with Eu2 + -doped metal nitrides and / or metal oxynitrides.
  • Ce3 + doped for example, yttrium-aluminum oxide, Luthetium-aluminum oxide, Luthetium-aluminum-gallium oxide, or with Eu2 + -doped metal nitrides and / or metal oxynitrides.
  • Sodium water glass can be used.
  • the heat-generating substance can be mixed with the fourth substance,
  • a soda water glass which is initially liquid, are mixed.
  • a paste can be formed which can be applied to a substrate by means of doctoring, screen printing or stencil printing.
  • the viscosity of the paste can be determined for the respective method
  • Thixotropic agent can be adjusted.
  • Heat-generating material may have a volume fraction with respect to the total volume of the fourth substance with the phosphor in a range of about 30 vol.% To about 70 vol.%.
  • the amount of the surface area of the fourth-fabric and third-fabric composition may be in a range of
  • Amount of the surface of the mixture of fourth fabric and third fabric may vary depending on the concrete
  • Be a design for example, a larger area can be selected when the heat generating material is moved, For example, in a phosphor as a heat generating material in a configuration as a phosphor wheel.
  • the mass fraction of the second substance in the mixture of first material and second material may be in a range of about 0.2% to about 5%.
  • the optical excitation of the heat generator may be accomplished with a laser array having a plurality of laser diodes, for example, about 5 to about 50, for example 24, having an output per diode in a range of about 1 W to about 3 W, for example about 1.4 W to about
  • an optical zoom lens In various embodiments, an optical zoom lens
  • Radiation-tight electromagnetic radiation provided in an optical device, with which it is possible thermodynamically the angle of incidence of incident

Landscapes

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  • Nonlinear Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Abstract

In verschiedenen Ausführungsbeispielen wird Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400), aufweisend : ein Wärmeerzeugungsstoff (106) zum Erzeugen von Wärme aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung undein mit dem Wärmeerzeugungsstoff (106) thermisch gekoppeltes Stoffgemisch (118, 304) aus einem ersten Stoff (102) und einem zweiten Stoff (104), wobei der erste Stoff (102) und der zweite Stoff (104) derart eingerichtet sind, dass bei einer ersten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) kleiner als ein erster Wert ist; bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) größer als der erste Wert ist.

Description

Beschreibung
OPTISCHES BAUELEMENT UND VERFAHREN ZUR HOMOGENISIERUNG DER OPTISCHEN STRAHLUNGSDICHTE
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optisches
Bauelement, ein Verfahren zum Herstellen des optischen
Bauelementes, ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Bauelements und ein Verfahren zum Homogenisieren der
Strahlungsdichte elektromagnetischer Strahlung in einem optischen Bauelement bereitgestellt.
Heutzutage werden regelmäßig Projektoren (Beamer) eingesetzt, um Daten optisch darzustellen. Ein derartiger Projektor projiziert die darzustellenden Daten in Form von einzelnen stehenden und/oder bewegten Bildern auf beispielsweise eine Leinwand. Es ist bekannt, bei einem herkömmlichen Projektor die nötige Anregungsstrahlung mit Hilfe einer konventionellen Entladungslampe zu erzeugen, also beispielsweise einer
Quecksilberdampf-Höchstdrucklampe . Neuerdings wird aber auch schon die LARP (Laser Activated Remote Phosphor) -Technologie eingesetzt. Bei dieser Technologie wird ein von der
Strahlungsquelle beabstandet angeordnetes Konversionselement, das Leuchtstoff aufweist oder daraus besteht mit
Anregungsstrahlung, insbesondere einem Anregungsstrahl
(Pumpstrahl, Pumplaserstrahl) bestrahlt. Die
Anregungsstrahlung des Anregungsstrahls wird vom Leuchtstoff absorbiert und in eine Konversionsstrahlung
(Emissionsstrahlung) umgewandelt, deren Wellenlängen und somit spektralen Eigenschaften und/oder Farbe durch die
Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt wird. Bei der Down-Konversion wird die Anregungsstrahlung der
Strahlungsquelle mittels des bestrahlten Leuchtstoffes in Konversionsstrahlung mit längeren Wellenlängen als die Anregungsstrahlung konvertiert. Beispielsweise kann so mit Hilfe des Konversionselements blaue Anregungsstrahlung
(blaues Laserlicht) in rote oder grüne Konversionsstrahlung (Konversionslicht, Beleuchtungslicht) konvertiert werden.
Das Bilden von elektromagnetischer Strahlung einer zweiten Wellenlänge aus elektromagnetischer Strahlung einer ersten Wellenlänge wird Wellenlängenkonversion genannt.
Wellenlängenkonversion wird in optoelektronischen
Bauelementen für die Farbumwandlung verwendet, beispielsweise zur Vereinfachung der Erzeugung von weißem Licht. Dabei wird beispielsweise ein blaues Licht in ein gelbes Licht
konvertiert. Die Farbmischung aus blauen Licht und gelben Licht bildet weißes Licht.
Für die Wellenlängenkonversion kann die Stokes-Verschiebung von Leuchtstoffen verwendet werden. Die mit der Verschiebung der Wellenlänge von absorbierter elektromagnetischer
Strahlung zu emittierter elektromagnetischer Strahlung konjugierte Energiedifferenz, d.h. die absorbierte Energie oder Verlustenergie, führt zu einer lokalen Erhöhung der Temperatur des Leuchtstoffes und Erwärmung des umgebenden Stoffes. Überschreitet die Temperatur des Leuchtstoffes einen kritischen Wert, setzt das so genannte thermische Quenching ein und reduziert die Effizienz der Wellenlängenkonversion des Leuchtstoffes. Die Effizienz ist dabei beispielsweise als das Verhältnis aus umgewandelter, emittierter
elektromagnetischer Strahlung zu eingestrahlter
elektromagnetischer Strahlung verstanden werden und kann proportional zum Absorptionsquerschnitt des Leuchtstoffs sein .
Die Anregungsstrahlung kann eine hohe Energiemenge in die Konversionseinheit einbringen, wodurch sich diese stark erwärmen kann. Dies kann zu einer Beschädigung des
Konversionselements und/oder der darin enthaltenen
Leuchtstoffe führen, die als Einzelleuchtstoff oder Leuchtstoffgemisch vorliegen können. Außerdem treten bei mangelnder Kühlung des Leuchtstoffs Konversionsverluste aufgrund Effizienzminderung bedingt durch thermisches
Quenchen auf.
Weiterhin zeigt sich bei einigen Leuchtstoffen ein
nichtlinearer Zusammenhang zwischen der Intensität der eingestrahlten elektromagnetischen Strahlung und der
Effizienz der Wellenlängenkonversion, d.h. es treten
nichtlineare optische Effekte auf.
Die Effekte bewirken eine von der Intensität der einfallenden elektromagnetischen Strahlung abhängige Effizienz der
Wellenlängenkonversion. Für ein homogenes Erscheinungsbild des umgewandelten, emittierten Lichtes und eine konstante Effizienz sollte daher die Intensität lokal im Farbstoff begrenzt werden, so dass keine Intensitätsspitzen auftreten. Intensitätsspitzen treten dabei spontan, d.h. räumlich und zeitlich willkürlich verteilt auf.
Zum Vermeiden einer zu starken Erwärmung und zum Vermeiden der damit verbundenen möglichen Schäden des
Konversionselements bzw. des Leuchtstoffs ist es bekannt, mehrere Konversionselemente auf einem Leuchtstoffrad (oft auch als Phosphorrad, Pumprad oder Farbrad bezeichnet) anzuordnen, das mit dem Anregungsstrahl bestrahlt wird, während es sich dreht. Aufgrund der Drehung werden
nacheinander unterschiedliche Konversionselemente und/oder Bereiche der Konversionselemente beleuchtet und somit die eingebrachte Lichtenergie flächenmäßig verteilt.
Eine weitere herkömmliche Methode zur Regulierung der
Intensitätsspitzen bzw. zu starken Erwärmung ist der Einsatz statischer Streuzentren (Diffusor) , die das einfallende
Lichtbündel temperaturunabhängig diffus aufweiten, d.h. die Strahlungsdichte reduzieren. Diese statischen Streuzentren sind jedoch nicht selektiv und streuen ebenfalls das
konvertierte Licht und verringern damit dessen Leuchtdichte.
Eine weitere herkömmliche Methode zur Reduktion von
Intensitätsspitzen ist der Wabenkondensator, wie er in
DE 10 2005 036911 AI beschrieben ist. Ein Wabenkondensator ist jedoch ein mehrere Linsen aufweisendes optisch
aufwendiges System und ist mit einem hohen Kostenaufwand zu dessen Herstellung verbunden.
Bisher ist konzeptbedingt ein Miniaturisierungsgrad bei der LARP-Technologie beschränkt, da die Anordnung, die die
Strahlungsquelle (Pumplaser) und das Leuchtstoff-Rad
aufweist, viel Bauraum benötigt. Für unterschiedliche
Anwendungen ist jedoch ein kleiner Bauraum wünschenswert, beispielsweise im Bereich von Pico-Proj ektion, also bei klein dimensionierten mobilen Projektoren, und/oder von
miniaturisierten Projektionseinheiten bei der sogenannten Embedded-Proj ektion, bei der die Projektionseinheit
beispielsweise in ein Handy oder eine Kamera integriert ist. Wichtig dabei ist die thermische Anbindung des
Konversionselements, um eine Überhitzung und Schaden zu vermeiden . In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optisches Bauelement, ein Verfahren zum Herstellen des optischen
Bauelementes, ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Bauelements und ein Verfahren zum Homogenisieren der
Strahlungsdichte elektromagnetischer Strahlung in einem optischen Bauelement bereitgestellt, mit denen es möglich ist thermodynamisch den Streuwinkel von einfallender
elektromagnetischer Strahlung lokal und intensitätsabhängig zu verändern. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes , in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung des Kohlenstoffs verstanden werden. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem anorganischen Stoff eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes , in chemisch einheitlicher Form
vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung ohne Kohlenstoff oder einfacher KohlenstoffVerbindung verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung kann unter einem organisch-anorganischen Stoff (hybrider Stoff) eine, ungeachtet des jeweiligen Aggregatzustandes , in chemisch einheitlicher Form vorliegende, durch charakteristische physikalische und chemische Eigenschaften gekennzeichnete Verbindung mit Verbindungsteilen die Kohlenstoff enthalten und frei von Kohlenstoff sind, verstanden werden. Im Rahmen dieser Beschreibung umfasst der Begriff „Stoff" alle oben genannten Stoffe, beispielsweise einen organischen Stoff, einen anorganischen Stoff, und/oder einen hybriden Stoff. Weiterhin kann im Rahmen dieser Beschreibung unter einem Stoffgemisch etwas verstanden werden, was Bestandteile aus zwei oder mehr verschiedenen Stoffen besteht, deren
Bestandteile beispielsweise sehr fein eingebettet sind. Als eine Stoffklasse ist ein Stoff oder ein Stoffgemisch aus einem oder mehreren organischen Stoff (en) , einem oder mehreren anorganischen Stoff (en) oder einem oder mehreren hybrid Stoff (en) zu verstehen. Der Begriff „Material" kann synonym zum Begriff „Stoff" verwendet werden.
Als Leuchtstoff kann ein Stoff verstanden werden, der verlustbehaftet elektromagnetische Strahlung einer
Wellenlänge in elektromagnetische Strahlung anderer
(längerer) Wellenlänge umwandelt, beispielsweise mittels Phosphoreszenz oder Fluoreszenz. Die Energiedifferenz aus absorbiertem elektromagnetischer Strahlung und emittierter elektromagnetischer Strahlung kann in Phononen, d.h. Wärme, umgewandelt werden und/oder mittels Emission von elektromagnetischer Strahlung mit einer Wellenlänge
proportional zur Energiedifferenz.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein optisches
Bauelement bereitgestellt, aufweisend: ein
Wärmeerzeugungsstoff zum Erzeugen von Wärme aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung; und ein mit dem
Wärmeerzeugungsstoff thermisch gekoppeltes Stoffgemisch aus einem ersten Stoff und einem zweiten Stoff, wobei der erste Stoff und der zweite Stoff derart eingerichtet sind, dass bei einer ersten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes kleiner als ein erster Wert ist; bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes größer als der erste Wert ist.
Die beiden Temperaturen können dabei gleichzeitig in dem gleichen optischen Bauelement an unterschiedlichen Stellen auftreten.
Der Brechungsindex des ersten Stoffes, beispielsweise ein Silikon, kann im blauen Wellenlängenbereich des Spektrums elektromagnetischer Strahlung um ungefähr 0,02 höher sein als im gelben Wellenlängenbereich. Die Brechungsindexänderung in Abhängigkeit von der Temperatur kann für den ersten Stoff jedoch fast gleich bleiben. Daraus kann sich bei einer gegebenen Temperatur für das von dem Leuchtstoff konvertierte Licht, eine andere Streuung, d.h. andere Streuwinkel bzw. ein anderes Streubild ausbilden, als für das einfallende blaue Licht. Der Grad der temperaturabhängigen Streuung von
konvertiertem Licht bezüglich einfallenden Lichts kann von der Wahl des ersten Stoffes, beispielsweise des Silikons, und/oder der Wahl des zweiten Stoffes, beispielsweise S1O2- Partikel, abhängig sein. In einer Ausgestaltung kann der erste Stoff eine Matrix bilden, in welcher der zweite Stoff eingebettet ist. Wobei der erste Stoff selbsttragend ausgebildet sein kann. In noch einer Ausgestaltung kann der zweite Stoff Partikel aufweisen .
In noch einer Ausgestaltung können die Partikel eine
Partikelgröße oder mehrere Partikelgrößen in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 300 nm aufweisen. Partikel dieser Partikelgröße können gut blaues Licht (anders
ausgedrückt Licht im Wellenlängenbereich von ungefähr 400 nm bis ungefähr 500 nm) streuen. In noch einer Ausgestaltung können die Partikel eine gewölbte Oberfläche aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung können ein Partikel oder mehrere Partikel der Partikel eine oder mehrere optische Streuzentren für elektromagnetische Strahlung bilden.
In noch einer Ausgestaltung kann das Stoffgemisch des optischen Bauelementes einen Massenanteil an dem zweiten Stoff von ungefähr 1 % bis ungefähr 70 %, beispielsweise in einem Bereich von ungefähr 1 % bis ungefähr 30 %, aufweisen. Mittels der Konzentration des Wärmeerzeugungsstoffes kann dabei der wirksame Intensitätsbereich der elektromagnetischen Strahlung eingestellt werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der Wärmeerzeugungsstoff Stoff eine Stokes-Verschiebung zwischen absorbierter
elektromagnetischer Strahlung und emittierter
elektromagnetischer Strahlung aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann der Wärmeerzeugungsstoff mit dem ersten Stoff in körperlichem Kontakt stehen. In noch einer Ausgestaltung kann der Wärmeerzeugungsstoff in der Matrix aus dem ersten Stoff eingebettet sein. In noch einer Ausgestaltung kann der Wärmeerzeugungsstoff in einem wärmeleitfähigen vierten Stoff eingebettet sein und der vierte Stoff in körperlichem Kontakt zum ersten Stoff steht. In dieser Ausgestaltung kann der vierte Stoff selbsttragend ausgebildet sein kann.
In noch einer Ausgestaltung kann der vierte Stoff ein
Wasserglas aufweisen oder daraus gebildet sein,
beispielsweise Kaliwasserglas oder Natronwasserglas. In noch einer Ausgestaltung kann der Wärmeerzeugungsstoff derart eingerichtet sein, dass die Wärmeerzeugung mittels der Energie aus der Stokes-Verschiebung erfolgt.
In noch einer Ausgestaltung kann der Wärmeerzeugungsstoff absorbierte elektromagnetische Strahlung in
Schwingungsenergie umwandeln, beispielsweise das Erwärmen von Wasser durch Absorption von Mikrowellen,
In noch einer Ausgestaltung kann der erste Wert einen Wert aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,04 bis
ungefähr 0,05.
In noch einer Ausgestaltung können der erste Stoff und der zweite Stoff unterschiedliche temperaturabhängige
Brechungsindexänderungen aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung können der erste Stoff und der zweite Stoff einen Unterschied in der temperaturabhängigen
-1
Brechungsindexänderung größer als ungefähr 0,0003 °C
aufweisen. Die unterschiedliche temperaturabhängige
Brechungsindexänderung ist dabei Ursache für die unterschiedlichen Brechungsindizes des ersten Stoffes und des zweiten Stoffes bei der zweiten Temperatur.
In noch einer Ausgestaltung kann der Unterschied zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur wenigstens ungefähr 50 °C betragen.
In noch einer Ausgestaltung kann die erste Temperatur eine Temperatur unter ungefähr 50 °C aufweisen. In noch einer Ausgestaltung kann die zweite Temperatur eine Temperatur über ungefähr 40 °C aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung können der erste Stoff und der zweite Stoff bei einem thermisch bedingten Ändern der
Temperatur, beispielsweise mittels eines homogenen Erwärmens des zweiten Stoffes und des ersten Stoffes, eine
unterschiedliche temperaturabhängig Brechungsindexänderung aufweisen derart, dass der Brechungsindexunterschied nur wenig unterhalb der zweiten Temperatur einen Wert aufweist, der oberhalb des ersten Wertes des Brechungsindexunterschieds ist. Die zweite Temperatur kann abhängig vom jeweiligen
Wärmeerzeugungsstoff, beispielsweise dem Leuchtstoff, einen Wert von ungefähr 200 °C aufweisen. In noch einer Ausgestaltung können der erste Stoff und der zweite Stoff bei einem intensitätsbedingten Ändern der
Temperatur, beispielsweise mittels der Energiedifferenz der Stokes-Verschiebung des von einem Leuchtstoff absorbierten Lichtes, bei hoher Intensität von einfallendem Licht, eine unterschiedliche temperaturabhängig Brechungsindexänderung aufweisen derart, dass der Brechungsindexunterschied nur wenig unterhalb der zweiten Temperatur einen Wert aufweist, der oberhalb des ersten Wertes des
Brechungsindexunterschiedes ist. Die zweite Temperatur und/oder der Temperaturunterschied zwischen der ersten
Temperatur und der zweiten Temperatur können abhängig vom jeweiligen Wärmeerzeugungsstoff, beispielsweise dem Leuchtstoff, und den lokalen Kühlungsbedingungen des
Wärmeerzeugungsstoffes, beispielsweise der Kühlrate, Werte aufweisen, die geringer sind als beim thermisch bedingten Ändern der Temperatur, beispielsweise eine zweite Temperatur mit einem Wert von ungefähr 50 °C.
In noch einer Ausgestaltung kann bei intensitätsbedingtem Ändern der Temperatur, die Positionen hoher Intensität, d.h. die Temperatur des optischen Bauelementes kann mittels einfallendem Licht lokal auf die zweite Temperatur geändert werden, in dem optischen Bauelement, bezüglich eines
einfallenden Lichtstrahls verändert werden, beispielsweise mittels kontinuierlicher Rotation des optischen Bauelementes. Dadurch kann eine Kühlung des dritten Stoffes, beispielsweise des Wärmeerzeugungsstoffes, beispielsweise des Leuchtstoffes ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann der erste Stoff ein
Polysiloxane aufweisen oder daraus gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung kann das Polysiloxane des ersten Stoffes ein Silikonvergussharz aufweisen oder draus gebildet sein aus der Gruppe: Polydimethylsiloxane unterschiedlicher Härte (Brechungsindex bei RT : 1,41),
Polydimethylsiloxane/Polydiphenylsiloxane unterschiedlicher Härte (Brechungsindex bei RT : 1, 43 - 1, 54) .
In noch einer Ausgestaltung kann der zweite Stoff ein Stoff oder eine stöchiometrische Verbindung und/oder
unterschiedlicher Kristallinität des Stoffes aufweist oder daraus gebildet ist aus der Gruppe der Stoffe: amorphes SiOX, kristallines SiOx, CaF2, MgF2 , LiF.
In noch einer Ausgestaltung kann der Wärmeerzeugungsstoff einen Leuchtstoff aufweisen oder daraus gebildet sein, wobei der Leuchtstoff bei der zweiten Temperatur thermisch stabil ist . In noch einer Ausgestaltung kann der Leuchtstoff des
Wärmeerzeugungsstoffes ein Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Granate mit Ce3+- dotiert, beispielsweise Yttrium-Aluminium-Oxid, Luthetium- Aluminium-Oxid, Luthetium-Aluminium-Gallium-Oxid, oder mit Eu2+-dotierte Metallnitride und/oder Metalloxynitride.
In noch einer Ausgestaltung kann der Wärmeerzeugungsstoff Nanopartikel aufweisen oder daraus gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung können die Nanopartikel des
Wärmeerzeugungsstoffes ein Stoff oder eine stöchiometrische Verbindung des Stoffes aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: Kohlenstoff,
Kohlenstoff erbindungen und/oder Stoffe die sichtbares Licht absorbieren .
In noch einer Ausgestaltung kann der Unterschied des
Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes bei der zweiten Temperatur, ein Ändern der Temperatur des Wärmeerzeugungsstoffes aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung kann das optische Bauelement zur Kühlung eines wellenlängenkonvertierenden Farbstoffes in einer Leuchtdiode, beispielsweise einer organischen
Leuchtdiode (OLED) verwendet werden.
In noch einer Ausgestaltung kann das optische Bauelement zur Reduktion von Intensitätsspitzen einer elektromagnetischen Strahlungsquelle verwendet werden.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Herstellen des optischen Bauelementes bereitgestellt, das Verfahren aufweisend: Aufbringen eines Wärmeerzeugungsstoffes zum Erzeugen von Wärme aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung auf einen Träger, und Aufbringen eines mit dem Wärmeerzeugungsstoff thermisch gekoppelten Stoffgemisches aus einem ersten Stoff und einem zweiten Stoff auf den Träger, wobei der erste Stoff und der zweite Stoff derart
eingerichtet sind, dass bei einer ersten Temperatur der
Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes kleiner als ein erster Wert ist und; bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes größer als der erste Wert ist.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste Stoff als Matrix des Stoffgemisches ausgebildet werden, in dem der zweite Stoff eingebettet wird. In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der zweite Stoff Partikel aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die
Partikel eine Partikelgröße in einem Bereich von ungefähr 200 nm bis ungefähr 300 nm aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die
Partikel mit einer gewölbten Oberfläche aufgebracht werden. In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können ein
Partikel oder mehrere Partikel optische Streuzentren für elektromagnetische Strahlung bilden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das
Stoffgemisch derart aufgebracht werden, dass es einen
Massenanteil an zweitem Stoff von ungefähr 1 % bis ungefähr 70 %, beispielsweise von ungefähr 1% bis ungefähr 30%
aufweist . In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der
Wärmeerzeugungsstoff eine Stokes-Verschiebung zwischen absorbierter elektromagnetischer Strahlung und emittierter elektromagnetischer Strahlung aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der
Wärmeerzeugungsstoff mit dem ersten Stoff in körperlichem Kontakt stehend ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das
Aufbringen des Stoffgemisches ein Einbetten des
Wärmeerzeugungsstoffes in der Matrix des ersten Stoffes aufweisen .
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der
Wärmeerzeugungsstoff in einem wärmeleitfähigen vierten Stoff eingebettet werden und der vierte Stoff in körperlichem Kontakt zum ersten Stoff stehen. Wobei der vierte Stoff selbstragend ausgebildet werden kann.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der
Wärmeerzeugungsstoff derart eingerichtet sein, dass die Wärmeerzeugung mittels der Energie aus der Stokes- Verschiebung erfolgt.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste Wert einen Wert aufweisen in einem Bereich von ungefähr 0,04 bis ungefähr 0,05.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können der erste Stoff und der zweite Stoff unterschiedliche
temperaturabhängige Brechungsindexänderungen aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste
Stoff und der zweite Stoff einen Unterschied in der
temperaturabhängigen Brechungsindexänderung größer als
-1
ungefähr 0,0003 °C aufweisen. In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der
Unterschied zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur wenigstens ungefähr 60 °C betragen. In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die erste Temperatur eine Temperatur unter ungefähr 50 °C aufweist.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann die zweite Temperatur eine Temperatur über ungefähr 50 °C aufweisen.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der erste Stoff ein Polysiloxan aufweisen oder daraus gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann das
Polysiloxane des zweiten Stoffes ein Silikonvergussharz aufweisen oder draus gebildet sein aus der Gruppe:
Polydimethylsiloxane unterschiedlicher Härte (Brechungsindex bei RT : 1,41), Polydimethylsiloxane/Polydiphenylsiloxane unterschiedlicher Härte (Brechungsindex bei RT : 1,43 - 1,54).
In dieser Ausgestaltung kann der erste Stoff selbsttragend ausgebildet werden.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der zweite Stoff ein Stoff oder eine stöchiometrische Verbindung
und/oder unterschiedlicher Kristallinität des Stoffes
aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der
Stoffe: SiOx, CaF2, MgF, LiF. In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der
Wärmeerzeugungsstoff einen Leuchtstoff aufweisen oder daraus gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann als
Leuchtstoff des Wärmeerzeugungsstoffes ein Stoff aufweisen oder daraus gebildet sein aus der Gruppe der Stoffe: mit Ce3+-dotierte Granate, beispielsweise Yttrium-Aluminium- Oxid, Luthetium-Aluminium-Oxid, oder mit Eu2+-dotierte
Metallnitride und/oder Metalloxynitride . In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens kann der
Wärmeerzeugungsstoff Nanopartikel aufweisen oder daraus gebildet sein.
In noch einer Ausgestaltung des Verfahrens können die
Nanopartikel des Wärmeerzeugungsstoffes ein Stoff oder
Stoffgemisch aufweist oder daraus gebildet ist aus der Gruppe der Stoffe: Kohlenstoff und/oder Kohlenstoff erbindungen oder andere Stoffe, die sichtbares Licht absorbieren. In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum
Betreiben eines optischen Bauelements bereitgestellt, wobei das optische Bauelement aufweist: ein Leuchtstoff; und ein mit dem Leuchtstoff thermisch gekoppeltes Stoffgemisch aus einem ersten Stoff und einem zweiten Stoff, wobei der erste Stoff und der zweite Stoff derart eingerichtet sind, dass bei einer ersten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes kleiner als ein erster Wert ist; bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes größer als der erste Wert ist; wobei das Verfahren aufweist: Bestrahlen des
Leuchtstoffes und des Stoffgemisches mit elektromagnetischer Strahlung, wobei die elektromagnetische Strahlung an der gemeinsamen Grenzfläche des ersten Stoffes mit dem zweiten Stoff gestreut wird und die gestreute elektromagnetische Strahlung auf den Leuchtstoff trifft.
In verschiedenen Ausführungsformen wird ein Verfahren zum Homogenisieren der Strahlungsdichte elektromagnetischer
Strahlung in einem optischen Bauelement bereitgestellt, wobei das optische Bauelement aufweist: ein Wärmeerzeugungsstoff zum Erzeugen von Wärme aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung; und ein mit dem Wärmeerzeugungsstoff thermisch gekoppeltes Stoffgemisch aus einem ersten Stoff und einem zweiten Stoff, wobei der erste Stoff und der zweite Stoff derart eingerichtet sind, dass bei einer ersten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes kleiner als ein erster Wert ist; bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes größer als der erste Wert ist; wobei das Verfahren aufweist: Bestrahlen des Wärmeerzeugungsstoffes und des Stoffgemisches mit elektromagnetischer Strahlung wobei die elektromagnetische Strahlung an der gemeinsamen
Grenzfläche des ersten Stoffes mit dem zweiten Stoff gestreut wird und die gestreute elektromagnetische Strahlung
kollimiert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine schematische Querschnittsansicht eines optischen
Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen bei einer ersten Temperatur;
Figur 2 eine schematische Querschnittsansicht eines optischen
Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen bei einer zweiten Temperatur; Figur 3 eine schematische Querschnittsansicht eines optischen
Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen bei einer ersten Temperatur;
Figur 4 eine schematische Querschnittsansicht eines optischen
Bauelementes gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen bei einer zweiten Temperatur; Figur 5 ein Diagramm, in dem ein Verfahren zum Homogenisieren der Strahlungsdichte elektromagnetischer Strahlung in einem optischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen bei einer ersten Temperatur dargestellt ist;
Figur 6 ein Diagramm, in dem ein Verfahren zum Betreiben
eines optischen Bauelements mit einem optischen
Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist; und
Figur 7 eine Tabelle, in der Brechungsindizes verschiedener
Silikone und von Kieselglas bei unterschiedlichen Temperaturen dargestellt ist.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, die Teil dieser bilden und in denen zur Veranschaulichung spezifische
Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeübt werden kann. In dieser Hinsicht wird
Richtungsterminologie wie etwa „oben", „unten", „vorne", „hinten", „vorderes", „hinteres", usw. mit Bezug auf die Orientierung der beschriebenen Figur (en) verwendet. Da
Komponenten von Ausführungsformen in einer Anzahl
verschiedener Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie zur Veranschaulichung und ist auf keinerlei Weise einschränkend. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen benutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich, dass die Merkmale der hierin beschriebenen verschiedenen beispielhaften Ausführungsformen miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch anders angegeben. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einschränkendem Sinne aufzufassen, und der
Schutzumfang der vorliegenden Erfindung wird durch die angefügten Ansprüche definiert. Im Rahmen dieser Beschreibung werden die Begriffe
"verbunden", "angeschlossen" sowie "gekoppelt" verwendet zum Beschreiben sowohl einer direkten als auch einer indirekten Verbindung, eines direkten oder indirekten Anschlusses sowie einer direkten oder indirekten Kopplung. In den Figuren werden identische oder ähnliche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen, soweit dies zweckmäßig ist.
Fig.l zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optischen Bauelementes 100 gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen bei einer ersten Temperatur. Das optische Bauelement 100 kann ein Stoffgemisch 118 aufweisen aus einer Matrix 102 aus einem ersten Stoff 102 und darin eingebettet Partikel 104 aus einem zweiten Stoff 104 und Moleküle oder Cluster eines Wärmeerzeugungsstoffes 106. Die Brechungsindizes der Matrix 102 und der Partikel 104 sind bei der ersten Temperatur ungefähr gleich. Die Matrix 102 und die Partikel 104 weisen keine signifikante optische Grenzfläche 116 auf, d.h. der Brechungsindexunterschied ist kleiner als der erste Wert. Von einer Strahlungsquelle 108 erzeugte einfallende elektromagnetische Strahlung 110 wird nahezu ungestreut von dem optischen Bauelement 100 transmittiert 112. Ein Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 110 wird jedoch von dem Wärmeerzeugungsstoff 106 absorbiert und mit einer anderen Wellenlänge wieder emittiert 114.
Fig.2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht eines optischen Bauelementes 200 gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen bei einer zweiten Temperatur. Die
Brechungsindizes der Matrix 202 und der Partikel 104 sind bei der zweiten Temperatur unterschiedlich. Die Matrix 202 und die Partikel 104 können signifikante optische Grenzfläche 208 aufweisen, d.h. der Brechungsindexunterschied ist
beispielsweise größer als der erste Wert. Einfallende
elektromagnetische Strahlung 110 der Strahlungsquelle 108 wird beispielsweise diffus an den Partikeln 104 gestreut 204 von dem optischen Bauelement bei der zweiten Temperatur 200 transmittiert . Ein Teil der einfallenden elektromagnetischen Strahlung 110 wird von dem Wärmeerzeugungsstoff 106
absorbiert und mit einer anderen Wellenlänge gestreut
emittiert 206.
Fig.3 zeigt die schematische Querschnittsansicht eines optischen Bauelementes 300 gemäß verschiedenen
Ausführungsbeispielen bei einer ersten Temperatur.
Das optische Bauelement 300 weist ein Stoffgemisch 304 auf aus einer Matrix 102 aus einem ersten Stoff 102 in der
Partikel 104 aus einem zweiten Stoff 104 eingebettet sind auf. Die Matrix 102 steht im körperlichen Kontakt mit einem zweiten Stoffgemisch 306 aus einem vierten Stoff 302, in dem Moleküle oder Cluster eines Wärmeerzeugungsstoffes 106 eingebettet sind. Die Brechungsindizes der Matrix 102 und der Partikel 104 sind bei der ersten Temperatur ungefähr gleich 116, so dass einfallende elektromagnetische Strahlung 110 einer Strahlungsquelle 108 nahezu ungestreut (das ungestreute Licht 112 ist in Fig.3 mittels eines Pfeils 112 symbolisiert) das optische Bauelement bei der ersten Temperatur 300
transmittiert wird. Ein Teil der einfallenden
elektromagnetischen Strahlung 110 kann von dem
Wärmeerzeugungsstoff 106 jedoch absorbiert und mit einer anderen Wellenlänge wieder emittiert (das emittierte Licht 114 ist in Fig.3 mittels eines Pfeils 114 symbolisiert) werden . Fig.4 zeigt die schematische Querschnittsansicht des
optischen Bauelementes 400 von Fig.3 bei einer zweiten
Temperatur .
Die von dem Wärmeerzeugungsstoff 106 erzeugt Wärme wird von dem wärmeleitfähigen vierten Stoff 302 auf das Stoffgemisch 304 übertragen und die Temperatur auf die zweite Temperatur geändert, beispielsweise erhitzt oder abgekühlt. Die Brechungsindizes der Matrix 202 und der Partikel 104 sind bei der zweiten Temperatur unterschiedlich 208, so dass
einfallende elektromagnetische Strahlung 110 der
Strahlungsquelle 108 diffus gestreut (das diffus gestreute Licht 204 ist in Fig.4 mittels eines Pfeils 204 symbolisiert) von dem optischen Bauelement bei der zweiten Temperatur 400 transmittiert werden kann. Ein Teil der einfallenden
elektromagnetischen Strahlung 110 wird von dem
Wärmeerzeugungsstoff 106 absorbiert und mit einer anderen Wellenlänge wieder gestreut emittiert (das gestreute
emittierte Licht 206 ist in Fig.4 mittels eines Pfeils 206 symbolisiert) .
Fig.5 zeigt ein Diagramm 500, in dem ein Verfahren zum
Homogenisieren der Strahlungsdichte elektromagnetischer
Strahlung in einem optischen Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen dargestellt ist.
Auf einer optischen Achse 502 befindet sich eine
Strahlungsquelle 108, die elektromagnetische Strahlung 110 emittiert, die bei einer ersten Temperatur auf das optische Bauelement der ersten Ausgestaltung 100 oder der zweiten Ausgestaltung 300 einfällt. Bei der ersten Temperatur wird die einfallende elektromagnetische Strahlung 110 nahezu ungestreut transmittiert 112 bzw. emittiert 114.
Intensitätsspitzen 504 der elektromagnetischen Strahlung 110 bewirken lokal eine Erwärmung des optischen Bauelementes auf die zweite Temperatur 200 bzw. 400 und bewirken auf Grund des lokalen Brechungsindexunterschiedes 208 ein diffuses Streuen der transmittierten elektromagnetischen Strahlung 204 bzw. der absorbierten und emittierten elektromagnetischen
Strahlung 206. In einer Linse oder einem Linsensystem 506 wird die ungestreute elektromagnetischen Strahlung 112, 114 und die diffus gestreute Strahlung kollimiert 112, 114. In einer Projektionsebene 508 sind die Intensitätsspitzen 504 in der kollimierten elektromagnetischen Strahlung 112, 114 nicht mehr zu beobachten. Fig.6 zeigt ein Diagramm 600, in dem ein Verfahren zum
Betreiben eines optischen Bauelements mit dem optischen
Bauelement gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen
dargestellt ist.
Auf einer optischen Achse 502 befindet sich ein
elektromagnetisches Strahlungsmodul 602, das eine
Pumpstrahlung 604 emittiert. Mittels einer Kompressionsoptik 606 wird die Strahlungsdichte des Pumpstrahls 604 aus dem elektromagnetisches Strahlungsmodul 602 zu einem
komprimierten Strahl 608 komprimiert und mit einer
fokussierenden Optik 610 auf das optische Bauelement 100 bzw. 300 fokussiert. Die Strahlungsdichte des fokussierten Strahls 110 kann sich mittels des Fokussierens bezüglich des
komprimierten Strahls 608 bzw. emittierten Strahls 604 erhöhen .
Der Wärmeerzeugungsstoff 106 kann als Leuchtstoff 106
ausgebildet sein. Mit dem Leuchtstoff 106 kann eine
einfallende Strahlung 110 mit hoher Strahlungsdichte in eine Farbmischung 112, 114 konvertiert werden. Mittels des
optischen Bauelementes 100 bzw. 300 werden Intensitätsspitzen 504 der einfallende Strahlung 110 auf den Leuchtstoff 106 vermieden.
Fig.7 zeigt eine Übersicht in einer Tabelle 700 der
Brechungsindizes verschiedener Silikone 704, 706, 708, 710 und von Kieselglas 712 bzw. fused silica 712 bei
unterschiedlichen Temperaturen 702. Wobei die Silikone 704, 706, 708, 710 als erster Stoff 102 die Matrix 102 bilden können, in dem Partikel 104 als zweiter Stoff 104 aus
Kieselglas 712 eingebettet sind. Bei einer ersten Temperatur, beispielsweise 25 °C sind sich die Brechungsindizes der
Silikone 704, 706, 708, 710 und des Kieselglases 712 sehr ähnlich 116, während sie bei einer zweiten Temperatur, beispielsweise 125 °C sehr unterschiedlich 208 sind. einer Ausgestaltung kann die Vorrichtung aufweisen:
eine Matrix aus dem ersten Stoff ein Silikonvergussharz vom Typ Polydimethylsiloxan mit den temperaturabhängigen Brechungsindizes bei einer Wellenlänge von 589 nm: 1,41
(25 °C) ; 1,38 ( 100 °C) ; 1,36 (150 °C) ;
Partikel, beispielsweise Partikel mit einer gewölbten Oberfläche, beispielsweise sphärische Partikel, oder irgendeine andere Form von Partikeln; aus dem zweiten Stoff: Kieselglas (amorphes S1O2; engl, fused silica) mit einem mittleren Durchmesser dso von ungefähr 200 nm bis ungefähr 300 nm und einem Brechungsindex von 1,46
(von ungefähr 25 °C bis ungefähr 150 °C) ;
Als dritten Stoff kann die Vorrichtung einen Leuchtstoff aufweisen, der in der Matrix des ersten Stoffes
eingebettet ist: Granate mit Ce3+-dotiert ,
beispielsweise Yttrium-Aluminium-Oxid, Luthetium- Aluminium-Oxid, Luthetium-Aluminium-Gallium-Oxid, oder mit Eu2+-dotierte Metallnitride und/oder
Metalloxynitride .
die optische Anregung des Wärmeerzeugungsstoffes kann mit einem Laserarray mit mehreren Laserdioden,
beispielsweise mit ungefähr 5 bis ungefähr 50,
beispielsweise mit 24, mit einer Ausgangsleistung je Diode in einem Bereich von ungefähr 1 W bis ungefähr 3 W, beispielsweise ungefähr 1,4 W bis ungefähr 2 W und einer Gesamtleistungsdichte des Laserarrays in einem
2 2
Bereich von ungefähr 5 W/mm bis ungefähr 50 W/mm ,
2
beispielsweise ungefähr 20 W/mm erfolgen.
Zur Kühlung des Leuchtstoffes kann das optische
Bauelement mit dem wellenlängenkonvertierendem
Leuchtstoff auf ein sich drehendes Rad aufgebracht werden, um die thermische Belastung zu reduzieren.
In einer anderen Ausgestaltung kann die Vorrichtung
aufweisen : • eine Matrix aus dem ersten Stoff ein Silikonvergussharz vom Typ Polydimethylsiloxan mit den temperaturabhängigen Brechungsindizes bei einer Wellenlänge von 589 nm: 1,41 (25 °C) ; 1,38 ( 100 °C) ; 1,36 (150 °C) ;
• als sphärische Partikel aus dem zweiten Stoff CaF2
(amorphes S1O2; engl, fused silica) mit einem mittleren Durchmesser dso von ungefähr 200 nm bis ungefähr 300 nm und einem Brechungsindex von 1,38 (von ungefähr 25 °C bis ungefähr 150 °C)
• als Wärmeerzeugungsstoff, der in einem vierten Stoff
eingebettet ist, kann die Vorrichtung aufweisen: Granate mit Ce3+-dotiert , beispielsweise Yttrium-Aluminium-Oxid, Luthetium-Aluminium-Oxid, Luthetium-Aluminium-Gallium- Oxid, oder mit Eu2+-dotierte Metallnitride und/oder Metalloxynitride .
• als vierter Stoff, der mit der mit der Matrix aus dem ersten Stoff in körperlichem Kontakt steht und in dem der Wärmeerzeugungsstoff eingebettet ist, kann
Natronwasserglas verwendet werden.
Der Wärmeerzeugungsstoff kann mit dem vierten Stoff,
beispielsweise einem Natronwasserglass , das zunächst flüssig ist, gemischt werden. Dadurch kann eine Paste gebildet werden, die mittels Rakeln, Siebdruck oder Schablonendruck auf ein Substrat aufgebracht werden kann. Die Viskosität der Paste kann für die jeweilige Methode mit einem
Thixotropierungsmittel angepasst werden. Der
Wärmeerzeugungsstoff kann einen Volumenanteil bezüglich des Gesamtvolumens des vierten Stoffes mit dem Leuchtstoff in einem Bereich von ungefähr 30 Vol. % bis ungefähr 70 Vol.% aufweisen .
Der Betrag der flächigen Oberfläche des Stoffgemisches aus viertem Stoff und drittem Stoff kann in einem Bereich von
2 2
ungefähr 1 ym bis ungefähr 100 cm aufweisen. Der konkrete
Betrag der Oberfläche des Stoffgemisches aus viertem Stoff und drittem Stoff kann abhängig von der konkreten
Ausgestaltung sein, beispielsweise kann eine größere Fläche gewählt werden, wenn der Wärmeerzeugungsstoff bewegt wird, beispielsweise bei einem Leuchtstoff als Wärmeerzeugungsstoff in einer Ausgestaltung als ein Leuchtstoffrad .
Auf das Wasserglas wird das Stoffgemisch aus Silikon mit den S1O2 Partikeln aufgetragen. Der Massenanteil des zweiten Stoffes am Stoffgemisch aus erstem Stoff und zweiten Stoff kann in einem Bereich von ungefähr 0,2 % bis ungefähr 5 % ausgebildet sein.
Die optische Anregung des Wärmeerzeugungsstoffes kann mit einem Laserarray mit mehreren Laserdioden, beispielsweise mit ungefähr 5 bis ungefähr 50, beispielsweise mit 24, mit einer Ausgangsleistung je Diode in einem Bereich von ungefähr 1 W bis ungefähr 3 W, beispielsweise ungefähr 1,4 W bis ungefähr
2 W und einer Gesamtleistungsdichte des Laserarrays in einem
2 2
Bereich von ungefähr 5 W/mm bis ungefähr 50 W/mm ,
2
beispielsweise ungefähr 20 W/mm erfolgen.
In verschiedenen Ausführungsformen werden ein optisches
Bauelement, ein Verfahren zum Herstellen des optischen
Bauelementes, ein Verfahren zum Betreiben eines optischen Bauelements und ein Verfahren zum Homogenisieren der
Strahlungsdichte elektromagnetischer Strahlung in einem optischen Bauelement bereitgestellt, mit denen es möglich ist thermodynamisch den Streuwinkel von einfallender
elektromagnetischer Strahlung lokal und intensitätsabhängig zu ändern und wobei mittels der Streuung ein Leuchtstoff einer Wellenlängenkonversionseinheit gekühlt werden kann.

Claims

Patentansprüche
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400), aufweisend: ein Wärmeerzeugungsstoff (106) zum Erzeugen von Wärme aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung; und ein mit dem Wärmeerzeugungsstoff (106) thermisch
gekoppeltes Stoffgemisch (118, 304) aus einem ersten Stoff (102) und einem zweiten Stoff (104), wobei der erste Stoff (102) und der zweite Stoff (104) derart eingerichtet sind, dass
• bei einer ersten Temperatur der Unterschied des
Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) kleiner als ein erster Wert ist;
• bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des
Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) größer als der erste Wert ist.
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß
Anspruch 1,
wobei der erste Stoff (102) eine Matrix (102) bildet, in welcher der zweite Stoff (104) eingebettet ist.
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß Anspruch 1 oder 2,
wobei der zweite Stoff (104) Partikel (104) aufweist.
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß
Anspruch 3,
wobei ein Partikel (104) oder mehrere Partikel (104) der Partikel (104) eine oder mehrere optische Streuzentren für elektromagnetische Strahlung bei der zweiten
Temperatur (208) bilden.
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Wert einen Wert aufweist in einem
Bereich von ungefähr 0,04 bis ungefähr 0,05.
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5,
wobei der Unterschied zwischen der ersten Temperatur und der zweiten Temperatur wenigstens ungefähr 50 °C
beträgt .
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6,
• wobei die erste Temperatur einen Wert unter ungefähr 50 °C aufweist;
• und/oder die zweite Temperatur einen Wert über
ungefähr 50 °C aufweist.
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7,
wobei der erste Stoff (102) ein Polysiloxane (102) aufweist oder daraus gebildet ist.
Optisches Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8,
wobei der Wärmeerzeugungsstoff (106) einen Leuchtstoff (106) und/oder elektrisch leitfähige Nanopartikel (106) aufweist oder daraus gebildet ist.
Optoelektronisches Bauelement mit einem optischen
Bauelement (100, 200, 300, 400) gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 9,
das optoelektronische Bauelement aufweisend: eine
Konversionseinheit (100, 200, 300, 400), eine
Beleuchtungseinheit (108) und eine Optik (506).
Optoelektronisches Bauelement gemäß Anspruch 10, wobei die Beleuchtungseinheit (108) als eine
Beleuchtungsanordnung (108) und/oder eine
Laseranordnung (108) eingerichtet ist.
Verfahren zum Herstellen des optischen Bauelementes (100, 200, 300, 400), das Verfahren aufweisend:
Bereitstellen eines Wärmeerzeugungsstoffes (106) zum Erzeugen von Wärme aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung; und
Bereitstellen eines mit dem Wärmeerzeugungsstoff (106) thermisch gekoppelten Stoffgemisches aus einem ersten Stoff (102) und einem zweiten Stoff (104), wobei der erste Stoff (102) und der zweite Stoff (104) derart eingerichtet sind, dass
• bei einer ersten Temperatur der Unterschied des
Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) kleiner als ein erster Wert ist und;
• bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des
Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) größer als der erste Wert ist.
Verfahren zum Betreiben eines optischen Bauelements (600), wobei das optische Bauelement (100, 200, 300, 400) aufweist:
ein Leuchtstoff (106); und
ein mit dem Leuchtstoff (106) thermisch gekoppeltes Stoffgemisch (118, 304) aus einem ersten Stoff (102) und einem zweiten Stoff (104), wobei der erste Stoff (102) und der zweite Stoff (104) derart eingerichtet sind, dass
• bei einer ersten Temperatur der Unterschied des
Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) kleiner als ein erster Wert ist; • bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) größer als der erste Wert ist;
wobei das Verfahren (600) aufweist:
Bestrahlen des Leuchtstoffes (106) und des
Stoffgemisches (118, 304) mit elektromagnetischer
Strahlung (110), wobei die elektromagnetische Strahlung (110) an der gemeinsamen Grenzfläche des ersten Stoffes (102) mit dem zweiten Stoff (104) gestreut wird und die gestreute elektromagnetische Strahlung auf den
Leuchtstoff (106) trifft.
Verfahren zum Homogenisieren der Strahlungsdichte elektromagnetischer Strahlung in einem optischen
Bauelement (500), wobei das optische Bauelement (100, 200, 300, 400) aufweist:
ein Wärmeerzeugungsstoff (106) zum Erzeugen von Wärme aus absorbierter elektromagnetischer Strahlung; und
ein mit dem Wärmeerzeugungsstoff (106) thermisch
gekoppeltes Stoffgemisch (118, 304) aus einem ersten Stoff (102) und einem zweiten Stoff (104), wobei der erste Stoff (102) und der zweite Stoff (104) derart eingerichtet sind, dass
• bei einer ersten Temperatur der Unterschied des
Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) kleiner als ein erster Wert ist;
• bei einer zweiten Temperatur der Unterschied des
Brechungsindexes des ersten Stoffes (102) zu dem Brechungsindex des zweiten Stoffes (104) größer als der erste Wert ist;
wobei das Verfahren aufweist:
Bestrahlen des Wärmeerzeugungsstoffes (106) und des Stoffgemisches (118, 304) mit elektromagnetischer
Strahlung (110), wobei die elektromagnetische Strahlung (110) an der gemeinsamen Grenzfläche des ersten Stoffes (102) mit dem zweiten Stoff (104) gestreut wird und die gestreute elektromagnetische Strahlung (204, 206) kollimiert wird (112, 114) .
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