具有發(fā)光材料輪的照明設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種具有激光設(shè)備（2）和發(fā)光材料輪（5）的照明設(shè)備（102），其中發(fā)光材料輪（5）除了用于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換（具有第一主波長的彩色光）的至少一個(gè)發(fā)光材料區(qū)域之外還具有用于光源（6）、特別是LED的具有更大的第二主波長的彩色光的至少一個(gè)透射區(qū)域。優(yōu)選地，光源（6）的和激光設(shè)備（2）的光束路徑共線地設(shè)置，其中發(fā)光材料輪（5）轉(zhuǎn)動到激光設(shè)備（2）的和光源（6）的共同的光學(xué)軸中。通過混合具有更大的主波長的彩色光，彩色光通道的需要用于投影應(yīng)用的主波長也能夠通過借助于有效的發(fā)光材料所轉(zhuǎn)換的具有極其小的主波長的彩色光來實(shí)現(xiàn)。
【專利說明】具有發(fā)光材料輪的照明設(shè)備
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有激光設(shè)備和發(fā)光材料輪的照明設(shè)備，所述發(fā)光材料輪設(shè)置在激光設(shè)備的光路中。此外，本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行相應(yīng)的照明設(shè)備的方法。
[0002]本發(fā)明尤其能夠用于投影設(shè)備，例如用于電影投影和視頻投影，用在工業(yè)的和醫(yī)學(xué)的圖像識別中，用在工程的和醫(yī)學(xué)的內(nèi)窺鏡檢查法中，用于娛樂行業(yè)中的燈光效果，用于醫(yī)學(xué)的輻照以及用在汽車領(lǐng)域中，特別是用于車輛的前照燈。
【背景技術(shù)】
[0003]具有高的光通量和高的亮度的光源用在不同的領(lǐng)域中，例如同樣如同在投影設(shè)備中那樣用在內(nèi)窺鏡檢查法中，其中為此當(dāng)前最廣泛地推廣氣體放電燈。在照明應(yīng)用中，例如在投影和內(nèi)窺鏡檢查法中，基于原則上已知的LARP (“Laser Activated RemotePhosphor”，激光激發(fā)遠(yuǎn)程磷光)技術(shù)，發(fā)光材料由遠(yuǎn)離其設(shè)置的激光器激發(fā)。在此，射到發(fā)光材料上的激光輻射由發(fā)光材料借助于波長轉(zhuǎn)換而至少部分地轉(zhuǎn)換為被波長轉(zhuǎn)換的有效光。
[0004]對于發(fā)光材料通常使用旋轉(zhuǎn)的發(fā)光材料輪，以便將平均時(shí)間中射中的激光輻射的激光輻射功率分布到較大的面積上，從而降低發(fā)光材料退化。發(fā)光材料輪具有用發(fā)光材料覆層的至少一個(gè)扇形區(qū)。扇形區(qū)能夠是圓形扇形區(qū)或者圓環(huán)形扇形區(qū)。多個(gè)扇形區(qū)能夠連續(xù)地、徑向地和/或在周向方向上設(shè)置在發(fā)光材料輪的一側(cè)上。扇形區(qū)通常用不同的發(fā)光材料覆層，所述發(fā)光材料將射中的激光輻射、例如將紫外(UV)輻射或者藍(lán)紫光轉(zhuǎn)換為其它波長范圍中的輻射，例如轉(zhuǎn)換為紅色的(紅色發(fā)光材料)、黃色的(黃色發(fā)光材料)、綠色的(綠色發(fā)光材料)或者藍(lán)色的(藍(lán)色發(fā)光材料)的波長范圍中的光。借助于旋轉(zhuǎn)的彩色輪的相繼的彩色發(fā)光材料扇形區(qū)也能夠產(chǎn)生對于視頻投影必要的在時(shí)間上連續(xù)的彩色光通道以用于供給圖像產(chǎn)生單元。
[0005]由發(fā)光材料波長轉(zhuǎn)換的光通常借助光學(xué)設(shè)備，例如借助反射器、聚光透鏡或者TIR透鏡(TIR:Total Internal Reflection,全內(nèi)反射；例如,錐形玻璃棒)聚集并且繼續(xù)用于相關(guān)的應(yīng)用。
[0006]缺點(diǎn)在于，紅色發(fā)光材料在其由更高的面功率密度的激光輻射輻照時(shí)(例如10-50W/mm2)與黃色和綠色發(fā)光材料相比具有更低的轉(zhuǎn)換效率。由此，尤其對于紅光而言能夠借助LARP技術(shù)實(shí)現(xiàn)的光通量和亮度受到限制。此外，一些有效的發(fā)光材料具有對于一些應(yīng)用、特別是對于視頻投影不是最佳的主波長。一種光色的光(彩色光)的主波長(也被稱為主要波長)在CIE色表(標(biāo)準(zhǔn)比色表)中通過從白點(diǎn)經(jīng)由彩色光的已測定的色度坐標(biāo)延伸的直線與CIE色表的最近的邊緣的光譜軌跡的交點(diǎn)來限定。例如，有效的紅色發(fā)光材料僅具有大約600nm的主波長。而對于投影應(yīng)用而言，相反通常需要主要波長在大約600至620nm的范圍中的紅光。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0007]本發(fā)明的目的是改進(jìn)這種照明設(shè)備。在此，一個(gè)方面是，也在應(yīng)用有效的發(fā)光材料時(shí)實(shí)現(xiàn)彩色光通道的對于投影應(yīng)用而言所需要的主波長。
[0008]所述目的通過一種照明設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，所述照明設(shè)備具有:發(fā)光材料輪，所述發(fā)光材料輪具有第一側(cè)部和第二側(cè)部，其中第一側(cè)部具有發(fā)光材料區(qū)域，并且其中發(fā)光材料輪具有透射區(qū)域；激光設(shè)備，所述激光設(shè)備用于用激光輻射照射發(fā)光材料輪的第一側(cè)部上的發(fā)光材料區(qū)域的至少一部分，其中發(fā)光材料區(qū)域具有下述發(fā)光材料，所述發(fā)光材料能夠通過激光輻射輻照并且所述激光輻射以至少部分地波長轉(zhuǎn)換成具有第一主波長的彩色光的方式又繼續(xù)放射；光源，所述光源用于用第二主波長的彩色光來照射透射區(qū)域，并且其中第二主波長大于第一主波長。
[0009]特別有利的設(shè)計(jì)方案存在于從屬權(quán)利要求中。
[0010]此外，所述目的關(guān)于其用于運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備的方面通過具有權(quán)利要求15的特征的方法來實(shí)現(xiàn)。
[0011]本發(fā)明基于下述知識，用于產(chǎn)生彩色光的具有高的轉(zhuǎn)換效率的一些發(fā)光材料、特別是紅色發(fā)光材料具有尤其對于投影運(yùn)用而言過小的主波長。
[0012]本發(fā)明的基本思想目前在于，激光激發(fā)的發(fā)光材料的、特征在于其主波長的彩色光借助光源的、特別是LED的其它彩色光來補(bǔ)充，其中所述彩色光的主波長大于借助于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的光的主波長。
[0013]通過目的明確地混合具有比有效的發(fā)光材料的彩色光的主波長更大的主波長的彩色光，產(chǎn)生具有比有效的發(fā)光材料的初始的彩色光的主波長更大的主波長的混合光。此夕卜，以所述方式，具有本身極其小的主波長的有效的發(fā)光材料也能夠用于投影應(yīng)用。混合光的主波長通過混合具有適當(dāng)大的主波長的彩色光而設(shè)定成適合于相應(yīng)的應(yīng)用。在本文中證實(shí)為有利的是，混合的彩色光的主波長比相關(guān)的、借助于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的彩色光的主波長大至少Inm和至多50nm,優(yōu)選大至少IOnm和至多30nm。對于借助于紅色發(fā)光材料轉(zhuǎn)換而產(chǎn)生的紅光，例如發(fā)射波長為618nm的LED的光適合用于混合。替選地，也能夠使用發(fā)射波長為638nm的LED。
[0014]時(shí)間上在發(fā)光材料轉(zhuǎn)換之后，直接在結(jié)束時(shí)或者在中間階段之后進(jìn)行混合。通過發(fā)光材料轉(zhuǎn)換(彩色光具有第一主波長的階段)的持續(xù)時(shí)間與混合的彩色光(彩色光具有第二主波長的階段)的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度的關(guān)系能夠?qū)τ谌搜鄱钥刂圃摶旌蠈馔炕蛘卟ㄩL校正的影響。
[0015]為了該目的，根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備包括發(fā)光材料輪，所述發(fā)光材料輪除了用于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換(彩色光具有第一主波長的階段)的至少一個(gè)發(fā)光材料區(qū)域之外附加地具有用于混合的彩色光(彩色光具有第二主波長的階段)的至少一個(gè)透射區(qū)域。為具有第二主波長的彩色光設(shè)有相應(yīng)的光源，特別是LED。所述光源設(shè)置成，使得由其放射的彩色光能夠輻射穿過發(fā)光材料輪的透射區(qū)域。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的一個(gè)優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，設(shè)有二向色鏡以用于耦合輸出借助于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的彩色光(第一主波長)。為此，二向色鏡對于具有第一主波長的彩色光(借助于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的彩色光)具有高的反射率，但是對于激光輻射具有高的透射率。此外，二向色鏡在由激光設(shè)備發(fā)射的輻射的光路中設(shè)置在激光設(shè)備和發(fā)光材料輪之間。優(yōu)選地，二向色鏡設(shè)置成，使得由激光設(shè)備發(fā)射的激光輻射的入射角在30°和60°之間、優(yōu)選為45°。以該方式能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備的特別緊湊的結(jié)構(gòu)形式。
[0017]優(yōu)選地，設(shè)為用于混合的光源設(shè)置成，使得由其放射的具有第二主波長的彩色光穿過發(fā)光材料輪的透射區(qū)域而射到所提到的二向色鏡上。為此，光源和激光設(shè)備設(shè)置在共同的光學(xué)軸中，發(fā)光材料輪伸入到所述光學(xué)軸中。在激光設(shè)備輻射到發(fā)光材料輪的第一側(cè)部上、也就是輻射到具有發(fā)光材料區(qū)域的側(cè)部上時(shí)，光源輻射到發(fā)光材料輪的相反的第二側(cè)部上。這種共線的光學(xué)設(shè)置具有下述優(yōu)點(diǎn):所提到的二向色鏡不僅能夠用于通過發(fā)光材料轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的彩色光(第一主波長)的耦合輸出，而且能夠用于光源的彩色光(第二主波長)的耦合輸出。為此，二向色鏡設(shè)計(jì)成對于混合的彩色光(第二主波長)也具有高的反射。
[0018]透射區(qū)域能夠通過對于光源的彩色光而言透明的材料來構(gòu)成，或者也通過發(fā)光材料輪中的留空部、例如細(xì)長開口狀的開口來構(gòu)成。優(yōu)選地，留空部具有圓環(huán)部段的形狀。透射區(qū)域也能夠是多段的。
[0019]用于混合具有更大主波長的彩色光的光源優(yōu)選為至少一個(gè)LED (Light EmittingDiode，發(fā)光二極管)。沒有發(fā)光材料轉(zhuǎn)換的LED具有下述優(yōu)點(diǎn):所述LED以相對窄帶的方式(除了超發(fā)光二極管之外)放射，也就是說所述LED的主波長大約相應(yīng)于其發(fā)射波長。LED能夠極其緊密于發(fā)光材料輪設(shè)置成，使得由所述LED放射的具有第二主波長的彩色光能夠輻射穿過轉(zhuǎn)動經(jīng)過的留空部。替選地，能夠在光源和發(fā)光材料輪之間設(shè)有光學(xué)系統(tǒng)，所述光學(xué)系統(tǒng)將光源的發(fā)射光的面投影到發(fā)光材料輪的平面中。
[0020]激光設(shè)備尤其能夠包括至少一個(gè)半導(dǎo)體激光器，特別是二極管激光器或者激光二極管。多個(gè)相同類型的和/或不同的激光二極管也能夠被成組地一起運(yùn)行，例如作為堆棧(“l(fā)aser stack，激光器堆?！?或者矩陣。
[0021]在由激光設(shè)備發(fā)射的激光輻射的光路中優(yōu)選地設(shè)有聚焦設(shè)備，所述聚焦設(shè)備設(shè)置在二向色鏡和發(fā)光材料輪之間。聚焦設(shè)備一方面將激光設(shè)備的激光輻射會聚到發(fā)光材料輪的轉(zhuǎn)動經(jīng)過的發(fā)光材料區(qū)域上。另一方面，聚焦設(shè)備聚集由發(fā)光材料區(qū)域的發(fā)光材料進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換并且散射回的彩色光并且將其輸送給二向色鏡以用于耦合輸出。發(fā)光材料輪也能夠具有帶有彼此不同的發(fā)光材料的一個(gè)或多個(gè)另外的發(fā)光材料區(qū)域，以便能夠借助于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換產(chǎn)生具有其它光色的光。此外，多個(gè)各為單色的照明設(shè)備能夠借助適當(dāng)?shù)幕旌弦阅K化的方式并聯(lián)，以便產(chǎn)生多色的光。
[0022]對于用于混合與借助于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的彩色光的主波長相比具有更大主波長的彩色光的其它的細(xì)節(jié)和設(shè)計(jì)方案可參見下面的實(shí)施例。在此針對根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備所描述的設(shè)計(jì)方案可能性、特征和其優(yōu)點(diǎn)，只要能夠應(yīng)用，就以類似的方式適用于根據(jù)本發(fā)明的方法。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]在下文中能夠根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)闡明本發(fā)明。附圖示出:
[0024]圖1示出具有能夠轉(zhuǎn)動的發(fā)光材料輪的根據(jù)第一實(shí)施形式的照明設(shè)備，
[0025]圖2示出圖1的照明設(shè)備的發(fā)光材料輪的一個(gè)可能的實(shí)施形式的俯視圖，
[0026]圖3示出圖1的照明設(shè)備的發(fā)光材料輪的發(fā)光材料部段的和紅光的、藍(lán)色的激光輻射的時(shí)間變化，
[0027]圖4示出圖1的照明設(shè)備的一個(gè)變型形式，[0028]圖5示出圖1的照明設(shè)備的另一個(gè)變型形式，
[0029]圖6示出圖5的照明設(shè)備的一個(gè)變型形式，
[0030]圖7示出圖6的照明設(shè)備的發(fā)光材料輪的一個(gè)可能的實(shí)施形式的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】[0031]在不同的實(shí)施例中相同的附圖標(biāo)記在下文中表示相同的或相同類型的特征。
[0032]圖1作為示意圖在側(cè)視圖中示出根據(jù)本發(fā)明的照明設(shè)備I的第一實(shí)施例。所述照明設(shè)備包括激光設(shè)備2，例如為由具有各I瓦的激光輻射功率的4X5個(gè)激光二極管組成的激光二極管矩陣，所述激光二極管矩陣放射發(fā)射波長例如大約為460nm的藍(lán)色的激光輻射bo藍(lán)色的激光輻射b輻射穿過二向色鏡3，所述二向色鏡對于小于475nm的波長具有高的透射，而對于大于475nm的波長具有高的反射。在經(jīng)過二向色鏡3之后,激光輻射b射到聚焦設(shè)備4、例如聚光透鏡上，所述聚焦設(shè)備將激光輻射b聚集到發(fā)光材料輪5上。
[0033]圖2以俯視圖示出發(fā)光材料輪5的一個(gè)可能的實(shí)施形式。發(fā)光材料輪5能夠圍繞轉(zhuǎn)動軸W如同通過彎曲的箭頭所表示的那樣轉(zhuǎn)動(具有轉(zhuǎn)動軸承的對此必要的馬達(dá)等為了概括而沒有示出)并且簡單地由薄的圓形的金屬盤構(gòu)成。在朝向激光設(shè)備2的側(cè)部上，發(fā)光材料輪5具有三個(gè)發(fā)光區(qū)域51、52和53，所述發(fā)光區(qū)域構(gòu)成為與轉(zhuǎn)動軸W同心的環(huán)上的相鄰的環(huán)部段。所述環(huán)通過以細(xì)長開口形式的透射區(qū)域54來補(bǔ)充完整。第一發(fā)光區(qū)域51由第一發(fā)光材料層Y覆蓋，第二發(fā)光區(qū)域52由第二發(fā)光材料層G覆蓋并且第三發(fā)光區(qū)域53由第三發(fā)光材料層R覆蓋。相應(yīng)的發(fā)光材料層51至53以例如為大于95%的高的轉(zhuǎn)換率通過“降頻轉(zhuǎn)換”將激光設(shè)備2的藍(lán)色的激光輻射b轉(zhuǎn)換為黃光(黃色發(fā)光材料Y)、綠光(綠色發(fā)光材料G)或者紅光(紅色發(fā)光材料R)。在發(fā)光材料輪5的背離激光設(shè)備2的側(cè)部上以盡可能小的間距(典型地幾毫米)設(shè)置紅色的LED6 (Light Emitting Diode,發(fā)光二極管)。在此是InGaAlP類型的主波長為618nm的LED Q6WP (歐司朗公司)。紅色的LED6設(shè)置成，使得紅光在發(fā)光材料輪5的適合的轉(zhuǎn)動階段中能夠輻射穿過細(xì)長開口 54并且射在二向色鏡3上。為此，紅色的LED6的主輻射方向定向?yàn)榕c藍(lán)色的激光輻射的光路共線從而限定照明設(shè)備I的光學(xué)軸。二向色鏡3設(shè)置為以45°傾斜于所述光學(xué)軸。由此，二向色鏡3根據(jù)應(yīng)用將紅色的LED6的紅光針對其它的應(yīng)用而垂直于光學(xué)軸反射到光學(xué)積分器7、例如TIR棒或者其它的光學(xué)系統(tǒng)中。對于運(yùn)行照明設(shè)備I的進(jìn)一步的闡述在下文中也參考圖3。
[0034]圖3示出轉(zhuǎn)動的發(fā)光材料輪5關(guān)于轉(zhuǎn)動穿過光學(xué)軸的圓環(huán)扇形區(qū)S(細(xì)長開口 54)、Y (黃色發(fā)光材料區(qū)域51)、G (綠色發(fā)光材料區(qū)域52)和R (紅色發(fā)光材料區(qū)域53)的時(shí)間次序。上方的信號變化示出紅色的LED6的紅光r的與此在時(shí)間上相關(guān)聯(lián)的歸一化的強(qiáng)度變化Ir0其下方示出藍(lán)色的激光輻射b的相應(yīng)的信號變化Ib。在細(xì)長開口扇形區(qū)S轉(zhuǎn)動穿過光學(xué)軸期間，僅紅色的激光二極管6被接通(I^I)。相反地，藍(lán)色的激光二極管矩陣2在所述階段期間被關(guān)斷(Ib=0)，因此激光輻射不能夠穿過細(xì)長開口 54射到紅色的LED6上并且可能損壞所述LED。在隨后三個(gè)發(fā)光材料扇形區(qū)Y、G、R依次轉(zhuǎn)動穿過光學(xué)軸時(shí)，紅色的LED6出于能量效率原因優(yōu)選地被關(guān)斷(IfO)并且僅藍(lán)色的激光二極管矩陣2被接通(Ib=l)。藍(lán)色的激光輻射b通過三個(gè)發(fā)光材料扇形區(qū)Y、G、R的相應(yīng)的發(fā)光材料被依次轉(zhuǎn)換為黃光、綠光或者紅光。作為發(fā)光材料例如可以考慮:
[0035]紅色發(fā)光材料(R):CaAlSiN3:Eu，[0036]綠色發(fā)光材料(G):YAG: Ce (Y0.96Ce0.04) 3A13.75GaL25012,
[0037]黃色發(fā)光材料(B): (Ya96Ceaci4)3Ali75Gah25O12t5
[0038]相應(yīng)的被波長轉(zhuǎn)換的彩色光(黃色、綠色、紅色)由聚光透鏡4會聚并且經(jīng)由二向色鏡3耦合輸入到光學(xué)積分器7中(可能經(jīng)由另一個(gè)在二向色鏡3下游接入的聚光透鏡而聚焦到其中)。通過用紅色的LED的紅光來補(bǔ)充紅色發(fā)光材料轉(zhuǎn)換的紅光，由于人眼的慣性，對于紅色的光譜部分實(shí)現(xiàn)時(shí)間上平均的光通量的增加。此外，這兩個(gè)紅光部分的總和的主波長超過600nm，如同尤其對于視頻投影時(shí)需要的。此外，該實(shí)施例的特征在于其簡單性，因?yàn)閮H需要相對少量的部件。
[0039]盡管上面的實(shí)例根據(jù)紅色發(fā)光材料和發(fā)射紅光的LED來闡明，但是本發(fā)明也可用于其它的彩色光發(fā)光材料，例如用于與發(fā)射藍(lán)光的光源(第二主波長)組合的藍(lán)色發(fā)光材料(第一主波長)，與發(fā)射綠光的光源(第二主波長)組合的綠色發(fā)光材料(第一主波長)等等。在產(chǎn)生白光方面適合的組合例如還有具有黃色發(fā)光材料的發(fā)光材料區(qū)域連同具有藍(lán)色發(fā)光材料的發(fā)光材料區(qū)域(第一主波長)和藍(lán)色的LED (第二主波長)。
[0040]圖4示出在圖1中示出的、具有附加的藍(lán)光通道照明設(shè)備的一個(gè)變型形式101。為此補(bǔ)充地設(shè)有藍(lán)色的LED8。藍(lán)色的LED8的藍(lán)光經(jīng)由準(zhǔn)直透鏡9被聚集到二向色鏡3上。二向色鏡3允許藍(lán)色的LED8的藍(lán)光經(jīng)過，因?yàn)樗龆蛏R針對藍(lán)色光譜范圍中高的透射來設(shè)計(jì)。此后，藍(lán)光到達(dá)光學(xué)積分器7中。藍(lán)色的LED8以時(shí)鐘脈沖的方式運(yùn)行，為此在發(fā)光材料輪2的每次完整的旋轉(zhuǎn)之內(nèi)插入用于藍(lán)光的中間階段。在所述“藍(lán)色”的階段中能夠關(guān)斷藍(lán)色的激光二極管矩陣2和/或在發(fā)光材料輪2上設(shè)有不含發(fā)光材料的扇形區(qū)。該實(shí)施例例如適合作為照明設(shè)備用于具有圖像產(chǎn)生單元的視頻投影器，所述圖像產(chǎn)生單元具有色彩通道紅色(r)、黃色(y)、綠色(g)和藍(lán)色(b)。
[0041]在圖5中示意性示出的照明設(shè)備102與在圖1中示出的變型形式的不同僅在于，在紅色的LED6和發(fā)光材料輪2之間將光學(xué)系統(tǒng)接入其之間，所述光學(xué)系統(tǒng)將紅色的LED6的發(fā)射光的面投影到發(fā)光材料輪2的平面中。對此，在紅色的LED6的下游接入準(zhǔn)直透鏡10，所述準(zhǔn)直透鏡將LED6的紅光變換為準(zhǔn)平行的光束，所述光束由聚光透鏡11聚集到發(fā)光材料輪2的平面中。相對于圖1的簡單的變型形式，該變型形式具有下述優(yōu)點(diǎn):LED6的紅光能夠精確地成形從而以較低的損耗穿過細(xì)長開口 54并且經(jīng)由隨后的聚光透鏡4和二向色鏡3耦合輸入到光學(xué)積分器7中。
[0042]圖6最后示出在圖5中示出的照明設(shè)備的一個(gè)改進(jìn)形式103。所述照明設(shè)備附加地具有用于將藍(lán)色的激光用作藍(lán)光通道的所謂的“環(huán)繞”分支。為了該目的，在用于投影紅色的LED6的光學(xué)系統(tǒng)的兩個(gè)透鏡9、10之間以傾斜于光學(xué)軸45°的方式插入另一個(gè)二向色鏡11。二向色鏡11對于藍(lán)色的激光輻射具有高的反射并且對于LED6的紅光具有高的透射。由此可能的是，藍(lán)色的激光輻射垂直于光學(xué)軸耦合輸出，并且經(jīng)由兩個(gè)45°的鏡子圍繞發(fā)光材料輪60，并且轉(zhuǎn)回到第一二向色鏡3上(“環(huán)繞”)。因?yàn)榈谝欢蛏R3對于藍(lán)色的激光輻射是可穿透的，所述藍(lán)色的激光輻射穿過第一二向色鏡3到達(dá)光學(xué)積分器7中。在下文中對于運(yùn)行方式的進(jìn)一步的闡述也參考圖7，圖7示出發(fā)光材料輪60的一個(gè)可能的設(shè)計(jì)方案。發(fā)光材料輪60被劃分為五個(gè)彼此相連的圓環(huán)扇形區(qū)61至65。第一細(xì)長開口扇形區(qū)63跟隨兩個(gè)發(fā)光材料扇形區(qū)61、62，隨后跟隨有發(fā)光材料扇形區(qū)64并且最后跟隨有第二細(xì)長開口扇形區(qū)65。藍(lán)色的激光二極管矩陣2僅在第一細(xì)長開口扇形區(qū)63期間被關(guān)斷，因?yàn)檫@個(gè)階段如同在圖5中所描述的那樣設(shè)為用于LED6的紅光。發(fā)光材料扇形區(qū)61、62和64覆層有紅色發(fā)光材料(R)、黃色發(fā)光材料(Y)和綠色發(fā)光材料(G)，并且如同在圖5中那樣用于產(chǎn)生紅光、黃光或者綠光。第二細(xì)長開口扇形區(qū)65用于通過環(huán)繞分支輻射藍(lán)色的激光輻射從而產(chǎn)生藍(lán)色的(激光)光部分。因此，在發(fā)光材料輪60完整旋轉(zhuǎn)時(shí)，依次產(chǎn)生紅光(發(fā)光材料轉(zhuǎn)換)、黃光(發(fā)光材料轉(zhuǎn)換)、紅光(LED)、綠光(發(fā)光材料轉(zhuǎn)換)和藍(lán)光(激光器)。此外，所述彩色光順序也考慮到下述知識，在彩色光變化為亮-暗-亮-暗的情況下，與在亮-亮-暗-暗的情況下相比對于人眼而言出現(xiàn)出現(xiàn)更低的閃爍效果。
[0043]本發(fā)明提出一種具有激光設(shè)備(2)和發(fā)光材料輪(5)的照明設(shè)備(102)，其中發(fā)光材料輪(5)除了用于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換(具有第一主波長的彩色光)的至少一個(gè)發(fā)光材料區(qū)域之外還具有用于光源(6)、特別是LED的具有更大的第二主波長的彩色光的至少一個(gè)透射區(qū)域。優(yōu)選地，光源(6)的和激光設(shè)備(2)的光束路徑共線地設(shè)置，其中發(fā)光材料輪(5)轉(zhuǎn)動到激光設(shè)備(2)的和光源(6)的共同的光學(xué)軸中。通過混合具有更大的主波長的彩色光，彩色光通道的需要用于投影應(yīng)用的主波長也能夠通過借助于有效的發(fā)光材料所轉(zhuǎn)換的具有極其小的主波長的彩色光來實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種照明設(shè)備(1)，具有: 發(fā)光材料輪(5)，所述發(fā)光材料論(5)具有第一側(cè)部和第二側(cè)部，其中所述第一側(cè)部具有發(fā)光材料區(qū)域(51-53 )，并且其中所述發(fā)光材料輪(5 )具有透射區(qū)域(54 )， 激光設(shè)備(2 )，所述激光設(shè)備(2 )用于借助激光輻射照射所述發(fā)光材料輪(5 )的所述第一側(cè)部上的所述發(fā)光材料區(qū)域(51-53)的至少一部分， -其中所述發(fā)光材料區(qū)域(51-53)具有下述發(fā)光材料，所述發(fā)光材料能夠由所述激光輻射輻照并且所述激光輻射以至少部分地波長轉(zhuǎn)換成具有第一主波長的彩色光的方式又繼續(xù)放射， 光源(6)，所述光源(6)用于借助第二主波長的彩色光照射所述透射區(qū)域(54)，并且 -其中所述第二主波長大于所述第一主波長。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明設(shè)備，其中所述第二主波長大于所述第一主波長至少Inm和至多50nm,優(yōu)選至少IOnm和至多30nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明設(shè)備，其中所述光源(6)設(shè)置成，使得由所述光源(6)放射的彩色光能夠輻射到所述發(fā)光材料輪(5)的所述第二側(cè)部上并且穿過所述發(fā)光材料輪(5)的所述透射區(qū)域(54)。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，所述照明設(shè)備具有二向色鏡(3)，所述二向色鏡(3)在由所述激光設(shè)備(2)發(fā)射的輻射(b)的光路中設(shè)置在所述激光設(shè)備(2)和所述發(fā)光材料輪(5)之間，其 中所述二向色鏡(3)對于所述激光輻射(b)具有高的透射率并且對于具有所述第一主波長的彩色光具有高的反射率。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明設(shè)備，其中所述二向色鏡(3)設(shè)置成，使得由所述激光設(shè)備(2)發(fā)射的所述輻射(b)的入射角在30°和60°之間，優(yōu)選為45°。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的照明設(shè)備，其中所述二向色鏡(3)對于具有所述第二主波長的彩色光具有高的反射率并且所述光源(6)設(shè)置成，使得由所述光源放射的彩色光能夠穿過所述發(fā)光材料輪(5)的所述透射區(qū)域(54)射到所述二向色鏡(3)上。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，其中所述光源(6)包括至少一個(gè)LED。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，其中所述透射區(qū)域(54)對于所述光源(6)的彩色光是透明的。
9.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，其中所述透射區(qū)域(54)構(gòu)成為所述發(fā)光材料輪(5)中的留空部。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，其中所述透射區(qū)域是多段的。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，所述照明設(shè)備具有聚焦設(shè)備(4)，所述聚焦設(shè)備(4)在由所述激光設(shè)備(2)發(fā)射的所述激光輻射的光路中設(shè)置在所述二向色鏡(3)和所述發(fā)光材料輪(5)之間。
12.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，所述照明設(shè)備具有至少一個(gè)另外的發(fā)光材料區(qū)域(52)，所述另外的發(fā)光材料區(qū)域(52)具有與其它的所述發(fā)光材料區(qū)域(53)的發(fā)光材料(R)不同的發(fā)光材料(G)。
13.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，所述照明設(shè)備具有在光源(6)和發(fā)光材料輪(5)之間的光學(xué)系統(tǒng)(9，10)以用于將所述光源(6)投影到所述發(fā)光材料輪(5)的平面上。
14.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備，所述照明設(shè)備具有在所述發(fā)光材料輪(5)和所述光源(6)之間的二向色鏡(11)，其中所述二向色鏡(11)對于所述激光輻射(b)具有高的反射率并且對于由所述光源(6)放射的具有所述第二主波長的彩色光具有高的透射率。
15.一種用于運(yùn)行根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的照明設(shè)備的方法，具有下述方法步驟: -借助所述激光設(shè)備(2)的所述激光輻射照射所述發(fā)光材料區(qū)域(53)，以用于產(chǎn)生借助于發(fā)光材料轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的具有所述第一主波長的彩色光， -通過運(yùn)行所述光源(6)產(chǎn)生具有所述第二主波長的彩色光。
【文檔編號】F21S2/00GK103574347SQ201310316661
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年7月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月25日
【發(fā)明者】奧利弗·梅爾 申請人:歐司朗股份有限公司