本發(fā)明涉及一種例如用在投影儀中的照明設(shè)備。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種用在這樣的照明設(shè)備中的陶瓷石榴石、以及用于制造這樣的陶瓷石榴石的方法。

背景技術(shù)：

發(fā)光棒在本領(lǐng)域中是已知的。例如，wo2006/054203描述了一種發(fā)光設(shè)備，該設(shè)備包括：至少一個(gè)led，其發(fā)射>220nm至<550nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光；以及至少一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，其在沒(méi)有光學(xué)接觸的情況下朝著所述至少一個(gè)led放置，至少部分地將來(lái)自所述至少一個(gè)led的光轉(zhuǎn)換成>300nm至≤1000nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光，特征在于，所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)具有>1.5且<3的折射率n并且比率a:e>2:1且<50000:1，其中a和e依如下被定義：所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)包括其中所述至少一個(gè)led發(fā)射的光可以進(jìn)入轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)入射表面以及其中光可以離開(kāi)所述至少一個(gè)轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的至少一個(gè)出射表面，所述至少一個(gè)入射表面中的每一個(gè)具有入射表面面積，所述（多個(gè)）入射表面面積編號(hào)為a1…an，并且所述至少一個(gè)（多個(gè)）出射表面中的每一個(gè)具有出射表面面積，所述（多個(gè)）出射表面面積編號(hào)為e1…en，并且所述至少一個(gè)（多個(gè)）入射表面面積中的每一個(gè)的和a為a=a1+a2…+an，并且所述至少一個(gè)（多個(gè)）出射表面面積中的每一個(gè)的和e為e=e1+e2…+en。

us2007/279914描述了一種光照系統(tǒng)，其包括能夠生成第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的非相干光源以及在被第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光照射時(shí)發(fā)射第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光的細(xì)長(zhǎng)主體。該主體具有長(zhǎng)度維度、寬度維度和高度維度。主體的至少一部分是錐形的，以便沿著長(zhǎng)度維度增大寬度和/或高度。主體進(jìn)一步包括提取表面。第一非提取表面沿著主體的長(zhǎng)度的至少一部分延伸并且被設(shè)置成與提取表面共享公共邊緣。第二波長(zhǎng)的光的至少一些在非提取表面處全內(nèi)反射。至少一個(gè)外部反射器被設(shè)置成鄰近非提取表面以便在外部反射器與非提取表面之間產(chǎn)生間隙。

us2011/210658描述了一種陶瓷復(fù)合層壓板，其包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層和非發(fā)射層，其中該陶瓷復(fù)合層壓板具有至少0.650的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率（wce）。該陶瓷復(fù)合層壓板也可以包括包含發(fā)射材料和散射材料的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換陶瓷層，其中該層壓復(fù)合物具有大約40%至大約85%之間的總透射率。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層可以由等離子體yag:ce粉末形成。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

摻雜有ce³⁺（三價(jià)鈰）的發(fā)光陶瓷石榴石可以用來(lái)將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，該更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光例如在綠色至紅色波長(zhǎng)區(qū)域內(nèi)，例如在大約500-750nm的范圍內(nèi)，有時(shí)甚至在藍(lán)色區(qū)域內(nèi)。為了在希望的方向上獲得充分的吸收和光輸出，有利的是使用透明棒。這樣的棒可以用作光集中器，在其長(zhǎng)度上集中來(lái)自諸如led（發(fā)光二極管）之類的光源的光源光，將該光源光轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換器光，并且在出射表面處提供充分?jǐn)?shù)量的轉(zhuǎn)換器光?；诠饧衅鞯恼彰髟O(shè)備可能例如是投影儀應(yīng)用感興趣的。

看起來(lái)由于石榴石具有立方晶體的對(duì)稱性，單晶和陶瓷棒（即燒結(jié)的多晶材料）二者都可以使用。然而，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，陶瓷石榴石成分易于飽和，即當(dāng)（泵浦光的）光強(qiáng)度增加時(shí)，棒內(nèi)部光生成的效率降低。此外，令人驚奇地發(fā)現(xiàn)，在（幾乎）相同條件下的單晶沒(méi)有表現(xiàn)出這種效應(yīng)，或者在比陶瓷小得多的程度上表現(xiàn)出這種效應(yīng)。因此，與使用單晶時(shí)相比，使用高激發(fā)通量的照明設(shè)備在使用陶瓷時(shí)可能具有低得多的效率。此外，這樣的照明設(shè)備可能（因此）具有對(duì)于功率和/或陶瓷主體長(zhǎng)度的基本上非線性的依賴性，這不是所希望的。然而，由于陶瓷（即燒結(jié)的陶瓷主體）更容易制作，因而存在使用陶瓷的愿望。

因此，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種替代性的照明設(shè)備，其優(yōu)選地進(jìn)一步至少部分地消除上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。本發(fā)明的還一個(gè)方面是提供一種替代性的投影儀或者投影儀設(shè)備，其優(yōu)選地進(jìn)一步至少部分地消除上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。另外，本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種用于為這樣的照明設(shè)備（和投影儀）提供光集中器的方法，其優(yōu)選地進(jìn)一步至少部分地消除上述缺點(diǎn)中的一個(gè)或多個(gè)。

在第一方面中，本發(fā)明提供了一種照明設(shè)備（“設(shè)備”），該照明設(shè)備包括多個(gè)固態(tài)光源（例如至少10個(gè)，比如至少50個(gè)）、以及具有第一面和第二面的細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體（在本文中也表示為“光集中器”），這些第一面和第二面特別地限定了細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體（在本文中也表示為“陶瓷主體”）的長(zhǎng)度（l），細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體包括一個(gè)或多個(gè)輻射輸入面和輻射出射窗口，其中第二面包括所述輻射出射窗口，其中所述多個(gè)固態(tài)光源被配置成將（藍(lán)色）光源光提供給所述一個(gè)或多個(gè)輻射輸入面并且（其中固態(tài)光源）特別地被配置成向輻射輸入面中的至少一個(gè)提供（平均）在特別地至少1.0*10¹⁷光子/(s.mm²)，例如甚至更特別地至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)的范圍內(nèi)的光子通量。采用藍(lán)色（激發(fā)）光，這可以例如對(duì)應(yīng)于提供給輻射輸入面中的至少一個(gè)分別平均至少0.067w/mm²和0.2w/mm²的藍(lán)色功率（wopt）。在這里，術(shù)語(yǔ)“平均”特別地表示在（所述輻射輸入表面中的至少一個(gè)的）區(qū)域上的平均。當(dāng)超過(guò)一個(gè)輻射輸入表面受輻照時(shí)，此時(shí)特別地這些輻射輸入表面中的每一個(gè)都接收這樣的光子通量。此外，特別地所表示的光子通量（或者當(dāng)應(yīng)用藍(lán)色光源光時(shí)，藍(lán)色功率）也是時(shí)間上的平均。特別地，細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體包括陶瓷材料，該陶瓷材料被配置成將（藍(lán)色）光源光的至少一部分波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換器光，例如綠色到紅色的范圍內(nèi)的光，該轉(zhuǎn)換器光至少部分地從輻射出射窗口逃逸，其中陶瓷材料特別地包括a3b5o12:ce³⁺陶瓷材料（“陶瓷石榴石”），其中a包括釔（y）、釓（gd）和镥（lu）中的一個(gè)或多個(gè)，并且其中b包括鋁（al）和/或鎵（ga）。如下面進(jìn)一步表示的，a也可以指其他稀土元素，并且b可以僅僅包括al，但是可選地也可以包括鎵。公式a3b5o12:ce³⁺特別地表示化學(xué)式，即不同類型的元素a、b和o的化學(xué)計(jì)量（3:5:12）。然而，如本領(lǐng)域所知的，這樣的公式表示的化合物可選地也可以包括與化學(xué)計(jì)量的小偏差。

在又一方面中，本發(fā)明也提供了這樣的細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體本身，即具有第一面和第二面的細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體，這些面特別地限定細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體的長(zhǎng)度（l），細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體包括一個(gè)或多個(gè)輻射輸入面和輻射出射窗口，其中第二面包括所述輻射出射窗口，其中細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體包括陶瓷材料，該陶瓷材料被配置成將（藍(lán)色）光源光的至少一部分波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換器光，例如綠色和紅色轉(zhuǎn)換器光中的（至少）一個(gè)或多個(gè)（其在細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體利用藍(lán)色光源光被輻照時(shí)至少部分地從輻射出射窗口逃逸），其中陶瓷材料包括a3b5o12:ce³⁺陶瓷材料，其中a可以包括釔（y）、釓（gd）和镥（lu）中的一個(gè)或多個(gè)，并且其中b可以包括鋁（al）。

看起來(lái)這樣的照明設(shè)備和這樣的陶瓷主體可以用在高功率輻照下而沒(méi)有明顯的飽和損失，所述高功率輻照例如至少2.0*10¹⁷光子/(s.mm²)，比如至少2.5*10¹⁷光子/(s.mm²)，比如尤其是至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)。特別令人感興趣的是那些陶瓷石榴石，其在作為諸如棒之類的陶瓷主體被提供之后，在存在（一些）氧的情況下經(jīng)受退火步驟。這種反直覺(jué)的退火（因?yàn)槿齼r(jià)鈰傾向于氧化成四價(jià)鈰，這對(duì)于發(fā)光是不利的）看起來(lái)對(duì)于移除和/或重新分布陶瓷主體中的氧空位具有有益的效果。因此，特別地，所述集中器在含氧的氣氛中經(jīng)受退火步驟。

陶瓷材料包括石榴石材料。因此，所述細(xì)長(zhǎng)主體特別地包括發(fā)光陶瓷。石榴石材料，尤其是陶瓷石榴石材料，在本文中也表示為“發(fā)光材料”。該發(fā)光材料包括a3b5o12:ce³⁺（石榴石材料），其中a特別地選自包括sc、y、tb、gd和lu的組，其中b特別地選自包括al和ga的組。更特別地，a包括釔（y）、釓（gd）和镥（lu）中的一個(gè)或多個(gè)，并且b包括鋁（al）。這樣的石榴石可以摻雜有鈰（ce），并且可選地?fù)诫s有諸如鐠（pr）之類的其他發(fā)光物種。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，b由大約40%或更多的al和60%或更少的ga成分。特別地，b包括鋁（al），然而，b也可以部分地包括鎵（ga）和/或鈧（sc）和/或銦（in），特別地，可以替代高達(dá)約20%的al，更特別地高達(dá)約10%的al（即，a離子基本上由90或更多的摩爾百分比的al以及10或更少的摩爾百分比的ga、sc和in中的一個(gè)或多個(gè)成分）；b特別地可以包括高達(dá)約10%的鎵。在另一種變型中，b和o可以至少部分地被si和n代替。如上面所表示的，元素a特別地可以選自包括釔（y）、釓（gd）、鋱（tb）和镥（lu）的組。

在一個(gè)特定的實(shí)施例中，在第一選項(xiàng)中，陶瓷材料中的a包括至少90%的lu，或者其中在第二選項(xiàng)中，陶瓷材料中的a包括50-95%范圍內(nèi)的y和5-50%范圍內(nèi)的gd，并且其中在這兩個(gè)選項(xiàng)中，陶瓷材料中的b包括至少95%的al和ga，例如至少40%的al，甚至更特別地至少80%的al，比如至少90%的al。第一選項(xiàng)可以提供特別地可以用于生成綠色光（綠色轉(zhuǎn)換器光）的陶瓷主體，并且第二選項(xiàng)可以提供特別地可以用于生成紅色光（紅色轉(zhuǎn)換器光）的陶瓷主體。這兩個(gè)實(shí)施例提供了通常覆蓋超過(guò)單個(gè)顏色的相對(duì)寬的帶發(fā)射。例如，第一陶瓷材料的發(fā)射也可以包括光譜的黃色和紅色部分中的強(qiáng)度，并且第二陶瓷材料的發(fā)射也可以包括光譜的綠色、黃色和紅色部分中的強(qiáng)度。不希望的光可以利用光學(xué)濾波器（參見(jiàn)下文）被過(guò)濾掉（和/或在不希望的光為短波長(zhǎng)時(shí)，可以通過(guò)使用例如干涉濾波器被反射回陶瓷棒中）。在又一個(gè)實(shí)施例中，a3b5o12:ce³⁺包括y3al5o12:ce³⁺。

本細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體的另一有趣的特征是以下事實(shí)：在特定長(zhǎng)度上，該主體可以尺寸減小或者尺寸增大，光輸出（通量）隨著長(zhǎng)度縮放。對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)的陶瓷主體，尤其是對(duì)于沒(méi)有經(jīng)受這里描述的退火的那些陶瓷主體，這可能是不可能的。因此，在另一實(shí)施例中，照明設(shè)備在輻射出射窗口的下游具有轉(zhuǎn)換器光的流明輸出，其中在固定的光子通量（每mm²）（在（多個(gè)）輻射輸入面處）下，至少在20-100mm的長(zhǎng)度（l）范圍內(nèi)，流明輸出可隨陶瓷主體的長(zhǎng)度（l）縮放。這在所表示的（高）光子通量下可能是特別相關(guān)的，所述光子通量例如至少1.0*10¹⁷光子/(s.mm²)，例如至少2.0*10¹⁷光子/(s.mm²)，比如特別地至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)。

如本文所表示的，退火之后陶瓷主體的光譜屬性也可能不同于未退火的陶瓷主體?？雌饋?lái)例如陶瓷材料的熱發(fā)光光譜在50-100℃的范圍內(nèi)表現(xiàn)出最大值，該最大強(qiáng)度處于等于或高于相同但是作為單晶被提供的材料的相同范圍內(nèi)的最大強(qiáng)度的范圍內(nèi)，例如是相同但是作為單晶被提供的材料的相同范圍內(nèi)的最大強(qiáng)度的大約1.5倍，比如2-10倍。因此，所述熱發(fā)光相對(duì)類似于單晶的熱發(fā)光。然而，未退火的陶瓷主體的熱發(fā)光光譜具有這樣的最大強(qiáng)度，其比單晶（以及退火的陶瓷主體）的最大強(qiáng)度高一個(gè)或多個(gè)數(shù)量級(jí)，例如是相應(yīng)的單晶（即具有與陶瓷相同的成分的晶體）的最大強(qiáng)度的至少15倍。因此，氧空位的濃度存在大幅降低。此外，同樣看起來(lái)最低激發(fā)帶的強(qiáng)度相對(duì)于次低激發(fā)帶的強(qiáng)度的比率由于氧化退火的原因而增大。例如，在退火之前，該比率可能大約為1.2，并且在退火之后，該比率可能為大約1.4。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，該比率處于1.25-1.6的范圍內(nèi)。此外，在實(shí)施例中，與針對(duì)相同但是（尚）未氧化退火的陶瓷主體相比，該比率針對(duì)氧化退火的陶瓷主體高至少15%，特別地高至少20%。

如下文所表示的，特別地，所述陶瓷材料可以通過(guò)燒結(jié)工藝和/或熱壓工藝，接著在（輕微）氧化氣氛中退火而獲得。因此，在特定的實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體可通過(guò)以下方法獲得：包括真空燒結(jié)工藝和起始材料（其可能在升高的溫度下被預(yù)燒結(jié)）在升高的溫度下的等靜壓工藝（也參見(jiàn)下文）以提供細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體的方法，接著是包括至少1000℃溫度下的氧化氣氛中的退火工藝的方法。然而甚至更特別地，細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體可以通過(guò)以下方法獲得：包括真空燒結(jié)工藝和中性或還原氣氛中起始材料在升高的溫度下的等靜壓工藝以提供細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體的方法，接著是所述包括所述退火工藝（在至少1000℃溫度下的氧化氣氛中）的方法。因此，特別地，本文描述的用于制造細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體的方法包括這樣的方法：該方法包括在升高的溫度下處理起始材料，這特別地在中性或還原氣氛中執(zhí)行。起始材料可以包括（特別地可以在升高的溫度下預(yù)燒結(jié)的）起始粉末的混合物。然而，起始材料也可以包括粉末壓塊或生坯（狀起始粉末，例如可通過(guò)干壓獲得）。氧化氣氛可以包括n2、co2、ar、he、kr等等中的一個(gè)或多個(gè)以及（一些）o2。

以這種方式處理的陶瓷主體遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于未處理的陶瓷主體（（在高光源功率下）光集中更加高效率）。光學(xué)屬性和/或效率接近單晶（也參見(jiàn)上文）。然而，如上文所表示的，陶瓷主體可以比單晶更快且更容易地被制造，并且出于這個(gè)原因以低得多的成本被制造。

術(shù)語(yǔ)“陶瓷”特別地涉及一種無(wú)機(jī)材料，除別的以外，其可通過(guò)以下方式獲得：在至少500℃，特別是至少800℃，例如至少1000℃，比如至少1400℃的溫度下，在降低的壓力、大氣壓力或者高壓下，例如在10^-8至500mpa的范圍內(nèi)，例如特別是至少0.5mpa，比如特別是至少1mpa，比如1至大約500mpa，例如至少5mpa或者至少10mpa，特別是在單軸或等靜壓下，特別是在等靜壓下加熱（多晶）粉末。一種特定的獲得陶瓷的方法是熱等靜壓（hip），而hip工藝可以是像在如上所述的溫度和壓力條件下的燒結(jié)后的hip、膠囊hip或者組合的燒結(jié)-hip工藝?？赏ㄟ^(guò)這種方法獲得的陶瓷本身就可以被使用，或者可以進(jìn)一步加以處理（比如拋光）。陶瓷特別地具有這樣的密度，其是理論密度（即單晶的密度）的至少90%（或者更高，參見(jiàn)下文），例如至少95%，比如在97-100%的范圍內(nèi)。陶瓷仍然可以是多晶，但是細(xì)粒（grain）（受壓的顆?；蛘呤軌旱哪w粒）之間的體積減小或者大大減小。諸如hip之類的升高的壓力下的加熱可以例如在例如包括n2和氬（ar）中的一個(gè)或多個(gè)的惰性氣體中執(zhí)行。特別地，升高的壓力下的加熱之前是選自1400-1900℃，例如1500-1800℃的范圍的溫度下的燒結(jié)工藝。這樣的燒結(jié)可以在降低的壓力下，例如在10^-2pa或更低的壓力下執(zhí)行。這樣的燒結(jié)可能已經(jīng)導(dǎo)致這樣的密度，該密度為理論密度的大約至少95%，甚至更特別地至少99%。在預(yù)燒結(jié)和諸如hip之類的特別是在升高的壓力下的加熱之后，陶瓷主體的密度可以接近單晶的密度。然而，區(qū)別在于細(xì)粒邊界在陶瓷主體中可用，因?yàn)樘沾芍黧w是多晶。這樣的細(xì)粒邊界可以例如通過(guò)光學(xué)顯微鏡或者sem檢測(cè)。因此，在本文中，陶瓷主體特別地指具有基本上與（相同材料的）單晶相同的密度的燒結(jié)的多晶。這樣的主體因此對(duì)于可見(jiàn)光是非常透明的（除了諸如特別地ce³⁺之類的光吸收物種的吸收之外）。

因此，在另一方面中，本發(fā)明也提供了一種用于制造細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體的方法，特別地該細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體具有長(zhǎng)度（l）并且進(jìn)一步特別地具有寬度（w）和高度（h），l>w并且l>h，該細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體包括一個(gè)或多個(gè)輻射輸入面和輻射出射窗口，其中該細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體包括陶瓷材料，該陶瓷材料被配置成將（藍(lán)色）光源光的至少一部分波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成綠色和紅色轉(zhuǎn)換器光中的至少一個(gè)或多個(gè)，其中陶瓷材料包括a3b5o12:ce³⁺陶瓷材料，其中a特別地包括釔、釓和镥中的一個(gè)或多個(gè)，并且其中b特別地包括鋁，所述方法包括：在升高的溫度下處理起始材料以便提供細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體；以及在退火工藝中在至少1000℃，例如特別是至少1200℃的溫度下在氧化氣氛中對(duì)細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體退火。起始材料可以包括例如氧化物或草酸鹽或者包括釔的鑭系元素和鋁的其他前驅(qū)體材料等等。諸如粉末壓塊之類的起始材料通常在還原或惰性氣氛中，即在不存在或者基本上不存在氧（o2）或其他氧化物種的情況下，并且特別是在諸如低于1.10^-4巴（bar）之類的真空下，通常被加熱至至少1500℃的溫度。因此，在實(shí)施例中，所述包括在升高的溫度下處理起始材料的方法在中性或還原氣氛中執(zhí)行。因此，該方法可以包括預(yù)燒結(jié)，之后是升高的壓力下的加熱。本文描述的陶瓷主體特別地可以通過(guò)（或者更特別地通過(guò)）本文描述的用于制造所述陶瓷主體的方法獲得。

為了提供具有不同發(fā)射特性的發(fā)光陶瓷，起始材料和/或起始材料的成分可以不同。因此，在另一實(shí)施例中，起始材料被選擇為提供在第一選項(xiàng)中陶瓷材料中的a包括至少90%的lu，或者提供在第二選項(xiàng)中陶瓷材料中的a包括50-95%范圍內(nèi)的y和5-50%范圍內(nèi)的gd，并且其中在這兩個(gè)選項(xiàng)中，陶瓷材料中的b包括至少95%的al+ga。對(duì)于其他發(fā)光陶瓷，可以選擇起始材料的另一成分。

上面描述的工藝特別地提供了燒結(jié)的石榴石體，其特別地經(jīng)受諸如hip（參見(jiàn)上文）之類的升高的溫度下的高壓工藝。因此，特別地，所述包括在升高的溫度下處理起始材料的方法包括這樣的方法，該方法包括真空燒結(jié)工藝和等靜壓工藝，甚至更特別地升高的壓力下的預(yù)燒結(jié)，之后是所述升高的溫度下的高壓工藝。

在獲得陶瓷主體之后，可以對(duì)該主體拋光。在拋光之前或之后，特別是在拋光之前，可以執(zhí)行退火工藝（在氧化氣氛中）。在另一特定的實(shí)施例中，所述退火工藝持續(xù)至少2小時(shí)，例如在至少1200℃下至少2小時(shí)。此外，特別地，氧化氣氛包括例如o2。據(jù)發(fā)現(xiàn)，在一些實(shí)施例中，特別是在大于大約0.5%的鈰濃度下，大約5-100ppm的o2的濃度可能已經(jīng)足夠了，或者甚至更低。利用更低的o2壓力，比如至少0.01ppm（10^-8巴的o2）甚至獲得良好的結(jié)果。這種氧（部分）壓力可以以本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的若干方式獲得。因此，氧化氣氛可以包括空氣，但是在許多實(shí)施例中也可以包括惰性氣體，例如包括n2、he、ne、ar等等中的一個(gè)或多個(gè)與一些氧的氣體，所述氧例如0.01ppm-100%的氧，比如例如在1-100000ppm，例如10-1000ppm的范圍內(nèi)的o2。

所述陶瓷主體具有光導(dǎo)或波導(dǎo)屬性。因此，陶瓷主體在本文中也表示為波導(dǎo)或光導(dǎo)。由于陶瓷主體用作光集中器，陶瓷主體在本文中也表示為光集中器。陶瓷主體通常在與陶瓷主體長(zhǎng)度垂直的方向上具有對(duì)可見(jiàn)光的（一定）透射。在沒(méi)有諸如三價(jià)鈰之類的激活劑的情況下，可見(jiàn)光的透射可能接近100%。

在本文中，術(shù)語(yǔ)“可見(jiàn)光”尤其涉及具有選自380-780nm范圍的波長(zhǎng)的光。透射可以通過(guò)在垂直輻射下將特定波長(zhǎng)的具有第一強(qiáng)度的光提供給陶瓷主體并且將在透射通過(guò)材料之后測(cè)量到的該波長(zhǎng)的光的強(qiáng)度與該特定波長(zhǎng)處提供給材料的光的第一強(qiáng)度關(guān)聯(lián)起來(lái)而確定（也參見(jiàn)化學(xué)和物理學(xué)crc手冊(cè)第69版的e-208和e-406，1088-1989）。

陶瓷主體可以具有任何形狀，例如梁狀或者棒狀。然而，陶瓷主體也可以為盤(pán)狀等等。本發(fā)明并不限于形狀的具體實(shí)施例，本發(fā)明也不限于具有單個(gè)出射窗口或者外耦合面的實(shí)施例。在下文中，更詳細(xì)地描述了一些特定的實(shí)施例。如果陶瓷主體具有圓形截面，那么寬度和高度可以是相等的（并且可以被限定為直徑）。

在特定的實(shí)施例中，陶瓷主體特別地可以具有大于1的縱橫比，即長(zhǎng)度大于寬度。通常，陶瓷主體為棒或者桿（梁），但是陶瓷主體不一定具有方形、矩形或圓形截面。通常，光源被配置成輻照在本文中表示為輻射輸入面的較長(zhǎng)面之一（側(cè)邊緣），并且輻射從在本文中表示為輻射出射窗口的前面（前邊緣）的面逃逸。特別地，在實(shí)施例中，固態(tài)光源或其他光源不與陶瓷主體物理接觸。物理接觸可能導(dǎo)致不希望的外耦合，并且因此集中器效率的降低。此外，通常，陶瓷主體包括兩個(gè)基本上平行的面：輻射輸入面以及與其相對(duì)的相對(duì)面。這兩個(gè)面在本文中限定陶瓷主體的寬度。通常，這些面的長(zhǎng)度限定陶瓷主體的長(zhǎng)度。然而，如上文中以及也在下文中所表示的，陶瓷主體可以具有任何形狀，并且也可以包括形狀的組合。特別地，輻射輸入面具有輻射輸入面面積（a），其中輻射出射窗口具有輻射出射窗口面積（e），并且其中輻射輸入面面積（a）是輻射出射窗口面積（e）的至少1.5倍，甚至更特別地至少2倍，特別地至少5倍，例如在2-50000，特別是5-5000倍的范圍內(nèi)。因此，特別地，細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體包括限定為輻射輸入面的面積和輻射出射窗口的面積的比率的幾何集中系數(shù)，其為至少1.5，例如至少2，比如至少5，或者更大（參見(jiàn)上文）。這允許例如使用多個(gè)固態(tài)光源（也參見(jiàn)下文）。對(duì)于像在汽車(chē)或數(shù)字投影儀中那樣的典型應(yīng)用，小而高強(qiáng)度的發(fā)射表面是所希望的。這不能利用單個(gè)led獲得，但是可以利用本照明設(shè)備獲得。特別地，輻射出射窗口具有選自1-100mm²的范圍的輻射出射窗口面積（e）。利用這樣的維度，發(fā)射表面可以是小的，而仍然可以實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度。如上面所表示的，陶瓷主體通常具有（長(zhǎng)度/寬度的）縱橫比。這允許小的輻射出射表面，但是例如利用多個(gè)固態(tài)光源輻照的大的輻射輸入表面。在特定的實(shí)施例中，陶瓷主體具有選自0.5-100mm的范圍的寬度（w）。陶瓷主體因此特別地為一個(gè)整體，具有本文所表示的面。

通常為棒狀或桿狀的陶瓷主體可以具有任何的截面形狀，但是在實(shí)施例中，具有方形、矩形、圓形、橢圓形、三角形、五邊形或者六邊形的形狀的截面。通常，陶瓷主體是長(zhǎng)方體，但是可以具有與長(zhǎng)方體不同的形狀，光輸入表面一定程度上具有梯形形狀。通過(guò)這樣做，可以甚至增強(qiáng)光通量，這對(duì)于一些應(yīng)用而言可能是有利的。因此，在一些情況下（也參見(jiàn)上文），術(shù)語(yǔ)“寬度”也可以指直徑，例如在陶瓷主體具有圓形截面的情況下。因此，在實(shí)施例中，所述細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體進(jìn)一步具有寬度（w）和高度（h），特別地l>w并且l>h。特別地，第一面和第二面限定長(zhǎng)度，即這些面之間的距離是細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體的長(zhǎng)度。這些面特別地可以平行布置。

在實(shí)施例中，細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體包括第一面和第二面，這些面彼此的距離基本上等于細(xì)長(zhǎng)主體的長(zhǎng)度，一個(gè)或多個(gè)面（或邊緣）橋接第一面與第二面之間的距離（并且（與第一面和第二面一起）限定該主體的直徑）。這一個(gè)或多個(gè)面（或邊緣）特別地可以具有細(xì)長(zhǎng)主體的長(zhǎng)度。在長(zhǎng)方體的情況下，細(xì)長(zhǎng)主體因此可以包括這樣的面中的四個(gè)，第一面和第二面作為端面，其基本上限定主體的長(zhǎng)度。

陶瓷主體也可以是柱形棒。在實(shí)施例中，該柱形棒具有沿著棒的縱向方向的一個(gè)平坦表面，并且光源可以置于該平坦表面處以便高效地將光源發(fā)射的光向內(nèi)耦合到陶瓷主體中。該平坦表面也可以用于放置散熱器。柱形陶瓷主體也可以具有例如彼此相對(duì)定位或者彼此垂直地放置的兩個(gè)平坦表面。在實(shí)施例中，平坦表面沿著柱形棒的縱向方向的部分延伸。

如下文中在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中闡述的陶瓷主體也可以在長(zhǎng)度方向上折疊、彎曲和/或定形，使得陶瓷主體不是筆直、線性的桿或棒，而是可以包括例如90或180度彎曲形式的圓角、u形、圓形或橢圓形狀、環(huán)或者具有多個(gè)環(huán)的3維螺旋形狀。這提供了一種緊湊的陶瓷主體，光通常沿著其被引導(dǎo)的該陶瓷主體的總長(zhǎng)度相對(duì)較大，導(dǎo)致相對(duì)較高的流明輸出，但是同時(shí)可以被布置到相對(duì)較小的空間中。例如，陶瓷主體的發(fā)光部分可以是剛性的，而陶瓷主體的透明部分是柔性的，以便提供陶瓷主體沿著其長(zhǎng)度方向的定形。光源可以置于沿著折疊的、彎曲的和/或定形的陶瓷主體的長(zhǎng)度的任何地方。

未用作光內(nèi)耦合區(qū)域或者光出射窗口的陶瓷主體的部分可以設(shè)有反射器。因此，在實(shí)施例中，所述照明設(shè)備進(jìn)一步包括被配置成將發(fā)光材料光反射回陶瓷主體中的反射器。因此，該照明設(shè)備可以進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)反射器，所述反射器特別地被配置成將從與輻射出射窗口不同的一個(gè)或多個(gè)其他面逃逸的輻射反射回陶瓷主體中。特別地，與輻射出射窗口相對(duì)的面可以包括這樣的反射器，但是在實(shí)施例中不與其物理接觸。因此，反射器特別地可以不與陶瓷主體物理接觸。因此，在實(shí)施例中，照明設(shè)備進(jìn)一步包括（至少）配置在第一面的下游并且被配置成將光反射回細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體中的光學(xué)反射器。替代性地或者此外，光學(xué)反射器也可以布置在其他面和/或不用來(lái)將光源光耦合進(jìn)來(lái)或者將發(fā)光光耦合出去的面的部分。特別地，這樣的光學(xué)反射器可以不與陶瓷主體物理接觸。此外，（多個(gè)）這樣的光學(xué)反射器可以被配置成將發(fā)光和光源光中的一個(gè)或多個(gè)反射回陶瓷主體中。因此，基本上所有的光源光都可以被保留用于發(fā)光材料（即（多個(gè)）激活劑元素，例如特別是ce³⁺）轉(zhuǎn)換，并且發(fā)光的相當(dāng)部分可以被保留用于從輻射出射窗口向外耦合。術(shù)語(yǔ)“反射器”也可以指多個(gè)反射器。反射器可以例如配置在離第一面和/或一個(gè)或多個(gè)其他面0.1-10mm的距離處。

術(shù)語(yǔ)“耦合進(jìn)來(lái)”和類似的術(shù)語(yǔ)以及“耦合出去”和類似的術(shù)語(yǔ)表示光從介質(zhì)變化（分別地從陶瓷主體外部進(jìn)入陶瓷主體中，以及反之亦然）。通常，光出射窗口將是某個(gè)面（或者面的部分），其配置成（基本上）垂直于波導(dǎo)的一個(gè)或多個(gè)其他的面。通常，陶瓷主體將包括一個(gè)或多個(gè)主體軸（例如長(zhǎng)度軸、寬度軸或者高度軸），出射窗口配置成（基本上）垂直于這樣的軸。因此，通常，（多個(gè)）光輸入面將被配置成（基本上）垂直于光出射窗口。因此，輻射出射窗口特別地被配置成垂直于所述一個(gè)或多個(gè)輻射輸入面。因此，特別地，包括光出射窗口的面不包括光輸入面。

在輻射出射窗口的下游，可選地可以布置光學(xué)濾波器。這樣的光學(xué)濾波器可以用來(lái)移除不希望的輻射。例如，當(dāng)照明設(shè)備應(yīng)當(dāng)提供綠色光時(shí)，可以移除所有不同于綠色的光，并且當(dāng)照明設(shè)備應(yīng)當(dāng)提供紅色光時(shí)，可以移除所有不同于紅色的光。同樣地，這可以適用于被配置成提供黃色或橙色光等等的照明設(shè)備。當(dāng)希望照明設(shè)備提供綠色和紅色光時(shí)，可以過(guò)濾掉所有不同于綠色和紅色的光。因此，在另一實(shí)施例中，照明設(shè)備進(jìn)一步包括配置在輻射出射窗口的下游并且被配置成降低非綠色和非紅色光中的一個(gè)或多個(gè)在轉(zhuǎn)換器光中的相對(duì)貢獻(xiàn)的光學(xué)濾波器。為了過(guò)濾掉光源光，可選地，可以應(yīng)用干涉濾波器。同樣地，當(dāng)不同于綠色和紅色的顏色是所希望的時(shí)，這可以適用于另一顏色。光學(xué)濾波器可以例如配置在離第二面0.1-10mm的距離處，或者可選地在零距離處（即物理接觸）。特別地，光學(xué)濾波器可以例如配置在離輻射出射窗口0.1-10mm的距離處，或者可選地在零距離處。

在又一個(gè)實(shí)施例中，照明設(shè)備進(jìn)一步包括準(zhǔn)直器，該準(zhǔn)直器配置在輻射出射窗口的下游并且被配置成對(duì)轉(zhuǎn)換器光準(zhǔn)直。這樣的準(zhǔn)直器，比如例如cpc（復(fù)合拋物形集中器），可以用來(lái)對(duì)從輻射出射窗口逃逸的光準(zhǔn)直并且提供準(zhǔn)直的光束。

此外，照明設(shè)備可以包括被配置成促進(jìn)固態(tài)光源和/或發(fā)光集中器的冷卻的散熱器。該散熱器可以包括銅、鋁、銀、金、碳化硅、氮化鋁、氮化硼、碳化硅鋁、氧化鈹、硅-碳化硅、碳化硅鋁、銅鎢合金、碳化鉬銅、碳、金剛石、石墨及其兩個(gè)或更多的組合或者由它們成分。照明設(shè)備可以進(jìn)一步包括被配置成冷卻陶瓷主體的一個(gè)或多個(gè)冷卻元件。

特別地，光源為在操作期間發(fā)射（光源光）至少選自200-490nm的范圍的波長(zhǎng)的光的光源，特別是在操作期間發(fā)射至少選自400-490nm的范圍，甚至更特別地440-490nm的范圍中的波長(zhǎng)的光的光源。該光可以部分地被發(fā)光材料使用。因此，在特定的實(shí)施例中，光源被配置成生成藍(lán)色光。在特定的實(shí)施例中，光源包括固態(tài)led光源（例如led或者激光二極管）。術(shù)語(yǔ)“光源”也可以涉及多個(gè)光源，諸如例如2-20個(gè)（固態(tài)）led光源，但是可以應(yīng)用更多的光源。因此，術(shù)語(yǔ)led也可以指多個(gè)led。因此，如本文所表示的，術(shù)語(yǔ)“固態(tài)光源”也可以指多個(gè)固態(tài)光源。在實(shí)施例（也參見(jiàn)下文）中，這些光源是基本上相同的固態(tài)光源，即提供固態(tài)光源輻射的基本上相同的光譜分布。在實(shí)施例中，固態(tài)光源可以被配置成輻照陶瓷主體的不同面。

照明設(shè)備包括多個(gè)光源。特別地，所述多個(gè)（m個(gè)）光源的光源光具有光譜重疊，甚至更特別地，它們?yōu)橄嗤愋筒⑶姨峁┗旧舷嗤墓猓ㄒ虼司哂谢旧舷嗤墓庾V分布）。因此，例如在10nm的帶寬內(nèi)，所述光源可以基本上具有相同的發(fā)射最大值。

光源特別地被配置成將至少0.2w/mm²的藍(lán)色光學(xué)功率（wopt）提供給陶瓷主體，即提供給（多個(gè)）輻射輸入面。藍(lán)色光學(xué)功率被定義為這樣的能量，其處于被定義為光譜的藍(lán)色部分的能量范圍內(nèi)（也參見(jiàn)下文）。特別地，光子通量平均為至少4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)，例如至少6.0*10¹⁷光子/(s.mm²)。此外，在特定的實(shí)施例中，長(zhǎng)度（l）為至少20mm。在又一個(gè)特定的實(shí)施例中，鈰濃度處于0.1-3.0%的a的范圍內(nèi)，諸如例如98%的镥和2%的鈰。

在特別地用于投影儀應(yīng)用的又一實(shí)施例中，所述多個(gè)光源在脈沖操作中運(yùn)行，脈沖操作具有選自10-80%，例如25-70%的范圍的占空比。

在又一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種被配置成提供可見(jiàn)光的照明單元，其中該照明單元包括至少一個(gè)如本文所限定的照明設(shè)備。例如，這樣的照明單元也可以包括一個(gè)或多個(gè)（附加的）光學(xué)元件，比如光學(xué)濾波器、準(zhǔn)直器、反射器、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換器等等中的一個(gè)或多個(gè)。照明單元可以例如是用在汽車(chē)應(yīng)用中的照明單元，比如頭燈。因此，本發(fā)明也提供了一種被配置成提供可見(jiàn)光的汽車(chē)照明單元，其中該汽車(chē)照明單元包括至少一個(gè)如本文所定義的照明設(shè)備，和/或包括至少一個(gè)如本文所定義的照明設(shè)備的數(shù)字投影儀單元。特別地，照明設(shè)備可以（在這樣的應(yīng)用中）被配置成提供綠色光或者紅色光（和/或另一種顏色的光）。在特定的實(shí)施例中，這樣的照明單元包括被配置成提供綠色光的至少第一照明設(shè)備以及被配置成提供紅色光的至少第二照明設(shè)備（以及可選地被配置成提供另一種顏色的光的另一照明設(shè)備）。

照明設(shè)備可以是例如辦公照明系統(tǒng)、家居應(yīng)用系統(tǒng)、商店照明系統(tǒng)、家庭照明系統(tǒng)、重點(diǎn)照明系統(tǒng)、聚光照明系統(tǒng)、劇院照明系統(tǒng)、光纖應(yīng)用系統(tǒng)、投影系統(tǒng)、自亮顯示系統(tǒng)、像素化顯示系統(tǒng)、分段顯示系統(tǒng)、警告標(biāo)志系統(tǒng)、醫(yī)療照明應(yīng)用系統(tǒng)、指示標(biāo)志系統(tǒng)、裝飾照明系統(tǒng)、便攜式系統(tǒng)、汽車(chē)應(yīng)用、溫室照明系統(tǒng)、園藝照明或者lcd背光等等的一部分或者可以應(yīng)用于其中。

在又一個(gè)方面中，本發(fā)明提供了一種包括根據(jù)前面的權(quán)利要求中任何一項(xiàng)的照明設(shè)備的投影儀。特別地，本發(fā)明提供了這樣的投影儀，其包括至少兩個(gè)根據(jù)權(quán)利要求1-9中任何一項(xiàng)的照明設(shè)備，其中第一照明設(shè)備被配置成提供綠色光，并且其中第二照明設(shè)備被配置成提供紅色光。

術(shù)語(yǔ)“上游”和“下游”涉及相對(duì)于來(lái)自光生成裝置（在這里特別地為第一光源）的光的傳播的物品或特征的布置，其中相對(duì)于來(lái)自光生成裝置的光束內(nèi)的第一位置、更靠近光生成裝置的光束內(nèi)的第二位置在“上游”，并且更遠(yuǎn)離光生成裝置的光束內(nèi)的第三位置在“下游”。

本文的術(shù)語(yǔ)白色光對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。它尤其涉及具有某一相關(guān)色溫（cct）的光，所述相關(guān)色溫介于大約2000k與20000k之間，尤其是2700-20000k，對(duì)于普通照明尤其處于大約2700k和6500k的范圍內(nèi)，對(duì)于背光目的尤其處于大約7000k和20000k的范圍內(nèi)，并且特別地處于離bbl（黑體軌跡）的大約15sdcm（顏色匹配的標(biāo)準(zhǔn)偏差）內(nèi)，特別地處于離bbl的大約10sdcm內(nèi)，甚至更特別地處于離bbl的大約5sdcm內(nèi)。

在實(shí)施例中，光源也可以提供具有大約5000k與20000k之間的相關(guān)色溫（cct）的光源光，例如直接磷光體轉(zhuǎn)換的led（具有用于例如獲得10000k的薄層磷光體的藍(lán)色發(fā)光二極管）。因此，在特定的實(shí)施例中，光源被配置成提供具有某一相關(guān)色溫的光源光，該相關(guān)色溫處于5000-20000k的范圍內(nèi)，甚至更特別地處于6000-20000k的范圍內(nèi)，例如8000-20000k。相對(duì)較高的色溫的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可能在于，光源光中可以存在相對(duì)較高的藍(lán)色分量。

術(shù)語(yǔ)“紫色光”或“紫色發(fā)射”特別地涉及具有大約380-440nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光。術(shù)語(yǔ)“藍(lán)色光”或“藍(lán)色發(fā)射”特別地涉及具有大約440-490nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光（包括一些紫色和青色色調(diào)）。術(shù)語(yǔ)“綠色光”或“綠色發(fā)射”特別地涉及具有大約490-560nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光。術(shù)語(yǔ)“黃色光”或“黃色發(fā)射”特別地涉及具有大約560-570nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光。術(shù)語(yǔ)“橙色光”或“橙色發(fā)射”特別地涉及具有大約570-600范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光。術(shù)語(yǔ)“紅色光”或“紅色發(fā)射”特別地涉及具有大約600-780nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光。術(shù)語(yǔ)“粉紅色光”或“粉紅色發(fā)射”涉及具有藍(lán)色和紅色分量的光。術(shù)語(yǔ)“可見(jiàn)”、“可見(jiàn)光”或者“可見(jiàn)發(fā)射”涉及具有大約380-780nm范圍內(nèi)的波長(zhǎng)的光。

例如在“基本上所有的光”或者“基本上包括”中的本文的術(shù)語(yǔ)“基本上”應(yīng)當(dāng)為本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解。術(shù)語(yǔ)“基本上”也可以包括具有“整個(gè)”、“完全”、“全部”等的實(shí)施例。因此，在實(shí)施例中，也可以移除形容詞基本上。在適用的情況下，術(shù)語(yǔ)“基本上”也可以涉及90%或者更高，例如95%或者更高，特別地99%或者更高，甚至更特別地99.5%或者更高，包括100%。術(shù)語(yǔ)“包括”也包含其中術(shù)語(yǔ)“包括”意味著“由……成分”的實(shí)施例。術(shù)語(yǔ)“和/或”特別地涉及“和/或”之前和之后提到的項(xiàng)目中的一個(gè)或多個(gè)。例如，短語(yǔ)“項(xiàng)目1和/或項(xiàng)目2”和類似的短語(yǔ)可以涉及項(xiàng)目1和項(xiàng)目2中的一個(gè)或多個(gè)。術(shù)語(yǔ)“包括”在實(shí)施例中可能指“由……成分”，但是在另一個(gè)實(shí)施例中也可能指“至少包含所限定的物種以及可選地還有一個(gè)或多個(gè)其他物種”。

此外，說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)中的術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等等用于區(qū)分相似的元件并且不一定用于描述連續(xù)的或者按時(shí)間先后的順序。應(yīng)當(dāng)理解的是，這樣使用的術(shù)語(yǔ)在適當(dāng)?shù)那闆r下是可互換的，并且本文描述的本發(fā)明實(shí)施例能夠以不同于本文所述或所示的順序操作。

除別的以外，本文的設(shè)備是在操作期間加以描述的。本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)清楚的是，本發(fā)明并不限于操作方法或者操作中的設(shè)備。

應(yīng)當(dāng)指出的是，上述實(shí)施例說(shuō)明了而不是限制了本發(fā)明，并且本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離所附權(quán)利要求書(shū)的范圍的情況下將能夠設(shè)計(jì)出許多替代性的實(shí)施例。在權(quán)利要求中，置于括號(hào)之間的任何附圖標(biāo)記都不應(yīng)當(dāng)被視為限制了權(quán)利要求。動(dòng)詞“包括”及其變體的使用并沒(méi)有排除存在權(quán)利要求中未敘述的元件或步驟。元件之前的冠詞“一”或“一個(gè)”并沒(méi)有排除存在多個(gè)這樣的元件。本發(fā)明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于經(jīng)過(guò)適當(dāng)編程的計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在列舉了若干裝置的設(shè)備權(quán)利要求中，這些裝置中的一些可以由同一硬件項(xiàng)來(lái)體現(xiàn)。在相互不同的從屬權(quán)利要求中記載了某些技術(shù)措施這一事實(shí)并不意味著這些技術(shù)措施的組合不能有利地加以利用。

本發(fā)明進(jìn)一步適用于包括說(shuō)明書(shū)中描述的和/或附圖中示出的表征性特征中的一個(gè)或多個(gè)的設(shè)備。本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種方法或過(guò)程，其包括說(shuō)明書(shū)中描述的和/或附圖中示出的表征性特征中的一個(gè)或多個(gè)。

可以組合本專利中討論的各個(gè)方面以便提供附加的優(yōu)點(diǎn)。此外，一些特征可以形成一個(gè)或多個(gè)分案申請(qǐng)的基礎(chǔ)。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在，將僅僅通過(guò)示例的方式、參照示意性附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記指示相應(yīng)的部分，并且在附圖中：

圖1a-1e示意性地描繪了本發(fā)明的一些方面；

圖2a-2d示出了制作的一些陶瓷主體和照明設(shè)備的一些結(jié)果。

附圖不一定是按比例的。

具體實(shí)施方式

根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光設(shè)備可以用在這樣的應(yīng)用中，這些應(yīng)用包括但不限于燈、光模塊、燈具、聚光燈、閃光燈、投影儀、（數(shù)字）投影設(shè)備、諸如例如機(jī)動(dòng)車(chē)輛的頭燈或尾燈之類的汽車(chē)照明、舞臺(tái)照明、劇院照明和建筑照明。

如下文所闡述的作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的部分光源可以適于在操作中發(fā)射具有第一光譜分布的光。該光隨后耦合進(jìn)光導(dǎo)或波導(dǎo)中；所述光導(dǎo)或波導(dǎo)在這里為陶瓷主體。光導(dǎo)或波導(dǎo)可以將第一光譜分布的光轉(zhuǎn)換成另一光譜分布并且將該光引導(dǎo)至出射表面。

圖1a中示意性地描繪了如本文所限定的照明設(shè)備的實(shí)施例。圖1a示意性地描述了照明設(shè)備1，其包括多個(gè)固態(tài)光源10和細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體100，該細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體具有限定該細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體100的長(zhǎng)度l的第一面141和第二面142。細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體100包括一個(gè)或多個(gè)輻射輸入面111，在這里舉例為用附圖標(biāo)記143和144表示的兩個(gè)相對(duì)布置的面（其限定例如寬度w）。此外，陶瓷主體100包括輻射出射窗口112，其中第二面142包括所述輻射出射窗口112。整個(gè)第二面142可以用作或者配置為輻射出射窗口。所述多個(gè)固態(tài)光源10被配置成將（藍(lán)色）光源光11提供給所述一個(gè)或多個(gè)輻射輸入面111。如上文所表示的，它們特別地被配置成向輻射輸入面111中的至少一個(gè)提供平均至少0.067w/mm²的藍(lán)色功率wopt。

細(xì)長(zhǎng)陶瓷主體100包括陶瓷材料120，該陶瓷材料被配置成將（藍(lán)色）光源光11的至少一部分波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換器光101，例如綠色和紅色轉(zhuǎn)換器光101中的至少一個(gè)或多個(gè)。如上文所表示的，陶瓷材料120包括a3b5o12:ce³⁺陶瓷材料，其中a包括例如釔（y）、釓（gd）和镥（lu）中的一個(gè)或多個(gè)，并且其中b包括例如鋁（al）。附圖標(biāo)記20和21分別表示光學(xué)濾波器和反射器。前者可以在期望綠色光時(shí)減少例如非綠色光，或者可以在期望紅色光時(shí)減少非紅色光。后者可以用來(lái)將光反射回陶瓷主體或波導(dǎo)中，從而提高效率。應(yīng)當(dāng)指出的是，可以使用比示意性描繪的反射器更多的反射器。

原則上，光源可以是任何類型的點(diǎn)光源，但是在實(shí)施例中為固態(tài)光源，例如發(fā)光二極管（led）、激光二極管或有機(jī)發(fā)光二極管（oled），多個(gè)led或激光二極管或oled或者led或激光二極管或oled的陣列，或者任何這些光源的組合。原則上，led可以是任何顏色的led，或者其組合，但是在實(shí)施例中為藍(lán)色光源，其產(chǎn)生uv和/或被限定為380nm與490nm之間的波長(zhǎng)范圍的藍(lán)色范圍內(nèi)的光源光。在另一實(shí)施例中，光源是uv或者紫色光源，即在低于420nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射。在多個(gè)led或激光二極管或oled或者其陣列的情況下，這些led或激光二極管或oled原則上可以是兩種或更多不同顏色的led或激光二極管或oled，所述顏色例如但不限于uv、藍(lán)色、綠色、黃色或紅色。

圖1a-1b示意性地描繪了照明設(shè)備的相似實(shí)施例。此外，照明設(shè)備可以包括與波導(dǎo)分離和/或集成到波導(dǎo)中的另外的光學(xué)元件，比如例如光集中元件，例如復(fù)合拋物形光集中元件（cpc）。圖1b中的照明設(shè)備進(jìn)一步包括準(zhǔn)直器24，例如cpc。

圖1c示意性地描繪了陶瓷波導(dǎo)的（不）可伸縮性。當(dāng)具有光源的陶瓷主體可伸縮時(shí)，照明設(shè)備光101的強(qiáng)度隨著陶瓷主體的長(zhǎng)度縮放（參見(jiàn)圖1b-1c）。長(zhǎng)度用rl（相對(duì)棒長(zhǎng)度；x軸）表示，并且強(qiáng)度用i（相對(duì)流明，y軸）表示。一種完美的可伸縮性是圖1c中的曲線a（理想可伸縮性）。單晶通常非常接近這樣的可伸縮波導(dǎo)。曲線b（可伸縮，但是不理想）表現(xiàn)出基本上可伸縮的波導(dǎo)。如本文所描述的陶瓷主體（特別地由于氧氣氛中的后退火的原因）接近理想的可伸縮。在例如20-100mm的范圍內(nèi)的相當(dāng)大的長(zhǎng)度變化上，如本文所描述的陶瓷主體或波導(dǎo)看起來(lái)是可伸縮的。不可伸縮性用曲線c（不可伸縮的）示出。例如，沒(méi)有經(jīng)受后退火的陶瓷主體遠(yuǎn)遠(yuǎn)不那么可伸縮或者甚至不可伸縮。

圖1d示意性地描繪了作為波導(dǎo)或者發(fā)光集中器的可能的陶瓷主體的一些實(shí)施例。所述面用附圖標(biāo)記141-146表示。第一變體、板狀或者梁狀陶瓷主體具有面141-146。未示出的光源可以布置在面143-146中的一個(gè)或多個(gè)處。第二變體是管狀棒，具有第一和第二面141和142以及周向面143。未示出的光源可以布置在陶瓷主體周?chē)囊粋€(gè)或多個(gè)位置處。這樣的陶瓷主體將具有（基本上）圓形或者圓的截面。第三變體基本上為前兩個(gè)變體的組合，具有兩個(gè)彎曲的和兩個(gè)平坦的側(cè)面。圖1d中示出的變體不是限制性的。更多的形狀是可能的；即，例如參照通過(guò)引用合并于此的wo2006/054203。用作光導(dǎo)的陶瓷主體通?？梢詾榘ㄔ谙嗷ゴ怪钡姆较蛏涎由斓母叨萮、寬度w和長(zhǎng)度l的棒狀或桿狀光導(dǎo)，并且在實(shí)施例中是透明的，或者透明且發(fā)光的。光通常在長(zhǎng)度l方向上被引導(dǎo)。高度h在實(shí)施例中<10mm，在其他實(shí)施例中<5mm，在還有其他的實(shí)施例中<2mm。寬度w在實(shí)施例中<10mm，在其他實(shí)施例中<5mm，在另外的實(shí)施例中<2mm。長(zhǎng)度l在實(shí)施例中大于寬度w和高度h，在其他實(shí)施例中至少2倍于寬度w或者2倍于高度h，在還有其他的實(shí)施例中至少3倍于寬度w或者3倍于高度h。因此，（長(zhǎng)度/寬度的）縱橫比特別地大于1，例如等于或大于2。除非另有說(shuō)明，術(shù)語(yǔ)“縱橫比”指的是長(zhǎng)度/寬度比率。

高度h:寬度w的縱橫比典型地為1:1（對(duì)于例如普通光源應(yīng)用而言）或者1:2、1:3或1:4（對(duì)于例如諸如頭燈之類的特殊光源應(yīng)用而言）或者4:3、16:10、16:9或者256:135（對(duì)于例如顯示應(yīng)用而言）。光導(dǎo)通常包括不布置在平行的平面內(nèi)的光輸入表面和光出射表面，并且在實(shí)施例中，光輸入表面垂直于光出射表面。為了實(shí)現(xiàn)高亮度、集中的光輸出，光出射表面的面積可以小于光輸入表面的面積。光出射表面可以具有任何形狀，但是在實(shí)施例中被定形為方形、矩形、圓形、橢圓形、三角形、五邊形或者六邊形。

圖1e非常示意性地描繪了包括如本文所限定的照明設(shè)備1的投影儀或投影儀設(shè)備2。通過(guò)示例的方式，在這里，投影儀2包括至少兩個(gè)照明設(shè)備1，其中第一照明設(shè)備（1a）被配置成提供例如綠色光101，并且其中第二照明設(shè)備（1b）被配置成提供例如紅色光101。光源5被配置成提供藍(lán)色光。這些光源可以用來(lái)提供投影3。

若干照明設(shè)備被構(gòu)建和/或評(píng)估。在下文中，藍(lán)色通量密度用于泵浦48mm長(zhǎng)棒；棒尺寸：1.2（冷側(cè)）x1.9（泵浦側(cè)）x48mm：

2.24a（安培；amp）的值是使用的測(cè)試模塊中的最大電流。4a值經(jīng)過(guò)外推。到棒的耦合效率假設(shè)為100%，實(shí)際上85-90%更可能。此外，在棒表面上，假設(shè)入射的均勻藍(lán)色通量分布。在現(xiàn)實(shí)中，可能出現(xiàn)一些熱斑，但總是沒(méi)有l(wèi)ed自身上的通量密度嚴(yán)重。棒從2個(gè)側(cè)面受泵浦；按側(cè)面計(jì)算棒上的入射藍(lán)色通量密度，假設(shè)一個(gè)側(cè)面被置于相應(yīng)側(cè)面上的led激發(fā)。這將在典型地為ce的摻雜劑濃度足夠高以便吸收薄層上的藍(lán)色光時(shí)成立。表格中的數(shù)據(jù)對(duì)于占空比（dc）為45%的脈沖操作成立。通過(guò)增大dc例如至60%，可以在相同的峰值電流下生成更多的功率，但是高不了多少，因?yàn)樵赿lp投影儀中也需要時(shí)間用于順序地切換其他2個(gè)顏色通道。對(duì)于lcd投影儀而言，使用直流驅(qū)動(dòng)（100%dc）。

在另一示例中，將綠色和紅色發(fā)光陶瓷進(jìn)行比較。將通量輸出密度取為來(lái)自棒置于藍(lán)色led泵浦模塊內(nèi)部的cpc提取光學(xué)器件的輸出。棒長(zhǎng)度=48mm；led計(jì)數(shù)：52x2mm²高功率led。棒截面面積為1.2x1.9mm=2.28mm²：

luag（lu3al5o12:ce³⁺）石榴石用于綠色發(fā)射；ygdag（(y+gd)3al5o12:ce³⁺）石榴石用于紅色。ygdag實(shí)際上是黃色發(fā)射，也包含綠色和紅色。綠色部分被過(guò)濾掉以便在投束器中使用紅色部分。光的部分可能在棒內(nèi)部上下反彈若干次。在綠色尤其是紅色中仍然存在進(jìn)一步改進(jìn)的可能。更優(yōu)化的紅色可能性能僅僅略低于綠色。代替52個(gè)led，也可以使用1mm²56個(gè)led以便泵浦52mm棒，增加通量8%。對(duì)藍(lán)色led輸出（上一張幻燈片）的改進(jìn)直接以相同的因數(shù)改進(jìn)綠色/紅色輸出。加倍棒長(zhǎng)度（和led計(jì)數(shù)）可以理想地加倍輸出，因此加倍密度。因此，10cm棒可以在鼻口處具有18-20wopt/mm²的綠色密度。

圖2a示出了具有根據(jù)本發(fā)明的成分，這里為luag的陶瓷石榴石棒的激發(fā)光譜。針對(duì)如本申請(qǐng)中所限定的陶瓷主體示出了激發(fā)（在最大發(fā)射處），該陶瓷主體在具有h2o的h2/n2混合物中進(jìn)行處理（a）并且在氧化條件下進(jìn)行處理（b）。最低激發(fā)帶的強(qiáng)度相對(duì)于次低激發(fā)帶的強(qiáng)度的比率由于氧化退火的原因而增大（從1.17到1.44）。

圖2b和圖2c-2d中示出了氧化退火的影響。圖2b示出了不同luag（純lu樣本）的熱發(fā)光數(shù)據(jù)，最低的a為單晶的熱發(fā)光光譜，并且最高的c為未退火的陶瓷主體的熱發(fā)光光譜。更接近單晶曲線的中間曲線b是退火的陶瓷主體。x軸表示以℃為單位的溫度，以及y軸表示任意單位下的熱發(fā)光強(qiáng)度。對(duì)于所述熱發(fā)光數(shù)據(jù)，樣本很快受到uv照射（360nm），并且然后在暗中以線性加熱速率加熱。發(fā)射的光強(qiáng)度被測(cè)量為樣本溫度的函數(shù)。

在hip和濕成型氣體退火（還原氣氛）之后，多晶ygdag棒表現(xiàn)出低性能。當(dāng)把棒置于升高的溫度下時(shí)，陷阱態(tài)余輝是可見(jiàn)的（由于陷阱電荷釋放，接著輻射復(fù)合的原因）。通過(guò)氧化后退火步驟，例如在1250℃下在含o2氣氛中額外退火4小時(shí)，觀察到與陷阱狀態(tài)的減少有關(guān)的光輸出的強(qiáng)烈增加?？床坏接噍x。氧化的棒與天然的棒之間的相對(duì)差異隨著led功率/通量密度的增加而明顯增大。

在氧化退火的影響方面，測(cè)試了具有0.25%ce和25%gd（圖2c）以及具有1%ce和25%gd（圖2d）的陶瓷主體。具有52個(gè)led模塊、具有10%的占空比的1.2mm*1.9mm*52mm的棒用作用于測(cè)試的設(shè)備。在圖2c中，從最低曲線到最高曲線的曲線順序是：無(wú)退火；1%o2；5%o2；21%o2；co退火。當(dāng)執(zhí)行無(wú)退火時(shí)，結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于所有氧化退火（在1250℃下）。在圖2d中，從最低曲線到最高曲線的曲線順序是：第一參考（無(wú)氧化退火）；1%o2退火；0.5%o2退火；0.1%o2退火；n2退火（具有幾個(gè)ppm的o2）。

現(xiàn)在，描述陶瓷主體的合成的示例。在罐子（jar）里稱量原始材料lu2o3、y2o3、gd2o3、al2o3和ceo2的希望的組合。使用氧化鋁研磨球在水中對(duì)原始材料進(jìn)行濕法混合。添加粘合劑，并將懸浮液干燥（例如噴霧干燥）。使用鋼模將粒狀物干壓成希望的形狀，壓力在大約1噸/平方厘米的范圍內(nèi)。受壓的樣本首先在1000℃下在空氣中燒制，以便移除所有有機(jī)物質(zhì)（粘合劑）。接著，在真空爐中典型地在1700℃、壓力<10^-5巴下燒結(jié)樣本。隨后，真空燒結(jié)的樣本典型地在1700℃/1000巴ar或n2下經(jīng)過(guò)熱等靜壓（hip）以便實(shí)現(xiàn)近零孔隙度。在hip之后，典型地在1250℃下在變化的氧化條件下對(duì)樣本退火（參見(jiàn)上面的實(shí)驗(yàn)）。最后，將樣本拋光以便獲得最終產(chǎn)品。對(duì)于這里描述的棒樣本，在拋光之前，在濕法成型氣體（wfg）中完成退火是標(biāo)準(zhǔn)的。后續(xù)的描述的退火是之后在拋光的樣本上完成的。

因此，本文結(jié)合適當(dāng)?shù)耐嘶鸩襟E描述了摻雜有ce³⁺的陶瓷石榴石成分。所得到的陶瓷棒表現(xiàn)出與相同成分的、同樣在高激發(fā)密度下使用優(yōu)化的處理?xiàng)l件的單晶比肩的光轉(zhuǎn)換效率。在沒(méi)有退火的情況下，高激發(fā)密度下的光轉(zhuǎn)換效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)更低（30%或更多）。熱刺激發(fā)光可以用來(lái)檢查是否應(yīng)用了作為本發(fā)明重要部分的（多個(gè)）退火步驟。未適當(dāng)退火的陶瓷棒尤其在升高的溫度下表現(xiàn)出明顯的余輝。