具有發(fā)光材料輪和激發(fā)輻射源的照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種照明裝置，具有激發(fā)輻射源和用于將至少一部分激發(fā)輻射轉(zhuǎn)換成 波長轉(zhuǎn)換過的輻射的發(fā)光材料輪，波長轉(zhuǎn)換過的輻射常常在電磁光譜的可見范圍中（"轉(zhuǎn)換 光"）。
[0002] 這種類型的照明裝置尤其能夠作為產(chǎn)生光的單元應(yīng)用在投影儀中，例如用于視頻 投影儀或者數(shù)據(jù)投影儀。
[0003] 本發(fā)明還涉及一種用于運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 由現(xiàn)有技術(shù)、例如文獻(xiàn)US2010/0245777A1公開了一種用于投影應(yīng)用的照明裝 置，其具有帶有一種或者多種發(fā)光材料的圓盤形的發(fā)光材料輪。該照明裝置在此包括激發(fā) 輻射源，該激發(fā)輻射源對發(fā)光材料進(jìn)行激發(fā)，以發(fā)射具有與激發(fā)輻射的波長不同的波長的 光線（借助發(fā)光材料對激發(fā)輻射進(jìn)行波長轉(zhuǎn)換）。通常，發(fā)光材料在旋轉(zhuǎn)方向上彼此跟隨地 布置在發(fā)光材料輪的一側(cè)上，從而使得由相應(yīng)的發(fā)光材料發(fā)射的光線（轉(zhuǎn)換的光線）在時 間上順序地產(chǎn)生并且輸送給生成圖像的系統(tǒng)。
[0005] 優(yōu)選地將激光器、例如激光二極管作為激發(fā)輻射源使用。在該種情況中，該技術(shù)也 以名稱LARP("LaserActivatedgemote￡hosphor"）為人所熟知。
[0006] 文獻(xiàn)CN102385233A示出了一種用于投影儀的照明裝置，投影儀具有激發(fā)激光 器、用于將激發(fā)激光波長轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換光的發(fā)光材料輪和過濾器輪，用于光譜過濾轉(zhuǎn)換光。激 發(fā)激光借助于二向色鏡偏轉(zhuǎn)到發(fā)光材料輪上。由發(fā)光材料輪向回發(fā)射的轉(zhuǎn)換光通過二向色 鏡并且入射到過濾器輪上。通過在發(fā)光材料輪中的透明區(qū)段，激發(fā)激光能夠通過并且經(jīng)由 環(huán)繞回路（Wrap-Around-Schleife)輸送給二向色鏡。二向色鏡將激發(fā)激光反射至過濾器 輪。過濾器輪和發(fā)光材料輪布置在共同的軸線上，并且因此同步地以相同的速度旋轉(zhuǎn)。通 過這種方式，順序地由發(fā)光材料輪的發(fā)光材料區(qū)段產(chǎn)生的轉(zhuǎn)換光由過濾器輪的對應(yīng)的過濾 器區(qū)段光譜地過濾。
[0007] 文獻(xiàn)EP2 530 520A1公開了一種用于在投影儀中應(yīng)用的照明裝置。該照明裝置 具有單側(cè)涂層的發(fā)光材料輪，該發(fā)光材料輪由透明的圓盤形的載體材料構(gòu)成，該發(fā)光材料 輪的前側(cè)的四分之三被涂覆不同的發(fā)光材料。未涂覆的四分之一用作為透明區(qū)段。激光束 穿過該透明區(qū)段輻射并且經(jīng)由鏡子偏轉(zhuǎn)到發(fā)光材料輪的背側(cè)上。激光束在該處經(jīng)過透明 的載體材料并且激發(fā)在后面在前側(cè)上的四分之一區(qū)段中涂覆的藍(lán)色發(fā)光材料，用于發(fā)射藍(lán) 光。藍(lán)色發(fā)光材料轉(zhuǎn)換因此在透射中實(shí)現(xiàn)。另外的兩個四分之一區(qū)段被涂覆綠色發(fā)光材料。 綠色發(fā)光材料轉(zhuǎn)換在此在反射中實(shí)現(xiàn)。但是，在每個發(fā)光材料成和透明的載體材料之間需 要反射層，由此從前側(cè)輻射出由相應(yīng)的發(fā)光材料轉(zhuǎn)換的光線，并且能夠在共同的方向上聚 集。否則，一部分轉(zhuǎn)換光線也許穿過透明的基板在相反的方向上損失。至少對于藍(lán)色發(fā)光 材料區(qū)段（透射模式）來說，反射層對此必須對于激光束是透光的。對于紅光通道來說，紅 光由單獨(dú)的發(fā)光二極管（LED)進(jìn)行混合。
[0008] 文獻(xiàn)US2012/0243205A1同樣公開了一種用于應(yīng)用在投影儀中的照明裝置。在該 變體方案中，發(fā)光材料輪在彎曲的反射器中的縫隙中運(yùn)轉(zhuǎn)、更確切地說穿過反射器的焦點(diǎn)。 發(fā)光材料輪在兩側(cè)、也就是在發(fā)光材料輪的通常圓形的載體圓盤的一側(cè)和另一側(cè)上具有配 備有發(fā)光材料的區(qū)域。由此應(yīng)該提高該布置的光強(qiáng)。但是，為此設(shè)置了兩個單獨(dú)的激發(fā)輻 射源，其中發(fā)光材料輪兩個側(cè)面中的每一個都通過在反射器中的相應(yīng)的開口在焦點(diǎn)的區(qū)域 中借助各一個激發(fā)輻射源進(jìn)行照射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于至少部分地克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷并且提出一種照明裝置，尤 其是用于投影應(yīng)用的照明裝置，具有盡可能高效的、緊湊的和成本有利的構(gòu)造。
[0010] 本發(fā)明的另外的一個方面在于這樣的可行性，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)地，沒有過濾器輪、 而是利用至少一個靜態(tài)的過濾器產(chǎn)生不同過濾的轉(zhuǎn)換光的時間上順序的序列。
[0011] 該目的通過一種照明裝置實(shí)現(xiàn)，其包括：用于發(fā)射激發(fā)輻射的激發(fā)輻射源；發(fā)光 材料輪，其包括具有前側(cè)和背側(cè)的載體基板，其中發(fā)光材料輪如此地布置在激發(fā)輻射的光 路中，即激發(fā)輻射能到達(dá)該前側(cè)，并且其中發(fā)光材料輪還包括以下部件：至少一種布置在前 側(cè)上的發(fā)光材料，用于利用激發(fā)輻射發(fā)光并且將激發(fā)輻射波長轉(zhuǎn)換成波長轉(zhuǎn)換過的輻射， 至少一種布置在背側(cè)上的發(fā)光材料，用于利用激發(fā)輻射發(fā)光并且將激發(fā)輻射波長轉(zhuǎn)換成波 長轉(zhuǎn)換過的輻射，用于激發(fā)輻射的第一透光區(qū)域，設(shè)計(jì)用于能夠使激發(fā)輻射到達(dá)背側(cè)，并且 其中該照明裝置還包括光學(xué)裝置，光學(xué)裝置設(shè)計(jì)用于使得對載體基板的前側(cè)進(jìn)行照射的并 且穿過基板的第一透光區(qū)域輻射的激發(fā)輻射偏轉(zhuǎn)到載體基本的背側(cè)上。
[0012] 特別優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求中獲得。
[0013] 此外，在用于運(yùn)行根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的方面的目的通過具有獨(dú)立的方法權(quán)利 要求的特征的方法實(shí)現(xiàn)。
[0014] 以下對于根據(jù)本發(fā)明的照明裝置和照明裝置的設(shè)計(jì)方案可能性所描述的特征、優(yōu) 點(diǎn)和功能方式只要能夠應(yīng)用、以類似的方式也適用于根據(jù)本發(fā)明的方法并且反之亦然。
[0015] 本發(fā)明的基本思想在于，在圓盤形的發(fā)光材料輪的兩側(cè)上，也就是說不僅在"前側(cè) 上"而且也在相對的"背側(cè)"上相應(yīng)地設(shè)置至少一種發(fā)光材料，并且這兩側(cè)的發(fā)光材料在時 間上順序地激發(fā)，也就是說該"兩側(cè)的發(fā)光材料輪"的前側(cè)和背側(cè)交替地利用激發(fā)輻射來發(fā) 光。
[0016] 激發(fā)輻射到轉(zhuǎn)換光的轉(zhuǎn)換優(yōu)選實(shí)現(xiàn)為從較短的波長至較長的波長（"下轉(zhuǎn)換"）， 因?yàn)檫@不需要附加的能量。激發(fā)輻射的波長在該種情況中也就是說短于轉(zhuǎn)換光的波長。例 如，激發(fā)輻射源的激發(fā)輻射能夠包括藍(lán)色的激光輻射和/或藍(lán)紫色的和/或紫外的激光輻 射。
[0017] 作為激發(fā)輻射的藍(lán)色激光輻射具有的優(yōu)點(diǎn)是，一部分未轉(zhuǎn)換的光能夠作為藍(lán)光一 同使用（環(huán)繞光路）。用于藍(lán)光通道的藍(lán)色的發(fā)光材料在該種情況中是不需要的。
[0018] 激光器基于伴隨的可能很高的功率密度而特別優(yōu)選地作為激發(fā)輻射源。合適的激 光器裝置尤其能夠包括至少一個半導(dǎo)體激光器，尤其是二極管激光器或者激光器二極管。 多個相同類型的和/或不同類型的激光二極管也能夠成組地共同運(yùn)行，例如作為堆棧（"激 光器堆"）或者矩陣。
[0019] 發(fā)光材料可以理解為實(shí)現(xiàn)了波長轉(zhuǎn)換的所有的、尤其是固體的材料。波長轉(zhuǎn)換能 夠例如以熒光或者磷光為基礎(chǔ)。
[0020] 發(fā)光材料區(qū)在發(fā)光材料輪的載體基板的前側(cè)和背側(cè)上可以是相同的或者也可以 是不同的-視應(yīng)用情況而定。
[0021] 優(yōu)選的是，設(shè)置用于對背側(cè)進(jìn)行照射的載體基板的至少一個透光區(qū)域以及在前側(cè) 或背側(cè)上的發(fā)光材料設(shè)計(jì)成圓環(huán)形的區(qū)段。
[0022] 兩側(cè)的圓環(huán)形的區(qū)段可以在前側(cè)上或者背側(cè)上也能夠以不同的半徑布置。由此獲 得用于發(fā)光材料區(qū)段的不同的設(shè)計(jì)的更多的自由空間。如果兩側(cè)的圓環(huán)形區(qū)段具有相同的 半徑，那么在兩側(cè)上的發(fā)光材料區(qū)段在相同的角度寬展時強(qiáng)制地是相同大小的。
[0023] 為了利用激發(fā)輻射不僅僅能夠照射發(fā)光材料輪的前側(cè)而且還照射背側(cè)，載體基板 具有用于激發(fā)輻射的第一透光區(qū)域。由此，入射到前側(cè)上的激發(fā)輻射通過透光的區(qū)域并且 偏轉(zhuǎn)到背側(cè)上。通過這種方式，激發(fā)輻射在時間上順序地輻射到發(fā)光材料輪的前側(cè)或者背 側(cè)上。利用在兩側(cè)涂覆在發(fā)光材料輪上的發(fā)光材料，例如以發(fā)光材料區(qū)段的形式，因此不僅 獲得了前側(cè)的轉(zhuǎn)換光路而且還獲得了背側(cè)的轉(zhuǎn)換光路。
[0024] 通過發(fā)光材料輪的相應(yīng)的區(qū)段分布，也就是至少一個透光區(qū)域以及兩側(cè)的各至少 一個發(fā)光材料區(qū)段，能將三個不同的光路以確定的時間順序運(yùn)轉(zhuǎn)：
[0025]〇用于激發(fā)光的路徑，該激發(fā)光交替地照射前側(cè)或背側(cè)（前側(cè)的或者背側(cè)的激發(fā) 光路），
[0026]〇用于由在前側(cè)上的發(fā)光材料區(qū)段轉(zhuǎn)換的光線的路徑（前側(cè)轉(zhuǎn)換光路），
[0027]〇用于由在背側(cè)上的發(fā)光材料區(qū)段轉(zhuǎn)換的光線的路徑（背側(cè)轉(zhuǎn)換光路）。
[0028]〇可選的是：用于激發(fā)輻射的附加路徑，只要該激發(fā)輻射是藍(lán)光并且發(fā)光材料輪 具有兩個另外的透光區(qū)段（環(huán)繞光路）的話。
[0029] 優(yōu)選的是一個或者兩個轉(zhuǎn)換光路具有靜態(tài)的過濾器（波長或者偏振過濾器）。由 于兩個轉(zhuǎn)換光路的原因，區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)地，沒有過濾器輪、取而代之利用至少一個靜態(tài)的 過濾器實(shí)現(xiàn)了時間上順序的一些列不同地過濾的轉(zhuǎn)換光。
[0030]例如，在前側(cè)上可以設(shè)置綠色發(fā)光材料并且在發(fā)光材料輪的背側(cè)上可以設(shè)置黃色 的發(fā)光材料。黃色發(fā)光材料的寬帶的轉(zhuǎn)換光譜甚至在黃色的光伏范圍中具有其重點(diǎn)，但是 具有也進(jìn)入到紅色的光譜范圍中的翼型邊緣區(qū)域。因此，在背側(cè)