帶有初級光單元和熒光材料元件的照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及了一種帶有用于發(fā)射能用作激發(fā)光的初級光的初級光單元以及用于轉(zhuǎn)換該激發(fā)光的熒光材料元件的照明裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管目前仍經(jīng)常使用氣體放電燈作為高光密度的光源，但最新的進(jìn)步是將高功率密度的初級光單元，例如，激光與該初級光單元間隔地布置的熒光材料元件相組合。熒光材料元件對初級光單元的激發(fā)光進(jìn)行轉(zhuǎn)換并且從其側(cè)發(fā)射出波長更長的轉(zhuǎn)換光。這種遠(yuǎn)程熒光粉裝置可以被用作為例如，投影機(jī)的光源，這闡述了一種可能的應(yīng)用領(lǐng)域，但本發(fā)明的主題不應(yīng)局限于該應(yīng)用領(lǐng)域的普遍公知內(nèi)容。
[0003]本發(fā)明以如下技術(shù)問題為出發(fā)點(diǎn)，S卩，提出一種與現(xiàn)有技術(shù)相比具有優(yōu)點(diǎn)的帶有初級光單元和熒光材料元件的照明裝置

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]這一目的根據(jù)本發(fā)明通過一種照明裝置實(shí)現(xiàn)，該照明裝置帶有在工作中用于發(fā)射初級光的初級光單元、用于轉(zhuǎn)換，優(yōu)選完全轉(zhuǎn)換初級光的激發(fā)光部分且由此發(fā)射轉(zhuǎn)換光的熒光材料元件，以及將初級光的激發(fā)光部分輸送給熒光材料元件的耦合元件，其中，熒光材料元件具有設(shè)計用于發(fā)射第一轉(zhuǎn)換光的第一轉(zhuǎn)換區(qū)域，并且具有設(shè)計用于發(fā)射其光譜特性不同于第一轉(zhuǎn)換光的第二轉(zhuǎn)換光的第二轉(zhuǎn)換區(qū)域，并且其中，另外以如下方式布置初級光單元、熒光材料元件、以及耦合元件，即，在工作中激發(fā)光部分通過耦合元件被輸送到熒光材料元件，其中，同時初級光的有效光部分同樣通過耦合元件導(dǎo)向地在無轉(zhuǎn)換情況下引導(dǎo)至給照明應(yīng)用。
[0005]在后續(xù)的說明書和從屬權(quán)利要求中存在多個優(yōu)選的設(shè)計方式，其中，在視圖中沒有始終詳細(xì)地區(qū)分裝置方案、方法方案或應(yīng)用方案；但仍然隱含著要基于整個權(quán)利要求范圍閱讀所公開的內(nèi)容。
[0006]根據(jù)本發(fā)明，初級光單元所發(fā)射的初級光并非僅僅被用作為照射熒光材料元件的激發(fā)光，同時在相同的時間點(diǎn)下初級光的一部分還在無轉(zhuǎn)換的情況下被提供用于照明應(yīng)用；在工作中優(yōu)選地至少80%，更優(yōu)選地至少90%和尤其優(yōu)選地100%的照明單元的工作時間(接通時間)均適用于上述設(shè)置。
[0007]優(yōu)選地激發(fā)光部分和有效光部分至少在其必要時共同增大或減小(以相同的符號)而非一個增大而另一個減小(或反過來)的范圍內(nèi)彼此是無關(guān)聯(lián)的。也就是說激發(fā)光部分和有效光部分在必要時應(yīng)該是成正比的，例如，當(dāng)設(shè)有一個唯一的初級光源且其光線被分為激發(fā)射束和有效射束時，兩個射束的輸出功率協(xié)調(diào)一致(以相同的符號)。尤其優(yōu)選的是:激發(fā)光部分和有效光部分彼此完全沒有關(guān)聯(lián)，也就是說分別具有各自的初級光單元(詳情參見下文)。
[0008]“無轉(zhuǎn)換”指的是不通過熒光材料元件改變光譜特性。有效光部分在照明裝置的輸出端，也就是在光線被提供用于照明應(yīng)用的位置上優(yōu)選地具有一個光譜，該光譜與那些直接置于初級光單元下游的光譜的覆蓋范圍基本上相同，例如，至少為90%，95%或98% ;優(yōu)選地例如，在光路中也沒有布置過濾器。
[0009]無轉(zhuǎn)換地“引導(dǎo)至應(yīng)用”的初級光被使用在照明裝置的輸出端處并且在根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用中也被相應(yīng)地(無轉(zhuǎn)換地)用來例如，在投影機(jī)中進(jìn)行照明，出于工業(yè)或醫(yī)學(xué)目的用于作業(yè)區(qū)域照明和/或作為內(nèi)窺鏡的光源。在能夠同時將三種顏色提供使用的范圍內(nèi)該照明單元具有特殊的優(yōu)點(diǎn)；相應(yīng)地該照明單元能夠被用作為例如，3-1XD-投影或還有3-DMD-投影中的光源。盡管通常也可以考慮紫外線的初級光，但優(yōu)選地涉及的是藍(lán)色的初級光且在輸出端使用顏色通道。
[0010]熒光材料元件具有至少兩個轉(zhuǎn)換區(qū)域，它們在各自發(fā)出的轉(zhuǎn)換光的光譜特性方面有所區(qū)別。第一轉(zhuǎn)換光優(yōu)選地是紅色的光和/或第二轉(zhuǎn)換光是綠色的光，也就是說尤其優(yōu)選的是將兩個顏色通道提供給第一和第二轉(zhuǎn)換光使用。由于根據(jù)本發(fā)明的照明裝置能夠優(yōu)選地將藍(lán)色的初級光用作為RGB模塊在此提供了尤其具有優(yōu)點(diǎn)的轉(zhuǎn)換作用。
[0011]該轉(zhuǎn)換光還被引導(dǎo)至照明應(yīng)用，其中，例如，首先在其光譜特性方面是可以調(diào)整的，也就是同樣僅有一部分可以應(yīng)用于照明(光譜的一部分可以例如，被過濾)。優(yōu)選地將第一和第二轉(zhuǎn)換光(一般還具有其他的)作為單獨(dú)的通道被分開地，也就是不作為混合光而傳輸給照明設(shè)備。
[0012]在此情況下，不同的通道共享相同的耦合元件，該耦合元件分別用于光線成型，這能夠具有優(yōu)點(diǎn)地幫助減少需要構(gòu)造的以及由此在制造中需要人工操作的零件的數(shù)量。正如下文詳細(xì)描述的那樣，耦合元件優(yōu)選地涉及的是不可分割的部件，即，由其中沒有材料界線的“一塊鑄件”構(gòu)成的部件，優(yōu)選地涉及的是相對簡單地構(gòu)造但具有高精確度的會聚透鏡。
[0013]盡管談到了“紅色的”(R)、“綠色的”(G)或“藍(lán)色的”⑶光，但例如，在CIE-標(biāo)準(zhǔn)色彩體系(CIE 1931，DIN 5033)中所指的可以是圍繞著各個色彩點(diǎn)展開的區(qū)域Δχ =+/-0.2，+/-0.1 或 +/-0.05 和(無此無關(guān)聯(lián))Δ y = +/-0.2，+/-0.1 或 +/-0.05，在列舉順序中分別是越來越優(yōu)選的。各個“色彩點(diǎn)”優(yōu)選地存在于(x = 0.64)/(y = 0.33)(R)，(x=0.3)/(y = 0.6) (G)和(x = 0.15)/(y = 0.06) (B)中。在其光譜特性方面不同的光線優(yōu)選地被讀取成根據(jù)這種定義的紅色的和綠色的光線；初級光優(yōu)選地涉及的是根據(jù)這種定義的藍(lán)色光線。
[0014]盡管參考了光線的發(fā)射、傳播和轉(zhuǎn)換，但這并不當(dāng)然地隱含著為了實(shí)現(xiàn)該主題必須實(shí)現(xiàn)這些；(除了應(yīng)用/方法以外)本發(fā)明描述了一種照明裝置，該照明裝置被相應(yīng)地構(gòu)造成應(yīng)該在照明裝置的“工作中”實(shí)現(xiàn)發(fā)射/傳播/轉(zhuǎn)換。
[0015]關(guān)于在激發(fā)光部分和有效光部分之間的加權(quán)方面優(yōu)選的是:在初級光中，第一(激發(fā)光部分)為至少50%，進(jìn)一步優(yōu)選地為至少60%或70%，并且(與下限無關(guān)地)為最高95 %，進(jìn)一步優(yōu)選地為最高90 %，85 %或80 %。
[0016]在優(yōu)選的構(gòu)造方式中，初級光單元具有多個初級光光源，并且更具體地對于激發(fā)光部分和有效光部分而言分別具有至少一個各自的初級光光源，這些初級光光源分別僅涉及各自的光線部分。
[0017]通常優(yōu)選的是將LASER(激光)作為初級光光源并且與此相應(yīng)地進(jìn)一步優(yōu)選的是設(shè)有多個LASER光源；優(yōu)選的是將激光二極管光源作為LASER光源，當(dāng)然多個激光二極管光源是尤其優(yōu)選的。尤其優(yōu)選的是:為第一和第二轉(zhuǎn)換區(qū)域以及有效光部分分別設(shè)有至少一個激光二極管光源。所有初級光光源的光線在此情況下通過共同的耦合元件進(jìn)行引導(dǎo)。
[0018]“激光二極管光源”也可以由多個激光二極管構(gòu)成(在最簡單的情況下卻僅由唯一一個構(gòu)成)，利用透鏡將其激光光線匯聚在一起并且例如，將它們整體放置(多管芯封裝件)；在此情況下可以成行地或也可以矩陣形式布置這些激光二極管。激光二極管光源的激光二極管可以例如，是整體的，也就是說不可以彼此無關(guān)聯(lián)地操控。
[0019]盡管通常也可能為初級光單元設(shè)置多個初級光光源，它們分別發(fā)射的初級光在其光譜特性方面有所區(qū)別，也就是說例如，一個是UV初級光光源，一個是藍(lán)初級光光源，但各個初級光光源的初級光優(yōu)選地具有相同的光譜特性。尤其優(yōu)選的是僅設(shè)有藍(lán)初級光光源。
[0020]優(yōu)選的是初級光單元的多個初級光光源彼此構(gòu)造相同，這樣可以簡化集成。通常而言，“初級光光源”被視作為例如，可整體地操控的、繼承的構(gòu)件，在其優(yōu)選地確定一個光出射面上射出激光光線。
[0021]在優(yōu)選的構(gòu)造方式中，為了照射第一和第二轉(zhuǎn)換區(qū)域以及為了無轉(zhuǎn)換的輸出分別提供特定的射束，該射束根據(jù)各個初級光傳播方向在必要時逐段地與各個其他射束重合。另外，射束可以表現(xiàn)為例如，相交的(并且與實(shí)施例相比這樣也是優(yōu)選的)，然而射束在優(yōu)選的、較長的部段上彼此分開地傳播，例如，在初級光光源的光出射面以及熒光材料元件之間，沿著(在初級光傳播方向上)在逐步優(yōu)選地選取至少50%，70%或90%的這個順序的相應(yīng)射束的部段上進(jìn)行傳播。在相應(yīng)部段上，射束應(yīng)該在朝向初級光傳播方向與該射束垂直的平面中彼此間隔，也就是說它們不重合或不接觸。
[0022]出于完整性要說明的是:本發(fā)明的構(gòu)想通常并不需要這種間隔的射束，例如，也可以唯一的(連續(xù)的)激發(fā)光射束同時照射不同的轉(zhuǎn)換區(qū)域。但優(yōu)選的是射束中的再劃分，其中尤其優(yōu)選的是每個射束由各自的初級光光源發(fā)射，該初級光光源例如，在其功率方面也可以與其他無關(guān)聯(lián)地進(jìn)行調(diào)整。尤其優(yōu)選的是為每個射束設(shè)置各一個激光二極管光源。射束，至少是第一和第二射束，優(yōu)選地還有第三射束在優(yōu)選的設(shè)計方式中當(dāng)他們會聚在耦合元件上時各自準(zhǔn)直。也就是說各個平行的射束均落在耦合元件上并且其中的第一和第二射束(在可能的情況下還有其他的指向熒光材料元件的射束)各