發(fā)光設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及包括光源和光導(dǎo)的發(fā)光設(shè)備，光源適于在操作中發(fā)射具有第一光譜分 布的光，并且光導(dǎo)適于將具有第一光譜分布的光轉(zhuǎn)換為具有第二光譜分布的光。
【背景技術(shù)】
[0002] 高強(qiáng)度光源，并且特別地白色高強(qiáng)度光源，受到包括聚光照明（spots)和數(shù)字光 投影的各種應(yīng)用的關(guān)注。對(duì)于運(yùn)種用途，可能利用所謂的光集中器，其中在高透明發(fā)光材料 中將較短波長(zhǎng)的光轉(zhuǎn)換為較長(zhǎng)波長(zhǎng)。運(yùn)種透明發(fā)光材料被L邸照射W在發(fā)光材料內(nèi)產(chǎn)生較 長(zhǎng)波長(zhǎng)。被轉(zhuǎn)換的光（其將在發(fā)光材料中被導(dǎo)波）從表面被提取從而導(dǎo)致強(qiáng)度增益。
[0003] 文件W0 2012/056382A1在一個(gè)實(shí)施例中描述了用于運(yùn)種用途的照明設(shè)備，該照 明設(shè)備包括多于一個(gè)波導(dǎo)，運(yùn)些波導(dǎo)中的一個(gè)或者多個(gè)可W被提供有發(fā)光材料，該發(fā)光材 料被設(shè)置在波導(dǎo)上或者波導(dǎo)中并且被配置為將來(lái)自光源的光轉(zhuǎn)換為發(fā)光材料發(fā)射。
[0004] 然而，在運(yùn)種照明設(shè)備中，未禪合進(jìn)入波導(dǎo)的被轉(zhuǎn)換的光從側(cè)表面逃逸，并且運(yùn)一 光被損失掉，從而導(dǎo)致效率降低。
[0005] 文件W0 2006/054203描述了具有轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)的發(fā)光設(shè)備，該轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)吸收來(lái)自（通 常為藍(lán)色）LED的光，將其轉(zhuǎn)換為具有更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光，并且將其引導(dǎo)到出射表面。在轉(zhuǎn)換結(jié) 構(gòu)中，幾乎所有的藍(lán)光都被轉(zhuǎn)換為更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。任何未被轉(zhuǎn)換的光，即仍然為藍(lán)色的光， 被透射并且未被引導(dǎo)到光出射表面，從而導(dǎo)致光損失和效率降低。
[0006] 然而，對(duì)于白色光源，也期望存在藍(lán)光作為來(lái)自光出射表面的發(fā)射的一部分。
[0007] 即提到的現(xiàn)有技術(shù)文件兩者都描述了如下設(shè)備，其中發(fā)生過(guò)量的光損失，從而折 損所發(fā)射的光的強(qiáng)度。此外，對(duì)于運(yùn)兩種現(xiàn)有技術(shù)的設(shè)備，所發(fā)射的光的光譜分布覆蓋的波 長(zhǎng)區(qū)域過(guò)窄，并且因此是不適當(dāng)?shù)模貏e是當(dāng)用于白色光源時(shí)。
[000引W02012/146960A1描述了接收并且引導(dǎo)縱向方向上的初級(jí)光的光纖。光纖中的散 射結(jié)構(gòu)將在橫向方向上離開(kāi)光纖的初級(jí)光改向到光致發(fā)光層中，該光致發(fā)光層將初級(jí)光轉(zhuǎn) 換為具有與初級(jí)光不同的波長(zhǎng)的次級(jí)光，從而產(chǎn)生離開(kāi)光致發(fā)光層的白光。
[0009]US2008/0232084A1描述了包括聚束透鏡并且減少了亮度不均勻性的白色光源設(shè) 備，該聚束透鏡將從藍(lán)色L邸源發(fā)射的光聚束W進(jìn)入光在其中傳播的條形透鏡的進(jìn)入面。 在條形透鏡的出射表面設(shè)置了巧光材料，運(yùn)產(chǎn)生了白光。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是克服運(yùn)一問(wèn)題，并且提供發(fā)光設(shè)備，使用該發(fā)光設(shè)備，光損失最小 化，并且特別地，所發(fā)射的光的光譜分布覆蓋更寬的波長(zhǎng)區(qū)域，并且未轉(zhuǎn)換的光（特別地為 藍(lán)光）被收集并且引導(dǎo)向發(fā)光設(shè)備的光出射表面。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明，運(yùn)一目的和其它目的借助于發(fā)光設(shè)備實(shí)現(xiàn)，該發(fā)光設(shè)備包括：光源， 適于在操作中發(fā)射具有第一光譜分布的光；第一光導(dǎo)，包括彼此相對(duì)設(shè)置的第一光輸入表 面和第一光出射表面，并且進(jìn)一步包括關(guān)于第一光輸入表面垂直延伸的端部表面；W及第 二光導(dǎo)，包括關(guān)于彼此垂直延伸的第二光輸入表面和第二光出射表面；第一光導(dǎo)適于在第 一光輸入表面處接收來(lái)自光源的具有第一光譜分布的光，將具有第一光譜分布的光引導(dǎo)到 第一光出射表面和端部表面，并且將具有第一光譜分布的光的一部分從第一光出射表面禪 合到第二光導(dǎo)中，并且將具有第一光譜分布的光的另一部分禪合出端部表面，并且第二光 導(dǎo)適于在第二光輸入表面處接收從第一光導(dǎo)禪合的具有第一光譜分布的光，將光引導(dǎo)到第 二光出射表面，將具有第一光譜分布的光的至少一部分轉(zhuǎn)換為具有第二光譜分布的光，并 且將具有第二光譜分布的光禪合出第二光出射表面。
[0012] 設(shè)置在光源和轉(zhuǎn)換第二光導(dǎo)之間的第一光導(dǎo)的提供導(dǎo)致轉(zhuǎn)換第二光導(dǎo)被設(shè)置為 次級(jí)層，該次級(jí)層至少吸收從第一光導(dǎo)的第一光出射表面逃逸的光并且將該光轉(zhuǎn)換為具有 另一光譜分布的光。W運(yùn)一方式，否則將會(huì)損失的光可W被用于產(chǎn)生第二顏色，該第二顏色 則可W從第二波導(dǎo)的關(guān)于光輸入表面垂直的光出射表面提取。因此，提供了具有另一顏色 和具有高強(qiáng)度的經(jīng)集中的光。W運(yùn)一方式，可W產(chǎn)生具有改進(jìn)的效率的多色高強(qiáng)度光源。因 此，提供了如下發(fā)光設(shè)備，其中光損失被最小化或者甚至被完全消除。
[0013] 第一光導(dǎo)的提供還提供了用于收集未轉(zhuǎn)換的光（特別地為藍(lán)光）并且將該光引導(dǎo) 向第一光導(dǎo)的端部表面的元件。因此，提供了發(fā)射其中包括了藍(lán)光的光譜分布的光的照明 設(shè)備。運(yùn)轉(zhuǎn)而提供了發(fā)射具有改進(jìn)的和更寬的光譜分布的光的發(fā)光設(shè)備，并且該發(fā)光設(shè)備 特別適合作為白色光源使用。
[0014] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)為透明光導(dǎo)。因此，提供了如下發(fā)光設(shè)備，利用該發(fā)光設(shè)備 進(jìn)一步改進(jìn)了未轉(zhuǎn)換的光（特別地為藍(lán)光）的收集，因?yàn)楦俚墓饣蛘呱踔翛](méi)有光在第一 光導(dǎo)中被吸收。
[0015] 在運(yùn)方面術(shù)語(yǔ)"透明光導(dǎo)"意指包含由具有至少85%的透明度、備選地至少90% 的透明度、備選地至少95%的透明度、或者備選地至少99%的透明度的材料制成的光導(dǎo)。
[0016] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)為透明基板，在該基板中或者在該基板上制造了諸如LED 之類的固態(tài)光源。該固態(tài)光源可本領(lǐng)域已知的任何可行的方式制造，諸如通過(guò)化學(xué)或 者物理沉積方法或者通過(guò)液相外延（LP巧，固態(tài)發(fā)光設(shè)備的制造或者生長(zhǎng)直接執(zhí)行到透明 基板上。固態(tài)光源被設(shè)置為與透明基板直接物理和光學(xué)接觸，優(yōu)選地通過(guò)提供例如固態(tài)發(fā) 光設(shè)備的有源層直接生長(zhǎng)到透明基板上，并且直接在透明基板上進(jìn)行處理（例如刻蝕）。換 句話說(shuō)，透明基板為在其上制造固態(tài)光源（即固態(tài)光源的有源層）的基板。應(yīng)用合適的制 造技術(shù)W提供相鄰或者鄰近固態(tài)光源之間的間隔或者間隙。用于透明基板的特別優(yōu)選的材 料為滲雜或者非滲雜的藍(lán)寶石。透明基板可W備選地由滲雜或者非滲雜石惱石制成，合適 的石惱石在上面進(jìn)行了描述。此外，透明基板可W是發(fā)光的、光集中的、或者是它們的組合， 合適的材料在上面進(jìn)行了描述。
[0017] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)適于將具有第一光譜分布的光的至少一部分轉(zhuǎn)換為具有第 Ξ光譜分布的光，并且將具有第Ξ光譜分布的光引導(dǎo)到第一光出射表面和端部表面，并且 將具有第Ξ光譜分布的光的一部分從第一光出射表面禪合到第二光導(dǎo)中，并且將具有第Ξ 光譜分布的光的另一部分禪合出端部表面，并且第二光導(dǎo)適于在第二光輸入表面處接收從 第一光導(dǎo)禪合的具有第Ξ光譜分布的光的至少一部分，將該光引導(dǎo)到第二光出射表面，將 具有第Ξ光譜分布的光的至少一部分轉(zhuǎn)換為具有第二光譜分布的光，并且將具有第二光譜 分布的光禪合出第二光出射表面。
[001引因此，提供了發(fā)射其中包括了附加顏色的光的光譜分布的光的照明設(shè)備。特別地， 運(yùn)轉(zhuǎn)而向發(fā)光設(shè)備提供了進(jìn)一步拓寬的并且因此改進(jìn)了的光譜分布的發(fā)射光，并且該發(fā)光 設(shè)備因此特別適合作為白色光源。
[0019] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)中的一個(gè)光導(dǎo)至少部分地由第一光導(dǎo)和第二光 導(dǎo)中的相應(yīng)另一個(gè)光導(dǎo)包圍。因此，提供了如下發(fā)光設(shè)備，利用該發(fā)光設(shè)備，W特別高效率 的方式從第一或者第二光導(dǎo)（根據(jù)具體情形）的多于一個(gè)表面收集未轉(zhuǎn)換的光（特別地為 藍(lán)光）。
[0020] 在實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備進(jìn)一步包括一個(gè)或者多個(gè)其它光導(dǎo)，該一個(gè)或者多個(gè)其它 光導(dǎo)被設(shè)置在第二光導(dǎo)上并且包括關(guān)于彼此垂直延伸的其它光輸入表面和其它光出射表 面，一個(gè)或者多個(gè)其它光導(dǎo)適于在其它光輸入表面處接收和禪合進(jìn)來(lái)自第二光導(dǎo)的入射 光，將入射光引導(dǎo)到其它光出射表面，將入射光的至少一部分轉(zhuǎn)換為具有與入射光的光譜 分布不同的光譜分布的轉(zhuǎn)換光，并且將轉(zhuǎn)換光禪合出其它光出射表面。例如，其它光導(dǎo)禪合 進(jìn)從第二光導(dǎo)的除第二光出射表面之外的表面逃逸的光。因此，向發(fā)光照明設(shè)備提供了其 中可W選擇包括一個(gè)或者多個(gè)其它附加顏色的光的光譜分布。運(yùn)轉(zhuǎn)而向發(fā)光設(shè)備提供了改 進(jìn)的光譜分布的發(fā)射光，并且該發(fā)光設(shè)備因此特別適合用作白色光源或者備選地用作具有 高強(qiáng)度的多色光源。此外，運(yùn)一實(shí)施例使得能夠基于光導(dǎo)在發(fā)光設(shè)備中的設(shè)置順序調(diào)諧不 同顏色的強(qiáng)度。
[0021] 在實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備進(jìn)一步包括其它光導(dǎo)，該其它光導(dǎo)設(shè)置在光源和第一光導(dǎo) 之間，并且包括關(guān)于彼此垂直延伸的其它光輸入表面和其它端部表面、和與其它光輸入表 面相對(duì)的其它光出射表面，其它光導(dǎo)適于接收和禪合進(jìn)來(lái)自光源的入射光，將入射光的至 少一部分轉(zhuǎn)換為具有與入射光的光譜分布不同的光譜分布的轉(zhuǎn)換光，將入射光和/或轉(zhuǎn)換 光引導(dǎo)到其它光出射表面和其它端部表面，將入射光和/或轉(zhuǎn)換光從其它光出射表面禪合 到第一光導(dǎo)中并且禪合出其它端部表面。因此，向發(fā)光設(shè)備提供了調(diào)諧由發(fā)光設(shè)備發(fā)射的 相應(yīng)顏色的光的強(qiáng)度的其它可能性。
[0022] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)的第一光輸入表面包括禪合結(jié)構(gòu)，用于更高效率地入禪合 光。在實(shí)施例中，禪合結(jié)構(gòu)為折射結(jié)構(gòu)和衍射結(jié)構(gòu)中的任何一種。因此，提供了如下發(fā)光設(shè) 備，使用該發(fā)光設(shè)備，未轉(zhuǎn)換的光（特別地為藍(lán)光）被收集，并且W特別高效率且工作良好 的方式被引導(dǎo)向發(fā)光設(shè)備的光出射表面，并且使用該發(fā)光設(shè)備可W調(diào)諧禪合到第一光導(dǎo)中 的光量。
[0023] 在實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備進(jìn)一步包括設(shè)置在第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)之間的層，該層是 具有如下折射率的材料的，該折射率低于第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)兩者的折射率。因此，提供了 如下發(fā)光設(shè)備，使用該發(fā)光設(shè)備，通過(guò)進(jìn)一步降低或者甚至消除在第一和第二光導(dǎo)之間的 光禪合過(guò)程/傳輸中出現(xiàn)的光損失，W特別高效率的方式實(shí)現(xiàn)第一和第二光導(dǎo)之間的光禪 么 η〇
[0024] 在實(shí)施例中，第二光導(dǎo)包括發(fā)光材料。因此，提供了具有特別良好并且高效率的光 轉(zhuǎn)換性質(zhì)的發(fā)光設(shè)備。
[00巧]在實(shí)施例中，發(fā)光設(shè)備進(jìn)一步包括設(shè)置在光源和第一光導(dǎo)之間的禪合介質(zhì)。因此， 提供了如下發(fā)光設(shè)備，使用該發(fā)光設(shè)備，由光源發(fā)射的光可特別高效率的方式禪合到 第一光導(dǎo)中，并且具有特別低的禪合損失或者可能沒(méi)有禪合損失。
[0026] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)中的任何一個(gè)或者多個(gè)包括至少一個(gè)散射元 件。因此，提供了如下發(fā)光設(shè)備，使用該發(fā)光設(shè)備可特別高效率的方式從相應(yīng)光導(dǎo)提取 光，并且使用該發(fā)光設(shè)備，如觀看者所感知的可W獲得均勻的光分布。
[0027] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)中的任何一個(gè)或者多個(gè)分別在第一光出射表面 和第二光出射表面處包括用于更高效率地將光出禪合的禪合結(jié)構(gòu)。因此，提供了如下發(fā)光 設(shè)備，使用該發(fā)光設(shè)備，可特別高效率的方式從相應(yīng)光導(dǎo)提取光，并且具有特別低的禪 合損失或者甚至可能沒(méi)有禪合損失。
[0028] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)和第二光導(dǎo)彼此至少部分地處于光學(xué)接觸和機(jī)械接觸中的 一種或者多種。因此，提供了如下發(fā)光設(shè)備，使用該發(fā)光設(shè)備，通過(guò)進(jìn)一步降低或者甚至消 除在禪合過(guò)程中出現(xiàn)的光損失，W特別高效率的方式實(shí)現(xiàn)第一和第二光導(dǎo)之間的光禪合。
[0029] 在實(shí)施例中，第一光導(dǎo)和/或第二光導(dǎo)的剩余表面覆蓋有反射材料。運(yùn)改進(jìn)了光 輸出并且減少了從光導(dǎo)的不旨在于光出射的表面的光損失。光導(dǎo)的剩余表面為除了旨在于 光輸入的表面或者光出射表面之外的表面。
[0030] 本發(fā)明還設(shè)及數(shù)字投影設(shè)備，該數(shù)字投影設(shè)備包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例中的任何 一個(gè)實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備。
[0031] 注意，本發(fā)明設(shè)及在權(quán)利要求中記載的特征的所有可能組合。
【附圖說(shuō)明】
[0032] 現(xiàn)在將參照示出了本發(fā)明的（多個(gè)）實(shí)施例的附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的運(yùn)一方 面和其它方面。
[0033] 圖1示出了包括出射憐光體的發(fā)光設(shè)備的Ξ維透視圖。
[0034] 圖2示出了在出射表面處被提供有光學(xué)元件的光導(dǎo)的側(cè)視圖。
[0035] 圖3示出了貫穿其長(zhǎng)度成形W便提供成形光出射表面的光導(dǎo)的透視圖。
[0036] 圖4示出了在其長(zhǎng)度的一部分之上成形W便提供成形光出射表面的光導(dǎo)的側(cè)視 圖。
[0037] 圖5示出了具有光導(dǎo)和附加的光源并且被提供有濾波器和二色性光學(xué)元件的照 明系統(tǒng)的側(cè)視圖。
[003引圖6A和圖6B示出了被提供有設(shè)置為鄰近光導(dǎo)的表面的散熱元件的光導(dǎo)。
[0039] 圖7A至圖7D示出了被提供有設(shè)置為鄰近光導(dǎo)的光出射表面的偏振元件的光導(dǎo)。
[0040] 圖8示出了具有漸窄出射表面的發(fā)光設(shè)備的透視圖。
[0041] 圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備的透視圖。
[0042] 圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備的截面?zhèn)纫晥D。
[0043] 圖11示出了根據(jù)本發(fā)明的第Ξ實(shí)施例的發(fā)光設(shè)備的截面?zhèn)纫?