具有激发光源、荧光材料装置和滤光装置的照明设备制造方法及图纸

技术编号:10166752 阅读:141 留言:0更新日期:2014-07-02 01:42
本发明专利技术涉及一种具有激发光源(2)的照明设备,其中,能够通过控制自转的荧光材料轮(5)和与之同步旋转的滤光轮(12)之间的相位关系控制照明设备的使用光的光谱组成。通过控制相位关系控制来自荧光材料轮(5)的荧光材料元件的转换光与滤光轮(12)的滤光元件在时间上的重叠,也就是控制转换光被滤光元件过滤光谱的程度。

【技术实现步骤摘要】
具有激发光源、荧光材料装置和滤光装置的照明设备
本专利技术涉及一种具有激发光源、用于将至少一部分激发光转化为转换光的荧光材料装置和用于过滤转换光的光谱的滤光装置。本专利技术还涉及一种用于运行这类照明设备的方法。这类照明设备特别是可以用作投影仪中产生光的单元,例如用于视频投影仪或数字投影仪。
技术介绍
由现有技术中公知许多用于投影使用的照明设备,这些照明设备具有荧光材料装置,该荧光材料装置含有一种或多种荧光材料。这些照明设备还包括激发光源,它激发(借助荧光材料使激发光的波长变化)荧光材料发出具有不同于激发光波长的波长的光束。通过合适地偏转激发光和荧光材料射出的光束(转换光)能够将这两种光束汇聚到同一条线上,并且输送给成像的系统。优选地使用激光二极管作为激发光源。在这种情况下还公知一种名为LARP(LaserActivatedRemotePhosphor(激光激发远程荧光粉))的技术。为了将激光功率在平均时间内分布到较大的面积上,从而还减少荧光材料的热猝灭,通常将至少一种荧光材料涂覆在运行时转动的轮子上。因此,照明设备放射的光束是按光谱的依次顺序的不同的转换光,必要时还另外放射有激发光,在轮流速度够快的次序中这些光线感觉是混合光或在与成像的单元组合的情况下感觉是彩色图像。投影仪用于各种不同的应用,它们对产生光线的单元的光线照明技术特性有不同的要求。光线的光谱成分决定它的色彩真实度特性以及能够借此显示的色空间。此外对于数字投影仪而言,在文本或图表显示时的亮白色背景十分重要,其中,在色彩真实度方面可以接受妥协。相反地,在家庭影院应用中追求尽可能的好的具有明亮色彩的色彩真实度。因此提供了特殊的、具有适应预设的(主要)应用的荧光材料轮和滤光轮的投影仪。其中,投影仪的单个光色的光谱(“颜色通道”)由荧光材料和与之同步旋转的滤光轮的光谱特性确定并决定。颜色通道的光通量比重由在荧光材料轮上的不同的荧光材料的区段情况或滤光轮上的滤光区段决定。在运行时不可能变换投影仪的光谱特性。通常只能通过更换荧光材料轮和/或滤光轮进行调适。于是对于家庭影院应用的投影仪需要较大的红色荧光材料区段和/或额外地需要朝深红色方向的滤光作用。相反对于数字投影仪来说,却常见较大的绿色荧光材料区段和黄色荧光材料区段。文献CN102385233A示出一种用于投影仪的照明设备,其具有泵浦激光器、用于将激发光的波长转化为转换光的荧光材料轮和用于过滤转换光的光谱的滤光轮。激发光借助二向色镜转向荧光材料轮。由荧光材料轮发射回来的转换光穿过二向色镜,并且投射到滤光轮上。激发光能够穿过荧光材料轮内的透明区段,并且通过环绕带(Wrap-Around-Schleife)输送给二向色镜。二向色镜将激发光反射给滤光轮。滤光轮和荧光材料轮布置在一条共同的轴线上,并且因此以相同的速度旋转。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种照明设备,特别是用于投影应用的照明设备,该照明设备能够在运行时改变照明技术特性,特别是改变光通量和光线的光谱成分。该目的通过这样一种照明设备得以解决,其具有激发光源、荧光材料装置,其中该荧光材料装置具有至少一个荧光材料元件,其能够被激发光源的激发光所照射,并且至少部分地在经过波长转变地再次发射该激发光,并且此时该荧光材料装置能够运动地安置在激发光源的光路上,并且具有滤光装置,其中,该滤光装置具有至少一个滤光元件,其能够被波长转变的光照射,并且此时该滤光装置能够运动地安置在波长转变的光的光路上,还具有运动单元,其被设计用于在至少一个荧光材料元件和至少一个滤光元件之间的相位关系固定的情况下使荧光材料装置和滤光装置运动,还具有相位控制单元,其用于控制至少一个自运动的荧光材料元件和至少一个自运动的滤光元件之间的相位关系。只要能够应用,下面针对根据本专利技术的照明设备及其构造方案所述的特征及其优点以类似的方式也适用于根据本专利技术的方法,反之亦然。本专利技术的基本理念在于,为了按期望改变照明技术特性,特别是为了改变照明设备的光束的光谱成分,利用自运动的荧光材料装置(例如自旋转的荧光材料轮)和与之同步(也就是具有在任何时间都恒定的相位关系)运动的滤光装置(例如自旋转的滤光轮)之间的相位关系。根据本专利技术,通过改变荧光材料轮和滤光轮之间的相位关系能够控制各个转换光色的光谱和/或比重或功率。控制相位关系尤其是包括改变至少一个自运动的荧光材料元件和与之同步运动的滤光元件之间时间上的重叠。其中,改变相位关系也可以是荧光材料元件和滤光元件之间在改变之后才出现时间上的重叠,或者不再有时间上的重叠。在荧光材料元件与滤光元件在时间上重叠期间,由荧光材料发射的光束可以穿过所谓的滤光元件,并且因此过滤掉相应的光谱。已显示出的是,借助合适的运动单元和相位控制单元能够在大约2秒中内在荧光材料轮和滤光轮之间制造出新的相位关系。因此能够根据当前显示情境的需要设置投影仪的亮度和可显示的颜色空间,例如通过可供使用者使用的操作菜单。对亮度和可显示的颜色空间可能进行的改变的质量和数量可以通过改变相位和荧光材料轮和滤光轮的具体构造方式设计。为此可以将所述至少一个滤光元件设置为长通滤光器、短通滤光器、带通滤光器或带阻滤光器。上述的滤光器也可以以组合的方式设置,也就是说滤光装置就具有超过一个的滤光元件,例如两个或三个。其中,两个在空间上独立的滤光元件也可以设置成同类的滤光器。此外,滤光装置还可以具有透明元件,其对于激发光和波长转变后的光(转换光)是透明的。于是,透明元件至少对于激发光和转换光或者也对于整个可见的光谱不具有光谱过滤特性,而是有一样高的透射度,优选地几乎为100%。原则上各种各样的实施方式和运动方式都适用于滤光装置和荧光材料装置。至关重要的是,使滤光元件或荧光材料元件的运动同步,并且控制两个元件的相位关系。滤光装置和荧光材料装置例如可以设计用于线性运动。为此可以将滤光元件或荧光材料元件例如分别布置在横向于投射的光束运动的滑轨上。荧光材料装置和滤光装置也可以设计用于旋转运动。例如荧光材料装置和滤光装置分别可以构造成滚筒。在这种情况下,荧光材料元件或滤光元件布置在相应滚筒的套面上。优选地,荧光材料装置和滤光装置构造成荧光材料轮或滤光轮。然后就可以将至少一个荧光材料元件和至少一个滤光元件构造成扇形的或圆环形的荧光材料区段或滤光区段。荧光材料轮和滤光轮之间的相位关系就能够例如(从轮子的旋转方向上观察)参照荧光材料区段或滤光区段的起始处。于是,当荧光材料区段的起始处和滤光区段的起始处同时旋转穿过分别投射的激发光束或转换光束时,那么相位差为零(荧光材料区段和滤光区段的最大时间重叠,也就是最大的光谱过滤)。相反地,当荧光材料区段已经完全穿过激发光束时,滤光区段才开始旋转穿过转换光束,那么相位差为最大值(荧光材料区段和滤光区段之间不存在时间上的重叠,也就是说不发生光谱过滤)。相对应于理想的滤光效果,当然可以为相位关系根据需要设置任意的中间值。此外,也可以用其他方式确定并测量荧光材料轮和滤光轮之间的相位关系。在设计了多个荧光材料区段和/或滤光区段时尤其是如此。至少一个滤光区段能够覆盖的角范围与至少一个荧光材料区段覆盖的角范围一样大。在滤光区段和荧光材料区段之间的相位关系合适的情况下,滤光区段相位与荧光材料区段相位在时间上重叠本文档来自技高网
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具有激发光源、荧光材料装置和滤光装置的照明设备

【技术保护点】
一种照明设备(1),包括a.激发光源(2),b.荧光材料装置(5),i.其中,所述荧光材料装置(5)具有至少一个荧光材料元件(R,G,B,Y),所述荧光材料元件能够以所述激发光源(2)的激发光照射,并且所述激发光至少部分地经过波长转换地再次发射出去,并且ii.其中,所述荧光材料装置(5)能够运动地布置在所述激发光源(2)的光路上,c.滤光装置(12),i.其中,所述滤光装置(12)具有至少一个滤光元件(r,g),所述滤光元件能够以波长转换的光束照射,并且ii.其中,所述滤光装置(12)能够运动地布置在所述波长转换光的光路上,d.运动单元(17)设计用于,在所述至少一个荧光材料元件(R,G,B,Y)和至少一个所述滤光元件(r,g)之间以固定的相位关系运动所述荧光材料装置(5)和所述滤光装置(17),e.以及相位控制单元(16),用于控制至少一个自运动的所述荧光材料元件(R,G,B,Y)和至少一个自运动的所述滤光元件(r,g)之间的所述相位关系。

【技术特征摘要】
2012.12.20 DE 102012223925.11.一种照明设备(1),包括:-激发光源(2);-荧光材料装置(5)以及在所述激发光源(2)和所述荧光材料装置(5)之间的二向色镜(7),其中,所述荧光材料装置(5)具有至少一个荧光材料元件,所述荧光材料元件能够以所述激发光源(2)的激发光照射,并且所述激发光至少部分地经过波长转换地再次发射出去,所述荧光材料装置(5)还具有透明的区域,透射的激发光通过三个转向镜转向并且无波长转换地被引导回到二向色镜(7),并且其中,所述荧光材料装置(5)能够运动地布置在所述激发光源(2)的光路上;-滤光装置,其中,所述滤光装置具有至少一个滤光元件,所述滤光元件能够以波长转换的光束照射,并且其中,所述滤光装置能够运动地布置在所述波长转换光的光路上;-运动单元(17),所述运动单元设计用于在所述至少一个荧光材料元件和至少一个所述滤光元件之间以固定的相位关系运动所述荧光材料装置(5)和所述滤光装置(12);-以及相位控制单元(16),用于控制至少一个自运动的所述荧光材料元件和至少一个自运动的所述滤光元件之间的所述相位关系。2.根据权利要求1所述的照明设备,其中,能够运动的所述荧光材料装置构造成能够旋转的荧光材料轮(5),并且能够运动的所述滤光装置构造成能够旋转的滤光轮(12)。3.根据权利要求2所述的照明设备,其中,所述相位控制单元(16)设计用于控制在所述荧光材料轮(5)和所述滤光轮(12)之间的所述相位关系。4.根据权利要求1-3中任一项所述的照明设备,其中,至少一个所述滤光元件设计成以下组中的任一个滤光器:长通滤光器(r)、短通滤光器(g)、带阻滤光器(o)或带通滤光器。5.根据权利要求4所述的照明设备,具有一个或者多个其他的滤光元件,所述其他的滤光元件设计为在所述组中的滤光器。6.根据权利要求1-3中任一项所述的照明设备,其中,所述滤光装置具有透明元件(t),所述透明元件对于所述激发光和所述经过波长转换的光是透明的。7.根据权利要求5所述的照明设备,其中,所述滤光装置具有透明元件(t),所述透明元件对于所述激发光和所述经过波长转换的光是透明的。8.根据权利要求2或3所述的照明设备,其中,至少一个所述荧光材料元件和至少一个所述滤光元件构造成扇形的或者圆环形的荧光材料区段或滤光区段。9.根据权利要求7所述的照明设备,其中,至少一个所述荧光材料元件和至少一个所述滤光元件构造成扇形的或者圆环形的荧光材料...

【专利技术属性】
技术研发人员:于尔根·米勒
申请(专利权)人:欧司朗有限公司
类型:发明
国别省市:德国;DE

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