具有陶瓷石榴石的照明设备制造技术

本发明专利技术提供了一种照明设备(1)，该照明设备包括多个固态光源(10)和具有第一面(141)和第二面(142)的细长陶瓷体(100)，该第一面(141)和第二面(142)限定细长陶瓷体(100)的长度(L)，细长陶瓷体(100)包括辐射出射窗口(112)和一个或多个辐射输入面(111)，其中所述第二面(142)包括上述辐射出射窗口(112)，其中多个固态光源(10)被配置为向一个或多个辐射输入面(111)提供蓝色光源光(11)，其中蓝色光源光(11)具有峰最大值(λex1)，其中细长陶瓷体(100)包括被配置为将蓝色光源光(11)的至少一部分波长转换成转换器光(101)的陶瓷材料(120)，其中陶瓷材料(120)包括A3B5O12:Ce

Lighting equipment with ceramic garnet

An illuminating device (1) includes a plurality of solid state light sources (10) and slender ceramics (100) having first (141) and second surfaces (142), the length (L) of a slender ceramic body (100) limited to one side (141) and second (142), and the elongated ceramic body (100) including a radiation ejection window (112) and one or more radiation. The input surface (111), wherein the second surface (142) includes the above radiation ejection window (112), wherein a plurality of solid-state light sources (10) are configured to provide a blue light light (11) to one or more radiation input surfaces (111), in which the blue light light (11) has a peak maximum value ([lambda EX1]), in which the elongated ceramic body (100) is configured to be blue light source. A ceramic material (120) converted to at least part of the wavelength of the light (11) into the converter light (101), wherein the ceramic material (120) includes A3B5O12:Ce.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有陶瓷石榴石的照明设备
本专利技术涉及一种诸如用于在投影仪中使用的照明设备。
技术介绍
发光棒在本领域中是已知的。例如，WO2006/054203描述了一种发光设备，该发光设备包括：至少一个LED，该LED发射在>220nm至<550nm的波长范围内的光；以及朝向至少一个LED放置而没有光学接触的至少一个转换结构，该转换结构将来自至少一个LED的光至少部分地转换为在>300nm至≤1000nm的波长范围内的光，该发光设备的特征在于，至少一个转换结构具有＞1.5且＜3的折射率n，以及比率A:E>2:1且<50000:1，其中A和E如下限定：至少一个转换结构包括由至少一个LED发射的光可以进入转换结构的至少一个入射表面和光可以离开至少一个转换结构的至少一个出射表面，至少一个入射表面中的每一个具有入射表面面积，(一个或多个)入射表面面积被编号为A1...An，并且至少一个出射表面中的每一个具有出射表面面积。(一个或多个)出射表面面积被编号为E1...En并且至少一个入射表面的(一个或多个)面积中的每一个的总和A为A＝A1+A2...+An，并且至少一个出射表面的(一个或多个)面积中的每一个的总和E为E＝E1+E2...+En。
技术实现思路
掺杂有Ce3+(三价铈)的发光陶瓷石榴石可以用于将蓝光转换成具有更长波长的光，例如在绿色至红色波长区域内，诸如在约500nm至750nm的范围内。为了在期望的方向上获得足够的吸收和光输出，使用透明棒(特别地基本上被成形为束)是有利的。这样的棒可以用作光集中器，将来自诸如LED(发光二极管)的光源的光源光集中在它们的长度上，将该光源光转换成转换器光并且在出射表面处提供大量的转换器光。基于光集中器的照明设备例如对于投影仪应用而言可能是令人感兴趣的。对于投影仪，红色和绿色发光集中器是令人感兴趣的。基于石榴石的绿色发光棒可能是相对高效的。这种集中器特别地基于YAG:Ce(即Y3Al5O12:Ce3+)或LuAG(Lu3Al5O12:Ce3+)。可以通过用Gd来掺杂YAG-石榴石(“YGdAG”)来制成“红色”石榴石。然而，Gd的掺杂导致较低的热稳定性(热淬灭)。红移也可以使用高Ce浓度获得，这对热稳定性的不利后果小得多。红移对铈含量的增加比对钆的增加敏感得多。对于具有足够的红色光谱强度和可接受的热淬灭性质的光集中器来说，看起来铈增加和钆增加(相对于绿色集中器)均是必要的。然而，令人惊讶的是，当增加铈浓度且增加Gd浓度时，光转换器(特别是光集中器)的效率基本上低于例如基于粉末样品所预期的效率，该粉末样品具有分别导致绿色偏移光和基本上红色偏移光的相同组成。除了斯托克斯位移损失之外，效率基本上更小(距预期效率30％至70％或更低)。术语“效率”在此特别地涉及功率输出/功率输入的关系，其中“功率输出”指代从光出射窗口逸出的光，特别是在陶瓷体的端部处(参见下文)逸出的光，并且“功率输入”涉及用于照射陶瓷体的光源的功率。因此，本专利技术的一个方面是提供一种替代性的照明设备，其优选地进一步至少部分地消除了上述缺点中的一个或多个，并且其可以以高效率具有显著的红色发射。本专利技术的另一个方面是提供一种替代性的投影仪或投影仪设备，其优选地进一步至少部分地消除了上述缺点中的一个或多个。令人惊讶地发现，当光源的激发波长没有被调谐到最大吸收(其通常是用于得到最高输出的默认模式)而是从激发最大值偏移时，效率基本上可以被提高。因此，例如假设铈掺杂石榴石发射的激发最大值在约450nm处，当调谐波长从450nm偏移时，例如在460nm-470nm或430nm-440nm的范围内，效率增加。因此，令人惊讶的是选择这样的光源是有益的：该光源的发射最大值不在红色发射石榴石的激发最大值(蓝色)处。因此，在第一方面中，本专利技术提供了一种照明设备(“设备”)，该照明设备包括多个固态光源(诸如至少10个，如至少50个)和陶瓷体，特别是具有第一面和第二面的细长陶瓷体(在本文中也被指示为“光集中器”)，这些第一面和第二面特别地限定了细长陶瓷体(在本文中也被指示为“陶瓷体”)的长度(L)，细长陶瓷体包括辐射出射窗口和一个或多个辐射输入面，其中第二面包括上述辐射出射窗口，其中多个固态光源被配置为向一个或多个辐射输入面提供(蓝色)光源光，其中蓝色光源光具有峰最大值(λex1)，其中细长陶瓷体包括陶瓷材料，该陶瓷材料被配置为将蓝色光源光的至少一部分波长转换成转换器光，其中陶瓷材料包括A3B5O12:Ce3+陶瓷材料，其中A包含钇(Y)和钆(Gd)，并且其中B包含铝(Al)，其中A特别地包括在10-50原子％的范围内的Gd，甚至更特别地包括在20-40原子％的范围内的Gd，其中A还特别地包括在50-90原子％的范围内的Y，甚至更特别地包括在60-80原子％的范围内的Y，并且其中陶瓷材料特别地包括0.4-3.5摩尔％的Ce，甚至更特别地0.5-3.5摩尔％的Ce，特别地至少1摩尔％，其中陶瓷材料包括具有吸收峰最大值(λa)的吸收光谱，其中峰最大值(λex1)不等于吸收峰最大值(λa)。利用偏移激发以及Gd和Ce的特定浓度，获得照明设备，即特别是光集中器设备，其至少发射红色并且具有相对高的效率，高于在吸收最大值处激发时的效率。选择更低或更高浓度的Gd或Ce会导致不能提供足够的红色发射(即效率较低)和/或随温度升高而显著降低强度的转换器。目前的条件看起来提供了强度、效率、热稳定性和光谱分布之间的良好折衷。光源可能具有稍微不同的峰最大值(分仓(binning))。如果是这种情况，可以应用峰最大值的平均作为峰最大值。如果强度也在光源之间变化，则可以应用强度平均的峰最大值作为峰最大值(λex1)。峰最大值(λex1)被选择与吸收峰最大值(λa)相差在10nm-35nm的范围内，特别地在10nm-30nm的范围内，更特别地在15nm-30nm的范围内，甚至更特别地在15nm-25nm的范围内。小于约10nm的差可能与最大值没有足够的差以影响效率，而大于约30nm的差可能不会对效率具有实质性附加价值，并且就光源强度(或光源数目)的大幅增加是必要的意义而言，可能进一步导致相对低效率的设备。特别地，差至少为15nm。利用偏移激发以及Gd和Ce浓度，效率可以大幅提高，更接近理论估计值。特别地，利用λex1<λa可以获得良好的结果。本文使用术语“光集中器”，因为多个光源照射光转换器的相对大的表面(面积)，并且转换器光中的许多从光转换器的相对小的面积(出射窗口)中逸出。因此，光转换器的具体配置提供了其光集中器性质。下面阐述与陶瓷体有关的一些方面。特别地关于诸如陶瓷棒的细长陶瓷体来描述这些方面。然而，这些方面也可以与其他形状的陶瓷体相关。特别地，细长陶瓷体包括陶瓷材料，该陶瓷材料被配置为将(蓝色)光源光的至少一部分波长转换成呈红色的转换器光，该转换器光至少部分地从辐射出射窗口逸出。陶瓷材料特别地包括A3B5O12:Ce3+陶瓷材料(“陶瓷石榴石”)，其中A包括钇(Y)和钆(Gd)，并且其中B包括铝(Al)。如下文进一步指示的，A还可以指代其他稀土元素，并且B可以仅包括Al，但是可以可选本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备(1)，包括多个固态光源(10)和具有第一面(141)和第二面(142)的细长陶瓷体(100)，所述第一面(141)和所述第二面(142)限定所述细长陶瓷体(100)的长度(L)，所述细长陶瓷体(100)包括辐射出射窗口(112)和一个或多个辐射输入面(111)，其中所述第二面(142)包括所述辐射出射窗口(112)，其中所述多个固态光源(10)被配置为向所述一个或多个辐射输入面(111)提供蓝色光源光(11)，其中所述蓝色光源光(11)具有峰最大值(λex1)，其中所述细长陶瓷体(100)包括被配置为将所述蓝色光源光(11)的至少一部分波长转换成转换器光(101)的陶瓷材料(120)，其中所述陶瓷材料(120)包括A3B5O12:Ce

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.09.29 EP 15187306.41.一种照明设备(1)，包括多个固态光源(10)和具有第一面(141)和第二面(142)的细长陶瓷体(100)，所述第一面(141)和所述第二面(142)限定所述细长陶瓷体(100)的长度(L)，所述细长陶瓷体(100)包括辐射出射窗口(112)和一个或多个辐射输入面(111)，其中所述第二面(142)包括所述辐射出射窗口(112)，其中所述多个固态光源(10)被配置为向所述一个或多个辐射输入面(111)提供蓝色光源光(11)，其中所述蓝色光源光(11)具有峰最大值(λex1)，其中所述细长陶瓷体(100)包括被配置为将所述蓝色光源光(11)的至少一部分波长转换成转换器光(101)的陶瓷材料(120)，其中所述陶瓷材料(120)包括A3B5O12:Ce3+陶瓷材料，其中A包括钇(Y)和钆(Gd)，并且其中B包括铝(Al)，其中A包括在10原子％至50原子％的范围内的Gd，并且其中所述陶瓷材料(120)包括0.5摩尔％至3.5摩尔％的Ce，其中所述陶瓷材料(120)包括具有吸收峰最大值(λa)的吸收光谱，其中所述峰最大值(λex1)被选择为与所述吸收峰最大值(λa)相差在10nm至35nm的范围内。2.根据权利要求1所述的照明设备(1)，其中所述峰最大值(λex1)被选择为与所述吸收峰最大值(λa)相差在10nm至25nm的范围内。3.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，其中所述陶瓷体(100)包括多晶陶瓷材料(120)。4.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，其中A包括在60原子％至80原子％的范围内的Y，并且其中B包括至少90原子％的Al。5.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·P·J·皮特斯，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL