具有荧光材料装置和激光器的照明设备制造方法及图纸

依据本发明专利技术，将具有与所应用的荧光材料相对应的光色的、借助于荧光材料转换产生的宽带的有色光同时与具有相同光色的窄带的激光射束叠加。由此，为相应的光色实现尤其需要用于投影应用的高的光通量以及高的光密度。例如，在光学积分器(10)中同时将由红色荧光材料(31)通过用蓝紫色激光器(5)照射产生的宽带的红色光与窄带的红色的激光射束(r)叠加。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有荧光材料装置和激光器的照明设备
本专利技术涉及一种具有荧光材料装置和激光器的照明设备，所述荧光材料装置由至 少一个激光器的激光射束照射。此外，本专利技术涉及一种用于运行该照明设备的方法。 本专利技术尤其能够用于投影装置，例如用于胶片和视频投影，应用在工业和医学图 像识别中、应用在工程和医学内窥镜中、用于娱乐工业中的光效、用于医学照射以及应用在 汽车领域中、尤其是用于机动车的前照灯。
技术介绍
具有高的光通量和高的亮度的光源用在不同的领域中，例如同样如同在投影设 备中那样用在内窥镜检查法中，其中为此当前最广泛地推广气体放电灯。在照明应用 中，例如在投影和内窥镜检查法中，基于原则上已知的LARP( Laser Activated Remote Phosphor，激光激发远程荧光粉）技术，荧光材料由远离其设置的激光器激发。在此，射 到荧光材料上的激光射束由荧光材料借助于波长转换而至少部分地转换为经波长转换的 有效光。术语激光射束在下文中包括不见可见的、例如紫外（UV)或者红外（IR)激光射束 也包括可见的例如蓝紫色、蓝色、红色等的激光射束。适当的荧光材料或者可见的激光射束 将不可见的或可见的激光射束转换成相应的可见的电磁辐射、即光。在下文中，术语颜色 表示荧光材料，其中在此颜色代表具体的颜色、例如对于原色红、绿、蓝、黄等，后者是由 两个或更多种原色构成的混合色，在用适当的激光射束激发时将其转换成具有相关颜色 的光的荧光材料在此表黑丝光色并且不表示体色。因此，红色荧光材料将适当的激光射束、 例如蓝色激光而激光的发射波长为大约460nm的蓝色激光射束转换成具有光色红色的 光（红光），绿色荧光材料将激光射束扎u就能换成具有光色绿色的光（绿光）等。本 专利技术不限制于叠加的光的可见的区域，尽管这对于处于当前视角的实际相关应用而言是优 选的。 尤其对于视频投影而言，用于投影仪色彩通道红色、绿色和蓝色（肯能够给还有 其他的色彩通道、例如黄色）的相应的荧光材料通常被施加到旋转的轮上，以便将激光功 率时间平均地分布到较大的面积上进而降低荧光材料退化。此外，也已知静态的荧光材料 装置，其中将荧光材料施加在冷却体上。在任何情况下，由荧光材料进行波长转换的光借助 光学设备、例如反射器、会聚透镜或者TIR透镜（TIR:Total Internal Reflection，全内反 射；例如，锥形玻璃棒）聚集并且继续用于相关的应用。 缺点在于，红色荧光材料在其由更高的面功率密度的激光射束辐照时（例如 10-50W/mm2)与黄色和绿色荧光材料相比具有更低的转换效率。由此，尤其对于红光而言能 够借助LARP技术实现的光通量和亮度受到限制。
技术实现思路
本专利技术的目的是：提供具有对于至少一个光色改进的光通量和高的光密度的基于 LARP技术的照明设备。 该目的通过一种照明设备来实现，其至少具有：具有至少一个荧光材料区域的荧 光材料装置；至少一个第一激光器，其用于用第一激光射束相应地辐照荧光材料区域的至 少一部分，其中至少一个荧光材料区域具有至少一种荧光材料，所述荧光材料能够通过第 一激光射束照射并且第一激光射束至少部分地以波长转换成具有第一光色的有色光的方 式而再次放射；至少一个第二激光器，所述第二激光器设计用于放射具有第二光色的第二 激光射束，其中第二激光射束的第二光色与经波长转换的有色光的第一光色颜色相同，并 且其中照明设备设计用于同时放射第二激光射束和由至少一个荧光材料放射的经波长转 换的相同颜色的有色光。 在从属权利要求中提出尤其有利的设计方案。 此外，所述目的在其用于运行根据本专利技术的设备方面通过具有权利要求13的特 征的方法来实现。 至少一个激光器尤其能够包括至少一个半导体激光器、尤其是二极管激光器或激 光二极管。激光二极管也能够简单地成组共同地运行，例如作为堆叠（激光器堆）或者 矩阵。 荧光材料区域尤其能够具有带有一种或多种荧光材料的荧光材料层。荧光材料区 域的荧光材料层关于其厚度和/或至少一种荧光材料的浓度方面有针对性地能够设定成， 使得因此也能够有针对性地设定波长转换的份额。特别地，通过足够高的荧光材料浓度和 /或足够大的厚度将射入的第一激光射束基本上完全地进行波长转换。这尤其能够对应于 至少大约95%、尤其至少大约98%、尤其至少大约99%的转换度。 波长转换例如能够基于发光、尤其是光致发光或者辐射发光、尤其是发磷光和和/ 或发荧光来执行。 但是荧光材料区域也（仅）能够用作为用于射入的第二激光射束的扩散器。由荧 光材料区域漫散射的和没有进行荧光材料转换的第二激光射束的光谱因此保持未改变。 除至少一个第一激光射束之外，也能够应用具有不同的激光光谱的一个或多个另 外的激光射束以激发至少一个荧光材料区域，即用于荧光材料转换成具有一种光色的有色 光。例如能够有利的是，用具有第一激光光谱的激光射束（例如蓝色激光射束）照射第一 荧光材料（例如红色荧光材料）并且用具有第二激光光谱的激光射束（例如蓝紫色的或紫 外的激光射束）照射第二荧光材料（例如蓝色荧光材料）。同样地，且对于用未转换的激光 射束叠加而言能够是有利的，而除第二激光射束设为具有彼此不同的激光光谱但是分别具 有与由荧光材料转换的有色光相同的光色的一个或多个另外的激光射束之外。 术语相同的光色或相同颜色的光等就本专利技术而言能够理解为：第二激光射 束的主波长与同时叠加的经波长转换的光（借助于第一激光射束的荧光材料转换）的主波 长在绝对值方面以下述次序递增优选地不相差超过20 %、15 %、10 %、5 %。光色的光的主波 长（有色光）在CIE比色表（标准比色表）中通过从白点移动经由有色光的所确定的色坐 标的直线与CIE色坐标的最近的边缘的光谱族的焦点来限定。 本专利技术的基本构想在于：也在发光密度高的情况下通过下述方式提高基于LARP 的照明设备的有用光的有色光份额的光通量：即将具有与所应用的荧光材料相对应的光色 的借助于荧光材料转换产生的宽带的有色光同时与具有相同光色的窄带的激光射束叠加。 仅通过同时将转换的有色光与相同光色的激光射束同时叠加为相应的光色实现尤其需要 用于投影应用的高的光通量以及高的光密度。简单的说，因此例如由红色荧光材料产生的 宽带的红光与窄带的红色激光射束同时叠加，由此产生具有根据本专利技术的光学特性的叠加 的红色光（R)。也能够有利的是，由红色荧光材料产生的宽带的红光与具有两个或更多个不 同的激光发射彼此的窄带、例如具有638nm和670nm激光发射波长的红色激光射束同时叠 力口。该设计原理上也适合于其他的光色，例如绿色（G)、黄色（Y)或蓝色（B)。当然，这对于 其他的光色而言，借助如今可用的荧光材料和激光二极管波长（还）不那么如对于红光那 样是有效可行的。 通过适当地混合根据本专利技术叠加的有色光与一个或多个另外的有色光份额，能够 调节具有适合于相应的照明设备应用的总色坐标的混合光。在需要时，另外的光份额就其 而言同样能够通过将荧光材料转换的一个光色的宽带的光与具有相同颜色的激光射束叠 加来产生。 尤其对于投影应用而言，对于成像单元的各个色彩通道而言需要相应的有色光份 额，例如在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备(1)，至少具有‑带有至少一个荧光材料区域(31‑33)的荧光材料装置(2)，‑至少一个第一激光器(5)，用于用第一激光射束相应地照射所述荧光材料区域(31‑33)的至少一部分，‑其中至少一个所述荧光材料区域(31‑33)具有至少一种荧光材料，所述荧光材料能够由所述第一激光射束照射并且这个第一激光射束至少部分地以波长转换成具有第一光色的有色光的方式再次射出，‑至少一个第二激光器(6)，所述第二激光器设计用于射出具有第二光色的第二激光射束，‑其中所述第二激光射束的所述第二光色与经波长转换的有色光的所述第一光色颜色相同，并且‑其中所述照明设备设计用于同时射出所述第二激光射束和由至少一个所述荧光材料射出的、经波长转换的相同颜色的有色光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.06 DE 102012211837.31. 一种照明设备（1)，至少具有 -带有至少一个荧光材料区域（31-33)的荧光材料装置（2)， -至少一个第一激光器（5)，用于用第一激光射束相应地照射所述荧光材料区域 (31-33)的至少一部分， -其中至少一个所述荧光材料区域（31-33)具有至少一种荧光材料，所述荧光材料能 够由所述第一激光射束照射并且这个第一激光射束至少部分地以波长转换成具有第一光 色的有色光的方式再次射出， -至少一个第二激光器￠)，所述第二激光器设计用于射出具有第二光色的第二激光 射束， _其中所述第二激光射束的所述第二光色与经波长转换的有色光的所述第一光色颜色 相同，并且 -其中所述照明设备设计用于同时射出所述第二激光射束和由至少一个所述荧光材料 射出的、经波长转换的相同颜色的有色光。2. 根据权利要求1所述的照明设备，其具有光学装置（8,10)，用于使所述第二激光射 束与由至少一个所述荧光材料射出的、经波长转换的相同颜色的有色光叠加。3. 根据权利要求2所述的照明设备，其中所述光学装置包括光学积分器（10)。4. 根据权利要求3所述的照明设备，其中所述光学积分器是TIR棒。5. 根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备，其中第一激光射束和第二激光射束 的光谱不同。6. 根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备，其中至少一个所述第二激光器（6) 的所述激光射束包括红色激光射束。7. 根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备，其中至少一个所述第一激光器（5) 的所述激光射束包括蓝色激光射束和/或蓝紫色和/或紫外激光射束。8. 根据前述权利要求中的任一项所述的照明设备，其中...

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