具有泵浦辐射源的照明设备制造技术

本发明专利技术涉及一种照明设备(1)，其具有：用于发射泵浦辐射作为射束簇(4)的泵浦辐射源(2)，发光材料元件(22)，和在这两者(2，22)之间的透镜系统(3，5)；所述透镜系统(3，5)具有焦点，发光材料元件(22)设置在所述焦点上，其中所述透镜系统(3，5)的一个透镜(5)具有散射机构(26)，泵浦射束簇(4)穿过所述散射机构并且在此被扩展，使得泵浦射束簇(4)以围绕聚焦点(27)扩展的方式射到发光材料元件上。

Lighting device with pump radiation source

The present invention relates to a lighting device (1), which has for the launch of pump radiation as cluster beam (4) pump radiation source (2), (22), light emitting material elements and the two (2, 22) between the lens system (3, 5); the lens system (3 5), has the focus, luminescent material element (22) is arranged on the focal point, wherein the lens system (3, 5) of a lens (5) having a scattering mechanism (26), (4) cluster beam pumped through the scattering mechanism and then be extended, making the pump beam (cluster 4) to focus on (27) the expansion of the shot to the luminescent material element.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种具有泵浦辐射源和发光材料元件的照明设备，所述泵浦辐射源用于发射泵浦辐射，所述发光材料元件用于将泵浦辐射转换为更长波的转换光。
技术介绍
作为泵浦辐射源例如能够使用激光器，并且泵浦辐射例如能够是UV辐射或者优选蓝光。转换光因此至少具有可见光谱中的份额并且例如能够用于照明。
技术实现思路
本专利技术基于下述技术问题：提出一种具有泵浦辐射源和发光材料元件的尤其有利的照明设备。根据本专利技术，如下照明设备实现了该目的，所述照明设备具有用于发射泵浦辐射作为射束簇的泵浦辐射源、用于将泵浦辐射转换为转换光的发光材料元件以及泵浦辐射源和发光材料元件之间的透镜系统，所述透镜系统由泵浦射束簇穿过，其中透镜系统具有焦点，并且发光材料元件设置在焦点上，并且其中透镜系统的至少一个透镜还具有散射机构，泵浦射束簇穿过所述散射机构并且在此被扩展，使得泵浦射束簇以围绕焦点扩展的方式射到发光材料元件上。优选的设计方案在说明书和从属权利要求中得出，其中在附图中并非总是详细地在设备方面和应用方面进行区分；在任何情形下，公开内容关于所有的权利要求类型都能够解读为是隐含的。转换光与泵浦辐射相比优选是波长更长的(降频转换)。通常，替选地，升频转换也是可行的，其中例如更长波的激光辐射被转换为更短波的转换光。专利技术人观察到：泵浦辐射点状地聚集在发光材料元件上能够引起发光材料局部过热从而由于此引起发光材料快速地退化。根据本专利技术的方法途径现在在于：发光材料元件虽然在技术可行性的范围中设置在透镜系统的焦点中，然而通过因散射引起的扩展仍然避免了热点的形成。由专利技术人一开始替选地考虑的方法途径可能在于：将发光材料元件设置在焦点外部，即明确地设置在焦平面上游或下游。当然，专利技术人已证实：小的错位在此最终会引起下述后果：发光材料元件仍然位于焦点中或位于焦点附近，其中所述错位例如也能够还位于常规的生产波动之内。因此，在批量生产中，潜在上可能容易出错的是：通过发光材料元件相对于焦平面的错位而设定准直的泵浦射束簇的扩展。当优选设有越多个泵浦辐射源时，也就是说，当越多个泵浦辐射源必须聚集时，这种情况就越来越显著。根据本专利技术，泵浦辐射束簇因此穿过透镜系统引导至发光材料元件，其中后者设置在透镜系统的焦点上。设置在焦点“上”是指：发光材料元件的泵浦辐射入射面(沿着泵浦射束簇的中轴线来观察)距焦点/聚焦点远离例如不大于200μm、150μm、100μm、50μm或20μm(优选程度以所列出的顺序递增)。在技术可行性的范围中，恰好在焦点中的设置是优选的。这有利地能够参照接下来的详细描述简化安装。为了仍旧避免热点形成，透镜系统的透镜具有散射机构，使得泵浦射束簇在焦点中以围绕聚焦点扩展的方式射到发光材料元件上。因为散射机构扩大光学扩展量(射束簇横截面和投影的空间角的乘积)，即简单而言为由光填充的空间体积，所以于是在发光材料元件和透镜系统之间无意中错位的情况下也不会引起形成热点。如果射束簇在焦点中围绕聚焦点扩展，那么所述射束簇相应地也相对于所述聚焦点错开一段距离的方式(在焦点处)扩展。在发光材料元件的泵浦辐射入射面上，泵浦射束簇例如应具有至少10μm的点直径，以如下顺序优选程度递增地为：至少50μm、100μm、150μm、200μm、250μm或300μm；可能的上限例如能够为最大1mm，以如下顺序优选程度递增地为最大：0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm或0.5mm(上限与下限不相关能够是让人感兴趣的，并且反之亦然)。在点并非圆形的情况下，直径涉及最小的点延伸和最大的点延伸中的平均值。“聚焦点”是如下点：当透镜可能不具有散射机构时，穿过透镜系统的射束理论上射入所述点中。射束簇横截面可能在该处减小到点(聚焦点)上。聚焦点就此而言在没有散射机构的透镜系统处根据几何辐射光学的原理来确定。关于泵浦辐射的路径，“焦点”于是设置在相同的部位处，当然，并非泵浦射束簇的所有射束都在唯一的焦点中射入，而是它们穿过小的面；就此而言，当前对于点直径所公开的值应对于焦点中的这个面而言也是公开的。这通常是指“围绕聚焦点的扩展”。在焦点中，泵浦射束簇的直径变得最小，无论如何都相对于直接位于其上游的区域和相对于直接位于其下游的区域都变得最小(但是在所述区域中，泵浦射束簇随后不继续扩展，而是设置有发光材料元件)。“透镜系统”通常也由唯一的透镜构成，所述透镜于是具有散射机构；然而，其在此优选是多个透镜。焦点/聚焦点对于透镜系统而言作为整体来确定，即在考虑泵浦辐射源和发光材料元件之间的所有透镜的情况下确定。透镜系统设置在泵浦辐射源和发光材料元件“之间”涉及泵浦射束簇的路径，即例如在将泵浦射束簇引导经过角的情况下不强制涉及几何上最短的连接。在优选的设计方案中，散射机构将泵浦射束簇的开度角扩展至少0.5°，以如下顺序优选程度递增地为至少1°、1.5°、2°、2.5°、3°、3.5°、4°或4.5°；优选的上限例如能够以如下顺序优选程度递增地为至多10°、9.5°、9°、8.5°、8°、7.5°、7°、6.5°、6°或5.5°(上限能够与下限不相关也能够是令人感兴趣的，并且反之亦然)。如果泵浦射束簇在轴线中应垂直于其重心方向不同程度地扩展，那么观察平均值。然而，优选的是，该扩展应当是均匀的，也就是说，所述扩展在两个彼此垂直的轴线中彼此偏差不超过30％，优选不超过15％(相对于最大的扩展)，这优选适用于所有彼此垂直的且垂直于重心方向的轴线对。“开度角”在泵浦射束簇的侧表面之间，更确切地说，分别在包含泵浦射束簇的中轴线的剖面中。“中轴线”在相应观察的部段中平行于射束簇的重心方向并且居中地在泵浦射束簇中延伸，即在垂直于重心方向的剖面中观察位于(泵浦射束簇的横截面的)面重心中。泵浦射束簇的侧表面关于距中轴线的间距，即在与其垂直的剖面中来观察，应当位于泵浦辐射功率降低到最大值的一半的位置处(半值宽度)。在所述公开内容的范围中，“重心方向”涉及射束簇在两个光学元件、尤其透镜之间的相应部段中的所有方向矢量的平均值(所述透镜能够改变重心方向)。在这种平均值形成中，每个方向矢量以其所属的光强来加权。通常，散射机构例如也能够作为所谓的体积漫射器嵌入到透镜材料的体积中，然而优选的是，所述散射机构设置在透镜的光入射面上。通常，散射例如也能够借助于全息结构或者衍射光栅来进行，例如以覆层的形式施加。此外也可以考虑的是：在几何上特定的表面纹理，使得散射因此会根据几何辐射光学的原理来进行。光入射面的磨砂是优选的，所述光入射面例如也能够作为覆层来施加，然而优选通过表面粗糙化来实现。在优选的设计方案中，透镜的光入射面是球形的，更优选是平面球形透镜，尤其优选是半球透镜。如接下来将详细阐述的那样，其能够是半球透镜，所述半球透镜的平面侧延伸穿过球中心点，关于批量生产方面也是良好可控的，当焦点位于球中心点中时(是透镜系统的焦点，并非仅半球透镜的焦点)，将发光材料元件设置在所述焦点处或焦点中。因此，发光材料元件能够良好地可复现地设置在平面侧上；通过借助于散射机构进行的扩展，仍然避免了热点形成)。泵浦射束簇在透镜下游射到发光材料元件上，更确切地说，射到其泵浦辐射入射面上。这指的是发光材料元件的整个侧面，泵浦辐射穿过所述侧面入射，即不仅是所述侧面的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种照明设备(1)，具有：用于发射泵浦辐射作为射束簇(4)的泵浦辐射源(2)，用于将所述泵浦辐射转换为转换光的发光材料元件(22)，和在所述泵浦辐射源(2)和所述发光材料元件(22)之间的透镜系统(3，5)，所述透镜系统由所述泵浦射束簇(4)穿过，其中所述透镜系统(3，5)具有焦点并且所述发光材料元件(22)设置在所述焦点上，并且其中所述透镜系统(3，5)的一个透镜(5)还具有散射机构(26)，所述泵浦射束簇(4)穿过所述散射机构(26)并且在此被扩展，使得所述泵浦射束簇(4)以围绕聚焦点(27)扩展的方式射到所述发光材料元件(22)上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.08.01 DE 102014215220.81.一种照明设备(1)，具有：用于发射泵浦辐射作为射束簇(4)的泵浦辐射源(2)，用于将所述泵浦辐射转换为转换光的发光材料元件(22)，和在所述泵浦辐射源(2)和所述发光材料元件(22)之间的透镜系统(3，5)，所述透镜系统由所述泵浦射束簇(4)穿过，其中所述透镜系统(3，5)具有焦点并且所述发光材料元件(22)设置在所述焦点上，并且其中所述透镜系统(3，5)的一个透镜(5)还具有散射机构(26)，所述泵浦射束簇(4)穿过所述散射机构(26)并且在此被扩展，使得所述泵浦射束簇(4)以围绕聚焦点(27)扩展的方式射到所述发光材料元件(22)上。2.根据上述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，其中所述散射机构(26)将所述泵浦射束簇(4)的开度角扩展至少0.5°并且至多10°。3.根据权利要求1或2所述的照明设备(1)，其中所述散射机构(26)设置在所述透镜(5)的光入射面(6)上，优选作为覆层或者表面粗糙化部设置在所述光入射面上。4.根据上述权利要求中任一项所述的照明设备(1)，其中具有所述散射机构(26)的所述透镜(5)具有球形的光入射面(6)。5.根据权利要求4所述的照明设备(1)，其中所述泵浦射束簇(4)射到所述发光材料元件(22)的泵浦辐射入射面(23)上，所述泵浦辐射入射面具有平均延伸x，并且球形的所述光入射面(6)所基于的球具有半径R，其中R≥x/2。6.根据权利要求4或5所述的照明设备(1)，其中所述泵浦射束簇(4)射到所述发光材料元件(22)的泵浦辐射入射面(23)上，并且所述泵浦辐射入射面(23)的面重心距球形的所述光入射面(6)具有沿着面法线所获得的间距d，并且球形的所述光入射面(6)所基于的球具有半径R，其中d≥0.9·R，...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢尔盖·赫鲁晓夫，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE