照明装置及其用途以及用于调节照明装置的色坐标的方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种优选具有可调节或调节的色坐标或色温的照明装置、照明装置的用途以及一种用于调节照明装置的色坐标或色温的方法。

【技术实现步骤摘要】
照明装置及其用途以及用于调节照明装置的色坐标的方法
本专利技术涉及一种照明装置，优选一种具有可调节或调节的色坐标的照明装置，并且涉及该照明装置的用途以及用于调节照明装置的色坐标的方法。
技术介绍
在现有技术中已知各种照明装置，例如所谓的放电灯和卤素灯。但是，出于各种原因，例如，关于能量效率或者为了优选地在同时具有高亮度下提供具有较小空间需求的照明装置，基于激光源的照明装置受到越来越多的关注。这些照明装置通常被如此地构造，即它们包括至少一个激光源，例如激光二极管，以及光转换元件。光转换元件是必需的，因为由这个激光源或这些激光源射出的光不具有所期望的(例如颜色中性的“白色”)色坐标。在用通常为单色的激光源的光照射之后，光转换元件能够将该光部分地或完全地转换成一个或多个其他波长或特定波长光谱，从而通过散射光和转换光的叠加的颜色混合，可以生成具有所期望的或特定色坐标的光图像。光转换元件也被称为转换器、发光物质元件或磷光体，其中，术语“磷光体”在此不应在同名的化学元素的意义上来理解，而是指这些物质发光的性质。因此，在本公开的意义上，除非另有明确说明，否则术语“磷光体”始终应理解为是指发光物质，而不是同名的化学元素。因此基于激光源的照明装置尤其具有特别的重要性，因为通过这种方式可以实现高亮度或光密度，这尤其对于例如在汽车行业中的应用是特别重要的。在此的目的是，即使和恰恰在低的激光功率下也实现特别高的亮度，以便不仅实现高的亮度，而且保持尽可能低的能耗。这可以通过产生仅具有很小的尺寸、例如仅具有小的直径但具有相应高亮度的光斑来实现。在本专利技术的范围内，除非另外明确指出，否则亮度和光密度的术语被同义地使用。在德国专利申请公开文献DE102012223854A1中描述了一种远程磷光体转换装置，其包括支架和由该支架保持的转换元件，以及初级光辐射元件，该初级光辐射元件被如此地设计，即由其发射的初级光可以被指向到转换元件上。美国专利申请US2017/0210277A1描述了一种半导体LED装置，其中，亮度沿纵向方向略微降低。美国专利申请US2017/0210280A1描述了一种用于车辆的前灯装置，其被如此地设计，即可以以低的能耗来调节不同的光分布图案。在美国专利申请US2017/0198876A1中描述了一种配备有弯曲的光转换元件的照明装置以及一种包括这种照明装置的车辆前照灯。在欧洲专利申请EP3184884A1中公开了一种用于控制汽车前照灯的方法和一种相应的汽车前照灯。汽车前照灯包括至少一个激光二极管和与该激光二极管相关联的光转换元件。与光图像的不同区域相对应的光转换元件的区域可以由激光二极管的光束并且以不同的强度周期性地照射，从而可以通过相对的照明持续时间和/或通过在这些区域中的激光二极管的不同的光强度，来调节在光图像的不同区域中的照明强度。国际专利申请WO2017/133809A1描述了一种用于发射照明光的照明装置。照明装置包括用于发射LED辐射的LED和用于发射激光辐射的激光器以及用于至少部分地将LED辐射和激光辐射转换成转换光的发光物质元件。在照明装置的运行中，在发光物质元件上的被LED光或激光照射的区域至少部分地重叠。欧洲专利申请EP3203140A1描述了一种用于车辆的照明装置及其相关运行方法。该照明装置包括像素光源以及可由该像素光源的光分布至少部分照射的变形元件。中国专利申请CN106939991A描述了一种基于荧光光纤的激光激发的车辆前照灯，该车辆前照灯包括激光模块、光纤和荧光光纤。以这种方式提供一种具有紧凑结构的车辆前照灯。国际专利申请WO2017/111405A1描述了一种磷光板装置、一种用于发射光的装置以及一种包括这些装置的车辆前照灯。国际专利申请WO2017/104167A1描述了一种照明装置和一种车辆前照灯。该照明装置包括用于发射光的装置，该装置具有发光物质，当该发光物质被激光元件的光激发时发射光，以及可运动的并且根据预定程序连续运动的反射镜。此外Carey和Rudy，LEDProfessional63，2017，第66-70页描述了利用激光进行光设计的可能性。然而，已经发现，与现有技术的照明装置相比，利用基于激光源的照明装置以这种方式能够在很低的能耗下实现由照明装置产生的光斑的高亮度。但是，关于生成的光图像的色坐标，可能会发生预测的色坐标与期望的色坐标之间的显著偏差。当使用“蓝色”激光源，即产生蓝光的激光源时，例如通过激光束的特别强烈的聚焦达到由照明装置产生的光斑的特别高的亮度的情况下，有可能导致在由此产生的光图像中过多的蓝色比例。这种偏差例如可能导致通过这种基于具有特别高的亮度的激光源的照明装置满足不了关于色坐标的标准化的法律规定，例如在汽车领域中关于前照灯色坐标的法律规定。此处重要的是所谓的HV值，在该值下，在距照明装置25m的距离处确定光图像的色坐标。该值应该尽可能地位于相关的ECE法规的“白色”区域内。然而，所描述的偏差最终影响所有基于激光转换，特别是基于蓝色激光的转换的照明装置。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供至少减轻所提及的现有技术的问题的照明装置。该目的以惊人地简单的方式通过独立权利要求的主题来实现。在从属权利要求中找到优选的和更具体的实施方式。本专利技术包括一种照明装置，优选一种具有可调节或调节的色坐标或色温的照明装置，所述照明装置包括至少一个激光源以及与所述至少一个激光源或多个激光源相关联的光转换元件。所述激光源适合于产生光束。光转换元件被布置在由至少一个激光源产生的至少一个光束的光路中。在本公开的范围内适用以下的定义：激光源激光源，例如激光二极管(也称为半导体激光器)，在本申请的范围内被理解为电磁辐射源(例如半导体部件)，其在窄的频率范围内产生激光辐射，即电磁辐射。在本专利技术的范围内，重要的是产生具有在可见光范围内的波长(从约380nm到约780nm波长)的激光辐射的激光源。特别重要的是产生蓝光(从约380nm到约465nm波长)的那些激光源。色坐标和色温物体或光源的色坐标，例如通过照明装置产生的光的色坐标，描述了通过物体或光源引起的颜色印象。在此处通过其在CIE标准色度图中的位置，即通过cx和cy坐标来描述色坐标。光源的色温是黑体辐射器(或普朗克辐射体)的温度，其颜色印象与相应的颜色印象最相似。在本专利技术的范围内，如果提及色坐标的可调节性，则对此应理解的是，相对于观察者方面产生的颜色印象，即相对于在所述的CIE标准色度图中的cx和cy坐标的值，由照明装置产生的光可以被改变。在本专利技术的范围内，如果照明装置的色坐标匹配于预定的色坐标，即例如对应于例如通过法律规定限定的具体的色坐标或色坐标窗口，例如通过调整照明装置的空间物理设计，则谈及的是设置的色坐标。这可以例如通过调整这种照明装置的部件的几何布置和/或通过调整这种照明装置的元件来实现，例如通过用特性(例如关于散射系数的特性)不同于所替换的光转换元件的另一个光转换元件来替换光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种照明装置，优选具有可调节或调节的色坐标或色温的照明装置，所述照明装置包括至少一个激光源以及与所述至少一个激光源相关联的光转换元件，/n其中，所述至少一个激光源适合于发射出光束，和/n其中，所述光转换元件被布置在由所述至少一个激光源产生的至少一个光束的光路中，/n从而，优选地，借助于至少一个布置在所述至少一个激光源和所述光转换元件之间的光学元件和/或光学部件，将由所述至少一个激光源发射的光束的至少一部分引导到所述光转换元件上，由此激光光斑、优选特定尺寸的激光光斑照射在所述光转换元件的面对入射光束的一侧上，/n其中，所述光转换元件包括一种材料，通过入射激光的散射、吸收和转换，较大波长的光通过所述材料被发射和被散射，/n其中，在所述光转换元件的面向入射光束的一侧上形成与入射光束的波长相同的光的初级发射光斑，所述初级发射光斑大于所述激光光斑，还形成了波长更大的光的次级发射光斑，其中，所述次级发射光斑大于所述初级发射光斑，/n其中，用于所述照明装置的有用光斑仅包括所述次级发射光斑的一部分。/n

【技术特征摘要】
20181107 DE 102018127831.41.一种照明装置，优选具有可调节或调节的色坐标或色温的照明装置，所述照明装置包括至少一个激光源以及与所述至少一个激光源相关联的光转换元件，
其中，所述至少一个激光源适合于发射出光束，和
其中，所述光转换元件被布置在由所述至少一个激光源产生的至少一个光束的光路中，
从而，优选地，借助于至少一个布置在所述至少一个激光源和所述光转换元件之间的光学元件和/或光学部件，将由所述至少一个激光源发射的光束的至少一部分引导到所述光转换元件上，由此激光光斑、优选特定尺寸的激光光斑照射在所述光转换元件的面对入射光束的一侧上，
其中，所述光转换元件包括一种材料，通过入射激光的散射、吸收和转换，较大波长的光通过所述材料被发射和被散射，
其中，在所述光转换元件的面向入射光束的一侧上形成与入射光束的波长相同的光的初级发射光斑，所述初级发射光斑大于所述激光光斑，还形成了波长更大的光的次级发射光斑，其中，所述次级发射光斑大于所述初级发射光斑，
其中，用于所述照明装置的有用光斑仅包括所述次级发射光斑的一部分。


2.根据权利要求1所述的照明装置，其中，由入射光束在光转换元件上照射的激光光斑具有在至少5μm和至多1000μm之间的尺寸，所述尺寸例如直径，优选FWHM直径，
其中，形成大于所述激光光斑的初级发射光斑以及光的波长更大的次级发射光斑，其中，所述次级发射光斑大于所述初级发射光斑，
其中，次级发射光斑与初级发射光斑的尺寸的比，特别是次级发射光斑与初级发射光斑的直径、特别优选FWHM直径的比处在1.1和10之间，优选地在1.5和5之间，特别优选地在1.8和3之间。


3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其中，用于所述照明装置的有用光斑的尺寸、特别是直径、特别优选FWHM直径大于所述初级发射光斑的尺寸、特别是直径、特别优选FWHM直径，并且同时小于所述次级发射光斑的尺寸、特别是直径、特别优选FWHM直径。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的照明装置，其中，所述有用光的色坐标具有在由以下的点包围的区域内的坐标cx和cy：





5.根据权利要求1至4中任一项所述的照明装置，其中，所述有用光的色温处在1500K和10000K之间，优选地在3000K和10000K之间，并且特别优选地在3000K和8000K之间。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的照明装置，其中，
所述激光源是功率为0.1瓦至10瓦的激光二极管，或者
其中，所述激光源包括多个激光二极管的系统，所述多个激光二极管的激光通过光学装置全部或部分地聚焦，
其中优选地，一个或多个激光二极管的光通过光学装置被分成多个激光束，所述多个激光束以不同的方向入射到所述光转换元件上并且在那里一起形成所述激光光斑。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的照明装置，其中，在激光光斑中入射到所述转换元件上的辐射具有0.1瓦至1000瓦的辐射功率，优选地0.5瓦至500瓦的辐射功率，特别优选地1瓦至100瓦的辐射功率。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的照明装置，其中，在激光光斑中入射到所述转换元件上的辐射具有0.1W/mm2至500W/mm2、优选地0.5W/mm2至250W/mm2和特别优选1W/mm2至100W/mm2的强度。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的照明装置，其中，所述光转换元件具有至少10μm至至多1000μm、优选地20μm至500μm、特别优选地50μm至250μm的厚度。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的照明装置，其中，至少一个激光源发射出的电磁辐射的波长在至少380nm和至多470nm的范围内，优选地辐射的波长为400nm至470nm，和特别优选地在440nm和470nm之间。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的照明装置，其中，用于所述激光的光转换元件具有至少10cm-1、优选地至少50cm-1的吸收系数a，以及具有处在5cm-1和500cm-1之间、优选地在20cm-1和200cm-1之间的用于激光的散射系数s，以及优选地具有小于10cm-1、优选地小于1cm-1的用于转换光的吸收系数a，以及优选地具有大于20cm-1、优选地大于50cm-1、特别优选地大于80cm-1的用于转换光的散射系数s。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的照明装置，其中，所述光转换元件包括发光陶瓷材料或由该发光陶瓷材料构成；
优选地，其中，所述光转换元件主要包括至少50重量％的石榴石状的材料作为发光陶瓷材料，或主要由至少50重...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·赛德尔，V·哈格曼，E·帕夫洛夫斯基，F·金德勒，
申请(专利权)人：肖特股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE