基于激光器的照明设备制造技术

本发明专利技术涉及一种针对高强度激光的不安全暴露而采取的安全措施，该安全措施与基于激光器的照明设备的可靠和更安全的操作有关。根据本发明专利技术，照明设备包括第一发光半导体设备和光转换设备。第一发光半导体设备是被配置为生成第一光输出的激光设备，并且光转换设备被配置为接收第一光输出并且将第一光输出的至少一部分转换为经转换的光输出。照明设备还包括光学元件，该光学元件被配置为接收来自光转换设备的经转换的光输出。光学元件被配置为透射经转换的光输出和第一光输出，并且衰减高于第一光输出的阈值的第一光输出。光输出的阈值的第一光输出。光输出的阈值的第一光输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于激光器的照明设备


[0001]本专利技术涉及一种基于激光器的照明设备，具体涉及一种针对高强度激光的不安全暴露而采取的被动措施，用于更安全地操作基于激光器的照明设备。

技术介绍

[0002]高亮度照明设备在诸如投影、舞台照明、聚光照明和汽车照明之类的应用中的需求巨大。为此，可以使用激光器
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磷光体技术，其中激光器提供高亮度光，而远程磷光体用作波长转换器以从激光产生经转换的光。产生白光的最容易的方式是通过结合使用蓝色泵浦激光磷光体转换的黄光。通过磷光体转换器散射泵浦蓝色激光。结果，增加了蓝色泵浦激光的集光率，从而使其比直接源自激光源的射束的危险性小得多。然而，在高强度激光从设备中发出的情况下，不安全情形可能会出现。这种严重系统故障可能与由例如热机械应力、外部冲击等引起的远程磷光体的损坏或消失有关。在这种情况下，不再更改蓝色泵浦激光束的形状和几何特性。因为激光射束可能高度平行或可以重新聚焦成非常小的斑点，所以这可能会导致危险情形。当这种情形发生时，来自磷光体单元的蓝色泵浦激光的反射或透射可能增加到不安全的水平。这种情况可能会导致光引擎的损坏以及高度定向的激光发射到环境中。
[0003]一般而言，在基于激光器的(泵浦的)照明设备中，眼睛安全是主要问题。在发生故障的情况下，重要的是防止经聚焦的或准直的激光逸出照明设备，这可能会产生将裸眼暴露于直接激光的可能性。依据照明设备的确切构造，照明设备可以符合激光器安全指示IEC60825或如IEC62471之类的一般照明规范。通过在发生故障的情况下保护负面影响，可以将分类和危险水平降低到较低的危险或风险分类水平。对于实现更容易的市场接受度和获得更低的激光等级而言，确保安全以及降低此类产品的分类和危险水平是至关重要的。一般而言，在分类过程中需要把单个故障情况考虑在内。
[0004]EP 2297827 B1公开了一种用于实现基于激光器的照明设备的安全的技术。根据该现有技术，基于激光器的照明设备包括：激光输出传感器，用于确定与激光的输出相关的激光输出信号；转换光传感器，用于确定与由光转换设备(例如，磷光体转换器)发射的经转换的光的输出相关的转换光信号；以及控制器，被配置为接收激光输出信号和转换光信号以确定安全操作参数并且控制基于激光的光源的操作，使得不会发生不安全暴露。
[0005]WO 2017059472 A1公开了一种照明设备，具有至少一个激光模块和形式为至少一个转换元件的至少一个发光区域。该照明设备还包括诊断设备，该诊断设备被设计为用于检查激光模块的运转，并且其中至少一个转换元件发射光，特别地，白光，例如，混合光，具体地，白色混合光。提供了至少一个光学有源光学元件，该光学元件可以呈现锁定状态，在该锁定状态下，光学元件在激光射束的辐照强度方面对其进行削弱，并且其中至少一个光学元件被布置为使得从激光模块输出的激光射束必须穿过光学元件，并且其中可以根据来自诊断设备的信息来控制至少一个光学元件，使得在诊断设备确定激光模块不能运转的情况下，至少一个光学元件被切换到锁定状态或保持在锁定状态。

技术实现思路

[0006]现有技术中建议的布置需要形式为电路和传感器的若干附加部件，这可能导致基于激光器的照明设备昂贵且复杂。附加地，基于激光器的照明应用通常集中于小型化，这受到需要附加封装空间的这些电气部件的阻碍。此外，这种照明设备的安全性取决于这些部件的适当运转。电气部件通常受到可靠性的限制，并且在恶劣环境中不能很好工作。此外，电气部件由于电磁干扰和错误跳闸而出现问题。
[0007]这里，专利技术人建议建立一种安全机制，该安全机制防止不安全高强度激光离开照明设备，而无需附加电路系统和传感器，但是安全机制依赖于所使用的材料和/或部件的物理特性，从而产生固有的安全系统。
[0008]因此，本专利技术的一个目的是提高基于激光器的照明设备的安全性，用于增强可靠性，并且该照明设备需要较少部件，从而实现小型化和潜在低成本。
[0009]本专利技术的目的通过提供具有如独立权利要求所限定的特征的照明设备来实现。在从属权利要求中限定优选实施例。
[0010]根据第一方面，照明设备包括第一发光半导体设备和光转换设备。第一发光半导体设备是被配置为生成第一光输出的激光设备，并且光转换设备被配置为接收第一光输出并且将第一光输出的至少一部分转换为照射方向上的经转换的光输出。照明设备还包括光学元件，该光学元件被配置为接收来自光转换设备的经转换的光输出。光学元件包括双稳态光学材料，该双稳态光学材料可以依据第一光输出的阈值从光学透射状态改变到光学衰减状态。光学元件被配置为透射经转换的光输出和第一光输出，并且衰减第一光输出的阈值以上的第一光输出。
[0011]第一发光半导体设备是激光设备，并且激光设备的合适示例可以包括以下各项中的任一项：气体激光器、染料激光器、固态激光器或半导体激光器(例如，二极管激光器或垂直腔表面发射激光器(VCSEL))。
[0012]第一发光半导体设备被配置为向光转换设备发射第一光输出。光转换设备可以是处于晶体状态或多晶体状态下的大量磷光体材料膜或块。
[0013]包括撞击在光转换设备上的第一光谱分布的第一光输出可以至少部地被转换为包括第二光谱分布的经转换的光输出。例如，暴露于蓝色泵浦激光的磷光体材料可以产生作为宽带黄光的第二波长光。未经转换的第一光输出的其余部分可以透射通过光转换设备。经转换的光输出和未经转换的第一光输出的组合可能会产生包括第三光谱分布的光。例如，混合蓝光和黄光产生白光。经转换的光输出和未经转换的第一光输出在强度或功率密度方面可能对眼睛安全，这可能与光转换效率的限制、经转换的光输出的较低能量光子组成和最终组合光束的空间分布有关。光学元件可以被配置为接收和透射来自光转换设备的经转换的光输出和未经转换的第一光输出。
[0014]不安全情形可能会出现在不安全水平的第一光输出可以从照明设备发出的情况下。如果光转换设备损坏，则第一光输出的至少大部分可以穿过被损坏的光转换设备，并且可能被光学元件接收。在这种情况下，光学元件被配置为当第一光输出增加到高于阈值时，衰减第一光输出。衰减可以完全阻挡第一光输出或将第一光输出至少降低到眼睛安全水平(例如，每平方厘米0.01瓦，更优选地，每平方厘米0.001瓦)。
[0015]光学元件可以包括双稳态光学材料，该双稳态光学材料可以依据第一光输出的阈
值从光学透射状态改变到光学衰减状态。此外，依据第一光输出的阈值，光学元件可以呈现从光学透射状态到光学衰减状态的逐渐改变。光学元件的衰减特性的改变可能是可逆的或是不可逆的。光学元件可以被设想为与照明设备相关的部件上的表面层，诸如照明设备的外壳上的二向色反射器、透镜或出射窗。
[0016]在本专利技术的上下文中，术语
‘
衰减
’
是指借助于吸收、散射、漫射和/或反射的光学衰减。附加地，光学衰减还可以通过光学元件来实现，该光学元件被配置为增加第一光输出的集光率，使其高于第一光输出的阈值。由于在光学衰减状本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种照明设备(100)，包括，
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第一发光半导体设备(101)，所述第一发光半导体设备(101)是被配置为生成第一光输出(102)的激光设备，
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光转换设备(103)，被配置为接收所述第一光输出(102)并且将所述第一光输出(102)的至少一部分转换为要在照射方向上定向的经转换的光输出(104)，以及
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光学元件(105)，被配置为接收来自所述光转换设备(103)的所述经转换的光输出(104)，其中所述光学元件(105)包括双稳态光学材料，所述双稳态光学材料能够依据所述第一光输出(102)的阈值从光学透射状态改变到光学衰减状态，其中所述光学元件(105)被配置为透射所述经转换的光输出(104)和所述第一光输出(102)，并且其中所述光学元件(105)被配置为衰减高于所述第一光输出(102)的阈值的所述第一光输出(102)。2.根据权利要求1所述的照明设备(100)，其中所述光转换设备(103)还包括光反射器(106)，并且其中所述光反射器(106)位于所述光转换设备(103)的光入射表面(113)的相对侧上。3.根据权利要求2所述的照明设备(100)，其中所述照明设备(100)还包括第一光学器件装置(107)，所述第一光学器件装置(107)位于所述第一发光半导体设备(101)与所述光转换设备(103)之间，其中所述第一光学器件装置(107)被配置为向所述光转换设备(103)透射所述第一光输出(102)，并且向所述照射方向反射所述经转换的光输出(104)和从所述光转换设备(103)的所述光反射器(106)反射的所述第一光输出(102)，并且其中所述光学元件(105)被配置为接收从所述第一光学器件装置(107)反射的所述光。4.根据权利要求2所述的照明设备(100)，其中所述照明设备(100)还包括第一光学器件装置(107)，所述第一光学器件装置(107)位于所述第一发光半导体设备(101)与所述光转换设备(103)之间，其中所述第一光学器件装置(107)被配置为向所述光转换设备(103)透射所述第一光输出(102)，并且向所述照射方向反射所述经转换的光输出(104)和从所述光转换设备(103)的所述光反射器(106)反射的所述第一光输出(102)，并且其中所述光学元件(105)位于所述光转换设备(103)与所述光反射器(106)之间。5.根据权利要求1所述的照明设备(100)，其中所述照明设备(100)还包括：
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第二发光半导体设备(109)，被配置为生成第二光输出(110)，以及
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第二光学器件装置(108)，其中所述第二光学器件装置(108)被配置为组合来自所述第二发光半导体设备(109)的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：