【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种具有光源和光转换元件的照明设备，其中该光源用于发出初级光，该光转换元件接收初级光并发射具有与初级光相比改变的波长的次级光。
技术介绍
1、用于照明设备或相应构件的众所周知的光转换元件(下文中也称为转换器)、尤其陶瓷转换器或者陶瓷部件，通常针对高效率或者对应于适度的入射激光功率密度(适度辐照度)的效率进行优化。通常，在低激光功率或者功率密度下确定规定的光学特性指标：效率、“发射色坐标”，对于白光源还有“全色坐标”。然而，在某些应用情况下，构件以远高于此的激光功率或者功率密度(辐照度)运行。
2、随着辐照度(irradiance)的增加，发射的光功率或者发射的光通量首先线性增加，然后趋于平缓，最后急剧下降。辐照度的可能最大值，也称为辐照度限值，也被称为“辐照度极限(irradiance limit)”---比在此点更高的发射的光功率或光通量是不可能的。即使构件没有完全在此点运行，较高的“辐照度极限”也意味着原则上可以达到较高的辐照度从而因此能够实现较高的“光输出”。
3、出人意料地，发现针对适度激光功率具有高至最佳效率(或高至最佳功率或光功率或光通量)的转换器材料或构件，在接近“辐照度极限”运行时并不再最佳地工作。
技术实现思路
1、因此，本专利技术的目的是提供一种照明设备或用于照明设备的光转换单元，其针对高辐照度运行、尤其接近辐照度极限的运行进行了优化。本专利技术目的的一个方面是针对高的光输出进行优化。本专利技术目的的另一个方面是实现高的光效
2、为解决此目的，本专利技术公开了一种照明设备，包括：用于发出初级光的光源、尤其被构造成激光器或发光二极管，优选为激光器；以及由光转换元件构成或包含光转换元件的光转换单元，可选地还包括基底和可选的连接件。
3、光转换元件包括一种材料，其含有至少一个光学活性元素的份额、尤其来自镧系元素组中。优选该光转换元件包括至少一种材料，其含有至少一个来自由ce、eu、pr、tb和sm组成的组中。
4、光转换元件具有正面、背面和从正面延伸到背面的厚度t。
5、可选的基底直接或间接与光转换元件的背面连接，并且优选构造为冷却体。
6、可选的连接件位于光转换元件和基底之间，并且优选构造为有机粘合材料、玻璃、陶瓷粘合剂、无机粘合剂、烧结的烧结膏和/或金属焊接部，优选为金属焊接部或烧结膏、更优选为金属焊接部。
7、光转换元件设置成用于在其正面的初级光的照射(i0)，以及用于初级光的漫反射(irem)、用于初级光的镜面反射(ifre)和用于具有相对于初级光改变波长的次级光的漫射(iem)。
8、初级光在表面上部分地镜面反射，也部分穿透进转换器中，部分地反向散射(反射)，部分地转换和散射(发射)为次级光。“次级光”一词特别表示已经发生了转换。
9、镜面反射(spekulare reflexion)，也称为定向镜面反射，在这种情况下是指镜反射或菲涅耳反射的现象。到达光(das eintreffende licht)，即初级光，在物体的表面上反射(这里：光转换元件镜面反射，其可选地设置有抗反射涂层)。相反，初级光的漫反射是指其非定向的反向散射。
10、光转换单元尤其具有特定漫反射率sdr＝t-1·irem/(i0-ifre)，其选择为使得在光转换单元的辐照度极限处，关于至少一个光学活性元素的份额的变化，从光转换单元发射的光通量偏离最大值最多4mm-1、优选最多3.5mm-1、尤其最多3mm-1。
11、特定漫反射率(sdr)是光转换单元的一个可实验测量的构件特征，如下文更详细说明的。特定漫反射率(sdr)可以特别也称为“特定蓝色漫反射率”(sdbr)。在本申请范围中，这两个术语可以互换使用。
12、特定漫反射率(sdr)尤其在初级光(i0)辐照度较低的条件下限定，使得随着辐照度的变化，从光转换单元发射的光通量随着辐照度线性增加和/或与加热相关的吸收和转换保持基本不变。特定漫反射率sdr可以例如限定为辐照度小于1w/mm2或甚至小于10-1w/mm2或10-2w/mm2。因此，sdr尤其针对低功率限定，而不是针对辐照度极限。这将在下文详细阐述。
13、本专利技术的解决方案有利地与光转换单元的运行方式(入射蓝色激光辐射cw或脉冲光转换元件，作为冷却体上的静态构件或在动态应用中作为“轮上的环”)无关。
14、在本专利技术的进一步发展中，光转换单元的特定漫反射sdr可以选择成使得由光转换单元在光转换单元的辐照度极限下发射的光通量关于至少一个光学活性元素的份额的变化与最大值偏离至少0.25mm-1、优选至少0.5mm-1、特别优选至少0.75mm-1。
15、这允许优化、尤其关于高发光效率和高效能之间的良好折衷，这将在下面进一步解释。
16、光转换单元尤其具有特定漫反射率sdr＝t-1·irem/(i0-ifre)，其大于0.1mm-1、优选大于0.3mm-1、特别优选大于0.5mm-1、再次优选大于0.7mm-1、再次优选地大于0.8mm-1。
17、在本专利技术的进一步发展中，光转换单元具有特定漫反射率sdr，其小于7mm-1、优选地小于5mm-1、特别优选地小于和3mm-1、再次优选地小于2.5mm-1、再次优选地小于2mm-1。
18、这反过来又允许在高发光效率和高效能之间的良好折衷方面进行优化，这将在下文中进一步解释。
19、可以设置，光转换单元具有至少一个高反射层或涂层，其中高反射层或者涂层优选为金属层或者涂层和/或介电层或者涂层，特别优选为含ag的层或者涂层或者ag的层或者涂层。
20、例如，可以设置，光转换元件在其背面上具有尤其金属的镜面化层、优选具有ag或由ag制成，尤其使得光转换元件的背面涂覆有镜面化层，并且其中该镜面化层在光转换元件的背面通过蒸镀、溅射(薄层)或印刷(厚层)施加。
21、在一个实施方式中，光转换元件具有镜面化层，其中它是薄层。优选地，薄层包括ag或由ag组成，和/或具有50nm至500nm、优选100nm至350nm、进一步优选125nm至300nm、特别优选150nm至250nm的层厚度。在一些实施例中，光转换元件具有一个包括ag或由ag组成的薄层和一个包括au或由au组成的另外的薄层。优选地，该另外的薄层通过蒸镀或溅射来施加。优选地，包括au或由au组成的薄层具有50nm至500nm、优选100nm至350nm、进一步优选125nm至300nm、特别优选150nm至250nm的层厚度。包括au或由au组成的薄层可用于保护包括ag或由ag组成的镜面涂层免受氧化反应的影响，氧化反应尤其在更高的温度下发生，例如当将光转换元件连接到基板时，例如用烧结膏。
22、在一个实施方式中，光转换元件具有镜面化层，其中它是含ag的厚层。优选地，该厚层具有1μm至25μm、优选5μm至20μm、特别优选10μ本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种照明设备(100)，包括：
2.根据前述权利要求所述的照明设备，其中，所述光转换单元的特定漫反射率SDR被选择为使得关于所述至少一种光学活性元素的份额的变化，在所述光转换单元的辐照度极限处，从所述光转换单元发射的光通量与所述最大值偏离至少0.25mm-1、优选至少0.5mm-1、特别优选至少0.75mm-1。
3.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换单元具有特定漫反射率SDR，所述特定漫反射率SDR大于0.1mm-1、优选大于0.3mm-1、特别优选大于0.5mm-1、更优选大于0.7mm-1、再优选大于0.8mm-1。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换单元具有特定漫反射率SDR，所述特定漫反射率SDR小于7mm-1、优选小于5mm-1、特别优选小于3mm-1、更优选小于2.5mm-1、再优选小于2mm-1。
5.根据权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换单元包括至少一个高反射层或涂层，其中，所述高反射层或涂层优选为金属层或涂层和/或含金属层或涂层和/或介电层或涂层，
6.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，在所述至少一个高反射层下面具有增附剂层，优选包括选自由TiO2、Y2O3、La2O3、SnO2、优选Y2O3的组的一种或多种氧化物或由其组成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述连接件构造成有机粘合剂、至少一种玻璃、至少一种陶瓷粘合剂、至少一种无机粘合剂、至少一种烧结的烧结膏和/或至少一种金属钎焊连接部。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换元件在所述基底上的尤其借助剪切测试确定的附着强度大于1MPa、优选大于10MPa、特别优选大于50MPa。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换元件具有小于等于250μm、优选小于等于170μm、特别优选小于等于115μm、更优选小于等于90μm的厚度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述基底包括至少一种陶瓷、至少一种金属或至少一种陶瓷-金属复合物，优选为金属，特别优选为Cu或Al，和/或具有大于30W/mK、优选大于100W/mK、更优选大于150W/mK、再优选大于350W/mK的导热率。
11.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换元件全部或主要由组成为(A1-yCy)3B5O12的一种或多种材料构成，其中，A为来自元素Y、Lu、Gd中的一种或多种元素，并且B为来自元素Al、Ga中的一种或多种元素，并且C为来自镧系元素的一种或多种光学活性元素，优选为Ce。
12.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换元件的材料全部或部分地是陶瓷。
13.根据前述任一项权利要求所述的照明设备，其中，所述光转换元件包括第一份额，其由组成为(A1-yCy)3B5O12的一种或多种材料构成，其中A来自一种或多种Y、Lu、Gd元素，B来自一种或多种Al、Ga元素，C来自一种或多种镧系元素，优选为Ce，以及其中所述光转换元件包括第二份额，其由具有较高的热传导率的材料构成，优选为Al2O3，以及其中所述光转换元件优选仅由上述第一份额和第二份额构成。
14.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换元件的材料包含孔隙或其他起到光散射作用的夹杂物或颗粒。
15.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于：
16.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于：
17.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其特征在于：
18.一种光转换单元(200)，所述光转换单元(200)由以下部件形成或包括以下部件：
19.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备(100)或光转换单元(200)的用途，其中，所述光转换单元以小于50％、优选小于30％、特别优选小于10％的与所述光转换单元的辐照度极限的距离运行，和/或
20.一种用于确定光转换单元(200)的特定漫反射率SDR的方法，所述光转换单元具有光转换元件(1)和可选地具有基底(3)和可选地具有连接件(2)，其中所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种照明设备(100)，包括：
2.根据前述权利要求所述的照明设备，其中，所述光转换单元的特定漫反射率sdr被选择为使得关于所述至少一种光学活性元素的份额的变化，在所述光转换单元的辐照度极限处，从所述光转换单元发射的光通量与所述最大值偏离至少0.25mm-1、优选至少0.5mm-1、特别优选至少0.75mm-1。
3.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换单元具有特定漫反射率sdr，所述特定漫反射率sdr大于0.1mm-1、优选大于0.3mm-1、特别优选大于0.5mm-1、更优选大于0.7mm-1、再优选大于0.8mm-1。
4.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换单元具有特定漫反射率sdr，所述特定漫反射率sdr小于7mm-1、优选小于5mm-1、特别优选小于3mm-1、更优选小于2.5mm-1、再优选小于2mm-1。
5.根据权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换单元包括至少一个高反射层或涂层，其中，所述高反射层或涂层优选为金属层或涂层和/或含金属层或涂层和/或介电层或涂层，特别优选为ag或含ag层或涂层，
6.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，在所述至少一个高反射层下面具有增附剂层，优选包括选自由tio2、y2o3、la2o3、sno2、优选y2o3的组的一种或多种氧化物或由其组成。
7.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述连接件构造成有机粘合剂、至少一种玻璃、至少一种陶瓷粘合剂、至少一种无机粘合剂、至少一种烧结的烧结膏和/或至少一种金属钎焊连接部。
8.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换元件在所述基底上的尤其借助剪切测试确定的附着强度大于1mpa、优选大于10mpa、特别优选大于50mpa。
9.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述光转换元件具有小于等于250μm、优选小于等于170μm、特别优选小于等于115μm、更优选小于等于90μm的厚度。
10.根据前述权利要求中任一项所述的照明设备，其中，所述基...
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