本发明专利技术涉及一种光源单元（10），其具有：至少一个冷却装置（30）；至少一种发光物质（28）；至少一个具有激光源（14）的激发辐射源；和至少一个光学元件（26），所述光学元件设置在至少一个激发辐射源和至少一种发光物质（28）之间；其中至少一个冷却装置（30）是冷却体，其中至少一种发光物质（28）热连接在至少一个冷却体上；并且其中光学元件（26）构成为集成的光学元件，并且耦联在至少一个激发辐射源和至少一个发光物质（28）之间，使得由至少一个所述激发辐射源射出的、在所述集成的光学元件（26）的接收角范围中入射的辐射中的至少一部分在从所述集成的光学元件（26）中射出之前并且射在至少一种所述发光物质（28）上之前，在所述集成的光学元件（26）中经历至少一次内部反射，并且使得由至少一种发光物质（28）射出的辐射中的至少一部分射入集成的光学元件（26）中，并且从集成的光学元件（26）中作为有效辐射射出。本发明专利技术还涉及一种具有这类光源单元（10）的投影仪以及一种具有这类光源单元（10）的用于光纤耦合的仪器，特别是内窥镜。
【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光源单元，其具有至少一个冷却装置、至少一种发光物质、具有激光源的至少一个激发辐射源和至少一个光学元件，所述光学元件设置在至少一个激发辐射源和至少一种发光物质之间。本专利技术还涉及具有这类光源单元的投影仪以及具有这类光源单元的用于光纤耦合的仪器，特别是内窥镜。
技术介绍
从US 2009/0284148A1中已知这种类型的光源单元以及这种类型的投影仪。在此，在透明的基础材料上设置有多个部段区域，其中所述基础材料被安装为，使得其能够被旋转，并且所述基础材料特别是基于玻璃或树脂形成。在所述部段区域中的至少两个中施加具有不同发光物质的层，当所述层通过激发光激发时，所述层发射在预先确定的波长范围内的光。在此说明的光源单元还包括激发光源，以便将在可见范围内的光辐射到发光物质层上。 所述已知的光源单元的缺点在于，能够从发光物质面得到的平均亮度比较低。特别是为了使用在投影应用中和在用于光纤耦合的仪器中、特别是在内窥镜中，所希望的是具有更高的平均亮度的光源单元。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于，改进这种类型的光源单元，使得能够实现高的亮度。此夕卜，本专利技术的目的在于，提供具有相应的光源单元的一种投影仪以及一种用于光纤耦合的仪器，特别是内窥镜。所述目的通过一种具有权利要求I所述特征的光源单元、通过一种具有权利要求18所述特征的投影仪以及通过一种具有权利要求19所述特征的用于光纤耦合的仪器、特别是一种内窥镜得以实现。本专利技术基于的多个认知是从US 2009/0284148A1中已知的光源单元由于其传输方式很难冷却，因为所有涉及的组件根据原理必须是透明的。目前，低成本的透明材料是导热差的。具有良好的导热性的透明材料，例如蓝宝石或金刚石对于现有使用目的来说太昂贵。因此，在已提及的US文献中，使用风扇来冷却，所述风扇对于冷却而言相对低效。由于在所述已知光源单元中的所述低效的冷却，严重限制了所激发的辐射的功率密度，并且因此不可能产生高的亮度。特别是在这类光源单元使用在投影仪中时，风扇冷却导致被认为是噪音污染的不希望的高噪声水平。为了获得特别高的亮度，鉴于在转换中产生的斯托克斯位移(stocks-shift)和因此伴随产生的吸收必须提供明显更有效的冷却装置。因此，根据本专利技术，冷却装置首先构成为冷却体，其中，至少一种发光物质热连接在所述冷却体上。在此，冷却体是一种用于由具有高导热性的、即液体的材料通过利用相变将积累的热量运走并且随后散出到周围环境中的装置或电热转换器。优选的示例是铝制冷却体、液体冷却器、珀耳帖元件(paltierelements)或热管。通过将发光物质施加在冷却体上,能够确保出众的散热。由此,基本上才能够实现极高的亮度。为此，冷却体必须由不透明的材料制成，以便能够实现这样高的散热。因此，根据原理这需要与从US 2009/0284148A1中已知的结构完全不同的结构。因此，根据本专利技术，在根据本专利技术的光源单元中，发光物质从一侧被激发，并且在同一侧上发出有效辐射。此外，本专利技术基于的认知是，在已知的光源单元中，在发光物质的一些部位上已经出现饱和效应，而在发光物质的其他部位上还留有明显的激发势能直至达到饱和。因此，当发光物质尽可能均匀地被激发时，能够在发光物质具有足够的冷却可能性的情况下获得尽可能高的平均亮度。根据本专利技术，这通过将光学元件构成为集成的光学元件，也就是说构成为造成在接收角内射入集成的光学元件中的辐射混合或均匀化的光学元件而实现。根据本专利技术，这如下实现，即在由至少一个激发辐射源射出的、在集成的光学元件的接收角范围中入射的辐射中的至少一部分，优选至少50%，从集成的光学元件中再次射出之前并且射到至少一种发光物质上之前，使其——也就是说所述辐射中的所述至少一部分——在集成的光学元件中经历至少一次内部反射，优选多次内部反射。 通过所述措施，在考虑整个发光物质面时，能够使发光物质的最大激发和最小激发之间的差最小化。因此，发光物质的直至饱和区域的激发是可能的。由至少一种发光物质发出的辐射中的至少一部分射入集成的光学元件中，并且根据本专利技术，从集成的光学元件中作为有效辐射再次射出。通过集成的光学元件的这个双重利用，基本上可能的是，与在所述US2009/0284148A1中冷却装置构成为风扇不同，冷却装置当前能够构成为冷却体，特别是构成为不透明的冷却体。因此，概括地说，在根据本专利技术的光源单元中，至少一种发光物质能够高度均匀地在接近饱和极限的整个发光物质面上起作用。由于可靠地阻止了饱和效应，能够延长发光物质的寿命。此外，同样能够避免在效率损耗中造成的逐点的高的发光物质温度。此外，在根据本专利技术的光源单元中能够通过温度影响和辐射影响使不希望的色度坐标偏移最小化。根据本专利技术的光源单元，特别是补充用于光纤耦合的光学系统，能够特别有利地使用在内窥镜和内孔窥视仪中。优选的是，集成的光学元件还构成为，使得由至少一种发光物质射出的、射入集成的光学元件中的辐射中的至少一部分在再次从集成的光学元件中射出之前，在集成的光学元件中经历至少一次内部反射。这能够通过集成的光学元件的分界面的相应的制备来实现。相应地，所述分界面应特别是相应地通过反射的覆层，但是优选通过全反射，既对于来自激发辐射源的辐射，也对于由至少一种发光物质射出的辐射构成为反射的。通过所述措施，将已转换的有效光或用于最优的白光生成而散射的和反射的激发光同样在集成的光学元件中混合和均匀化。在一个特别优选的实施形式中，至少一个集成的光学元件的横截面构成为不旋转对称的、优选为有角的、特别优选为矩形的。因此，确保了激发辐射源的辐射的特别重要的混合，由此，实现了激发辐射在发光物质表面上的特别均匀的强度分布。当平均的光学激发功率密度超过2. 5ff/mm2的值时，这是特别有利的。因此，在考虑斯托克斯位移和发光物质的转换效率的情况下，有效光的光学功率密度大于用于白色光的光学功率密度I. 6ff/mm2,并且因此，能够伴随产生大于140cd/mm2的高的亮度。借助于传统的LED技术，不能在不久的将来获得这样的值。在未适宜地均匀化的情况下，激发功率密度能够逐点地超过所述值多倍，因此，获得已经提到的如发光物质的饱和或损害的负面效应。此外，通过能够以这种方式获得的均匀的照明避免了色度坐标偏移。总体上，通过激发辐射的均匀化也获得更高的转换效率，因为所述转换效率随着提高的激发功率或者提高的温度不成比例地下降。此夕卜，一个有角的实施形式具有的优点是，因此能够以预先给定的高度与宽度比，例如16:9或4:4最优地照亮目标面。此外，一种实施形式是特别优选的，其中至少一个集成的光学元件具有3至15的用于激发辐射的入射面与出射面的比例，并且在此，相应的面具有相同的长宽比。通过所述特征确保了，用于激发源的一半的接收角和有效光的一半的出射角位于15°和60°之间。优选的是，在至少一个激发辐射源和至少一个集成的光学元件之间设置有光学扩展装置，特别是散射元件，以用于在可预先给定的角范围中扩展由至少一个激发辐射源发射的辐射。通过使用光学扩展装置，由于在集成的光学元件中的能够由此实现的多重内部反射，有助于穿过集成的光学元件的辐射的均匀化和混合。 光学扩展装置优选包括透镜、反射镜、全息照相元件、在一定的角范围中进行部分散射本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：迪尔克·贝尔本，马蒂亚斯·布吕默，乌尔里希·哈特维希，尼科·摩根布罗德，马蒂亚斯·莫克尔，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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