具有波長轉(zhuǎn)換裝置的照明裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有激發(fā)光源和波長轉(zhuǎn)換裝置的照明裝置。激發(fā)光源發(fā)射激發(fā)光，激發(fā)光借助波長轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換為與激發(fā)光不同的光譜范圍內(nèi)的光(轉(zhuǎn)換光)。
[0002]本發(fā)明特別地能應(yīng)用于投影裝置，例如用于技術(shù)上的和醫(yī)學(xué)上的內(nèi)窺鏡中的影像和視頻投影、用于娛樂工業(yè)中的照明效果、用于醫(yī)學(xué)輻射、以及應(yīng)用于車輛領(lǐng)域中、特別是用于機動車的探照燈。
【背景技術(shù)】
[0003]由現(xiàn)有技術(shù)中公知了一種照明裝置，其具有熒光材料形式的波長轉(zhuǎn)換元件。在此，該照明裝置包括激發(fā)光源，該激發(fā)光源激發(fā)熒光材料，以用于發(fā)射具有與激發(fā)光波長不同的波長的光線。通過使激發(fā)光和由熒光材料發(fā)射的光線適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)向，這兩個光路能夠匯聚并輸送給光積分器。
[0004]文獻CN 102385233 A示出了用于投影儀的照明裝置，該照明裝置具有激發(fā)激光器、用于使激發(fā)激光波長轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換光的熒光材料輪，和用于在光譜上過濾轉(zhuǎn)換光的濾光輪。濾光輪和熒光材料輪布置在共同的軸線上，并且因此以相同的速度旋轉(zhuǎn)。激發(fā)激光借助二向色鏡反射到熒光材料輪上。相反，由熒光材料輪射回的轉(zhuǎn)換光穿過二向色鏡，并且之后射到濾光輪上。通過在熒光材料輪上的透明區(qū)段，激發(fā)激光能夠在光譜上不改變地穿過焚光材料輪，并且通過所謂的環(huán)繞循環(huán)(Wrap-Around-Schleife)輸送給二向色鏡并且與轉(zhuǎn)換光路匯聚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，提供對于激發(fā)光的光路和已轉(zhuǎn)換波長的光線的光路的替代性匯聚。
[0006]本發(fā)明的另一個方面是，改進激發(fā)光和已轉(zhuǎn)換波長的光線的充分混合。
[0007]該目的通過一種用于借助波長轉(zhuǎn)換裝置產(chǎn)生光的照明裝置來實現(xiàn)，該照明裝置包括激發(fā)光源，激發(fā)光源設(shè)計用于射出激發(fā)光；包括具有至少一個波長轉(zhuǎn)換元件的波長轉(zhuǎn)換裝置，該波長轉(zhuǎn)換裝置布置在激發(fā)光光路內(nèi)，其中至少一個波長轉(zhuǎn)換元件設(shè)計用于，使由激發(fā)光源射入到波長轉(zhuǎn)換元件上的激發(fā)光至少部分地轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換光并且轉(zhuǎn)換光放射到相同的半?yún)^(qū)內(nèi)，其中激發(fā)光射入到波長轉(zhuǎn)換元件的表面上，并且其中波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計用于，使得由激發(fā)光源射入到波長轉(zhuǎn)換裝置上的激發(fā)光至少暫時地并且至少部分未轉(zhuǎn)化地作為反射光來反射；包括第一二向色鏡，其布置并且設(shè)計用于將反射光引導(dǎo)到反射光路上并且將轉(zhuǎn)換光引導(dǎo)到轉(zhuǎn)換光路上，其中，反射光路和轉(zhuǎn)換光路至少部分地在空間上分離；并且包括光束匯聚裝置，其設(shè)計用于使來自反射光路的反射光與來自轉(zhuǎn)換光路的轉(zhuǎn)換光匯聚。
[0008]特別有利的設(shè)計方案位于從屬權(quán)利要求中。
[0009]本發(fā)明的基本構(gòu)思在于，如下地設(shè)計波長轉(zhuǎn)換裝置，使得激發(fā)光不只轉(zhuǎn)換了波長(下面也稱為轉(zhuǎn)換光)，而且附加地并且有針對性地至少暫時地且至少部分未轉(zhuǎn)換地、即不改變光譜地被反射(下面也稱為反射光)。在此，不管轉(zhuǎn)換光還是反射光都放射到相同的半?yún)^(qū)內(nèi)，其中激發(fā)光射入到波長轉(zhuǎn)換裝置上。此外，根據(jù)本發(fā)明如下地設(shè)計照明裝置，使得反射光與發(fā)射到相同的半?yún)^(qū)內(nèi)的轉(zhuǎn)換光分開并且導(dǎo)向到反射光路上。相反，轉(zhuǎn)換光導(dǎo)向到由反射光路至少部分地空間上分離的轉(zhuǎn)換光路上。最終，來自轉(zhuǎn)換光路的轉(zhuǎn)換光和來自反射光路的反射光借助光束匯聚裝置合并。這些措施的優(yōu)點是，反射光以較少的耗費且特別地利用少量的光學(xué)元件與轉(zhuǎn)換光無關(guān)地光學(xué)成形并且因此作為附加的彩色光通道來使用，優(yōu)選地作為藍色光通道來使用，并且能夠與轉(zhuǎn)換光在照明裝置的輸出端處匯聚。如現(xiàn)有技術(shù)中的熒光材料輪內(nèi)的透明區(qū)段和環(huán)繞循環(huán)是非必要的。
[0010]優(yōu)選地，使用藍色光作為激發(fā)光(即藍色光譜范圍內(nèi)的光線)、特別是藍色激光，因為激發(fā)光此時除了激發(fā)熒光材料之外附加地也能夠作為藍色的彩色通道(反射光)使用。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的波長轉(zhuǎn)換裝置能夠包括靜態(tài)的支座，其上布置了至少一個波長轉(zhuǎn)換元件。波長轉(zhuǎn)換元件例如能夠包括熒光材料層，其將入射的激發(fā)光的至少一部分轉(zhuǎn)換為具有與激發(fā)光不同的光譜的轉(zhuǎn)換光，并且因此與未轉(zhuǎn)換的激發(fā)光一起地、即同時提供該轉(zhuǎn)換光。當(dāng)然在這種情況下，激發(fā)光不只在熒光材料層的表面處發(fā)生反射，而是也由熒光材料散射，從而使未轉(zhuǎn)換的激發(fā)光(例如藍色光通道)的使用效率降低。
[0012]優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計用于時間上依次地產(chǎn)生彩色光。這對于使用不同顏色的光線的應(yīng)用而言是特別有利的，例如在彩色視頻投影儀或者彩色效果燈中。優(yōu)選的是，在此如下地設(shè)計波長轉(zhuǎn)換裝置，使得激發(fā)光在一個時間階段內(nèi)至少大多數(shù)未轉(zhuǎn)換地、即光譜未改變地來使用。為此目的，波長轉(zhuǎn)換裝置能夠包括至少一個至少部分地反射激發(fā)光的反射元件。至少一個反射元件例如能夠構(gòu)造成鏡面。此外，波長轉(zhuǎn)換裝置設(shè)計用于，使得激發(fā)光能夠時間上依次地射入到至少一個反射元件上，或者說至少一個波長轉(zhuǎn)換元件上。
[0013]例如，波長轉(zhuǎn)換裝置能夠構(gòu)造成熒光材料輪，其能夠圍繞熒光材料輪的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。在此，至少一個波長轉(zhuǎn)換元件能夠布置在熒光材料輪的環(huán)形的、圍繞熒光材料輪的旋轉(zhuǎn)軸延伸的區(qū)域的一個或者多個圓形區(qū)段內(nèi)。對于具有大于一種顏色的轉(zhuǎn)換光，相應(yīng)地設(shè)置多個波長轉(zhuǎn)換元件。例如，在熒光材料輪上能夠依次布置兩個或者多個熒光材料段。此外，至少一個反射元件能夠至少布置在熒光材料輪的環(huán)形的、圍繞熒光材料輪的旋轉(zhuǎn)軸延伸的區(qū)域的圓形區(qū)段內(nèi)
[0014]例如，對于波長轉(zhuǎn)換元件的熒光材料層能夠使用黃色熒光材料，該黃色熒光材料層將藍色光轉(zhuǎn)換為黃色光。在疊加并混合這兩種彩色光部分時，能夠產(chǎn)生白色光，其色溫能夠通過針對性地選擇藍光和黃光的相應(yīng)的份額來調(diào)整。對于依次產(chǎn)生彩色光而言，波長轉(zhuǎn)換裝置例如能夠具有紅色和綠色熒光材料段。因此，借助反射元件和作為激發(fā)光的藍色光能夠產(chǎn)生紅色光、綠色光和藍色光的序列。在需要時，也能夠使用另外的或者其他的熒光材料，例如黃色熒光材料，具有不同色差的熒光材料、例如兩種不同的紅色和綠色熒光材料等等。
[0015]盡管不需要特別的措施，例如在例如燒結(jié)的熒光材料層的表面上涂覆減反射層，入射的激發(fā)光的一小部分已經(jīng)不可避免地由通常多孔的熒光材料層的表面未轉(zhuǎn)換地反射。然而對于有針對性的使用，提高入射的激發(fā)光的未轉(zhuǎn)換地反射的部分是必要的。根據(jù)應(yīng)用情況，將熒光材料層實現(xiàn)為適當(dāng)薄的，也就是因此使得入射的且穿透到熒光材料層中的激發(fā)光沒有完全轉(zhuǎn)換，可能就足夠了。然后，剩余的未轉(zhuǎn)換的部分由上面涂覆了熒光材料層的載體反射回去。因此，載體優(yōu)選地構(gòu)造成至少部分反射的。至少一個波長轉(zhuǎn)換元件還能夠作為穿孔的熒光材料層構(gòu)造在載體上。熒光材料的穿孔例如能夠?qū)崿F(xiàn)為穿孔陣列，然而其它形式或者形式組合也是可行的。通過穿孔，也就是通過全部穿孔面與熒光材料的全部表面的比例，能夠進一步提高或者調(diào)整入射的激發(fā)光中的未轉(zhuǎn)換地反射的份額。
[0016]為了能夠?qū)嶋H地使用未轉(zhuǎn)換地反射的激發(fā)光，適宜的是，激發(fā)光不是與波長轉(zhuǎn)換裝置的或者反射元件的和波長轉(zhuǎn)換元件的表面相垂直地定向，而是傾斜的。在傾斜入射時，此時由波長轉(zhuǎn)換裝置未轉(zhuǎn)換地傾斜反射的激發(fā)光(反射光)能夠更容易與入射到波長轉(zhuǎn)換裝置上的激發(fā)光分開。
[0017]為了能夠使發(fā)射到相同半?yún)^(qū)內(nèi)的轉(zhuǎn)換光和反射光轉(zhuǎn)向到不同的光路上，這兩個光線中的一個、例如轉(zhuǎn)換光，利用與其相傾斜的、優(yōu)選的低于45°傾斜地布置的第一二向色鏡從激發(fā)光路中偏轉(zhuǎn)出并鏡面反射到轉(zhuǎn)換光路上。相反，反射光透射了第一二向色鏡，而沒有明顯的方向改變