用于轉(zhuǎn)換泵浦光的發(fā)光材料輪的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于將泵浦光轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換光的發(fā)光材料輪（1），在該發(fā)光材料輪上設(shè)置有用于發(fā)射第一顏色的轉(zhuǎn)換光的第一發(fā)光材料（3a）和用于發(fā)射第二顏色的轉(zhuǎn)換光的第二發(fā)光材料（4）；該第一和第二發(fā)光材料（3a，4）的光在此具有相同的色調(diào)，第一發(fā)光材料和第二發(fā)光材料空間上彼此分開地布置在發(fā)光材料輪上。因此根據(jù)需求可以或者選擇第一或者選擇第二發(fā)光材料（3a，4）。
【專利說明】用于轉(zhuǎn)換泵浦光的發(fā)光材料輪
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種將泵浦光轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換光的發(fā)光材料輪。
【背景技術(shù)】
[0002]為了將較高能量的泵浦光轉(zhuǎn)換為波長更長的有效光應(yīng)用發(fā)光材料在發(fā)光材料燈中已經(jīng)是已知的,其中,例如在水銀氣體中產(chǎn)生的UV光通過發(fā)光材料轉(zhuǎn)換為可見光。在此，發(fā)光材料典型地設(shè)置在包含水銀氣體的放電容器的內(nèi)壁上。
[0003]最新的發(fā)展涉及具有例如改進(jìn)的能量效率的光源，并且在此同樣地追溯到原來的更高能量的泵浦光的轉(zhuǎn)換原理，該泵浦光可以由LED半導(dǎo)體器件發(fā)射。此外，也已知了一種裝置，其中，較高功率密度的光源、例如激光與泵浦光一起組合為轉(zhuǎn)換的發(fā)光材料裝置，該裝置與泵浦光源有間隔地布置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明基于技術(shù)問題，提出了一種與現(xiàn)有技術(shù)相比具有優(yōu)點(diǎn)的發(fā)光材料裝置。
[0005]根據(jù)本發(fā)明用于將泵浦光裝換為轉(zhuǎn)換光的發(fā)光材料輪解決了該問題，發(fā)光材料輪設(shè)計(jì)用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，在發(fā)光材料輪上設(shè)置有用于發(fā)射第一顏色的轉(zhuǎn)換光的第一發(fā)光材料和用于發(fā)射第二顏色的轉(zhuǎn)換光的第二發(fā)光材料，其中，第一和第二發(fā)光材料空間上彼此分開地布置在發(fā)光材料輪上，并且第二發(fā)光材料的光具有與第一發(fā)光材料的光相同的色調(diào)。
[0006]發(fā)光材料在發(fā)光材料輪上的布置可以是有利的，這是因?yàn)楫?dāng)例如不是整個(gè)輪照明，而總是僅僅其中一部分利用旋轉(zhuǎn)通過泵浦光椎運(yùn)動(dòng)時(shí)，旋轉(zhuǎn)例如能實(shí)現(xiàn)在發(fā)光材料之間特別簡單的交替。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光材料輪上也就是說不僅僅設(shè)置第一發(fā)光材料，還附加地設(shè)置了第二發(fā)光材料，確切地說相同的色調(diào)，該色調(diào)優(yōu)選地可以與泵浦光一起泵浦(gepumpt)為相同的波長?！鞍l(fā)光材料”在此意味著純的發(fā)光材料和多個(gè)純的發(fā)光材料的發(fā)光材料混合物；第一和第二發(fā)光材料例如也可以分別是一種這樣的混合物，其中，這兩種混合物然后在至少一個(gè)純的發(fā)光材料中不同。發(fā)光材料在空間上彼此分開地布置在發(fā)光材料輪上，即參照發(fā)光材料輪的平面方向，布置在至少部分地、優(yōu)選地完全不同的區(qū)域中，這些區(qū)域特別優(yōu)選地橫向地彼此相鄰(原則上也可以考慮重疊，然而不是優(yōu)選的)。
[0008]在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中觀察“相同的色調(diào)”意味著，兩個(gè)分別由白點(diǎn)延伸至第一發(fā)光材料或者第二發(fā)光材料的顏色的直線共同構(gòu)成一個(gè)角，該角度以這個(gè)順序增加地優(yōu)選地小于90°，70° ,60° ,50° ,40° ,30°。第一和第二發(fā)光材料是“彩色的”，在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中然而不處于白點(diǎn)中，而以這個(gè)順序增加地優(yōu)選地按照數(shù)值地至少彼此相距0.05，0.1,0.15,0.2。發(fā)光材料的顏色數(shù)據(jù)優(yōu)選地涉及泵浦光波長，該泵浦光波長以這個(gè)順序增加地優(yōu)選地至少為 200nm, 250nm, 300nm, 350nm, 400nm, 410nm, 420nm, 430nm,和(不取決于這個(gè)下限地)最大為 800nm, 750nm, 700nm, 650nm, 600nm, 550nm, 500nm, 490nm, 480nm, 470nm。[0009]也通過根據(jù)本發(fā)明設(shè)置相同的色調(diào)的至少兩個(gè)發(fā)光材料，例如可以取決于具體的要求使用這一個(gè)發(fā)光材料或另一個(gè)發(fā)光材料用于轉(zhuǎn)換。也就是說
【發(fā)明者】已經(jīng)確定的是，有些發(fā)光材料例如具有高度色飽度和或者說良好的色位，并且因此在顏色重現(xiàn)方面可以是有利的，然而，其它的發(fā)光材料由于更高的效率和/或壽命會(huì)是優(yōu)選的。根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光材料輪現(xiàn)在可以例如取決于情況地選擇適合的發(fā)光材料，使得相應(yīng)的發(fā)光單元(如果需要的話)具有良好的顏色重現(xiàn)性質(zhì)，并且另外,使用抗衰退(degradationsresistenten)的發(fā)光材料提升了壽命或者應(yīng)用更有效率的發(fā)光材料可以減少能量消耗。
[0010]只要在此公開物的范疇中涉及泵浦光源，通常這不排除一個(gè)或多個(gè)其它的泵浦光源的存在，它們例如光譜式地和/或在時(shí)間曲線中補(bǔ)充，也可以交替地照亮發(fā)光材料。
[0011]對(duì)于實(shí)現(xiàn)獨(dú)立權(quán)利要求的特征而言，不必進(jìn)行光擴(kuò)展或者是泵浦光轉(zhuǎn)換，而是應(yīng)該僅僅相應(yīng)地設(shè)計(jì)發(fā)光材料輪或者是發(fā)光材料單元；同樣的情況也適用于發(fā)光材料輪的旋轉(zhuǎn)。
[0012]概念“發(fā)光材料輪”應(yīng)該并不意味著，該發(fā)光材料輪一定需要具有圓盤形或圓環(huán)形的幾何形狀，而意味著通常扁平體，它在平面方向上例如可以具有比與平面方向垂直的方向上至少大2倍、5倍、10倍、20倍的延長部(在不是圓形的幾何形狀的情況下基于由最短和最長的延長部得出的平均值)。扁平體通常可以是成拱形的并且例如具有喇叭形狀或碗(Schale)形狀；然而優(yōu)選地也涉及平面體，其設(shè)計(jì)用于圍繞橫向于該平面、優(yōu)選地垂直于此延伸的旋轉(zhuǎn)軸線而旋轉(zhuǎn)。
[0013]發(fā)光材料輪例如由與發(fā)光材料不同的基底、例如由金屬或塑料材料構(gòu)造，例如通過對(duì)發(fā)光材料懸浮液劑量、撞開(aufsprengen)、刮、涂刷或噴射，在該基底上涂覆發(fā)光材料?；谛D(zhuǎn)能力，基底優(yōu)選地仍然是圓盤形，并且轉(zhuǎn)軸與該基底連接；轉(zhuǎn)軸也可以與圓環(huán)形的基底連接或者與該基底一體制成。
[0014]這樣的基底通常設(shè)計(jì)為扁平的，也具有在平面方向上在平面方向上例如可以具有大于比與此垂直的方向上的延長部，例如大至少2倍、5倍、10倍、20倍(在不是圓形的幾何形狀的情況下，基于由最短和最長延長部得出的平均值)；同樣的情況也適用于設(shè)置在基底上的發(fā)光材料層，使得發(fā)光材料輪總體上是平面的(例如不考慮用于轉(zhuǎn)軸或類似物的固定裝置)。
[0015]發(fā)光材料輪可以以透射和/或以反射的方式運(yùn)行；例如當(dāng)一種發(fā)光材料更確切地說較厚涂覆(以反射方式使用)和另一種發(fā)光材料相對(duì)較薄涂覆(以透射方式使用)時(shí)，以透射和反射的方式使用都是可以考慮的。
[0016]“泵浦光”在此公開物的范疇內(nèi)首先意味著電磁射束，其例如可以由激光發(fā)射并且該射束在其波長方面不局限于可見的范圍中，而是例如也可以處于紫外線范圍中或紅外線范圍中；然而“泵浦光”也包括粒子射束，例如電子射束或離子射束。然而優(yōu)選地是LED射束或激光射束。
[0017]其它優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案在從屬權(quán)利要求和后面的描述中給出，其中，單個(gè)的特征也以不同的組合形式可能對(duì)于本發(fā)明是必不可少的，并且該描述隱含地總是涉及發(fā)光材料輪和與此相關(guān)的發(fā)光單元、用于運(yùn)行的方法和相應(yīng)的應(yīng)用。
[0018]第一優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案涉及發(fā)光材料輪，其中，第二材料的顏色在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中與第一發(fā)光材料的顏色在X方向上的間距在數(shù)值上小于0.2、優(yōu)選地小于0.1、特別優(yōu)選地小于0.05 ;與在X方向上的距離無關(guān)地在優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中在y方向上彼此的間距小于0.2、優(yōu)選地小于0.1、特別優(yōu)選地小于0.05。
[0019]第一和第二發(fā)光材料的顏色相鄰得越近，對(duì)于投影設(shè)備的使用者而言這兩種發(fā)光材料的可替換的應(yīng)用越不明顯。這可以是值得注意的并且有利的，即第一和第二發(fā)光材料的區(qū)別例如在于以下方面，即一個(gè)發(fā)光材料會(huì)優(yōu)選地在于其量子效率并且另外一個(gè)發(fā)光材料會(huì)優(yōu)選地在于更好的衰退特性，然而這兩個(gè)發(fā)光材料在顏色方面幾乎沒有區(qū)別。
[0020]當(dāng)每種發(fā)光材料在運(yùn)行期間分別僅僅部分地被照亮?xí)r，那么利用其上根據(jù)本發(fā)明設(shè)置有兩種發(fā)光材料的發(fā)光材料輪，可以同樣地實(shí)現(xiàn)照明單元一方面具有(由于良好的量子效率)減少的能量需求，并且另一方面具有足夠的壽命。這兩種發(fā)光材料在空間上彼此分開的布置在此例如也具有優(yōu)點(diǎn)，即在維護(hù)的范疇中較少的抗衰退的發(fā)光材料可以與另一個(gè)發(fā)光材料無關(guān)地被替換，例如也可以被能安放在發(fā)光材料輪上的模塊替換。
[0021]在優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，第二發(fā)光材料的顏色具有比第一發(fā)光材料的顏色高的色飽和度。發(fā)光材料輪那么例如可以安裝作為投影設(shè)備的發(fā)光單元，并且根據(jù)要求運(yùn)行使用這一個(gè)和另一個(gè)發(fā)光材料，例如在日光的情況下和/或重現(xiàn)文字內(nèi)容的情況下使用高光效率的第一發(fā)光材料，并且在昏暗的環(huán)境中和或在重現(xiàn)圖像內(nèi)容的情況下使用色飽和度更高的第二發(fā)光材料。
[0022]在此，當(dāng)然不一定需要只使用這一種或另一種發(fā)光材料，而是這兩種發(fā)光材料也可以部分地提供轉(zhuǎn)換光?！笆褂谩卑l(fā)光材料也意味著，使用該發(fā)光材料用來產(chǎn)生轉(zhuǎn)換光，該轉(zhuǎn)換光在這個(gè)時(shí)間點(diǎn)也傳輸給另一個(gè)應(yīng)用。在優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，當(dāng)然利用泵浦光也僅僅照亮該發(fā)光材料，該泵浦光的轉(zhuǎn)換光事實(shí)上應(yīng)該被使用(不考慮散射效應(yīng))。
[0023]在其它的設(shè)計(jì)方案中，第二發(fā)光材料的顏色在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中與白點(diǎn)處于共同的直線上并且第一發(fā)光材料的顏色在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中與白點(diǎn)處于共同的直線上，因?yàn)樵谙鄳?yīng)的直線上色飽和度在色調(diào)不變的情況下朝向光譜彩線(Spektralfarblinie) /紫色線(Purpurlinie)增加。在此,這些點(diǎn)也應(yīng)該適于作為“處于共同的直線上”(的點(diǎn)),這些點(diǎn)至共同的平衡直線分別具有在數(shù)值上不大于0.05、優(yōu)選地不大于0.02或者是0.01的間距。
[0024]另一個(gè)有利的實(shí)施方式涉及一種發(fā)光材料輪，除了鄰接第一發(fā)光材料還具有兩個(gè)附加的第一發(fā)光材料，其中，這三個(gè)第一發(fā)光材料的顏色占滿了 RGB顏色空間。此外，第二發(fā)光材料的顏色與這兩個(gè)附加的第一發(fā)光材料的顏色也一起占滿了 RGB顏色空間，其中，利用第一和第二發(fā)光材料在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中占滿的顏色空間在它們的面積中的差別至少有5%，優(yōu)選地至少10%，特別優(yōu)選地至少20%。
[0025]因此也比較兩個(gè)在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中占滿的三角形，白點(diǎn)分別處于三角形中。較大面積的三角形例如可以是具有第二發(fā)光材料的三角形，并且更好地用于顏色重現(xiàn)，而且例如適于表現(xiàn)圖像內(nèi)容；較小的三角形的第一(不是附加的)發(fā)光材料可以再次在其衰退特性方面提供了優(yōu)點(diǎn)。
[0026]通常第一和另外的發(fā)光材料的色調(diào)優(yōu)選地處于紅色和優(yōu)選的綠色之一中。在綠色光譜區(qū)域中的補(bǔ)充是特別有利的，因?yàn)樵诋?dāng)前已知的發(fā)光材料(同樣地不局限于發(fā)明思路的這些發(fā)光材料)中，在綠色光譜區(qū)域中的那個(gè)發(fā)光材料的效率更可能較。例如也可以設(shè)置具有兩個(gè)紅色或優(yōu)選地兩個(gè)綠色發(fā)光材料的發(fā)光材料輪；另一方面第二發(fā)光材料也可以以先前描述的方式對(duì)三個(gè)占滿了 RGB顏色空間的第一發(fā)光材料進(jìn)行補(bǔ)充，確切地說特別優(yōu)選地在綠色中實(shí)現(xiàn)。
[0027]在具有三個(gè)第一發(fā)光材料的發(fā)光材料輪上除了第一(總是補(bǔ)充的)發(fā)光材料也可以通過附加的第二發(fā)光材料補(bǔ)充附加的第一發(fā)光材料中的ー個(gè)，從而使得五個(gè)發(fā)光材料設(shè)置在三個(gè)色調(diào)中；也可能對(duì)全部三個(gè)第一發(fā)光材料進(jìn)行補(bǔ)充。另外，通常而且不取決于RGB顔色空間，也可以設(shè)置多個(gè)(至少兩個(gè))第一發(fā)光材料，第一發(fā)光材料中的一個(gè)或也例如全部由各ー個(gè)第二發(fā)光材料進(jìn)行補(bǔ)充。例如在一個(gè)色調(diào)之中也可以設(shè)置多個(gè)(多于兩個(gè))發(fā)光材料；優(yōu)選地，發(fā)光材料輪同樣具有第一發(fā)光材料和剛好ー個(gè)第二發(fā)光材料(在該發(fā)光材料輪上也可以設(shè)置多個(gè)第一發(fā)光材料，優(yōu)選地為三個(gè))。
[0028]當(dāng)然本發(fā)明通常不局限于RGB顔色空間；例如也可以補(bǔ)充2色和第4色的顔色空間的顏色(4色的顏色空間例如也可以是具有另一個(gè)顏色的RGB顏色空間,例如具有黃色)。
[0029]只要談到RGB顔色空間，那么在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中“紅色”優(yōu)選地位于x值為
0.64和y值為0.3處；“綠色”優(yōu)選地位于X值為0.30和y值為0.60處，反之“藍(lán)色”位于X值為0.15和y值為0.06處。然而這僅僅示出ー種可能的顔色空間，而且也可能分別存在誤差，例如在這個(gè)順序中在照數(shù)上優(yōu)選地最大增加0.2,0.1,0.05。
[0030]第一和第二發(fā)光材料例如在徑向方向上連續(xù)地布置在發(fā)光材料輪上，而且例如在相應(yīng)的基底上設(shè)置作為交錯(cuò)嵌套的環(huán)。
[0031]在優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光材料輪中，第一和第二發(fā)光材料在周向上連續(xù)地布置，優(yōu)選地這樣設(shè)置在基底上。發(fā)光材料例如也可以以圓區(qū)段形式或者是圓環(huán)區(qū)段的形式布置，它們優(yōu)選地彼此鄰接，特別優(yōu)選地緊靠地布置。
[0032]這樣的發(fā)光材料輪的優(yōu)點(diǎn)例如在于，可以通過對(duì)泵浦光源(或相應(yīng)的遮光器)在時(shí)間上的控制來實(shí)現(xiàn)分別對(duì)待使用的發(fā)光材料進(jìn)行選擇，確切地說例如也在光學(xué)組件(泵浦光源、發(fā)光材料輪、鏡子、透鏡等等)相對(duì)布置不改變的情況下來實(shí)現(xiàn)。這在相應(yīng)的發(fā)光単元的設(shè)計(jì)方面例如可以是有利的，這是因?yàn)椴皇潜仨毧紤]兩個(gè)泵浦光路徑。
[0033]通常本發(fā)明因而還涉及一種發(fā)光単元，即ー種由發(fā)光材料輪和泵浦光源(也可以多個(gè)泵浦光源)組成的裝置，可能通過其它的、前面所述的光學(xué)的組件來補(bǔ)充。
[0034]具有在周向上連續(xù)的發(fā)光材料的發(fā)光材料輪因此優(yōu)選地這樣運(yùn)行，S卩，相關(guān)于發(fā)光材料輪的360°的一次完整的旋轉(zhuǎn)，僅僅在對(duì)于該旋轉(zhuǎn)必需的持續(xù)時(shí)間的一部分持續(xù)時(shí)間射出泵浦光。然而這個(gè)發(fā)明思想不局限于具有周向上連續(xù)的發(fā)光材料的發(fā)光材料輪，井且也不取決于獨(dú)立權(quán)利要求的特征地看作為本發(fā)明，并且應(yīng)該以這個(gè)形式公開，而且例如還涉及ー種具有僅僅ー個(gè)發(fā)光材料的發(fā)光材料輪。優(yōu)選地，在此由于能量效率的原因通過對(duì)泵浦光源相應(yīng)的控制來實(shí)現(xiàn)每次旋轉(zhuǎn)僅僅部分地照亮。
[0035]在另有ー個(gè)并且同樣不取決于獨(dú)立權(quán)利要求的特征地看作本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案中，在兩次連續(xù)地旋轉(zhuǎn)發(fā)光材料輪時(shí)照亮相同的發(fā)光材料，然而在此發(fā)光材料的、對(duì)于每次旋轉(zhuǎn)所照亮的區(qū)域至少部分地不同。因此例如可以在第一次旋轉(zhuǎn)時(shí)照亮發(fā)光材料輪的圓環(huán)區(qū)段，并且在下一次旋轉(zhuǎn)時(shí)照亮與該圓環(huán)區(qū)段錯(cuò)開ー個(gè)角度的圓環(huán)區(qū)段；這些圓環(huán)區(qū)段也可以部分地重疊。這種運(yùn)行方式的優(yōu)點(diǎn)例如可以在干，當(dāng)各ー個(gè)區(qū)域沒有利用泵浦光照亮?xí)r，這個(gè)區(qū)域稍微地冷卻，這在衰退方面會(huì)是有利的。
[0036]特別優(yōu)選地，具有在周向上連續(xù)地布置的發(fā)光材料的發(fā)光材料輪這樣中斷地利用泵浦光照亮，即在一次完整的旋轉(zhuǎn)中，僅僅照亮第一發(fā)光材料或僅僅照亮第二發(fā)光材料。通常則在發(fā)光材料輪的旋轉(zhuǎn)速度相應(yīng)時(shí)，相應(yīng)的發(fā)光材料通過多次旋轉(zhuǎn)才被照亮，因此實(shí)現(xiàn)了分別在多次旋轉(zhuǎn)之后交換所使用的發(fā)光材料。
[0037]本發(fā)明還涉及了用于投影設(shè)備、內(nèi)窺鏡、空間照明目的或通常エ業(yè)的或者說醫(yī)學(xué)的應(yīng)用中的、前面描述的發(fā)光材料輪或相應(yīng)的發(fā)光単元的應(yīng)用。
[0038]特別優(yōu)選的是對(duì)于投影設(shè)備的應(yīng)用，確切地說結(jié)合取決于情況地進(jìn)行對(duì)第一或其它的發(fā)光材料的選擇。選擇例如也可以如同前面描述的那樣基于重現(xiàn)的內(nèi)容(文字內(nèi)容或圖像重現(xiàn))和/或結(jié)合環(huán)境光條件而實(shí)現(xiàn)。后者例如可以利用傳感器測量，使得選擇自動(dòng)化地實(shí)現(xiàn)。
[0039]特別有利地選擇第一發(fā)光材料用于重現(xiàn)文本內(nèi)容，該第一發(fā)光材料相比第二發(fā)光材料示出更少的衰退/更高的穩(wěn)定性，并且選擇第二發(fā)光材料用于顯示圖像內(nèi)容，第二發(fā)光材料以比第一發(fā)光材料更好的色位來發(fā)光。通常概念“穩(wěn)定性”涉及發(fā)光材料的轉(zhuǎn)換性質(zhì)在時(shí)間上的穩(wěn)定性，當(dāng)轉(zhuǎn)換效率在時(shí)間曲線中大多數(shù)情況輕微地減小時(shí)，因此穩(wěn)定性較高。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]以下應(yīng)該結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)地闡述本發(fā)明。附圖示出:
[0041]圖1a和圖1b是具有三個(gè)第一和ー個(gè)第二發(fā)光材料的發(fā)光材料輪；
[0042]圖2是在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中的兩個(gè)RGB顏色空間,確切地說其具有第一和第二綠色發(fā)光材料；
[0043]表格I是具有綠色色調(diào)的發(fā)光材料的實(shí)例；
[0044]圖3是在根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光材料輪的旋轉(zhuǎn)和該發(fā)光材料輪的利用泵浦光的照亮之間可能的節(jié)拍；
[0045]圖4是具有發(fā)光材料輪通道和ー個(gè)LED通道的混合系統(tǒng)；
[0046]圖5是具有發(fā)光材料輪通道和兩個(gè)LED通道的混合系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0047]圖1在示意圖中示出圍繞旋轉(zhuǎn)軸線2旋轉(zhuǎn)的發(fā)光材料輪I。發(fā)光材料設(shè)置在由金屬制成的基底10上，即設(shè)置在在薄金屬盤上；在該金屬盤上固定有(未示出的)轉(zhuǎn)軸，借助該轉(zhuǎn)軸可以使發(fā)光材料輪I旋轉(zhuǎn)。
[0048]發(fā)光材料圓環(huán)形地布置在發(fā)光材料輪I上，確切地說劃分為四個(gè)分別占據(jù)90°的圓環(huán)區(qū)段(象限)上。在此，第一綠色發(fā)光材料3a和第二緑色發(fā)光材料4布置在兩個(gè)相鄰的象限中，并且在另外兩個(gè)象限中分別布置有其它的第一發(fā)光材料3b，3c，即設(shè)置用于發(fā)射紅光的第一發(fā)光材料3b，并且設(shè)置用于發(fā)射藍(lán)光的第一發(fā)光材料3c。
[0049]利用光學(xué)元件使由激光發(fā)射的泵浦光轉(zhuǎn)向發(fā)光材料輪1，使得泵浦光錐5(Pumplichtkegel)落在該發(fā)光材料上。隨著發(fā)光材料輪I的旋轉(zhuǎn)目前不同的發(fā)光材料經(jīng)過泵浦光錐5運(yùn)動(dòng)，其中，由單個(gè)的發(fā)光材料發(fā)射的轉(zhuǎn)換光然后選擇性地通過微鏡陣列反射入圖像面中，并且因此借助投影設(shè)備重現(xiàn)圖像內(nèi)容或者是文本內(nèi)容。
[0050]通過控制激光，在此泵浦光與旋轉(zhuǎn)速度無關(guān)地這樣中斷，即在發(fā)光材料I旋轉(zhuǎn)吋，或者照亮第一綠色發(fā)光材料3a或者照亮第二綠色發(fā)光材料4。第一發(fā)光材料3a的特征在于穩(wěn)定性高(比較表I的說明)，并且因而在利用投影設(shè)備重現(xiàn)的內(nèi)容中不能達(dá)到特別良好的顏色重現(xiàn)時(shí)被選擇。
[0051]然而，特征在于在綠色中良好色位的第二發(fā)光材料4僅僅具有較小的穩(wěn)定性，反之當(dāng)應(yīng)該重現(xiàn)具有色飽和度高的圖像內(nèi)容時(shí)，僅僅選擇該第二發(fā)光材料；用戶例如可以直接在投影設(shè)備上進(jìn)行選擇?？傮w上這樣提高投影設(shè)備的壽命，確切地說直至需要在顔色重現(xiàn)中沒有損失。
[0052]對(duì)于在圖1中示出的發(fā)光材料輪I可替換地，在該發(fā)光材料輪上設(shè)置所有占滿了(aufspannen) RGB顏色空間的發(fā)光材料，在發(fā)光材料輪I上也可以僅僅設(shè)置第一和第二綠色發(fā)光材料3a，4，并且另外的顔色例如由LED光源提供。如果發(fā)光材料輪I然后再次利用激光泵浦(gepumpt)，由于激光光源和LED光源的組合存在所謂的混合系統(tǒng)。在具有僅僅兩個(gè)發(fā)光材料的這種發(fā)光材料輪中，姆個(gè)發(fā)光材料例如可以占據(jù)圓環(huán)的一半，并且對(duì)第一或第二綠色發(fā)光材料3a，4的選擇再次通過相應(yīng)中斷的泵浦光照明來實(shí)現(xiàn)。
[0053]圖2示出三個(gè)涂覆在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色板中的第一發(fā)光材料3a，3b，3c和第二發(fā)光材料4的色位。所謂的光譜彩線21與紫色線22 —起包圍可能的全部顔色，其中，中心的白點(diǎn)23的色飽和度朝向光譜彩線21或者是紫色線22分別增加。對(duì)于粗略的定向而言，紅色色調(diào)處于馬蹄鐵形的右邊角落處，綠色色調(diào)處于上部并且藍(lán)色色調(diào)處于左下部。
[0054]第一和第二綠色發(fā)光材料3a，4分別與另外兩個(gè)第一發(fā)光材料3b，3c —起占滿了RGB顔色空間。利用相應(yīng)的投影設(shè)備可示出的顔色因此局限于分別位于三角形的內(nèi)部的顏色；利用第二綠色發(fā)光材料4三角形朝向光譜彩線(色飽和度在這個(gè)方向上増加)變大并且相應(yīng)地?cái)U(kuò)大了顔色重現(xiàn)的可能性。
[0055]在表格I中列出了六個(gè)發(fā)光材料，因?yàn)樗鼈兂鲇诜謩e不同的原因具有優(yōu)點(diǎn)，這些發(fā)光材料可以特別優(yōu)選地成對(duì)地在發(fā)光材料輪上組合。發(fā)光材料在泵浦光波長大約為450nm時(shí)被泵浦。
[0056]這三個(gè)石榴石發(fā)光材料的特征在于穩(wěn)定性高，也就是說在高明暗度(大于IOW/mm2)的情況下和在高溫(大于200° C)的情況下，沒有出現(xiàn)發(fā)光材料(在1000小時(shí)的觀察期間之中)的、有關(guān)的化學(xué)改變。然而石榴石發(fā)光材料的缺點(diǎn)是色位不好，這在重新圖像內(nèi)容時(shí)會(huì)不利。
[0057]因而設(shè)置作為第一發(fā)光材料3a的石榴石發(fā)光材料例如通過設(shè)置作為第二發(fā)光材料4的硅酸鹽發(fā)光材料來補(bǔ)充，例如通過氯硅酸鹽或镥(Lu)、氮(N)摻雜的硅酸鹽來補(bǔ)充。這些硅酸鹽發(fā)光材料的特征因而在于在緑色中的色位良好；然而這是因?yàn)樗鼈儍H僅具有很小的穩(wěn)定性，發(fā)光單元的壽命利用被這些硅酸鹽發(fā)光材料相應(yīng)地限制。通過目前根據(jù)本發(fā)明將石榴石發(fā)光材料和硅酸鹽發(fā)光材料組合并且根據(jù)需求來選擇的辦法，同樣地達(dá)到良好的顏色重現(xiàn)性質(zhì)和足夠的壽命。
[0058]例如也可以將硅酸鹽發(fā)光材料與利用Eu2+摻雜的SiON發(fā)光材料組合，因?yàn)楣杷猁}發(fā)光材料僅僅具有較低的效率，因此每次激發(fā)功率包含的、轉(zhuǎn)換光的光電流更??；相應(yīng)地這樣的發(fā)光単元的能量需求可能會(huì)提高。
[0059]相反地SiON具有較高的效率，然而在綠色中僅僅具有中等的色位。在具有硅酸鹽發(fā)光材料和SiON發(fā)光材料的發(fā)光材料輪中僅僅按照需求，也就是當(dāng)為了重現(xiàn)圖像內(nèi)容而需要良好的色位吋，能選擇在能量消耗方面有缺點(diǎn)的硅酸鹽材料，并且其它情況下選擇SiON發(fā)光材料?？傮w上看，然而這在顔色重現(xiàn)能力良好時(shí)可以幫助減少能量消耗。
[0060]圖3a示出了劃分為兩個(gè)分別占據(jù)180°的圓區(qū)段的發(fā)光材料輪I ;在ー個(gè)圓區(qū)段中設(shè)置第一發(fā)光材料3a并且在另ー個(gè)圓區(qū)段中設(shè)置第二發(fā)光材料4。隨著旋轉(zhuǎn)，發(fā)光材料如同結(jié)合圖1闡述的通過在此未示出的泵浦光錐那樣運(yùn)動(dòng)。
[0061]在此，除了發(fā)光材料輪I描繪的曲線，還示出對(duì)于泵浦光源在時(shí)間上的控制(泵浦光也可以利用相應(yīng)地以切換方式運(yùn)行的遮光體(shutter)以相同的方式來中斷)。泵浦光照明在這個(gè)情況下和在后面的情況中在0°位置實(shí)現(xiàn)，泵浦光錐也從上方落在發(fā)光材料輪上(12點(diǎn)方向)。
[0062]泵浦光照明隨著發(fā)光材料輪的旋轉(zhuǎn)以切換方式運(yùn)行，使得在第一次旋轉(zhuǎn)了 360°時(shí)僅僅在第一個(gè)180°子旋轉(zhuǎn)期間，泵浦光落在發(fā)光材料輪上，也僅僅照亮第一發(fā)光材料3a。在緊接著的360°旋轉(zhuǎn)時(shí)在第二次180°子旋轉(zhuǎn)時(shí)，才由泵浦光來照明，從而因此使用第二發(fā)光材料4。在這個(gè)實(shí)施方式中也在毎次旋轉(zhuǎn)時(shí)或者第一或者第二發(fā)光材料3a，4被照亮，并且在兩次連續(xù)的旋轉(zhuǎn)時(shí)總是各另ー個(gè)被照亮。
[0063]圖3b示出劃分為四個(gè)象限的發(fā)光材料輪1，在這些象限中設(shè)置兩個(gè)第一發(fā)光材料3a，3b，它們分別由第二發(fā)光材料4a，4b補(bǔ)充。在該圖中除了發(fā)光材料輪還示出泵浦光源的節(jié)拍，該泵浦光源逐圈地 在照亮第一和第二發(fā)光材料3a，3b，4a，4b之間交換。因此在第一次旋轉(zhuǎn)時(shí)只照亮第二發(fā)光材料4a，4b，并且在第二次旋轉(zhuǎn)時(shí)僅僅照亮第一發(fā)光材料3a，3b(這在結(jié)果中使得出現(xiàn)像在圖1a的情況下具有毎次旋轉(zhuǎn)交替照亮的那樣)。
[0064]當(dāng)然經(jīng)過多次旋轉(zhuǎn)可以分別照亮這個(gè)/這些第一發(fā)光材料3a，3b或這個(gè)/或者這些第二發(fā)光材料4a，4b;只要在圖3中示出的節(jié)拍(在0°和720°之間)然后相應(yīng)于交替照亮，則例如將高穩(wěn)定性的發(fā)光材料切換至色位良好的發(fā)光材料(或反之進(jìn)行)。
[0065]圖4示出混合系統(tǒng)，即發(fā)光材料輪I，其轉(zhuǎn)換光通過LED光補(bǔ)充。LED光作為獨(dú)有的通道(LED通道)與發(fā)光材料輪(LARP通道；Laser Activated Remote ￡hosphor)的轉(zhuǎn)換光混合；如果例如發(fā)光材料輪具有用于使LED通道耦合到透射中的留空或具有用于耦合到反射中的反射面，則在此可以在與發(fā)光材料輪不同的光學(xué)元件中，例如未示出的透鏡系統(tǒng)中，或也在發(fā)光材料輪中實(shí)現(xiàn)光混合。
[0066]通常在這樣的情況下不同的通道具有不同的顔色，例如紅色LED通道(必要時(shí)與另ー個(gè)藍(lán)色LED通道一起)可以共同設(shè)置有綠色發(fā)光材料輪通道。
[0067]發(fā)明思想的全部，特別是在泵浦光照明的節(jié)拍(“中斷的發(fā)光材料輪的運(yùn)行”)方面，然而也在單色發(fā)光材料輪的情況下結(jié)合相同色調(diào)的LED通道來進(jìn)行說明。發(fā)光材料輪事實(shí)上也無需強(qiáng)制性地劃分為兩個(gè)發(fā)光材料區(qū)域，“劃分”也可以通過相應(yīng)的照明虛擬地實(shí)現(xiàn)。
[0068]因而曲線說明發(fā)光材料輪和LED可以怎樣補(bǔ)充，其中，在第一種情況下(這兩個(gè)上面的曲線)LED通道的時(shí)間份額較大。由此發(fā)光材料輪也必須僅僅相應(yīng)更短地照明(與第二種情況相比，即這中間的兩個(gè)曲線)，這保護(hù)發(fā)光材料，并且因此例如在發(fā)光單元的壽命方面可以產(chǎn)生積極的影響。
[0069]在此，另外有利的是，當(dāng)在兩次連續(xù)的旋轉(zhuǎn)沒有照亮相同的發(fā)光材料區(qū)域時(shí)(在圖4中未示出)，之前照亮的發(fā)光區(qū)域因此具有一次以上的旋轉(zhuǎn)時(shí)間，以用于冷卻。如果無需高光流，則具有更高LED份額的運(yùn)行模式可以例如是有意義的。[0070]相對(duì)地，在第二種情況下(中間的兩個(gè)曲線)平均的發(fā)光材料輪份額設(shè)更大并且在間隙時(shí)間中接通的LED燈的份額更??；如果需要高光流或(根據(jù)在發(fā)光材料輪上設(shè)置的發(fā)光材料)也需要良好的色位，那么例如可以選擇這個(gè)運(yùn)行模式。
[0071]第三情況、即這兩個(gè)下面的曲線應(yīng)該說明，發(fā)光材料輪通道和LED通道通常也可以利用某些重疊部來運(yùn)行。也由于能力效率的原因，同樣優(yōu)選地盡可能小地保持重疊部。
[0072]圖5示出具有根據(jù)本發(fā)明的發(fā)光材料輪I的另ー個(gè)實(shí)施例，在該發(fā)光材料輪上在第一圓區(qū)段中設(shè)置第一發(fā)光材料3a、并且在與第一互補(bǔ)的第二圓區(qū)段中設(shè)置第二發(fā)光材料
4。利用曲線示出投影設(shè)備的、具體地DLP投影儀(Digital Light Processing)的切換圖解；發(fā)光材料輪再次利用激光泵浦，并且這個(gè)發(fā)光材料輪通道(緑色I(xiàn)/緑色2)與兩個(gè)LED通道一起組合成多通道混合系統(tǒng)(紅色，緑色I(xiàn)/緑色2，藍(lán)色)。
[0073]上面三個(gè)曲線示出第一運(yùn)行模式，其中發(fā)光材料I的旋轉(zhuǎn)和泵浦光源這樣以切換方式運(yùn)行，即在每次旋轉(zhuǎn)時(shí)僅僅使用第一發(fā)光材料3a。第一發(fā)光材料3a涉及ー種石榴石發(fā)光材料，并且第一運(yùn)行模式相應(yīng)地不是為了顔色重現(xiàn)而優(yōu)化，而是由于石榴石發(fā)光材料的高穩(wěn)定性在發(fā)光單元的總體壽命方面是有利的；因此石榴石發(fā)光材料具有高效率，在第一運(yùn)行模式中轉(zhuǎn)換光的光流因此相應(yīng)較高(或者說低能量消耗)。結(jié)合基于360°旋轉(zhuǎn)在該方面存在的180°的份額(第一發(fā)光材料3a占據(jù)了多于一半的發(fā)光材料輪1)，第一運(yùn)行模式為了高光流而優(yōu)化。
[0074]在第二運(yùn)行模式中(下面的三個(gè)曲線)使用第二發(fā)光材料4，即硅酸鹽發(fā)光材料；由于其色位良好，為了顏色重現(xiàn)而優(yōu)化第二運(yùn)行模式。
[0075]在這兩個(gè)運(yùn)行模式中發(fā)光材料輪通道的間隙時(shí)間由LED通道來填充；微鏡陣列(DMD)的節(jié)拍也與在曲線中示出的節(jié)拍匹配，通道的光經(jīng)過光學(xué)的系統(tǒng)輸送給該微鏡陣列。在單個(gè)的、分別相應(yīng)于通道的接通時(shí)間的間隔中，微鏡陣列選擇性地將光反射到不同的圖像點(diǎn)中，這由此導(dǎo)致在投影面中的圖像重現(xiàn)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于將泵浦光轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換光的發(fā)光材料輪(1)，所述發(fā)光材料輪設(shè)計(jì)用于圍繞旋轉(zhuǎn)軸線(2)旋轉(zhuǎn)，在所述發(fā)光材料輪(I)上設(shè)置有用于發(fā)射第一顏色的轉(zhuǎn)換光的第一發(fā)光材料(3a)和用于發(fā)射第二顏色的轉(zhuǎn)換光的第二發(fā)光材料(4)，其中，所述第一發(fā)光材料和所述第二發(fā)光材料(3a，4)空間上彼此分開地布置在所述發(fā)光材料輪(I)上，并且所述第二發(fā)光材料(4)的所述光具有與所述第一發(fā)光材料(3a)的所述光相同的色調(diào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光材料輪(1)，其中，所述第二發(fā)光材料(4)的所述顏色在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中與所述第一發(fā)光材料的所述顏色在X方向上的間距在數(shù)值上小于0.2并且在y方向上小于0.2。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光材料輪(1)，其中，所述第二發(fā)光材料(4)的所述顏色具有比所述第一發(fā)光材料(3a)的所述顏色高的色飽和度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)光材料輪(1)，其中，所述第一發(fā)光材料(3a)的所述顏色在所述CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中與白點(diǎn)(23)處于共同的直線上，并且所述第二發(fā)光材料(4)的所述顏色在所述CIE標(biāo)準(zhǔn)顏色系統(tǒng)中與白點(diǎn)(23)處于共同的直線上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)光材料輪(1)，其中，除了所述第一發(fā)光材料(3a)還設(shè)置兩個(gè)附加的第一發(fā)光材料(3b, 3c),并且這三個(gè)所述第一發(fā)光材料(3a, 3b, 3c)的所述顏色占滿了 RGB顏色空間，其中，所述第二發(fā)光材料(4)的所述顏色與這兩個(gè)附加的所述第一發(fā)光材料(3b，3c )的所述顏色也一起占滿了 RGB顏色空間，并且這兩個(gè)所述RGB顏色空間在它們的面積中在CIE標(biāo)準(zhǔn)顏 色系統(tǒng)中至少有5%的不同。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)光材料輪(1)，其中，所述第一和所述第二發(fā)光材料(3a，4)的所述色調(diào)處于紅色和優(yōu)選的綠色之一中。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)光材料輪(1)，其中，所述第一和所述第二發(fā)光材料(3a，4)在周向上彼此連續(xù)地布置在所述發(fā)光材料輪(I)上。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)光材料輪(1)，其中，所述第一和所述第二發(fā)光材料(3a，4)在徑向方向上連續(xù)地布置在所述發(fā)光材料輪(I)上。
9.一種發(fā)光單元，具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)光材料輪(I)和泵浦光源。
10.一種用于運(yùn)行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的發(fā)光材料輪(I)的方法，其中，相關(guān)于所述發(fā)光材料輪(I)的一次完整的旋轉(zhuǎn)，所述發(fā)光材料輪(I)僅僅對(duì)于所述旋轉(zhuǎn)必需的持續(xù)時(shí)間的一部分持續(xù)時(shí)間利用泵浦光來照亮。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中，在所述發(fā)光材料輪(I)兩次連續(xù)地旋轉(zhuǎn)時(shí)照亮同一所述發(fā)光材料(3a, 3b, 3c, 4),然而所述發(fā)光材料(3a, 3b, 3c, 4)的對(duì)于每次所述旋轉(zhuǎn)所照亮的所述區(qū)域至少部分地不同。
12.—種根據(jù)權(quán)利要求10或11結(jié)合根據(jù)權(quán)利要求7的發(fā)光材料輪(I)、也結(jié)合前述權(quán)利要求中另一個(gè)發(fā)光材料輪的方法，其中，所述照明這樣中斷地實(shí)現(xiàn)，即在一次完整的旋轉(zhuǎn)中，僅僅照亮所述第一和所述第二發(fā)光材料(3a，4)之一。
13.一種根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的發(fā)光材料輪(I)或根據(jù)權(quán)利要求9的發(fā)光單元的應(yīng)用，用于投影設(shè)備、內(nèi)窺鏡中的至少一個(gè)，用于空間照明目的，工業(yè)的和醫(yī)學(xué)應(yīng)用。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的應(yīng)用，其中，投影設(shè)備的所述圖像質(zhì)量取決于情況地通過選擇所述第一和所述第二發(fā)光材料(3a, 4)之一來優(yōu)化。
15.根據(jù)權(quán)利14所述的應(yīng)用，其中，選擇所述第一發(fā)光材料(3a)用于重現(xiàn)文本內(nèi)容，所述第一發(fā)光材料的穩(wěn)定性好于所述第二發(fā)光材料(4)的穩(wěn)定性，并且選擇所述第二發(fā)光材料(4)用于重現(xiàn)圖像內(nèi)容，所述第二發(fā)光材料發(fā)出的光與所述第一發(fā)光材料(3a)相比具有更好的色位 。
【文檔編號(hào)】F21V9/10GK103453447SQ201310218040
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月4日
【發(fā)明者】烏爾里?！す鼐S格 申請(qǐng)人:歐司朗有限公司