具有泵浦光源和至少兩個熒光材料輪的照明裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種具有泵浦光源（2）和兩個或多個直接前后布置的熒光材料輪（4，5）的照明裝置。由此一方面能夠通過這兩個熒光材料輪（4，5）排導(dǎo)損耗熱量。另一方面，為了會聚由第一熒光材料輪（4）和第二熒光材料輪（5）發(fā)射的轉(zhuǎn)換光只需要一個唯一的共同的會聚鏡組（3）。
【專利說明】具有泵浦光源和至少兩個熒光材料輪的照明裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種用于將至少一部分泵浦光轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換光的、具有泵浦光源和熒光材料輪的照明裝置。這種照明裝置特別是可以用作投影儀中產(chǎn)生光的單元，例如用于視頻投影儀或數(shù)據(jù)投影儀。
【背景技術(shù)】
[0002]由現(xiàn)有技術(shù)，例如文檔US2010/0245777A1中已知許多應(yīng)用在投影中的照明裝置，它們具有熒光材料輪，其中熒光材料輪具有一種或多種熒光材料。這些照明裝置在此包括泵浦光源，其激勵突光材料發(fā)出波長不同于泵浦光波長的光(借助突光材料轉(zhuǎn)換泵浦光的波長)。這些熒光材料通常依次地布置在熒光材料輪的旋轉(zhuǎn)方向上，從而按時間序列地產(chǎn)生由相應(yīng)的熒光材料發(fā)出的光(轉(zhuǎn)換光)，并且輸送給成像的系統(tǒng)。
[0003]作為泵浦光源優(yōu)選地使用激光，例如激光二極管。在這種情況下還已知一種名為LARP (激光激活非接觸式熒光粉)的技術(shù)。為了將激光功率在平均時間內(nèi)分布到更大的面積上，從而此外還減少熒光材料的熱猝滅，通常將至少一種熒光材料涂覆在運行時旋轉(zhuǎn)的輪子上。在該熒光材料輪內(nèi)，損耗功率隨著泵浦功率增高而存儲，這主要是因為吸收的和放出的射線之間的光子的能量差(斯托克斯移位)。因為泵浦光通常在短波的光譜范圍內(nèi)，例如在藍光譜范圍中，所以在紅色光譜范圍內(nèi)發(fā)光的熒光材料(紅色熒光材料)時的損耗功率高于在綠色光譜范圍內(nèi)發(fā)光的熒光材料(綠色熒光材料)。這種損耗功率導(dǎo)致熒光材料輪升溫。熱量通過表面放射、通過周圍媒介(例如空氣)的對流并且通過例如經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸線的熱傳導(dǎo)被導(dǎo)走，從而設(shè)置穩(wěn)定的運行溫度。許多熒光材料，例如用于紅色的光譜范圍的氮化熒光材料(氮化的紅色熒光材料)的轉(zhuǎn)換效率隨著運行溫度升高而降低。為了提高輸出功率(光功率)需要提升泵浦功率或功率密度，這會導(dǎo)致更高的損耗熱量或熱量集中度。這可以部分地通過增大熒光材料輪的直徑得到補償，因為這樣就能為排導(dǎo)熱量提供更大的面積(原始直徑33mm，后來是40mm，現(xiàn)在是55mm，未來達到85mm)。因為需要占據(jù)位置并且還對輪子發(fā)動機的功率有要求，所以這種功率縮放方案受到限制

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，提供一種照明裝置，特別是一種應(yīng)用在投影中的照明裝置，其也適合于更高的泵浦功率。
[0005]該目的通過一種照明裝置得以解決，該照明裝置包括泵浦光源、第一熒光材料輪，其中，第一突光材料輪具有至少一個第一突光材料區(qū)域，該區(qū)域能夠被泵浦光源的泵浦光照射，并且泵浦光至少部分波長轉(zhuǎn)換地再次發(fā)射出去，并且其中，第一熒光材料輪具有至少一個第一透射區(qū)域，還包括第二熒光材料輪，其中，第二熒光材料輪具有至少一個第二熒光材料區(qū)域，該區(qū)域能夠被泵浦光源的泵浦光照射，并且泵浦光至少部分波長轉(zhuǎn)換地再次發(fā)射出去，其中，兩個熒光材料輪設(shè)計用于圍繞著其旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)，并且其中，這兩個熒光材料輪直接地前后相鄰地布置，并且相對彼此以及相對于泵浦光源的光路布置，使得第一熒光材料輪的第一熒光材料區(qū)域能夠旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光源的光路，第一熒光材料輪的第一透射區(qū)域能夠旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光源的光路并且第二熒光材料輪的第二熒光材料區(qū)域能夠在第一熒光材料輪的第一透射區(qū)域后面，也就是位于其下游，旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光源的光路。
[0006]特別有利的設(shè)計方案在從屬權(quán)利要求中得出。
[0007]因此，本發(fā)明的基本理念在于，將要用泵浦光照射的熒光材料分成兩個或更多直接地前后布置的熒光材料輪上，由此一方面能夠通過多個熒光材料輪導(dǎo)走損耗熱量。這使得LARP方案中的功率能夠縮放到幾千流明范圍內(nèi)。這種方案從目前的觀點來看特別適合用于大于一萬流明(IOklm)的情況。由于在先前的熒光材料輪中存在對于泵浦光來說透明的區(qū)域(透射區(qū)域)，例如是縫隙或透明材料區(qū)域，所以泵浦光能夠在不改變波長的情況下到達下一個熒光材料輪。于是，熒光材料輪旋轉(zhuǎn)穿過相同的泵浦光路。另一方面，這種根據(jù)本發(fā)明的布置方式有以下優(yōu)點，即，為了運行多個熒光材料輪不需要額外的形成射線的光學(xué)組件。特別是在熒光材料輪之間的中間區(qū)域內(nèi)沒有設(shè)置其他的單獨的會聚或聚焦鏡組。
[0008]此外還可以將熒光材料分配到不同的熒光材料輪上，特別是在考慮到熒光材料的不同的溫度相關(guān)性。為此可以在第一熒光材料輪上設(shè)置具有至少一種來自類型I組的熒光材料的第一熒光材料區(qū)域。此外還可以在第二熒光材料輪上設(shè)置具有至少一種來自類型II組的熒光材料的第二熒光材料區(qū)域。相比類型II組的熒光材料，來自類型I組的熒光材料的轉(zhuǎn)換效率與溫度的相關(guān)性更小。因此對溫度敏感的熒光材料(類型II)不會被其他的熒光材料(類型I)的損耗熱量加熱?？梢詫⒁恍S色的綠色的和藍色的熒光材料歸為類型I組，例如不僅在黃色還在綠色的光譜范圍內(nèi)的鈰摻雜的(cer-dotierte)石榴石熒光材料。大部分的紅色熒光材料都可以歸為類型II組，特別是氮化的紅色熒光材料，但是還有綠色和藍色的熒光材料，例如正硅酸鹽和鋇鋁鎂基。
[0009]根據(jù)本發(fā)明，由不僅第一還有第二突光材料輪的突光材料發(fā)射的轉(zhuǎn)換光利用布置在泵浦光源和第一熒光材料輪之間的會聚鏡組會聚在一起。為了讓會聚轉(zhuǎn)換光的會聚鏡組的效率不會過分下降，第一和第二熒光材料輪非常緊密地前后跟隨地布置在會聚鏡組的焦距附近。典型地，第一和第二熒光材料輪之間的間距為幾毫米，特別是少于10mm，優(yōu)選地少于5mm,特別優(yōu)選地少于2mm。
[0010]優(yōu)選地，會聚鏡組設(shè)計為有色的物鏡，其焦距對于較長波長的光來說更長。為了最優(yōu)化會聚轉(zhuǎn)換光的效率，因此優(yōu)選地在“后方的”第二熒光材料輪的第二熒光材料區(qū)域上布置具有較長波長的轉(zhuǎn)換光譜的熒光材料，即特別是紅色熒光材料(R)，在“前方的”第一熒光材料輪的第一熒光材料區(qū)域上布置具有較短波長的轉(zhuǎn)換光譜的熒光材料，即例如黃色(Y)、綠色(G)或藍色熒光材料(B)。
[0011]因此，根據(jù)本發(fā)明的照明裝置的核心部分利用以下方法步驟運行:
[0012]通過轉(zhuǎn)動第一熒光材料輪穿過泵浦光束產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)換光，
[0013]通過轉(zhuǎn)動第二熒光材料輪穿過泵浦光束產(chǎn)生第二轉(zhuǎn)換光，
[0014]借助布置在泵浦光源和第一熒光材料輪之間的會聚鏡組會聚第一和第二轉(zhuǎn)換光。
[0015]因為泵浦光束在產(chǎn)生第二轉(zhuǎn)換光時穿透過第一熒光材料輪的透射區(qū)域，所以第一轉(zhuǎn)換光和第二轉(zhuǎn)換光在時間上交錯地產(chǎn)生。
[0016]借助會聚鏡組會聚的轉(zhuǎn)換光能夠借助合適的、選擇波長的光學(xué)元件，例如布置在泵浦光源和會聚鏡組之間的二相色鏡，從泵浦光光路中退耦并且例如輸送給成像的單元。[0017]通過合適地選擇會聚鏡組的焦距也可以設(shè)置泵浦光的焦斑在第一熒光材料輪和第二熒光材料輪之間的位置。由此還能夠有目的性地設(shè)置泵浦光斑的理想的大小和/或在各個熒光材料輪上的強度分布，例如泵浦光斑在兩個熒光材料輪上的大小相同或不同。
[0018]第一熒光材料區(qū)域和第一透射區(qū)域在第一熒光材料輪上優(yōu)選地在旋轉(zhuǎn)方向上依次地布置，例如以圓環(huán)區(qū)段的形式，從而實現(xiàn)不同的熒光材料轉(zhuǎn)換階段的按時間排列的順序。第一熒光材料輪上的第一熒光材料區(qū)域也可以包括多個具有不同的類型I的熒光材料的區(qū)段。此外在第一熒光材料輪上還可以設(shè)置第二透射區(qū)域。第二透射區(qū)域可以直接連接在第一透射區(qū)域上，或者被不透光的區(qū)段，特別是熒光材料區(qū)段，與第一透射區(qū)域分隔開。在后一種情況下，第一熒光材料區(qū)域就不是連續(xù)的，而是分隔成單獨的部分區(qū)域。
[0019]此外還可以提出，當(dāng)發(fā)軸線不共線時，一個或多個或所有的熒光材料輪都能夠在它們相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線的方向上或在投落的泵浦光束的光束軸線的方向上移動。由此例如能夠改變先前提及的、熒光材料輪上相應(yīng)的泵浦光斑的直徑和/或用于會聚各個轉(zhuǎn)換光的會聚鏡組的效率。
[0020]為了讓泵浦光能夠透過第一熒光材料輪的透射區(qū)域投落到第二熒光材料輪的熒光材料區(qū)域上，可以將熒光材料輪布置成相互部分地重疊。此時，兩個熒光材料輪的旋轉(zhuǎn)軸線相互錯開地平行指向。從旋轉(zhuǎn)軸線的方向上觀察，兩個輪子的熒光材料區(qū)域或透射區(qū)域(后者在環(huán)繞的情況下)在投落的泵浦光束的區(qū)域內(nèi)重疊。
[0021]可替換地，兩個熒光材料輪能夠布置在共同的旋轉(zhuǎn)軸線上。當(dāng)兩個輪子與共同的旋轉(zhuǎn)軸線剛性連接時，必須在第二熒光材料輪上布置熒光材料區(qū)域，以使得熒光材料區(qū)域中的至少一部分落在第一熒光材料輪的透射區(qū)域的直線投影中。只有這樣，當(dāng)?shù)谝粺晒獠牧陷喌耐干鋮^(qū)域旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光束時，泵浦光束才也投落到第二熒光材料輪的熒光材料區(qū)域上。為了不過分降低會聚轉(zhuǎn)換光的效率，兩個熒光材料輪優(yōu)選地比較緊密地前后布置，并且至少布置在與波長有關(guān)的焦點的附近。由于有色物鏡能夠?qū)崿F(xiàn)與波長相關(guān)的焦距差，所以兩個熒光材料輪通常布置成有幾毫米的間距。為了改進特別是(從投落的泵浦光束來看)后方的熒光材料輪的損耗熱量的排導(dǎo)，在兩個熒光材料輪之間進行內(nèi)部通風(fēng)可能是有利的。
[0022]在旋轉(zhuǎn)軸線分開的情況下，還可以設(shè)計額外的第三熒光材料輪。三個熒光材料輪的旋轉(zhuǎn)軸線的方向彼此錯開地平行指向，以使得這三個熒光材料輪直接前后跟隨地在共同的部分區(qū)域內(nèi)重疊，并且在這個重疊區(qū)域旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光束。
[0023]此外，第一熒光材料輪還可以具有過濾區(qū)域，其對于由第二熒光材料輪發(fā)射的轉(zhuǎn)換光有光譜過濾作用。該過濾區(qū)域當(dāng)然必須對于同時穿透的泵浦光是透明的。換句話說，透射區(qū)域構(gòu)造成光譜過濾器，其一方面光譜過濾轉(zhuǎn)換光，另一方面讓泵浦光保持不變地穿過。
[0024]例如可以讓第二熒光材料輪配上黃色熒光材料，讓第一熒光材料輪配上另一種熒光材料，例如綠色熒光材料，和設(shè)計成組合過濾器的透射區(qū)域。組合過濾器在泵浦光波長(例如為450+/-10nm)時將長通濾波器與附加的通帶(Transmissionsband)統(tǒng)一起來。由此能夠一方面讓泵浦光光譜保持不變地穿過過濾區(qū)域，另一方面長通濾波器只讓長波的、也就是由黃色熒光材料發(fā)射的轉(zhuǎn)換光的紅色光譜部分通過。這種配置具有以下優(yōu)點，即，可以不用對溫度敏感的紅色熒光材料。事實證明，借此能夠在真實的條件下產(chǎn)生比用紅色熒光材料更高的光通量，因為紅色熒光材料的轉(zhuǎn)換效率明顯更加依賴于溫度?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0025]下面要借助實施例更詳盡地闡述本發(fā)明。圖中示出:
[0026]圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有兩個熒光材料輪的照明裝置的一種實施例，
[0027]圖2a_c是根據(jù)由圖1所示的照明裝置的兩個熒光材料輪的第一實施方式，
[0028]圖3是根據(jù)本發(fā)明的具有兩個熒光材料輪的照明裝置的另一種實施例，
[0029]圖4a_c是根據(jù)由圖3所示的照明裝置的兩個熒光材料輪的一種實施方式，
[0030]圖5是具有共同的旋轉(zhuǎn)軸線的兩個熒光材料輪的一種實施方式，
[0031]圖6是三個重疊的突光材料輪的一種實施方式。
【具體實施方式】
[0032]下面為了簡單起見也用相同的附圖標(biāo)記表示相同的或同類的特征。
[0033]圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施例的照明裝置I的示意圖。
[0034]照明裝置I具有激光裝置2作為泵浦光源。激光裝置2被設(shè)計用于發(fā)射藍色光譜范圍內(nèi)的激光，因為這一方面對于大多數(shù)熒光材料來說是一種合適的激勵波長。另一方面它允許使用未轉(zhuǎn)換的藍色激光作為藍光通道(B)，例如用于RGB投影單元。其他的相關(guān)細節(jié)參見在圖3中所示的另一種實施例。藍色的激光射線Ib的發(fā)射波長優(yōu)選地在例如大約400-470nm的范圍內(nèi)。
[0035]藍色的激光Ib (泵浦光)借助光學(xué)透鏡系統(tǒng)3反映到第一熒光材料輪4和直接布置在其后方的第二突光材料輪5上。兩個突光材料輪4, 5分別具有一個圓形的載板6, 7和一個布置在中間的旋轉(zhuǎn)軸線8，9。為了更好的看到全貌，沒有示出相應(yīng)的用于轉(zhuǎn)動兩個熒光材料輪的發(fā)動機以及用于同步兩個熒光材料輪的旋轉(zhuǎn)的控制單元。
[0036]下面我們參照用示意圖示出兩個熒光材料輪4，5的圖2a_2c，具體來說處于三個不同的旋轉(zhuǎn)位置。每個熒光材料輪4，5的相應(yīng)的載板6，7的朝向激光裝置2的一側(cè)具有圓環(huán)形的區(qū)域。在第一熒光材料輪4中，這個圓環(huán)形的區(qū)域劃分成三個區(qū)段。第一區(qū)段G涂有綠色熒光材料，第二區(qū)段Y涂有黃色熒光材料并且第三區(qū)段D設(shè)計成透射區(qū)段，因此能夠讓泵浦光Ib穿過。為此例如將透射區(qū)段D構(gòu)造成貫穿口。貫穿口也可以用對于泵浦光Ib來說透明的材料填滿。如下地布置第一熒光材料輪4，即，使得其分區(qū)段的圓環(huán)形區(qū)域能夠旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光束Ib (能夠從示意性的泵浦激光束光斑b上看出來)。于是，區(qū)段G，Y，D按時間順序依次被泵浦光Ib照射上去。此時，激勵兩個熒光材料區(qū)段G，Y發(fā)出波長轉(zhuǎn)換的光，也就是綠色或黃色的光。熒光材料輪4，5的綠光階段在圖2a中示出，黃光階段在圖2b中示出。彩光階段或彩光電流的持續(xù)時間和順序由熒光材料區(qū)段的順序和長度決定，并且用配屬的箭頭Ie和Iy表示。
[0037] 第二熒光材料輪5的圓環(huán)形的區(qū)域R被連續(xù)不斷地，也就是不分區(qū)段地，涂有紅色熒光材料。此外如下地布置第二熒光材料輪5，以使得其圓環(huán)形的紅色熒光材料區(qū)域R的一部分在泵浦光斑b的區(qū)域內(nèi)與第一熒光材料輪4的分區(qū)段的圓環(huán)形區(qū)域的一部分重疊。當(dāng)?shù)谝粺晒獠牧陷?在透射光階段旋轉(zhuǎn)期間，也就是泵浦光Ib穿透過透射區(qū)段D期間，泵浦光Ib投落到第二熒光材料輪5的、在透射區(qū)段D后方旋轉(zhuǎn)經(jīng)過的紅色熒光材料區(qū)域R上。此時，紅色熒光材料被泵浦光Ib激勵發(fā)出紅光。在圖2c中示出了熒光材料輪4，5的紅光階段，并且用箭頭Ik表示。在圖1中同樣用相應(yīng)的箭頭表示彩光電流的順序和持續(xù)時間，也就是綠色(Ie)、黃色(Ιy)、紅色(Ικ)、綠色(Ie)、黃色(Ιy)、紅色(Ik)光等等的交替。
[0038]優(yōu)選地如下設(shè)計透鏡系統(tǒng)3，即，使其在兩個熒光材料輪4，5之間的狹窄的縫隙中產(chǎn)生泵浦光Ib的焦點Fb (激光束腰)(Laserstrahltaille)。此外，透鏡系統(tǒng)3會聚由泵浦光斑b內(nèi)的相應(yīng)的熒光材料發(fā)出的彩光，因此也用作轉(zhuǎn)換光的會聚鏡組。為了這個目的，透鏡系統(tǒng)3具有會聚透鏡10以及有色物鏡11。出于效率的原因，優(yōu)選地如下設(shè)計有色物鏡11，即，使其對于紅光來說更長的焦距Fk大致上和其與第二熒光材料輪5的紅色熒光材料區(qū)域R的距離一樣。這樣一來，有色物鏡11能夠特別高效地會聚由第二熒光材料輪5的紅色熒光材料區(qū)域R發(fā)射的紅光。出于相應(yīng)的原因，為由第一熒光材料輪4發(fā)射的黃色和綠色光優(yōu)選地如下設(shè)計其平均焦距F，即，使焦距大致上和它與第一熒光材料輪4的分區(qū)段的熒光材料區(qū)域的距離一樣。
[0039]由各個在泵浦光斑B下方旋轉(zhuǎn)經(jīng)過的熒光材料反射回來的、波長轉(zhuǎn)換的彩光(轉(zhuǎn)換光)由透鏡系統(tǒng)3 (有色物鏡11和會聚透鏡10)對準(zhǔn)，并且通過二相色鏡12借助反射從泵浦光光路中退耦。為此在與泵浦光或反向的轉(zhuǎn)換光光路形成45°的傾角的情況下在泵浦光源2和透鏡系統(tǒng)3之間布置二相色鏡12。此外，二相色鏡12被設(shè)計成雖然能透射藍色光譜范圍內(nèi)的光(也就是藍色泵浦光)，卻反射不在藍色光譜范圍內(nèi)的光(也就是轉(zhuǎn)換光)。由此使得藍色泵浦光Ib —方面能夠穿過二相色鏡12到達兩個熒光材料輪4，5上，另一方面二相色鏡12將按時間順序依次投落的、波長轉(zhuǎn)換的、也就是綠色Ie、黃色Iy或紅色光Ik(轉(zhuǎn)換光)垂直地從泵浦光光路中退耦。因此，二相色鏡12在這里用作波長選擇性的光束偏轉(zhuǎn)器，它透射泵浦光并且反射轉(zhuǎn)換光。根據(jù)對光學(xué)構(gòu)造的幾何外形的要求，泵浦光源2的位置也可以與退耦的光的輸出端交換。為此只需要如下地改變二相色鏡，即，讓其反射藍色的泵浦光Ib并且透射轉(zhuǎn)換光。
[0040]圖3示出根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的照明裝置101的示意圖。照明裝置I包括構(gòu)造成激光二極管矩陣的泵浦光源2，其具有許多激光二極管21 (這里分別都包括主透鏡)。通過配屬于激光二極管21的偏轉(zhuǎn)鏡22將該激光二極管21的藍色激光Ib轉(zhuǎn)向光學(xué)透鏡系統(tǒng)6 (相當(dāng)于在圖1中所示的透鏡系統(tǒng))，并且由其反映到第一熒光材料輪104和直接布置在其后方的第二熒光材料輪105上。
[0041]下面就參照用示意圖示出兩個熒光材料輪104，105的圖4a_4c，也就是處于三種不同的旋轉(zhuǎn)位置。
[0042]第一熒光材料輪104的圓環(huán)形的區(qū)域具有一個綠色熒光材料區(qū)段G和兩個透射區(qū)段D1，D2。第二熒光材料輪5的圓環(huán)形的區(qū)域具有紅色熒光材料區(qū)段G和透射區(qū)段D3。兩個熒光材料輪104，105如下地相互同步，即，第一熒光材料輪104的第一透射區(qū)段Dl與第二熒光材料輪105上的第三透射區(qū)段D3同時旋轉(zhuǎn)穿過激光束光斑b。在第一熒光材料輪104的綠色熒光材料區(qū)段G旋轉(zhuǎn)穿過泵浦激光束Ib期間(能夠從示意性的激光束光斑b上看出來)，藍色激光Ib被綠色熒光材料轉(zhuǎn)換成綠光Ie。兩個熒光材料輪104，105的綠光階段在圖4a中示出，并且用箭頭Ie表示。
[0043]在第一熒光材料輪104的緊跟著的第一透射區(qū)段Dl旋轉(zhuǎn)穿過泵浦激光束Ib期間，同步的第二熒光材料輪105的透射區(qū)段D3也旋轉(zhuǎn)穿過泵浦激光束IB。
[0044]因此，藍色的泵浦光束Ib保持不變地穿透過兩個熒光材料輪104，105。兩個熒光材料輪104，105的藍光階段在圖4b中示出并且用箭頭Ib表示。
[0045]透射過兩個熒光材料輪104，105的透射區(qū)段D1，D3的藍色的泵浦光Ib借助另一個鏡組13對準(zhǔn)，通過三個偏轉(zhuǎn)鏡14，15，16轉(zhuǎn)向所謂的“環(huán)繞”分支，并且返回到二相色鏡12上。在藍光階段來自“環(huán)繞”分支的未轉(zhuǎn)換的藍色泵浦光束Ib穿過二相色鏡12。而此外在綠光和紅光階段期間按時間順序依次投落到二相色鏡7的另一側(cè)上的轉(zhuǎn)換過的(波長轉(zhuǎn)換的)綠色或紅色的光束Ie，Ie卻被二相色鏡12反射。因為泵浦光束Ib和按時間順序排列的各個轉(zhuǎn)換光束Ie，Ik (順序:綠(G)、藍(B)、紅(R)等等)相互垂直并且分別以45°角投落到二相色鏡12的兩個相反的側(cè)面上，所以以這種方式能讓兩個光路最終集中到一條線上，以及通過另一個聚焦透鏡系統(tǒng)17為了在空間上進行重疊(混合)而例如在RGB投影模塊的積分器18中聚焦。
[0046]在聚焦透鏡系統(tǒng)17和積分器18之間也還可以布置過濾輪(未示出)，用于縮小或改變通過熒光材料轉(zhuǎn)換波長的光(轉(zhuǎn)換光)的通常非常寬的光譜，并且因此例如為相應(yīng)的投影應(yīng)用場合優(yōu)化色空間。
[0047]在激光二極管矩陣2下游還連接著均化器(Homogenistor) 19，用于實現(xiàn)讓藍色的激光射線Ib的功 率密度盡可能均勻地分布到兩個熒光材料輪104，105的相應(yīng)的熒光材料上。由此應(yīng)該盡可能避免或最小化所謂的猝滅現(xiàn)象。猝滅是由于功率密度升高(強度猝滅)和/或溫度升高(I猝滅)造成的熒光材料的轉(zhuǎn)換效率降低。理想的是泵浦光的功率密度平臺狀地(plateau fo rmige)分布在熒光材料上。此外還在第三偏轉(zhuǎn)鏡16和二相色鏡12之間設(shè)置第二均化器20，用于在與轉(zhuǎn)換光Ie，Ik組合之前進一步均化環(huán)繞分支的藍色泵浦光Ib，或用于減少在應(yīng)用中可能會出現(xiàn)的斑點圖案。均化器也可能包括用于形成光束的光學(xué)元件。
[0048]在圖5a，b中示意性示出具有共同的剛性旋轉(zhuǎn)軸線208的兩個熒光材料輪204，205的一種實施方式，具體來說是用俯視圖(圖5a)和剖面圖(圖5b)。第一熒光材料輪204在其圓形載板6的敞露的前側(cè)上具有圓環(huán)形的區(qū)域，其劃分成一個透射區(qū)段D和兩個熒光材料區(qū)段Y和G。透射區(qū)段D構(gòu)造成貫穿口。熒光材料區(qū)段Y和G涂有黃色或綠色熒光材料。在第一熒光材料輪204后方如下地布置第二熒光材料輪205，即，讓兩個熒光材料輪之間形成寬度I典型為大約Imm的間隙209。為了改進從間隙209的熱量排導(dǎo)，可以設(shè)置內(nèi)部散熱系統(tǒng)(未不出)。
[0049]在第二熒光材料輪205的圓形載板7的朝向第一熒光材料輪204的一側(cè)上，在透射區(qū)段D的投影中涂敷紅色熒光材料R。因為兩個熒光材料輪204，205剛性地布置在共同的旋轉(zhuǎn)軸線208上，所以每次當(dāng)透射區(qū)段D旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光斑b時，泵浦光束Ib都投落到紅色熒光材料R上。因此，在圖5a中所示的旋轉(zhuǎn)方向上(在順時針方向上)，按時間順序依次的彩光順序是黃色(Y)、紅色(R)、綠色(G)等等。就此而言，具有共同的剛性軸線的兩個熒光材料輪204，205的這種實施方式例如可以容易地取代在圖1中所示的、具有單獨的旋轉(zhuǎn)軸線的兩個重疊的熒光材料輪4，5。
[0050]圖6用不意圖不出三個重疊的突光材料輪31, 32, 33的一種實施方式。突光材料輪31，32，33的相應(yīng)的圓形載板34，35，36分別在它們的朝向投落的泵浦光斑b的一側(cè)上具有一個圓環(huán)形的區(qū)域。如下地布置這些熒光材料輪31，32，33，即，使圓環(huán)形的區(qū)域在投落到第一熒光材料輪31的圓環(huán)形區(qū)域上的泵浦光斑b的投影中前后地重疊。為此，相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)軸線37，38，39布置在設(shè)想的同側(cè)的三角形的拐角點上，該三角形的重心落在泵浦光斑b的中心點中。第一熒光材料輪31的圓環(huán)形區(qū)域劃分成第一透射區(qū)段D1、連接其上的第二透射區(qū)段D2和綠色熒光材料區(qū)段G。在綠色熒光材料區(qū)段G旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光斑b期間，綠色熒光材料發(fā)射出綠光(綠光階段)。在兩個透射區(qū)段D1，D2中的其中一個旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光斑b期間，泵浦光不受阻地投落到布置在其后方的第二熒光材料輪32上。第二熒光材料輪31的圓環(huán)形區(qū)域劃分成透射區(qū)域D3和黃色熒光材料區(qū)段Y。此外，透射區(qū)段D3與第一熒光材料輪31的第一透射區(qū)段Dl同步。在第一熒光材料輪31的第二透射區(qū)段D2旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光斑b期間，泵浦光投射到黃色熒光材料區(qū)段Y上，并且黃色熒光材料發(fā)出黃光(黃光階段)。在第一熒光材料輪31的第一透射區(qū)段Dl旋轉(zhuǎn)穿過泵浦光斑b期間，泵浦光也穿過第二熒光材料輪32的同步的透射區(qū)段D3，并且不受阻地投落到布置在其后方的第三熒光材料輪33上。第三熒光材料輪33的圓環(huán)形區(qū)域構(gòu)造成環(huán)繞的紅色熒光材料環(huán)。因此，轉(zhuǎn)換光的時間順序是綠色、黃色、紅色等等。就此而言，三個重疊的熒光材料輪31-33的這種實施方式例如能夠容易地取代在圖1中示出的兩個重疊的熒光材料輪4，5。利用布置在第三熒光材料輪33的合適位置上的第四透射區(qū)段(未示出)甚至能夠?qū)崿F(xiàn)用于藍光的環(huán)繞解決方案。這種變化方案就可能適合在圖3中所示的實施例。
[0051]只要在技術(shù)上有意義，不同的實施例和實施方式的特征也能夠相互組合。
[0052]激勵光源可以包括同類的和/或不同的激光源，例如具有不同的激光波長或極化方向。色輪的軸線不一定要布置成共線的，而是也可以是傾斜的。此外還可以可運動地布置這些熒光材料輪，例如圍繞著它們駛?cè)牖蝰偝霰闷止馐?。色輪的表面不一定要布置成相互共面的，而是也可以相對傾斜，從而由此例如實現(xiàn)更好的通風(fēng)效果。色輪的表面也可以實現(xiàn)為弧形的，特別是自由形狀的。這些色輪可以具有不同的直徑。
【權(quán)利要求】
1.一種照明裝置(1)，具有 a.泵浦光源(2), b.第一熒光材料輪(4)， 1.其中，所述第一熒光材料輪(4)具有至少一個第一熒光材料區(qū)域(G，Y)，所述第一熒光材料區(qū)域能夠被所述泵浦光源(2)的泵浦光照射，并且所述泵浦光至少部分波長轉(zhuǎn)換地再次發(fā)射出去，并且 ?.其中，所述第一熒光材料輪(4)具有至少一個第一透射區(qū)域(D)， c.第二熒光材料輪(5)， 1.其中，所述第二熒光材料輪(5)具有至少一個第二熒光材料區(qū)域(R)，所述第二熒光材料區(qū)域能夠被所述泵浦光源(2)的泵浦光照射，并且所述泵浦光至少部分波長轉(zhuǎn)換地再次發(fā)射出去， d.其中，兩個所述熒光材料輪(4，5)設(shè)計用于圍繞其旋轉(zhuǎn)軸線(8，9 )旋轉(zhuǎn)，并且 e.其中，兩個所述熒光材料輪(4，5)直接地前后相鄰地并且相對彼此以及相對于所述泵浦光源的光路(2 )布置為，使得 1.所述第一熒光材料輪(4)的所述第一熒光材料區(qū)域(G，Y)能夠旋轉(zhuǎn)穿過所述泵浦光源(2)的所述光 路， ?.所述第一熒光材料輪(4)的所述第一透射區(qū)域(D)能夠旋轉(zhuǎn)穿過所述泵浦光源(2)的所述光路并且 ii1.所述第二熒光材料輪(5)的所述第二熒光材料區(qū)域(R)能夠在所述第一熒光材料輪(4)的所述第一透射區(qū)域(D)后面旋轉(zhuǎn)穿過所述泵浦光源(2)的所述光路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置(1)，其中，所述第一熒光材料區(qū)域(G，Y)包括至少一種來自類型I組的熒光材料，并且所述第二熒光材料區(qū)域(R)包括至少一種來自類型II組的熒光材料，并且其中，相比來自所述類型II組的所述熒光材料(R)，來自所述類型I組的所述熒光材料(G，Y)具有更小的轉(zhuǎn)換效率的溫度的相關(guān)性。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明裝置(1)，其中，所述第一熒光材料輪具有過濾區(qū)域，所述過濾區(qū)域?qū)τ谒龅诙晒獠牧陷喌霓D(zhuǎn)換光具有光譜過濾作用。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的照明裝置(1)，所述照明裝置具有會聚鏡組(3)，所述會聚鏡組布置在所述泵浦光源和所述第一熒光材料輪(4)之間，其中，所述會聚鏡組(3)設(shè)置用于會聚由所述第一熒光材料輪(4)發(fā)射的轉(zhuǎn)換光和由所述第二熒光材料輪(5)發(fā)射的轉(zhuǎn)換光。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置(I)，其中，所述會聚鏡組(3)設(shè)計為，使得所述泵浦光的焦斑(Fb)落在所述第一熒光材料輪(4)和所述第二熒光材料輪(5)之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的照明裝置(1)，其中，所述會聚鏡組(3)包括有色物鏡(11)，所述有色物鏡的、對于由所述第二熒光材料輪(5)的所述第二熒光材料區(qū)域(R)轉(zhuǎn)換波長的光的焦距(Fk)比所述有色物鏡的、對于由所述第一熒光材料輪(4)的所述第一熒光材料區(qū)域(G，Y)轉(zhuǎn)換波長的光的焦距(F)更長。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的照明裝置(1)，其中，所述第一熒光材料區(qū)域(G，Y)和所述第一透射區(qū)域(D)在旋轉(zhuǎn)方向上前后跟隨地布置在所述第一熒光材料輪(4)上。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的照明裝置(1)，其中，所述第一熒光材料輪(4)的所述第一熒光材料區(qū)域(G，Y)被分成區(qū)段。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的照明裝置(1)，其中，兩個所述熒光材料輪(4，5)布置為，使得其旋轉(zhuǎn)軸線(8，9)相互錯開地平行指向，并且在所述旋轉(zhuǎn)軸線(8，9)的方向上觀察，所述熒光材料輪(4，5 )相互部分地重疊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-8中任一項所述的照明裝置(1)，具有一個額外的第三熒光材料輪(33 )，其中，三個所述熒光材料輪(31-33)的旋轉(zhuǎn)軸線(37-39 )相互錯開地平行指向，并且在所述旋轉(zhuǎn)軸線(37-39)的方向上觀察，這三個所述熒光材料輪(31-33)在共同的部分區(qū)域內(nèi)重疊。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的、特別是根據(jù)權(quán)利要求10所述的照明裝置(1)，其中，所述熒光材料輪中的至少一個設(shè)計用于能夠移入或移出泵浦光束。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項所述的照明裝置(1)，其中，所述第一熒光材料輪(204)和所述第二熒光材料輪(205)布置在共同的旋轉(zhuǎn)軸(208)上。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置(I)，其中，兩個所述熒光材料輪(204，205)分別剛性地與所述共同的軸(208)連接，并且所述第二熒光材料區(qū)域(R)布置在所述第二熒光材料輪(205)上，以使得至少一部分所述第二熒光材料區(qū)域(R)落在所述第一熒光材料輪(204)的所述透射區(qū)域(D)的直線投影中。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的照明裝置(I)，其中，所述熒光材料輪中的至少一個能夠在其旋轉(zhuǎn)軸線的方向上移動。
15.一種用于運行根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的照明裝置(I)的方法，其具有以下方法步驟: ?通過轉(zhuǎn)動所述第一熒光材料輪(4)穿過所述泵浦光束產(chǎn)生第一轉(zhuǎn)換光， ?通過轉(zhuǎn)動所述第二熒光材料輪(5)穿過所述泵浦光束產(chǎn)生第二轉(zhuǎn)換光， ?借助布置在所述泵浦光源(2)和所述第一熒光材料輪(4)之間的所述會聚鏡組(3)會聚所述第一和所述第二轉(zhuǎn)換光。
【文檔編號】F21V14/00GK104020634SQ201410069817
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年2月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月1日
【發(fā)明者】奧利弗·梅赫爾 申請人:歐司朗有限公司