相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本申請(qǐng)要求享有于2014年11月25日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)no.62/084,358根據(jù)35u.s.c.§119(e)(1)的受益權(quán)，該美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)通過(guò)引用并入本文。

本技術(shù)大體涉及包括固態(tài)照明(ssl)裝置的照明裝置，特別涉及包括厚的例如棱鏡形或圓柱形或球形或穹頂形散射元件的照明裝置，以及具有凸形輸出表面的光學(xué)提取器。

背景技術(shù)：

照明裝置的發(fā)展在許多方面已經(jīng)將重點(diǎn)放在如何將盡可能多的光提取到環(huán)境中，同時(shí)這樣做提供至少一些對(duì)光的傳播方向性，使其有助于應(yīng)用在空間照明、指示、顯示/或其它照明應(yīng)用中。這些方面適用于所有類型的ssl和非ssl照明裝置，并且通常在光學(xué)子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中證明了這些方面自身。當(dāng)在光密材料內(nèi)產(chǎn)生光時(shí)，這些要求尤為重要。有效利用源于準(zhǔn)點(diǎn)源的高亮度光源并控制相應(yīng)的眩光對(duì)光學(xué)子系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了許多挑戰(zhàn)。這些和其它方面在發(fā)光二極管(led)、基于led的照明裝置和其它ssl裝置的構(gòu)造中已經(jīng)變得越來(lái)越重要。

與白熾光源和熒光光源相比，尤其發(fā)現(xiàn)ssl裝置由于其低功耗、高發(fā)光效率長(zhǎng)使用壽命而在大部分照明應(yīng)用中得到快速應(yīng)用。已經(jīng)開(kāi)發(fā)了能夠經(jīng)由適當(dāng)?shù)陌l(fā)光材料(也稱為磷光體)通過(guò)對(duì)短波長(zhǎng)泵浦光的下轉(zhuǎn)換來(lái)生成高質(zhì)量白光的ssl裝置，短波長(zhǎng)泵浦光包括由相應(yīng)的led提供的紫外光、藍(lán)光或其它光。這種裝置可以被稱為基于磷光體的led(pled)。雖然由于光轉(zhuǎn)換而導(dǎo)致功率損失，但是與從直接產(chǎn)生紅色、綠色、藍(lán)色、琥珀色和/或其它顏色的光的led的各種組合發(fā)射的光而產(chǎn)生白光的燈具相比，pled的各個(gè)方面都能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)基于pled的燈具而言的降低復(fù)雜性、更好的成本效率和耐用性。

雖然正積極地研究和開(kāi)發(fā)新類型的磷光體，然而，基于pled的照明裝置和/或燈具的構(gòu)造由于可用的發(fā)光材料的性質(zhì)而提出進(jìn)一步挑戰(zhàn)。例如，這些挑戰(zhàn)包括來(lái)自光子轉(zhuǎn)換的光能量損耗——一般而言被稱為斯托克斯(stokes)損耗或斯托克斯位移、來(lái)自斯托克斯損耗的自加熱、光子轉(zhuǎn)換性質(zhì)對(duì)工作溫度的依賴性、由于在過(guò)熱或其它損害的作用下磷光體的化學(xué)和物理組成的永久改變而導(dǎo)致的退化、轉(zhuǎn)換性質(zhì)對(duì)光強(qiáng)度的依賴性、在發(fā)自磷光體的轉(zhuǎn)換光的隨機(jī)發(fā)射的作用下光沿非期望方向的傳播、磷光體的非期望的化學(xué)性質(zhì)和照明裝置中磷光體的受控沉積。

因此，需要一種克服現(xiàn)有技術(shù)中的至少一個(gè)缺陷的照明裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

通常，本文描述的技術(shù)的創(chuàng)新方面可以在包括以下一個(gè)或多個(gè)方面的照明裝置中實(shí)現(xiàn)：

在第一方面中，照明裝置包括：一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(lee)，其被構(gòu)造為提供泵浦光；以及散射元件，其包括嵌入介電材料中的磷光體基質(zhì)。磷光體被構(gòu)造為吸收泵浦光的至少一部分，并且發(fā)射轉(zhuǎn)換光，該轉(zhuǎn)換光具有比泵浦光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光波長(zhǎng)。介電材料對(duì)于泵浦光和轉(zhuǎn)換光是透明的。散射元件形成與lee的輸入界面，使得由lee發(fā)射的泵浦光通過(guò)輸入界面被輸入到散射元件中。輸入界面具有第一維度。散射元件具有與第一維度正交且比第一維度大1-10度的第二維度。此外，照明裝置包括：光學(xué)提取器，其形成與散射元件的提取界面，使得來(lái)自散射元件的混合光通過(guò)提取界面被輸入到光學(xué)提取器中。光學(xué)提取器的輸出表面相對(duì)于提取界面被布置和成形，使得由光學(xué)提取器通過(guò)提取界面接收的混合光以小于或等于臨界角θc＝arcsin(ne/no)的入射角照射在輸出表面上，其中ne是光學(xué)提取器的折射率，以及no是光學(xué)提取器周圍環(huán)境的折射率。

前述和其它實(shí)施例各自視情況可單獨(dú)地或以組合的形式包括下列特征中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施方案中，提取界面具有沿著第一維度并且是第一維度的3-30倍大的第三維度。在一些實(shí)施方案中，提取界面被成形為球的一部分，并且散射元件的第二維度對(duì)應(yīng)于球的半徑。

在一些實(shí)施方案中，磷光體可以均勻分布在介電材料內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，基質(zhì)的介電材料可以是塑料或玻璃。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)lee可包括一個(gè)或多個(gè)led管芯(leddie)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)lee可包括一個(gè)或多個(gè)led封裝。在一些實(shí)施方案中，混合光可包括轉(zhuǎn)換的光的一部分和泵浦光的未被磷光體轉(zhuǎn)換的一部分。在任何上述實(shí)施方案中，照明裝置還可包括從輸入界面延伸到提取界面的邊界的反射器。

在一些實(shí)施方案中，光學(xué)提取器可以相對(duì)于提取界面被布置和成形，使得混合光照射在提取界面上的入射角大于或等于布魯斯特(brewster)角θb＝arctan(ne/no)。在一些實(shí)施方案中，光學(xué)提取器可以相對(duì)于提取界面被布置和成形，使得混合光照射在提取界面上的入射角小于布魯斯特角θb＝arctan(ne/no)。

在第二方面中，照明裝置包括：一個(gè)或多個(gè)發(fā)光二極管(led)，其被構(gòu)造為提供泵浦光；以及散射元件，其包括嵌入介電材料中的磷光體基質(zhì)。磷光體被構(gòu)造為吸收泵浦光的至少一部分，并且發(fā)射轉(zhuǎn)換光，該轉(zhuǎn)換光具有比泵浦光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光波長(zhǎng)。介電材料對(duì)于泵浦光和轉(zhuǎn)換光是透明的。散射元件形成與led的輸入界面，使得由led發(fā)射的泵浦光通過(guò)輸入界面被輸入到散射元件中。輸入界面具有第一維度。散射元件具有與第一維度正交且比第一維度大1-10度的第二維度。此外，照明裝置包括：光學(xué)提取器，其形成與散射元件的提取界面，使得來(lái)自散射元件的混合光通過(guò)提取界面被輸入到光學(xué)提取器中。光學(xué)提取器的輸出表面具有滿足條件ro≥re(ne/no)的半徑ro，其中re是內(nèi)接提取界面的名義球的半徑，并且其中ne是光學(xué)提取器的折射率，以及no是光學(xué)提取器周圍環(huán)境的折射率。

前述和其它實(shí)施例各自視情況可單獨(dú)地或以組合的形式包括下列特征中的一個(gè)或多個(gè)。在一些實(shí)施方案中，散射元件可以被成形為具有半徑re的名義球的球形穹頂，使得散射元件的第二維度對(duì)應(yīng)于半徑re；并且光學(xué)提取器可以被成形為具有對(duì)應(yīng)于半徑re的內(nèi)半徑的球形殼體。在一些實(shí)施方案中，散射元件能夠被成形為圓柱，所述圓柱具有等于第二維度的高度，以及具有沿著第一維度且是第一維度的3-30倍大的基圓直徑2re，并且光學(xué)提取器可以被成形為具有半徑ro的球形穹頂。

在一些實(shí)施方案中，半徑ro可滿足條件ro＝re(ne/no)。

在一些實(shí)施方案中，半徑ro可滿足條件re(ne/no)<ro≤re√[1+(ne/no)²]。

在后一種實(shí)施方案的一些情況下，半徑ro可以滿足條件ro＝re√[1+(ne/no)²]。

在后一種實(shí)施方案的其它情況下，半徑ro可滿足條件ro>re√[1+(ne/no)²]。

在任何上述實(shí)施方案中，照明裝置還可包括從輸入界面延伸到提取界面的邊界的反射器。

在一些實(shí)施方案中，磷光體可以均勻分布在介電材料內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，基質(zhì)的介電材料可以是塑料或玻璃。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)led包括一個(gè)或多個(gè)led管芯。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)led可包括一個(gè)或多個(gè)led封裝。在一些實(shí)施方案中，混合光可包括轉(zhuǎn)換光的一部分和泵浦光的未被磷光體轉(zhuǎn)換的一部分。

在下面的附圖和說(shuō)明中闡明了本文所描述的技術(shù)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的細(xì)節(jié)。所公開(kāi)的技術(shù)的其它特征、方面和優(yōu)勢(shì)將根據(jù)說(shuō)明書(shū)、附圖和權(quán)利要求變得清楚。

附圖說(shuō)明

圖1a示出了具有層形或3d散射元件以及帶有凸出輸出表面的光學(xué)提取器的照明裝置的示意圖。

圖1b示出了由與如圖1a所示的照明裝置類似的照明裝置輸出的混合光的頻譜的示例。

圖2a示出具有球殼形散射元件以及帶有公共提取界面的球殼形光學(xué)提取器的照明裝置的示例的示意性橫截面圖。

圖2b示出具有板形散射元件以及帶有公共提取界面的球形穹頂形光學(xué)提取器的照明裝置的示例的示意性橫截面。

圖3示出具有圓柱形散射元件以及帶有公共提取界面的球形穹頂形光學(xué)提取器的照明裝置的示例的示意性橫截面。

圖4示出具有球形穹頂形散射元件以及帶有公共提取界面的球殼形光學(xué)提取器的照明裝置的示例的示意性橫截面圖。

各個(gè)附圖中的附圖標(biāo)記和標(biāo)號(hào)表示本公開(kāi)的特定特征的示例性方面、實(shí)施方案。

具體實(shí)施方式

本技術(shù)涉及包括ssl裝置、層形或三維(3d)散射元件和具有凸形輸出表面的光學(xué)提取器的照明裝置。所公開(kāi)的照明裝置可用于諸如一般照明和/或顯示照明的應(yīng)用中，顯示照明例如為投影顯示器、背光lcd、標(biāo)牌等。

圖1a示出了具有層形或3d散射元件120以及帶有凸出輸出表面135的光學(xué)提取器130的照明裝置100的示意圖。照明裝置100還包括一個(gè)或多個(gè)發(fā)光元件(lee)110和轉(zhuǎn)換/回收封殼140。照明裝置100遍及寬范圍的角度有效地向周圍環(huán)境提供寬帶均質(zhì)光。

lee被構(gòu)造為在操作期間產(chǎn)生光和發(fā)出光。例如，由lee110發(fā)射的光(也稱為泵浦光)的光譜功率分布可以集中在藍(lán)色波長(zhǎng)范圍內(nèi)。根據(jù)上下文，光的顏色可以指其色度。通常，lee110是例如當(dāng)通過(guò)在其上施加電位差或使電流經(jīng)過(guò)其而被觸發(fā)時(shí)，在電磁光譜的區(qū)域或區(qū)域的組合中發(fā)射輻射的裝置，電磁光譜的區(qū)域例如為可見(jiàn)光區(qū)域、紅外區(qū)域和/或紫外區(qū)域。lee110可具有單色、準(zhǔn)單色、多色或?qū)拵Ч庾V發(fā)射特性。單色或準(zhǔn)單色的lee的示例包括半導(dǎo)體發(fā)光二極管、有機(jī)發(fā)光二極管、聚合物/聚合體發(fā)光二極管(led)。在一些實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)lee110可以是發(fā)射輻射的單個(gè)特定裝置，例如led管芯，或者可以是一起發(fā)射輻射的特定裝置的多個(gè)實(shí)例的組合。這樣的lee110可包括其中放置一個(gè)或多個(gè)特定裝置的殼體或封裝。作為另一示例，一個(gè)或多個(gè)lee110可以是包括一個(gè)或多個(gè)激光器并且更具體地包括半導(dǎo)體激光器的單個(gè)裝置，所述半導(dǎo)體激光器例如為垂直腔表面發(fā)射激光器(vcsel)和邊緣發(fā)射激光器。在利用半導(dǎo)體激光器的實(shí)施例中，層形或3d散射元件120用于減少(例如，消除)激光的空間和時(shí)間相干性，這在照明裝置100可以被人直接觀看的情況下可能是有利的。lee110的其它示例包括超發(fā)光二極管和其它超發(fā)光裝置。

層形或3d散射元件120具有定位成接收來(lái)自lee110的光的輸入表面115。在一些情況下，輸入表面115與一個(gè)或多個(gè)lee110間隔開(kāi)。在其它情況下，輸入表面115是3d散射元件120與一個(gè)或多個(gè)lee110的光學(xué)界面。在后一種情況下，輸入表面115將被稱為輸入界面115。層形或3d散射元件120包括布置成使來(lái)自lee110的光散射并提供混合光的散射中心。這種散射可以被構(gòu)造為大致是各向同性的?；旌瞎饪砂◤椥陨⑸涞谋闷止?表示為虛線)和非彈性散射的泵浦光(表示為短劃線)。根據(jù)其性質(zhì)，散射可以是與散射中心進(jìn)行組合吸收/發(fā)射和/或折射交互的結(jié)果。彈性散射的泵浦光，如果有的話，包括在散射中心已經(jīng)經(jīng)歷了彈性散射的光子。非彈性散射的泵浦光包括在散射中心處已經(jīng)經(jīng)歷了非彈性散射的光子。例如，光子的光譜分布由于彈性散射而保持大致不變，或者另一方面在非彈性散射作用下改變。典型的彈性散射例如在散射中心處需要光折射。典型的非彈性散射需要在先前被散射中心吸收的光的作用下從散射中心發(fā)射光。

關(guān)于在該說(shuō)明書(shū)中描述的技術(shù)，非彈性散射通常與一個(gè)可見(jiàn)或紫外(uv)入射光子和一個(gè)可見(jiàn)射出光子相關(guān)聯(lián)。由散射中心產(chǎn)生的光的散射能夠起因于諸如光轉(zhuǎn)換作用、折射作用、和/或其它作用和/或其組合。在一個(gè)散射中心處起因于非彈性散射的多個(gè)射出光子的分布可以是各向異性的，例如在光轉(zhuǎn)換的作用下通常是這種情況。在多個(gè)散射中心處起因于彈性散射的多個(gè)射出光子的分布可以取決于例如散射中心的形狀、布置和/或組成而是各向異性的。散射中心可包括一個(gè)或多個(gè)部分，每個(gè)部分使光例如通過(guò)光轉(zhuǎn)換、折射或其它作用沿一條或多條路徑散射。示例性散射中心包括物質(zhì)的組成或結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性。為了在光傳播中實(shí)現(xiàn)預(yù)定程度的隨機(jī)性，光不得不經(jīng)歷多個(gè)彈性散射事件。如此，要求這樣的多次散射事件超過(guò)預(yù)定的隨機(jī)性，例如，當(dāng)光通過(guò)與僅通過(guò)折射而散射光的散射中心的相互作用而被散射時(shí)。例如，散射中心可包括光轉(zhuǎn)換材料(lcm)和/或非光轉(zhuǎn)換材料。經(jīng)lcm的光轉(zhuǎn)換是非彈性散射的形式。

lcm是根據(jù)第一光譜分布吸收光子并且根據(jù)第二光譜分布發(fā)射光子的材料，如下面結(jié)合圖1b所述。術(shù)語(yǔ)光轉(zhuǎn)換、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換和/或顏色轉(zhuǎn)換可交換地使用。例如，lcm也被稱為光致發(fā)光或顏色轉(zhuǎn)換材料。lcm可包括光致發(fā)光物質(zhì)、熒光物質(zhì)、磷光體、量子點(diǎn)、基于半導(dǎo)體的光轉(zhuǎn)換器等。lcm還可包括稀土元素。

圖1b示出了由照明裝置100輸出的混合光的光譜115的示例。在照明裝置100中用作lee110的藍(lán)色led可具有發(fā)射光譜111。另外，圖1b示出了散射中心的吸收光譜112和發(fā)射光譜113以及混合光115的光譜(后者用虛線表示)。彈性散射光的光譜功率分布與泵浦光(對(duì)應(yīng)于光譜111)的光譜功率分布相同。而且，散射中心112的吸收光譜與由發(fā)光元件111發(fā)射的光的光譜重疊。非彈性散射光的光譜功率分布不同于泵浦光。舉例來(lái)說(shuō)，非彈性散射光將具有被移位(例如，斯托克斯(stokes)移位)到比泵浦光光譜111更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光譜113。例如，當(dāng)藍(lán)色泵浦光被非彈性散射時(shí)，可產(chǎn)生具有整體黃色/琥珀色的光，例如對(duì)應(yīng)于光譜113。而且，混合光115的光譜是彈性散射光的光譜111和非彈性散射光的光譜113的組合。

再次參考圖1a，層形或3d散射元件120可以被構(gòu)造為通過(guò)使進(jìn)入層形或3d散射元件的所有光大致散射同時(shí)允許大部分光通過(guò)層形或3d散射元件，來(lái)大致隨機(jī)化從lee110接收的光的傳播方向。

由諸如為透明玻璃或透明有機(jī)聚合物的透明材料形成光學(xué)提取器130，并且光學(xué)提取器130具有凸形輸出表面135。輸出表面135通常是透明表面。換句話說(shuō)，經(jīng)過(guò)輸出表面135的混合光的變化通?？梢酝ㄟ^(guò)斯內(nèi)爾(snell)折射定律來(lái)描述，這與例如發(fā)生透射光的進(jìn)一步散射的不透明或漫射表面截然相反。光學(xué)提取器130與層形或3d散射元件120接觸，使得在接觸位置處、在層形或3d散射元件與光學(xué)提取器之間存在光學(xué)界面125，并且光學(xué)界面與層形或3d散射元件的輸入表面/界面115相對(duì)。光學(xué)界面125被稱為提取界面125。層形或3d提取元件130被布置成使得透過(guò)提取界面125的混合光進(jìn)入光學(xué)提取器130。來(lái)自層形或3d散射元件120的直接到達(dá)光學(xué)提取器130的輸出表面135的光被稱為前向光。

在一些實(shí)施方案中，照明裝置100在lee110和具有折射率n0的層形或3d散射元件120的輸入表面115之間包括諸如氣體(例如空氣)的介質(zhì)，并且該層形狀或3d散射元件包括具有第一折射率ns(其中n0<ns)的材料。來(lái)自層形或3d散射元件120的、到達(dá)輸入表面115的光被稱為后向光。因?yàn)閚0<ns，所以輸入表面115只允許一小部分的后向光逃逸到低折射率介質(zhì)中。這里，光學(xué)提取器130的透明材料具有折射率ne，其中n0≤ne，并且該透明材料與提取界面125浸入耦合。因此，照明裝置100不均勻地傳播混合光，因?yàn)橥干涞那跋蚬獾牧看笥谕干涞降驼凵渎式橘|(zhì)中的后向光的量。在這種情況下，取決于n0和ne之間的不對(duì)稱程度，層形或3d散射元件120與光學(xué)提取器130之間的提取界面125允許變化的前向光透射與后向光透射的比率。如果ne和ns大致相等，則達(dá)到該比率的高度不對(duì)稱性。在層形或3d散射元件120的相對(duì)側(cè)上具有不對(duì)稱光學(xué)界面(即，不同的折射率失配)的發(fā)光裝置被稱為不對(duì)稱散射光閥(aslv)或aslv照明裝置。

光學(xué)提取器130的輸出表面135是透明表面，其被成形為使得直接照射在輸出表面上的混合光滿足指定的反射條件，以確保直接照射在輸出表面上的混合光經(jīng)歷很少的全內(nèi)反射或不經(jīng)歷全內(nèi)反射(tir)。以這種方式，輸出表面135透射照射在其上的大部分光，所述光從層形或3d散射元件120直接傳播到輸出表面135并且在至少某些平面中傳播，并且在光第一次經(jīng)過(guò)時(shí)將光輸出到光學(xué)提取器130的環(huán)境中。經(jīng)輸出表面135輸出的混合光可以用于由照明裝置100提供的照明或指示功能，或用于與照明裝置結(jié)合工作的另一光學(xué)系統(tǒng)的進(jìn)一步操縱。

下面描述由光學(xué)提取器130的輸出表面135的形狀滿足的一些指定的反射條件。在一些實(shí)施例中，光學(xué)提取器130的輸出表面135被成形為具有半徑ro的球形或圓柱形穹頂或殼體，使得提取界面125設(shè)置在由相應(yīng)的名義球或圓柱(notionalsphereorcylinder)限定的光學(xué)提取器的區(qū)域內(nèi)，所述相應(yīng)的名義球或圓柱與輸出表面同心并且具有半徑rw＝ro/ne，其中ne是光學(xué)提取器的折射率。這樣的構(gòu)造被稱為維爾斯特拉斯(weierstrass)幾何結(jié)構(gòu)或維爾斯特拉斯構(gòu)造。應(yīng)注意的是，球形維爾斯特拉斯幾何結(jié)構(gòu)能夠避免經(jīng)過(guò)由對(duì)應(yīng)的名義ro/ne球限制的區(qū)域的光線的tir，而不論傳播平面如何。對(duì)于在以淺角度與相應(yīng)的圓柱軸線相交的平面內(nèi)傳播的光，即使光穿過(guò)由相應(yīng)的名義rw＝ro/ne圓柱限制的區(qū)域時(shí)，圓柱形的維爾斯特拉斯幾何結(jié)構(gòu)也可以顯示tir。

應(yīng)當(dāng)注意，其它照明裝置可具有帶有非球形或非圓柱形輸出表面135的提取器元件130，非球形或非圓柱形輸出表面135可以用于折射光并且有助于以與由球形或圓柱形出射表面(exitsurface)提供的方式不同的方式使輸出強(qiáng)度分布成形。維爾斯特拉斯幾何結(jié)構(gòu)的定義可以通過(guò)要求提取界面125落入從輸出表面的點(diǎn)p對(duì)向的錐體內(nèi)而擴(kuò)展到包括具有非圓形截面的輸出表面135，所述錐體也被稱為接受錐體，所述的錐體的軸線對(duì)應(yīng)于在點(diǎn)p處的相應(yīng)的表面法線并且具有2*arcsin(k*no/ne)的頂點(diǎn)，其中no是在輸出表面外部上介質(zhì)的折射率，并且k是小于ne的正數(shù)。注意，輸出表面135需要被構(gòu)造成使得多個(gè)所有提出的錐體限制具有非零體積的空間。還要注意的是，假設(shè)k是指確定在未涂覆的輸出表面135處的tir的量的參數(shù)，該未涂覆的輸出表面135將在構(gòu)成光學(xué)提取器130的輸出表面的一側(cè)上具有ne>1的光密度介質(zhì)與在輸出表面的外部上的諸如為在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力條件下具有no至1.00的空氣的典型氣體分離。取決于該實(shí)施例，k能夠略大于1但是優(yōu)選小于1。如果k>1，則可以在光學(xué)提取器130內(nèi)部的輸出表面135處發(fā)生一些tir。在一些實(shí)施例中，這導(dǎo)致提取界面125在輸出表面的點(diǎn)p處在垂直于輸出表面的方向上離輸出表面135至少r(p)*(1-k/ne)。這里，r(p)是在點(diǎn)p處的輸出表面135的局部曲率半徑，并且ne是光學(xué)提取器130的折射率。對(duì)于具有k＝1的球形或圓柱形輸出表面135，由所提出的錐體限制的邊界分別對(duì)應(yīng)于球形或圓柱形維爾斯特拉斯幾何結(jié)構(gòu)。在這種情況下，由光學(xué)提取器130通過(guò)提取界面125接收的混合光以小于臨界角θc＝arcsin(ne)的入射角照射在輸出表面135上。一些實(shí)施例被構(gòu)造成通過(guò)挑選k>1而允許一些tir。在這些情況下，k/n被限制為例如k/n<0.8?？傊?，如果具有折射率ne的光學(xué)提取器130的輸出表面135的半徑ro等于或大于ro≥rw＝nere，則認(rèn)為照明裝置100滿足維爾斯特拉斯構(gòu)造，其中re為照明裝置的提取界面125的半徑。

在一些實(shí)施例中，參數(shù)k不僅小于1，以避免對(duì)在至少一個(gè)平面中傳播的光在光學(xué)提取器130的輸出表面135處產(chǎn)生tir，但是令k如此小以至于額外避免某些菲涅耳(fresnel)反射。在這些情況下，由光學(xué)提取器130通過(guò)提取界面125接收的混合光相對(duì)于空氣界面以等于或小于布魯斯特角θb＝arctan(ne)的入射角照射在輸出表面135上。更一般地，從由具有頂點(diǎn)2*arctan(1/ne)的點(diǎn)p對(duì)向的錐體約束的方向內(nèi)照在輸出表面的點(diǎn)p處的p偏振光在輸出表面135處將不被反射，所述錐體的軸線對(duì)應(yīng)于在點(diǎn)p處的表面法線。這樣的構(gòu)造被稱為布魯斯特幾何結(jié)構(gòu)(或布魯斯特構(gòu)造)，并且輸出表面135形成布魯斯特球或布魯斯特圓柱?？傊?，如果光學(xué)提取器130的輸出表面135的半徑ro等于或大于其中re是照明裝置的提取界面125的半徑，則照明裝置100被認(rèn)為滿足布魯斯特構(gòu)造。注意，對(duì)于照明裝置100的提取界面125的給定半徑re，滿足布魯斯特條件的光學(xué)提取器130具有最小半徑ro(布魯斯特；最小)＝rb的輸出表面135，rb大于滿足維爾斯特拉斯條件的光學(xué)提取器的輸出表面的最小半徑ro(維爾斯特拉斯；最小)＝rw。

在光學(xué)提取器130的第一實(shí)施方案中，對(duì)于提取界面125的給定半徑re，光學(xué)提取器130的輸出表面135的半徑ro大于或等于布魯斯特半徑：在第一實(shí)施方案中，光學(xué)提取器130的體積ve可以從等于布魯斯特體積的最小體積——對(duì)于ro＝rb，ve＝vb，變化到無(wú)限大，對(duì)于ro→∞，ve→∞。當(dāng)光學(xué)提取器130的體積ve從∞減小至布魯斯特體積時(shí)，由于在(具有折射率ne＝1.5的光學(xué)提取器130的)輸出表面135處的菲涅耳反射引起的混合光所遭受的損失僅增加約20％。

在光學(xué)提取器130的一些其它實(shí)施方案中，對(duì)于提取界面125的給定半徑re，光學(xué)提取器130的輸出表面135的半徑ro在維爾斯特拉斯半徑rw＝nere與布魯斯特半徑之間：rw≤ro≤rb。第二實(shí)施方案中的光學(xué)提取器130的體積ve可以從等于維爾斯特拉斯體積的最小體積——對(duì)于ro＝rw，ve＝vw，變化到等于布魯斯特體積的最大體積——對(duì)于ro＝rb，ve＝vb。由于在(具有折射率ne＝1.5的光學(xué)提取器130的)輸出表面135處的菲涅耳反射引起的混合光遭受的損失增加了50％，而光學(xué)提取器130的體積從布魯斯特體積vb僅下降了20％到維爾斯特拉斯體積vw。鑒于上述體積對(duì)于第一和第二實(shí)施方案的損失懲罰考慮，例如，光學(xué)提取器130的一些實(shí)施例將具有滿足條件ro≈1.5rb，1.2rb，1.1rb，rb，0.9rb，0.8rb或0.5rb的輸出表面135的半徑。結(jié)合圖2b，在臨時(shí)申請(qǐng)62/084,358(其通過(guò)引用并入本文)的附件中詳細(xì)描述了作為其體積的函數(shù)的光學(xué)提取器130的損失懲罰的上述估計(jì)。

此外，在圖1a所示的示例中，轉(zhuǎn)換/回收封殼140被定義為包圍層形或3d散射元件120。轉(zhuǎn)換/回收封殼140被布置并且構(gòu)造為通過(guò)使混合光中的至少一些通過(guò)提取界面125從層形或3d散射元件120出射進(jìn)入光學(xué)提取器130中并且減少返回到lee110(在lee110處，混合光可以被吸收)混合光的量，而回收向后方向傳播的該混合光的一部分。如圖3和圖4所示，如果3d散射元件120完全填充轉(zhuǎn)換/回收封殼140，則轉(zhuǎn)換/回收封殼僅僅表示由輸入界面115、3d散射元件的提取界面125、以及將背向散射光重定向遠(yuǎn)離輸入界面的一個(gè)或多個(gè)附加的光學(xué)部件“約束”的轉(zhuǎn)換封殼。如圖2a和圖2b所示，如果層形散射元件120沒(méi)有完全填充轉(zhuǎn)換/回收封殼140，則轉(zhuǎn)換/回收封殼也包圍鄰近層形散射元件的輸入表面115的介質(zhì)。在圖2a中所示的一個(gè)這樣的示例中，轉(zhuǎn)換/回收封殼240a由提取界面225a和反射器245a約束。在圖2b中所示的另一個(gè)這樣的示例中，轉(zhuǎn)換/回收封殼240b由提取界面225b和光學(xué)耦合器245b的側(cè)表面245b約束。再次參考圖1a，請(qǐng)注意，從轉(zhuǎn)換/回收封殼140回收的背向散射光進(jìn)一步增加了通過(guò)照明裝置100的光的傳播的不對(duì)稱性。

此外，可以使用常規(guī)的擠出和模制技術(shù)以及常規(guī)或其它組裝技術(shù)來(lái)制造照明裝置100，本文描述了一些示例。照明裝置100的成分能夠包括一種或多種有機(jī)或無(wú)機(jī)材料，例如丙烯酸、硅樹(shù)脂、聚丙烯(pp)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚碳酸酯、諸如kynartm的聚偏二氟乙烯、清漆、丙烯酸、橡膠、諸如rytontm的聚苯硫醚(pps)、聚砜、聚醚酰亞胺(pei)、聚醚醚酮(peek)、諸如noryltm的聚氧化亞苯(ppo)、玻璃、石英、硅酸鹽、粘合劑、其它聚合物有機(jī)或無(wú)機(jī)玻璃和/或其它材料。

在一些實(shí)施例中，光學(xué)提取器130和層形或3d散射元件120是一體地形成的。在這種一體化形式的示例中，提取界面125是在對(duì)應(yīng)的一體化形成的物體的區(qū)域之間繪制的名義界面，使得提取界面大致包括由散射中心形成的界面。例如，當(dāng)層形或3d散射元件120在與用來(lái)形成光學(xué)提取器130的材料相同的材料內(nèi)部包括散射中心時(shí)，情況可能是這樣。以這種方式，層形或3d散射元件120可以被成形為提供轉(zhuǎn)換屬性的預(yù)定空間分布的瓦片、圓盤(pán)、球形或非球面殼或穹頂、管狀、棱柱形或其它細(xì)長(zhǎng)殼或其它結(jié)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)來(lái)自層形或3d散射元件的包括顏色和/或亮度均勻性的預(yù)定光輸出分布。

層形或3d散射元件120可以與光學(xué)提取器130相鄰或部分地或完全被光學(xué)提取器130包圍。下面結(jié)合圖2a、圖2b、圖3和圖4詳細(xì)發(fā)描述層形或3d散射元件120的以及光學(xué)提取器130的各種形狀及其組合。

圖2a示出了在具有球殼形散射元件220a和球殼形光學(xué)提取器230a的照明裝置200a的x-z平面中的示意性橫截面，所述球殼形散射元件220a和球殼形光學(xué)提取器230a具有公共提取界面225a。在一些實(shí)施方案中，照明裝置200a圍繞z軸具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。在其它實(shí)施方案中，照明裝置200a沿著y軸(即，沿垂直于頁(yè)面的方向)是延長(zhǎng)的。照明裝置200a還包括一個(gè)或多個(gè)lee210(例如，藍(lán)色泵)和平面反射體245a(例如，由雙線表示的鏡子)。散射元件220a具有輸入表面215a，該輸入表面215a與lee210間隔開(kāi)并且定位成接收來(lái)自lee的光。在該示例中，將lee210插入到平面反射體245a的開(kāi)口(例如，具有半寬度rd)中。例如，lee210的x-y平面中的維度2rd可以為大約1mm。在一些實(shí)施方案中，反射器245a至少延伸到散射元件220a的輸入表面215a。在其它實(shí)施方案中，反射器245a至少延伸到光學(xué)提取器230a的輸出表面235。在該示例中，球殼形散射元件220a位于光學(xué)提取器230a的內(nèi)側(cè)上，并且具有大致均勻的厚度，使得散射元件的提取界面225a與輸入表面215a之間的距離對(duì)于光學(xué)提取的任意點(diǎn)是恒定的。球殼形散射元件220a的厚度小于1mm，例如0.5mm、0.2mm、0.1mm或其它厚度。注意，在該示例中，球殼形散射元件220a的厚度是lee210的維度2rd的大約1/10至1/3倍。因此，球殼形散射元件220a是結(jié)合圖1a描述的層形散射元件120的第一實(shí)施例。

此外，球殼形散射元件220a的輸入表面215a與光學(xué)提取器230a的空氣填充的半球形封殼240a相鄰。封殼240包含lee210及其周圍的反射器245a。這里，提取界面225a的半徑re可為3mm至5mm。在一些實(shí)施方式中，提取器元件230a的輸出表面235與提取界面225a同心，并且具有滿足以下反射條件之一的半徑ro。反射條件1：ro>rb，其中布魯斯特半徑rb通過(guò)與提取界面225a的半徑re相關(guān)；反射條件2：ro＝rb；反射條件3：rw<ro<rb，其中維爾斯特拉斯半徑rw通過(guò)rw＝nere與提取界面的半徑re相關(guān)；反射條件4：ro＝rw。以這種方式，直接照射在輸出表面235上的混合光在其上經(jīng)歷很少的全內(nèi)反射或不經(jīng)歷全內(nèi)反射。

此外，在該實(shí)例中，光傳播不對(duì)稱性大部分起因于球殼形散射元件220a(具有指數(shù)ns)的內(nèi)部(指數(shù)n0)和外部(指數(shù)ne)上的材料的折射率不相等。例如，如果1.3<ns<1.6并且n0＝1.0(即，n0<ns)，輸入表面215a上的各向同性分布的混合光的大部分(約75％)將通過(guò)tir被反射回到球殼形散射元件220a中，并且只有較小的部分(約25％)將向后被透射到回收封殼240a的空氣介質(zhì)中，有些可能從回收封殼240a的空氣介質(zhì)到達(dá)lee210。在一些實(shí)施方案中，在提取界面225a處，條件ns≤ne將保證到達(dá)提取界面的大致所有的混合光將遷移到提取元件230a中，并且上述反射條件1、2、3或4將進(jìn)一步保證幾乎所有的混合光將通過(guò)輸出表面235透射到空氣中而沒(méi)有tir。僅小部分(取決于入射角，少至約4％)在輸出表面235處將通過(guò)菲涅耳反射返回。

圖2b示出了具有板形散射元件220b和球形穹頂形光學(xué)提取器230b的照明裝置200b的示例的示意性橫截面，該球形穹頂形光學(xué)提取器230b具有公共提取界面225b。在一些實(shí)施方案中，照明裝置200b圍繞z軸具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。在其它實(shí)施方案中，照明裝置200b沿著y軸(即，沿垂直于頁(yè)面的方向)是延長(zhǎng)的。照明裝置200b還包括一個(gè)或多個(gè)lee210(例如，藍(lán)色泵)和光學(xué)耦合器245b(例如，被構(gòu)造為復(fù)合拋物面聚光器(cpc)、錐形或具有由雙重線表示的反射側(cè)表面的其它中空光學(xué)耦合器)。注意，光學(xué)耦合器245b的填充空氣的封殼240b包圍lee210和板形散射元件220b。這里，lee210位于光學(xué)耦合器245b的輸入孔隙處。例如，lee210的x-y平面中的維度2rd可以為1mm。板形散射元件220b位于光學(xué)耦合器245b的輸出孔隙處，并且具有輸入表面215b，板形散射元件220b通過(guò)輸入表面215b接收來(lái)自lee210的泵浦光。在該示例中，板形散射元件220b具有大致均勻的厚度，使得板形散射元件的提取界面225b與輸入表面215b之間的距離對(duì)于光學(xué)提取的任何點(diǎn)是恒定的。板形散射元件220b的厚度小于1mm，例如0.5mm、0.2mm、0.1mm或其它厚度。注意，在該示例中，板形散射元件220b的厚度是lee210的維度2rd的約1/10至1/3倍。另外，散射元件220b的x-y平面中的維度2re可以是約3mm至5mm。這樣，板形散射元件220b是上面結(jié)合圖1a描述的層形散射元件120的第二實(shí)施例。

注意，提取界面225b內(nèi)接(inscribe)在與光學(xué)提取器230b的輸出表面235同心的名義球(以虛線表示)中(即，形成該名義球的弦)。最大的這種名義球的直徑等于在提取界面225b的平面x-y中的維度2re。在本公開(kāi)中，輸出表面235的半徑ro滿足以下反射條件之一。反射條件1：ro>rb，其中布魯斯特半徑rb通過(guò)與提取界面225b的維度2re相關(guān)；反射條件2：ro＝rb；反射條件3：rw<ro<rb，其中維爾斯特拉斯半徑rw通過(guò)rw＝nere與提取界面的維度2re相關(guān)；反射條件4：ro＝rw。以這種方式，直接照射在輸出表面235上的混合光在輸出表面235上經(jīng)歷很少的全內(nèi)反射或不經(jīng)歷全內(nèi)反射。

而且，在該示例中，光傳播不對(duì)稱性主要由于在板形散射元件220b(具有折射率ns)內(nèi)部(折射率n0)和外部(折射率ne)上的村料的折射率不相等而引起。例如，如果1.3<ns<1.6且n0＝1.0，即n0<ns，則照射在輸入表面215b上的各向同性分布的混合光的大部分(約75％)將通過(guò)tir被反射回到板形散射元件220b中，并且只有很小一部分(約25％)將向后透射到回收封殼240b的空氣介質(zhì)中，有些可能從回收封殼240b的空氣介質(zhì)到達(dá)lee210。在一些實(shí)施方案中，在提取界面225b處，條件ns≤ne將保證到達(dá)提取界面的大致所有混合光將遷移到光學(xué)提取器230b中，并且上述反射條件1、2、3或4中的任一個(gè)條件將進(jìn)一步保證幾乎所有的混合光將通過(guò)輸出表面235透射到空氣中而沒(méi)有tir。僅小部分(取決于入射角，少至約4％)在輸出表面235處將通過(guò)菲涅耳反射返回。

如上所述，照明裝置200a具有球殼形散射元件220a，并且照明裝置200b具有板形散射元件220b，這些層形散射元件中的每一個(gè)可以具有與lee210的特征維度相當(dāng)?shù)暮穸?。下面描述的照明裝置具有其厚度可以是lee的特征維度的幾倍到多倍的3d散射元件。

例如，圖3示出了照明裝置300的示意性橫截面，照明裝置300具有厚的例如圓柱形的散射元件320和球形穹頂形光學(xué)提取器230b，散射元件320和光學(xué)提取器230b具有公共提取界面225b。圓柱形散射元件320是上面結(jié)合圖1a描述的3d散射元件120的示例性實(shí)施例。作為另一示例，圖4示出了具有球形穹頂形散射元件420和球殼形光學(xué)提取器230a的照明裝置400的示例的示意性橫截面，散射元件420和光學(xué)提取器230a具有公共提取界面225a。球形穹頂形散射元件420是上面結(jié)合圖1a描述的3d散射元件120的另一個(gè)實(shí)施例。在一些實(shí)施方案中，照明裝置300/400圍繞z軸具有旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。在其它實(shí)施方案中，照明裝置300/400沿著y軸(即，沿著垂直于頁(yè)面的方向)是延長(zhǎng)的。

照明裝置300/400還包括一個(gè)或多個(gè)lee210。如上面結(jié)合圖1a所描述的，lee(210)可包括發(fā)光二極管(led)。例如，如上面結(jié)合圖1b所描述的，led可以發(fā)射泵浦光。在某些情況下，led可以是裸露的led管芯。在其它一些情況下，led可以是封裝的led管芯。在后一種情況下，封裝的led管芯可包括透鏡或其它光整形光學(xué)元件。

3d散射元件320/420可包括嵌入介電材料中的磷光體顆粒的基質(zhì)。例如，如圖1b所示，磷光體可以吸收泵浦光的一部分并且發(fā)射具有比泵浦光波長(zhǎng)更長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光波長(zhǎng)的轉(zhuǎn)換光。這里，介電材料對(duì)于泵浦光和轉(zhuǎn)換光是透明的。以這種方式，3d散射元件320/420提供混合光，該混合光包括轉(zhuǎn)換光的一部分和泵浦光的未被磷光體吸收的一部分，例如如圖1b所示。在一些實(shí)施方案中，基質(zhì)的介電材料是塑料。在其它實(shí)施方案中，基質(zhì)的介電材料是玻璃。此外，磷光體顆?？梢跃鶆蚍植荚诮殡姴牧现小Ｒ赃@種方式，3d散射元件320/420的有效折射率為ns>1，例如1.3<ns<1.6。

光學(xué)提取器230b/230a可包括如下材料：該材料對(duì)混合光透明，并且其折射率ne大于光學(xué)提取器周圍環(huán)境的折射率no。光學(xué)提取器230b/230a的材料可以是塑料或玻璃。光學(xué)提取器材料的折射率ne的值例如在1.3<ne<1.9的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，ne可以小于ns。在其它實(shí)施方案中，ne可以等于或大于ns。

此外，3d散射元件320/420可以與lee210形成浸沒(méi)耦合輸入界面315，使得由lee發(fā)射的泵浦光通過(guò)輸入界面被輸入到3d散射元件中。此外，光學(xué)提取器230b/230a與3d散射元件320/420形成浸沒(méi)耦合提取界面225b/225a，使得混合光通過(guò)提取界面從3d散射元件被輸入到光學(xué)提取器中。此外，光學(xué)提取器230b/230a的輸出表面235相對(duì)于提取界面225b/225a被布置和成形，使得由光學(xué)提取器通過(guò)提取界面接收的混合光以小于預(yù)定角度的入射角照射在輸出表面上。下面在本說(shuō)明書(shū)中提供與特定反射條件對(duì)應(yīng)的預(yù)定角度的示例。

照明裝置300/400還包括從輸入界面315延伸到提取界面225b/225a的邊界的反射器345/245a(在圖3和圖4中由雙線表示)。以這種方式，圖3所示的照明裝置300的圓柱形轉(zhuǎn)換室(對(duì)應(yīng)于圖1a所示的照明裝置100的轉(zhuǎn)換封殼140)以反射器345和提取界面225b為邊界，并且包圍圓柱形散射元件320。此外，圖4所示的照明裝置400的球形穹頂形轉(zhuǎn)換室(取代圖1a所示的照明裝置100的轉(zhuǎn)換封殼140的位置)以反射器245a和提取界面225為邊界并且包圍球形穹頂形散射元件420。在一些實(shí)施方案中，反射器245a可以沿x軸延伸超過(guò)提取界面225a的邊界，至少延伸到輸出表面235的邊界。反射器345/245a可被構(gòu)造為經(jīng)由鏡面反射或漫反射反射混合光。反射器345/245a的反射率大于90％，例如95％、99％等。在一些實(shí)施方案中，反射器345/245a提供白光漫反射表面，當(dāng)與散射元件320/420浸沒(méi)耦合時(shí)，該白光漫反射表面可以提供非常高的反射率。

此外，輸入界面315具有第一維度2rd。在圖3和圖4所示的示例中，第一維度2rd在x-y平面中，并且可以表示形成lee210的led管芯或led封裝的長(zhǎng)度。例如，第一維度2rd為大約1mm。

現(xiàn)在參考圖3，圓柱形散射元件320具有第二維度t，該第二維度正交于輸入界面315的第一維度2rd并且是第一維度2rd的1-10倍大。這里，第二維度t表示沿著圓柱形散射元件320的z軸的厚度。另外，圓柱形散射元件320具有第三維度，2re，該第三維度2re沿著輸入界面315的第一維度2rd并且是輸入界面315的第一維度2rd的3-30倍大。這里，第三維度2re表示在圓柱形散射元件320的x-y平面中的長(zhǎng)度。在該示例中，提取界面225b還具有在x-y平面中的第三維度2re。

在該示例中，提取界面225b內(nèi)接在與球形穹頂形光學(xué)提取器230b的輸出表面235同心的名義球(即，用虛線表示)中(即，形成名義球的弦)。最大的這種名義球的直徑等于提取界面225b的平面x-y中的第三維度2re。在本公開(kāi)中，輸出表面235的半徑ro滿足以下反射條件之一。反射條件1：ro>rb，其中布魯斯特半徑rb通過(guò)與提取界面225b的第三維度2re相關(guān)；反射條件2：ro＝rb；反射條件3：rw<ro<rb，其中維爾斯特拉斯半徑rw通過(guò)rw＝nere與提取界面的第三維度2re相關(guān)；反射條件4：ro＝rw。以這種方式，由于以下原因，直接照射在球形穹頂形光學(xué)提取器230b的輸出表面235上的混合光在輸出表面235上經(jīng)歷很少的全內(nèi)反射或不經(jīng)歷全內(nèi)反射。對(duì)于所有反射條件1-4，混合光以小于或等于臨界角θc＝arcsin(ne/no)的入射角直接照射在輸出表面235上。而且，對(duì)于條件1-2，混合光以小于或等于布魯斯特角θb＝arctan(ne/no)的入射角直接照射在輸出表面235上。

現(xiàn)在參照?qǐng)D4，散射元件420可為穹頂形半球。這里，穹頂形散射體420具有第二維度re，該第二維度re相對(duì)于輸入界面315是徑向的并且是輸入界面的第一維度2rd的1-10倍大。這里，第二維度re表示提取界面225a的半徑。此外，球形穹頂形散射元件420具有與提取界面225a的長(zhǎng)度一致的第三維度。這里，提取界面225a的長(zhǎng)度為約πre，例如是輸入界面315的第一維度2rd的3-30倍大。

在一些實(shí)施方案中，球殼形光學(xué)提取器230a的輸出表面235與提取界面225a同心并且具有滿足以下反射條件之一的半徑ro。反射條件1：ro>rb，其中布魯斯特半徑rb通過(guò)與提取界面225a的半徑re相關(guān)；反射條件2：ro＝rb；反射條件3：rw<ro<rb，其中weierstrass半徑rw通過(guò)rw＝nere與提取界面的半徑re相關(guān)；反射條件4：ro＝rw。以這種方式，由于以下原因，直接照射在球殼形光學(xué)提取器230a的輸出表面235上的混合光在輸出表面235上經(jīng)歷很少的全內(nèi)反射或不經(jīng)歷全內(nèi)反射。對(duì)于所有反射條件1-4，混合光以小于或等于臨界角θc＝arcsin(ne/no)的入射角直接照射在輸出表面235上。而且，對(duì)于條件1-2，混合光以小于或等于布魯斯特角θb＝arctan(ne/no)的入射角直接照射在輸出表面235上。

注意，與具有大于其lee210的維度2rd的厚度t(與輸入界面315正交)的圓柱形散射元件320的照明裝置300相反，例如，t＝1-10x2rd，對(duì)應(yīng)的照明裝置200b具有板形散射元件220b，該板形散射元件220b的厚度表示其lee210的維度rd的一部分，例如約0.5-0.1×2rd。類似地，與具有大于其lee210的維度2rd的半徑re的球形穹頂形散射元件420的照明裝置400相反，例如，re＝1-10x2rd，對(duì)應(yīng)的照明裝置200a具有球殼形散射元件220a，該球殼形散射元件220a的厚度表示其lee210的維度rd的一部分，例如約0.5-0.1×2rd。雖然照明裝置300/400的3d散射元件320/420和對(duì)應(yīng)的照明裝置200b/200a的層形散射元件220b/220a可包含相似量的磷光體，但是前者的體積可遠(yuǎn)大于后者的體積。因此，照明裝置300/400的3d散射元件320/420中的磷光體可以比相應(yīng)的照明裝置200b/200a的層形散射元件220b/220a中的磷光體更稀。同樣地，平均自由路徑長(zhǎng)度可以更長(zhǎng)。以這種方式，轉(zhuǎn)換光朝照明裝置300/400的輸入界面315背向散射的可能性有利地小于轉(zhuǎn)換光朝對(duì)應(yīng)的照明裝置200b/200a的輸入界面215b/215a背向散射的可能性。如此，在照明裝置300/400的情況下，背向散射光的剩余部分被反射離開(kāi)反射器345/245a(其具有比lee210的表面更高的反射率，lee210的表面即如從3d散射元件320/420觀察到的輸入界面315。)另外，相對(duì)于向前方向(例如，沿著z軸)在輸入界面315與提取界面225b/225a之間橫向地(例如，在x-y平面中)散射的轉(zhuǎn)換光將被照明裝置300/400吸收的可能性有利地小于相對(duì)于向前方向(例如，沿著徑向方向/z軸)在輸入界面215b/215a與提取界面225b/225a之間橫向地(例如，在切向方向上/x-y平面中)散射的轉(zhuǎn)換光將被對(duì)應(yīng)的照明裝置200b/200a吸收的可能性。以這種方式，在照明裝置300/400的情況下，橫向散射的轉(zhuǎn)換光的剩余部分被反射離開(kāi)反射器345/245a。此外，相比于在相應(yīng)的層形散射元件220b/220a中在3d散射元件320/420中更大的平均自由路徑長(zhǎng)度允許光穿過(guò)提取界面225b/225a的更佳散布。例如，這可以提供在亮度和/或顏色上更大的均勻性。

因此，在相應(yīng)的照明裝置200b/200a上增加照明裝置300/400的效率的貢獻(xiàn)來(lái)自包圍3d散射元件320/420的有效轉(zhuǎn)換腔體。取決于實(shí)施例，散射元件的厚度可以是平均自由路徑長(zhǎng)度的一半到兩倍并且為輸入界面的第一維度的大約一倍到十倍。該技術(shù)的前述實(shí)施例可以以許多方式變化。這種現(xiàn)在或?qū)?lái)的變化不被認(rèn)為是偏離技術(shù)的精神和范圍，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)顯而易見(jiàn)的所有這樣的修改旨在被包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。

前述附圖和補(bǔ)充描述示出了用于照明的示例性方法、系統(tǒng)和裝置。應(yīng)當(dāng)理解，這些方法、系統(tǒng)和裝置僅用于說(shuō)明的目的，并且所描述的或類似的技術(shù)可以在任何適當(dāng)?shù)臅r(shí)間被執(zhí)行，包括同時(shí)、單獨(dú)或以組合方式被執(zhí)行。此外，這些過(guò)程中的許多步驟可以同步、同時(shí)和/或以與所示的順序不同的順序進(jìn)行。此外，只要方法/裝置保持適當(dāng)，所描述的方法/裝置可以使用附加的步驟/部分，更少的步驟/部分和/或不同的步驟/部分。

換句話說(shuō)，雖然已經(jīng)根據(jù)某些方面或?qū)嵤┓绞矫枋隽吮竟_(kāi)，但是這些方面的通常相關(guān)聯(lián)的方法、變更和交換對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的。因此，對(duì)示例性實(shí)施方案的上述描述不限定或限制本公開(kāi)。所附權(quán)利要求中描述了另外的實(shí)施方案。