具有波長轉換裝置的照明裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種具有激發光源和波長轉換裝置的照明裝置。激發光源發射激發光，激發光借助波長轉換裝置轉換為與激發光不同的光譜范圍內的光(轉換光)。
[0002]本發明特別地能應用于投影裝置，例如用于技術上的和醫學上的內窺鏡中的影像和視頻投影、用于娛樂工業中的照明效果、用于醫學輻射、以及應用于車輛領域中、特別是用于機動車的探照燈。
【背景技術】
[0003]由現有技術中公知了一種照明裝置，其具有熒光材料形式的波長轉換元件。在此，該照明裝置包括激發光源，該激發光源激發熒光材料，以用于發射具有與激發光波長不同的波長的光線。通過使激發光和由熒光材料發射的光線適當地轉向，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激光器、用于使激發激光波長轉換成轉換光的熒光材料輪，和用于在光譜上過濾轉換光的濾光輪。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。激發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段，激發激光能夠在光譜上不改變地穿過焚光材料輪，并且通過所謂的環繞循環(Wrap-Around-Schleife)輸送給二向色鏡并且與轉換光路匯聚。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于，提供對于激發光的光路和已轉換波長的光線的光路的替代性匯聚。
[0006]本發明的另一個方面是，改進激發光和已轉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換裝置產生光的照明裝置來實現，該照明裝置包括激發光源，激發光源設計用于射出激發光；包括具有至少一個波長轉換元件的波長轉換裝置，該波長轉換裝置布置在激發光光路內，其中至少一個波長轉換元件設計用于，使由激發光源射入到波長轉換元件上的激發光至少部分地轉換為轉換光并且轉換光放射到相同的半區內，其中激發光射入到波長轉換元件的表面上，并且其中波長轉換裝置設計用于，使得由激發光源射入到波長轉換裝置上的激發光至少暫時地并且至少部分未轉化地作為反射光來反射；包括第一二向色鏡，其布置并且設計用于將反射光引導到反射光路上并且將轉換光引導到轉換光路上，其中，反射光路和轉換光路至少部分地在空間上分離；并且包括光束匯聚裝置，其設計用于使來自反射光路的反射光與來自轉換光路的轉換光匯聚。
[0008]特別有利的設計方案位于從屬權利要求中。
[0009]本發明的基本構思在于，如下地設計波長轉換裝置，使得激發光不只轉換了波長(下面也稱為轉換光)，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，不管轉換光還是反射光都放射到相同的半區內，其中激發光射入到波長轉換裝置上。此外，根據本發明如下地設計照明裝置，使得反射光與發射到相同的半區內的轉換光分開并且導向到反射光路上。相反，轉換光導向到由反射光路至少部分地空間上分離的轉換光路上。最終，來自轉換光路的轉換光和來自反射光路的反射光借助光束匯聚裝置合并。這些措施的優點是，反射光以較少的耗費且特別地利用少量的光學元件與轉換光無關地光學成形并且因此作為附加的彩色光通道來使用，優選地作為藍色光通道來使用，并且能夠與轉換光在照明裝置的輸出端處匯聚。如現有技術中的熒光材料輪內的透明區段和環繞循環是非必要的。
[0010]優選地，使用藍色光作為激發光(即藍色光譜范圍內的光線)、特別是藍色激光，因為激發光此時除了激發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]根據本發明的照明裝置的波長轉換裝置能夠包括靜態的支座，其上布置了至少一個波長轉換元件。波長轉換元件例如能夠包括熒光材料層，其將入射的激發光的至少一部分轉換為具有與激發光不同的光譜的轉換光，并且因此與未轉換的激發光一起地、即同時提供該轉換光。當然在這種情況下，激發光不只在熒光材料層的表面處發生反射，而是也由熒光材料散射，從而使未轉換的激發光(例如藍色光通道)的使用效率降低。
[0012]優選地，根據本發明的波長轉換裝置設計用于時間上依次地產生彩色光。這對于使用不同顏色的光線的應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。優選的是，在此如下地設計波長轉換裝置，使得激發光在一個時間階段內至少大多數未轉換地、即光譜未改變地來使用。為此目的，波長轉換裝置能夠包括至少一個至少部分地反射激發光的反射元件。至少一個反射元件例如能夠構造成鏡面。此外，波長轉換裝置設計用于，使得激發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換元件上。
[0013]例如，波長轉換裝置能夠構造成熒光材料輪，其能夠圍繞熒光材料輪的旋轉軸旋轉。在此，至少一個波長轉換元件能夠布置在熒光材料輪的環形的、圍繞熒光材料輪的旋轉軸延伸的區域的一個或者多個圓形區段內。對于具有大于一種顏色的轉換光，相應地設置多個波長轉換元件。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形的、圍繞熒光材料輪的旋轉軸延伸的區域的圓形區段內
[0014]例如，對于波長轉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換為黃色光。在疊加并混合這兩種彩色光部分時，能夠產生白色光，其色溫能夠通過針對性地選擇藍光和黃光的相應的份額來調整。對于依次產生彩色光而言，波長轉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光的藍色光能夠產生紅色光、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，例如在例如燒結的熒光材料層的表面上涂覆減反射層，入射的激發光的一小部分已經不可避免地由通常多孔的熒光材料層的表面未轉換地反射。然而對于有針對性的使用，提高入射的激發光的未轉換地反射的部分是必要的。根據應用情況，將熒光材料層實現為適當薄的，也就是因此使得入射的且穿透到熒光材料層中的激發光沒有完全轉換，可能就足夠了。然后，剩余的未轉換的部分由上面涂覆了熒光材料層的載體反射回去。因此，載體優選地構造成至少部分反射的。至少一個波長轉換元件還能夠作為穿孔的熒光材料層構造在載體上。熒光材料的穿孔例如能夠實現為穿孔陣列，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整入射的激發光中的未轉換地反射的份額。
[0016]為了能夠實際地使用未轉換地反射的激發光，適宜的是，激發光不是與波長轉換裝置的或者反射元件的和波長轉換元件的表面相垂直地定向，而是傾斜的。在傾斜入射時，此時由波長轉換裝置未轉換地傾斜反射的激發光(反射光)能夠更容易與入射到波長轉換裝置上的激發光分開。
[0017]為了能夠使發射到相同半區內的轉換光和反射光轉向到不同的光路上，這兩個光線中的一個、例如轉換光，利用與其相傾斜的、優選的低于45°傾斜地布置的第一二向色鏡從激發光路中偏轉出并鏡面反射到轉換光路上。相反，反射光透射了第一二向色鏡，而沒有明顯的方向改變