專(zhuān)利名稱(chēng)：照明設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明構(gòu)思總體上涉及照明領(lǐng)域，并且具體涉及ー種利用光源和包括有產(chǎn)生光的發(fā)光材料的光散射元件的照明設(shè)備以及相應(yīng)的燈。
背景技術(shù)：
近些年，以在不同照明應(yīng)用中取代傳統(tǒng)的白熾燈的替換照明設(shè)備的發(fā)展，導(dǎo)致了大量結(jié)合發(fā)光材料利用發(fā)光二極管(LED)而提供白光的解決方案。發(fā)光材料，諸如熒光體，是在外部能量激發(fā)下發(fā)光(紅外到紫外)的材料。以高能量電子、光子、或電場(chǎng)的形式的入射能量然后能夠以電磁輻射的形式重新發(fā)射。以電磁光譜的第一波長(zhǎng)范圍內(nèi)的輻射的形式的入射能量通過(guò)發(fā)光材料在電磁光譜的第二波長(zhǎng)范圍內(nèi)重新發(fā)射。對(duì)于照明目的，至少在電磁光譜的可見(jiàn)范圍內(nèi)選擇第二波長(zhǎng)范圍。另外，在公知的照明設(shè)備中，為了提供高效率的光能量轉(zhuǎn)換，利用紫色光和藍(lán)色光激發(fā)發(fā)光材料。這在美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)2009/0176430A1中已示出，其中公開(kāi)了ー種通過(guò)在紫色LED上安排合適數(shù)量的熒光材料制作白色光源的方 法，其中熒光材料被安排為在吸收紫色光后發(fā)射黃色光。另外，黃色光與紫色光混合，這樣使得觀看者感知藍(lán)色光和黃色光的混合為具有高顯色指數(shù)的白光。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的ー個(gè)目的是提供ー種具有替代照明效果的替代的和改進(jìn)的照明設(shè)備和燈。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，這個(gè)和其它目的是通過(guò)ー種照明設(shè)備實(shí)現(xiàn)的，該照明設(shè)備包括用于提供光的光源，以及配置為接收來(lái)自光源的光的光散射元件。光散射元件包括適于將提供的光的一部分轉(zhuǎn)換為不同波長(zhǎng)的發(fā)光材料。光散射元件配置為沒(méi)有轉(zhuǎn)換而發(fā)射和散射提供的光的一部分。光源是配置為提供高亮度的相干光的激光器，從而在接收到相干光之后，從光散射元件輸出的光包括提供閃耀照明效果的源于轉(zhuǎn)換的光的高亮度的非相干光，以及提供散斑照明效果的相干光。因此，提供了ー種照明設(shè)備，其用于照明的輸出光具有雙照明效果。通過(guò)利用諸如激光器的相干光源，集中光輸入并因此高亮度泵浦輻射被提供到光散射元件，光散射元件于是輸出非常明亮的閃耀的光，其源于由所述發(fā)光材料轉(zhuǎn)換并在所有方向上重新發(fā)射的高亮度的激光器的光。入射到光散射元件和從光散射元件發(fā)射的光分布的大小決定輸出光的亮度，并因此決定輸出光中高亮度的(閃耀的)光的量。根據(jù)光散射元件的特性，使用非常小的卻仍然非常明亮和閃耀的光散射元件可以是有益的，但在許多情況下光散射元件本身可以相對(duì)大(出于在制造中容易處理和散熱的原因)，并仍然提供非常明亮和閃耀的光。輸出的光的特征還在于源于散斑照明效果的離開(kāi)光散射元件的光束的尖峰。激光的一部分從光散射元件輸出而沒(méi)有轉(zhuǎn)換，因此保留其相干性質(zhì)并由于通過(guò)不同光路前進(jìn)的相干光之間的干擾而提供散斑照明效果。這里，相干性也可以指時(shí)間一致性，其與激光的頻譜寬度相關(guān)。當(dāng)頻譜寬度窄(這是激光的典型特征)時(shí)，由于干涉現(xiàn)象產(chǎn)生散斑圖案。
提供閃耀照明效果和散斑照明效果可適用于加強(qiáng)吊燈中的燭燈設(shè)備或其它類(lèi)型的環(huán)境光的照明效果。散斑在表面(墻壁、天花板)上創(chuàng)造新的氛圍效果，并使得設(shè)計(jì)人員能夠在房間里創(chuàng)造新的氣氛。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，透射相干光的程度通過(guò)配置光散射元件，以具有預(yù)定的光散射程度、在發(fā)光材料中的預(yù)定的摻雜劑濃度以及預(yù)定的光散射設(shè)備的厚度中的至少ー個(gè)來(lái)進(jìn)行控制。因此，照明設(shè)備獲得的照明效果的范圍可以在高閃耀照明效果和低散斑照明效果，和低閃耀照明效果(亮度)和高散斑照明效果之間變化。這種對(duì)照明設(shè)備的光發(fā)射的控制允許了很大的自由度給環(huán)境光的設(shè)計(jì)和設(shè)置。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，光源和光散射元件彼此間隔預(yù)定的距離，當(dāng)利用高功率光源以從照明設(shè)備提供高亮度的輸出光時(shí)這是有利的。光源和光散射元件可以被配置為具有不同的冷卻(通過(guò)例如有源或無(wú)源的散熱器)。
另外，當(dāng)光源(即激光器)和光散射元件(例如，熒光體)是分開(kāi)的(遠(yuǎn)程)吋，與熒光體直接層疊在LED上的LED源相比，給出了從照明設(shè)備輸出飄浮光的印象。使用激光器作為光源，可以將其光輸出有效地收集并聚焦在光散射元件上。這可以増大在激光器源和熒光體材料之間的遠(yuǎn)程距離，從而提供設(shè)計(jì)自由度。設(shè)計(jì)自由度有ー個(gè)特點(diǎn)，當(dāng)光散射元件放置在某個(gè)距離時(shí)，可以從多個(gè)方向看見(jiàn)該光散射元件，其具有的優(yōu)點(diǎn)是(a)有效地利用較大部分的發(fā)射光，以及(b)燈將具有“獨(dú)特的感官”。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，該照明設(shè)備還包括配置在光源和光散射元件之間的透鏡。因此，來(lái)自光源的相干光束可以有利地通過(guò)配置在光束路徑的透鏡而控制。聚焦光束到光散射元件上對(duì)于照明設(shè)備的一些實(shí)施方式來(lái)說(shuō)可以是有利地的，因?yàn)檫@提供了在預(yù)定區(qū)域內(nèi)所有光能量進(jìn)入光散射元件，從而提供了非常亮的點(diǎn)。另外，透鏡可以替換地使用來(lái)散焦光束，使得選擇具有提供的光的期望的光強(qiáng)度的期望的光束區(qū)域。另外，在照明設(shè)備的其它實(shí)施方式中通過(guò)透鏡控制光束可以是有利的，其中在這些實(shí)施方式中，可以選擇光散射元件的形狀，使得可期望具有某一大小的光點(diǎn)面積的相干光束。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，輸出光的亮度由透鏡通過(guò)聚焦或決定進(jìn)入光散射元件的光的散焦程度而控制。激光束的聚焦/散焦主要決定了光散射元件中的光分布的亮度(坎德拉/平方米)。因此，當(dāng)利用透鏡以控制從照明設(shè)備輸出的光的亮度時(shí)，光源(例如激光器)可以保持在恒定的功率電平，提供相同的相干光的量。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，發(fā)光材料是突光體。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，熒光體可在從380到520nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫外-藍(lán)-綠區(qū)域中激發(fā)。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，光散射元件是陶瓷板，其包括YAG:Ce，LuAG:Ce,SSONe和eCAS熒光體粉末中的至少ー個(gè)。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，陶瓷板是多晶的，并且陶瓷板的散射程度通過(guò)在制造過(guò)程中施加預(yù)定的燒結(jié)條件而選定。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，陶瓷板是Lumiramic體。因?yàn)長(zhǎng)umiramic體(即燒結(jié)熒光體)的高熱導(dǎo)率，所以它是有利的。光散射元件中產(chǎn)生的高亮度需要良好的冷卻，其可以通過(guò)例如適當(dāng)?shù)匕惭b在金屬或陶瓷散熱器上而得到。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，光散射元件是U字形或管形，或者與板、立方體以及矩形固體中之一的相似的形狀。根據(jù)照明設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式，光源提供藍(lán)色光、紫外光、或緑色光。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了ー種燈，包括根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明設(shè)備，用于提供電カ給光源的插ロ，其上安裝有光散射元件的散熱器，與插ロ嚙合并涵蓋照明設(shè)備的燈泡。燈插ロ可以進(jìn)一歩改造使得燈可以取代現(xiàn)有燈具的白熾燈泡。根據(jù)燈的一個(gè)實(shí)施方式，該燈還包括用于在空間上限制來(lái)自燈的光的分布的遮擋。
根據(jù)燈的一個(gè)實(shí)施方式，該燈還包括反射元件。值得注意的是，本發(fā)明涉及權(quán)利要求中記載的特征的所有可能組合。


現(xiàn)在將參考附圖示出的本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方式，更詳細(xì)地描述本發(fā)明的這個(gè)方面和其它方面。圖I是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明設(shè)備的實(shí)施方式的示意性示例的側(cè)視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明設(shè)備的實(shí)施方式的示意性示例的側(cè)視圖。圖3a至3c示出了根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明設(shè)備的實(shí)施方式的、是進(jìn)入光散射元件的光束的不同散焦的函數(shù)的、在前向方向上的強(qiáng)度分布的示例；圖4a和4b是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的燈的實(shí)施方式的部分切開(kāi)側(cè)視圖；圖5a至5d是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明設(shè)備的實(shí)施方式中不同形狀的光散射元件的示意性橫截面?zhèn)纫晥D。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將在下文中參考附圖更全面地描述本發(fā)明構(gòu)思的實(shí)施方式，其中在附圖中示出了本發(fā)明的一些實(shí)施方式。然而，本發(fā)明可以以多種不同形式具體實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為限于此處給出的實(shí)施方式；相反，這些實(shí)施方式是作為示例提供的，以使得本公開(kāi)將是完整和徹底的，并且將向本領(lǐng)域技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。貫穿本發(fā)明，相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。參照?qǐng)D1，其是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明設(shè)備10的實(shí)施方式的示意性示例，相干光源1(諸如藍(lán)色激光器)和光散射元件2 (諸如涂有熒光體的透明基板)位于合適的支撐(未示出)上。透明基板可以是玻璃、塑料、或陶瓷板。此外，可以在透明基板內(nèi)嵌入或分散熒光體材料。光散射元件2的熒光體材料選擇為將來(lái)自光源的光從最初的ー個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換到一個(gè)或多個(gè)更長(zhǎng)波長(zhǎng)的光。這就是說(shuō)熒光體材料吸收從光源提供的光的至少一部分，并隨后在更長(zhǎng)的且優(yōu)選的可見(jiàn)光的波長(zhǎng)范圍內(nèi)發(fā)射光。這里輸出的一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)取決于利用的熒光體材料的特性和數(shù)量，并進(jìn)一歩取決于利用的熒光體材料的組分。熒光體材料可以?xún)H包括單ー熒光體，或者包括兩種或多種熒光體的組分，以獲得所需的輸出光的顏色。
在附圖中，由光源I發(fā)射的光由光束ら表示。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，在下面示例中假定光源發(fā)射單獨(dú)的紫外-藍(lán)色波長(zhǎng)λい激光束的光散度是橢圓形的5/25度全角(取決于激光器的類(lèi)型)。如果選定光散射元件2到激光源I的距離是較長(zhǎng)的距離，則由于這種發(fā)散，相干光束斑點(diǎn)變大。隨著入射光束的斑點(diǎn)(mm2)變大，亮度(cd/mm2)變得更小。光束ら入射到光散射元件2上，并且光散射元件2所接收到的光的一部分由熒光體材料轉(zhuǎn)換到更長(zhǎng)的波長(zhǎng)λρ，以提供來(lái)自發(fā)光材料的閃耀照明效果。轉(zhuǎn)換后的光在所有方向上發(fā)射，并由圖I中的虛線箭頭示出。此外，光束ら的一部分作為波長(zhǎng)是λ J勺藍(lán)色光在所有方向上散射，如圖I中的實(shí)線箭頭示出。散射光是混合的并且當(dāng)選擇熒光體使得λρ是黃色時(shí)，黃色光和藍(lán)色光的合適組合對(duì)觀看者來(lái) 說(shuō)感知為白色光。此外，光散射元件2配置成使得入射光束込的一部分(即藍(lán)色波長(zhǎng)λ ^的光)透射通過(guò)光散射元件2，并保持其相干性質(zhì)，使得在ー個(gè)表面上(例如通過(guò)在前向方向上輸出的光而照亮的屏幕100上)，可以看見(jiàn)散斑圖案。散斑通過(guò)相干成像方式表現(xiàn)并且是不同相位的多個(gè)光波相干疊加的結(jié)果。散斑圖案的外觀是粒狀或斑駁狀的外觀。散斑圖案是光散射元件2體內(nèi)(和/或表面)的在前向方向中的多光波的低散射的結(jié)果。散斑圖案給從照明設(shè)備10輸出的光提供散斑照明效果，增加觀看者的觀看體驗(yàn)。另外，由于光散射元件可以在所有方向上散射相干光，散斑照明效果也可以實(shí)現(xiàn)在其它方向上。散斑照明效果在發(fā)射的光分布的尖峰(相對(duì)于角)時(shí)發(fā)生。散斑照明效果可以由于激光光源的窄光譜寬度引起。在照明設(shè)備的實(shí)施方式中，可以適用的是，可在從380到520nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫外-藍(lán)-綠區(qū)域中激發(fā)熒光體材料。另外，如將在下文描述的，涂有熒光體物質(zhì)或分散有熒光體的透明基板可以替換為透明或半透明的發(fā)光陶瓷，特別是所謂的Lumiramic體。Lumiramic體是陶瓷突光體轉(zhuǎn)換器板，其將藍(lán)色LED的藍(lán)色光轉(zhuǎn)換為另ー種顏色，例如，黃色或紅色。Lumiramic體通過(guò)將高純度熒光體粉燒結(jié)成堅(jiān)固的陶瓷而制造。在此過(guò)程中Lumiramic體的流明輸出和色點(diǎn)是固定的。燒結(jié)過(guò)程可以非常精確地控制，使得在制造過(guò)程中可獲得轉(zhuǎn)換光的離子濃度(例如，材料中的摻雜劑的程度)和在板中的光的散射的微調(diào)。發(fā)光陶瓷表現(xiàn)為緊密包裝的獨(dú)立熒光體顆粒，以通過(guò)位于不同的熒光體粒子的界面處的小的光學(xué)的不連續(xù)性提供光的散射。Lumiramic體的更多信息，請(qǐng)參見(jiàn)美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)US2005/0269582A1。因?yàn)長(zhǎng)umiramic體的高熱導(dǎo)率,利用Lumiramic體作為光散射元件是優(yōu)選的。光散射元件2產(chǎn)生的高亮度需要良好的冷卻，即適當(dāng)?shù)匕惭b在金屬上或陶瓷散熱器上，其具有所提到的良好熱傳導(dǎo)性。另外，Lumiramic體的厚度將決定在體中通過(guò)光致發(fā)光透射、吸收和發(fā)射的光的量，以及體內(nèi)散射的光的量。明亮程度即閃耀照明效果與從光散射元件實(shí)現(xiàn)的散斑照明效果的選擇必須根據(jù)燈所需的應(yīng)用區(qū)域選擇。此外，低亮度不會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的閃耀照明效果，但在短距離觀看時(shí)過(guò)高的亮度可以是刺激的。適用于本發(fā)明構(gòu)思的Lumiramics體的示例是包括摻鋪乾招石槽石，YAG: Ce (黃/白)，摻鈰镥鋁石榴石，LuAG: Ce (緑/黃/白)，Sr0.98Si202N2IEu0.02, SSONe (綠色)，或 eCAS (紅色)的體。發(fā)光設(shè)備的光源原則上可以由任何適合提供相干光的技術(shù)實(shí)現(xiàn)。它優(yōu)選的是相干紫外、藍(lán)色或緑色光源。激光器關(guān)于亮度(cd/m2)的特性是激光器的光集中在非常小的表面上，并且比具有相同輸出功率的激光器LED，具有高約100倍的相對(duì)于輸出功率的亮度。由于這樣高的亮度，Lumiramic的輸出光是閃耀的。一種諸如半導(dǎo)體激光器(例如，側(cè)發(fā)射激光器或VCSEL)的光源通常產(chǎn)生發(fā)散輸出光束?？梢允褂猛哥R以將發(fā)散光束轉(zhuǎn)換成平行或會(huì)聚光束。通過(guò)選擇透鏡設(shè)計(jì)(例如，焦距f和像差)及其與光源(激光器)以及光散射元件的距離，可以控制入射在光散射元件的光(相干光)分布的大小和形狀，例如，從非常明亮和集中變化到更多擴(kuò)展和更小亮度(根據(jù)入射W/M2，或者測(cè)量為發(fā)射自光散射元件的亮度cd/m2)。當(dāng)入射光的亮度增加或減少吋，來(lái)自光散射元件的發(fā)光(即非相干光)的亮度也將相應(yīng)地増加或減少。另外，向后和向前發(fā)射的發(fā)光和泵浦輻射產(chǎn)生的亮度不僅由透鏡的設(shè)計(jì)和位置決定，而且由用作光散射元件的Lumiramic/熒光體的厚度、散射、和摻雜濃度決定。如圖2示出，照明設(shè)備20的實(shí)施方式，除了光源I和光散射元件2，還包括透鏡4，其中光源I是藍(lán)色激光器，光的波長(zhǎng)為445nm，光散射元件2是設(shè)計(jì)用于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換相干藍(lán)色光的Imm2X 120 μ mYAG: Ce Lumiramic體,透鏡4諸如是飛利浦光學(xué)(現(xiàn)在Anteryon)的AC-296(焦距=3mm)。為了控制當(dāng)光束L到達(dá)光散射元件2時(shí)其亮度，配置透鏡4來(lái)塑造光束的形狀并將其聚焦在光散射元件2上。 對(duì)于相同的光散射元件2，光束込的聚焦和散焦給出了實(shí)現(xiàn)不同的散斑圖案的效果。在圖2中，配置屏幕100與照明設(shè)備20間距2米，并且配置透鏡4的距離等于其焦距減去光散射元件2的厚度，即光束相對(duì)于光散射元件輕微散焦。通過(guò)重新定位透鏡4，可以允許光束不同程度的散焦。圖3a示出當(dāng)來(lái)自照明設(shè)備20的輸出光投影到屏幕100時(shí)產(chǎn)生的光分布，當(dāng)配置透鏡4以將激光束ら聚焦到光散射元件2上時(shí)，激光束的散焦為O。通過(guò)選擇透鏡設(shè)計(jì)和透鏡到光源和光散射元件的距離，不但可以影響亮度，而且可以影響(透射和反射)的散斑圖案的特性。這在圖3a到3c中示出。當(dāng)已經(jīng)選擇了透鏡設(shè)計(jì)及其相對(duì)于光源和Lumiramic/熒光體的位置以產(chǎn)生高亮度時(shí)，散斑圖案是相對(duì)粗糙的(圖3a)。但是，當(dāng)產(chǎn)生較低的亮度時(shí)散斑圖案是相對(duì)精細(xì)的(圖3c)。在圖3b中，配置透鏡使得激光束ら從光散射元件2散焦5_，其中每個(gè)輸入?yún)^(qū)域的激光能量減少，并且在屏幕上所產(chǎn)生的散斑圖案比圖3a更精細(xì)。另外，圖3C示出了當(dāng)激光束ら散焦50毫米時(shí)如何實(shí)現(xiàn)更精細(xì)散斑圖案。這種效果由光束在光散射元件中的衍射引起。在角度Θ觀看輸出光的觀看者，按照本發(fā)明構(gòu)思將在不同視角下，經(jīng)歷輸出光的變化顏色。相對(duì)于光束的前向方向從光散射元件2向后擴(kuò)散的光，典型地是源自轉(zhuǎn)換后的光和激光的散射而產(chǎn)生的光，即當(dāng)激光是藍(lán)色并且轉(zhuǎn)換后的光是黃色時(shí)而產(chǎn)生的白光，而在前向方向的光，根據(jù)透射相干光的程度，是藍(lán)色的。根據(jù)Lumiramic的類(lèi)型，或多或少的相干光在Lumiramic中散射。具有低散射行為的Lumiramic通過(guò)更多相干藍(lán)色光,該光在前向方向上被觀察。根據(jù)觀看角度，散射光束的影響接管并且觀看者經(jīng)歷進(jìn)一歩黃/白的光。該效果被稱(chēng)為顏色隨角度變化。在較高的散射Lumiramic材料的情況下,較少的相干藍(lán)色光經(jīng)過(guò),導(dǎo)致產(chǎn)生低前向相干藍(lán)色光束。在這種情況下，只可以觀看黃色/白色光束?，F(xiàn)在參照?qǐng)D4a，在燈30中配置根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明設(shè)備。光源1，諸如λ L445nm激光器固定在鋁外殼中，該外殼作為用于激光器的散熱器。燈30包括用于將燈30連接到電カ網(wǎng)的主電壓的插ロ 16。燈還包括用于將主電壓轉(zhuǎn)換成適合光源I的電壓和電流的驅(qū)動(dòng)器(未示出)，使得當(dāng)激活燈30時(shí)給光源I提供電力。另外，在激光器I前面的近似3毫米的距離放置了 AC296聚焦透鏡4,并且在作為散熱器15的0 IOmm銅固定板中定位Lumiramic體2。散熱器15厚度為O. 5mm并且配置在透鏡4前面距離25mm處。配置透鏡4將由激光器I產(chǎn)生的光束聚焦到Lumiramic體2上。散熱器15具有0 O. 5mm直徑的空以通過(guò)由激光器I提供的激光束。玻璃燈泡19包括上述的布局，并且是CFL燭燈，正如插ロ 16是E14適合。配置光散射元件2在散熱器15上，使得由于激光照射光散射元件2而產(chǎn)生的熱可以消散。配置散熱器15在支撐件14上，并進(jìn)一歩配置支撐件14以使得光散射元件位于相距光源I和透鏡4預(yù)定距離的位置。光散射元件2和激光器I是分離的，使得從光散射元件輸出的光，可以散射到和向后發(fā)射到激光器I。配置反射元件17以定向在前向方向上向后散射的光，因此，增加在前向方向上的光的量。
當(dāng)在具有窄的通孔的散熱器中配置光散射元件時(shí)，通常大部分的反向散射光由散熱器屏蔽。如果對(duì)于特定的照明應(yīng)用，需要進(jìn)ー步限制在后向方向上的光(諸如在僅需要高亮度而不需要藍(lán)色散斑效果的聚光照明的情況下)，可選地可以提供額外的屏蔽層18，如圖4b所示。根據(jù)特定的應(yīng)用，可以配置屏蔽層在任何期望限制燈的光分布的方向上屏蔽掉從照明設(shè)備輸出的光。光散射元件2是Lumiramic YAG:Ce。利用活性摻雜劑(在YAG:Ce的情況下是Ce)的濃度、由燒結(jié)條件決定的散射的程度以及Lumiramic體的厚度控制從燈輸出的透射光、散射光、和轉(zhuǎn)換后的光的程度。正如先前所描述的，藍(lán)色激光束的一部分透射通過(guò)光散射元件2?？梢砸缘蜕⑸涠取⒌蛽诫s度、和/或光散射元件的低厚度，或者它們?nèi)叩慕M合實(shí)現(xiàn)高程度的透射相干光。光散射元件2可以配置具有高散射度，這導(dǎo)致在前向方向上較少的透射相干光以及更同質(zhì)的黃色或白色的光的外觀。透射相干光的較低程度是高散射度、高摻雜劑濃度、和/或高厚度，或者它們?nèi)叩慕M合的結(jié)果。圖5a至5d是根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的照明設(shè)備的實(shí)施方式中不同形狀的光散射元件的示意性橫截面的側(cè)視圖。這些形狀提供了用于后向散射光束的第二入口點(diǎn)。相干光束的一部分在Lumiramic體中被吸收，而相干光束的另一部分穿過(guò)Lumiramic體。另外，由Lumiramic體將相干光束的又一部分反射回其來(lái)源,僅在180°角度上(背向散射)。背向散射相干光可以再次使用來(lái)加強(qiáng)發(fā)光的光點(diǎn)(閃耀點(diǎn))。使用U形立方體(圖5c)首先將光聚焦在Lumiramic體的頂點(diǎn),在該頂點(diǎn)由Lumiramic體主要吸收相干光束。背向散射相干光遇見(jiàn)U形立方體的垂直墻，在所述垂直墻相干光束可以形成到Lumiramic體的第二次進(jìn)入，以轉(zhuǎn)換成所需的波長(zhǎng)。在這種情況下，可以提高在光散射元件2中藍(lán)色相干激光的轉(zhuǎn)換效率。具有相同目的的其他形狀也是適用的(圖5b和圖5d)。管狀/圓筒形狀(圖5d)可以提供從白熾燈已知更像燈絲的形狀。管狀產(chǎn)生更大的設(shè)計(jì)自由度。另外，參照?qǐng)D5a至5d，上面已例證的光散射元件的幾何形狀可以選擇為選擇肉眼可見(jiàn)的亮度(cd/m2)，并優(yōu)選地避免太高亮度，太高亮度感知為“眩光”，而不是閃耀，后者是本發(fā)明構(gòu)思實(shí)現(xiàn)的ー個(gè)目的。在如吊燈的應(yīng)用中希望在照明設(shè)備或燭燈中使用閃耀照明效果O
在本領(lǐng)域的技術(shù)人員認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明絕不限于上述優(yōu)選實(shí)施方式。與此相反，在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的許多修改和變化都是可能的。
權(quán)利要求
1.ー種照明設(shè)備(10)，包括 光源(I)，用于提供光；以及 光散射元件(2)，配置為接收來(lái)自所述光源的光； 所述光散射元件包括適于轉(zhuǎn)換所述提供的光的一部分為不同波長(zhǎng)的發(fā)光材料； 其中所述光散射元件配置為發(fā)射和散射所述提供的光的一部分而不進(jìn)行轉(zhuǎn)換， 其中所述光源是配置為提供高亮度的相干光的激光器，從而在接收到所述相干光之后，從所述光散射元件輸出的光包括源于轉(zhuǎn)換的光的提供閃耀照明效果的高亮度的非相干光，以及提供散斑照明效果的相干光。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的照明設(shè)備，其中傳輸?shù)南喔晒獾某潭韧ㄟ^(guò)配置所述光散射元件(2)，以具有預(yù)定的光散射程度、在所述發(fā)光材料中的預(yù)定的摻雜劑濃度以及預(yù)定的光散射設(shè)備的厚度中的至少ー個(gè)而控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的照明設(shè)備，其中所述光源(I)和所述光散射元件(2)彼此間隔預(yù)定的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的照明設(shè)備，還包括透鏡(4)，配置在所述光源和所述光散射元件之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明設(shè)備，其中所述輸出的光的亮度由所述透鏡(4)通過(guò)決定進(jìn)入所述光散射元件的光的散焦程度而控制。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其中所述發(fā)光材料是熒光體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明設(shè)備，其中所述熒光體在從380到520nm的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫外-藍(lán)-綠區(qū)域中可激發(fā)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其中所述光散射元件(2)是陶瓷板，包括 YAG: Ce，LuAG: Ce, SSONe 和 eCAS 中的至少ー個(gè)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的照明設(shè)備，其中所述陶瓷板是多晶的，并且所述陶瓷板的散射程度通過(guò)在制造過(guò)程中施加預(yù)定的燒結(jié)條件而選定。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的照明設(shè)備，其中所述陶瓷板是Lumiramic體。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其中所述發(fā)光光散射元件是U字形或管形，或者與板、立方體以及矩形固體中之一相似的形狀。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備，其中所述光源提供藍(lán)色光、紫外光、或綠色光。
13.ー種燈(30，40)，包括 根據(jù)權(quán)利要求I至12中任一項(xiàng)所述的照明設(shè)備； 插ロ(16)，用于提供電カ給所述光源； 散熱器(15)，其上安裝有所述光散射元件；以及 燈泡(19)，與所述插ロ接合并包含所述照明設(shè)備。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燈，還包括遮擋(18)，用于在空間上限制來(lái)自燈的光的分布。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14中任一項(xiàng)所述的燈，還包括反射元件(17)。
全文摘要
本發(fā)明提供了高亮度的照明設(shè)備(10)，包括用于提供高亮度相干光的激光器1，以及配置用于接收來(lái)自激光器的光的光散射元件2。光散射元件包括適于轉(zhuǎn)換提供的光的一部分為不同波長(zhǎng)的發(fā)光材料。光散射元件還配置為發(fā)射和散射所述提供的光的一部分而不進(jìn)行轉(zhuǎn)換。這樣，在接收到相干光之后，由于輸出光包括提供閃耀照明效果的源于轉(zhuǎn)換的光的高亮度相干光，并且包括提供散斑照明效果的相干光，因此從光散射元件輸出的光具有雙照明效果。另外，提供了包括這樣的照明設(shè)備的相應(yīng)的燈(30，40)。
文檔編號(hào)H01L33/50GK102844895SQ201180019270
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2011年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月16日
發(fā)明者R·R·德倫坦, M·J·J·范德盧貝 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司