发光设备的制作方法
本发明涉及发光设备，该发光设备包括光源，其适于在操作中发射具有第一光谱分布的光；和光导，其适于将具有第一光谱分布的光转换成具有第二光谱分布的光。
背景技术：
高强度光源并且特别是白色高强度光源对于包括聚光灯、头灯、舞台照明以及数字光投影的各种应用来说是令人关注的。对于这样的用途，可能使用所谓的发光集中器，其中在高度透明的发光材料中较短波长的光被转换为较长波长。这种透明发光材料由LED照明以便在发光材料内产生更长的波长。被转换的光(其将在发光材料中被波导)从导致强度增益(或换言之，亮度的增加)的表面被提取。
这种光源对于诸如聚光照明和舞台照明的应用是令人关注的。然而，虽然这种光源可以高效地用于产生绿光、黄光以及橙光，但难以借助于这种光源产生良好混合的白光。
文档WO2012/056382A1在一个实施例中描述了包括多个波导和两个光源的照明设备。波导提供有设置在波导中的发光材料。每个波导的发光材料可以相互不同且被配置为将来自光源的光转换成发光材料发射。
然而，凭借这种发光设备，来自光源和来自发光材料发射的光的混合(即，不同颜色光的混合)低效且不足，此外，增大光学扩展量。
技术实现要素：
本发明的目的是克服这一问题并提供具有提供不同颜色光的高效和彻底混合的备选配置的发光设备，并且凭借该发光设备，可以获得高质量白光和低光学扩展量。
根据本发明的第一方面，这一目的和其他目的借助于发光设备来实现，发光设备包括：至少一个第一光源，其适于在操作中发射具有第一光谱分布的第一光，第一光谱分布包括在430nm至480nm范围内的峰值波长；至少一个第二光源，其适于在操作中发射具有第二光谱分布的第二光，第二光谱分布包括在350nm至410nm范围内的峰值波长；以及光导，其包括至少一个第一光输入表面、至少一个第二光输入表面、以及第一光出射表面，至少一个第一光输入表面和第一光出射表面以相对于彼此的不同于零的角度延伸；光导适于在至少一个第一光输入表面处接收具有第一光谱分布的第一光，将具有第一光谱分布的第一光的至少一部分转换成具有第三光谱分布的第三光(第三光谱分布包括在500nm至800nm范围内的峰值波长)，将具有第三光谱分布的第三光引导到第一光出射表面，并且将具有第三光谱分布的第三光的至少一部分从第一光出射表面耦合出来；光导还适于在至少一个第二光输入表面处接收具有第二光谱分布的第二光，将具有第二光谱分布的第二光引导到第一光出射表面，并且将具有第二光谱分布的第二光的至少一部分从第一光出射表面耦合出来；发光设备还包括发光元件，发光元件被设置为与第一光出射表面邻近，发光元件适于将具有第二光谱分布的第二光的至少一部分转换成具有第四光谱分布的第四光，第四光谱分布包括在430nm至500nm范围内的峰值波长。
通过提供至少一个第一光源(适于在操作中发射具有第一光谱分布的第一光，第一光谱分布包括在430nm至480nm范围内的峰值波长)和至少一个第二光源(适于在操作中发射具有第二光谱分布的第二光，第二光谱分布包括在350nm至410nm范围内的峰值波长)，以及通过提供发光元件(被设置为与光导的第一光出射表面邻近，且适于将具有第二光谱分布的第二光的至少一部分转换成具有第四光谱分布的第四光，第四光谱分布包括在430nm至500nm范围内的峰值波长，其中剩余光/光谱分布将在没有由发光元件进行转换的情况下透射)，提供了一种发光设备，凭借该发光设备，获得不同颜色光的高效且彻底的混合，从而获得高质量白光和低光学扩展量。
此外，通过提供适于将入耦合光的至少一部分转换成具有不同光谱分布的转换光的光导，提供了一种光导，凭借该光导，可以从表面之一提取的特别大量的转换光将留在光导中，这转而导致特别高的强度增益。
而且，通过提供相对于第一光输入表面以不同于零的角度延伸的第一光出射表面，获得发光设备，凭借该发光设备，更多光耦合到光导中，并且凭借该发光设备，更多光借助于全内反射(TIR)朝向相应光出射表面被引导。这转而显著降低通过借助其他表面而非第一光出射表面离开光导而损失的光量，并且由此增大通过第一光出射表面发射的光强度。
在一个实施例中，光导包括至少两个第一光输入表面，至少两个第一光输入表面中的每一个以相对于第一光出射表面的不同于零的角度延伸，并且光导适于在至少两个第一光输入表面中的每一个处接收具有第一光谱分布的第一光，将具有第一光谱分布的第一光的至少一部分转换成具有第三光谱分布的第三光(第三光谱分布包括在500nm至800nm范围内的峰值波长)，将具有第三光谱分布的第三光引导到第一光出射表面，并且将具有第三光谱分布的第三光的至少一部分从第一光出射表面耦合出来。
从而提供发光设备，凭借该发光设备，可能用甚至更大数目的第一光源来泵激光导，这转而提供增大的光输出增益，并且由此提供增大的强度增益，并且此外提供由发光设备发出的光的特别高的亮度。
在一个实施例中，发光设备还包括耦合元件，该耦合元件设置在第二光输入表面处，耦合元件适于将具有第二光谱分布的第二光耦合到光导中。
通过提供这种耦合元件，提供发光设备，凭借该发光设备，由至少一个第二光源发出的第二光可以以特别高效的方式且以特别低的耦合损失或可能无耦合损失地被耦合到光导中。
在一个实施例中，发光设备还包括设置在第一光输入表面处的第一光学元件，第一光学元件适于透射在430nm至480nm波长范围内的光，并且适于反射具有大于480nm的波长的光。
通过提供这种第一光学元件，提供发光设备，凭借该发光设备，耦合到光导中的第一光被提供有特别良好限定的第一光谱分布。这转而提供光导中第一光的特别高的转换度，并且提供发光元件中转换的第一光(即第三光)的特别高的透射度，并且由此转而提供由发光设备发出的光的特别良好限定的光谱分布和特别高质量的白光。
在一个实施例中，发光设备还包括设置在第二光输入表面处的第二光学元件，第二光学元件适于透射在350nm至410nm波长范围内的光，并且适于反射具有大于430nm的波长的光。
通过提供这种第二光学元件，提供发光设备，凭借该发光设备，耦合到光导中的第二光被提供有特别良好限定的第二光谱分布。这转而提供光导中第二光的特别高的透射度，并且提供发光元件中第二光的特别高的转换度，并且由此转而提供由发光设备发出的光的特别良好限定的光谱分布和特别高质量的白光。
在一个实施例中，至少一个第一光源被设置为与至少一个第一光输入表面光学接触。
在一个实施例中，至少一个第二光源被设置为与第二光输入表面光学接触。
从而提供发光设备，凭借该发光设备，分别由第一光源和第二光源发出的光可以以特别高效的方式且以特别低的耦合损失或可能无耦合损失地分别在光导的第一光输入表面和第二光输入表面处被接收。
在一个实施例中，发光元件在430nm至480nm波长范围内的最大吸光度是发光元件在350nm至410nm波长范围内的最大吸光度的10倍、30倍或50倍高。
在其他实施例中，发光元件在350nm至410nm波长范围内具有多于1、多于1.2或多于1.5的吸光度。
从而在发光元件中转换特别大量的第二光，并且转而获得由发光设备发出的光的特别良好限定的光谱分布。注意的是，通常发光元件在350nm至410nm波长范围内的吸光度的增大将导致转换的第二光的增加。
在一个实施例中，光导在350nm至410nm波长范围内具有小于0.2的吸光度。
在其他实施例中，光导在350nm至410nm波长范围内具有小于0.15、小于0.1或小于0.01的吸光度。
从而特别大量的第二光在没有损失的情况下穿过光导透射至发光元件，并且转而获得由发光设备发出的光的特别良好限定的光谱分布。注意的是，通常发光元件在350nm至410nm波长范围内的吸光度越低，透射的第二光的量越大。
在一个实施例中，在反射器和/或反射部件存在于与至少一个第一光源相对的表面上或该表面处时，光导在430nm至480nm波长范围内具有大于0.5、大于0.7、大于0.8或大于0.9的吸光度。
在其他实施例中，在没有反射部件存在于与至少一个第一光源相对的侧的情况下，光导在430nm至480nm波长范围内具有大于1、大于1.2或大于1.5的吸光度。
从而在光导中转换特别大量的第一光，并且转而获得由发光设备发出的光的特别良好限定的光谱分布。注意的是，通常光导在430nm至480nm波长范围内的吸光度的增大将导致转换的第一光的增加。
在一个实施例中，光导为发光的、光集中的、由石榴石制成的、以及这些的任何组合中的任何一种。
通过提供发光光导，提供具有特别良好且高效的光转换性质的发光设备。
通过提供光集中光导，提供发出具有特别高亮度的光的发光设备。
通过提供由石榴石或另一透明发光材料制成的光导，提供具有特别良好且高效的光导性质的发光设备。
在一个实施例中，至少一个第一光源为LED、激光二极管或OLED。
在一个实施例中，至少一个第二光源为LED、激光二极管或OLED。
本发明还涉及包括根据本发明的发光设备的灯、灯具或照明系统，灯、灯具和系统用于以下应用中的一个或多个应用中：数字投影、汽车照明、舞台照明、商店照明、家庭照明、重点照明、聚光照明、剧场照明、光纤照明、显示系统、警示照明系统、医疗照明应用、显微镜照明、用于分析设备的照明、装饰照明应用。
注意的是，本发明涉及权利要求中所记载的特征的所有可能组合。
附图说明
现在将参照示出本发明的(多个)实施例的附图，更详细地描述本发明的这一方面和其它方面。
图1示出了包括磷光体轮的发光设备的横截面图。
图2示出了在出射表面处被提供有光学元件的光导的侧视图。
图3示出了贯穿其长度被成形以便提供经成形的光出射表面的光导的透视图。
图4示出了在其长度的一部分上成形以便提供经成形的光出射表面的光导的侧视图。
图5示出了具有光导和附加光源并且被提供有滤波器和二色性光学元件的照明系统的侧视图。
图6A和图6B示出了被提供有设置为邻近光导的表面的散热器元件的光导。
图7示出了具有渐窄出射表面的发光设备的透视图。
图8示出了根据本发明的发光设备的第一实施例的透视图。
图9示出了根据图13的发光设备的顶视图。
图10示出了图示了作为由光导引导的光的波长的函数的、根据本发明的发光设备的光导的实施例的吸光度的图。
图11示出了根据本发明的发光设备的第二实施例的顶视图。
图12示出了根据本发明的发光设备的第三实施例的顶视图。
图13示出了根据本发明的发光设备的第四实施例的顶视图。
图14示出了根据本发明的发光设备的第五实施例的顶视图。
如图所示，层、元件以及区域的尺寸为了说明性目的而被夸大，并且因此被提供为图示本发明的实施例的一般结构。自始至终，相同的附图标记指代相同的元件，使得例如根据本发明的发光设备通常表示为1，而通过将01、02、03等添加到一般附图标记来表示其不同的具体实施例。对于示出了可以被添加到根据本发明的发光设备的实施例中的任何一个实施例的若干特征和元件的图1至图7，已经将“00”添加到除了特定于这些图之一的那些元件之外的所有元件。
具体实施方式
现在将在下文中参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了本发明的当前优选实施例。然而，本发明可以以很多不同形式体现并且不应该被解释为限于本文中阐述的实施例；更确切地说，这些实施例被提供用于彻底性和完整性，并且向技术人员充分传达本发明的范围。
以下描述将开始于关于用于根据本发明的发光设备的各种元件和特征的应用、合适的光源以及合适的材料的一般考虑。
于是，将参照图1至图7描述可以被添加到根据本发明的发光设备的实施例中的任何一个实施例的若干特征和元件。
最后，将参照图8至图14详细描述根据本发明的发光设备的若干具体实施例。
其是如下面阐述的根据本发明的实施例的一部分的光源适于在操作中发射具有第一光谱分布的光。此光随后耦合到光导或者波导中。光导或者波导可以将第一光谱分布的光转换为另一光谱分布，并且将光引导到出射表面。光源原则上可以是任何类型的点光源，但是在实施例中是固态光源，诸如发光二极管(LED)、激光二极管或者有机发光二极管(OLED)、多个LED或者激光二极管或者OLED、或者LED或者激光二极管或者OLED的阵列、或者这些中的任何的组合。在多个LED或者激光二极管或者OLED或者其阵列的情形下，LED或者激光二极管或者OLED原则上可以是两个或者更多不同颜色(诸如但不限于UV、蓝色、绿色、黄色或者红色)的LED或者激光二极管或者OLED。
根据本发明的实施例中的如下面阐述的光导通常可以是包括在互相垂直的方向上延伸的高度H、宽度W以及长度L的杆状的或者棒状的光导，并且在实施例中是透明的、或者透明且发光的。光通常在长度L方向上被引导。高度H在一些实施例中<10mm，在另一些实施例中<5mm，在又一些实施例中<2mm。宽度W在一些实施例中<10mm，在另一些实施例中<5mm，在又一些实施例中<2mm。长度L在一些实施例中大于宽度W和高度H，在另一些实施例中是宽度W的至少2倍或者高度H的至少2倍，在又一些实施例中是宽度W的至少3倍或者高度H的至少3倍。高度H:宽度W的高宽比通常为1:1(对于例如一般光源应用)或者1:2、1:3或者1:4(对于例如诸如头灯之类的特殊光源应用)或者4:3、16:10、16:9或者256:135(对于例如显示应用)。光导通常包括未设置在平行平面中的光输入表面和光出射表面，并且在实施例中光输入表面垂直于光出射表面。为了实现高亮度、集中的光输出，光出射表面的面积可以小于光输入表面的面积。光出射表面可以具有任何形状，但是在实施例中被成形为正方形、长方形、圆形、卵形、三角形、五边形或者六边形。
透明光导在实施例中可以包括其上外延生长多个光源(例如LED)的透明基板。基板在实施例中为单晶基板(诸如例如蓝宝石基板)。光源的透明的生长基板在这些实施例中为光集中光导。
通常杆状的或者棒状的光导可以具有任何横截面形状，但是在实施例中，具有正方形、长方形、圆形、卵形、三角形、五边形或者六边形的横截面形状。通常，光导是长方体，但是可以被提供有除长方体之外的不同形状，其中光输入表面具有一定程度的梯形形状。通过这样做，光通量可以进一步增强，这可能对于一些应用有利。
光导还可以是圆柱状的棒。在实施例中，圆柱状的棒具有一个沿着棒的纵向方向的平化表面，并且光源可以定位在该表面处以用于由光源发射的光高效率地内耦合到光导中。平化表面还可以用于放置散热器。圆柱体光导还可以具有例如与彼此相对定位或者垂直于彼此定位的两个平化表面。在实施例中，平化表面沿着圆柱体棒的纵向方向的一部分延伸。
根据本发明的实施例中的如下面阐述的光导还可以是折叠的、弯曲的和/或在长度方向上成形的，使得光导不是直的、线状的杆或棒，而是可以包括例如90或者180度弯曲形式的圆角、U形、圆形或者椭圆形形状、环或者具有多个环的三维螺旋形状。这提供了紧凑的光导，其总长度(光通常沿着长度被引导)相对大，从而导致相对高的流明输出，但是同时可以设置到相对小的空间中。例如，光导的发光部分可以是刚性的，而光导的透明部分是柔性的，以便提供沿着光导长度方向的光导成形。光源可以被放置在沿着折叠、弯曲和/或成形的光导的长度的任何地方。
用于根据本发明的实施例的如下面阐述的光导的合适材料是蓝宝石、多晶氧化铝和/或诸如具有n＝1.7的折射率的YAG、LuAG之类的非掺杂透明石榴石。此材料(胜于例如玻璃)的附加优点是，其具有良好的热传导性，从而减少局部发热。其它合适材料包括但不限于玻璃、石英以及透明聚合物。在其它实施例中，光导材料是铅玻璃。铅玻璃是玻璃的变种，其中铅代替典型钾玻璃中的钙成分并且以此方式可以增加折射率。普通玻璃具有n＝1.5的折射率，而铅的添加产生了范围高达1.7的折射率。
根据本发明的实施例的如下面阐述的光导可以包括用于将光转换到另一光谱分布的合适发光材料。合适的发光材料包括诸如掺杂YAG、LuAG之类的无机磷光体、有机磷光体、有机发光染料、以及高度适合于如下面阐述的本发明的实施例的目的的量子点。
量子点是半导体材料的小晶体，通常具有仅几个纳米的宽度或者直径。当被入射光激发时，量子点发射由晶体的尺寸和材料确定的颜色的光。因此通过适配点的尺寸，可以产生特定颜色的光。大多数已知的具有在可见范围内的发射的量子点是基于具有诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)之类的壳的硒化镉(CdSe)。还可以使用诸如磷化铟(InP)以及铜铟硫(CuInS2)和/或银铟硫(AgInS2)之类的无镉量子点。量子点示出非常窄的发射带并且因此它们示出饱和颜色。此外，发射颜色可以通过适配量子点的尺寸被容易地调谐。本领域已知的任何类型的量子点可以用于如下面阐述的本发明的实施例中。然而，由于环境安全和关注的原因，可能优选使用无镉量子点或者至少具有非常低的镉含量的量子点。
也可以使用有机发光染料。可以设计分子结构，使得光谱峰位置可以被调谐。合适的有机发光染料材料的示例是基于苝衍生物的有机发光材料，例如由BASF以的名称出售的化合物。合适的化合物的示例包括但不限于Red F305、Orange F240、Yellow F083以及F170。
发光材料还可以是无机磷光体。无机磷光体材料的示例包括但不限于铈(Ce)掺杂的YAG(Y3Al5O12)或者LuAG(Lu3Al5O12)。Ce掺杂的YAG发射淡黄色的光，而Ce掺杂的LuAG发射淡黄绿色的光。发射红光的其它无机磷光体材料的示例可以包括但不限于ECAS和BSSN；ECAS是Ca1-xA1SiN3:Eux，其中0<x≤1，在其它实施例中0<x≤0.2；并且BSSN是Ba2-x-zMxSi5-yA1yN8-yOy:Euz，其中M表示Sr或者Ca，0≤x≤1、0<y≤4并且0.0005≤z≤0.05，并且在实施例中0≤x≤0.2。
在如下面阐述的本发明的实施例中，发光材料由从包括以下项的组中选择的材料制成：(M<I>(1-x-y) M<II>x M<III>y)3(M<IV>(1-z) M<V>z)5O12，其中M<I>从包括Y、Lu或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Gd、La、Yb或者其混合物的组中选择，M<III>从包括Tb、Pr、Ce、Er、Nd、Eu或者其混合物的组中选择，M<IV>是A1，M<V>从包括Ga、Sc或者其混合物的组中选择，并且0<x≤1、0<y≤0.1、0<z<1；(M<I>(1-x-y) M<II>x M<III>y)2O3，其中M<I>从包括Y、Lu或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Gd、La、Yb或者其混合物的组中选择，M<III>从包括Tb、Pr、Ce、Er、Nd、Eu、Bi、Sb或者其混合物的组中选择，并且0<x≤1、0<y≤0.1；(M<I>(1-x-y)M<II>x M<III>y)S(1-z)Se，其中M<I>从包括Ca、Sr、Mg、Ba或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr、Sb、Sn或者其混合物的组中选择，M<III>从包括K、Na、Li、Rb、Zn或者其混合物的组中选择，并且0<x≤0.01、0<y≤0.05、0≤z<1；(M<I>(1-x-y) M<II>x M<III>y)O，其中M<I>从包括Ca、Sr、Mg、Ba或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr或者其混合物的组中选择，M<III>从包括K、Na、Li、Rb、Zn或者其混合物的组中选择，并且0<x≤0.1、0<y≤0.1；(M<I>(2-x) M<II>x M<III>2)O7，其中M<I>从包括La、Y、Gd、Lu、Ba、Sr或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或者其混合物的组中选择，M<III>从包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或者其混合物的组中选择，并且0<x≤1；(M<I>(1-x) M<II>x M<III>(1-y) M<IV>y)O3，其中M<I>从包括Ba、Sr、Ca、La、Y、Gd、Lu或者其混合物的组中选择，M<II>从包括Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或者其混合物的组中选择，M<III>从包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或者其混合物的组中选择，并且M<IV>从包括Al、Ga、Sc、Si或者其混合物的组中选择，并且0<x≤0.1、0<y≤0.1；或者其混合物。
其他合适的发光材料为Ce掺杂的钇铝石榴石(YAG，Y3Al5O12)和镥铝石榴石(LuAG)。发光光导可以包括在蓝颜色范围内或者绿颜色范围内或者红颜色范围内的中心发射波长。蓝颜色范围被限定在380nm和495nm之间，绿颜色范围被限定在495nm和590nm之间，并且红颜色范围被限定在590nm和800nm之间。
可以用于实施例中的磷光体的选择连同最大发射波长在下面的表1中给出。
表1
根据本发明的实施例的如下面阐述的光导可以包括具有不同密度的用于将光转换为另一光谱分布的合适发光材料的区域。在实施例中，透明光导包括彼此邻近的两个部分，并且其中的仅一个部分包括发光材料，而另一个部分是透明的或者具有相对低浓度的发光材料。在另一实施例中，光导包括邻近第二部分的又一第三部分，第三部分包括不同的发光材料或者不同浓度的相同发光材料。不同的部分可以一体形成，从而形成整体式或者一个光导。在实施例中，部分反射元件可以设置在光导的不同部分之间，例如在第一部分和第二部分之间。部分反射元件适于透射具有一个特定波长或者光谱分布的光，并且适于反射具有另一不同特定波长或者光谱分布的光。部分反射元件因此可以是诸如二色性镜之类的二色性元件。
在另一实施例中(未示出)，发光材料的多个波长转换区域设置在诸如LED之类的多个光源的上方或者顶部上的透明光导的光输入表面处。因此，多个波长转换区域中的每个波长转换区域的表面区域对应于多个光源中的每个光源的表面区域，使得来自光源的光经由发光材料区域耦合到透明光导中。被转换的光然后耦合到光导的透明部分中，并且随后被引导到光导的光出射表面。波长转换区域可以设置在光输入表面上或者它们可以形成在光导中。波长转换区域可以形成设置在光导上或者光导中在光输入表面处的均匀层的一部分。在两个相邻波长转换区域之间延伸的均匀层的部分可以是透明的，并且可以另外地或者备选地具有与波长转换区域相同的折射率。不同的波长转换区域可以包括互相不同的发光材料。光源和发光区域之间的距离可以低于2mm、低于1mm、或者低于0.5mm。
在如下面阐述的根据发明的发光设备的实施例中，耦合结构或者耦合介质可以被提供用于将由光源发射的光高效率地耦合到光导中。耦合结构可以是具有诸如例如形成波形结构的突出和凹部之类特征的折射结构。耦合结构的特征的典型尺寸是5μm到500μm。特征的形状可以是例如半球形(透镜)、棱柱形、正弦曲线形或者杂乱无章的(例如喷砂的)。通过选择适当的形状，可以调谐耦合到光导中的光的量。折射结构可以通过机械手段制作，诸如通过镌刻、喷砂等。备选地，折射结构可以通过在诸如例如聚合物或者溶胶凝胶材料之类的适当材料中的复制来制作。备选地，耦合结构可以是衍射结构，其中衍射耦合结构的特征的典型尺寸是0.2μm到2μm。光导内的衍射角θin由光栅方程λ/Λ＝nin·sinθin-nout·sinθout给出，其中λ是LED光的波长，Λ是光栅周期，nin和nout分别是光导内和光导外的折射率，θin和θout分别是光导内的衍射角和光导外的入射角。如果我们为低折射率层和耦合介质假设相同的折射率nout＝1，通过全内反射条件nin sinθin＝nout，我们发现以下条件：λ/Λ＝1-sinθout，即对于法线入射θout＝0，Λ＝λ。通常，不是所有其它角θout都被衍射到光导中。仅如果其折射率nin足够高，这才会发生。从光栅方程得出对于条件nin≥2，如果Λ＝λ，则所有角都被衍射。还可以使用其它周期和折射率，从而导致更少的光被衍射到光导中。此外，一般透射大量的光(0阶)。衍射的光的量依赖于光栅结构的形状和高度。通过选择适当的参数，可以调谐耦合到光导中的光的量。这种衍射结构最容易通过复制已经通过例如电子束光刻或者全息术制成的结构来制作。复制可以通过像软纳米压印光刻那样的方法完成。耦合介质可以例如是空气或者另一合适的材料。
图1示出了包括如下面所阐述的、根据本发明的实施例的光导4015的发光设备1001。图1中所示的发光设备1001还包括可转动磷光体轮1600和设置在光导4015与磷光体轮1600之间的耦合元件7700。
发光设备1001进一步包括设置在基体或者基板1500上的多个LED 2100、2200、2300形式的光源。多个LED 2100、2200、2300用于泵激光导4015的转换部分6110以便产生具有第三光谱分布的光1700，诸如绿光或者蓝光。在关于转动轴1620的转动方向1610上转动的磷光体轮1600用于将具有第三光谱分布的光1700转换为具有第二光谱分布的光1400，诸如红光和/或绿光。注意，原则上，光1700和光1400的颜色的任何组合是可行的。
如在横截面侧视图中图示磷光体轮1600的图1所示，磷光体轮1600在透明模式下使用，即入射光1700在一侧进入磷光体轮1600，透射穿过磷光体轮1600，并且从形成光出射表面4200的其相反侧发射。备选地，磷光体轮1600可以在反射模式下使用(未示出)，使得光从与光进入磷光体轮所穿过的表面相同的表面发射。
磷光体轮1600自始至终可以包括仅一个磷光体。备选地，磷光体轮1600还可以包括无任何磷光体的分段，使得光1700的一部分还可以未经转换而透射。以此方式，继而可以生成其它颜色。在另一备选方案中，磷光体轮1600还可以包括多个磷光体分段，例如分别发射黄光、绿光以及红光的磷光体分段，以便创建多颜色光输出。在又一备选方案中，发光设备1001可以适于通过在磷光体轮1600上采用像素化的磷光体反射器图案而生成白光。
在一个实施例中，耦合元件7700是适合用于将入射在磷光体轮1600上的光1700准直的光学元件，但是其还可以是耦合介质或者耦合结构，诸如例如上文描述的耦合介质或者耦合结构7700。发光设备1001此外可以包括附加的透镜和/或准直器。例如，可以定位附加的光学器件以便将由光源2100、2200、2300发射的光和/或由发光设备1001发射的光1400准直。
图2示出了还包括光学元件8010的、如下面所阐述的、根据本发明的实施例的光导4020，该光学元件设置有与光导4020的光出射表面4200光学连接的光输入小面8060。光学元件8010由具有高折射率的材料制成(在实施例中为等于或者大于光导4020的折射率的折射率)，并且包括四边形横截面和两个渐窄侧面8030和8040。渐窄侧面8030和8040自光导4020的光出射表面4200向外倾斜，使得光学元件8010的光出射小面8050具有大于光输入小面8060和光导4020的光出射表面4200两者的表面区域。光学元件8010可以备选地具有多于两个(特别地，四个)渐窄侧面。在备选方案中，光学元件8010具有圆形横截面和一个周向渐窄侧面。使用这种设置，光将在倾斜侧面8030和8040处被反射，并且如果其射中光出射小面8050则有大的机会逃逸，因为与光输入小面8060相比光出射小面8050是大的。侧面8030和8040的形状还可以是弯曲的并且被选择为使得所有光都通过光出射小面8050逃逸。
光学元件还可以与光导4020一体形成，例如通过将光导的一部分成形，使得预定的光学元件形成在光导的端部之一处。光学元件可以例如具有准直器的形状，或者可以具有梯形横截面形状，并且在实施例中梯形形状的外表面被提供有反射层。因此，可以将所接收的光成形以便包括更大的光斑尺寸，而同时将通过除了光出射表面之外的其它表面的光损失最小化，因此还提高了所发射光的强度。在另一实施例中，光学元件具有透镜(例如凸透镜或者凹透镜或者其组合)阵列的形状。因此，可以将所接收的光成形以便形成聚焦的光、散焦的光、或者其组合。在透镜阵列的情形下，还可行的是，所发射的光可以包括两个或者多个分立光束，每个分立光束由阵列的一个或多个透镜形成。更一般地，光导因此可以具有不同尺寸的不同成形的部分。因此，提供了如下光导，使用该光导可以将光成形，因为自光出射表面的任何一个或多个光发射方向、从光出射表面发射的光的光束尺寸和光束形状可以以特别简单的方式调谐，例如通过更改光出射表面的尺寸和/或形状。因此，光导的一部分作为光学元件起作用。
光学元件还可以是设置在光导的光出射表面处的光集中元件(未示出)。光集中元件包括四边形横截面和两个向外弯曲的侧面，使得光集中元件的光出射表面具有比光导的光出射表面更大的表面区域。光集中元件可以备选地具有不止两个(特别地，四个)渐窄侧面。光集中元件可以是具有抛物面状的弯曲侧面的复合抛物面光集中元件(CPC)。在备选方案中，光集中元件具有圆形横截面和一个周向渐窄侧面。在备选方案中，如果光集中元件的折射率被选择为低于光导的折射率(但是大于空气的折射率)，则仍然可以提取可观的光量。这允许与由具有高折射率的材料制成的光集中元件相比，制造起来容易和便宜的光集中元件。例如，如果光导具有n＝1.8的折射率，并且光集中元件具有n＝1.5的折射率(玻璃)，可以实现光输出的因子为2的增益。对于具有n＝1.8的折射率的光集中元件而言，增益将会高大约10％。实际上，不是所有光都将被提取，因为在光学元件或者光集中元件和外部介质(一般为空气)之间的界面处将存在菲涅耳反射。可以通过使用适当的抗反射涂层(即四分之一λ电介质堆叠或者蛾眼结构)减少这些菲涅耳反射。假设作为光出射小面之上的位置的函数的光输出不均匀，则利用抗反射涂层的覆盖可以变化(例如通过变化涂层的厚度)。
CPC的兴趣特征之一在于保持了光的光学扩展量(＝n2×面积×立体角，其中n是折射率)。CPC的光输入小面的形状和尺寸可以适于光导的光出射表面的形状和尺寸，和/或反之亦然。CPC的一大优势在于，传入光分布被变换为最佳地适配于给定应用的可接受光学扩展量的光分布。CPC的光出射小面的形状根据期望可以例如为长方形或者圆形。例如，对于数字投影仪，将对光束的尺寸(高度和宽度)以及发散度有要求。对应光学扩展量将会在CPC中得到保持。在这一情形下，使用具有所使用的显示面板的期望高/宽比的长方形的光输入小面和光出射小面的CPC将是有益的。对于聚光灯应用而言，要求不太严格。CPC的光出射小面可以是圆形的，但是还可以具有另一形状(例如长方形)以照射特定形状的区域或者照射期望的图案以将这种图案投影在屏幕、墙壁、建筑物、基础设施等上。虽然CPC提供了很多设计上的灵活性，但是其长度可能相当长。一般，可能设计具有相同性能的更短的光学元件。为此目的，表面形状和/或出射表面可以适于例如具有更弯曲的出射表面以便将光集中。一个附加的优势在于，CPC可以被用于克服当光导的尺寸受到LED的尺寸限制并且光出射小面的尺寸由后续光学部件确定时可能的高宽比失配。此外，可能放置部分覆盖CPC的光出射小面的镜(未示出)，例如使用在其中心附近或者中心处具有“孔洞”的镜。以这一方式，CPC的出射平面变窄，光的一部分被反射回到CPC和光导中，并且因此光的出射光学扩展量将减少。这将自然地减少从CPC和光导提取的光量。然而，如果这一镜具有高的反射率，像例如Alanod 4200AG，则光可以有效地被注入回到CPC和光导中，在那里其可以通过TIR再循环。这将不会改变光的角度分布，但是其将更改光在再循环之后会射中CPC出射平面的位置，从而增加光通量。以此方式，通常将被牺牲掉以便减少系统光学扩展量的光的部分可以被重新获得并且用于增加例如均匀性。如果系统被用于数字投影应用中，则这是极其重要的。通过以不同方式选择镜，相同CPC和光导的集可以被用于处理使用不同面板尺寸和高宽比的系统，而不需要牺牲大量的光。以这一方式，一个单个系统可以被用于各种数字投影应用。
通过使用参照图2描述的以上结构中的任何一个结构，解决了与将光从高折射率光导材料提取到低折射率材料(像空气)相关(特别是涉及提取效率)的问题。
参照图3和图4，将描述用于提供具有特定形状的光分布的不同可能。图3示出了光导4040的透视图，该光导贯穿其长度成形以便提供经成形的光出射表面4200。光导4040可以是适于将具有光谱分布的光转换为具有另一光谱分布的光的光导。光导4040的贯穿光导4040的长度延伸的部分4501(特别地，邻近表面4500并且与光输入表面4100相对)已经被移除，以便提供具有对应于光出射表面4200处的光分布的期望形状的形状的光导4040，该形状贯穿光导4040的整个长度从光出射表面4200延伸到相对的表面4600。
图4示出了光导4050的侧视图，该光导在其长度的一部分上被成形以便提供经成形的光出射表面4200。光导4050可以是适于将具有光谱分布的光转换为具有另一光谱分布的光的光导。光导4050的在光导4050的长度的一部分上延伸的部分4501(特别地，邻近表面4500并且与光输入表面4100相对)已经被移除，以便提供具有对应于光出射表面4200处的光分布的期望形状的形状的光导4050，该形状在光导4050的长度的邻近光出射表面4200的部分上延伸。
光导的另一部分或者多于一个部分可以被移除，以便提供光出射表面的其它形状。以这一方式可以获得光出射表面的任何可行的形状。而且，光导可以被部分或者完全划分为具有不同形状的几个部分，使得可以获得更复杂的形状。从光导移除的一个或多个部分可以通过例如锯切、切割等方式移除，接着对移除一个或多个部分之后暴露的表面进行抛光。在另一备选方案中，可以例如通过钻孔移除光导的中心部分，以便在光出射表面中提供孔洞。
在备选实施例中，还可以通过对光导的光出射表面的一部分进行表面处理(例如粗糙化)，而保持光出射表面的其余部分光滑，来获得具有特定形状的光分布。在这一实施例中，不需要移除光导的部分。同样地，用于获得具有特定形状的光分布的以上可能的任何组合都是可行的。
图5示出了具有如下面所阐述的、根据本发明的实施例的光导4070的照明系统(例如数字投影仪)的侧视图，并且该光导适于转换入射光1300，使得所发射的光1700在黄色和/或橙色波长范围内，即大致在560nm到600nm的波长范围内。光导4070可以例如被提供为由诸如Ce掺杂的(Lu,Gd)3Al5O12、(Y,Gd)3Al5O12、或者(Y,Tb)3Al5O12之类的陶瓷材料制成的透明石榴石。利用更高的Ce含量和/或以Ce取代例如Gd和/或Tb的更高替代水平，由光导发射的光的光谱分布可以被位移到更高的波长。
在光出射表面4200处，提供了光学元件9090。光学元件9090包括：滤波器9091，用于对从光导4070发射的光1700进行滤波，以便提供经滤波的光1701；至少一个其它光源9093、9094；以及光学部件9092，适于组合经滤波的光1701和来自至少一个其它光源9093、9094的光，以便提供共同光输出1400。滤波器9091可以是吸收滤波器或者反射滤波器，其可以是固定的或者可切换的。可切换滤波器可以例如通过提供反射式二色性镜和可切换镜并且将可切换镜放置在光传播方向上所见的二色性镜的上游来获得，该反射式二色性镜根据期望的光输出可以是低通、带通或者高通的。此外，还可行的是，组合两个或者更多滤波器和/或镜以便选择期望的光输出。图5所示的滤波器9091是可切换滤波器，从而根据滤波器9091的切换状态使得能够透射未滤波的黄光和/或橙光或者经滤波的光(特别地并且在示出的实施例中为经滤波的红光)。经滤波的光的光谱分布依赖于所采用的滤波器9091的特性。如示出的光学部件9092可以是十字二色性棱镜(还称为X-cube)，或者在备选方案中其可以是合适的单独二色性滤波器的集。
在所示的实施例中，提供了两个其它光源9093和9094，其它光源9093是蓝色光源并且其它光源9094是绿色光源。其它颜色和/或更大数目的其它光源也可以是可行的。其它光源中的一个或多个光源还可以是根据如下面阐述的本发明的实施例的光导。其它选项是使用由滤波器9091滤除的光作为其它光源。共同光输出1400因此是由光导4070发射的并且由滤波器9091滤波的光1701和由相应两个其它光源9093和9094发射的光的组合。有利地，共同光输出1400可以是白光。
图5所示的解决方案是有利的，原因在于其是可伸缩的、有成本效益的、以及可以根据本发明的实施例的发光设备的给定应用的要求容易适配的。
图6A和图6B分别示出了两者均如下面所阐述的、根据本发明的实施例的光导4090A和光导4090B的侧视图，光导4090A和光导4090B分别包括散热器元件7000A、7000B，散热器元件7000A、7000B分别设置在光导4090A、4090B的不同于光输入表面(在实施例中在离光输入表面大约30μm或者更小的距离处)的表面之一上。不论实施例，相应散热器元件7000A、7000B包括用于改善的散热的翅片7100、7200、7300，然而翅片是可选元件。不论实施例，相应散热器元件7000A、7000B适于与光导的表面形状适形，并且因此适于在与光导的整个接触区域之上提供适形热接触。因此，获得增加的热接触区域和因此改善的光导冷却，并且现有的对于散热器元件的定位的容许限变得不太关键。
图6A示出，散热器元件7000A包括多个散热器部分，此处是四个散热器部分7001、7002、7003以及7004，其中的一个或多个(此处是所有四个)散热器部分可以被提供有翅片。明显地，散热器元件7000A包括的散热器部分越多，散热器元件7000可以越精确地与光导的表面适形。每个散热器部分7001、7002、7003、7004适于提供在与光导的整个接触区域上的适形热接触。散热器部分可以设置为与光导的表面相距互相不同的距离。此外，散热器元件7000A包括共同载体7050，散热器部分7001、7002、7003以及7004分别借助于附接元件7010、7020、7030以及7040被单独附接到共同载体7050。备选地，每个散热器部分可以被分配其自己的载体。注意，这些元件是可选的。
图6B示出，散热器元件7000B包括底部部分7060，底部部分7060适于与其要设置在的光导4090B的表面的形状适形。底部部分7060是柔性的并且可以例如是诸如铜层之类的热传导金属层。散热器元件7000B进一步包括设置在底部元件7060和散热器元件7000B的剩余部分之间的热传导层7070，以用于改善散热器元件7000B的柔性和适形性。热传导层7070可以例如是热传导流体或者膏。热传导层7070在实施例中是高度反射的，和/或包括高度反射涂层。散热器元件7000B进一步包括设置在散热器元件7000B内部的流体蓄存器7080，以用于生成用于改善散热的流体流。在备选方案中，流体蓄存器7080还可以被外部设置在散热器元件7000B上，例如沿着散热器元件7000B的一部分或者整个外部外围延伸。流体流可以借助于泵来增强。注意，传导层7070和流体蓄存器7080是可选元件。
不论实施例，散热器元件7000A、7000B可以由从以下项中选择的材料制成：铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、铝碳化硅、氧化铍、硅-碳化硅、铝碳化硅、铜钨合金、铜碳化钼、碳、金刚石、石墨、以及其中两个或者更多的组合。此外，组合上述实施例的特征的散热器元件是可行的。还可行的是，将根据以上实施例中的任何实施例的散热器元件设置在光导4090A或者4090B的不止一个表面处。
在实施例(未示出)中，如下面所阐述的、根据本发明的实施例的光导包括被设置为邻近于光出射表面的光偏振元件。因此，可以获得具有高亮度和高效率的偏振光源。不论实施例，偏振元件可以为反射线性偏振器和反射圆形偏振器中的任何一个。基于聚合物层(包括双折射层)的堆叠的线栅偏振器、反射偏振器为反射线性偏振器的示例。圆形偏振器可以通过以下方式来获得：使用所谓的胆甾型液晶相的聚合物来制造仅透射一个偏振和特定光谱分布的光的所谓的胆甾型偏振器。备选地或除了反射偏振器之外，还可以采用偏振分束器。此外，还可以使用散射偏振器。在另一实施例中，例如可以借助于由像玻璃那样的材料制成的楔子的形式的偏振元件，来使用由反射进行的偏振，其中光接近于布儒斯特角入射。在又一实施例中，偏振元件可以为诸如WO2007/036877A2中所述的所谓的偏振背光。在又一实施例中，偏振元件可以为偏振结构。在又一实施例中，偏振元件9001被设置为关于光导的光出射表面成角，例如以相对于光出射表面的45°角成角，但任何角度在原则上都是可行的。
如下面所阐述的、根据本发明的实施例的光导4095的光出射表面4200可以如图7中所示进一步被提供有四个向内渐窄壁和与光出射表面相对的另一表面4600平行延伸的中心平坦部分。由如本文中所用的“渐窄壁”意指相对于光出射表面4200的剩余部分和邻近于光出射表面延伸的光导的表面这两者以不同于零度的角度设置的光出射表面4200的壁分段。壁向内渐窄，这意味着光导的横截面朝向出射表面逐渐减小。在一个实施例中，镜元件7400设置在光出射表面的渐窄壁处且与渐窄壁光学接触。因此，镜元件7400被提供有对应于且覆盖光出射表面4200的渐窄壁中的每个渐窄壁的四个分段7410、7420、7430。对应于光出射表面4200的中心平坦部分的通口7520限定光出射表面4200的透明部分，通过该通口7520，光可以离开，以从光导4095发出。这样，提供波导，其中撞击镜元件7400的光线改变角方向，使得更多光线朝向光出射表面4200被导引，并且之前由于TIR而将保留在光导4095内的光线由于角方向的变化现在以小于反射的临界角的角度撞击光出射表面4200，并且因此可以通过光出射表面4200的通口7520离开光导。因此，进一步增加通过光导4095的光出射表面4200由发光设备发出的光强度。因为镜元件向内倾斜，光线在该镜元件处被反射之后改变方向，并且可以经由镜元件的透明部分离开光导。由此，这一配置借助于从渐窄壁的反射来提供光朝向光出射表面4200的中心平坦部分且由此朝向第二镜元件7400中的通孔7520的改进引导。
在备选实施例中，可以提供其他数目的渐窄壁(诸如小于或多于四个(例如一个、两个、三个、五个或六个)渐窄壁)，并且类似地，不是所有渐窄壁需要被提供有镜元件或其分段。在其他备选中，渐窄壁中的一个或多个可以未被镜元件7400覆盖，和/或中心平坦部分可以部分或完全地被第二镜元件7400覆盖。
图8示出了根据本发明的第一实施例的发光设备1的透视图。图9示出了根据图8的发光设备1的顶视图。发光设备1通常包括：多个第一光源21，每个第一光源包括至少一个固态光源(诸如LED或激光二极管)；多个第二光源22，每个第二光源包括至少一个固态光源(诸如LED或激光二极管)；光导4，光导4具有第一光输入表面41、第二光输入表面46以及第一光出射表面42；以及发光元件77，该发光元件77被设置为邻近于第一光出射表面42，具有第三光输入表面771和第二光出射表面772。上面描述了适当类型的LED或激光二极管。
光导4在这里被示出为成形为正方形板，然而，光导4还可以为棒，第一光输入表面41以相对于第一光出射表面42的不同于零的角度延伸，并且第一光出射表面42和第二光输入表面46为光导4的相互相对的表面。换言之，在这一实施例中，第一光出射表面42和第二光输入表面46为光导4的相互相对的侧表面，并且第一光输入表面41为光导4的在第一光出射表面42与第二光输入表面46之间延伸的侧表面。光导4还包括与第一光输入表面41平行且相对延伸的侧表面45、以及分别作为光导4的顶表面和底表面的其他表面43和44。
注意的是，其中第一光输入表面41与第一光出射表面42之间的角度小于90°、等于90°以及大于90°的实施例如上所述全部都是可行的。
光导4还可以为棒或杆形的、或被成形为长方形板。此外，光导4原则上可以如上所述具有任何可行的横截面形状，包括但不限于三角形、长方形、正方形、梯形、多边形、圆形、椭圆形及其组合。
其中第一光输入表面41为光导的顶表面或底表面的、根据本发明的发光设备的备选配置也是可行的。同样，其中第一光出射表面42和第二光输入表面46分别为底表面和顶表面且第一光输入表面41为侧表面的、根据本发明的发光设备的备选配置也是可行的。
此外，光导4包括发光材料、石榴石、光集中材料或其组合，上面描述了合适的材料和石榴石。在实施例中，石榴石材料可以包括具有0.1％-2％之间的浓度的铈。由此，光导4为发光光导和/或光集中光导。
具体地，光导4包括至少在沿由在相关波长范围内发光的光源发出的光的传播方向测量时，在430nm至480nm波长范围内具有高吸光度(即，多于0.7、多于1、多于1.2或多于1.5的吸光度)且在350nm至410nm波长范围内具有低吸光度(即，小于0.2、小于0.15、小于0.1或小于0.05的吸光度)的材料。
在所示的实施例中，发光设备1包括三个第一光源21和三个第二光源22。在一些其他实施例中，可以提供另一数目(例如一个、两个或四个)的第一光源21和/或另一数目(例如一个、两个或四个)的第二光源22。在又一些其他实施例中，可以提供第一光源21的阵列和/或第二光源22的阵列。第一光源21的数目和第二光源22的数目可以相同或者可以不同。
比如借助于光学胶粘剂，第一光源21直接设置在第一光输入表面41上。同样，比如借助于光学胶粘剂，第二光源22直接设置在第二光输入表面46上。在其他实施例中，光源可以设置在基体或基板(未示出)上。基体或基板可以以优选地由金属(诸如铜、铁或铝)制成的散热器的形式来提供，上面描述了合适的实施例。散热器可以包括用于改进散热的翅片。注意，在其他实施例中，基体或基板不需要为散热器。而且，因为基体或基板不是必不可少的，所以在又一些其他实施例中，基体或基板甚至可以省略。
发光元件77在这一实施例中设置在光导4的第一光出射表面42上。具体地，发光元件77的第三光输入表面771被设置为邻近于光导4的第一光出射表面42，并且发光元件的第二光出射表面772与第三光输入表面771平行且相对地延伸。
发光元件77包括如下发光材料，该发光材料具有至少在沿光行进方向测量时在350nm至410nm波长范围内的高吸光度(即，多于1、多于1.2、多于1.3或多于1.5的吸光度)、以及在430nm至480nm波长范围内的发射。在一个实施例中，发光材料为磷光体。上面描述了合适的发光材料和磷光体。
具体地，发光元件77包括如下材料，该材料在430nm至480nm波长范围内的最大吸光度是其在350nm至410nm波长范围内的最大吸光度的10倍、30倍或50倍高。
参照图8和图9，根据本发明的发光设备通常如下工作。由至少一个第一光源21中的每一个发出具有第一光谱分布的第一光13。具有第一光谱分布的第一光13然后在第一光输入表面41处耦合到光导4中。具有第一光谱分布的光13的至少一部分由光导4转换成具有第三光谱分布的第三光17。具有第三光谱分布的第三光17被引导到第一光出射表面42且从第一光出射表面42耦合出来。具有第三光谱分布的第三光17然后在第三光输入表面771处耦合到发光元件77中，被引导到第二光出射表面772，并且从第二光出射表面772被耦合出来。
由至少一个第二光源22中的每一个发出具有第二光谱分布的第二光14。具有第二光谱分布的第二光14然后在第二光输入表面46处耦合到光导4中、被引导穿过光导4至第一光出射表面42并且从第一光出射表面42耦合出来。第二光然后在第三光输入表面771处耦合到发光元件77中。具有第二光谱分布的第二光14的至少一部分由发光元件77转换成具有第四光谱分布的第四光18。具有第四光谱分布的第四光18然后被引导到第二光出射表面772且从第二光出射表面772耦合出来。这样，提供具有包括具有第三光谱分布的第三光17和具有第四光谱分布的第四光18的组合的光输出的发光设备。
不论实施例，第一光谱分布(即，由第一光源发出的第一光的光谱分布)被包括在400nm和800nm之间的范围内，并且第二光谱分布(即，由第二光源发出的第二光的光谱分布)被包括在200nm和500nm之间的范围内。
此外，且不论实施例，第一光谱分布包括430nm至480nm范围内的峰值波长，第二光谱分布包括350nm至410nm范围内的峰值波长，第三光谱分布包括500nm至800nm范围内的峰值波长，并且第四光谱分布包括430nm至480nm范围内的峰值波长。
在所示的实施例中，存在的所有第一光源发出具有大致相同光谱分布的光，并且存在的所有第二光源发出具有大致相同光谱分布的光。然而，在备选实施例中，可行的是第一和第二光源可以分别发出具有两个或更多个不同光谱分布的光。
不论实施例，具有第一光谱分布的第一光13和具有第二光谱分布的第二光14可以具有大致完全重叠的光谱分布(具有不同的峰值波长)。备选地且仍然不论实施例，具有第一光谱分布的第一光13和具有第二光谱分布的第二光14可以具有不同(例如，部分重叠或大致不重叠)的光谱分布。
图10示出了图示了可以用作光导4的掺杂有0.2％铈的材料YAG的吸光度的图。如图所示，光导材料在350nm至410nm波长范围内具有低吸光度(即，小于0.05)。在430nm至480nm波长范围内，光导材料具有在460nm时峰值达到略低于0.5的高吸光度。最后，在500nm至800nm波长范围内，光导具有几乎为零的吸光度。
现在转到图11，在与图9的顶视图相似的顶视图中示出了根据本发明的发光设备101的第二实施例。发光设备101与图8和图14中所示的发光设备的不同在于，发光设备101包括两个第一光输入表面41和45以及至少一个第三光源23，并且发光设备101被大致成形为棒或棍。至少两个第一光输入表面41和45中的每一个以关于第一光出射表面42的不同于零的角度延伸。由此，在所示的实施例中，两个第一光输入表面41和45为光导4的相对侧表面，而第二光输入表面46和第一光出射表面42为光导4的端部表面。
其中两个第一光输入表面为光导4的邻近侧表面而第二光输入表面和第一光出射表面为光导的端部表面的实施例也是可行的。其中两个第一光输入表面为光导的端部表面而第二光输入表面和第一光出射表面为光导4的相对侧表面的实施例也是可行的。此外，其中光导4包括多于两个(例如三个或四个)第一光输入表面的实施例也是可行的。
在所示的实施例中，提供四个第三光源23。在另一些实施例中，可以提供另一数目的第三光源23(例如一个、两个或五个第三光源23)。在又一些其他实施例中，可以提供第三光源23的阵列。在操作中，具有第一光谱分布的第一光13由至少一个第三光源23中的每一个来发出。而且，在所示的实施例中，发光设备101包括四个第一光源21和一个第二光源22。
发光设备101的光导4由此适于在至少两个第一光输入表面41和45中的每一个处接收具有第一光谱分布的第一光13，将具有第一光谱分布的第一光13的至少一部分转换成具有第三光谱分布的第三光17，将具有第三光谱分布的第三光17引导到第一光出射表面42，并且将具有第三光谱分布的第三光17的至少一部分从第一光出射表面42耦合出来。在其他方面，发光设备101的光导4如上面结合图8和图9描述的工作。
现在转到图12，在与图11的顶视图相似的顶视图中示出了根据本发明的发光设备102的第三实施例。发光设备102与图11中所示的发光设备的不同在于，提供多个(这里为三个)第二光源，并且耦合元件7设置在光导4的第二光输入表面46与第二光源22之间。耦合元件7适于将由第二光源22发出的、具有第二光谱分布的第二光14耦合到光导4中。耦合元件7例如可以为光学胶粘剂或者它可以为折射部件(例如透镜或透镜阵列)或衍射部件(诸如光栅或反射层或结构)。上面描述了其他合适的耦合元件。
现在转到图13，在与图11的顶视图相似的顶视图中示出了根据本发明的发光设备103的第四实施例。发光设备103与图11中所示的发光设备的不同在于，例如空气间隙的形式的间隙91被提供在光导4的第二光输入表面46与第二光源22之间。发光设备103与图11中所示的发光设备的不同还在于，第一光源211被设置为例如借助于光学胶粘剂92与光导4光学接触，而第一光源212被设置为离光导4一距离，且通过例如空气间隙的形式的间隙90与光导4分离。
在另一实施例中，第一光源全部可以被设置为例如借助于光学胶粘剂与光导4光学接触。在又一实施例中，第一光源全部可以被设置为离光导4一距离，且通过例如空气间隙的形式的间隙与光导4分离。
现在转到图14，在与图11的顶视图相似的顶视图中示出了根据本发明的发光设备104的第五实施例。发光设备104与图11中所示的发光设备的不同在于，第一光学元件81被提供在第一光输入表面41与第一光源21之间。更具体地，第一光学元件81设置在第一光输入表面41处或其上。第一光学元件81适于透射430nm至480nm波长范围内的光，且适于反射具有大于480nm的波长的光。第一光学元件81比如可以为抗反射层或涂层。备选地，第一光学元件81可以为二色性光学元件(诸如二色性滤波器或镜)。
发光设备104与图11中所示的发光设备的不同还在于，第二光学元件82被提供在第二光输入表面46与第二光源22之间。更具体地，第二光学元件82设置在第二光输入表面46处或其上。第二光学元件82适于透射350nm至410nm波长范围内的光，且适于反射具有大于430nm的波长的光。第二光学元件82比如可以为抗反射层或涂层。备选地，第二光学元件82可以为二色性光学元件(诸如二色性滤波器或镜)。在其他实施例中，可以提供第一光学元件81和第二光学元件82中的仅一个。
本领域技术人员了解，本发明绝不限于上述优选实施例。相反，在所附权利要求的范围内，许多修改和变化是可能的。
具体地，可以自由组合本文中所描述的各种实施例的各种元件和特征。
另外，技术人员在实践所要求保护的发明时可以从附图、公开内容以及所附权利要求的研究中理解并实现所公开的实施例的变化。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。仅凭在互相不同的从属权利要求中记载某些措施的事实不指示这些措施的组合不能有利地使用。
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