具有波长转换装置的照明装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有激发光源和波长转换装置的照明装置。激发光源发射激发光，激发光借助波长转换装置转换为与激发光不同的光谱范围内的光(转换光)。
[0002]本发明特别地能应用于投影装置，例如用于技术上的和医学上的内窥镜中的影像和视频投影、用于娱乐工业中的照明效果、用于医学辐射、以及应用于车辆领域中、特别是用于机动车的探照灯。
【背景技术】
[0003]由现有技术中公知了一种照明装置，其具有荧光材料形式的波长转换元件。在此，该照明装置包括激发光源，该激发光源激发荧光材料，以用于发射具有与激发光波长不同的波长的光线。通过使激发光和由荧光材料发射的光线适当地转向，这两个光路能够汇聚并输送给光积分器。
[0004]文献CN 102385233 A示出了用于投影仪的照明装置，该照明装置具有激发激光器、用于使激发激光波长转换成转换光的荧光材料轮，和用于在光谱上过滤转换光的滤光轮。滤光轮和荧光材料轮布置在共同的轴线上，并且因此以相同的速度旋转。激发激光借助二向色镜反射到荧光材料轮上。相反，由荧光材料轮射回的转换光穿过二向色镜，并且之后射到滤光轮上。通过在荧光材料轮上的透明区段，激发激光能够在光谱上不改变地穿过焚光材料轮，并且通过所谓的环绕循环(Wrap-Around-Schleife)输送给二向色镜并且与转换光路汇聚。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于，提供对于激发光的光路和已转换波长的光线的光路的替代性汇聚。
[0006]本发明的另一个方面是，改进激发光和已转换波长的光线的充分混合。
[0007]该目的通过一种用于借助波长转换装置产生光的照明装置来实现，该照明装置包括激发光源，激发光源设计用于射出激发光；包括具有至少一个波长转换元件的波长转换装置，该波长转换装置布置在激发光光路内，其中至少一个波长转换元件设计用于，使由激发光源射入到波长转换元件上的激发光至少部分地转换为转换光并且转换光放射到相同的半区内，其中激发光射入到波长转换元件的表面上，并且其中波长转换装置设计用于，使得由激发光源射入到波长转换装置上的激发光至少暂时地并且至少部分未转化地作为反射光来反射；包括第一二向色镜，其布置并且设计用于将反射光引导到反射光路上并且将转换光引导到转换光路上，其中，反射光路和转换光路至少部分地在空间上分离；并且包括光束汇聚装置，其设计用于使来自反射光路的反射光与来自转换光路的转换光汇聚。
[0008]特别有利的设计方案位于从属权利要求中。
[0009]本发明的基本构思在于，如下地设计波长转换装置，使得激发光不只转换了波长(下面也称为转换光)，而且附加地并且有针对性地至少暂时地且至少部分未转换地、即不改变光谱地被反射(下面也称为反射光)。在此，不管转换光还是反射光都放射到相同的半区内，其中激发光射入到波长转换装置上。此外，根据本发明如下地设计照明装置，使得反射光与发射到相同的半区内的转换光分开并且导向到反射光路上。相反，转换光导向到由反射光路至少部分地空间上分离的转换光路上。最终，来自转换光路的转换光和来自反射光路的反射光借助光束汇聚装置合并。这些措施的优点是，反射光以较少的耗费且特别地利用少量的光学元件与转换光无关地光学成形并且因此作为附加的彩色光通道来使用，优选地作为蓝色光通道来使用，并且能够与转换光在照明装置的输出端处汇聚。如现有技术中的荧光材料轮内的透明区段和环绕循环是非必要的。
[0010]优选地，使用蓝色光作为激发光(即蓝色光谱范围内的光线)、特别是蓝色激光，因为激发光此时除了激发荧光材料之外附加地也能够作为蓝色的彩色通道(反射光)使用。
[0011]根据本发明的照明装置的波长转换装置能够包括静态的支座，其上布置了至少一个波长转换元件。波长转换元件例如能够包括荧光材料层，其将入射的激发光的至少一部分转换为具有与激发光不同的光谱的转换光，并且因此与未转换的激发光一起地、即同时提供该转换光。当然在这种情况下，激发光不只在荧光材料层的表面处发生反射，而是也由荧光材料散射，从而使未转换的激发光(例如蓝色光通道)的使用效率降低。
[0012]优选地，根据本发明的波长转换装置设计用于时间上依次地产生彩色光。这对于使用不同颜色的光线的应用而言是特别有利的，例如在彩色视频投影仪或者彩色效果灯中。优选的是，在此如下地设计波长转换装置，使得激发光在一个时间阶段内至少大多数未转换地、即光谱未改变地来使用。为此目的，波长转换装置能够包括至少一个至少部分地反射激发光的反射元件。至少一个反射元件例如能够构造成镜面。此外，波长转换装置设计用于，使得激发光能够时间上依次地射入到至少一个反射元件上，或者说至少一个波长转换元件上。
[0013]例如，波长转换装置能够构造成荧光材料轮，其能够围绕荧光材料轮的旋转轴旋转。在此，至少一个波长转换元件能够布置在荧光材料轮的环形的、围绕荧光材料轮的旋转轴延伸的区域的一个或者多个圆形区段内。对于具有大于一种颜色的转换光，相应地设置多个波长转换元件。例如，在荧光材料轮上能够依次布置两个或者多个荧光材料段。此外，至少一个反射元件能够至少布置在荧光材料轮的环形的、围绕荧光材料轮的旋转轴延伸的区域的圆形区段内
[0014]例如，对于波长转换元件的荧光材料层能够使用黄色荧光材料，该黄色荧光材料层将蓝色光转换为黄色光。在叠加并混合这两种彩色光部分时，能够产生白色光，其色温能够通过针对性地选择蓝光和黄光的相应的份额来调整。对于依次产生彩色光而言，波长转换装置例如能够具有红色和绿色荧光材料段。因此，借助反射元件和作为激发光的蓝色光能够产生红色光、绿色光和蓝色光的序列。在需要时，也能够使用另外的或者其他的荧光材料，例如黄色荧光材料，具有不同色差的荧光材料、例如两种不同的红色和绿色荧光材料等等。
[0015]尽管不需要特别的措施，例如在例如烧结的荧光材料层的表面上涂覆减反射层，入射的激发光的一小部分已经不可避免地由通常多孔的荧光材料层的表面未转换地反射。然而对于有针对性的使用，提高入射的激发光的未转换地反射的部分是必要的。根据应用情况，将荧光材料层实现为适当薄的，也就是因此使得入射的且穿透到荧光材料层中的激发光没有完全转换，可能就足够了。然后，剩余的未转换的部分由上面涂覆了荧光材料层的载体反射回去。因此，载体优选地构造成至少部分反射的。至少一个波长转换元件还能够作为穿孔的荧光材料层构造在载体上。荧光材料的穿孔例如能够实现为穿孔阵列，然而其它形式或者形式组合也是可行的。通过穿孔，也就是通过全部穿孔面与荧光材料的全部表面的比例，能够进一步提高或者调整入射的激发光中的未转换地反射的份额。
[0016]为了能够实际地使用未转换地反射的激发光，适宜的是，激发光不是与波长转换装置的或者反射元件的和波长转换元件的表面相垂直地定向，而是倾斜的。在倾斜入射时，此时由波长转换装置未转换地倾斜反射的激发光(反射光)能够更容易与入射到波长转换装置上的激发光分开。
[0017]为了能够使发射到相同半区内的转换光和反射光转向到不同的光路上，这两个光线中的一个、例如转换光，利用与其相倾斜的、优选的低于45°倾斜地布置的第一二向色镜从激发光路中偏转出并镜面反射到转换光路上。相反，反射光透射了第一二向色镜，而没有明显的方向改变