多级照明设备的制作方法

本公开涉及用于生成偏振多颜色光束的多级照明设备。

背景技术：

产生特定偏振的多颜色光的照明设备可以用于众多应用，例如聚光灯、舞台照明系统、汽车头灯、以及数字光投影仪。这种光源的示例是在us2008/0094577a1中公开的用于投影显示的设备。在这一设备中，来自若干发光二极管的光被组合以形成用于产生投影图像的偏振光。

根据应用，照明设备必须满足不同的技术要求。很多应用要求所产生的光的强度高，并且因此对产生偏振多颜色光的高强度光源的开发是应用研究的重要领域。

技术实现要素：

提供用于产生偏振多颜色光的经改善或者备选照明设备将是有利的。特别关注的一个方面是照明设备产生高强度光的能力。

为了更好地解决这一问题，在本发明的第一方面中，提供了用于生成偏振多颜色光束的多级照明设备，该多级照明设备包括两个或者更多个光集中器和至少一个偏振分束器。每个光集中器具有被配置为将进入光集中器的光转换为具有更长波长的光的波长转换器。至少一个偏振分束器被配置为将从光集中器耦合出来的转换光分成具有不同偏振的两个光束，光束中的一个光束被传送到不同的光集中器，并且另一光束形成偏振多颜色光束的颜色分量。由不同光集中器的波长转换器转换的光具有不同的波长。光集中器以转换光的波长的递增顺序设置，第一光集中器被配置为接收来自至少一个光源的光。

“光集中器”意指适于收集和重新分布空间中的光从而增加光的强度的设备。“偏振多颜色光束的颜色分量”意指形成偏振多颜色光束的一部分并且具有特定颜色的光。

使用若干光集中器、每个光集中器向偏振多颜色光束贡献颜色分量、并且来自一个光集中器的光传送到另一光集中器，有助于增加偏振多颜色光束的强度。

根据多级照明设备的一个实施例，至少一个光源是固态光源，诸如半导体发光二极管、有机发光二极管、聚合物发光二极管、或者激光二极管。这种光源能量效率高、相对便宜、并且寿命长。至少一个光源可以例如被配置为发射蓝色光、紫色光、或紫外光。通过向波长转换器提供蓝色光，可以产生绿色光或者红色光。通过向波长转换器提供紫色光或者紫外光，可以产生蓝色光或者具有比蓝色光更长波长的光。

根据多级照明设备的一个实施例，两个或者更多个光集中器被配置为接收来自至少一个相应光源的光。使每个光集中器接收来自至少一个光源的光有助于增加偏振多颜色光束的强度。所有光源可以被配置为发射具有相同颜色的光。

根据多级照明设备的一个实施例，波长转换器包括发光材料。这一类材料包括很多具有不同吸收和发射光谱的物质，使得更容易选择与特定类型的光源一起良好工作的波长转换器。发光材料可以是磷光体，诸如有机磷光体或者无机磷光体。发光材料可以是掺杂有稀土元素的钇铝石榴石和/或掺杂有稀土元素的镥铝石榴石。稀土元素可以是铈。

根据多级照明设备的一个实施例，波长转换器包括若干量子点。“量子点”意指纳米尺寸的半导体晶体，当其被入射光激发时，其发射由晶体的尺寸和材料确定的颜色的光。量子点发射的光的窄发射带和饱和颜色使得这些量子点特别适合本发明。

根据多级照明设备的一个实施例，至少一个偏振分束器是线偏振分束器。根据多级照明设备的备选实施例，至少一个偏振分束器是圆偏振分束器。因此，本发明与不同类型的偏振分束器一起良好工作，从而允许满足不同应用的特定要求。

根据多级照明设备的一个实施例，其包括用于将来自光集中器的光传送到偏振分束器的至少一个输出光学元件。输出光学元件收集来自光集中器的光，并且为了偏振分束器更好地起作用而形成平行光束。

根据多级照明设备的一个实施例，其包括用于将来自偏振分束器的光传送到光集中器的至少一个输入光学元件。输入光学元件收集来自偏振分束器的光，并且将光聚焦在光集中器上，从而帮助减少从一个光集中器到另一光集中器的光传送中的损耗。

根据一个实施例，至少一个偏振分束器与两个相继的光集中器集成，从而可以不包括输入光学元件和输出光学元件。对于某些应用，这可能是有利的。

根据本发明的第二方面，提出了用于生成偏振多颜色光束的方法。该方法包括按顺序设置两个或者更多个光集中器，每个光集中器具有被配置为将对应的光集中器内的光转换到更长波长的波长转换器，光集中器以转换光的波长的递增顺序设置。该方法还包括：在每个光集中器处接收光；将每个光集中器内的光转换为具有更长波长的光；以及将转换光从每个光集中器耦合出来。对于包括上游光集中器和下游光集中器的每对相继的光集中器，该方法包括：将从上游光集中器耦合出来的转换光分成具有不同偏振的两个光束；将光束中的一个光束提供到下游光集中器；以及使用另一光束形成偏振多颜色光束的颜色分量。

本发明的第二方面提供与本发明的第一方面相同或者相似的技术效果。

要注意，本发明涉及在权利要求中记载的特征的所有可能组合。

附图说明

现在将参照附图更详细地描述本发明的这些方面和其它方面。相同的附图标记通篇指代相同的元件。

图1示出了具有两个光集中器的多级照明设备的一个实施例的示意性侧视图。

图2示出了具有三个光集中器的多级照明设备的一个实施例的示意性侧视图。

图3示出了具有四个光集中器的多级照明设备的一个实施例的示意性侧视图。

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透彻性和完整性，并且向技术人员充分传达本发明的范围。

作为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。这一光随后耦合到光导或者光集中器中。光导或者光集中器可以将第一光谱分布的光转换为另一光谱分布(另一波长或者波长范围)，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，但是在一个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。

在根据本发明的实施例中的如下面阐述的光集中器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集中器，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)。光集中器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，并且在一些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，但是在一个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。

通常杆状的或者棒状的光集中器可以具有任何横截面形状，但是在一些实施例中，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，光集中器是长方体，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，光通量还可以增强，这可能对于一些应用有利。

光集中器还可以是柱状的杆。在一些实施例中，柱状的杆具有沿着杆的纵向方向的一个平化表面，并且光源可以定位在该表面处以用于由光源发射的光到光集中器中的高效率耦入。平化表面还可以用于放置散热器。柱形光集中器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。在一些实施例中，平化表面沿着柱形杆的纵向方向的一部分延伸。

在如下文阐述的一些实施例中，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集中器或者波导中。耦合结构可以是具有诸如例如形成波浪形结构的突起和凹部之类的特征的折射结构。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，可以调谐耦合到光集中器中的光的量。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。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，可以调谐耦合到光集中器中的光的量。这种衍射结构最容易地是通过复制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示意性地图示了多级照明设备1的一个实施例，多级照明设备1具有固态照明设备形式的多个第一光源2。在一个不同实施例中，多级照明设备1具有单个第一光源2。

第一光源2安装在载体3(例如印刷电路板)上，载体3向第一光源2提供必要的电路。散热器4可以与第一光源2热接触，从而高效率地移除在第一光源2的操作期间生成的多余热量。所有第一光源2可以被配置为发射具有相同颜色的光。例如，光源2可以被配置为发射蓝色光、紫色光、或者紫外光。“蓝色光”在这里意指具有在从大约450纳米至大约500纳米的范围内的波长的光，“紫色光”意指具有在从大约380纳米至大约450纳米的范围内的波长的光，并且“紫外光”意指具有小于大约380纳米的波长的光。由第一光源2发射的光通常包括相对小范围的波长。

第一光集中器5被配置为接收来自第一光源2的光。第一光集中器5具有细长形状。第一光集中器5可以例如具有直管的形状。第一光集中器5的横截面可以是圆形的或者长方形的。

第一光集中器5适于作为波导操作，即光通过全内反射在第一光集中器5内被引导。为了这一目的，光集中器5可以被提供有诸如蓝宝石之类的具有高折射率的透明材料。第一光集中器5具有被设置为接收由光源2发射的光的光接收表面6和被引导的光可以通过其离开的光输出表面7。也就是说，通过全内反射在第一光集中器5内被引导的光可以经由光输出表面7耦合到第一光集中器5之外。光输出表面7小于光接收表面6，因此离开第一光集中器5的光的强度大于进入第一光集中器5的光。光接收表面6比光输出表面7大得多。光接收表面6的面积可以例如是光输出表面7的面积的至少十倍大，备选地至少一百倍大。第一光集中器5通常热连接到散热器，热连接到与第一光源2相同的散热器4或者热连接到不同的散热器。热量例如通过第一光集中器5内的波长转换生成。

第一光集中器5包括第一波长转换器8，第一波长转换器8被配置为将进入第一光集中器5的光转换为具有比进入第一光集中器5的光更长的波长的光。第一波长转换器8可以包括发光材料，诸如有机磷光体或者透明无机磷光体陶瓷。第一波长转换器8可以包括发光材料的混合物。

适合于本发明的透明无机磷光体陶瓷的示例为铈(ce)掺杂的钇铝石榴石(y3al5o12)以及铈掺杂的镥铝石榴石(lu3al5o12)。其它示例是包括以下项的组中的材料：(m<i>(1-x-y)m<ii>xm<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、tb、la、yb或者其混合物的组中选择，m<iii>从包括tb(当m<ii>不是tb时)、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，诸如ce掺杂的钇铝石榴石(yag,y3al5o12)和ce掺杂的镥铝石榴石(luag)，并且0<x≤1、0<y≤0.1、0<z<1；(m<i>(1-x-y)m<ii>xm<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>xm<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>xm<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>xm<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>xm<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。

合适于本发明的有机磷光体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redf305、orangef240、yellowf083以及f170。波导或者光集中器可以通过将这些材料设置在诸如聚甲基丙烯酸甲酯之类的透明基体中形成。

第一波长转换器8可以包括处于透明基体中的量子点。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都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。波导或者光集中器可以通过将这些材料设置在诸如聚甲基丙烯酸甲酯之类的透明基体中来形成。输出光学元件9被设置为将经由光输出表面7从光集中器5耦合出来的光的大部分传送到偏振分束器10。输出光学元件9是可选的，并且可以被包括或者可以不被包括在不同实施例中。输出光学元件9可以是折射元件，诸如透镜。输出光学元件9可以是复合抛物面集中器。偏振分束器10被配置为将入射光分成具有不同偏振的两个光束，即第一偏振光束11和具有与第一偏振光束11不同的偏振的第二偏振光束12。偏振分束器10可以例如是线偏振分束器，使得第一偏振光束11和第二偏振光束12是线偏振的并且具有与彼此垂直的偏振。例如，相对于入射平面，第一偏振光束11可以是p偏振的并且第二偏振光束12可以是s偏振的，或者反之亦然。备选地，偏振分束器10可以是圆偏振分束器，使得第一偏振光束11和第二偏振光束12中的一个是左旋圆偏振的并且另一个是右旋圆偏振的。相应地，第一偏振光束11和第二偏振光束12具有相反的偏振。偏振分束器10可以例如是高稳定线栅偏振器、薄膜偏振器、或者胆固醇液晶偏振器。

第一偏振光束11经由例如一个或者多个镜14或者任何其它类型的用于将光重新导向的元件被传送到多级照明设备1的光出射窗口13。第二偏振光束12被传送到与第一光集中器5串联设置的第二光集中器15。第一光集中器5和第二光集中器15因此形成一对相继光集中器，第一光集中器5和第二光集中器15分别设置在上游和下游。在这一实施例中，输入光学元件16被设置为将第二偏振光束12的大部分传送到第二光集中器15。输入光学元件16可以例如是折射元件，诸如透镜。输入光学元件16可以是复合抛物面集中器。输入光学元件16是可选的，并且可以被包括或者可以不被包括在不同实施例中。在这一实施例中，第一光集中器5和第二光集中器15、输入光学元件16和输出光学元件9、以及偏振分束器10被设置在直线上，但是这不是必须的。在其它实施例中，第一光集中器5和第二光集中器15、输入光学元件16和输出光学元件9、以及偏振分束器10可以通过使用多种类型的用于将光重新导向的结构(诸如例如镜或者任何其它反射或者重新导向元件)在空间中不同地设置。

第二光集中器15大体上与第一光集中器5相似。然而，与第一集中器5不同，第二光集中器15在一些实施例中可以不被配置为接收来自像第一光源2那样的一个或者多个光源的光。然而，在这一实施例中，第二光集中器15被配置为接收来自多个第二光源17的光。第二光源17是固态光源。所有第二光源17通常被配置为发射具有相同颜色的光，例如蓝色光、紫色光、或者紫外光。由第二光源17发射的光可以具有或者可以不具有与由第一光源2发射的光相同的颜色。

第二光集中器15具有光输入表面18，第二偏振光束12可以通过光输入表面18进入。光输入表面18可以包括二向色镜，二向色镜使具有第二偏振光束12的颜色的光通过并且阻挡具有不同颜色的光，使得第二光集中器15内的射中光输入表面18的这种光被反射回到第二光集中器15中。

第二光集中器15具有第二波长转换器19，第二波长转换器19被配置为将光转换到与被第一波长转换器8转换的光的波长不同的波长。更确切地说，被第二波长转换器19转换的光具有比被第一波长转换器8转换的光更长的波长。因此，第一光集中器5和第二光集中器15以由其相应的波长转换器转换的光的波长的递增顺序设置。第二波长转换器19可以由联系对第一波长转换器5的讨论在上文陈述的发光材料中的一种或者多种发光材料和/或量子点中的一种或者多种类型量子点来形成。

第二光集中器15具有光输出表面20，被引导到第二光集中器15内的光通过光输出表面20从第二光集中器15耦合出去。输出光学元件21被设置为将耦出的光传送到偏振器22，偏振器22被配置为形成具有与第一偏振光束11相同偏振的第三偏振光束23。输出光学元件21可以例如是折射元件，诸如透镜。输出光学元件21可以是复合抛物面集中器。一个或者多个镜24或者任何其它类型的用于将光重新导向的元件被设置为将第三偏振光束23导向到多级照明设备1的光出射窗口13，因此第一偏振光束11和第三偏振光束23被组合以便形成偏振多颜色光束25的相应颜色分量。在不同的实施例中，偏振器22可以被设置为不仅接收从第二光集中器15耦合出来的光，而且接收第一偏振光束11，第一偏振光束11在抵达光出射窗口13之前(因为已经被偏振)简单地穿过偏振器22。

图2示意性地图示了具有第一、第二、以及第三光集中器5、15、26的多级照明设备39的一个实施例，第一、第二、以及第三光集中器5、15、26在这一示例中被设置在直线上或者串联设置作为三个相继的光集中器。第一光集中器5和第二光集中器15与参照图1在上文描述的光集中器相似，并且还与那些光集中器相似地操作连接到彼此。

第三光集中器26相似于第一光集中器5和第二光集中器15，并且与它们串联设置。偏振分束器27被设置为接收经由输出光学元件21(例如透镜或者其它类型的折射元件)从第二光集中器15耦合出来的光。输出光学元件21可以是复合抛物面集中器。偏振分束器27被配置为将入射光分成具有不同偏振的第三光束23和第四光束28。第三光束23具有与第一偏振光束11相同的偏振，并且第四偏振光束28的偏振与第三偏振光束23的偏振相反。一个或者多个镜24或者任何其它类型的用于将光重新导向的元件被设置为将第三偏振光束23传送到多级照明设备39的光出射窗口13。第三光集中器26的光输入表面29被设置为经由输入光学元件30(例如透镜或者其它类型的折射元件)接收第四光束28。输入光学元件30可以是复合抛物面集中器。

第三光集中器26被配置为接收来自固态照明设备形式的多个第三光源31的光。在其它实施例中，可以不包括第三光源31。所有第三光源31通常被配置为发射具有相同颜色的光，例如蓝色光、紫色光、或者紫外光。在这一实施例中，第一、第二和第三光源2、17、31都被配置为发射具有相同颜色的光。在其它实施例中，情况可以不是这样。

第三光集中器26具有第三波长转换器32，第三波长转换器32被配置为将光转换到与第一和第二波长转换器8、19两者不同的波长。更确切地说，被第三波长转换器32转换的光具有比被第一和第二波长转换器8、19转换的光更长的波长。因此，第一、第二、以及第三光集中器5、15、26以由它们相应的波长转换器转换的光的波长的递增顺序设置。例如，被第一、第二、以及第三波长转换器8、19、32转换的光可以分别是蓝色、绿色、以及红色的。第三波长转换器32可以由联系对图1的讨论在上文陈述的发光材料中的一种或者多种发光材料和/或量子点中的一种或者多种类型量子点来形成。

第三光集中器26具有光输出表面33，被引导到第三光集中器26内的光通过光输出表面23可以耦合出去。输出光学元件34被设置为将耦出的光传送到偏振器35，偏振器35被配置为形成具有与第一偏振光束11和第三偏振光束23相同偏振的第五偏振光束36。输出光学元件34可以例如是折射元件，诸如透镜。输出光学元件34可以是复合抛物面集中器。一个或者多个镜37或者任何其它类型的用于将光重新导向的元件被设置为将第五偏振光束36传送到多级照明设备39的光出射窗口13，因此第一、第三、以及第五偏振光束11、23、36被组合以便形成偏振多颜色光束25的相应颜色分量。

图3示意性地图示了多级照明设备40的一个实施例。在这一实施例中，多级照明设备40具有被设置为形成环路的第一、第二、第三、以及第四光集中器5、15、26、38。这一实施例的光集中器相似于在上文参照图1和图2描述的光集中器。这一实施例的光集中器也经由偏振分束器10与在上文参照图1和图2描述的光集中器相似地操作连接。多级照明设备40被配置为生成由第一、第三、第五、以及第六偏振光束11、23、36、41形成的偏振多颜色光束，这些偏振光束11、23、36、41中的每一个形成偏振多颜色光束25的颜色分量。

在多级照明设备1、39、40的操作期间，由第一光源2发射的光经由光接收表面6进入第一光集中器5。进入第一光集中器5的光的大部分被第一波长转换器8吸收，第一波长转换器8因此发射具有比由第一光源2发射的光更长波长的非偏振光。第一波长转换器8在随机方向上发射非偏振光，并且所发射的光中的一些通过全内反射在光集中器5内被引导。换句话说，由第一波长转换器8发射的光中的一些耦合到第一光集中器5中。

耦进的光中的大部分经由光输出表面7从第一光集中器5耦合出来，并且被偏振分束器10分成第一偏振光束11和第二偏振光束12。第一偏振光束11和第二偏振光束12根据偏振多颜色光束25的期望偏振而具有不同的偏振。第一偏振光束11和第二偏振光束12可以例如是相反的方向上的圆偏振、或者是垂直于彼此的线偏振。

第一偏振光束11被传送以形成多颜色光束25的颜色分量，并且第二偏振光束12被传送到第二光集中器15。第一偏振光束因此借助于偏振分束器10被分接，并且第二偏振光束12被用于泵激第二光集中器15。第二偏振光束12经由光输入表面18进入第二光集中器15。进入第二光集中器15的光的大部分被第二波长转换器19吸收。第二波长转换器19也吸收由第二光源17发射的并且进入第二光集中器15的光的大部分。与第一波长转换器8一样，第二波长转换器19对光的吸收造成了具有比在随机方向上发射的被吸收光更长波长的非偏振光。所发射的光中的一些耦合到第二光集中器15中，并且随后经由光输出表面20耦出。

耦合到第二光集中器15外的光被偏振器22偏振成第三偏振光束23，第三偏振光束23具有与第一偏振光束11具有相同的偏振，并且被传送到多级照明设备1、39、40的光出射窗口13，并且形成偏振多颜色光束25的颜色分量。偏振多颜色光束25的偏振因此与第一偏振光束11和第三偏振光束23的偏振相同。

备选地，从第二波长转换器15耦合出来的光被偏振分束器27分成第三和第四偏振光束23、28，第三光束23具有与第一偏振光束11相同的偏振，并且第四偏振光束28的偏振与第三偏振光束23的偏振相反。在这一情形下，第三偏振光束23被传送以形成多颜色光束25的颜色分量，并且第四偏振光束28被传送到第三光集中器26。也就是说，第三偏振光束23被分接，并且第四偏振光束28被用于泵激第三光集中器26。

如果期望的话，则离开第三光集中器26的光可以被用于泵激第四光集中器38。明显地，被包括在多级照明设备1、39、40中的光集中器的数目可以是大于2的任意数目。通过使用泵激彼此的不同数目的光集中器并且在光集中器之间分接不同颜色的偏振光，可以产生具有期望的偏振和期望数目的颜色分量的高强度偏振多颜色光束25。高强度白光可以例如由具有第一、第二、以及第三光集中器5、15、26的多级照明设备1、39、40产生，其中由第一、第二、以及第三波长转换器8、19、32发射的光分别是蓝色、绿色、以及红色的。数字投影仪、液晶投影仪、聚光灯、舞台照明系统、以及汽车头灯是其中可以使用多级照明设备1、39、40的众多照明系统和应用中的一些。

本领域技术人员要意识到，本发明决不限于上文描述的优选实施例。相反地，很多修改和变化在所附权利要求的范围内是可能的。例如，代替是直管，光集中器可以是弯管或者圆环面(tori)。

另外，对所公开的实施例的变化可以由技术人员在实践所要求保护的发明中，从学习附图、公开内容以及所附权利要求中理解和实现。在权利要求中，词语“包括”不排除其它元素或者步骤，并且不定冠词“一(a)”或者“一个(an)”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，不表示这些措施的组合不能被有利地使用。