用于发光光导的颜色控制的制作方法
本发明涉及一种照明设备，用于控制这种照明设备的光的光谱分布。
背景技术：
现有技术已知可以提供不同颜色的设备。例如，us2014140090描述了一种照明彩色显示设备，其具有：至少一个照射表面，包括发射不同波长的光的多个不同的光源，并且被构造为提供所发射光的强度的变化；至少一个玻璃芯光扩散波导，所述玻璃芯光扩散波导耦合至发射不同波长的光的所述多个不同的光源，光扩散波导包括具有多个纳米大小的结构的区域，其中所述区域被配置为经由所述纳米大小的结构朝向照射表面散射被引导的光，并且结合所述照射表面导致从照射表面发射彩色光。
技术实现要素：
高亮度光源对于包括点和数字光投影的各种应用而言引人注目。尤其为此目的，可以利用所谓的光集中器，其中，较短的波长光在高度透明的发光材料中被转换为较长波长。这种透明发光材料的杆被led照射以在杆内产生较长波长(波长转换)。然后，可以从一个表面提取光导模式中的位于发光材料(诸如掺杂石榴石)中的转换光，从而产生强度增益。
对于各种应用(诸如光引擎、灯、灯具和投影器)，期望控制光源的颜色(温度)，例如用于黑体调光(用于模拟光源、诸如白炽光源的行为)或者适配光系统的色饱和度(用于调整色质)。这可以通过组合从多个光源发射的光来进行。然而，使用多个led导致发射表面的面积的增加。
因此，本发明的一个目的在于提供一种替换的照明设备，其优选地进一步至少部分地避免一个或多个上述限制，并且尤其可以能够控制照明设备光的色(温)。
为此，我们建议使用基于发光集中器的光源，其通过至少两个光源来泵浦。选择光集中器，使得(优选地)在(集中器所包括的发光材料的)发射光谱和激励光谱之间具有(大)光谱重叠。大重叠导致由发光集中器发射的光的较强重吸收，并因此导致终端光谱对发光杆的长度的较强依赖性。当沿着杆的长度利用多个光源(诸如led)从多个面泵浦这种杆时，则从出射表面发射的光的光谱将取决于led关于出射表面的位置。因此，通过根据led与出射表面的距离选择哪个led或哪些led接通并且调整它们的相对强度，可以调整来自出射表面的光的色(温)。例如，与第二led相比定位为与出射表面相距较大距离的第一led的强度将被调整，并且被设置为比第二led的强度更高的强度，其中，较高的强度对应于较大距离或者与较大距离相关，或者对应于第一和第二led与出射表面的相对距离或者与第一和第二led与出射表面的相对距离相关。因此，如何控制或调整每个led取决于led与出射表面的距离。
更一般地，在第一方面中，本发明提供了一种照明设备，其被配置为提供照明设备光，该照明设备包括：(i)多个(m个)光源，被配置为提供光源光，即，尤其是m≥2，诸如≥4，如≥8，多个(m个)光源至少包括被配置为生成第一光源光的第一光源以及被配置为生成第二光源光的第二光源；(ii)光导(这里还表示为“光导或波导”)，包括(i)可被(光源的)光源光激励且被配置为提供发光材料光的发光材料(其中，光导中的发光材料被配置为重吸收其发光材料光的至少一部分)、(ii)用于使发光材料光逃出光导的光出射窗口(“出射窗口”)、(iii)多个光耦入区域(或区)，多个光耦入区域至少包括用于接收第一光源光且被配置为与光出射窗口相距第一距离(d1)的第一光耦入区域以及用于接收第二光源光且被配置为与光出射窗口相距第二距离(d2)的第二光耦入区域(在光导的相同面或另一面处)；其中，第一光源被配置为向第一光耦入区域提供所述第一光源光，其中第二光源被配置为向第二光耦入区域提供所述第二光源光，其中第一距离(d1)不等于第二距离(d2)；以及控制单元，被配置用于通过根据每个光源与光出射窗口的距离独立地控制多个(m个)光源来控制照明设备的色温，从而尤其适合于控制发光材料光的光谱分布(并且由此控制照明设备光，因为其可以包括发光材料光的至少一部分)。换句话说，控制单元在选择光源的设置时考虑出射窗口与光源之间的距离，以提供离开窗出射窗口的光的预定色温。
因此，尤其地，在利用被配置为提供光源光的多个(m个)光源照射包括发光材料的光导时施加光耦入区域的位置差，来控制来自所述光导的光出射窗口的所述发光材料的发光材料光的光谱分布，其中多个(m个)光源的光源光具有光谱重叠。因此，本发明还提供了一种照明的方法，该照明在利用被配置为提供(基本相同的)光源光的多个(m个)光源照射包括发光材料的光导时具有光耦入区域的位置差，以用于控制所述发光材料的发光材料光在从所述光导的光出射窗口散发时的光谱分布，其中(由此)多个(m个)光源的光源光具有光谱重叠，。
通过这种照明设备以及通过使用上述原理，通过调整多个光源的光源光的强度，产生照明设备光，其光谱分布(以及可选地，强度)取决于对应光源的光源光的强度。被配置为进一步远离光出射窗口的光源将激励发光材料，从而生成进一步远离光出射窗口的发光材料光。这将导致(发光材料发射的)较长路径长度通过波长转换器，这将导致重吸收，并由此改变发射光谱。一般地，光源被配置得越远离光出射窗口，即光导的光耦入区域被配置得越远离光出射窗口，当从光出射窗口逃出时发光材料光将更加红移。这里，措辞“被配置进一步远离光出射窗口的光源”以及类似措辞表示这种光源的光耦入区域进一步远离光出射窗口。作为距离，选择从光耦入区域通过光导材料到达光出射窗口的最短距离。该距离越大，可发生相对更多的重吸收。因此，利用相同类型的光源，可以创建照明设备光的、由于在光导中生成的发射光(发光材料光)到达光出射窗口的路径长度差所导致的颜色偏移。
尤其地，光源是在操作期间发射至少在选自200-490nm的范围内的波长的光(光源光)的光源，尤其是操作期间发射至少在选自400-490nm的范围内(甚至，更特别在440-490nm的范围内)的波长的光的光源。这种光可以部分地被发光材料使用。因此，在一个特定实施例中，光源被配置为生成蓝光。在一个特定实施例中，光源包括固态led光源(诸如led或激光二极管)。术语“光源”还可以涉及多个光源，诸如2-20个(固态)led光源，尽管还可以使用更多的光源。因此，术语led还可以涉及多个led。因此，如本文所表示的，术语“固态光源”还可以表示多个固态光源。在一个实施例中(还可以参见下文)，具有基本相同的固态光源，即，提供固态光源辐射的基本相同的光谱分布。在实施例中，固体光源可以被配置为照射光导的不同面。多个光源至少包括第一光源和第二光源以及可选的其他光源。光源生成光源光，其可以尤其具有基本相同的光谱分布。为了区分不同光源的贡献，第一光源的光源光被表示为第一光源光，以及第二光源的光源光被表示为第二光源光等，即使这些光源光可以基本相同。因此，可由(第一光源、第二光源等的)(第一、第二等)光源光激励发光材料。
这里，本发明尤其关于至少一个光源和第二光源来限定。然而，照明设备可以包括多个光源(尤其是固态光源)，一般来说远多于这(至少)两个光源。因此，在一个实施例中，照明设备包括所述多个(m个)光源，其中，m至少为3，其被配置为提供光源来辐射(照射)光导的耦入区域，其中光耦入区域被配置为与光出射窗口相距一定距离，其中，每个距离(即，第一距离、第二距离等)是不同的。如上所述，m可以为2以上，达到几十，甚至几百个光源，诸如led。当使用大量的光源时，光源不需要都被配置为与光出射窗口相距不同的距离处。尤其当光源被配置为照射光导的不同面时，多个光源，或者更精确地多个光耦入区域(可选地位于不同面)可以被配置在与光出射窗口的相同距离处。在这种实施例中，可以具有被配置在相同距离处的光源的子集。
因此，在又一实施例中，多个(m个)光源可以包括两个或多个子集，每一个都包括一个或多个光源，其中，每个光源的子集都被配置为向光导的另一面提供光源光。控制单元可以被配置为控制每一个单独光源，但是还可以被配置为控制光源的每个单独子集。因此，控制单元可以控制第一光源的光源光的强度并控制第二光源的光源光的强度(以及控制其他光源的光源光的强度)，并且互相改变这些强度。一般地，子集可以包括每一个都在与光出射窗口的相同距离处提供光耦入区域的光源。因此，第一子集可以包括第一光源，第二子集可以包括第二光源等。然而，还可以具有多个第一子集，每一个第一子集都包括多个第一光源等。可选地，多个第一光源可以照射相同的第一光耦入区域。此外或可替换地，可以应用于多个第二光源等。然而，第一光耦入区域和第二光耦入区域被配置为与光出射窗口相距不同的距离。
至少存在两个光耦入区域。这种光耦入区域是被对应光源照射的面的一部分。两个或多个光源可以照射相同的面；因此，一个面可以包括两个或多个光耦入区域。然而，两个或多个光源可以照射不同面；因此，两个或多个面均可以包括一个或多个光耦入区域。
照明设备包括多个光源。尤其地，多个(m个)光源的光源光具有光谱重叠，甚至更加特别地，它们是相同类型并提供基本相同的光(由此具有基本相同的光谱分布)。因此，光源可以基本具有相同的发射最大值，诸如在10nm的带宽内。然而，这不排除使用不同类型的光源。这种光源在本文被表示为其他光源(并且不表示为第一光源、第二光源、第三光源等)。因此，在一个实施例中，照明设备还包括被配置为提供其他光源光的其他光源，其中，照明设备光包括所述发光材料光以及可选的所述其他光源光以及可选的光源光。其他光源的光可用于激励同样位于光导中的发光材料，或者其可以用于激励光导中的另一发光材料，或者其可以被配置为(基本)与光导无关等。因此，照明设备光可以可选地包括来自其他光源的其他光源光。
光导可具有任何形状，诸如梁状或杆状。然而，光导还可以为盘状等。本发明不限于形状的特定实施例，并且本发明也不限于具有单个出射窗口的实施例。以下，更加详细地描述一些特定实施例。
在一个特定实施例中，光导可以尤其具有大于1的纵横比，即，长度大于宽度。一般地，光导是杆或条(梁)，尽管光导不是必须具有正方形、矩形或圆形截面。一般地，光源被配置为照射一个较长面(侧边缘)，这里表示为辐射输入面，并且辐射从前面(前边缘)的面逃离，这里表示为辐射出射面。尤其地，在实施例中，固态光源或其他光源不与光导物理接触。物理接触可以导致不期望的耦出，由此导致集中器效率的降低。此外，一般来说，光导包括两个基本平行的面，辐射输入面和与其相对的相对面。这两个面在本文限定光导的宽度。一般地，这些面的长度限定光导的长度。然而，如上所述并且还参见下文，光导可以具有任何形状，并且还可以包括形状的组合。尤其地，辐射输入面具有辐射输入面面积(a)，其中，辐射出射面具有辐射出射面面积(e)，并且其中辐射输入面面积(a)至少为辐射出射面面积(e)的两倍，特别为至少5倍大，诸如在2-50000的范围内，尤其5-500倍大。这例如允许使用多个固态光源(也参见下文)。对于如汽车或数字投影器的典型应用，期望小但高强度的发射表面。这不能利用单个led得到，但是可以利用当前的照明设备得到。尤其地，辐射出射面具有选自1-100mm2的范围内的辐射出射面面积(e)。利用这种尺寸，发射表面可以小，然而可以实现高强度。如上所述，光导一般具有(长度/宽度的)纵横比。这允许小辐射出射表面，但是具有较大的辐射输入表面，例如用多个固态光源来照射。在一个特定实施例中，光导具有选自0.5-100mm的范围内的宽度(w)。由此，光导尤其是一个整体，其具有本文所示的面。
一般为杆状或条状的光导可具有任何截面形状，但是在实施例中具有正方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形、六边形的形状的截面。一般地，光导是立方体，但是可以设置有除立方体之外的不同形状，其中光输入表面一定程度上具有梯形的形状。如此，甚至可以增强光通量，其对于一些应用来说是有利的。因此，在一些情况下，术语“宽度”还可以表示直径，诸如在光导具有圆形截面的情况下。
光导还可以为圆柱形的杆。在实施例中，圆柱形的杆具有一个平坦表面，其沿着杆的纵向并且光源可以被定位在此处以便有效地将光源发射的光耦入到光导中。平坦表面还可用于放置散热器。圆柱光导还可以具有两个平坦表面，例如被定位为彼此相对或者定位为相互垂直。在实施例中，平坦表面沿着圆柱杆的纵向的一部分延伸。
在以下根据本发明的实施例中阐述的光导还可以在长度方向上被折叠、弯曲和/或成形，使得光导不是直的、线性的条或杆，而是可以包括例如90度或180度弯曲形式的圆角、u形、圆形或椭圆形、环或具有多个环的3维螺旋形状。这提供了紧凑的光导，其中光通常沿着引导的光导的总长度相对较大，这导致相对较大的流明输出，但是同时可以被配置在相对较小的空间中。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，从而提供沿着其长度方向成形光导。光源可以放置在沿着折叠、弯曲和/或成形的光导的长度的任何地方。
因此，在一个实施例中，光导包括多个(n个)面，n≥2，其中，第一面的至少一部分被配置为第一光耦入区域和第二光耦入区域，并且第二面的至少一部分被配置为光出射窗口。然而，可替换地，多个面可用于将光耦合到光导中和/或多个面可用于将光耦出光导。因此，照明设备，尤其是光导可包括多个光出射窗口。此外，在这种实施例中，光源被配置为在与一个或多个这种光出射窗口相距不同的距离处提供至少两个、甚至更多的光耦入区域。因此，与每个光出射窗口耦出的光的光谱分布可以被控制单元所控制。
光导的没有被用作光耦入区域或光出射窗口的部分可设置有反射器。因此，在一个实施例中，照明设备还包括被配置为将发光材料光反射回到光导的反射器。因此，照明设备可以进一步包括一个或多个反射器，尤其被配置为将从不同于辐射出射面的一个或多个其他面逃离的辐射反射回光导。特别地，与辐射出射面相对的面可以包括这种反射器，尽管在一个实施例中不与其物理接触。因此，反射器尤其可以不与光导物理接触。
光源被配置为照射对应的光耦入区域。可选地，多个光源照射相同的光耦入区域。由于光导可以包括多个面，所以一些光耦入区域可以被配置在不同面处，但是被配置在与光出射窗口相距相同距离处。
光出射窗口是光导的被配置为允许光逃离光导的部分。从光导的该部分的这种逃离可以通过光导的形状以及光导的光可能逃离但是尤其不应该逃离、并且因此被反射回光导的部分处存在的一个或多个反射器来促进。因此，光出射窗口被配置用于发光材料光的逃离(参见下文)。然而，光源和发光材料(以及其在光导中的浓度)可以被选择，使得光源光的大部分还可以从光出射窗口逃离。因此，可选地光出射窗口被配置用于发光材料光和光源光(以及可选的其他光源光)的逃离。因此，措辞“用于发光材料光的逃离”不排除其他光从该窗口的逃离。光出射窗口可以是光导的一个面或一个面的一部分。在光出射窗口处，发光材料光以及可选的光源光(的一部分)可以从光导耦出。术语“耦入”和类似术语以及“耦出”和类似术语表示光根据介质变化(分别从光导外进入光导，反之亦然)。一般地，光出射窗口将是面(或面的一部分)，其被配置为(基本)垂直于波导的一个或多个其他面。一般地，光导将包括一个或多个主体轴(诸如长度轴、宽度轴或高度轴)，光出射窗口被配置为(基本)垂直于这种轴。因此，一般来说，光耦入区域将被配置为(基本)垂直于光出射窗口。因此，特别地，包括光出射窗口的该面不包括光耦入区域。
特别地，措辞“被配置为将发光材料光反射回光导的反射器”以及类似措辞还可以包括被配置为将发光材料光和光源光反射回到光导中的这种反射器。术语“反射器”还可以表示多个反射器。
此外，照明设备可以包括散热器，其被配置为利于固态光源和/或发光集中器的冷却。散热器可以包括铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、碳化铝硅、氧化铍、硅-碳化硅、碳化铝硅、铜钨合金、碳化铜钼、碳、金刚石、石墨和它们中的两种或两种的组合，或者可以由上述材料构成。
照明设备可以进一步包括被配置为冷却光导的一个或多个冷却元件。
光导包括发光材料。术语“发光材料”可以可选地表示多种发光材料。特别地，光导是透明光导材料，即，透明主体。这有利于发光材料光和光源光通过光导的传播。光导可以是发光材料，诸如例如基于含铈石榴石的发光陶瓷。然而，光导还可以包括另一种透射型材料，其中嵌入(诸如分子散布)有发光材料。因此，在一个实施例中，光导包括其中嵌有发光材料的光导材料。
如上所述，光导例如可以包括发光陶瓷。光导还可以包括其中嵌有发光材料的陶瓷。因此，在一个实施例中，光导包括陶瓷材料。然而，光导还可以包括另一种材料，其中包括发光材料。例如，在一个实施例中，光导材料包括聚合材料。在聚合材料中，发光材料可以作为颗粒嵌入(诸如当发光材料包括无机颗粒发光材料时)和/或发光材料可以是分子散布的，诸如在有机染料的情况下。因此，在一个实施例中，光导材料包括选自由无机材料和混合材料(具有无机和有机特性)构成的组中的材料。
在一个实施例中，特别地，光导可以包括单晶或陶瓷。通过这种系统，可以得到期望的透明性，并且可以减少晶界或缺陷处的反射。在又一实施例中，光导包括玻璃或聚合物。尤其地，在基于有机发光材料和/或量子点的发光材料的情况下，可以期望使用玻璃(诸如低熔点玻璃)或聚合物。在光导上分布发光材料。因此，发光材料被嵌入到光导中，或者掺杂到光导中，或者溶解在光导中，或者分散在光导中。发光材料还可以是较大结构、诸如晶体基质(crystallinehost)的一部分。这种晶体基质可以散布在光导中(或者本身可以进行使用，还参见下文)。
以下描述又一些特定的发光材料，但是特别地，光导可以包括a3b5o12类型的掺铈石榴石。该石榴石可用作光导，或者可以嵌入到例如类似材料的光导中。这些类型的石榴石可以作为单晶提供，并且也可以很好地作为高质量的陶瓷材料提供。根据石榴石和柿浓度的类型，柿(即发光材料)在利用蓝色和/或uv辐射在这些材料中激励时提供绿-橙色发光。因此，特别地，在这些实施例中，通过掺铈石榴石，固态光源被配置为利用uv和蓝色固态光源辐射中的一个或多个照射光导的辐射输入面。
特别地，发光材料包括有机染料、量子点和基于发光离子的发光材料中的一种或多种。发光材料可以特别地包括发光离子元素(诸如上述示例中的铈)、发光分子(染料)或发光量子点等。下面进一步限定示例。发光材料吸收光源的辐射的至少一部分，并且将该辐射转换为发光材料辐射(即，波长转换)。该发光材料辐射可以从光导逃离(尤其在辐射出射面处)。然而，可选地，通过在光导中分布的另一元件转换该发光材料辐射，该另一元件将发光材料辐射转换为另一发光(次发光材料辐射)。在这种实施例中，发光材料辐射可用作敏化剂。这里，本发明尤其关于提供期望从光导逃离的辐射的发光材料进行描述。当然，从光导逃离的辐射当期望时也可以再次被转换(例如，添加磷光体轮)。
如本领域已知的，可以将(归一化)光谱重叠so定义为：
其中，i(λ)是作为波长的函数的发光材料的发射光谱的强度(尤其在低吸收率下进行测量，也参见下文)，并且ε(λ)是基于激励光谱的作为波长的函数的发光材料的激励系数，其中，基于激励光谱，εmax是350-900nm的波长范围(即，λx-λy)内的最大激励系数，并且λx和λy限定350-900nm的波长范围。例如，归一化光谱重叠可以是0.35或以下，诸如在0.1-0.3的范围内。特别地，上述等式被应用于400-900nm的波长范围(即，λx＝400且λy＝900nm)。特别地，发射光谱和激励光谱被归一化。
在一个特定实施例中，光源的光源光的光谱分布和发光材料的激励光谱具有(归一化)光谱重叠so，其在0<so≤0.5的范围内，诸如0.01≤so≤0.5。对于重吸收，期望在激励和发射之间具有一些光谱重叠，尽管特别地不存在100％重叠，因为这会导致比期望效率低的效率。因此，在一个特定实施例中，发光材料具有发射光谱和激励光谱，它们具有光谱重叠，其中发射光谱与激励光谱重叠的so的范围在0.02<so≤0.5的范围内，诸如so在0.05<so≤0.5的范围内，因为在激励光谱和发射光谱部分重叠时获得最佳结果。固态光源的辐射激励发光材料，这又提供转换器元件辐射或发射。因此，在一个实施例中，发光材料包括光谱部分重叠的辐射激励光谱和辐射发射光谱。特别地，不存在总体重叠(诸如在零斯托克位移的情况下)，因为期望重吸收处理不是“无限的”。因此，特别地，光谱重叠so在0.02<so≤0.5的范围内，尤其在0.1<so≤0.25的范围内。更特别地，光谱重叠so在0.1<so≤0.5的范围内(在可见光波长范围内)，在0.1<so≤0.25的范围内。
下面进一步描述可使用的适当发光材料的一些示例(两种或多种的组合中的选项)。
以下阐述的根据本发明实施例的光导可以包括适当的发光材料，用于将光转换为另一光谱分布。适当的发光材料包括无机磷光体(诸如掺杂yag、luag)、有机磷光体、有机荧光染料和量子点等，它们高度适合于以下阐述的本发明的实施例的目的。
用于根据本发明实施例的以下阐述的光导的适当材料是蓝宝石、多晶氧化铝和/或非掺杂透明石榴石，诸如具有n＝1.7-1.8的范围内的折射率的yag、luag。该材料的附加优势(例如，上面的玻璃)在于其具有良好的导热率，由此减少局部加热。其他的适当材料包括但不限于玻璃、石英和透明聚合物。在其他实施例中，光导材料是铅玻璃。铅玻璃是各种玻璃，其中铅替代典型钾玻璃中的钙含量，并且以这种方式，可以增加折射率。普通的玻璃具有n＝1.5的折射率，而添加铅产生提升到1.7的折射率。
可用于光导来提供发光材料的适当发光材料的示例是lu3al5o12:ce。这里，最低的激励带和发射带部分重叠。因此，特别地，选择以下发光材料，其在光导(材料)中显示出发射(光谱)与激励(光谱)的重叠。更特别地，发光材料具有发光光谱(由固态光源辐射的激励引起)和(所述发射或发光材料辐射的)激励光谱，其中，5-25％的发射光谱与激励光谱重叠(即，so为0.05-0.25)。可以通过归一化激励光谱和发射光谱(尤其在可见光范围中)并且限定发射曲线下方的与激励曲线下方的区域重叠的区域来确定光谱重叠。激励光谱尤其是最大发射的波长处的激励光谱(即，如本领域已知的，利用对在固定波长、尤其是发射处于最大值的波长处的发射进行测量的检测器记录激励光谱)。此外，由于激励光谱以及尤其是发射光谱可以(稍微地)取决于浓度，所以相关激励光谱和发射光谱是本文所指浓度处的嵌入到光导中的发光材料的光谱(同时特别地监控或测量从辐射输入面逃离的发射，因为一些发射也可以从该面逃离)。
量子点是通常具有仅几纳米的宽度或直径的半导体材料的小晶体。当被入射光激励时，量子点发射由晶体的大小和材料确定的颜色的光。因此，特定颜色的光可以通过适配点的大小来产生。具有可见光范围中的发射的大多数已知的量子点基于具有壳(shell)的硒化镉(cdse)，壳诸如硫化镉(cds)和硫化锌(zns)。还可以使用无镉量子点，诸如磷化铟(inp)和硫化铜铟(cuins2)和/或硫化银铟(agins2)。量子点示出了非常窄的发射带，由此它们示出饱和颜色。此外，发射颜色可以容易地通过适配量子点的大小来进行调整。可以在以下阐述的本发明的实施例中使用本领域已知的任何类型的量子点。然而，由于环境安全和关注的原因，优选使用无镉量子点或至少具有非常低的镉含量的量子点。
术语“量子点”或“发光量子点”还可以表示不同类型的量子点、即具有不同光谱特性的量子点的组合。qd在本文还表示为“波长转换器纳米颗粒”。特别地，术语“量子点”表示在uv、可见光和ir中的一个或多个中发光的量子点(在适当的辐射、诸如uv辐射激励下)。
量子点或发光纳米颗粒(在本文表示为波长转换器纳米颗粒)例如可以包括ii-vi族化合物半导体量子点，其选自以下各项构成的组(或者选自由芯-壳量子点构成的组，其中芯选自以下各项构成的组)：cds、cdse、cdte、zns、znse、znte、hgs、hgse、hgte、cdses、cdsete、cdste、znses、znsete、znste、hgses、hgsete、hgste、cdzns、cdznse、cdznte、cdhgs、cdhgse、cdhgte、hgzns、hgznse、hgznte、cdznses、cdznsete、cdznste、cdhgses、cdhgsete、cdhgste、hgznses、hgznsete和hgznste。在另一实施例中，发光纳米颗粒例如可以是iii-v族化合物半导体量子点，其选自以下各项构成的组(或者由芯-壳量子点构成的组，其中芯选自以下各项构成的组)：gan、gap、gaas、aln、alp、alas、inn、inp、ingap、inas、ganp、ganas、gapas、alnp、alnas、alpas、innp、innas、inpas、gaalnp、gaalnas、gaalpas、gainnp、gainnas、gainpas、inalnp、inalnas和inalpas。在又一实施例中，发光纳米颗粒例如可以是i-iii-vi2黄铜矿型(chalcopyrite-type)半导体量子点，其选自以下各项构成的组(或者选自由芯-壳量子点构成的组，其中芯选自以下各项构成的组)：cuins2、cuinse2、cugas2、cugase2、agins2、aginse2、aggas2和aggase2。在又一实施例中，发光纳米颗粒例如可以是i-v-vi2半导体量子点(或者芯-壳量子点，其中芯选自由i-v-vi2半导体量子点构成的组)，该i-v-vi2半导体量子点诸如选自以下各项构成的组(或者选自由芯-壳量子点构成的组，其中芯选自以下各项构成的组)：liasse2、naasse2和kasse2。在又一实施例中，发光纳米颗粒例如可以是芯-壳量子点，其中芯选自由iv-vi族化合物半导体纳米晶体构成的组，诸如sbte。在一个特定实施例中，发光纳米颗粒选自以下各项构成的组(或者选自由芯-壳量子点构成的组，其中芯选自以下各项构成的组)：inp、cuins2、cuinse2、cdte、cdse、cdsete、agins2和aginse2。在又一个实施例中，发光纳米颗粒例如可以是ii-vi、iii-v、i-iii-v和iv-vi族化合物半导体纳米晶体中的一种(或者是芯-壳量子点的组中的一种，其中芯选自由ii-vi、iii-v、i-iii-v和iv-vi化合物半导体纳米晶体构成的组)，其中ii-vi、iii-v、i-iii-v和iv-vi化合物半导体纳米晶体选自如上所述的材料，其具有诸如为znse:mn,zns:mn的内部掺杂物。掺杂物元素可以选自mn、ag、zn、eu、s、p、cu、ce、tb、au、pb、tb、sb、sn和tl。这里，基于发光纳米颗粒的发光材料还可以包括不同类型的qd，诸如cdse和znse:mn。
看起来尤其有利地使用ii-vi量子点。因此，在一个实施例中，基于半导体的发光量子点包括ii-vi量子点，尤其选自以下各项构成的组(或者选自由芯-壳量子点构成的组，其中芯选自以下各项构成的组)：cds、cdse、cdte、zns、znse、znte、hgs、hgse、hgte、cdses、cdsete、cdste、znses、znsete、znste、hgses、hgsete、hgste、cdzns、cdznse、cdznte、cdhgs、cdhgse、cdhgte、hgzns、hgznse、hgznte、cdznses、cdznsete、cdznste、cdhgses、cdhgsete、cdhgste、hgznses、hgznsete和hgznste，更特别地选自由cds、cdse、cdse/cds和cdse/cds/zns构成的组。
在一个实施例中，纳米颗粒可以包括半导体纳米晶体，其包括具有第一半导体材料的芯和具有第二半导体材料的壳，其中，壳设置在芯的表面的至少一部分上方。包括芯和壳的半导体纳米晶体还称为“芯/壳”半导体纳米晶体。上述任何材料可以特别地用作芯。因此，在量子点材料的上述列表中的一些中应用措辞“芯-核量子点，其中芯选自由…构成的组”。术语“芯-壳”还可以表示“芯-壳-壳”等，包括梯度合金壳或者杆中的点等。半导体纳米晶体(芯)壳材料的示例包括但不限于：红色(例如，(cdse)zns(芯)壳)、绿色(例如，(cdznse)cdzns(芯)壳)等)和蓝色(例如，(cds)cdzns(芯)壳；还进一步参见上面的特定波长转换器纳米颗粒中的基于半导体的示例)。
在一个实施例中，半导体纳米晶体优选具有附接至其的配体，诸如在wo2011/031871中所描述的。在一个实施例中，配体可以源自于在生长工艺期间使用的配位性溶剂。在一个实施例中，可以通过重复曝光于过量的竞争配位基团来修改表面，从而形成覆盖层。
也可以使用有机荧光染料。分子结构可以被设计为使得可以调整光谱峰值位置。适当的有机荧光染料的示例是基于苝衍生物的有机发光材料，例如basf售卖的名称为
有机发光材料的相关示例例如为二萘嵌苯(诸如来自德国路德维希港basf公司的商标名称lumogen的发光材料：lumogenf240orange、lumogenf300、redlumogenf305red、lumogenf083yellow、lumogenf170yellow、lumogenf850green)、来自印度孟买的neelikonfooddyes&chemical有限公司的yellow172以及可从许多交易商获得的发光材料，诸如香豆素类(例如，coumarin6、coumarin7、coumarin30、coumarin153、basicyellow51)、萘二甲酰亚胺类(例如，solventyellow11、solventyellow116)、fluorol7ga、吡啶(例如，吡啶1)、吡咯亚甲基类(诸如pyrromethene546、pyrromethene567)、荧光素钠、若丹明类(例如，rhodamine110、rhodamineb、rhodamine6g、rhodamine3b、rhodamine101、sulphorhodamine101、sulphorhodamine640、basicviolet11、basicred2)、花菁类(例如，酞菁、dcm)、芪类(例如，bis-msb、dps)。可以使用若干个其他发光材料，诸如酸性染料、碱性染料、直接染料和分散染料，只要它们示出充分高的荧光量子产率来用于预取使用即可。可应用的特别引入关注的有机材料例如包括用于绿色发光的basflumogen850、用于黄色发光的basflumogenf083或f170、用于橙色发光的basflumogenf240以及用于红色发光的basflumogenf300或f305。
特别地，这些有机发光材料嵌入到基质中，从而形成光导。基质可以特别地包括芳香聚酯或者它们的共聚物，诸如聚碳酸酯(pc)、聚(甲基)丙烯酸甲酯(p(m)ma)、聚乙交酯或聚乙醇酸(pga)、聚乳酸(pla)、聚己内酯(pcl)、聚己二酸乙二醇酯(pea)、聚羟基链烷酸酯(pha)、聚羟基丁酸酯(phb)、聚(3-羟基丁酸酯-co-3-羟基戊酸酯)(phbv)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(ptt)、聚萘二甲酸乙二醇酯(pen)；特别地，基质可以包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)。此外，如还将在下面阐述的，基质可以包括嵌入在基质中的又一发光材料。然而，(petg)(乙二醇修饰的聚对苯二甲酸乙二醇酯)、pdms(聚二甲基硅氧烷)、coc(环烯烃共聚物)、pe(聚乙烯)或pp(聚丙烯)还可以应用为基质。因此，基质特别为聚合物基质。
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掺铈(ce)yag(y3al5o12)或luag(lu3al5o12)。掺ceyag发射出淡黄色光，而掺celuag发射出黄绿色光。发射红色光的其他无机磷光体材料的示例可以包括但不限于ecas和bssn；ecas是ca1-xalsin3：eux，其中0<x≤1，在其他实施例中，0<x≤0.2；以及bssn为ba2-x-zmxsi5-yalyn8-yoy:euz，其中，m表示sr或ca，0≤x≤1,0<y≤4且0.0005≤z≤0.05，并且在实施例中0≤x≤0.2。
在以下阐述的本发明的实施例中，发光材料由选自由以下材料构成的组中的材料制成：(m<i>(1-x-y)m<ii>xm<iii>y)3(m<iv>(1-z)m<v>z)5o12，其中m<i>选自包括y、lu或它们的混合物的组，m<ii>选自包括gd、tb、la、yb或它们的混合物的组，m<iii>选自包括tb(当m<ii>不是tb时)、pr、ce、er、nd、eu或它们的混合物的组，m<iv>为al，m<v>选自包括ga、sc或它们的混合物的组，诸如掺ce钇铝石榴石(yag，y3al5o12)和掺ce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>选自包括y、lu或它们的混合物的组，m<ii>选自包括gd、la、yb或它们的混合物的组，m<iii>选自包括tb、pr、ce、er、nd、eu、bi、sb或它们的混合物的组，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>选自包括ca、sr、mg、ba或它们的混合物的组，m<ii>选自包括ce、eu、mn、tb、sm、pr、sb、sn或它们的混合物的组，m<iii>选自包括k、na、li、rb、zn或它们的混合物的组，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>选自包括ca、sr、mg、ba或它们的混合物的组，m<ii>选自包括ce、eu、mn、tb、sm、pr或它们的混合物的组，m<iii>选自包括k、na、li、rb、zn或它们的混合物的组，并且0<x≤0.1,0<y≤0.1；(m<i>(2-x)m<ii>xm<iii>2)o7，其中，m<i>选自包括la、y、gd、lu、ba、sr或它们的混合物的组，m<ii>选自包括eu、tb、pr、ce、nd、sm、tm或它们的混合物的组，m<iii>选自包括hf、zr、ti、ta、nb或它们的混合物的组，并且0<x≤1；(m<i>(1-x)m<ii>xm<iii>(1-y)m<iv>y)o3，其中，m<i>选自包括ba、sr、ca、la、y、gd、lu或它们的混合物的组，m<ii>选自包括eu、tb、pr、ce、nd、sm、tm或它们的混合物的组，m<iii>选自包括hf、zr、ti、ta、nb或它们的混合物的组，m<iv>选自包括al、ga、sc、si或它们的混合物的组，并且0<x≤0.1,0<y≤0.1；或者它们的混合物。
以下讨论一些特定的无机发光材料。用于绿色发射器的多种选项是可能的，包括以下的一种或多种：(ca,sr,ba)(al,ga,in)2(o,s,se)4:eu2+，硫代镓酸盐，尤其是至少包括sr、ga和s的这种发光材料，诸如srga2s4:eu2+。这些类型的发光材料尤其可以是窄带绿色发射器。可选或可替换地，无机发光材料可以包括m3a5o12:ce3+(石榴石材料)，其中，m选自由sc、y、tb、gd和lu构成的组，a选自由al和ga构成的组。优选地，m至少包括y和lu中的一种或多种，并且其中a至少包括al。这些类型的材料可以给出最高的效率。石榴石的实施例尤其包括m3a5o12石榴石，其中m至少包括钇或镥，a至少包括铝。这种石榴石可以掺杂有铈(ce)，具有镨(pr)或者铈和镨的组合；然而特别地至少具有ce。特别地，然而，a包括铝(al)，a还可以部分地包括镓(ga)和/或钪(sc)和/或铟(in)，尤其达到约20％的al，更特别地达到约10％的al(即，a离子主要由90或以上％摩尔的al和10％或以下的摩尔的ga、sc和in中的一种或多种构成)；a可以特别地包括达到约10％的镓。在另一变形中，a和o可以至少部分地被si和n替代。元素m可以特别地选自由钇(y)、钆(gd)、铽(tb)和镥(lu)构成的组。此外，特别地，gd和/或tb仅表现达到m的约20％的量。在一个特定实施例中，石榴石发光材料包括(y1-xlux)3al5o12:ce，其中x等于或大于0以及等于或小于1。术语“:ce”或“:ce3+”表示发光材料中的金属离子被ce替代的部分(即，在石榴石中：“m”离子的部分)。特别地，包括镥的石榴石可以提供期望的发光，尤其当镥为m的至少50％时。此外或可替换地，无机发光材料还可以包括选自由以下材料构成的组中的发光材料：包含二价铕的氮化物发光材料或者包含二价铕的氮氧化物发光材料，诸如选自由(ba,sr,ca)s:eu、(mg,sr,ca)alsin3:eu和(ba,sr,ca)2si5n8:eu构成的组中的一种或多种材料。在这些化合物中，铕(eu)基本上或者仅为二价，并且替换一种或多种所表示的二价阳离子。一般地，相对于其替换的阳离子，eu将不会呈现大于10％阳离子的量，尤其在约0.5-10％的范围内，更特别在约0.5-5％的范围内。术语“:eu”或“:eu2+”表示金属离子被eu替换的部分(在这些示例中被eu2+替换)。例如，假设caalsin3:eu中有2％的eu，正确的分子式可以为(ca0.98eu0.02)alsin3。二价铕将一般地替换二价阳离子，诸如上述二价碱土金属阳离子，尤其是ca、sr或ba。材料(ba,sr,ca)s:eu还可以表示为ms:eu，其中m是选自由钡(ba)、锶(sr)和钙(ca)构成的组中的一种或多种元素；特别地，m在该化合物中包括钙或锶，或者钙和锶，更特别为钙。这里，eu被引入并且替换m的至少一部分(即，ba、sr和ca中的一种或多种)。此外，材料(ba,sr,ca)2si5n8:eu还可以表示为m2si5n8:eu，其中m是选自由钡(ba)、锶(sr)和钙(ca)构成的组中的一种或多种元素，特别地，m在该化合物中包括sr和/或ba。在又一特定实施例中，m由sr和/或ba构成(不考虑eu的存在)，尤其是50-100％，尤其50-90％的ba以及50-0％，尤其是50-10％的sr，诸如ba1.5sr0.5si5n8:eu,(i.e.75％ba；25％sr)。这里，eu被引入并替代m的至少一部分，即，ba、sr和ca中的一种或多种。类似地，材料(ba,sr,ca)alsin3:eu还可以表示为malsin3:eu，其中，m是选自由钡(ba)、锶(sr)和钙(ca)构成的组中的一种或多种元素，特别地，m在该化合物中包括钙或锶，或者钙和锶，更特别为钙。这里，eu被引入并且替换m的至少一部分(即，ba、sr和ca中的一种或多种)。优选地，在一个实施例中，无机发光材料包括(ca,sr,mg)alsin3:eu，优选caalsin3:eu。此外，在另一实施例中，该实施例可以与前一实施例组合，无机发光材料包括(ca,sr,ba)2si5n8:eu，优选(sr,ba)2si5n8:eu。术语“(ca,sr,ba)”表示对应的阳离子可以被钙、锶或钡占据。还表示在这种材料中，对应的阳离子位置可以用选自由钙、锶和钡构成的组中的阳离子占据。因此，材料例如可以包括钙和锶，或者仅包括锶等。
无机发光材料还可以包括由以下材料构成的组中的一种或多种发光材料：包含三价铈的石榴石(参见上述内容)和包含三价铈的氮氧化物。氮氧化物材料在本领域通常还表示为氮氧化物材料。
术语“无机发光材料”由此可以与多种不同的无机发光材料相关。无机发光材料可以被光转换器包括，诸如嵌入在基质(特别地如有机发光材料)中。
两种或多种这样的配置的组合也是可以的(也参见上述内容)。因此，在一个实施例中，(无机)有机发光材料(诸如基于量子点的发光材料)被嵌入(即，分布)到基质中。在其他实施例中，尤其在无机发光材料的情况下，更特别在基于石榴石的发光材料的情况下，这种材料可以成形为(陶瓷)光导，并且由此可以本身进行使用。
许多上述材料，尤其是石榴石材料可以被设置为陶瓷(陶瓷主体或陶瓷板)。术语“陶瓷”尤其与无机材料相关，其可通过在高压(诸如至少0.5mpa，如尤其至少1mpa，如1至约500mpa，诸如至少5mpa，或者至少10mpa)下，尤其在单轴压力或等静压下，尤其在等静压下加热(多晶)粉末(如至少500℃，尤其至少800℃，诸如至少1000℃)来得到。得到陶瓷的特定方法是热等静压(hip)，而hip工艺可以是后烧结hip、包封hip或者组合烧结hip工艺，如在上述温度和压力条件下。可通过这种方法得到的陶瓷可本身进行使用，或者可以进一步处理(如抛光，或者甚至再次处理为颗粒)。陶瓷尤其具有理论密度(即，单晶的密度)的至少90％的密度，诸如至少95％，如在97-100％的范围内。陶瓷仍然可以是多晶的，但是在晶粒之间具有减少的或者强烈减少的体积(被挤压颗粒或者挤压凝聚颗粒)。
不具有发光材料的光导将一般为高度透射型的(尤其透明)，如单晶、聚合材料或陶瓷材料。透射率可以接近100％。然而，通过发光材料，至少一部分辐射被强烈吸收。对于被发光材料吸收的这种辐射，包括发光材料的光导几乎不透射。术语“透射”在本文可以特别表示：对于具有选自可见光波长范围的波长的光来说，具有90-100％的范围(诸如95-100％)内的光透射的转换器。这里，术语“可见光”尤其与具有选自380-780nm的范围的波长的光相关。透射可以通过在垂直辐射下在特定波长处将具有第一强度的光提供给光导并且将透射穿过材料之后在该波长处测量的光的强度与在该特定波长处提供给材料的光的第一强度相关来确定(还参见chemistryandphysics的crc手册的e-208和e-406，第69次编辑，1088-1989)。光导可以包括高度透明的一种或多种材料或者主要由高度透明的一种或多种材料构成，并且在不存在发光材料的情况下对于固态光源辐射具有90％或者更特别95％以上，甚至更特别98％以上、甚至更特别99％以上的透射(通过光导的宽度w)。
根据本发明实施例的下面阐述的光导可以包括具有适当发光材料的不同密度的区域，其用于将光转换为另一种光谱分布。在一个实施例中，透明光导包括彼此相邻的两个部分，并且只有一个部分包括发光材料，而另一部分是透明的或者具有相对较低浓度的发光材料。在另一实施例中，光导包括与第二部分相邻的又一个部分—第三部分，其包括不同的发光材料或者相同发光材料的不同浓度。不同的部分可以整体形成，由此形成一片或一个光导。如果使用这种实施例，则在宽度上应用平均浓度。例如，假设光导具有两个层，其中第一层中的第一浓度为2，并且第二层的浓度为0，则平均浓度为1。
然而，一般来说，单个光导中的发光材料的浓度是均匀的(ly分布)，例如与平均浓度相比具有可选地约10％或以下的局部偏差。因此，特别地，单个光导内的发光材料(或物质)的浓度基本均匀地分布在光导内。
在又一方面中，本发明提供了一种被配置为提供可见光的照明单元，其中，照明单元包括本文限定的至少一个照明设备。例如，这种照明单元还可以包括一个或多个(附加)光学元件，如一个或多个光学滤波器、准直器、反射器、波长转换器等。照明单元例如可以是用于汽车应用的照明单元，如前灯。因此，本发明还提供了一种被配置为可见光的汽车照明单元，其中汽车照明单元包括本文限定的至少一个照明设备和/或包括本文限定的至少一个照明设备的数字投影单元。特别地，照明设备可以(在这种应用中)配置为提供绿光或红光。在一个特定实施例中，这种照明单元至少包括被配置为提供绿光的第一照明设备和被配置为提供红光的第二照明设备。蓝光例如可以通过相同的固态光源来提供，但是不使用发光集中器。以这种方式，例如可以提供白光。可选或附加地，蓝色辐射可以利用集中器生成。在这种情况下，固态光源尤其被配置为提供具有420nm或以下的波长的辐射，诸如410nm或以下，如400nm或以下，如390nm或以下，特别在(近)uv中，并且发光材料被配置为吸收该辐射的至少一部分并将其转换为蓝色发光材料辐射。
在又一方面中，本发明涉及当利用被配置为提供光源光的多个光源照射包括发光材料的光导时使用光耦入区域的位置差，以用于控制所述发光材料的发光材料光在从所述光导的光出射窗口散发时的光谱分布，其中，多个光源的光源光具有光谱重叠，。
术语“上游”和“下游”关于项目或特征相对于来自光生成装置(这里尤其为第一光源)的光的传播的布置，其中，相对于来自光生成装置的光束内的第一位置，更接近光生成装置的光束的第二位置是“上游”以及更加远离光生成装置的光束内的第三位置为“下游”。
照明设备可以是例如以下系统的一部分或者可以应用于以下系统：办公室照明系统、家庭应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明系统、点照明系统、剧场照明系统、光纤应用系统、投影系统、自点亮显示系统、像素化显示系统、段式显示系统、警告标志系统、健康护理/医疗照明应用系统、指示器符号系统、装饰照明系统、便携式系统、汽车应用、温室照明系统、园艺照明或lcd背光。
术语白光在本文对于本领域技术人员来说是已知的。其尤其涉及具有约2000和20000k之间，尤其是2700-20000k之间的相关色温(cct)的光(其对于一般照明而言，尤其在约2700k和6500k的范围内，并且对于背光目的而言，尤其在约7000k和20000k的范围内)并且尤其在距bbl(黑体轨迹)的约15sdcm(颜色匹配的标准偏差)内，尤其在距bbl的约10sdcm内，更尤其在距bbl的约5sdcm内。
在一个实施例中，光源还可以提供具有约5000和20000k之间的相关色温(cct)的光源光，例如直接磷光体转换led(具有薄磷光体层的蓝色发光二极管，例如用于获得10000k)。因此，在一个特定实施例中，光源被配置为提供具有5000-20000k的范围，尤其在6000-20000k的范围中(诸如8000-20000k)的相关色温的光源光。相对高色温的优点可以是：可以在光源光中具有相对较高的蓝色分量。
术语“紫外光”或“紫外发射”尤其涉及具有约380-440nm的范围中的波长的光。术语“蓝光”或“蓝色发射”尤其涉及具有约440-490nm的范围中的波长的光(包括一些紫外和青色色调)。术语“绿光”或“绿色发射”尤其涉及具有约490nm-560nm的范围中的波长的光。术语“黄光”或“黄色发射”尤其涉及具有约540-570nm的范围中的波长的光。术语“橙光”或“橙色发射”尤其涉及具有约570-600nm的范围中的波长的光。术语“红光”或“红色发射”尤其涉及具有约600-750nm的范围中的波长的光。术语“粉光”或“粉色发射”尤其涉及具有蓝色和红色分量的光。术语“可见”、“可见光”或“可见发射”表示具有约380-750nm的范围中的波长的光。
本文的术语“基本”，诸如“基本所有光”或者“基本包含”将被本领域技术人员理解。术语“基本”还可以包括具有“整体地”、“完全地”、“所有”等的实施例。因此，在实施例中，还可以去掉形容词“基本”。在可适用的情况下，术语“基本”还可以涉及90％以上，诸如95％或以上，尤其是99％或以上，甚至更特别为99.5％或以上，包括100％。术语“包括”还包括其中术语“包括”表示“由…构成”的实施例。术语“和/或”尤其涉及“和/或”之前和之后提到的一个或多个项目。例如，措辞“项目1和/或项目2”和类似措辞可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”可以在一个实施例中表示“由…构成”，但是在另一实施例中还表示“至少包含所限定的物质和可选的一种或多种其他物质”。
此外，说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区别类似元件，并且不是必须用于连续或时间顺序。应该理解，如此使用的术语在适当情况下可以相互交换，并且本文描述的实施例能够在本文所述或所示之外的其他序列中进行操作。
尤其在操作期间描述了本文的设备。本领域技术人员将清楚，本发明不限于操作方法或者操作中的设备。
应该注意，本文提到的实施例示出而不限制本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替换实施例而不背离所附权利要求的范围。在权利要求中，放置在括号之间的任何参考符号不应解释为限制权利要求。使用动词“包括”及其词形变化不排除权利要求中所提元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件之前的冠词“一个”不排除多个这种元件的存在。本发明可以通过包括多个不同元件的硬件来实施，或者通过适当编程的计算机来实施。在列举多个装置的设备权利要求中，多个这些装置可以通过硬件的同一项来具体化。在相互不同的从属权利要求中引用特定措施的仅有事实并不指示这些措施的组合不可用于获利。
本发明还应用于一种设备，其包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征化特征。本发明还关于一种方法或工艺，其包括在说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征化特征。
本专利中讨论的各个方面可以组合以提供附加优势。此外，一些特征可以形成用于一个或多个分案申请的基础。
附图说明
现在将仅通过示例参照所附的示意图(其中，对应的参考符号表示对应的部分)来描述本发明的实施例，其中：
图1a至图1d示意性示出了本发明的一些方面；以及
图2a至图2h示意性示出了本发明的一些方面。
附图不需要按比例绘制。
具体实施方式
图1a示意性示出了照明设备100的一个实施例，其被配置为提供照射设备光101。照明设备100包括多个(m个，例如m＝4)光源200，它们被配置为提供光源光201。多个(m个)光源200至少包括被配置为生成第一光源光211的第一光源210以及被配置为生成第二光源光221的第二光源220(并且在该示例中，还包括被配置为生成第三光源光231的第三光源230和被配置为生成第四光源光241的第四光源240)。
如“光源210、220、…”的词语和类似词语(诸如“光源光211、221、…”或“距离d1、d2、…”)用于表示多个项目或参考物。例如，五个光源将提供光源210、220、230、240和250，并且在这些情况下，还提供光源光211、221、321、421、521，并且根据光源的布置还提供五个距离d1、d2、d3、d4和d5。注意，术语“多个”总是表示至少两个。因此，这里对多个参考物的基础定义通常表示至少两个数量(诸如“多个光源210、220、…”等)。
原则上，光源可以是任何类型的点光源，但是在一个实施例中，光源可以是固态光源，诸如发光二极管(led)、激光二极管或有机发光二极管(oled)、多个led或激光二极管或oled或者led或激光二极管或oled的阵列、或者任何它们的组合。原则上，led可以是任何颜色的led或它们的组合，但是在一个实施例中，是产生蓝色范围(其被限定为380nm和495nm之间的波长范围)中的光源光的蓝色光源。在另一个实施例中，光源是uv或紫外光源，即，发射420nm以下的波长范围中的光。
此外，照明设备100包括光导300，其包括可被光源光201激发并且被配置为提供发光材料光311的发光材料310。如上所述，光导300中的发光材料310被配置为重吸收其发光材料光311的至少一部分。重吸收的程度可以取决于发光材料的类型(斯托克斯位移)并且还取决于光导(材料)中的发光材料或发光物质的浓度。光导材料用参考标号301来表示。
光导300包括：光出射窗口330(这里为第二表面342，下面也可以看到)，用于使发光材料光311从光导300中逃脱(或者耦出(outcoupling))；以及多个光耦入(incoupling)区域320，至少包括用于接收第一光源光211且被配置为与光出射窗口330相距第一距离d1的第一光耦入区域321以及用于接收第二光源光221且被配置为与光出射窗口330相距第二距离d2的第二光耦入区域322。注意，第一距离d1不等于第二距离d2。这里，所有四个距离d1、d2、d3和d4都是不同的。光源由此被配置在光导300的上游，并且光出射窗口330被配置在光耦入区域320的下游。进一步的光学器件可以被设置在光出射窗口330的下游，但是这不再详细讨论。例如，在一个实施例中，可以应用全内反射(tir)准直器或反射器。光出射窗口(这里为第二表面342)被配置为(基本)垂直于第一表面341，第一表面341在该示例中包括多个(四个)光耦入区域320(即，第一至第四光耦入区域321、322、323、324)。
第一光源210被配置为向第一光耦入区域321提供所述第一光源光211，并且所述第二光源220被配置为向第二光耦入区域322提供所述第二光源光221。类似地，这将一般性地用于任何进一步光源(诸如230、240)的情况。
此外，照明设备可以包括控制单元500，用于独立地控制多个光源200中的每一个。通过这种控制，可以控制照明设备光101的色点和/或色温(也可以参见下文)。照明设备光101至少包括发光材料光311，但是可以可选地还包括光源光201(来自一个或多个光源200)，例如蓝色光源光201和黄色发光材料光311(例如，产生白光)。
因此，利用本发明，例如其可以在冷白光和暖白光之前进行调整。
在该实施例中，光导300包括多个面(或表面)340，诸如第一面341、第二面342以及其他表面343(第三面)和344(第四面)等，其中，第一面341在该实施例中包括多个光耦入区域320，第二面342包括光出射窗口311。可选地，这些面可以用于将其他光源的光源光耦合到光导300中。此外，不用于将光源光耦入或耦出的部分可以设置有反射器(参见下文)。因此，光导300包括一个或多个面340，一般至少为两个面340(例如，锥体(未示出)可以认为是具有两个面以及杆(参见图2g)可以认为是具有三个面)。
参考符号a表示主体轴，诸如在这种情况下为长度轴。一般地，光导300将包括一个或多个主体轴(诸如长度轴、宽度轴或高度轴)，其中光出射窗口330被配置为(基本)垂直于这种轴。因此，一般地，光耦入区域340将被配置为(基本)垂直于光出射窗口330。
在示意图中，在图中未示出电源或其他项目。
图1b示意性示出了发射曲线和相关联的激励曲线，其中，x轴为以纳米(nm)为单位的波长(λ)，y轴为归一化强度(n.i.)(任意单位)。为了进行论证，吸收曲线被定义为与激励曲线相同，尤其在400-600的相关波长范围内，尤其甚至在300-600nm的范围内。激励或吸收曲线用参考符号ex来表示。发射曲线用参考符号em来表示，即，辐射转换器元件辐射311。此外，(斜)切的曲线((diagonally)hashedcurve)是固态光源辐射21。这些曲线被归一化。明显地，在该示例中，辐射转换器元件可以在接近300-500的整个波长范围内被激励。然而，大多数有效激励将在最大值λxm(即，激励最大值)附近的范围中。固态光源辐射在辐射最大值λrm处具有最大值。尤其地，选择固态光源，使其辐射最大值λrm在λxm的70-100％的范围内。在附图中，示出80-100％的范围。这里，在该实施例中，固态光源辐射基本上与激励带完全重叠，并且最大值λxm和λrm基本上在彼此叠置。此外，发射带和激励带重叠。这里，在该示意图中，发射带em(辐射转换器元件辐射311)的大约10-15％与激励带重叠。通过将可见光范围中的激励光谱和发射光谱归一化为100(或1等)并且限定发射曲线下与激励曲线下的区域重叠的区域来确定光谱重叠。对于良好的重吸收来说，这种重叠是有利的。重叠区域是被(水平)切置(hashed)的，并且由参考符号so(光谱重叠)来表示。用参考符号λmm来表示最大发射处的波长。λxm和λmm之间的波长差是斯托克斯位移。注意，一般地，每个光源200(即，第一光源210、第二光源220等)将生成基本相同的光源光201(即，第一光源光211、第二光源光221等)，即，所有光源光基本上具有相同的光谱分布。这里，参考图1a，所有四个光源200都可以生成相同的光源发射201。
为了测量用于估计光谱重叠的发射和激励光谱，尤其可以使用非常薄的片，诸如小于1mm厚，如小于0.5mm厚。薄部分被激励光辐射，并且测量来自光耦入区域的发射。此外，也可以使用较厚的片。在这种情况下，特别在掠射角下提供激励，并且测量来自光耦入区域的发射光。以这些方式，基本上只有几乎不被重吸收影响(或者不被影响)发射可以被测量。可选地，可以测量相同的但具有低100倍浓度(即，低得多的吸收)的发光材料的光导。此外，这减少了自吸收，并且可以提供用于确定光谱重叠的激励和发射光谱。又一选项是将光导的(一部分)转换为颗粒材料。这将大大减少自吸收，并且使得发射光谱(基本)不被自吸收所影响。可替换地，发射光谱可以在(尤其是扁平的光导的)不同的厚度处进行测量。以这种方式，可以从不同厚度处的这些发射中推测基本没有自吸收的发射光谱。还可以使用这些方法的组合。
高亮度光源对于包括点和数字光投射的各种应用而言引入关注。为此，但是还用于其他目的，可以利用所谓的光集中器，其中，较短波长的光在高度透明的发光材料中被转换为较长波长。这种透明发光材料的杆可以被led照射以在杆内产生较长波长。对于各种应用(诸如光引擎、灯、灯具和投影器)，想要控制光源的颜色(温度)，例如用于黑体调光(用于模拟光源、诸如白炽光源的行为，)或者适配光系统的色饱和度(用于调整色质)。这可以通过组合从多个光源发射的光来进行。然而，使用多个led导致发射表面的面积的增加。因此，期望控制发光表面的颜色(温度)而不增加面积，使得强度保持较高。
如上所述，我们建议使用基于发光集中器的光源，其通过至少两个光源来泵浦。选择光集中器，(优选地)在发射光谱和吸收光谱之间具有大的重叠。大的重叠导致由发光集中器发射的光的较强重吸收，并且因此导致终端光谱对发光杆的长度的较强依赖性。当沿着长度利用多个led从侧面泵浦这种杆时，从出射表面发射的光的光谱将取决于led关于出射表面的位置。因此，通过选择哪个led或哪些led接通并且调整它们的相对强度，可以调整来自出射表面的光的色(温)(图1c至图1d)。因此，将根据与出射表面的距离或者led相对于出射表面的位置并且根据离开杆的光的要求色温来不同地控制每个led。控制单元考虑从每个led到杆的出射表面的距离并且相应地控制每个led，以提供用于离开杆的光的要求色温。以相同方式，通过控制led的数量，可以适配峰值宽度和/或形状(图1d)。图1c和图1d中的顶部曲线示意性示出了不具有大量重吸收的发射。图1c和图1d中的第二曲线分别对应于仅由第三光源230产生的辐射。通过示例，该曲线已经有一点红移，这表示一些重吸收。图1c中的第三曲线对应于辐射光导300的第二光源220；发射比前者更加红移，因为发射光311穿过光导300行进更长的路径。图1c中的最下方曲线对应于当第一光源210辐射光导200时由照明设备100生成的发射。该发射被红移最多。图1d示出了通过选择光源，不仅可以调整峰值位置，而且还可以调整发射的形状。当使用不同距离处的光源时(参见第三和第四曲线，其中第三光源230和第二光源220，或者所有三个光源230、220、210分别辐射光导200)，可以得到对应发射的叠加。注意，这些示图都是示意性的。
如果期望的话，可以适配光源输出，使得逃脱光出射表面的总强度保持相同。
不需要说，可以使用多个led，诸如40个led，或者20个led的2行，或者从顶部照射杆的20个led以及从底部照射杆的20个led。
因此，在一个实施例中，提供了一种发光设备，该发光设备包括：至少两个光源，适于在操作中发射具有第一光谱分布的光；第一光导，包括第一光输入表面和第一光出射表面，第一光导适于在第一光输入表面处接收具有第一光谱分布的光，将具有第一光谱分布的光的至少一部分转换为具有第二光谱分布的光，将具有第二光谱分布的光引导至第一光出射表面并且使具有第二光谱分布的光从第一光出射表面耦出，至少两个光源被配置为与第一光导的第一光出射表面相距相互不同的距离；以及控制设备，适于通过单独地控制光源来改变第二光谱分布的光谱特性，其中，相对于至少两个光源中被配置为与第一光导的第一光出射表面相距最小距离的光源所产生的光而言，至少两个光源中被配置在与第一光导的第一光出射表面相距最大距离的光源产生红移的第二光谱分布。
如上所述，我们建议使用以下发光材料，该发光材料被选择为使得在发射和吸收光谱之间具有较大的重叠(图1b)。(大)重叠导致由发光集中器发射的光的较强重吸收，因此导致终端光谱对发光杆的长度的强依赖性。
在一个实施例中，该照明设备可以包括单个光出射表面(图2a)。通过示例，根据所接通的光源的照射设备光的颜色的差异通过照明设备光101的阴影的差异来表示。这种差异尤其是由于发光材料光311的差异所导致的。
光导300(诸如发光集中器)还可以包括背部反射器(图2b)。然而，在这种配置中，光可能被背部反射器反射回，因此这可能稍微地改变光谱分布。由于杆中的光损失(例如，由于轻微的表面散射、杆中的小散射、反射损失)，被反射回的光的贡献相对较小。(背部)反射器可能不与光导300(诸如发光杆)光学接触。反射器在这里利用参考符号400来表示。
光导300(诸如发光集中器)还可以包括额外的反射器400，其优选被定位为不与发光集中器具有任何光学接触。此外，发光设备可以包括散热器117。在图2c中，示意性示出了附加反射器400包括散热器元件117的一个实施例。
在又一实施例中，该照明设备包括多于一个的光出射表面330，诸如两个光出射表面。不用说，离开第二光出射表面的光的光特性同样取决于led相对于光出射表面的位置。发光设备还可以包括led的矩阵(图2d)。以这种方式，还可以获得更复杂的光谱分布(图2e和图2f)。在后一附图中，发光设备还可以包括三个光出射表面(图2f)。当然，发光设备还可以包括四个光出射表面。在图2f中，通过示例，示出多个主体轴a。被光源200照射的光耦入区域基本垂直于光出射窗口300。
图2g示意性示出了光导300的一些其他实施例，其具有管型的光导、楔型的光导和平面(杆或梁)形状类型的光导300。其他形状也是可以的。通过示例，示出了多个光源，以示出光源的不同子集2000可以照射光导。
图2h示意性示出了包括又一光源1200的照明设备100的一个实施例。该光源例如可以不与光导300交互。发光设备光101可以包括又一光源光1201和发光材料光311以及可选的光源光。扩散器118可用于混合不同类型的光。
发光设备还可以包括传感器/检测器，用于检测特定信号(例如，温度、湿度、位置、定位、时间、强度、颜色等)，并且可以根据控制器感测的信号控制光源。
在另一实施例中，照明设备可以包括传感器，其集成在系统中，使其测量光源或照明设备的光生成。
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