提供红色光谱范围波长转换光的光模块、方法、投影设备的制造方法_4

文档序号:9928434阅读:来源:国知局
能够扩大可通过激发福射24和发光材料光的组合定址(adressierbar)的色域。在此示出的短通滤波器34仅是可选的。替选地,其中布置有短通滤波器34的区域也能够构成为透光的,尤其与透光区域32—样地构成。
[0067]滤波器、即频谱滤波器28和短通滤波器34还能够作为覆层施加在滤波器轮34的一侧上。此外,能够在滤波器轮14的另一侧上、尤其在可由光透射的全部区域之上施加减反射层,以便因反射引起的光损失最小化。
[0068]此外,也能够将另外的其他的发光材料、如青色和/或品红发光材料布置在发光材料轮13上。同样地,代替所描述的橙红色发光材料和绿色发光材料也能够将其他的发光材料布置在发光材料轮13上,和/或将发光材料区域的布置、构造和大小构造成不同的。为了通过组合基本色提供色域,尤其有利的是将红色、绿色和蓝色作为基本色。因此也可行的是,发光材料轮13的具有橙红色发光材料18的区段在其大小和布置方面构造成,由橙红色发光材料18发射的光几乎完全地、尤其除了不可避免的光损失之外射入到一个或多个频谱滤波器28上。然而,附加地为了组合而提供黄色光谱范围中的光具有优点,由此也能够扩大可定址的色域。也能够提出,替代或除了橙红色发光材料18之外将红色发光材料布置在发光材料轮13上。由红色发光材料发射的光能够射入到滤波器轮14的频谱滤波器28上,以便产生主波长比红色发光材料的发射光谱的主波长更大的在红色光谱范围中的光。因此,例如能够产生引起主观色彩感觉改进的红色调,并进而又扩大可定址的色域。此外,这也带来了与应用红色发光材料相比的光流优势,该红色发光材料的发射光谱具有比从前方进入的主波长更大的主波长。
[0069]发光材料轮13的区段大小也能够不同尺寸地设置,并且依据应用情况根据各个色彩通道中的期望的光流或光流彼此间的期望的光流比例来设计。
[0070]图6示出根据本发明的一个实施例的投影设备15的示意图。投影设备15在此包括构成为激光二极管阵列的激发辐射源26,激发辐射源包括多个发光二极管26a。也能够考虑其他的辐射源,例如其包括激光器、超级发光二极管、LED、有机LED和类似物等。激发辐射源26设计用于发射蓝色或紫外光谱范围中的、优选440-470nm范围中的、尤其优选大约450nm的激发辐射24,因为这对于大多数发光材料而言为适当的激发波长。经由光学元件38,40,这些激光二极管26a的光偏转到转换件上,转换件例如能够布置在发光材料轮13上。发光材料轮13在此例如能够如图5描述那样构造。至少一个第一发光材料、优选橙红色发光材料18(参见图5)布置在发光材料轮13上,第一发光材料的发射光谱具有至少一个红色的光谱份额。在此,还能够将另外的其他类型的发光材料布置在发光材料轮13上,这些发光材料尤其布置在发光材料轮13的区段中并且通过转动发光材料轮13而依序地被照射并且能够被激发以发射进行了波长转换的光。此外,发光材料轮13具有至少一个穿通开口 22,使得射入到发光材料轮13上的激发辐射24能够部分地透射穿过发光材料轮13。通过适当地偏转该透射的激发辐射24,激发辐射能够与由发光材料轮13转换的且发射的光组合,为此尤其还设有积分器(未示出),所组合的射束偏转到积分器上。为了偏转透射穿过发光材料轮13的激发辐射24,尤其设有三个镜36,镜分别以相对于入射的激发辐射24成45°的角度布置在辐射路径中。此外,在辐射路径中将二向色镜37布置在激发辐射源26和发光材料轮13之间,二向色镜设计用于,反射蓝色光谱范围中的光并且透射非蓝色光谱范围中的光,即具有更大波长的光。此外,还将另外的光学元件、尤其是透镜38形式的光学元件设置在辐射路径中,光学元件基本上具有聚焦和准直的作用。
[0071]此外,在辐射路径中,将扩散器40设置在二向色镜37的上游,以便通过激发辐射24的散射在发光材料上产生扩展的强度轮廓曲线。
[0072]由发光材料轮13发射和转换的光在二向色镜37的方向上放射并且借助光学元件37,38转向到滤波器轮14上。在此,滤波器轮14能够如图5中描述那样地构造。在此,发光材料轮13和滤波器轮14在其构造、布置和运动方面如下地相对应,使得由第一发光材料发射的光至少部分地射入到布置在滤波器轮14上的一个或多个频谱滤波器28上。由布置在发光材料轮13上的不同的发光材料发射的光以及偏转的激发辐射24同样射入到滤波器轮14上,然而射入到滤波器轮14的未设置有频谱滤波器28的区域上,并且能够在没有滤波器的情况下经过滤波器轮14或者同样穿过滤波器。
[0073]下面,提出对于包括具有不同滤波器的硅石榴石的解决方案的一系列同的实例。这些解决方案分别与包括具有滤波器的YAG:Ce作为对比实例的解决方案相比较。全部其他的根据现有技术的发光材料,如LuAG、LuAGaG、YAGaG甚至取得比YAG = Ce更差的结果,因为其主发射在波长更短的情况下集中。因此,利用作为根据现有技术的全部Ce3+掺杂的发光材料中的最适合的发光材料YAG: Ce进行唯一对比。
[0074]根据本发明的全部硅石榴石发光材料通过使用标准固体合成在高温下(大于1200°C)在还原性的气氛下制备。例如能够使用标准化的高纯度的氧和碳酸盐作为初始材料,例如 CaCO3,MgO,Lu2O3,Sc2O3,S12 和 CeO2。
[0075]作为成功合成的实例,图7示出具有数字结果42的伦琴射线粉末衍射测量记录41,数字结果作为利用Riet ve Id精细化作用到粉末形式实验的硅石榴石发光材料CaLu1.94Ce0.Q6Mg2Si3Oi2的样品上的以角度为单位的衍射角度2Θ的函数。所有在此涉及的娃石榴石发光材料以高纯度获得。对于制备的细节,在此参考US 7.094.362 B2。
[0076]伦琴射线衍射,也称作伦琴衍射(X射线衍射,XRD)是用于展示衍射结构的标准化的方法,衍射结构通过三维光栅,例如晶体产生,并且衍射结构对于所基于的光栅而言是绝对表征的。图7示出仅由具有该结构的石榴石构成的纯样品,样品作为由小晶粒构成的粉末存在。在另外的相中能够在该图表中识别显著的偏差。伦琴粉末衍射测量记录41根据标准方法以衍射角2Θ记录。
[0077]第一解决方案基于娃石植石发光材料CaLu1.94Ce0.Q6Mg2Si30i2和具有584nm的滤波边缘的长通滤波器(参见图8,行49)。在第一解决方案的第二布置中,使用具有590nm的滤波边缘的长通滤波器(参见图9,行58)。
[0078]第二解决方案基于硅石榴石发光材料CaLu1.SCetL2Mg2Si3O12和具有583nm的滤波边缘的长通滤波器(参见图8,行50)。在此,在第二解决方案的第二布置中,使用具有590nm的滤波边缘的长通滤波器(参见图9,行59)。
[0079]第三解决方案基于硅石榴石发光材料Ca2Luth97Ce0.Q3MgScSi3O12和具有587nm的滤波边缘的长通滤波器(参见图8,行51)。在此,在第三解决方案的第二布置中,使用具有590nm的滤波边缘的长通滤波器(参见图9,行60)。
[0080]在全部三个解决方案中,分别利用蓝光(460nm)作为激发辐射来辐照。
[0081]图8示出在本发明中示出的硅石榴石/滤波器解决方案与具有根据现有技术的YAG:Ce的解决方案之间相比的对比。在该表格中示出的布置的目的是,为每个所提出的解决方案实现具有同一红色主波长(604nm)的光。概览表格具有五列43,44,45,46和47以及四行48,49,50和51。第一列43列出对比材料(YAG:Ce)以及还分别列出三个所提及的解决方案的材料。第二列44包含对于滤波边缘长度λ滤覷的数值。第三列45包含第一主波长λ主,纖的数值。第四列46包含能量方面的滤波器透射度Eaai/E末戯的数值。第五列47包含光流因数Φν/Φ V, YAG的数值。
[0082]能量方面的滤波器透射度Eaat/E.是对于因应用滤波器而损失的能量的度量。通过滤波器传递的能量越少,滤波器就越不适合应用。例如,YAG:Ce滤波器中对于红光仅能够使用光能的35%。出自这三个解决方案中的每个硅石榴石在该方面表现得更好(46%至74%可用的能量)。
[0083]然而,光流因数Φν/Φν,?是最重要的数值。其示出在应用具有滤波系统的硅石榴石时与YAG相比所获得的光流的相对大小。例如在使用一个硅石榴石解决方案时,对于,获得在对于第三解决方案而言比YAG:Ce多14%和对于第二解决方案而言比YAG:Ce多54%之间的光。在全部实例中,YAG:Ce的能量方面的滤波器透射度Eaat/E.最小。具有硅石榴石的这三个解决方案中的每个都提供多得多的透射过的能量(在第二结局方案中比I倍还多),由此得到显著的优点。在各个解决方案和对比实例(YAG:Ce滤波)之间,对于具有硅石榴石的解决方案的光流因数Φν/Φν,YAc同样比对于根据现有技术的具有YAG:Ce的解决方案高得多。利用第一解决方案(第二行49)和第二解决方案(第三行50),总的光输出甚至比第一行48中的对比实例高大约50%。
[0084]图9示出类似的对比,但是为每个解决方案使用同一滤波器。表格具有列52,53,54,55和56以及行57,58,59和60。结构和数值布置与根据图8的表格相同。在该布置中,(第一行57)在YAG:Ce滤波时对于红光仅能够使用34%的光能。硅石榴石的每个实例(行58,59和60)在该方面表现得更好(44%至69%可用的能量)。作为最重要的数值的光流因数Φν/Φν,YAC示出光流的相对大小,光流在应用具有滤波系统的硅石榴石时与YAG比较(第一行57)获得。与基于YAG:Ce的解决方案相比,基于硅石榴石实现在对于第一解决方案(行58)而言多6%和对于第二解决方案(行59)而言多30%之间的光。附加地,全部具有滤波系统的硅石榴石获得比具有滤波系统的YAG:Ce更高的主波长,并进而获得更好的红色和在显示器应用中的可能更高的色域。
[0085]在此,在应用具有硅石榴石发光材料的解决方案时,与YAG:Ce相比也提高了通过滤波器传输的能量。对于第三解决方案(行60),该提高为大约10%,但是对于第二解决方案(行50)而言所传输的能量甚至是两倍大小。这引起了利用全部三个解决方案(行58至60)的光流中的显著提高。该增加对于第三解决方案(行60)为6 %,并且对于第一和第二解决方案(行58和59)提高到大约30%。除了所传输的能量和光流的提高之外,在此,与根据现有技术的YAG:Ce相比,在具有滤波系统的硅石榴石的参
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