光模块的制作方法

本发明涉及一种光模块，其包括：构造用于输出激发射线的激发射线源；至少一个第一发光材料，其构造用于将投落其上的激发射线转换成第一转换射线；射线分配装置，其设置用于生成至少一个第一和第二光学分路，其中，这两个光学分路中的一个包括至少一个第一发光材料，并且另一个至少在可预设的时间段内包括激发射线；聚合装置，其设置用于使至少第一和第二光学分路聚集；和出口，在出口处所聚集的光学分路的射线能够作为输出信号来提供。

背景技术：

为了在所谓的LARP(Laser Activated Remote Phosphor)系统中利用在黄光的波长范围内发射的发光材料制造白光，必须在转换后的黄光中混入蓝光。蓝光的份额对于总光通量的色域来说至关重要。通常使用光谱在蓝光的波长范围内的射线作为激发射线。

在由现有技术中公知的、使用发光材料轮的LARP系统中，经由发光材料轮中的切口设计一个蓝通道，并且蓝的激发射线掺入到转换光中。发光材料轮中的切口在此就其大小及其位置而言是固定的，并且白光中的蓝色份额只能通过为生成激发射线使用的激光二极管的、脉冲的电流变化发生一定程度的改变。换句话说，相比于利用其中布置了在黄的波长范围内发射的发光材料的发光材料轮的范围内的额定功率运行，发光材料轮的蓝光区域内的、即其中设置了切口的区域内的功率最大化。然而，以高的、超过额定功率的功率运行会降低激光二极管的使用寿命。然而，如果蓝的分区、也就是切口相反变大，那么为其他的颜色产生留下更少的分区范围，从而必须为了更大的能调谐范围在总光通量损耗方面忍受显著损失。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于，以如下方式改进这类光模块，即，在总光通量尽可能高的情况下能够为给定的激发射线源设置不同的色域，并且在此没有不利地影响发光二极管的使用寿命，这些色域的特征在于不同的蓝光份额。

本发明基于以下认识，即，优选地为了调节理想的白光(可调谐白光)，尤其是可以通过随着尽可能少地减少总光通量来改变蓝光份额实现了色域的改变，此时没有预定大的、固定且可能不被使用的蓝光分区，而是以如下方式将其构造成可变的，即减少蓝光分区有利于其他分区并且反之亦然。以这种方式能够在大部分情况下不中断地连续使用激发射线，这导致最佳的总光通量。当然，如果愿意也可以在相应的颜色分区内改变激发射线的功率。但是，根据本发明，这或者是完全没必要的或者至少所使用的脉冲功率不必明显高于用于激发射线源的激光二极管的额定功率。这一方面导致为激发射线源所使用的激光二极管以及所使用的这种发光材料或所使用的多个发光材料的使用寿命提升，因为发光材料热受损的危险不再存在或者减少。

利用根据本发明的光模块尤其是可以制造出可调节的白光(可调谐白光tunable white)。

为了能够实现蓝光份额的这种改变，根据本发明提出，射线分配装置包括可旋转地支承的第一滤光轮，该第一滤光轮布置在激发射线源和至少一个第一发光材料之间，并且它具有用于激发射线的至少一个第一透光区和至少一个第一反射区，以及包括至少一个可旋转地支承的第二滤光轮，该第二滤光轮具有用于激发射线的至少一个第二透光区和至少一个第二反射区，其中，第一和第二滤光轮如下地相对彼此布置，使得至少第一透光区、第一反射区、第二透光区和第二反射区共同起作用以用于限定总透光区和总反射区。

以这种方式首先提供以下可能性，即，第一滤光轮的位置相对于第二滤光轮被改变，使得一个滤光轮的透光区和另一个滤光轮的反射区发生重叠。这个分区然后贡献给总反射区。于是通过改变重叠度就可以改变总反射区域，从而增加或减少总透光区。正如下面还会更清楚的展述的那样，经过总透光区的射线或者被用作蓝光通道，或者被输送给至少一个发光材料。相应地，在总反射区上反射的射线被输送给发光材料，或者被用作蓝光通道。

结果，据此可以通过这两个滤光轮相互之间的相对运动例如设计出一个蓝光份额分区，根据实施方式通过总透光区或总反射区的大小来构造它，该蓝光份额分区对于制造利用根据本发明的光模块被投射的图像的色域是必要的。据此，激发射线的不用于蓝光份额的部分为了进行转换被提供给至少一个发光材料，并且因此有助于最大化相应色域处的总光通量。因此，对于被投射的图像的最大部分而言，根据本发明的光模块不用在超过额定功率的功率范围内脉冲运行为了制造激发射线所使用的激光二极管就够用了。

相比现有技术，在根据本发明的光模块中，在发光材料或发光材料轮的上游就已经划分成了第一和第二光学分路。

优选地，第一滤光轮在从激发射线源出发的光学分路中布置在第二滤光轮的上游，其中，通过不仅穿过第一而且穿过第二透光区的激发射线形成第一光学分路，其中，通过在第一反射区处反射的激发射线形成第二光学分路，其中，通过穿过第一透光区并且在第二反射区处反射的激发射线形成第三光学分路。

在上面提及的两个实施方式的第一个中，第一光学分路包括至少一个第一发光材料，其中，第二和第三光学分路不包括至少一个第一发光材料。这种实施方式被称为透射式LARP。在已经提及的两种实施方式的第二个中，第二和第三光学分路包括至少一个第一发光材料，其中，第一光学分路不包括至少一个第一发光材料。这种实施方式被称为反射式LARP。

据此，在第一种所提及的实施方式中，穿过这两个滤光轮的激发射线被引导到至少一个发光材料上，而在滤光轮处反射的激发射线形成蓝光通道。在第二种所提及的实施方式中，与第一种所提及的实施方式相反，穿过这两个滤光轮的激发射线用作蓝光通道，而在滤光轮处反射的射线被引导到至少一个发光材料上。

就这两个滤光轮的布置方式及其驱动而言，又无论如何也能够有两种实施方式进行区别：据此，在第一变体中，光模块又包括用于第一和第二滤光轮的驱动装置，其中，驱动装置构造用于将第一和第二滤光轮在同一个方向上转动(从激发射线源的视角看)。这种变体被称为重叠操作。这种变体的优点尤其是在于，这两个滤光轮的空间需求可以保持得非常小，这导致这类光模块的构造方式极其紧凑。在第二种变体中，光模块同样又包括用于第一和第二滤光轮的驱动装置，然而其中，驱动装置现在被构造用于将第一和第二滤光轮在相反的方向上旋转(从激发射线源的视角看)。这种变体被称为交叉操作。因为在重叠操作中两个驱动装置必须相对置，由于这两个滤光轮的技术公差产生的距离在该变体中不能够构造成任意小的。如下面还将详细阐述的，由这两个滤光轮的距离产生寄生性的射线偏差。在交叉操作中相反，这两个滤光轮能够实施成彼此非常紧密的，从而射线偏差且进而输出射线的空间分布在没有附加措施的情况下相对于重叠操作变得更小。

在第一种变体中，第一滤光轮优选地具有第一旋转轴线，第二滤光轮具有第二旋转轴线，它们相互平行地延伸，其中，第一和第二滤光轮如下地布置，使得第一滤光轮的旋转轴线的延长线穿过第二滤光轮，并且反之亦然。换句话说，这两个滤光轮从激发射线源的视角看据此基本上或者实际上依次布置。现在当这两个滤光轮具有相同的大小时，那么这两个旋转轴线略微相互错开。尤其是当两个滤光轮没有一致的大小时，它们也可以位于一个旋转轴线上，此时透光区和反射区的布置、也就是它们在相应滤光轮上的定位相互协调。

在第一种变体中，第一和第二滤光轮优选地仍然以如下方式布置，即，第一和第二滤光轮延伸到其中的平面相对于从激发射线源发射的激发射线的扩散方向具有可预设的角度，尤其是45度的角度，其中，第一和第二滤光轮相互之间以如下方式布置，即，使得它们在激发射线的方向上的投影重叠。通过这种布置，各个光学分路能够特别简单地再次聚集，并且此外还形成这类光模块的紧凑的构造。

在第二种变体中优选的是，第一滤光轮具有第一旋转轴线并且第二滤光轮具有第二旋转轴线，它们相互平行地延伸，其中，第一和第二滤光轮以如下方式布置，即第一滤光轮的旋转轴线的延长线不穿过第二滤光轮并且反之亦然。优选地，滤光轮据此相互重叠或相互并排布置，使得它们在激发射线的方向上的投影仅仅在滤光轮的限定了透光区和反射区的边沿区域的范围内重叠。就此而言，在这种变体中优选的是，第一和第二滤光轮以如下方式布置，即在旋转时两个滤光轮的边沿区域至少逐相位地(phasenweise)在一个重叠区内重叠，借助边沿区域形成相应的透光区和相应的反射区，其中，激发射线源以如下方式布置，即，使得它将激发射线输出到重叠区上，其中，第一和第二滤光轮尤其是如下地布置，即第一和第二滤光轮延伸到其中的平面相对于从激发射线源发射的激发射线的扩散方向形成可预设的角度，尤其是45度的角度。

在所有的所提及的实施方式和变体中，在第二和第三光学分路中由于这两个滤光轮相互之间不可避免的间距产生寄生性射线错位。然而，这由于激发射线的与转换射线相比良好的集光率而大多数被简单地补偿，这种集光率如已提及的尤其通过激光二极管所产生。在这种背景下，特别有利的是以下实施方式，其中，第二和第三光学分路包括发光材料，也就是映射到发光材料上，因为相比激发射线，来自至少一个发光材料的转换射线自然具有更差的集光率并且就此而言不会因为射线错位形成缺点。

即使根据本发明的光模块的构造在使用两个滤光轮的情况下基本上已经提供了以下可行性，即，第一和第二滤光轮以如下方式相对彼此布置，使得它们共同起作用以限定总透光区和总反射区，当然尤其是优选的是，第一和第二滤光轮以如下方式可相对彼此运动地布置，使得总透光区和总反射区是可变的。通过让两个滤光轮可相对运动，使得总透光区因此不利于或者有利于总反射区地进行变化，并且反之亦然。

在这种背景下特别优选的是，光模块包括控制装置，其设置用于依据控制信号使第一和第二滤光轮相对于彼此进行调整。这原则上开创了“on the fly”、也就是实时地、尤其是根据需求改变总透光区和总反射区的可行性。尤其是，因此从利用光模块要投影的图像的蓝光份额中推导出控制信号。以这种方式能够依据要投影的图像最佳地设置总透光区从而最佳地设置总反射区，这导致最大的总光通量。

回到两种所提及的实施方式(透射式和反射式LARP)：为了让蓝光份额尽可能小，在第一个提及的实施方式中，这两个滤光轮同步运行，且相互之间没有角度推移。如果蓝光份额要尽可能高，那么这两个滤光轮在相互之间有角度推移的情况下运行，这种角度推移增大了有效的反射面积、也就是总反射区。对于第二提及的实施方式，以正好相反的方式进行。

一般而言，至少一个发光材料可以固定地布置。然而，尤其是在包括多个发光材料的情况下，发光材料可以布置在可旋转地支承的色轮上。优选地，此时发光材料轮与滤光轮同步，例如以便实现具有多种颜色的所谓的Uni-shape运行。在使用旋转的发光材料轮的情况下，因此可以设置分区，分区具有在不同的波长范围内发射的发光材料。

附图说明

下面就在参照附图的情况下更详尽地描述本发明的各个实施例。图中示出：

图1示出了根据本发明的光模块的第一实施例，其中，在滤光轮处反射的激发射线形成蓝光通道(透射式LARP)；

图2示出了根据本发明的光模块的第二实施例，其中，穿过滤光轮的激发射线形成蓝光通道(反射式LARP)；

图3示出了根据本发明的光模块的一种变体，其中，仅仅这两个滤光轮的限定了反射区和透光区的边沿区域重叠(交叉操作)；以及

图4示出了根据本发明的光模块的一种变体，其中，这两个滤光轮布置在一个共同的旋转轴线上(重叠操作)。

在不同的附图中，相同的和作用相同的构造元件配有相同的附图标记。为了概览起见，这些附图标记只引进一次。

具体实施方式

图1a用示意图示出了根据本发明的光模块10的第一实施例。这种光模块包括激发射线源12，其尤其包括至少一个激光二极管，激光二极管优选地输出在蓝的波长范围内(350到550nm)的激发射线14。第一滤光轮16在从激发射线源12出发的光路中布置在第二滤光轮18的上游。第一滤光轮16经由第一驱动装置20驱动，第二滤光轮18经由第二驱动装置22驱动。第一滤光轮16的旋转轴线用A1表示，第二滤光轮18的旋转轴线用A2表示。图1b和1c示出从激发射线源12的视角看向这两个滤光轮16，18的视图。正如参照图1b和c能够清楚地看出的那样，每个滤光轮16，18当前在边沿区域24内具有用于激发射线14的两个透光区和两个反射区。第一滤光轮16的透光区用56a和56b表示，第二滤光轮18的透光区用58a和58b表示。

图1b和1c示出了两个滤光轮16，18的重叠，这些滤光轮由此限定出总透光面，总透光面包括子透光面26a和26b，以及这些滤光轮由此限定出总反射面，总反射面包括子反射面28a和28b。即使图1a公开了滤光轮16，18的布置，对于图1b和1c的示图也示例性地假设，它们以参照图4更详尽阐述的方式和方法相对彼此布置。在图1b的示图中，这两个滤光轮16，18相对于彼此没有角度推移地布置，从而得到最小的总反射区28a，28b。在图1c中，这两个滤光轮16，18相对于彼此以可预设的角度推移布置，使得总反射区28a，28b最大，由此使得总透光区26a，26b相应地最小。

回到图1a，通过不仅经过第一滤光轮16的透光区还经过第二滤光轮18的透光区的激发射线14得到第一光学分路30。以这种方式经过滤光轮16，18的激发射线14经由二向色镜32指向发光材料34，其中，发光材料34构造用于将投落到发光材料上的激发射线转换成转换射线36。转换射线穿过二向色镜32、后面将要细讲的另一个二向色镜38，并且在出口A处作为光模块10的输出信号被提供。第二光学分路40由此产生，即，激发射线14在第一滤光轮16的反射区56a，56b处被反射。激发射线经由镜子46输送给二向色镜38，该二向色镜同样也使其转向，使得这个部分作为蓝光通道的第一部分在出口A被提供。第三光学分路42通过以下激发射线14构成，它经过第一滤光轮16的透光区，并且在第二滤光轮18的反射区58a，58b处被反射。第三光学分路42中的信号同样也首先在镜子46处、然后在二向色镜38处被反射，并且作为蓝光通道的第二部分在出口A处被提供。正如能够很好地看出的那样，二向色镜32和38以及镜子46用作用于这三个光学分路30，40，42的聚合装置。

至少一个发光材料34可以固定地布置，然而它也可以布置是在可旋转地支承的色轮上，色轮优选地包括多个发光材料，它们发射出不同波长范围内的转换射线。

滤光轮16，18相对于从激发射线源12发射的激发射线14的扩散方向呈角度α延伸，其中，这个角度优选地等于45度。

控制装置44设置用于依据控制信号S使滤光轮16，18相对于彼此进行调整，从而改变光模块10的总反射区并且相应地改变总透光区。优选地，控制信号S从利用光模块10被投影的图像的蓝光份额中推导出。

在图1所示的实施方式中，在滤光轮16，18处被反射的激发射线14形成在光模块10的在出口A处提供的输出信号中的蓝光通道，而在图2示意性示出的实施方式中，穿过这两个滤光轮16，18的激发射线14作为在出口A处的蓝光通道被提供。根据图2中所示的实施例，第二和第三光学分路40，42通过对于激发射线14是可穿透的二向色镜48转向到发光材料34上，发光材料将激发射线14转换成转换射线36。转换射线在对于激发射线14是可透的并且对于转换射线36是可反射的二向色镜48和50处被反射并且在出口A处被提供。第一光学分路30的信号在镜子46处被反射、穿过二向色镜50并且在出口A处作为蓝光通道被提供。

正如已经提到的那样，至少一个发光材料34能够固定地布置，然而它也可以与多个其他的发光材料并排地旋转地布置在发光材料轮上。可以设置准直装置，其用于使从激发射线源12发射的射线14准直、用于聚焦指向至少一个发光材料34的射线以及用于准直转换射线36，但是为了更好地概览起见，在图1和图2中没有绘出这些。作为发光材料34的基材，可以使用玻璃、金属、蓝宝石或者陶瓷。作为发光材料34，可以使用有机或无机基质(Matrix)的、粉末状的发光材料，或者使用陶瓷转换器。发光材料34尤其是指可以利用350到500nm的范围内的激发射线14激发的发光材料。正如已经提及的那样，在旋转的发光材料轮中可以施加具有不同发光材料的多个分区，也就是在不同的波长范围内放射的发光材料。在使用发光材料轮的情况下，优选的是，让发光材料轮与滤光轮16，18同步地运行，从而实现具有多种颜色的、所谓的Uni-Shape运行。

通过本发明，可以通过改变这两个滤光轮16，18的重叠部在色温上调适出口A处提供的光，尤其是白光。相比现有技术，通过本发明可以在不同的色域(Farborten)上实现明显更高的输出功率。在脉冲的蓝光分区中，可以实现特别高的功率。在此，相比其他相位，激发射线源12在蓝光相位中以更高的输出功率运行。

在脉冲的Uni-Shape运行状态下，可以在发光材料轮上设置沿着CIExy表格中的连接线的所有色域或者单个颜色。

正如已经提及的那样，由这两个滤光轮16，18的间距导致的寄生性射线错位引起与转换射线36的集光率的匹配。

就滤光轮16，18的布置方式而言，基本上可以根据下面参照图3和4所示的两种变体转换使用参照图1和图2介绍的两种基本方案。

参照图3介绍的变体被称为“交叉操作(interleaved operation)”。在这里，滤光轮16，18基本上相互并排，尤其是上下叠合地布置，并且以它们的边沿区域52，54在重叠区域60中相互重叠，边沿区域在图3a中用虚线绘出。滤光轮16的反射区用56a和56b表示，而滤光轮18的反射区用58a和58b表示。滤光轮16的透光区用62a和62b表示，滤光轮18的透光区用64a和64b表示。激发射线14指向到该重叠区域60，具体来说优选的是以45度的角度，正如在图1和2中已经示出的那样。滤光轮16，18的角度位置可以相对于彼此通过控制装置44改变，例如通过将一个滤光轮固定地保持在它的位置上，而另一个以可预设的旋转角旋转的方式来改变。

当设置滤光轮16，18使得反射区56a，56b，58a，58b不相互重叠时，得到最大的总反射区，正如参照图3b所示的那样。如果这两个滤光轮16，18就其角度位置而言如图3c中所示的那样定向，那么这两个滤光轮16，18的反射区56a，56b，58a，58b相互重叠，从而得到最小的总反射区。

参照图4所示的变体被称为“重叠操作(overlapping operation)”。在此，在本实施例中，这两个滤光轮16，18布置在共同的旋转轴线A1上，并且由驱动装置20共同地在同一个方向旋转。驱动装置20或者另一个驱动装置可以构造用于依据控制装置44的控制信号改变这两个滤光轮16，18相对于彼此的角度位置。如果像图4中所示的那样设置两个滤光轮16，18的角度位置，那么一方面反射区56a，58b并且另一方面56b，58a在周向方向上相互并排，从而得到最大的总反射区。激发射线源14指向区域60，优选地以45度角度。

如果如下地设置这两个滤光轮16，18相对于彼此的角度位置，即，使得一方面反射区56a，58b并且另一方面56b和58a重叠，那么得到最小的总反射区。