用于高强度照明的复合抛物面准直器阵列的制作方法

本发明涉及一种照明装置，特别是用于高强度照明的照明装置。本发明还涉及一种包括这种照明装置的照明系统。

背景技术

发光元件阵列在本领域中是已知的。例如，us8985810描述了一种照明设备及其制造方法，其中发光元件阵列与光学元件阵列对齐以实现微弱且有效的光源，该微弱且有效的光源也可以被布置为提供定向和/或可编程照明。除此之外，该文献描述了一种照明设备，该照明设备包括：来自以阵列布置的单片晶片的多个发光元件，其中相对于彼此保留其原始的单片晶片位置和定向；以及以阵列布置的多个光学元件；其中发光元件阵列与光学元件阵列对齐，使得发光元件能够与光学元件对齐；其中在至少一个方向上，针对至少一个方向上的多个发光元件中的至少一对发光元件，针对相应的每对发光元件，在单片晶片中存在至少一个相应的发光元件，其位于至少一个方向上的一对发光元件之间的单片晶片中，而不位于发光元件阵列中的一对发光元件之间。

wo2015/185469a1公开了一种照明装置，该照明装置包括发光聚光器。发光聚光器包括波导，该波导具有辐射输入面、辐射出射面、以及由辐射输入面和相对的面限定的宽度。波导包括辐射转换器元件，该辐射转换器元件以辐射转换器集合而分布在波导中。波导包括单晶体或者陶瓷。固态光源被配置为利用固态光源辐射来照射波导的辐射输入面。辐射转换器元件被配置为吸收光源辐射的至少一部分并且将其转换为辐射转换器元件辐射。选择比在波导宽度上吸收98％的光源辐射所需的集合高至少三倍的辐射转换器集合。

wo2015/067476a1公开了一种发光装置，该发光装置包括多个第一固态光源，多个第一固态光源适用于在操作中发出具有第一光谱分布的第一光。第一光导包括第一光输入表面、相对于彼此以不同于零的角度延伸的第一端表面以及平行于第一光输入表面延伸的至少一个另外的第一表面。多个第一固态光源被布置在第一光输入表面处。第一光导适用于在第一光输入表面处接收具有第一光谱分布的第一光，并且将具有第一光谱分布的第一光的至少一部分引导至第一端表面。发光装置还包括至少一个第一光学元件，其适用于使通过至少一个另外的第一表面的至少一部分从第一波导耦合出来的光成形，以便提供第一成形光。至少一个第二光学元件被布置在第一端表面处或在第一端表面上。

技术实现要素：

复合抛物面聚光器或cpc是众所周知的光学装置，其用于聚集在cpc的受光角内接收到的光。进一步看来，也可以以相反方式使用cpc，以便准直来自平面光源的光。在这种情况下，cpc被以透射模式使用。cpc的优点在于可以保持光束的光学扩展量。cpc设计可以是旋转对称的，从而产生圆形的入射出射窗。根据应用和光源，也可以用方形或矩形入射出射表面来制成cpc。即使那样，光学扩展量仍然可以在很大程度上得到保持。cpc可以是中空的，使用反射器来产生抛物面，或者是使用全内反射并由具有更高折射率的材料(比如，玻璃)制成。例如，cpc可以用于数字投影应用，诸如与绿色(发光聚光器)应用组合使用。

当增大提供给发光材料的光的功率时，热方面可能会变得比较重要。cpc的另一个问题可能在于，cpc(假设是朗伯光源)的出射处的强度剖面是不均匀的，这对于某些应用来说可能是缺点。

因此，本发明的一个方面是提供替代的照明装置，该替代照明装置还优选至少部分地消除了上述缺点中的一个或多个缺点。除此之外，本发明建议将单个cpc和单个源分成较小的cpc和较小的源的阵列。

因此，在第一方面中，本发明提供了一种照明装置(“装置”)，该照明装置包括配置为生成光源光的光源(甚至更特别地包括多个光源)以及多个光转换器元件，其中每个光转换器元件(或者“光转换器”或“转换器元件”)都与一个或多个光源辐射耦合，其中(多个)光源被特别配置在距光转换器元件非零距离(d)处，其中光转换器元件被配置为将光源光的至少一部分转换为光转换器光(“转换器光”)，照明装置还包括被以阵列配置的多个复合抛物面聚光器，每个复合抛物面聚光器都具有第一端和第二端，并且具有从第一端到第二端逐渐变细的形状，其中光转换器元件被配置在复合抛物面聚光器的第二端处，其中光转换器元件和复合抛物面聚光器被配置为提供从复合抛物面聚光器的第一端发出的(集中的)光转换器光，并且其中特别地，光转换器元件与散热器热接触，其中光源被配置为经由复合抛物面聚光器照射光转换器元件。

利用这种照明装置，可以提供高强度光，同时可以有效地消散热能。进一步地，利用这种照明装置，可以(在cpc的下游)提供(光转换器光的)相对均匀的光分布。而且这种照明装置的厚度或深度可以被最小化。

如上文所指示的，特别是照明装置包括多个光源。光源可以包括激光器光源。每个光转换器元件可以用单个光源(诸如，激光器光源)来照射。然而，在实施例中，一个或多个光转换器元件可以用多于一个的光源(即，多个光源)来照射。因此，在实施例中，光源的数目可以等于光转换器元件的数目；然而，在其它实施例中，光源的数目大于光转换器元件的数目，诸如，大至少两倍，比如，大10倍。然而，在又一些其它实施例中，多个光转换器元件中的两个或更多个光转换器元件由单个光源(特别地，激光器)来照射，其中多个光转换器元件被特别地以nxm的阵列(n和m(独立地)都等于或大于2)布置。因此，该装置可以包括小于、等于或大于光转换器元件的数目的若干光源，在实施例中特别地可以包括等于或大于光转换器元件的数目的若干光源。假设多于一个光源，则在实施例中，可以用控制系统来控制光源。例如，通过这种方式，可以控制从装置发出的光(装置光)的光强度。可选地，通过这种方式，也可以控制从装置发出的光的光束形状。

特别地，光源是在操作期间发出(光源光)至少选自200至490nm范围的波长的光的光源、特别地是在操作期间发出至少选自400至490nm范围的波长的光的光源、甚至更特别地是发出至少在440至490nm范围内的波长的光的光源。该光可以部分地由发光材料(被包括在光转换器元件中；还见下文)使用。因此，在特定实施例中，光源被配置为生成蓝光。在特定实施例中，光源包括固态(led)光源(诸如led或者激光二极管)。术语“光源”还可以涉及多个光源。因此，术语led还可以指代多个led。因此，如本文所指示的，术语“固态光源”还可以指代多个固态光源。在实施例中(还见下文)，这些是基本上相同的固态光源，即，提供固态光源辐射的基本上相同的光谱分布。在实施例中，固态光源可以被配置为照射光转换器元件的不同面，诸如，透光体(还见下文)。在实施例中，光源可以包括固态激光器。

因此，在实施例中，照明装置包括多个光源。特别地，多个光源的光源光具有重叠的光谱，甚至更特别地，它们是相同类型的并且提供基本上相同的光(因此具有基本上相同的光谱分布)。因此，光源诸如在10nm的带宽内、特别地在8nm的带宽内、诸如在5nm的带宽内(面元)基本上可以具有相同的发射峰值(“最大峰值”)，。

光源被特别地配置为向透光体，即，一个或多个辐射输入面，提供至少0.2瓦特/mm²的蓝光功率(wopt)。蓝光功率被定义为能量范围内的能量，该能量范围被定义为光谱的蓝色部分(还见下文)。

特别地，(光源光的)光子通量平均为至少4.5*10¹⁷个光子/(s.mm²)，诸如至少6.0*10¹⁷个光子/(s.mm²)。假设是蓝色(激发)光的情况，这例如可以分别与提供给平均为至少0.067瓦特/mm²和0.2瓦特/mm²的辐射输入面中的至少一个辐射输入面的蓝光功率(wopt)相对应。此处，术语“平均”特别地指示(辐射输入表面中的至少一个辐射输入表面的)面积的平均值。当多于一个的辐射输入表面被照射时，那么特别地，这些辐射输入表面中的每个辐射输入表面都接收这种光子通量。进一步地，特别是所指示的光子通量(或者在应用蓝色光源光时的蓝光功率)也是随时间变化的平均值。然而，本发明不限于蓝色光源光。

在又一实施例中，特别是用于投影仪应用的实施例中，多个光源以具有选自10％至80％(诸如25％至70％)范围的占空比的脉冲操作来进行操作。

进一步地，如上文所指示的，照明装置包括多个光转换器元件。在实施例中，光转换器元件被特别地配置为聚光。术语“聚光器元件”或者“发光聚光器”特别地适用于被配置为用两个或更多个光源照射的那些光转换器元件。这种光被耦合到光转换器元件中，从而聚光。在本文中，术语“光转换器元件”被应用尤其是来指示光转换器是本体或元件。因此，特别地，光转换器元件包括发光体。

例如，在实施例中，光转换器可以包括作为陶瓷体提供的陶瓷发光材料。因此，在实施例中，光转换器元件包括发光陶瓷材料。在又一些其它实施例中，光转换器元件包括透光材料，该透光材料具有嵌入其中的量子点(发光量子点)和/或有机发光材料。因此，光转换器元件可以包括透光体，该透光体包括嵌入其中的量子点(发光量子点)和/或有机发光材料。在又一些其它实施例中，光转换器元件包括单晶体(发光单晶体)。因此，在又一些另外的实施例中，本发明还提供了一种包括发光单晶体的光转换器元件。在又一些其它实施例中，本发明还提供了一种包括发光玻璃的光转换器元件。在又一些其它实施例中，本发明还提供了一种包括发光多晶体的光转换器元件。特别地，多晶体基本上由相同材料的多个微晶组成，如本领域中已知的。也可以应用诸如一个或多个玻璃和一个或多个多晶体和一个或多个陶瓷体的不同光转换器元件的组合。

光转换器元件可以在尺寸、发光材料、发光材料浓度等中的一个或多个方面存在不同。每个光转换器元件特别地具有至少一个辐射输入面(被配置为接收光源光)以及光出射窗(用于光转换器光从光转换器中逸出)。光出射窗是光转换器元件的一部分，当用光源光照射光转换器元件时，光从该光出射窗中逸出。因此，这取决于光源的配置(除其他之外)，光转换器元件的一个或多个面可以被配置为光出射面。这在本领域中是已知的，参见例如wo2010/049875和wo2015185469，其通过引用并入本文。当用光源光经由cpc照射光转换器元件时，辐射输入面和光出射窗可以重合。关于光转换器元件的另外的信息也在下文进行描述。由于存在发光材料，所以光转换器元件在用光源光照射时提供光转换器光。从光转换器元件的光出射窗逸出的光转换器光可以基本上具有朗伯分布。

特别地，照明装置包括至少两个光转换器元件，诸如至少四个光转换器元件，比如在4至2500个光转换器元件的范围内。针对数字投影仪应用，照明装置例如可以包括用于特定颜色的2至100个光转换器元件(因为数字投影仪尤其是基于rgb的)。针对诸如户外照明应用的其它照明应用，照明装置可以包括2至2500个光转换器元件，诸如至少100个光转换器元件。

每个光转换器元件与一个或多个光源辐射耦合。术语“辐射耦合”特别地意味着光源和光转换器元件彼此相关联，使得光源发出的辐射的至少一部分由光转换器元件接收(并且至少部分地转换为冷发光)。如上文所指示的，光转换器包括发光材料。因此，光转换器元件被配置为将光源光的至少一部分转换为光转换器光。发光材料转换光源光的至少一部分，从而生成光转换器光。

特别地，光源被配置在距光转换器元件非零距离(d)处。因此，光源与光转换器元件之间可能不存在(直接)物理接触。物理接触可能会导致来自光源位置处的光转换器的光的不期望的外耦合。例如，该距离可以在0.1mm至50mm范围内，诸如，1mm至20mm的范围内。此处，术语距离特别地指代沿着光源的光轴测量的光源与光转换器元件之间的距离。在实施例中，距离基本上相等，但是在其它实施例中，距离可以不同，诸如光源的两个或更多个子集和光转换器元件具有不同距离。

当光转换器被经由cpc照射时，光源与光转换器元件之间的距离被定义为非零，并且还可以大于20mm，甚至大于50mm。因此，光源被配置为经由复合抛物面聚光器而照射光转换器元件。这种配置允许与散热器的高热接触。特别地，当光转换器元件被经由cpc照射时，装置还可以包括诸如二向色镜的用于分离光源光与光转换器光的光学装置。更进一步地，当光转换器元件被经由cpc照射时，光源可以特别地包括激光器。

因此，led芯片与(相应的)光转换器元件之间的距离可以是至少0.1mm，比如至少1mm。

在其它实施例中，光源被配置为对光转换器元件进行边缘照明。这种实施例允许光的高度聚集，因为可以通过多个光源来对每个光转换器元件进行边缘照明。在这种实施例中，光源可以包括led和/或激光器。进一步地，在这种实施例中，光转换器元件可以被特别地指示为聚光器。特别地，在这种实施例中的光转换器元件包括细长的发光体(还见下文)。

更进一步地，如上文所指示的，照明装置特别地包括多个复合抛物面聚光器。每个cpc都被配置为从光转换器元件接收光转换器光。特别地，每个cpc都被配置在光转换器元件的光出射窗的下游。因此，特别地，cpc的数目与光转换器元件的数目相同。进一步地，特别地，光转换器元件和cpc彼此适用，还见下文。例如，光转换器元件可以具有光出射窗，该光出射窗具有与(相应的)cpc的第二端基本上相同的形状和尺寸。因此，cpc可以立即接收到光转换器光。光转换器光(特别是被聚集的光转换器光)可以会从cpc的第一端逸出。特别地，光束(光转换器光)的光学扩展量可以被保持。

每个复合抛物面聚光器都具有第一端和第二端。进一步地，每个cpc都具有从第一端到第二端逐渐变细的形状。因此，第一端特别地具有大于第二端的横截面。cpc被特别地设计为有效地收集并聚集远程光源。cpc在本领域中是已知的，并且例如在us5727108、ep1024669等(通过引用并入本文)中进行描述。基本上保持光源的光学扩展量的复合抛物面聚光器(cpc)或者非成像光学装置不对光源成像，例如，参见juliochaves在isbn-13:978-1-4200-5429-3的1.3章中对非成像光学装置的介绍。进一步地，在特定实施例中，cpc基本上相同(形状和尺寸，甚至更特别地，形状、尺寸和材料)。因此，在实施例中，cpc被特别地配置为提供基本上相同的光束(假设每个cpc都接收到基本上相同的光束)。

光转换器元件被配置在复合抛物面聚光器的第二端。复合抛物面聚光器被特别地配置为在其第二端接收来自(相应的)光转换器元件的光转换器光。以此方式，cpc可以聚集从光转换器元件(特别是其光出射窗)逸出的光。因此，以此方式，光转换器元件和复合抛物面聚光器被配置为提供从复合抛物面聚光器的第一端发出的(经聚集的)光转换器光。光转换器元件被特别地以阵列配置。因此，cpc也被以阵列配置。从cpc发出的光转换器光在本文中被指示为装置光。

因此，在实施例中，阵列包括nxm个复合抛物面聚光器，其中n≥2，并且其中m≥2。例如，n和m因此可以分别独立地选自2至2500的范围(还见下文)。因此，n可以大于m，或者m可以大于n，或者n＝m。

cpc的尺寸和/或cpc的数目可以被选择，使得能够实现期望的纵横比。因此，在实施例中，阵列具有阵列长度(l1)和阵列宽度(w1)，其具有选自16:9的比率l1:w1。这种实施例可能特别有利于数字投影仪应用。

针对热管理，光转换器元件与散热器热接触。特别地，热接触包括物理接触。附加地或者替代地，可以在散热器与光转换器元件之间配置热传导材料(诸如例如硅树脂胶层或者其它导热粘合剂)。特别地，这种中间层具有低于光转换材料的折射率，诸如低至少10％的折射率，甚至更特别地，低至少20％。在实施例中，散热器可以包括用于容纳部分光转换器元件的腔。在特定实施例中，每个光转换器元件都包括与散热器物理接触的两个或更多个面。以此方式，可以有效地消散热能。在又一些另外的实施例中，光转换器元件包括细长的发光体，其中散热器至少部分地在周边上包围光转换器元件。以此方式，也可以有效地消散热能。在又一些其它实施例中，光转换器元件包括板或者盘，其中这种板或者盘包括通过边缘来桥接的两个面，其中边缘高度基本上小于长度和/或宽度(诸如小至少5倍)。这种板或者盘因此可以包括两个(大的)面和边缘，其中(大的)面中的一个面与散热器热接触。可选地，边缘的至少一部分也可以与散热器热接触。

散热器被配置为促进(固态)光源和/或光转换器元件的冷却，特别是至少后者的冷却。散热器可以包括铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、碳化硅铝、氧化铍、硅碳化硅、铝碳化硅、铜钨合金、碳化钼铜、碳、金刚石、石墨、以及它们中的两种或更多种的组合，或者由铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、碳化硅铝、氧化铍、硅碳化硅、铝碳化硅、铜钨合金、碳化钼铜、碳、金刚石、石墨、以及它们中的两种或更多种的组合组成。所有光转换器元件都可以与相同的散热器热接触。在替代实施例中，装置包括多个散热器。因此，术语“散热器”也可以指代多个散热器。如本文所指示的，在特定实施例中，术语“热接触”可以指代物理接触。

特别地，cpc的第一端被包括在单个平面中、特别是基本上平坦的平面中。特别地，cpc的第二端被包括在(另一)单个平面中，特别是(也)基本上平坦的平面中。

来自光转换器元件的光可以从cpc的第一端逸出。装置可以进一步包括窗口或者光出射窗，其中光出射窗被配置在复合抛物面聚光器的第一端的下游，或者其中光出射窗包括复合抛物面聚光器的第一端。在实施例中，光出射窗和cpc形成单体。替代地或者附加地，cpc形成单体。因此，在实施例中，复合抛物面聚光器可选地与根据权利要求13的光出射窗一起被配置为单体。应该注意的是，cpc可以是实心的或者中空的。也可以应用不同类型的cpc的组合。光出射窗可以可选地包括漫射器。替代地或者附加地，漫射器可以被配置在光出射窗的下游。

在下文中，描述了光转换器元件的特别地与“聚光器”或者“发光聚光器”有关的一些另外的实施例。然而，下文的实施例不仅可以特别地涉及聚光器，而且通常还涉及光转换器元件。

每个光转换器元件都包括透光体。光转换器元件被特别地关于诸如陶瓷棒的细长的透光体描述。然而，这些方面也可以与其它形状的陶瓷体有关。

透光体具有光导或者波导特性。因此，透光体在本文中也指示为波导或者光导。由于透光体被用作光转换器元件，所以透光体在本文中也被指示为光转换器元件。透光体通常会在垂直于透光体的长度的方向上具有(一些)可见光的透射。在没有诸如三价铈等活化剂的情况下，可见光中的透射率可能接近于100％。

在本文中，术语“可见光”特别地涉及具有选自380nm至780nm范围的波长的光。透射率可以通过在垂直辐射下向透光体提供具有第一强度的特定波长的光并且使在通过材料透射之后测量的该波长的光的强度与在该特定波长下向材料提供的光的第一强度相关来确定(还见第69版的crc化学物理手册在1088页至1989页的e-208和e-406)。

透光体可以具有诸如梁状或者棒状的任何形状，然而特别是梁状的(长方体状的)。然而，透光体还可以是盘状的等。本发明不限于形状的特定实施例，本发明也不限于具有单个出射窗或者外耦合面的实施例。在下文中，更详细地描述了一些特定实施例。如果透光体具有圆形横截面，那么宽度和高度可能是相等的(并且可以定义为直径)。然而，特别地，透光体具有长方体状的形状，并且进一步配置为提供单个出射窗。

在特定实施例中，透光体可以特别地具有大于1的纵横比，即，长度大于宽度。通常，透光体是棒或者杆(光束)，但是透光体不一定具有正方形、矩形或者圆形横截面。通常，光源被配置为照射较长面(侧边缘)中在本文中被指示为辐射输入面的一个面，并且辐射从在本文中被指示为辐射出射窗的前面的面(前边缘)逸出。特别地，在实施例中，固态光源或者其它光源不与透光体物理接触。物理接触可能会导致不期望的外耦合，从而降低聚光器效率。进一步地，通常，透光体包括两个基本上平行的面，辐射输入面以及与其相对的相对面。这两个面在本文中限定透光体的宽度。通常，这些面的长度限定出了透光体的长度。然而，如上文以及下文所指示的，透光体可以具有任何形状，并且还可以包括形状的组合。特别地，辐射输入面具有辐射输入面面积(a)，其中辐射出射窗具有辐射出射窗面积(e)，并且其中辐射输入面面积(a)比辐射出射窗面积(e)大至少1.5倍，甚至更特别地大至少两倍，特别地大至少5倍，诸如在2至50000的范围内，特别地大5至5000倍。因此，特别地，细长的透光体包括几何聚集系数，其被定义为辐射输入面的面积与辐射出射窗的面积的比率，该比率至少为1.5、诸如至少为2比如至少为5、或者大得多(参见上文)。这允许例如使用多个固态光源(还见下文)。针对诸如汽车或数字投影仪中的典型应用，期望较小但高强度的发射表面。这不能用单个led来获得，但是可以用本发明的照明装置来获得。特别地，辐射出射窗具有选自1mm²至100mm²范围的辐射出射窗面积(e)。利用这种尺寸，发射表面可以较小，但是仍然可以实现高亮度。如上文所指示的，透光体通常具有(长度/宽度的)纵横比。这允许较小的辐射出射表面但是较大的例如用多个固态光源来照射的辐射输入表面。在特定实施例中，透光体具有选自0.5mm至100mm范围的宽度(w)。因此透光体特别是具有本文指示的面的整体。

通常为棒形或者杆形的透光体可以具有任何横截面形状，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、或六边形的形状的横截面。通常，陶瓷体是长方体，但是可以设置有不同于长方体的形状，光输入表面具有略微梯形的形状。通过这样做，甚至可以增强光通量，这对于一些应用来说可能是有利的。因此，在一些情况下(还见上文)，术语“宽度”也可以指代直径，例如在透光体具有圆形横截面的情况下。因此，在实施例中，细长的透光体还具有宽度(w)和高度(h)，特别地，其中l>w并且l>h。特别地，第一面和第二面限定出长度，即，这些面之间的距离是细长的透光体的长度。这些面可以被特别地布置为平行的。进一步地，在特定实施例中，长度(l)至少是2cm，诸如10cm至20cm。

特别地，透光体具有选择为吸收95％以上的光源光的宽度(w)。在实施例中，透光体具有选自0.05cm至4cm的范围的宽度(w)，特别地0.1cm至2cm，诸如0.2cm至1.5cm。利用本文指示的铈浓度，这种宽度足以吸收由光源生成的基本上所有的光。

透光体还可以是柱形的棒。在实施例中，柱形的棒沿着棒的纵向方向具有一个平坦的表面，并且光源可以位于该表面处，以用于有效地将光源发出的光内耦合到透光体中。平坦的表面还可以用于放置散热器。柱形透光体还可以具有两个平坦的表面，例如彼此相对或者垂直于彼此定位。在实施例中，平坦的表面沿着柱形的棒的纵向方向的一部分延伸。然而，特别地，边缘是平面的并且被配置为垂直于彼此。

下文在根据本发明的实施例中陈述的透光体也可以在长度方向上折叠、弯折和/或成形，使得透光体不是直的线性杆或棒，但是可以包括，例如呈90或180度弯折的、u形、圆形或椭圆形、环形或具有多个环的三维螺旋形形式的圆角。这提供了一种紧凑的透光体，其总长度(光通常是沿着该总长度被引导)相对较大，导致相对高的流明输出，但是同时可以被布置到相对较小的空间中。例如，透光体的发光部分可以是刚性的，而透光体的透明部分是柔性的，来为透光体沿着其长度方向成形做准备。光源可以沿着折叠的、弯折的和/或成形的透光体而被放置在任何地方。

透光体的未用作光内耦合区域或者光出射窗的部分可以设置有反射器。因此，在实施例中，照明装置还包括配置为将发光材料光反射回透光体中的反射器。因此，照明装置可以还包括一个或多个反射器，反射器被特别地配置为将从除了辐射出射窗之外的一个或多个面逸出的辐射反射回透光体中。特别地，尽管在不与透光体物理接触的实施例中，与辐射出射窗相对的面可以包括这种反射器。因此，反射器特别地可以不与透光体物理接触。因此，在实施例中，照明装置还包括(至少)被配置在第一面的下游并且被配置为将光反射回细长的透光体中的光学反射器。替代地或者附加地，光学反射器还可以被布置在其它面和/或面的未用于将光源光耦合输入或者将冷光耦合输出的部分处。特别地，这种光学反射器可以不与透光体物理接触。进一步地，这种光学反射器可以被配置为将冷发光和光源光中的一个或多个反射回透光体中。因此，基本上所有的光源光可以被保留以用于由发光材料(即，诸如特别地ce³⁺的活化剂元素)进行的转换，并且可以保留冷发光的主要部分以用于从辐射出射窗外耦合。术语“反射器”还可以指代多个反射器。

术语“耦合输入”和类似术语以及“耦合输出”和类似术语指示光通过介质变化(分别从透光体外部进入透光体，反之亦然)。通常，光出射窗将是(基本上)垂直于波导的一个或多个其它面配置的面(或者面的一部分)。通常，透光体将包括一个或多个体轴(诸如，长度轴、宽度轴或者高度轴)，其中出射窗被配置为(基本上)垂直于这种轴。因此，通常，光输入面将被配置为(基本上)垂直于光出射窗。因此，辐射出射窗被特别地配置为垂直于一个或多个辐射输入面。因此，特别是包括光出射窗的面不包括光输入面。在实施例中，光出射窗和光输入面被配置为彼此垂直。然而，本发明不限于这种实施例。光出射窗和光输入面还可以被配置为相对于彼此具有大于0°并小于90°的角度。然而，在其中cpc被以透射模式使用的其它实施例中，光输入面和光出射窗可以基本上相同。

在辐射出射窗的下游，可选地可以布置滤光器。这种滤光器可以被用于去除不期望的辐射。例如，当照明装置应该提供红光时，可以去除除了红色之外的所有光。因此，在另外的实施例中，照明装置还包括滤光器，滤光器被配置在辐射出射窗的下游并且被配置为减少(在辐射出射窗的下游的)转换器光中的非红光的相对占比。为了滤除光源光，可选地可以应用干涉滤光器。同样地，当期望除了绿色和红色之外的其它颜色时，这可以适用于另一种颜色。

照明装置还可以包括被配置为冷却透光体的一个或多个冷却元件。

每个光转换器元件包括发光材料，该发光材料被配置为将在一个或多个辐射输入面处接收到的泵浦辐射的至少一部分转换为发光材料光，并且每个光转换器元件被配置为在辐射出射窗处将发光材料光的至少一部分耦合输出为转换器光。

因此，在实施例中，多个光源，特别是固态光源，被配置为将光源光作为第一泵浦辐射提供给多个光转换器元件的辐射输入面。在光转换器元件中，转换泵浦辐射并且聚光器生成发光材料光以在辐射出射窗的下游提供该光。因此，所述多个光转换器元件被配置为在光转换器元件的相应辐射出射窗处提供作为转换器光的发光材料光。

短语“被配置为在辐射出射窗处提供发光材料光”和类似短语特别地指代在光转换器元件内(即，在透光体内)生成发光材料光并且发光材料光的一部分将到达辐射出射窗并从光转换器元件逸出的实施例。因此，在辐射出射窗的下游提供发光材料光。在辐射出射窗的下游的转换器光至少包括经由辐射出射窗从光转换器逸出的发光材料光。代替术语“转换器光”，也可以使用术语“光转换器元件光”。泵浦辐射可以适用于单个辐射输入面或者多个辐射输入面。

同样地，这可以适用于施加到(伴随的)光转换器元件的一个或多个辐射输入面的光源的泵浦辐射。要注意的是，尽管在实施例中，光转换器元件可以全部是基本上相同的，但是对于每个光转换器元件，上文指示的诸如长度、比率等尺寸因此可以不同。因此，在实施例中，多个光转换器元件包括具有不同长度(l)的光转换器元件的两个或更多个子集。在又一些另外的实施例中，多个光转换器元件全部基本上具有相同的长度(l)。

在实施例中，长度(l)选自5cm至50cm的范围。在又一些其它实施例中，长度(l)可以选自0.5mm至50mm的范围，诸如1mm至20mm，比如1mm至10mm。因此这可以适用于所有光转换器元件。然而，该范围指示不同的光转换器元件可以具有该范围内的不同长度。

特别地，每个光转换器元件都包括体轴(ba)。在又一些另外的实施例中，一个或多个光转换器元件的细长的透光体包括细长的陶瓷体。例如，掺杂有ce³⁺(三价铈)的发光陶瓷石榴石可以被用于将蓝光转换为具有更长波长的光，例如在绿色至红色波长区域内的波长，诸如在大约500nm至750nm范围中的波长。为了在期望方向上获得足够的吸收和光输出，使用透明棒(特别地基本上成形为梁)是有利的。这种棒可以用作光转换器元件，在其长度上聚集来自诸如led(发光二极管)等光源的光源光，将该光源光转换为转换器光，并且在出射表面处提供大量的转换器光。基于光转换器元件的照明装置例如可以有利于投影仪应用。对于投影仪，红光和绿光转换器元件是有利的。基于石榴石的绿色发光棒可以是相对有效的。这种聚光器特别地基于yag:ce(即，y3al5o12:ce³⁺)或者luag(lu3al5o12:ce³⁺)。“红色”石榴石可以通过用gd掺杂yag石榴石来制成(“ygdag”)。然而，gd的掺杂导致较低的热稳定性(热淬火)。也可以通过使用较高的ce浓度来获得红移，对热稳定性的损失要小得多。

此处，特别是细长的透光体包括陶瓷材料，该陶瓷材料被配置为将(蓝色)光源光的至少一部分波长转换为红色的转换器光，该转换器光至少部分地从辐射出射窗逸出。陶瓷材料特别地包括a3b5o12:ce³⁺陶瓷材料(“陶瓷石榴石”)，其中a包括钇(y)或者钆(gd)，并且其中b包括铝(al)。如下文进一步指示的，a还可以指代其它稀土元素，并且b可以仅包括al，但是也可以可选地包括镓。分子式a3b5o12:ce³⁺特别地指示化学式，即，不同类型的元素a、b和o的化学计量(3:5:12)。然而，如本领域中已知的，由这种分子式指示的化合物也可以可选地包括与化学计量的小偏差。

在又一方面中，本发明还提供了这种细长的透光体本身，即，具有第一面和第二面的细长的透光体，这些面特别地限定出细长的透光体的长度(l)，细长的透光体包括一个或多个辐射输入面和辐射出射窗，其中第二面包括所述辐射出射窗，其中细长的透光体包括陶瓷材料，陶瓷材料被配置为将(蓝色)光源光的至少一部分波长转换为转换器光，诸如(至少)红色转换器光(当用蓝色光源光照射细长的透光体时，红色转换器光至少部分地从辐射出射窗逸出)，其中陶瓷材料包括本文限定的a3b5o12:ce³⁺陶瓷材料。这种透光体因此可以用作光转换器。特别地，这种透光体具有长方体的形状。

如上文所指示的，陶瓷材料包括石榴石材料。因此，细长体特别地包括发光陶瓷。石榴石材料，特别是陶瓷石榴石材料，在本文中也被指示为“发光材料”。发光材料包括a3b5o12:ce³⁺(石榴石材料)，其中a是特别地选自由sc、y、tb、gd、和lu(特别地至少y和gd)组成的组，其中b是特别地选自由al和ga(特别地至少al)组成的组。更特别地，a(基本上)包括钇(y)和钆(gd)，并且b(基本上)包括铝(al)。这种石榴石掺杂有铈(ce)，并且可选地掺杂有诸如镨(pr)的其它发光物质。

如上文所指示的，元素a可以特别地选自由钇(y)和钆(gd)组成的组。因此，a3b5o12:ce³⁺特别地指代(y1-xgdx)3b5o12:ce³⁺，其中特别地，x在0.1至0.5的范围中，甚至更特别地在0.2至0.4的范围中，甚至还特别地在0.2至0.35的范围中。因此，a可以包括50原子％至90原子％范围中的y，甚至更特别地至少60原子％至80原子％的y，甚至还特别地a的65原子％至80原子％包括y。进一步地，a因此包括特别地至少10原子％的gd，诸如10原子％至50原子％范围中的gd，比如20原子％至40原子％，甚至还特别地20原子％至35原子％的gd。

特别地，b包括铝(al)，然而，b还可以部分地包括镓(ga)和/或钪(sc)和/或铟(in)，特别地高达大约20％的al，更特别地高达大约10％的al可以被替换(即，a离子基本上由90摩尔％或更多摩尔％的al以及10摩尔％或更少摩尔％的ga、sc和in中的一种或多种组成)；b可以特别地包括高达大约10％的镓。因此，b可以包括至少90原子％的al。因此，a3b5o12:ce³⁺特别地指代(y1-xgdx)3al5o12:ce³⁺，其中特别地，x在0.1至0.5的范围中，甚至更特别地在0.2至0.4的范围中。

在另一变型中，b(特别是al)和o可以至少部分地替换为si和n。可选地，高达大约20％的al-o可以被替换为si-n，诸如高达10％的al-o可以被替换为si-n。

对于铈的浓度，指示n摩尔％的ce指示a的n％被替换为铈。因此，a3b5o12:ce³⁺也可以被定义为(a1-ncen)3b5o12，n在0.005至0.035的范围中。因此，基本上包括y和摩尔ce的石榴石实际上可以指代((y1-xgdx)1-ncen)3b5o12，其中x和n如上文所定义的。

特别地，陶瓷材料可通过烧结过程和/或热压过程来获得，可选地随后在(轻微)氧化气氛中退火。术语“陶瓷”特别地涉及无机材料，除其他之外，该无机材料可通过在至少500℃(特别地至少800℃，诸如至少1000℃，比如至少1400℃)的温度下在减压、大气压或者高压下(诸如在10^-8至500mpa的范围中，诸如特别是至少0.5mpa，比如特别是至少1mpa，比如1至大约500mpa，诸如至少5mpa，或者至少10mpa，特别地在单轴压力或者等静压下，特别地在等静压下)加热(多晶)粉末来获得。获得陶瓷的特定方法是热等静压(hip)，而hip过程可以是后烧结hip、胶囊hip或者组合烧结hip工艺，比如在上文所指示的温度和压力条件下。可通过这种方法获得的陶瓷可以原样使用，或者可以进一步加工(比如，抛光)。陶瓷特别地具有理论密度(即，单晶体的密度)的至少90％(或者更高，参见下文)的密度，诸如至少95％，比如在97％至100％的范围中。陶瓷可能仍然是多晶的，但是颗粒(压制颗粒或者压制的团块颗粒)之间的体积减小了或者强烈减小了。例如，在升压下的加热(诸如，hip)可以在诸如包括n2和氩(ar)中的一种或多种的惰性气体中执行。特别地，在升压下加热之前是在选自1400℃至1900℃(诸如，1500℃至1800℃)的范围的温度下的烧结过程。这种烧结可以在减压下执行，诸如在10^-2pa或者更低的压力下。这种烧结可能已经导致密度为理论密度的至少95％、甚至更特别地至少99％。在预烧结和加热之后，特别地在诸如hip的升压下，透光体的密度可以接近单晶体的密度。然而，不同之处在于透光体中可以获得晶界，这是因为透光体是多晶的。例如，这种晶界可以由光学显微镜或sem来检测。因此，本文中的透光体特别地指代具有与(相同材料的)单晶体基本上相同的密度的烧结多晶体。因此，这种透光体对于可见光来说可能是高度透明的(除了诸如特别地ce³⁺的光吸收物质的吸收之外)。

在获得透光体之后，可以对透光体进行抛光。在抛光之前或之后，可以(在氧化气氛中)执行退火工艺，特别是在抛光之前。在另一特定实施例中，所述退火过程持续至少2小时，诸如在至少1200℃下持续至少2小时。进一步地，氧化气氛例如尤其包括o2。

代替掺杂了铈的石榴石，或者除了这种石榴石之外，也可以应用例如嵌入到有机或无机透光基质中的其它发光材料来作为光转换器元件。例如，量子点和/或有机染料可以被应用并且被嵌入到诸如例如聚合物、比如pmma、或者聚硅氧烷等透射基质中。

量子点是半导体材料的小晶体，通常具有仅几纳米的宽度或直径。当被入射光激发时，量子点发出由晶体的大小和材料确定的颜色的光。因此可以通过调整点的大小来产生特定颜色的光。具有发射可见范围的大多数已知量子点基于具有诸如硫化镉(cds)和硫化锌(zns)的壳的硒化镉(cdse)。也可以使用诸如磷化铟(inp)、和铜铟硫化物(cuins2)和/或银铟硫化物(agins2)的无镉量子点。量子点显示出非常窄的发射带，并且因此它们显示出饱和的颜色。此外，通过调整量子点的大小可以容易地调整发光颜色。本领域中已知的任何类型的量子点都可以用于本发明中。然而，出于环境安全和关注的原因，可能优选地使用无镉量子点或者至少具有非常低的镉含量的量子点。

也可以使用有机磷光体。适当的有机磷光体材料的示例是基于苝系衍生物的有机发光材料，例如，由basf以名称销售的化合物。适当的化合物的示例包括但不限于红色f305、橘色f240、黄色f083、和f170。

若干颜色转换方案是可能的。然而，特别地，斯托克斯位移相对较小。特别地，被定义为用于泵浦的光源的带顶与发出的光的位置之间的(波长上的)差的斯托克斯位移不大于100nm；然而，特别地，斯托克斯位移至少是大约10nm，诸如至少是大约20nm。这可能特别适用于光源光到发光材料光的转换，也适用于第二泵浦辐射到第二发光材料光的转换等。

在实施例中，多个光源被配置为提供作为泵浦辐射的uv辐射，并且光转换器元件被配置为提供蓝色转换器光和绿色转换器光中的一个或多个。在又一些其它实施例中，多个光源被配置为提供作为泵浦辐射的蓝色辐射，并且光转换器元件被配置为提供绿色转换器光和黄色转换器光中的一个或多个。要注意的是，也如下文所指示的，也可以组合这种实施例。

照明装置可以是以下项的一部分或者可以被应用在以下项中，例如，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、聚光照明系统、剧院照明系统、光纤应用系统、投影系统、自点亮显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警示标志系统、医疗照明应用系统、指示器标志系统、装饰性照明系统、便携式系统、汽车应用、温室照明系统、园艺照明、或者lcd背光照明等。

在又一方面中，本发明提供了一种投影仪，该投影仪包括本文所限定的照明装置。如上文所指示的，当然，光投影仪还可以包括多个这种照明装置。

在又一方面中，本发明还提供了一种被配置为提供照明系统光的照明系统，该照明系统包括本文所限定的一个或多个照明装置以及可选的一个或多个第二照明装置，该第二照明装置配置为提供第二照明装置光，其中照明系统光包括：(a)(i)本文所限定的所述第二转换器光以及(ii)本文所限定的所述第三转换器光中的一个或多个；以及可选的(b)第二照明装置光。因此，本发明还提供了一种被配置为提供可见光的照明系统，其中该照明系统包括至少一个本文所限定的照明装置。例如，这种照明系统还可以包括一个或多个(附加的)光学元件，例如滤光器、准直器、反射器、波长转换器等中的一个或多个。照明系统可以是例如用于汽车应用(比如，车前灯)中的照明系统。因此，本发明还提供了一种被配置为提供可见光的汽车照明系统，其中该汽车照明系统包括至少一个本文所限定的照明装置和/或包括至少一个本文所限定的照明装置的数字投影仪系统。特别地，照明装置可以被配置为(在这种应用中)提供红光。汽车照明系统或者数字投影仪系统还可以包括多个本文所限定的照明装置。因此，本发明还提供了一种照明系统，该照明系统特别地选自由娱乐照明系统和数字投影仪组成的组，该照明系统包括一个或多个本文所限定的照明装置。

本文中的术语白光是本领域技术人员已知的。它特别地涉及具有大约在2000k与20000k之间(特别是2700k至20000k)的相关色温(cct)的光，用于特别地大约在2700k和6500k的范围内的一般照明并且用于特别地大约在7000k和20000k的范围内的背光照明目的，并且特别地在距bbl(黑体轨迹)大约15sdcm(颜色匹配的标准偏差)内、特别地在距bbl大约10sdcm内、甚至更特别地在距bbl大约5sdcm内。

术语“紫光”或“紫光发射”特别地涉及具有大约在380nm至440nm范围内的波长的光。术语“蓝光”或“蓝光发射”特别地涉及具有在大约在440nm至490nm的范围内的波长的光(包括一些紫色和青色色调)。术语“绿光”或“绿光发射”特别地涉及具有大约在490nm至560nm范围内的波长的光。术语“黄光”或“黄光发射”特别地涉及具有大约在560nm至570nm范围内的波长的光。术语“橙光”或“橙光发射”特别地涉及具有大约在570nm至600nm范围内的波长的光。术语“红光”或“红光发射”特别地涉及具有大约在600nm至780nm范围内的波长的光。术语“粉光”或“粉光发射”指代具有蓝光和红光分量的光。术语“可见”、“可见光”或“可见光发射”指代具有大约在380nm至780nm范围内的波长的光。

附图说明

现在将仅通过示例的方式参考所附示意图来描述本发明的实施例，其中相应的附图标记表示相应的部件，并且其中：

图1a至1e示意性地描绘了本发明的一些方面；以及

图2a至2g示意性地描绘了本发明的一些另外的方面。

示意图不一定按比例绘制。

具体实施方式

根据本发明的发光装置可以用于包括但不限于灯、光模块、灯具、聚光灯、闪光灯、投影仪、(数字)投影装置、诸如例如汽车的车前灯或者尾灯的汽车照明、舞台照明、剧院照明和建筑照明的应用中。

作为下文陈述的根据本发明的实施例的一部分的光源可以适用于在操作中发出具有第一光谱分布的光。该光随后被耦合到光导或者波导(此处是透光体)中。光导或者波导可以将第一光谱分布的光转换为另一光谱分布，并且将光引导至出射表面。

在图1a中示意性地描绘了本文限定的照明装置的实施例。图1a示意性地描绘了照明装置1，该照明装置1包括多个固态光源100和光转换器元件200，该光转换器元件200包括(细长的)透光体210，该透光体210具有限定出细长的透光体210的长度l的第一面241和第二面242(“棒的突出部分”)。细长的透光体210，特别是陶瓷体，包括一个或多个辐射输入面211，此处例如是用附图标记243和244指示(例如，这限定出了宽度w)的两个相对布置的面，这在本文中也指示为边缘面或边缘侧247。进一步地，透光体210包括辐射出射窗212，其中第二面242包括所述辐射出射窗212。整个第二面242可以被用作或者被配置为辐射出射窗。多个固态光源100被配置为向一个或多个辐射输入面211提供(蓝色)光源辐射101。如上文所指示的，它们被特别地配置为向辐射输入面211中的至少一个辐射输入面提供平均为至少0.067瓦特/mm²的蓝光功率wopt。附图标记ba指示体轴，这将在长方体实施例中基本上平行于边缘侧247。

细长的透光体210包括陶瓷材料220，该陶瓷材料220被配置为将(蓝色)光源辐射101的至少一部分波长转换为诸如绿色和红色转换器光201中的至少一个或多个的转换器光201。如上文所指示的，陶瓷材料220包括a3b5o12:ce³⁺陶瓷材料，其中a例如包括钇(y)、钆(gd)和镏(lu)中的一个或多个，并且其中b例如包括铝(al)。附图标记20和21分别指示诸如滤光器和反射器的光学装置。前者例如可以在期望绿光时减少非绿光，或者可以在期望红光时减少非红光。后者可以用于将光反射回透光体或者波导中，从而提高效率。要注意的是，可以使用比示意性描绘的反射器更多的反射器。

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，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或激光二极管或oled或者led或激光二极管或oled的阵列、或者这些中的任何的组合。led原则上可以是任何颜色的led或者这些的组合，但是在一个实施例中是蓝光光源，以产生uv和/或被定义为380nm与490nm之间的波长范围的蓝光范围中的光源辐射。在另一实施例中，光源是uv或者紫色光源，即，发出低于420nm的波长范围。在led或激光二极管或oled或其阵列的情况下，led或激光二极管或oled原则上可以是两种或更多种不同颜色的led或激光二极管或oled，颜色诸如但不限于uv、蓝色、绿色、黄色或者红色。

光源100被配置为提供用作泵浦辐射的光源辐射101。发光材料220将光源辐射转换为发光材料光208。在光出射窗212处逸出的光被指示为转换器光201，并且会包括发光材料光208。要注意的是，由于发光材料光208在光转换器元件200内的再吸收部分，所以可以进行再吸收。因此，光谱分布例如可以相对于低掺杂系统和/或相同材料的粉末来进行红移。

图1a至图1b示意性地描绘了照明装置的类似实施例。进一步地，照明装置可以包括与波导分离和/或集成在波导中的另外的光学元件，光学元件诸如例如诸如复合抛物面聚光元件(cpc)的聚光元件。图1b中的照明装置1还包括准直器300，特别是cpc。

图1c示意性地描绘了作为波导或者光转换器元件的可能的陶瓷体的一些实施例。这些面用附图标记241至246来指示。第一变型，板状或梁状透光体具有面241至246。未示出的光源可以被布置在面243至246中的一个或多个面处。第二变型是具有第一面241和第二面242以及周面243的管状棒。未示出的光源可以被布置在透光体周围的一个或多个位置处。这种透光体将具有(基本上)圆形的或者圆的横截面。第三变型基本上是前面两种变型的组合，其具有两个弯曲侧面和两个平坦侧面。图1c所示的变型不是限制性的。更多的形状是可能的；即，例如，参照wo2006/054203，其通过引用并入本文。用作光导的陶瓷体通常可以是棒形或者杆形光导，包括在相互的垂直方向上延伸的高度h、宽度w、和长度l，并且在实施例中是透明的或者透明且发光的。光通常被沿着长度l方向引导。高度h在实施例中<10mm，在其它实施例中<5mm，在又一些其它实施例中<2mm。宽度w在实施例中<10mm，在其它实施例中<5mm，在又一些实施例中<2mm。长度l在实施例中大于宽度w和高度h，在其它实施例中是宽度w的至少两倍或者是高度h的两倍，在又一些其它实施例中是宽度w的至少三倍或者是高度h的三倍。因此，(长度/宽度的)纵横比特别地大于1，诸如等于或者大于2，诸如，至少是5，比如甚至更特别地在10至100的范围内，诸如10至60，比如10至20。除非另有指示，否则术语“纵横比”指代长度/宽度的比率。

高度h：宽度w的纵横比通常是1:1(例如，对于一般光源应用)或者1:2、1:3或者1:4(例如对于诸如车前灯的特定光源应用)或者4:3、16:10、16:9或者256:135(对于显示应用)。光导通常包括未被布置在平行平面中的光输入表面和光出射表面，并且在实施例中光输入表面垂直于光出射表面。为了实现高亮度、经聚集的光输出，光出射表面的面积可以小于光输入表面的面积。光出射表面可以基于任意形状，但是在一个实施例中，其形状为正方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形、或者六边形。

图1d非常示意性地描绘了包括本文所限定的照明装置1的投影仪或者投影仪装置2。作为示例，此处投影仪2包括至少两个照明装置1，其中第一照明装置(1a)被配置为例如提供绿光201，并且其中第二照明装置(1b)被配置为例如提供红光201。光源100例如被配置为提供蓝光。这些光源可以被用于提供投影3。要注意的是，被配置为提供光源辐射101的附加光源10不一定是与用于对光转换器元件进行泵浦的光源相同的光源。进一步地，此处术语“光源”还可以指代多个不同光源。

高亮度光源对于各种应用来说是有利的，包括聚光、舞台照明、车前灯和数字光投影。

为此，可以利用所谓的光转换器元件，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的波长。可以使用这种透明发光材料的棒，并且继而通过led来照明以在棒内产生更长的波长。转换后的光将以波导模式留在诸如掺杂石榴石等发光材料中，并且继而可以被从面中引起强度增益的一个面提取(图1e)。

图2a示意性地描绘了光转换器元件200，该光转换器元件200被配置为将光源光(未示出)的至少一部分转换为光转换器光201。进一步地，示意性地描绘了复合抛物面聚光器300，该复合抛物面聚光器300具有第一端301和第二端302，并且具有从第一端301到第二端302逐渐变细的形状，如本领域中已知的。光转换器元件200被配置在复合抛物面聚光器300的第二端302处。光转换器元件200和复合抛物面聚光器300被配置为提供从复合抛物面聚光器300的第一端301发出的光转换器光201。进一步地，光转换器元件200与散热器400热接触。此处，光转换器元件例如可以具有盘形或者板形。要注意的是，光转换器元件可以具有光出射窗，该光出射窗具有与cpc的第二端基本上相同的形状和尺寸。

例如，cpc被安装在lumiramic或者陶瓷磷光板上，lumiramic或者陶瓷磷光板转而又被安装在散热器上。蓝光可以从右侧(未示出)注入，该蓝光由蓝色led或者蓝色激光器或者聚集在lumiramic磷光板上的另一光源生成，并且经转换的光再次通过cpc在反射模式下向右侧耦合输出。在本文中，术语“lumiramic”指代陶瓷发光材料，特别是诸如板的陶瓷发光体或者发光陶瓷体。然而，本发明不限于lumiramic作为光转换器元件。

代替图2a所示的薄的lumiramic板，也可以使用磷光体材料的小棒，其优点是可以在磷光体材料与图2b所示的散热器之间产生更大的接触面积。此处，还示意性地描绘了诸如二向色镜的光学装置20，以将激发光或者光源光101与光转换器元件201分离。要注意的是，在图2b中，光输入面211和光出射窗212基本上是相同的(重合)。

单个cpc200可以分成较小的cpc200的阵列和较小的源的阵列310。图2c示出了本发明的原理。在该图的顶部，绘制了单个cpc。在该图下方已经绘制了2x2和4x4的阵列，该阵列的总源大小和总的cpc出射大小等于单个cpc。所有装置都具有类似的光学扩展量(面积*立体角)以及相同的总源大小和cpc出射大小。因此，单个cpc覆盖的出射面积等于cpc阵列的出射面积。cpc阵列可以通过堆叠许多较小的cpc来制造，或者可以由单件或者本体35制成。因此，cpc阵列可以被配置为单片元件。

除了附接至cpc阵列的薄的lumiramic磷光板之外，该阵列还可以与发光棒(lumirod)组合，该发光棒类似于在hld(高流明密度)技术中用于在数字投影中led泵浦高亮度源的棒。图2d和图2e示出了激光器泵浦反射模式以及led泵浦透射模式中的这种配置的示例。图2d示意性地描绘了在由激光器光激发的反射模式下操作的cpc-lumirod阵列，激光器特别是固态激光器，例如经由图2b示意性地描绘的配置来泵浦的激光器。每个光转换器元件200都可以由单个激光器照射。在又一些其它实施例中，多个光转换器元件由单个激光器照射。通过使用光学装置，激光器的光源光可以被分布在两个或更多个光转换器元件上。图2e示意性地描绘了从两侧冷却的lumirod和由两侧(顶部-底部边缘照明)泵浦的led的阵列。术语“lumirod”特别地适用于细长的无论其横截面如何(还见图1c)的发光陶瓷体。然而，本发明不限于作为光转换器元件的lumirod。要注意的是，在示意图2e(例如，这可以是侧视图)中，无法看见诸如在图1a、1b、和1e中的光源的非零距离。要注意的是，在图2e中，光出射窗212和光输入面211被配置为基本上垂直。在图2e和其它附图中，从cpc阵列发出的光也可以被指示为装置光。可选地，光可以进一步地经受包括滤光器、漫射器等的光学装置。

图2f示意性地描绘了4x4阵列的出射面或者出射窗500。用圆圈来指示最大强度。最小强度(即，最大值之间)与最大强度之间的比率可以在大约小于1:1至大约1:10的范围中，诸如在大约1:1.2至1:5的范围中，比如在1:1.5至1:4的范围中；用附图标记p1和p2指示的节距可以(独立地)在2mm至50mm的范围中。安装在朗伯源上的cpc的输出强度在出射表面上不均匀，这示出了cpc的中心的凹陷。通过使用cpc阵列，这些不均匀性被转移到更高的空间频率，使得更容易地例如通过漫射器来去除这些不均匀性。

利用多个光源100，在实施例中，可以独立地控制一个或多个光源中每个光源的两个或更多个子集(即，控制光源光强度)，诸如用于光束强度控制。

可以通过若干方式来实现cpc阵列。图2g示出了一些可能性。实施例a和b示出了填充cpc准直器的选项。在这种情况下，cpc由诸如玻璃、塑料或者光学有机硅的光学透明材料制成。这可以通过模塑或者注射模塑来实现。在实施例a的情况下，阵列被制成一个组件，在实施例b中，阵列通过堆叠若干单独的cpc来实现。实施例c和d示出了需要反射涂层的未填充cpc阵列的版本。在实施例c的情况下，cpc阵列形状可以通过适当材料的注射模塑来制成，其中反射涂层沉积在cpc的内表面上。实施例d示出了通过折叠或深拉(横截面和3d渲染)来由金属板制成的cpc阵列的版本。实施例e提供了例如实施例c或d的俯视图。

模拟显示，对于例如用于投影应用的在反射模式下用激光器光激发的lumiramic架构，从lumiramic到散热器的热阻可以从单个cpc-lumiramic架构的～5.4k/w(参见图7中的第一行)减小到作为整体的4xcpc-lumiramic阵列的～5.0k/w。

与在相同出射窗处的单个cpc阵列相比，光学装置要小得多，并且磷光体中生成的热量在空间分离的磷光体组件上更加分散。在led泵浦透射配置中，当使用2个cpc的阵列而不是1个较大的cpc时，lumirod的大小也可以减半。可以通过夹在散热块(诸如铜块)之间来在2个方向上冷却该棒，并且通过蓝色led阵列来在其它2个方向上进行泵浦(还见图2e)。因此，更小大小的led泵可以被以双倍量来使用。与单个cpc情况下的较高功率的led相比，在类似的整体泵浦输出下，分布在较大区域(pcb)上的具有较低单独功率的较小的led芯片可以使得泵浦效率更高。

已经进行了类似的模拟，以将1.2mmx1.9mmx4.0mm的lumirod上的单个cpc与4个0.6mmx0.95mmx4mm的lumirod上的2x2cpc阵列相比较。下文图10中示出了结果。在这种情况下，热阻的改善是显著的，从6.0℃/w降至1.8℃/w。

cpc阵列还有助于缩短光程，如图2c中可以看到的，这也允许cpc与磷光体材料之间的更稳健的安装(胶合)。4x4cpc阵列会具有单个cpc的长度的大约1/4。较短的构建长度使得源能够在可用空间有限的投影仪中占用较少的空间。较小的组件也会降低组件成本，因为需要更少的材料并且模塑时间可以被减少。此外，与单个阵列相比，cpc阵列的多个附接位置可以有助于使装置更可靠/机械稳健。

安装在朗伯源上的cpc的输出强度在出射表面上不均匀，这示出了cpc的中心的凹陷。通过使用cpc阵列，这些不均匀性被转移到更高的空间频率，使得更容易地通过例如漫射器来去除这些不均匀性。

最后，可以通过该布置容易地改变输出的纵横比。可以使用正方形cpc，并且它们可以被布置在矩形网格中，其纵横比与显示应用中所需的比率相对应，例如，16:9。

除此之外，可以应用陶瓷多晶磷光板(lumiramic)。然而，它也可以是另一层磷光体类型，诸如单晶磷光板或者由嵌入/分散在粘合剂材料(诸如，硅树脂)中或者嵌入到聚合物材料中的粉末磷光体组成的磷光体层。该板可能需要与散热器以及cpc阵列热互连，诸如提供额外热阻的硅树脂胶层，而粉末磷光体硅树脂层可以直接粘附到散热器和cpc以自动形成互连。此外，它也可以是横向冷却至散热器的较小的lumirod、或者led、或者阵列内的这些源的组合。

在实施例中，可以应用正方形cpc的正方形布置。然而，也可以设想其它形状的cpc形状和布置，诸如六边形cpc和布置或者使用正方形cpc的矩形布置。

本发明可以被用于任何高亮度源中，其中重要的是生成单个源。用于例如娱乐照明的数字投影或者聚光灯就是这种情况。

因此，复合抛物面聚光器(cpc)通常被用于准直来自平坦的朗伯光源(比如，led)的光束，同时保持源的光学扩展量。在需要单个光束的情况下，比如在数字投影的情况下，所有光必须在小体积内生成，这会导致将光源的温度保持在限制范围内的热挑战。此外，数字投影应用可能特别地需要基本上空间均匀的光源，这是cpc无法实现的。本发明提出使用cpc阵列，该cpc阵列能够在保持相同的光学扩展量限制和单个源的特性的同时散热。此外，空间均匀性大大提高，并且光引擎变得更加紧凑。

本领域技术人员将理解本文中的术语“基本上”，诸如“基本上所有光”或“基本上由......组成”。术语“基本上”还可以包括具有“整个地”、“完全地”、“全部地”等的实施例。因此，在实施例中，形容词基本上也可以被移除。在适用的情况下，术语“基本上”还可以涉及90％或更高，诸如95％或更高，特别地99％或更高，甚至更特别地99.5％或更高，包括100％。术语“包括”还包括其中术语“包括”表示“由......组成”的实施例。术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提到的一个或多个项目。例如，短语“项目1和/或项目2”和类似短语可以涉及项目1和项目2中的一个或多个。术语“包括”在一个实施例中可以指代“由...组成”，但在另一实施例中也可以指代“至少包含所定义的物质和可选的一种或多种其他物质”。

此外，本说明书和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于区分类似的元件，而不一定用于描述相继次序或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当的情况下是可互换的，并且本文描述的本发明的实施例能够以除了本文描述或图示的顺序之外的其它顺序操作。

除其他之外，本文中的装置被在操作期间描述。如本领域技术人员所清楚的，本发明不限于操作方法或操作中的装置。

应当注意，上述实施例说明而不是限制本发明，并且本领域技术人员将能够在不脱离所附权利要求的范围的情况下设计许多备选实施例。在权利要求中，括号内的任何参考符号不应解释为限制权利要求。动词“包括”及其词形变化的使用不排除权利要求中所陈述的元件或步骤之外的元件或步骤的存在。元件前面的冠词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实施。在列举了若干装置的装置权利要求中，这些装置中的若干装置可以由同一个硬件项来体现。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这一事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

本发明进一步适用于包括在本说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征特征的装置。本发明还涉及包括在本说明书中描述和/或在附图中示出的一个或多个表征特征的方法或过程。

本专利中讨论的各个方面可以被组合以提供附加的优点。进一步地，本领域技术人员将理解，可以组合实施例，并且还可以组合多于两个的实施例。此外，一些特征可以形成用于一个或多个分案申请的基础。