基于磷光体的照明设备和用于生成光输出的方法_2

文档序号:9291857阅读:来源:国知局
色镜优选地用于反射具有光源布置的输出的波长 的光,即栗浦光。
[0031] 还可以在磷光体层的引入单一光束的一侧处提供第二分色镜,所述第二分色镜用 于反射具有磷光体层的光输出的波长的光。该第二反射器用于防止转换的光从照明设备的 一个表面逃逸。
[0032] 可以提供调谐器用于调整光源的波长,以及可以使用控制器用于控制光源输出进 入磷光体层的入射角度。
[0033] 通过在范围上改变光源的波长,可以获得磷光体的最大吸收。所述调谐器由此可 操作用于控制光致发光的强度。
[0034] 根据本发明的用于光源的合适的磷光体为YAG,更特别地为3. 3%掺杂的CeYAG。 可获得的这种磷光体的特定的示例的品牌名称为Lumiramic?并且由PhilipsLumileds LightingCompany戶斤发售。
[0035] 本发明还提供了一种用于生成光输出的方法,包括:
[0036] 生成光输出;
[0037] 将光输出引入磷光体层从而栗浦或光激发磷光体层;并且
[0038] 提供在磷光体层之外的光输出的相消干涉,
[0039] 其中磷光体层具有相对于波长的吸收光谱,其具有在第一波长处的峰值吸收,并 且所述光源布置输出具有大于所述第一波长的波长的峰值输出。
【附图说明】
[0040] 现在将参照附图对本发明的示例进行详细描述,其中:
[0041] 图1图示了根据本发明的照明设备的第一实施例的照明方案;
[0042] 图2图示了根据本发明的照明设备的第二实施例的照明方案;
[0043] 图3图示了根据本发明的照明设备的第三实施例的照明方案;
[0044]图4图示了在根据本发明的照明设备的特定实施例中获得入射光的全吸收时所 考虑的光学特性;
[0045] 图5示出了各种函数以解释当在针对CPA的波长处进行操作时对来自磷光体层的 光致发光的调制;以及
[0046] 图6示出了各种函数以解释当未在针对CPA的波长处进行操作时对来自磷光体层 的光致发光的调制。
【具体实施方式】
[0047]本发明提供了一种具有光激发的磷光体层的照明设备,其具有在磷光体层之外的 激发光的相消干涉。所述激发光源具有大于磷光体的峰值吸收波长的输出波长。这允许了 在激发波长和发射波长之间较小的差,因此降低了通常由量子亏损导致的加热效应。
[0048]图1示出了本发明的照明设备的第一个示例。
[0049] 在图1中,例如来自激光二极管的一对单色光束la、lb被布置以提供激发光,所述 激发光形式为在具有厚度d的磷光体薄平板2的两个相对表面上的以法线入射的具有同等 强度的第一和第二共线重叠的(即,准直并且平行的)并且相向传播的光束I。它们可以来 自于相同的源,利用分束器和反射器布置来提供两个光束。
[0050] 光束I中的每一个都被磷光体部分反射R、部分透射和吸收。在吸收之后,磷光体 发射与入射光不同波长的光E。
[0051]通过调整2个相向传播的光束的相位,在光源光束的第一反射部分R和光源光束 的第二透射部分T之间发生相消干涉,从而改善了磷光体2的吸收。
[0052] 由两个光源的倾斜照射也可能代替所示出的法线照射。
[0053]这种方法利用双重光束照射来控制通过磷光体的入射光的总吸收。两个光束的强 度被设置为相同,并且其中一个的相位例如由压电致动器通过纳米精度的运动或者通过类 似设备而外部地控制。
[0054] 该相位控制允许入射光的吸收在100%和由在磷光体的界面处的折射率对比度所 指示出的最小值之间进行调谐。
[0055] 可以在平板之外建立相消干涉图案,此处第一光束的反射部分R与第二光束的透 射部分T之间发生干涉。
[0056]层的厚度以及激发光的波长可以针对给定的磷光体进行调谐从而获得完美的或 者接近相干的完美吸收。优势在于波长可以选择为磷光体吸收不佳所在的波长。这个波长 可以是相对于磷光体的最大吸收的波长而红移的,其导致了在发射中降低的量子亏损。
[0057] 图2示出了第二个示例,其中单一的单色光束1被布置为向薄的磷光体平板2的 第一表面提供激发光。入射光束I被部分地反射R并且部分地透射通过磷光体。光束的透 射部分入射在布置在薄磷光体平板2的第二表面上的分色镜3的表面上,所述第二表面与 第一表面相对。分色镜3特别地选择为仅在入射光束I透射通过磷光体的的波长处进行操 作。在分色镜处被反射的透射光具有基本上与在图1的实施例中的第二入射单色光源的相 同效果。受限于所选择的磷光体厚度d的适合值,可以引入适当的相位差,并且获得在来自 分色镜3的所反射的透射光束和来自薄磷光体平板2的第一表面的反射光束R之间的相消 干涉。
[0058] 图3示出了第三个示例,其基本上与图2的示例相同除了包括了第二分色镜4。所 述第二分色镜4特别地选择为仅在磷光体发射的光E的波长处进行操作。
[0059]将会理解的是磷光体并不单方向地发射光。第二分色镜对在不希望或不需要发射 的方向上所发射的发射光E进行反射。结果,发射光E的强度可以在所选择的方向上增加。
[0060] 本发明的照明设备利用了已知为相干完美吸收的过程。针对以法线入射在空气 中的平板上的两个相向传播并且共线的光束的情况下的相关完美吸收(CPA)的理论条 件在论文"CoherentPerfectAbsorbers:Time-ReversedLasers',,PhysicalReview Letters, 105, 053901 (2010);作者为Y.D.Chong,L.Ge,H.Cao以及A.DouglasStone中已 知并且进行了详细解释。
[0061] 该过程允许腔室被制造为完全吸收入射光。当入射光以特定的方式辐射腔室时发 生相干完美吸收。可以通过制备具有指定的复折射率化的空腔介质并且以适当的可计算 的方式辐射该腔室来达到相干完美吸收。
[0062] 相干完美吸收过程由干涉和吸收的相互作用而引起。如上面所讨论的,在图1的 两通道系统中,第一入射光束的反射部分与第二入射光束的透射部分相消地干涉并且反之 亦然。在存在特定的消散量时,存在将入射光捕获在吸收层中的干涉图案。
[0063] 本发明基于这个理论在照明应用中的应用,并且特别地通过解决上面所讨论的量 子亏损的问题而提高功率效率。
[0064]正如在论文"CoherentPerfectAbsorbers:Time_ReversedLasers" 中所阐释 的,在吸收体的波长和厚度之间存在关系。这可以用来设计系统参数从而达到CPA。
[0065] 现在基于包括110微米厚度的Lumiramic?(具有3. 3%铺掺杂的YAG)平板的磷 光体平板来提供更为详细的示例。系统的操作已经利用这种磷光体平板设计进行了测试并 且下面所呈现的结果基于这个分析。Lumiramic平板通过化学机械过程在两侧上都进行了 抛光。样本的厚度接着由HeidenhainVRZ厚度计量器来测量。表面通过光学显微镜以及 AFM(原子力显微镜)进行特
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