CN115190954A - 具有束成形光学元件的光产生器件 - Google Patents

Abstract

一种光产生***(1000)，包括：被配置为提供光源光(11)的多个光源(10)；细长发光体(100)，其具有限定细长发光体(100)的长度(L)的第一面(141)和第二面(142)，细长发光体包括一个或多个侧面(140)，细长发光体(100)包括辐射输入面(111)并且第二面(142)包括第一辐射出射窗口(112)，其中辐射输入面(111)被配置为与多个光源(10)成光接收关系，其中细长发光体(100)包括被配置为将光源光(11)的至少一部分转换成发光材料光(8)的发光材料(120)，以及束成形光学元件(224)。

Description

具有束成形光学元件的光产生器件

技术领域

本发明涉及一种光产生***，诸如用于在投影仪中使用或用于在舞台照明中使用，或者用于使用于显微镜或内窥镜照明。本发明还涉及包括这种光产生***的照明器、照明***或投影***。

背景技术

发光集中器在本领域中是已知的。例如，WO2006/054203描述了一种光发射器件，包括发射波长范围为>220nm至<550nm的光的至少一个LED，以及无光学接触地朝向该至少一个LED放置的至少一个转换结构，其将来自至少一个LED的光至少部分地转换成波长范围>300nm至≤1000nm的光，其中该至少一个转换结构具有>1.5且<3的折射率n和比率A：E>2:1且<50000:l，其中A和E被定义如下：至少一个转换结构包括至少一个入射表面和至少一个出射表面，在入射表面由至少一个LED发射的光可以进入该转换结构，在出射表面光可以离开该至少一个转换结构，至少一个入射表面中的每一个具有入射表面面积，(多个)入射表面面积被编号为A₁...A_n，并且(多个)至少一个入射表面中的每一个具有出射表面面积，(多个)出射表面面积被编号为E₁...E_n，并且(多个)至少一个入射表面面积中的每一个的总和A为A＝A₁+A₂...+A_n，以及(多个)至少一个出射表面面积中的每一个的总和E为E＝E₁+E₂...+E_n。

EP3008380A公开了一种光发射器件，包括适合用于发射具有第一光谱分布的光的光源，包括彼此相对布置的第一光输入表面和第一光出射表面的第一光导，并且还包括相对于第一光输入表面垂直延伸的端表面，以及包括相对于彼此垂直延伸的第二光输入表面和第二光出射表面的第二光导。第一光导适合用于接收光，将光引导至第一光出射表面，并将出自第一光出射表面的光耦合到第二光导中，并将另一部分光耦合出端表面。第二光导适合用于接收耦合出第一光导的光，转换至少一部分光，并将经转换的光耦合出第二光出射表面。

US2016/266297A公开了一种光发射器件，其包括分别用于发射具有第一和第二光谱分布的光的第一和第二光源，分别包括第一光输入表面和第一光出射表面的第一和第二光导，相应光导的光输入表面和光出射表面相对于彼此以一定角度延伸。第一和第二光导被配置为分别将接收到的光的一部分转换为具有第三和第四光谱分布的光，并且分别将具有第三和第四光谱分布的光的至少一部分从第一和第二光出射表面中耦合出来。

WO2019/016006A公开了一种照明器件，包括多组，每组一个或多个光源，被配置为提供光源光；以及多个发光元件，每个发光元件包括细长发光体，该细长发光体具有用于接收光源光的辐射输入面，每个发光元件包括用于将光源光的至少一部分转换成发光材料光的发光材料，并且每个发光元件具有用于发光材料光的发光元件出射窗口。发光元件被配置成相邻发光体之间的平均距离大于相邻发光元件出射窗口之间的最短发光元件出射窗口距离的配置，从而限定了相邻发光体之间的间隙。

US2007/280622A公开了一种合并了光导的投影***。光导包括当用第一波长的光照射时能够发射第二波长的光的材料，其中第一波长不同于第二波长。光导还包括出射面，该出射面具有在第二波长下反射的第一部分和在第二波长下透射的第二部分。当用第一波长的光照射光导时，该材料将第一波长的光的至少一部分转换成第二波长的光。从出射面的第二部分离开的第二波长的大部分光被光导全内反射。

US2008/079910A公开了一种包含照明***的投影***，该照明***具有能够产生第一波长范围内的光的至少第一非相干光源。照明***还包括含有荧光材料的体，当被第一波长范围的光照射时，该荧光材料发射不同于第一波长范围的第二波长范围的光。该***还包括至少一种第二荧光材料，其吸收第一和第二波长范围中的至少一个波长范围内的光，并发射第三波长范围内的光。体具有提取面积，并且第二或第三波长范围中的至少一些光在体内被内部地反射到提取面积。来自提取面积的光照射至少一个成像器件。

发明内容

高亮度光源适用于各种应用，包括聚光灯、舞台照明、前照灯和数字光投影、以及(荧光)显微镜和内窥镜等。为此，可以使用所谓的光集中器，其中较短波长光在高度透明的发光材料中被转换为更长的波长。这种发光材料的细长发光体可以被LED照射以在该棒内产生更长的波长。将以波导模式停留在发光材料(诸如(三价铈)掺杂石榴石)中的经转换的光，然后可以从(较小)表面之一提取，从而导致强度增益。

在实施例中，光集中器(或“发光集中器”)可以包括(透明)磷光体材料(例如高折射率石榴石)的矩形条或棒，能够将蓝光转换成绿光或黄光并且将此绿光或黄光收集在小光学扩展量(étendue)输出束中。矩形条可以具有六个表面，在条的长度上的四个大表面形成四个侧壁，两个较小的表面在条的端部，其中这些较小的表面之一形成提取所期望的光的“头部”(nose)。

例如在蓝光辐射下，蓝光激发磷光体，之后磷光体开始在所有方向上发射绿光，例如当使用一些含铈的石榴石应用时。由于磷光体一般来说被嵌入在高折射率条中，经转换的(绿)光的主要部分被捕获到高折射率条中并且例如经由全内反射(TIR)而被波导到条的头部，在该头部处(绿)光可以离开条。所产生的(绿)光量与被泵浦到条中的蓝光量成比例。条越长，可以被应用来泵浦磷光体材料的蓝光LED越多，并且蓝光LED的数目越多，增加了可以使用的在条的头部离开的(绿)光的亮度。然而，经磷光体转换的光可以被分成两个部分。

第一部分由第一类光线组成，这些光线可以以大于反射临界角的角度射到条的侧壁。这些第一光线可以被捕获在高折射率条中，并将横穿到条的头部，在该头部处它可以作为***所期望的光离开。一般来说，发光材料光的至少一部分可以直接从辐射出射面逸出(没有全内反射)。由第二光线组成的第二部分(“第二光线”)可以以小于反射临界角的角度射到条的侧壁。这些第二光线不会被捕获在条中，而是将在条的侧壁处离开条。这些第二光线可能会被反射回到石榴石中，但是在这种情况下，这些光线将始终以小于总反射角的角度进入石榴石，将直接穿过石榴石并在对面的侧壁处离开条。如此，这些第二光线可能永远不会引导到条的头部。这些第二光线原则上被丢失并且可能会限制这种照明***的效率。通常，44％的经转换的光可能会被捕获并且可能会在条的头部处离开条，而56％的经转换的光可能会在条的侧壁处丢失。

所谓的高流明密度(HLD)***可以包括细长发光体，其中蓝光被转换以创建用于剧院照明、投影机等的高强度光源。

相对于一些现有技术***，用于产生光的细长发光体的光学扩展量可能不适合所期望的应用，例如在期望用于液晶显示器(LCD)***的情况中。此外，例如，可能期望创建一种光产生***，该光产生***产生用于在LCD***中的应用的具有特定纵横比的光。此外，可能期望创建一种具有相对容易制造的光学束成形元件的光产生***。

因此，本发明的一个方面是提供一种包括细长发光体的备选光产生***(或“照明***”)，其优选地进一步至少部分地消除一个或多个上述缺点和/或可能具有相对较高的效率。本发明的目的可以是克服或改善现有技术的至少一个缺点，或者提供有用的备选方案。

因此，在一个方面，本发明提供了一种光产生***(“***”)，包括：

-被配置为提供光源光的多个光源(10)；

-细长发光体(100)，其具有限定细长发光体的长度的第一面和第二面，细长发光体包括一个或多个侧面，细长发光体包括辐射输入面并且第二面包括第一辐射出射窗口，其中辐射输入面被配置为与多个光源成光接收关系，其中细长发光体包括发光材料，该发光材料被配置为将光源光的至少一部分转换成发光材料光，其中第二面与辐射输入面具有不等于0°且不等于180°的角度(α)，并且其中第二面具有第二面表面面积；

-束成形光学元件，其包括与第一辐射出射窗口光学耦合并被配置为接收转换器光的至少一部分的辐射入射窗口，其中第一辐射出射窗口具有小于第二面表面面积的第一辐射出射窗口表面面积，并且其中未(直接)光学耦合到束成形光学元件的第二面表面面积包括第一反射元件，其中转换器光包括发光材料光和可选地未被转换的光源光。针对两个元件的措辞“未(直接)光学耦合”可能意味着光不能从第一元件传播到第二元件而不被(表面)反射至少一次，备选地它可能意味着这两个元件彼此未直接(物理上)耦合。

令人惊讶的是，这样的光产生***允许通过调配束成形光学元件的光入射窗口的尺寸来相对容易地调配光学扩展量和/或纵横比以适配所期望的应用。此外，这种光产生***的光学效率相对较高。此外，制造这种光产生***可能相对容易，特别是在使用部分束成形光学元件时。对于部分束成形光学元件，相交平面可以在束成形光学元件的模制期间被用作注入端口。结果，简化了制造过程，提高了这种元件的产量并降低了生产成本。光学元件的质量提高，因为目前材料(例如玻璃材料)必须从束成形光学元件的出射窗口被压入到包括尖锐边缘的相对长且薄的腔体中。通过从束成形光学元件的侧表面的注入，材料被压入到宽而浅的腔体中，使得在束成形光学元件的边缘处的半径曲率更小，从而提高了其光学性能。

在一个实施例中，第一辐射出射窗口关于第二面被不对称地定位。一个优点是，由于第一反射元件的简化定位，制造这样的***相对容易。

在一个实施例中，细长发光体具有折射率n1，束成形光学元件具有折射率n2，其中0.75*n1≤n2≤1.1*n1。一个优点是改进了对从细长发光体到束成形光学元件的转换器光的提取。在一个实施例中，0.9*n1≤n2≤1.1*n1。

在一个实施例中，束成形光学元件包括复合抛物面集中器、截棱锥元件、截球形元件和圆顶形元件中的至少一者。这些束成形光学元件特别适合于与细长发光体组合以提取光。

束成形光学元件包括部分束成形光学元件，该部分束成形光学元件被配置作为沿着与束成形光学元件的对称平面平行的平面而相交的束成形光学元件。一个优点是相交平面充当用于入射在该平面处的光线的全内反射器。通过在细长发光体的第二面的一部分处应用束成形光学元件，并且通过在第二面的剩余部分处应用反射元件，获得了相对有效的***，其中***的光学扩展量被减小。

在一个实施例中，束成形光学元件包括部分束成形光学元件，该部分束成形光学元件被配置作为沿着与束成形光学元件的对称平面重合的平面而相交的束成形光学元件。一个优点是，通过应用这种束成形光学元件，与适配细长发光体的全束成形光学元件相比，***的光学扩展量减少了两个因子。

在一个实施例中，第二面具有第一纵横比R1，并且辐射入射窗口具有第二纵横比R2，其中R2≤0.9*R1，纵横比被定义为高度H/宽度W。具有矩形第二面的细长发光棒与具有正方形光入射表面的束成形光学元件的组合导致了相对有效的***，该***的光学扩展量减少了两个因子。具有矩形第二面和第一面的细长发光体是有利的(因为光源光进入体内的相对良好的耦合效率)，并且允许增加光源光进入体内的通量。在一个实施例中，优选地，R2≤0.8*R1，更优选地，R2≤0.5*R1或者最优选R2≤0.25*R1。在一个实施例中，辐射入射窗口具有正方形形状并且第二面具有矩形形状。

在一个实施例中，部分束成形光学元件是复合抛物面集中器的四分之一。在一个实施例中，部分束成形光学元件是复合抛物面集中器的四分之一。一半或四分之一的复合抛物面集中器提供了相对较高的光学效率，同时降低了光学扩展量。此外，(多个)相交表面允许部分束成形光学元件与发光体的相对容易对准以及反射元件与(多个)相交表面的对准，以便将否则会逸出的光反射回到部分复合抛物面集中器中。

在一个实施例中，其中部分束成形光学元件还包括与相交平面相关联的第二反射元件。第二反射元件提高了效率，因为可以沿着交叉平面耦合出部分束成形元件的光被反射回到部分束成形光学元件中。

在一个实施例中，光产生***还包括反射器，其中反射器包括第一反射元件和第二反射元件。一个优点是将第一和第二反射元件组合成单个反射元件简化了制造过程。

在一个实施例中，光产生***还包括光学元件，其中束成形光学元件经由光学元件而与第一辐射出射窗口光学耦合。结果，改进了转换器光从细长发光体到束成形光学元件中的光提取，提高了***的效率。

在一个实施例中，光学元件具有折射率n3，并且其中0.95*n2≤n3≤1.05*n1。结果，进一步提高了***的光学效率。

在一个实施例中，第一辐射出射窗口表面面积(A2)与第二面表面面积(A1)之比在0.2≤A2/A1≤0.95的范围内。通过选择第一辐射出射窗口面积与第二面面积的适当比率，光学扩展量可以被减小到期望值，可能结合束成形光学元件的适当进一步尺寸以便获得期望的纵横比。在一个实施例中，0.25≤A2/A1≤0.75。

多个光源被配置为提供光源光。光源光的至少一部分被细长发光体吸收并被转换成发光材料光。为此，发光体包括辐射输入面，其中辐射输入面被配置为与多个光源成光接收关系。因此，光源和发光体被配置为使得：在操作期间，光源光的至少一部分进入发光体并由此至少部分地被转换。此外，如上面所指示，细长发光体包括发光材料，该发光材料被配置为将(在辐射输入面接收的)光源光的至少一部分转换成发光材料光。发光材料光可以从发光体逸出。特别地，例如通过在发光体的一个或多个侧面和/或面处使用一个或多个反射器，发光材料光可以特别地在基本上一个面处从发光体逸出。这个面(在下文中也被指示为第二面)包括辐射出射窗口。此外，细长发光体包括一个或多个侧面。侧面的数目在本文中也用附图标记N来指示。细长发光体特别地可以包括四个侧面，提供矩形横截面(垂直于细长体的细长轴)。在实施例中，细长发光体可以包括石榴石型A₃B₅O₁₂发光材料，该发光材料包括三价铈。光源和细长主体的实施例也在下文进一步阐明。

光源可以被配置成阵列。这种阵列可以具有与细长主体的长度在相同范围内的长度。该阵列可以是1D阵列或2D阵列。在实施例中，阵列是1D阵列，或两个光源集的2D阵列。为了使输出最大化，光源彼此可以具有很小的距离。在这里，特别意指沿着阵列长度的相邻光源之间的光源间距离或光源间距离。

发光材料被配置为将(在辐射输入面处接收的)光源光的至少一部分转换成发光材料光。因此，(多个)光源(与发光材料一起)产生发光材料光。在实施例中，被用来产生发光材料光的光源可以是相同仓的所有固态光源。在实施例中，被用来产生发光材料光的光源全部具有基本上相同的峰值发射最大值(峰值发射波长)(诸如在平均值的10％以内，特别地在5％以内)。在实施例中，被用来产生发光材料光的光源可以基本上全部具有光谱功率分布并且可以全部被配置为在辐射输入面处产生基本上相同的辐照度。

在特定实施例中，细长发光体包括多个N个侧面。在特定实施例中，N≥3。特别地，N＝4(诸如特别是矩形或(矩形)正方形横截面)。

细长发光体可以具有矩形横截面(垂直于细长轴)。然而，其他横截面(如三角形或六边形)也是可能的。然而，一般来说多个N个侧面被配置为垂直于第一面。此外，在一些实施例中，多个N个侧面也被配置为垂直于第二面。

可以在细长发光体的第一面(或端面)处提供反射器。因此，在实施例中，光产生***还可以包括反射器，该反射器被配置为将已经从第一面逸出的从光源辐射和发光材料辐射的组中选择的光反射回到细长发光体中。

特别地，光产生***包括被配置为提供光源光的光源。光源特别是固态光源，诸如LED。光源特别地提供了具有在发光材料的激发最大值处或与发光材料的激发最大值接近的峰值发射最大值的光源光。因此，在其中发光材料具有激发最大值λ_xm的实施例中，其中光源被配置为提供具有强度最大值λ_px的光源光，其中λ_xm-10nm≤λ_px≤λ_xm+10nm，特别地，其中λ_xm-5nm≤λ_px≤λ_xm+5nm，诸如其中λ_xm-2.5nm≤λ_px≤λ_xm+2.5nm。特别地，光源波长在具有(发光材料的激发最大值的)至少50％的激发最大值(强度)的(激发)强度的波长处，诸如至少75％的激发最大值(强度)，诸如至少90％的激发波长(强度)。特别地，光源被配置成其光轴垂直于第一侧面，特别地垂直于辐射输入面，还见下文。此外，特别地，多个光源被应用。因此，在特定实施例中，光源具有被配置为垂直于第一侧面的光轴，特别地垂直于辐射输入面。此外，特别地，用光源光照射单个侧面(当N＝4时)。

如上面所指示，光产生***包括细长发光体，其具有长度(L)。包括(N)个侧面的细长发光体在长度(L)的至少一部分上，其中N≥3。因此，(细长)发光体特别地具有正方形(N＝4)、矩形(N＝4)、六边形(N＝6)或八边形(N＝8)的(垂直于细长轴的)横截面形状，特别是矩形。如果发光体具有圆形横截面，N可以被认为是≦。细长发光体包括第一端或第一面，该第一端或第一面一般来说被配置为垂直于(N)个侧面中的一个或多个，并且包括第二端或第二面，该第二端或第二面可以被配置为垂直于侧面中的一个或多个，并且因此平行于第一面，但是其也可以被配置在不等于90°且不等于180°的角度下。因此，在特定实施例的实施例中，辐射出射窗口与一个或多个侧面中的一个或多个(特别地是所有侧面)具有不等于0°且不等于180°的角度。应注意，对于不同的侧面，角度α可能不同。例如，条形细长体的倾斜辐射出射窗口与第一侧面具有α1的角度，与第二侧面具有α2＝180°-α1的角度，与另外两个侧面具有90°的角度。

细长发光体因此在实施例中可以包括(n)个侧面，该(n)个侧面包括第一侧面和第二侧面，该第一侧面包括辐射输入面，该第二侧面被配置为平行于第一侧面，其中侧面限定了高度(H)。第一和第二侧面被配置为与它们之间的发光体材料平行，由此限定了发光体的宽度。辐射输入面是可以被配置为接收光源光的第一面的至少一部分。细长发光体还包括辐射出射窗口，该辐射出射窗口桥接第一侧面与第二侧面之间的高度(H)的至少一部分。特别地，辐射出射窗口由第二面构成。下面还阐述了进一步的实施例。如上面所指示，在实施例中，辐射出射窗口和辐射输入面具有不等于0°且不等于180°的角度(α)。此外，还如上文在实施例中所指示的，辐射出射窗口与一个或多个侧面中的一个或多个具有不等于0°且不等于180°的角度。

此外，细长发光体可以包括含有三价铈(Ce³⁺)的石榴石型A₃B₅O₁₂发光材料。

在实施例中，A包括钇、钆和镥中的一个或多个，并且其中B包括铝和镓中的一个或多个。在实施例中，其中A＝Lu并且其中B＝Al，或者其中A包括Y和Lu，并且其中B＝Al。

元素A以及石榴石的(另外的)实施例在下文进一步阐明。

石榴石型A₃B₅O₁₂发光材料被配置为将光源光的至少一部分转换为转换器光。特别地，石榴石材料是具有在400至500nm范围内的吸收带的材料，诸如在420至480nm范围内具有最大值。如本领域已知的，在用光源光激发后，发光材料产生发射，具有选自特别是500至800nm范围的一个或多个波长。下面还阐述了另外的实施例。

特别地，束成形光学元件可以包括准直器，该准直器被用来将光束转换(“准直”)成具有期望角分布的束。此外，光学元件特别地包括细长发光体，该细长发光体包括辐射入射窗口。因此，光学元件可以是被配置为对来自发光体的转换器辐射进行准直的透光材料体。

在特定实施例中，光学元件包括复合抛物面状准直器，诸如CPC(复合抛物面集中器)。

大量准直器(诸如大量CPC)特别地可以被用作光提取器并且被用于对(发射)辐射进行准直。备选地，还可以包括在棒的头部上具有光学接触(折射率n>1)的圆顶或中空准直器，诸如CPC，以使(发射)辐射聚集。光学元件的尺寸可以在其长度上变化，因为它可以具有束成形功能。

此外，光学元件的横截面形状可以随着沿光轴的位置而变化。在特定配置中，矩形横截面的纵横比可以随着沿光轴的位置而变化，优选地单调变化。在另一优选配置中，光学元件的横截面形状可以随着沿光轴的位置而从圆形变为矩形，反之亦然。

如上面所指示，细长发光体的辐射出射窗口与光学元件的辐射入射窗口光学接触。术语“光学接触”和诸如“光学耦合”之类的类似术语特别是指从辐射出射窗口表面面积(A1)逸出的光(特别是发光材料光)由于光学元件的折射率差异而可以以最小的损耗(诸如菲涅耳反射损耗或TIR(全内反射)损耗)进入光学元件辐射入射窗口。损耗可以通过以下元件中的一个或多个来最小化：两个光学元件之间的直接光学接触，在两个光学元件之间提供光学胶，优选地，光学胶具有比两个单独光学元件的最低折射率高的折射率，提供靠近的两个光学元件(例如，处于远小于光的波长的距离)，使得光将隧穿通过两个光学元件之间存在的材料，在两个光学元件之间提供光学透明的界面材料，优选地，光学透明界面材料具有比两个单独光学元件的最低折射率高的折射率，光学透明界面材料可以是液体或胶或在两个单独光学元件(中的一个或两个)的表面上提供光学抗反射涂层。在实施例中，光学透明界面材料也可以是固体材料。此外，光学界面材料或胶特别地可以具有不高于两个单独光学元件的最高折射率的折射率。

代替术语“光学接触”，也可以使用术语“辐射耦合”或“辐射性耦合”。术语“辐射耦合”特别意指细长发光体和光学元件彼此相关联，使得发光体所发射的辐射的至少部分被发光材料接收。发光体和束成形光学元件(特别是所指示的“窗口”)在实施例中可以彼此物理接触，或者在其他实施例中可以利用光学胶的(薄)层被彼此分开，该层例如具有小于大约1mm的厚度，优选地小于100μm。当不应用光学透明的界面材料时，处于光学接触中的两个元件之间的距离特别地可以最大大约为相关波长，诸如发射最大值的波长。对于可见波长，这可以小于1μm，诸如小于0.7μm，对于蓝色甚至更小。

同样，光源与发光体辐射耦合，尽管一般来说光源不与发光体物理接触(也见下文)。由于发光体是立体的并且一般来说光学元件也是立体的，因此本文中术语“窗口”可以特别是指侧面或侧面的一部分。

因此，发光体包括一个或多个侧面，其中光学元件被配置为在辐射入射窗口处接收从一个或多个侧面逸出的转换器辐射的至少一部分。

这种辐射可以经由气体(诸如空气)直接到达入射窗口。辐射也可以经由诸如液体或透明固体界面材料的另一种界面材料来递送。附加地或备选地，这种辐射可以在一次或多次反射(诸如在位于发光体附近的反射镜处的反射)之后到达入射窗口。因此，在实施例中，光产生***还可以包括第一反射表面，该第一反射表面特别地被配置为平行于一个或多个侧面，并且被配置在距发光体的第一距离处，其中第一反射表面被配置为将从一个或多个侧面逸出的转换器辐射的至少一部分反射到发光体或光学元件中。反射表面与一个或多个侧面之间的空间可以包括气体，其中该气体包括空气。第一距离可以例如在0.1μm至20mm的范围内，诸如在1μm至10mm的范围内，如2μm至10mm。

特别地，该距离至少等于感兴趣的波长，更特别是感兴趣的波长的至少两倍。此外，因为可能存在一些接触，例如出于保持目的或距离保持器目的，特别地平均距离至少为λ_i，诸如至少1.5*λ_i，如至少2*λ_i，诸如特别是大约5*λ_i，其中λ_i是感兴趣的波长。然而，特别地，为了良好的热接触，平均距离在实施例中不大于50μm，诸如不大于25μm，如不大于20μm，如不大于10μm。同样，这样的平均最小距离可以应用于被配置在例如端面处的反射器和/或光学滤波器、或者其他光学元件。可选地，在实施例中，元件可以包括散热功能和反射功能，诸如具有反射表面的散热器、或者在功能上耦合到散热器的反射器。

光产生***可以被配置为提供蓝光、绿光、黄光、橙光或红光等。备选地或附加地，在实施例中，光产生***可以(也)被配置为提供诸如近紫外(特别是在320至400nm范围内)的UV和诸如近红外(特别是在750至3000nm范围内)的IR中的一者或多者。此外，在特定实施例中，光产生***可以被配置为提供白光。如果期望，可以使用(多个)滤光器来改善单色性。近紫外和近红外的定义可能与通常针对可见光(为380至780nm)所使用的定义部分地重叠。

本文中使用术语“光集中器”或“发光集中器”，因为一个或多个光源辐照光转换器的相对较大的表面(面积)，并且许多转换器辐射可以从光转换器的相对较小的面积(辐射出口窗口)逸出。因此，光转换器的特定配置提供了它的光集中器属性。特别地，光集中器可以提供斯托克斯位移光，该斯托克斯位移光相对于泵浦辐射被斯托克斯位移。因此，术语“发光集中器”或“发光元件”可以指的是相同的元件，特别是包括发光材料的细长发光体，其中术语“集中器”和类似术语可以指的是与一个或多个光源的组合使用并且术语“元件”可以与一个或多个(包括多个)光源组合使用。当使用单个光源时，这种光源可以例如是激光器，特别是固态激光器(如LED激光器)。细长发光体包括发光材料并且在本文中特别地可以被用作发光集中器。细长发光体在本文中也被指示为“发光体”。特别地，可以应用多个光源。

术语“上游”和“下游”涉及项目或特征相对于来自光产生部件(在这里特别是(多个)光源)的光的传播的布置，其中相对于来自光产生部件的束内的第一位置，光束中更靠近光产生部件的第二位置为“上游”，并且光束内更远离光产生部件的第三位置为“下游”。

细长发光体具有光导或波导属性。因此，细长发光体在本文中也被指示为波导或光导。由于细长发光体被用作光集中器，因此在本文中细长发光体也被指示为光集中器。细长发光体一般来说将在垂直于细长发光体长度的方向上具有对(N)UV、可见光和(N)IR辐射中的一者或多者(诸如在实施例中，至少可见光)的(一些)透射。在没有诸如三价铈的活化剂(掺杂剂)的情况下，可见光的内部透射率可能接近100％。

细长发光体针对一个或多个发光波长的透射率可以是至少80％/cm，诸如至少90％/cm，甚至更特别是至少95％/cm，诸如至少98％/cm，诸如至少99％/cm。这意味着例如一块1cm³立方体形状的细长发光体，在具有选定发光波长(诸如与细长发光体的发光材料的发光的发射最大值相对应的波长)的辐射的垂直照射下，将具有至少95％的透射率。因此，细长发光体在本文中也被指示为“透光体”，因为该体对于发光材料光是透光的。

在本文中，针对透射的值特别地指的是不考虑接口处的菲涅耳损耗(例如空气)的透射。因此，术语“透射”特别地指的是内部透射。内部透射可以例如通过测量具有不同宽度(在该宽度上测量透射)的两个或更多个体的透射来确定。然后，基于这样的测量，可以确定菲涅耳反射损耗的贡献和(因此的)内部透射。因此，特别地，本文中指出的针对透射的值忽略了菲涅耳损耗。

在实施例中，可以将抗反射涂层施加到发光体，以便(在光输入耦合过程期间)抑制菲涅耳反射损耗。

除了对感兴趣的(多个)波长的高透射之外，对(多个)波长的散射也可能特别低。因此，仅考虑散射效应的感兴趣波长的平均自由程(因此不考虑可能的吸收(鉴于高透射，其无论如何应该是低的)可以是至少体长度的0.5倍，诸如至少是体长度，诸如至少是体长度的两倍。例如，在实施例中，仅考虑散射效应的平均自由程可以是至少5mm，诸如至少10mm。感兴趣的波长特别地可以是发光材料的发光的最大发射的波长。术语“平均自由程”特别地是光线在经历将改变其传播方向的散射事件之前将行进的平均距离。

术语“光”和“辐射”在本文中可互换使用，除非从上下文清楚术语“光”仅指可见光。术语“光”和“辐射”因此可以指的是UV辐射、可见光和IR辐射。在特定实施例中，特别地对于照明应用，术语“光”和“辐射”是指可见光。

在特定实施例中，术语UV辐射可以指的是近UV辐射(NUV)。因此，本文还应用了术语“(N)UV”，以泛指UV，并且在特定实施例中指的是NUV。在特定实施例中，术语IR辐射可以指的是近IR辐射(NIR)。因此，本文还应用了术语“(N)IR”，以泛指IR，并且在特定实施例中指的是NIR。

在本文中，术语“可见光”特别是指具有从380至780nm范围中选择的波长的光。可以通过在垂直辐射下向细长发光体提供具有第一强度的特定波长处的光并将在透射通过材料之后所测量的该波长处的光的强度与在该特定波长处提供给该材料的光的第一强度相关来确定透射率(另见《化学与物理CRC手册》E-208和E-406，第69版，1088-1989)。

细长发光体可以具有任何形状，诸如束状(或条状)或棒状，然而特别是束状(长方体状)。细长发光体可以是中空的，如管，或者可以被填充有另一种材料，如被填充有水的管或被填充有另一种固体透光介质的管。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口或输出耦合(outcoupling)面的实施例。下面，更详细地描述一些特定实施例。如果细长发光体具有圆形横截面，则宽度和高度可以相等(并且可以被定义为直径)。然而，特别地，细长发光体具有长方体形状，诸如条形状，并且还被配置为提供单个出射窗口。

细长发光体通常具有大于1的纵横比，即长度大于宽度和/或高度。一般而言，细长发光体是棒或条(束)或矩形板，尽管细长发光体不一定具有正方形、矩形或圆形的横截面。一般来说，光源被配置为照射较长的面(侧边缘)中的一个(或多个)(在本文中被指示为辐射输入面)，并且辐射从前面(前边缘)处的面(在本文中被指示为辐射出射窗口)逸出。(多个)光源可以向一个或多个侧面以及可选的端面提供辐射。因此，可以存在多于一个的辐射输入面。特别地，辐射出射窗口可以与辐射输入面具有不等于0°且不等于180°的角度，诸如90°的(多个)角度。

特别地，在实施例中，固态光源或其他光源不与细长发光体(直接)物理接触。

物理接触(在(多个)光源的(多个)光出射窗口和(多个)细长发光体的(多个)光入射窗口之间)可能导致不希望的输出耦合(来自细长发光体)并因此降低集中器效率。因此，特别地基本上没有物理接触。如果实际接触面积保持足够小，则光学影响可以忽略不计或者至少是可接受的。因此，例如由某些表面粗糙度或不完全平坦表面导致的一些小点或者由表面上故意创建的一些“最高点”而具有一些物理接触可能是完全可接受的，这些“最高点”将限定两个表面之间的某个平均距离，该两个表面不会提取大量的光，同时实现了较短的平均距离。

此外，一般来说，细长发光体包括两个基本平行的面(辐射输入面和与其相对的相对面)。这两个面在本文中限定了细长发光体的宽度。一般来说，这些面的长度限定了发光体的长度。然而，如上文以及下文所指示的，发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)，其中辐射出射窗口具有辐射出射窗口面积(E)，并且其中辐射输入面面积(A)比辐射出射窗口面积(E)大至少1.5倍，甚至特别地大至少两倍，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，细长发光体包括几何集中因子，该因子被定义为辐射输入面的面积与辐射出射窗口的面积之比，至少为1.5，诸如至少2，如至少5，或者更大(见上文)。这允许例如使用多个固态光源(另见下文)。对于汽车、数字投影仪或高亮度聚光灯应用等典型应用，小而高的辐射通量或发光通量发射表面是期望的。这不能通过单个LED来获得，而是可以通过本光产生***来获得。特别地，辐射出射窗口具有从1至100mm²范围中选择的辐射出射窗口面积(E)。利用这样的尺寸，发射表面可以很小，但是仍然可以实现高辐射或亮度。如上面所指示，细长发光体一般来说具有纵横比(长度/宽度)。这允许小的辐射出射表面，但例如用多个固态光源辐射大的辐射输入表面。

细长发光体的长度通常大于横截面直径或等效圆形横截面直径。在这里，“横截面”是指垂直于细长发光体的细长轴或长度的横截面。(不规则形状)二维形状(诸如横截面)的等效圆直径(或ECD)是等效面积圆的直径。例如，边长为a的正方形的等效圆直径为2*a*SQRT(1/π)。

在特定实施例中，细长发光体具有从0.5至100mm的范围中选择的高度(H)，诸如0.5至10mm。然而，较小的高度也是可能的，诸如大约100至500μm，如至少140μm。细长发光体因此特别是整体的，具有本文所指出的各个面。

大致棒形或条形细长发光体可以具有任何横截面形状，但在实施例中具有正方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形或六边形形状的横截面。通常，陶瓷或晶体是长方体的。在特定实施例中，体可以具有与长方体不同的形状，其中光输入表面具有某种程度的梯形形状。通过这样做，可以更增强光通量，这对于某些应用可能是有利的。因此，在一些实例中(也见上文)，术语“宽度”也可以指直径，诸如在具有圆形横截面的细长发光体的情况下。因此，在实施例中，细长发光体还具有长度(L)、宽度(W)和高度(H)，其中特别地L>W且L>H。特别地，第一面和第二面限定长度，即这些面之间的距离是细长发光体的长度。这些面特别地可以被平行地布置。此外，在特定实施例中，长度(L)为至少2cm，如3至20cm，诸如4至20cm，诸如最大15cm。然而，其他尺寸也是可能的，诸如例如0.5至2cm。

特别地，细长发光体具有被选择为吸收超过95％的光源光的高度(H)。在实施例中，细长发光体具有从0.03至4cm范围中选择的高度(H)，特别是0.05至2cm，诸如0.1至1.5cm，如0.1至1cm。对于本文所指出的铈浓度，这样的宽度足以吸收由光源产生的基本上所有的光(特别地在具有最大激发强度的激发波长处)。

细长发光体也可以是圆柱形棒。在实施例中，圆柱形棒具有沿着棒的纵向方向的一个平坦表面，并且光源可以被定位在该平坦表面上，用于将由光源发射的光有效地耦合到细长发光体中。平坦表面也可以被用于放置散热器。圆柱形细长发光体还可以具有两个平坦表面(例如彼此相对定位或彼此垂直定位)。在实施例中，平坦表面沿着圆柱形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彼此垂直。

特别地，侧面是这样的(多个)平坦表面。特别地，平坦表面具有相对低的表面粗糙度，诸如最大100nm的Ra，诸如在5至100nm的范围内，如高达50nm。

细长发光体还可以包括一个管或多个管。在实施例中，一个管(或多个管)可以填充有气体，如空气或具有较高热导率的另一种气体(诸如氦气或氢气)，或包含氦气、氢气、氮气、氧气和二氧化碳中的两种或更多种的气体。在实施例中，一个管(或多个管)可以填充有液体，诸如水或(另一种)冷却液。

如以下在根据本发明的实施例中阐述的细长发光体还可以在长度方向上折叠、弯曲和/或成形，以使得细长发光体不是直的、线性的条或棒，而是可以包括例如呈90或180度弯曲形式的圆角、U形、圆形或椭圆形、环形或具有多个环形的3维螺旋形。这提供了紧凑的细长发光体，其总长度相对较大(通常沿该总长度引导光)，从而导致相对高的流明输出，但是同时可以被布置在相对小的空间中。例如，细长发光体的发光部分可以是刚性的，而细长发光体的透明部分是柔性的，以提供细长发光体沿其长度方向的成形。光源可以沿着折叠、弯曲和/或成形的细长发光体的长度而被放置在任何地方。

细长发光体的未被用作光输入耦合面积或光出射窗口的部分可以提供有反射器。因此，在一个实施例中，光产生***还包括反射器，该反射器被配置为将发光材料辐射反射回到细长发光体中。因此，光产生***还可以包括一个或多个反射器，其特别地被配置为将从一个或多个除辐射出射窗口之外的其它面逸出的辐射反射回到细长发光体中。特别地，与辐射出射窗口相对的面可以包括这种反射器，尽管在一个实施例中未不与其物理接触。因此，反射器特别地可以不与细长发光体物理接触。因此，在一个实施例中，光产生***还包括光学反射器，其(至少)被配置在第一面的下游并被配置为将光反射回到细长发光体。替代地或附加地，光学反射器也可以被布置在未被用来将光源光耦合入或将发光光耦合出的其他面和/或面的部分处。特别地，这种光学反射器可以不与细长发光体物理接触。此外，(多个)这种光学反射器可以被配置为将发光和光源光中的一个或多个反射回到细长发光体中。因此，基本上所有的光源光可以被保留用于由发光材料(即，(多个)活化剂元素，诸如特别是Ce³⁺)进行转换，并且大部分的发光可以被保留用于从辐射出射窗口耦合出。术语“反射器”也可以指多个反射器。

一个或多个反射器可以由金属反射器组成，诸如沉积在诸如例如玻璃之类的基板上的反射金属层或薄金属板。一个或多个反射器可以由光学透明体组成，该光学透明体包含用于反射(部分)光的光学结构，诸如棱镜结构。一个或多个反射器可以由镜面反射器组成。一个或多个反射器可以包含微结构，诸如棱镜结构或锯齿结构，其被设计成将光线朝向期望的方向反射。

术语“耦合入”和类似术语以及“耦合出”和类似术语指示光从介质变化(从细长发光体外部到细长发光体中，反之亦然)。一般来说，光出射窗口将是一个面(或面的一部分)，其被配置为(基本上)垂直于波导的一个或多个其他面。一般来说，细长发光体将包括一个或多个体轴(诸如长度轴、宽度轴或高度轴)，并且出射窗口被配置为(基本上)垂直于该轴。因此，一般而言，(多个)光输入面将被配置为(基本上)垂直于光出射窗口。因此，辐射出射窗口特别地被配置为垂直于一个或多个辐射输入面。因此，特别地，包括光出射窗口的面不包括光输入面。

为了进一步提高效率和/或为了改善光谱分布，可以包括若干光学元件，如反射镜、滤光器、附加光学器件等。

在特定实施例中，光产生***可以具有配置在第一面处的反射镜，该反射镜被配置为将光反射回到细长发光体中，和/或可以具有配置在第二面处的光学滤光器、(波长选择性)反射镜、反射式偏光器、光提取结构和准直器中的一个或多个。特别地，在实施例中，这些光学元件可以被配置在距体大约0.01至1mm的距离处，诸如0.1至1mm。这可能特别地适用于例如反射镜，其中不期望光学耦合。

在实施例中，当在细长发光体和束成形光学元件之间没有应用透光界面材料时，处于光学接触的两个元件之间的平均距离特别地可以最大大约为相关波长，诸如发射最大值的波长。因此，当期望光学接触时，可以存在物理接触。即使在这样的实施例中，也可能存在非零平均距离，但是等于或低于感兴趣的波长。

在特定实施例中，特别地当不期望光学接触时，平均距离可以如上面所指示，但是在一些地方，例如出于配置目的，可能存在物理接触。例如，与边缘面的接触可能超过侧面总面积的不到10％，诸如超过侧面总面积的5％。因此，最小平均距离可以被定义为例如如上，并且如果存在物理接触，则该物理接触可以与元件(反射镜和/或散热器)物理接触的表面的表面面积的最多10％，诸如最多5％，如最多2％，更特别地最多1％。例如，对于侧面，平均距离可以例如在2和10μm之间(下限基本上被确定为感兴趣波长(在这里，假设例如可见光)的几倍)。这可以通过在相应侧面的总面积的不到1％上具有物理接触(以确保该距离)来实现。

例如，散热器或反射器，或相关表面可以有一些突起，如表面粗糙度，通过这些突起，表面和元件之间可以发生接触，但是平均距离至少为λ_i(或更大，也见上文，为了基本上防止光学接触)，但与等于或小于10％的体表面(该元件可以与之热耦合和/或不光学耦合)存在物理接触，特别地基本上更少。

如上面所指示，光产生***可以包括多个光源。这多个光源可以被配置为向单个侧面或面或向多个面提供光源光；另见下文。当向多个面提供光时，一般来说，每个面将接收多个光源(多个光源的子集)的光。因此，在实施例中，多个光源将被配置为向辐射输入面提供光源光。此外，一般来说该多个光源将被配置成一行或多行。因此，细长发光体是细长的，多个光源可以被配置成一排，其可以基本上平行于细长发光体的细长轴。该行光源可以具有与细长发光体基本相同的长度。

光源可以被配置为提供具有从UV(包括近UV)、可见光和红外(包括近IR)范围中选择的波长的光。

特别地，光源是在操作期间发射(光源光)至少从200至490nm范围中选择的波长的光的光源，特别地在操作期间发射至少从360至490nm范围中选择的波长的光的光源，诸如400至490nm，甚至更特别是在430至490nm范围内，诸如440至490nm，诸如最大480nm。该光可以部分地被发光材料使用。因此，在特定实施例中，光源被配置为产生蓝光。在一个特定实施例中，光源包括固态光源(诸如LED或激光二极管)。术语“光源”也可以涉及多个光源，诸如例如2至2000个光源，诸如2至500个光源，如2至100个光源，例如至少4个光源，诸如在实施例中特别是4至80个(固态)光源，尽管可以应用更多的光源。术语“光源”也可以涉及一个或多个光源，这些光源被定制为被应用于这样的集光发光集中器，例如具有与细长发光集中器的细长光输入表面相匹配的长的细长辐射表面的一个或多个LED。因此，术语LED也可以指代多个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。在一个实施例中(也见下文)，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辐照细长发光体的不同面。此外，术语“光源”在实施例中还可以指的是所谓的板上芯片(COB)光源。术语“COB”特别是指半导体芯片形式的LED芯片，其既不被封装也不被连接，而是直接被安装在基板上，诸如PCB(“印刷电路板”)等等。因此，可以在同一基板上配置多个半导体光源。在实施例中，COB是一起被配置作为单个照明模块的多LED芯片。

在一个实施例中，光产生***包括多个光源。特别地，多个光源的光源光具有光谱重叠，更特别地，它们是相同类型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，光源可以基本上具有相同的发射最大值(“峰值发射最大值”)，诸如在10nm的带宽内，特别地在8nm内，诸如在5nm内(例如通过箱处理(binning)获得)。然而，在又一个实施例中，光产生***可以包括单个光源，特别地具有相对大的裸片的固态光源。因此，在本文中也可以应用短语“一个或多个光源”。

在实施例中，诸如例如当应用两个或多个不同的透光体时，可以存在两种或更多种不同的发光材料。在这样的实施例中，光源可以包括具有能够激发两种不同发光材料的两个或更多个不同发射光谱的光源。这样的两个或更多个不同的光源可以属于不同的箱。

光源特别地被配置为向细长发光体(即，向(多个)辐射输入面)提供至少0.2瓦特/mm²的蓝色光功率(W_opt)。蓝色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(另见下文)。特别地，光子通量平均至少为4.5*10¹⁷光子/(s.mm²)，诸如至少6.0*10¹⁷光子/(s.mm²)。假设蓝色(激发)光，这可能例如对应于分别被提供给平均至少为0.067瓦/mm²和0.2瓦/mm²的辐射输入面中的至少一个的蓝光功率(W_opt)。在这里，术语“平均”特别地指示(辐射输入表面中的至少一个)面积上的平均。当辐照多于一个辐射输入表面时，那么特别地，这些辐射输入表面中的每一个都接收这种光子通量。此外，特别地，所指示的光子通量(或当应用蓝色光源光时的蓝色功率)也是随时间的平均。

在又一个实施例中，特别地对于(DLP(数字光处理))投影仪应用，多个光源以脉冲操作来进行操作，其中占空比选自10至80％的范围，诸如25至70％。

光产生***可以包括多个发光集中器，诸如在2至50个集中器的范围内，如2至20个光集中器(其例如可以被堆叠)。

短语“被配置为在辐射出射窗口处提供发光材料辐射”和类似的短语特别是指其中在发光集中器内(即，在细长发光体内)产生发光材料辐射的实施例，并且部分发光材料辐射将到达辐射出射窗口并从发光集中器逸出。因此，在辐射出射窗口的下游提供发光材料辐射。辐射出射窗口下游的转换器辐射至少包括经由辐射出射窗口从光转换器逸出的发光材料辐射。代替术语“转换器辐射”，也可以使用术语“光集中器光”。泵浦辐射可以被应用于单个辐射输入面或多个辐射输入面。

在实施例中，长度(L)选自1至100cm的范围，诸如特别是2至50cm，如至少3cm，诸如5至50cm，如最大30cm。这可能因此适用于所有发光集中器。然而，该范围指示不同的发光集中器在该范围内可以具有不同的长度。

在又一些实施例中，(发光集中器的)细长发光体包括细长陶瓷体。例如，掺杂有Ce³⁺(三价铈)的发光陶瓷石榴石可以被用来将蓝光转换为波长更长的光，例如在绿色到红色的波长范围内，诸如在大约500至750nm的范围内，或者甚至在青色中。为了在所期望的方向上获得足够的吸收和光输出，使用透明棒(特别地，基本上被成形为束)是有利的。这种棒可以被用作光集中器，将光源光转换成转换器辐射并在出射表面处提供(大量)(聚光的)转换器辐射。基于光集中器的光产生***可以例如对投影仪应用感兴趣。对于投影仪，红色、黄色、绿色和蓝色的发光集中器很感兴趣。基于石榴石的绿色和/或黄色发光棒可能相对有效。这种集中器特别地基于YAG:Ce(即Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺)或LuAG，其可以被指示为(Y_1-xLu_x)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺，其中0≤x≤1，诸如在实施例中为Lu₃Al₅O₁₂:Ce³⁺。“红色”石榴石可以通过在YAG石榴石中掺杂Gd(“YGdAG”)来制成。青色发射器可以由例如用Ga取代(部分)Al(例如在LuAG中)(以提供“LuGaAG”)来制成。蓝色发光集中器可以基于YSO(Y₂SiO₅:Ce³⁺)或类似化合物或BAM(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺)或类似化合物，特别是被配置为(多个)单晶。术语类似化合物特别是指具有相同晶体结构但是其中一个或多个阳离子至少部分地被另一种阳离子取代的化合物(例如，Y被Lu和/或Gd取代，或Ba被Sr取代)。可选地，阴离子也可以至少部分地被取代，或者阳离子-阴离子组合，诸如用Si-N取代Al-O的至少部分。

因此，特别地，细长发光体包括陶瓷材料，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成例如在绿色、黄色和红色中的一个或多个中的转换器辐射，该转换器辐射至少部分地从辐射出射窗口逸出。

在实施例中，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)和/或镥(Lu)和/或钆(Gd)，并且其中B包括铝(Al)和/或镓(Ga)，特别地至少为Al。如下文进一步指示的，A也可以指的是其他稀土元素，并且B可以仅包括Al，但是也可以可选地包括镓。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，如本领域已知的，由该式所指示的化合物还可以可选地包括与化学计量的小偏差。

如上面所指示，在实施例中，陶瓷材料包括石榴石材料。然而，也可以应用其他(晶体)立方***。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特别地选自Sc、Y、Tb、Gd和Lu(特别地至少为Y和/或Lu，并且可选地为Gd)，其中B特别地选自Al和Ga(特别地至少为Al)。更特别地，A(基本上)包含(i)镥(Lu)、(ii)钇、(iii)钇(Y)和镥(Lu)、(iv)钆(Gd)，可选地与上述之一组合，而B包含铝(Al)或镓(Ga)或两者的组合。这种石榴石掺杂有铈(Ce)，并且可选地掺杂有其他发光物质，诸如镨(Pr)。

如上面所指示，元素A特别地可以选自由钇(Y)和钆(Gd)组成的组。因此，A₃B₅O₁₂:Ce³⁺特别是指(Y_1-xGd_x)₃B₅O₁₂:Ce³⁺，其中x特别是在0.1至0.5的范围内，更特别是在0.2-0.4的范围内，甚至更特别是在0.2至0.35的范围内。因此，A可以包含在50至90原子％的Y范围内，更特别是至少60至80原子％的Y，甚至更特别是A的65至80原子％包含Y。此外，A因此特别地包含至少10原子％的Gd，诸如在10至50原子％范围内的Gd，如20至40原子％，甚至更特别是20至35原子％的Gd。

特别地，B包含铝(Al)，然而，B也可以部分地包含镓(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可以被取代(即，A离子基本上由90摩尔％或更多的Al和10摩尔％或更少的Ga、Sc和In中的一个或多个组成)；B特别地可以包含高达大约10％的镓。因此，B可以包含至少90原子％的Al。因此，A₃B₅O₁₂:Ce³⁺特别是指(Y_1-xGd_x)₃Al₅O₁₂:Ce³⁺，其中x特别地在0.1至0.5的范围内，更特别地在0.2至0.4的范围内。

在另一个变体中，B(特别地Al)和O可以至少部分地被Si和N取代。可选地，最多大约20％的Al-O可以被Si-N取代，诸如最多10％。

对于铈的浓度，指示n摩尔％Ce表明n％的A被铈取代。因此，A₃B₅O₁₂:Ce³⁺也可以被定义为(A_1-nCe_n)₃B₅O₁₂，其中n在0.001-0.036的范围内，诸如0.0015至0.01。因此，基本上包含Y和摩尔Ce的石榴石实际上可以指的是((Y_1-xGd_x)_1-nCe_n)₃B₅O₁₂，其中x和n如上定义。

特别地，陶瓷材料可通过烧结过程和/或热压过程获得，可选地随后是在(轻微)氧化气氛中的退火。术语“陶瓷”特别地涉及一种无机材料，其尤其可通过如下条件加热(多晶)粉末而获得：在至少500℃的温度下，特别地至少800℃，诸如至少1000℃，如至少1400℃，在诸如10^-8至500MPa的范围内的减压、大气压或高压下，诸如特别地至少0.5MPa，特别地至少1MPa，如1至大约500MPa，诸如至少5MPa，或至少10MPa，特别地在单轴或等静压下，特别地在等静压下。获得陶瓷的特定方法是热等静压(HIP)，而HIP过程可以是烧结后HIP、胶囊HIP或组合的烧结HIP过程，如在上面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直接如此被使用，或者可以进一步被处理(如抛光)。陶瓷特别地具有理论密度(即单晶的密度)的至少90％(或更高，见下文)的密度，诸如至少95％，如在97至100％的范围内。陶瓷可能仍然是多晶的，但是在晶粒(压制颗粒或压制附聚物颗粒)之间具有减小的或大大减小的体积。例如可以在惰性气体中进行在诸如HIP之类的高压下加热，诸如包含N₂和氩(Ar)中的一个或多个。特别地，在高压下加热之前是在选自1400至1900℃的温度下的烧结过程，诸如1500至1800℃。这种烧结可以在减压下进行，诸如在10^-2Pa或更低的压力下。这种烧结可能已经导致理论密度的至少95％的密度，甚至更特别地至少99％。在预烧结和加热之后，特别是在高压下，诸如HIP，细长发光体的密度可以接近于单晶的密度。然而，不同之处在于，在细长发光体中存在晶界，因为细长发光体是多晶的。这样的晶界可以例如可以通过光学显微镜或SEM来检测。因此，本文中的细长发光体特别是指具有与(相同材料的)单晶基本上相同的密度的烧结多晶。这样的体因此对于可见光可以是高度透明的(除了光吸收物质诸如特别是Ce³⁺的吸收之外)。

发光集中器也可以是晶体，诸如单晶。这种晶体可以在更高温度的过程中从熔体中生长/拉出。大的晶体，通常被称为晶锭，可以被切割成小块以形成透光体。上面提及的多晶石榴石是可替代地也可以以单晶形式生长的材料的示例。

在获得细长发光体之后，可以对体进行抛光。在抛光之前或之后，可以(在氧化气氛中)执行退火过程，特别地在抛光之前。在另外的特定实施例中，退火过程持续至少2个小时，诸如在至少1200℃下至少2小时。此外，特别地，氧化气氛包括例如O₂。

在特定实施例中，发光集中器也可以是具有光转换属性的另一种材料，诸如例如玻璃中的量子点，透明介质中的纳米磷光体等。

光产生***还可以包括与发光集中器热接触的冷却元件。冷却元件可以是散热器或主动冷却元件，诸如珀尔帖元件。此外，冷却元件可以经由其他手段(包括经由空气的热传递)来与细长发光体热接触，或者与可以传递热量的中间元件(诸如导热膏)热接触。然而，特别地，冷却元件与细长发光体物理接触。术语“冷却元件”也可以指的是多个相同或不同的冷却元件。

因此，光产生***可以包括被配置为促进固态光源和/或发光集中器的冷却的散热器。散热器可以包括如下元素或者由其组成：铜、铝、银、金、碳化硅、氮化铝、氮化硼、碳化铝硅、氧化铍、碳化硅、碳化铝硅、铜钨合金、铜钼碳化物、碳、金刚石、石墨及其两种或多种的组合。替代地或附加地，散热器可以包括氧化铝或由氧化铝组成。术语“散热器”也可以指的是多个(不同的)散热器。光产生***还可以包括一个或多个冷却元件，该冷却元件被配置为冷却细长发光体。对于本发明，冷却元件或散热器可以被用来冷却细长发光体，并且相同或不同的冷却元件或散热器可以被用来冷却光源。冷却元件或散热器还可以为进一步的冷却手段提供接口或者允许冷却传送以将热量消散到环境中。例如，冷却元件或散热器可以连接到热管或水冷***，其连接到放置得更远的散热器，或者可以通过诸如由风扇产生的气流来直接冷却。被动冷却和主动冷却都可以被应用。

在特定实施例中，散热器(或冷却元件)和细长发光体之间没有物理接触。特别地，平均距离至少是通过发光材料的发光所透射的光的强度平均波长。在实施例中，细长发光体与散热器或冷却元件之间的平均距离为至少1μm，诸如至少2μm，如至少5μm。此外，为了良好的热传递，细长发光体与散热器或冷却元件之间的平均距离不大于50μm，诸如不大于25μm，如不大于20μm，诸如等于或小于15μm，如最大10μm。代替术语“散热器”，也可以应用术语冷却元件。

术语“散热元件”和类似术语在本文中是指将来自细长发光体和/或光源的热量从细长发光体和/或光源消散的元件。为此，散热元件特别地包括(高)导热材料并且可以包括或可以热耦合到散热器。一般来说，散热元件是无源元件，其不产生热能，但是将热能引导远离细长发光体和/或光源。代替术语“散热元件”，也可以应用术语“热传递元件”。

在实施例中，束成形光学元件可以与细长发光体集成。

光产生***可以例如是如下***的一部分或者可以被应用在例如如下***中：办公室光发生***、家居应用***、商店光发生***、家庭光发生***、重点光发生***、聚光灯发生***、剧院光发生***、建筑照明、光纤应用***、投影***、自发光显示***、像素化显示***、分段显示***、警告标志***、医疗照明应用***、指示标志***、装饰光产生***、便携式***、汽车应用、温室光产生***、园艺照明或LCD背光等。光产生***也可以是如下***或者可以被应用在如下***中：例如材料固化***、增材制造***、计量***、UV灭菌***、(IR)成像***、光纤照明***等。在一个方面，本发明还提供了一种投影***或照明器，其包括如本文所述的光产生***或多个这样的光产生***。

在另一方面，本发明还提供了一种投影***、照明***或照明器，包括如本文所定义的光产生***。照明***的使用允许创建产生具有高亮度和所期望的光学扩展量的光的***或照明器。

根据本发明的光产生***可以被用于例如舞台照明、建筑照明，或者被应用于(荧光)显微镜或内窥镜光产生***。因此，在实施例中，本发明还提供了一种投影***、照明***或照明器，包括如本文所定义的一个或多个光产生***。例如，这样的投影***、照明***或照明器还可以包括一个或多个附加光学元件，如滤光器、准直器、反射器、波长转换器、透镜元件等中的一个或多个。照明***例如可以是用于汽车应用的光产生***，如前灯或后灯。

本文中的术语白光是本领域技术人员已知的。它特别地涉及这样的光：其具有相关色温(CCT)在大约2000和20000K之间，特别地在2700至20000K之间，用于一般照明则特别地在大约2700K和6500K的范围内，以及用于背光目的则特别地在大约7000K和20000K的范围内，并且特别地距BBL(黑体轨迹)大约15SDCM(颜色匹配的标准偏差)以内，特别地距BBL大约10SDCM以内，甚至更特别地距BBL大约5SDCM以内，例如距BBL大约3SDCM以内。

细长发光体，以及可选的束成形光学元件，可以包括透光主体材料(因此不考虑发光材料，或者更特别地在实施例中不考虑发光物质，诸如三价铈)，特别地，用于一个或多个可见光波长的透光材料，诸如绿色和红色，并且一般来说还有蓝色。合适的主体材料可以包括选自由透射性有机材料组成的组的一个或多个材料，诸如选自无定形聚合物组，例如PC(聚碳酸酯)、聚甲基丙烯酸酯(PMA)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(树脂玻璃或有机玻璃)、醋酸丁酸纤维素(CAB)、硅酮、PDMS(聚二甲基硅氧烷)和COC(环烯烃共聚物)。特别地，透光材料可以包括芳族聚酯或其共聚物，例如聚碳酸酯(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)、聚己二酸乙烯酯(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)。因此，透光材料特别地聚合物透光材料。

然而，在另一个实施例中，透光材料可以包括无机材料。特别地，无机透光材料可以选自由玻璃、(熔融)石英、透光陶瓷材料(诸如石榴石)和硅酮组成的组。玻璃陶瓷材料也可以被应用。此外，可以应用包括无机和有机部分的混合材料。特别地，透光材料包括PMMA、透明PC或玻璃中的一者或多者。

当发光材料，如无机发光材料、量子点、有机分子等，被嵌入在主体基质中时，发光材料的浓度在实施例中可以选自0.01至5重量％(重量％)的范围，诸如0.01至2重量％。

高亮度光源可以被用于例如前投影仪、背投影仪、演播室照明、舞台照明、娱乐照明、汽车前照明、建筑照明、增强照明(包括数据/内容)、显微镜、计量学、医疗应用(例如数字病理学)等等中。

代替A₃B₅O₁₂，本发明也可以与另一种含铈材料一起被应用，诸如例如M₂SiO₅:Ce³⁺，其中M是指选自镧系元素和钇的一个或多个元素，特别地，其中M包括Y、La、Gd和Lu中的一者或多者。本文所描述的所有实施例也可以与这种发光材料相关地被应用。

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，其中对应的附图标记指示对应的部分，并且其中：

图1A至图1I示意性地描绘了本发明的一些方面；和

图2A和图2B示意性地示出了根据本发明的光产生器件的实施例；

图3A至图3J示意性地描绘了本发明的一些其他方面；

图4示意性地描绘了光学模拟的结果。

示意图不一定按比例绘制。

具体实施方式

根据本发明的光产生***可以被使用在如下应用中：包括但不限于灯、光模块、照明器、聚光灯、闪光灯、投影仪、(数字)投影设备、汽车照明(诸如例如机动车辆的前灯或尾灯)、竞技场照明、剧院照明和建筑照明。

作为如下所阐述的根据本发明实施例的一部分的光源可以适合用于在操作中发射具有第一光谱分布的光。该光随后被耦合到光导或波导中；在这里是细长发光体。光导或波导可以将第一光谱分布的光转换成另一光谱分布并将光引导到出射表面。

如本文所定义的光产生***的实施例在图1A中被示意性地描绘。图1A示意性地描绘了包括多个固态光源10和发光集中器5的光产生***1000，该发光集中器5包括细长发光体100，该细长发光体100具有限定细长发光体100的长度L的第一面141和第二面142。细长发光体100包括一个或多个辐射输入面111，在此作为示例，包括两个相对布置的面，用附图标记143和144来指示(其例如限定高度H)，其在此也被指示为边缘面或边缘147。此外，细长发光体100包括辐射出射窗口112，其中第二面142包括辐射出射窗口112。多个固态光源10被配置为向一个或多个辐射输入面111提供(蓝色)光源光11。如上面所指示，它们特别地被配置为向辐射输入面111中的至少一个提供平均至少为0.067瓦特/mm²的蓝色功率W_opt。附图标记BA指示体轴，在长方体实施例中，其将基本上平行于边缘侧147。附图标记140一般来说指的是侧面或边缘面。

细长发光体100可以包括陶瓷材料120，该陶瓷材料120被配置为将(蓝色)光源光11的至少一部分波长转换成转换器光101，诸如绿色和红色转换器光101中的至少一者或多者。如上面所指示，陶瓷材料120包括A₃B₅O₁₂:Ce³⁺陶瓷材料，其中A包括例如钇(Y)、钆(Gd)和镥(Lu)中的一者或多者，其中B包括例如铝(Al)。附图标记21指示反射器。前者当期望绿光时可以例如减少非绿光，或者当期望红光时可以减少非红光。后者可以被用来将光反射回到细长发光体或波导中，从而提高效率。注意，可以使用比示意性描绘的反射器更多的反射器。注意，细长发光体也可以基本上由单晶组成，在实施例中，其也可以是A₃B₅O₁₂:Ce³⁺。

光源原则上可以是任何类型的光源，但是在一个实施例中是固态光源，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LED或激光二极管或OLED的阵列，或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产生UV和/或蓝色范围内的光源光的蓝色光源，该范围被定义为在380nm和490nm之间的波长范围。在另一个实施例中，光源是UV或紫光光源，即在低于420nm的波长范围内发射。在LED或激光二极管或OLED的多个或阵列的情况下，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，诸如但不限于UV、蓝色、绿色、黄色或红色。

光源10被配置为提供光源光11，该光源光11被用作泵浦辐射7。发光材料120将光源光转换为发光材料光8(也见图1E)。在辐射出射窗口112处逸出的光被指示为转换器光101，并且将包括发光材料光8。注意，由于重吸收，发光集中器5内的发光材料光8的一部分可以被重吸收。因此，光谱分布可以相对于例如低掺杂***和/或相同材料的红移。光产生***1000可以被用作发光集中器以泵浦另一个发光集中器。

图1A和图1C示意性地描绘了光产生***1000的实施例。光产生***1000包括束成形光学元件24、26，例如复合抛物面聚光元件(CPC)24或截头球面光学元件26，两者都具有辐射入射窗口211。束成形光学元件24、26的辐射入射窗口211光学耦合到细长发光体100的第一辐射出射窗口112。在替代实施例中，束成形光学元件24、26是截棱锥元件或圆顶形元件。

参考图1B和图1D，图1B涉及图1A中所示的光产生***1000，并且图1D涉及图1C中所示的光产生***1000。再次参考图1B和图1D，第二面142具有第二面表面面积A1，并且第一辐射出射窗口112具有第一辐射出射窗口表面面积A2，其中第一辐射出射窗口表面面积A2小于第二面表面面积A1。第二面142的剩余部分148包括第一反射元件150。第一反射元件150尤其可以是单独的反射器的形式或者可以是被提供在第二面142的一部分上的反射涂层的形式。第二面142具有高度H和宽度W。第一辐射出射窗口112以及因此的辐射入射窗口211具有高度H1和宽度W。

在图1A和图1B中所示的光产生***1000的实施例中，第一辐射光出射窗口表面面积A2与第二面表面面积A1之比等于0.5。在图1C和图1D中所示的光产生***1000的实施例中，这个比率等于0.3。在实施例中，第一辐射光出射窗口表面面积A2与第二面表面面积A1之比在0.25≤A2/A1≤0.75的范围内，优选地在0.25≤A2/A1≤0.65的范围内，更优选地在0.4≤A2/A1≤0.6的范围内。

如图1A和图1C中所示，细长发光体100具有至少两个端部，并在发光体100的端部之一处的第一基表面(也被指示为第一面141)与在发光体100的另一端部的第二基表面(也被指示为第二面142)之间沿轴向方向延伸。

图1A和图1C还示意性地描绘了其中辐射出射窗口112与一个或多个侧面140中的一个或多个具有不等于0°且不等于180°的角度的实施例。此外，辐射输入面111和辐射出射窗口112可以与一个或多个侧面140中的一个或多个具有不等于0°且不等于180°的角度α。在这里，角度α是90°。

图1E示意性地描绘了可能的陶瓷体或晶体作为波导或发光集中器的一些实施例。各个面用附图标记141至146来指示，并且边缘面一般来说用附图标记147来指示。第一种变体，板状或束状细长发光体具有各面141至146。未被示出的光源可以被布置在各面143至146中的一个或多个处。第二变体是管状棒，具有第一和第二面141和142，以及圆周面143。未被示出的光源可以被布置在细长发光体周围的一个或多个位置处。这种细长发光体将具有(基本上)圆形或圆周的横截面。第三变体基本上是前两个变体的组合，具有两个弯曲侧面和两个平坦侧面。在具有圆形横截面的实施例中，侧面的数目可以被认为是无限的(≦)。

在本申请的上下文中，光导的侧表面应被理解为光导沿着其延伸的外表面或面。例如，在光导为圆柱体形式的情况下，光导的端部之一处的第一基表面由圆柱体的底表面构成，并且光导的另一端部处的第二基表面由圆柱体的顶表面构成，横侧表面是圆柱体的侧表面。在本文中，横侧表面也用术语边缘面或侧面140来指示。

图1E中所示的变体不是限制性的。被用作光导的陶瓷体或晶体通常可以是棒状或条状光导，包括在相互垂直的方向上延伸的高度H、宽度W和长度L，并且在实施例中是透明的，或者是透明且发光的。光通常在长度L方向上被引导。高度H在实施例中<10mm，在其他实施例中<5mm，在又一些实施例中<2mm。宽度W在实施例中<10mm，在其他实施例中<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，在其他实施例中至少是宽度W的2倍或高度H的2倍，在又一些实施例中至少是宽度W的3倍或高度H的3倍。因此，特别地，(长度L/宽度W的)纵横比大于1，诸如等于或大于2，诸如至少5，如甚至更特别地在10至300的范围内，诸如10至100，如10至60，如10至20。术语“纵横比”可以是指长度L/宽度W之比或高度H/宽度W之比。图1A和图1C示意性地描绘了具有四个长侧面的实施例，其中例如可以用光源光辐照长侧面中的一个、两个或四个。

高度H/宽度W的纵横比通常为1:1(例如用于一般的光源应用)或1:2、1:3或1:4(例如用于诸如前照灯之类的特殊光源应用)或4:3、16:10、16:9或256:135(例如用于显示应用)。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、聚光的光输出，光出射表面的面积可以小于光输出表面的面积。光出射表面可以具有任何形状，但是在一个实施例中被成形为正方形、矩形、圆形、椭圆形、三角形、五边形或六边形。

注意，在本文示意性描绘的所有实施例中，辐射出射窗口112特别地被配置为垂直于(多个)辐射输入面111。因此，在实施例中，辐射出射窗口和(多个)辐射输入面被配置为垂直。在又一个实施例中，辐射出射窗口可以相对于一个或多个辐射输入面而被配置成具有小于或大于90°的角度。

注意，尤其是对于使用激光源来提供光源光的实施例，辐射出射窗口可以被配置为与(多个)辐射输入面相对，而反射镜21可以由具有孔的反射镜组成以允许激光通过反射镜，而经转换的光具有在反射镜21处反射的高概率。替代地或附加地，反射镜可以包括二向色镜。

图1F非常示意性地描绘了包括如本文所定义的光产生***1000的投影仪或投影***2。举例来说，在这里，投影***2包括至少两个光产生***1000，其中第一光产生***1000a被配置为提供例如绿光101，并且其中第二光产生***1000b被配置为提供例如红光101。光源10例如被配置为提供蓝光。这些光源可以被用来提供投影(光)3。注意，被配置为提供光源光11的附加光源10不必与被用于泵浦(多个)发光集中器的光源相同。此外，在这里，术语“光源”也可以指的是多个不同的光源。投影***2是光产生***1000的示例，该光产生***特别地被配置为提供光产生***光1001，该光产生***光1001将特别地包括光产生***光101。

高亮度光源适用于各种应用，包括聚光灯、舞台照明、前照灯和数字光投影。

为此目的，可以使用所谓的发光集中器，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。可以使用这种透明发光材料的棒，然后由LED照射它以在棒内产生更长的波长。经转换的光将留在发光材料(诸如处于波导模式的掺杂石榴石)中，然后可以将其从其中一个表面提取，从而导致强度增益(图1G)。

用于投影仪应用的高亮度基于LED的光源似乎具有相关性。例如，可以通过由一组离散的外部蓝色LED泵浦发光集中器棒来实现高亮度，因此包含在发光棒中的磷光体随后将蓝色光子转换为绿色或红色光子。由于发光棒主体材料的高折射率(通常为～1.8)，经转换的绿色或红色光子由于全内反射而几乎完全被捕获在棒内部。在棒的出口面处，光子通过一些提取光学器件(例如复合抛物面集中器(CPC)或微折射性结构(微球或锥体结构))而从棒中被提取。结果，可以在相对较小的出射面处提取在棒内部产生的高发光功率，从而提高了光源亮度，实现了(1)更小的光学投影架构和(2)各种组件的更低成本，因为这些可以被做得更小(尤其是相对昂贵的投影显示面板)。

图1H示意性地描绘了包括光产生***1000的照明***1或任何其他类型的照明设备的实施例。照明***1提供光，光可以-在照明***1的控制模式中-包括照明***光1001。

图1I示意性地描绘了包括光产生器件1000的照明器4的实施例。附图标记301指示用户界面，其可以与控制***(未描绘)在功能上耦合，控制***被包括在照明***1000中或在功能上耦合到照明***1000。照明器4提供照明***光1001。

图2A至图2B示意性地描绘了光产生***1000的实施例，该光产生***1000包括被配置为提供光源光11的光源10和具有长度L的细长发光体100(例如参见图2C)。

如上面所指示，细长发光体100在长度的至少一部分上包括(N个)侧面140，在这里是4个。(n个)侧面140包括第一侧面143和第二侧面144，第一侧面143包括辐射输入面111，第二侧面144被配置为平行于第一侧面143，其中侧面143、144限定高度H。

如上面所指示，细长发光体100还包括桥接在第一侧面143与第二侧面144之间的高度h的至少一部分的辐射出射窗口(例如参见图1A)。发光体100包括含有三价铈的石榴石型A₃B₅O₁₂发光材料120，其中石榴石型A₃B₅O₁₂发光材料120被配置为将光源光11的至少一部分转换成转换器光101。

此外，光产生***1000包括与一个或多个侧面140热接触的一个或多个热传递元件200和被配置在第二侧面144处并被配置为将从细长发光体100逸出的光源光11经由第二面144反射回到细长发光体100中的反射器2100。

一个或多个热传递元件200特别地被配置为在细长发光体100的至少部分长度上平行于一个或多个侧面140的至少一部分，与相应的一个或多个侧面140相距最短距离(d11)。最短距离d11特别是1μm≤d11≤100μm。

如图2A-图2B中所示，一个或多个热传递元件200包括指向一个或多个侧面140的一个或多个热传递元件面201。如这些示意图中所示，一个或多个热传递元件200至少与除第一侧面143之外的所有侧面140热接触。此外，还如这些示意图中所示，一个或多个热传递元件200可以被配置为单片式热传递元件220。在实施例中，这种单片式热传递元件220被配置为与用于光源10的支撑件240热接触。一个或多个热传递元件200可以特别地被配置用于将热量引导离开发光体100。

一个或多个热传递元件200的指向第二面144的热传递元件面201包括反射器2100。在这里，指向发光体100的所有面201都包括这种反射器2100。

图2B示意性地描绘了单片式热传递元件220的另一个实施例，包括被配置为容纳发光体100的狭槽205。光源10可以被提供为LED条。单片式热传递元件220被用于冷却发光体100。

用附图标记250来指示的可选的中间板可以用作将发光体保持在与光源的期望距离处的间隔件，并且还可以用作从发光体侧面逸出的光的反射器。作为替代方案，间隔件可以与一个或多个热传递元件200集成，特别是与顶部的一个或多个热传递元件200(诸如顶部冷却块)集成。

在图2A至图2B中，一个或多个热传递元件被配置在至少180°的圆形截面内，在这里实际上是大约270°。

如上所示，在实施例中，光产生***1000包括被配置为提供光源光11的多个光源10和包括一个或多个侧面140的细长发光体100，细长发光体100包括辐射输入面111和辐射出射窗口112，其中辐射输入面111被配置为与多个光源10成光接收关系，其中细长发光体100包括发光材料120，发光材料120被配置为将(在辐射输入面111处接收到的)光源光11的至少一部分转换成发光材料光8。

图3A至图3I示出了根据本发明的光产生***1000的另外实施例，其中与图1A和图1I中的附图标记相对应的附图标记指示对应的部分。

图3A示出了包括束成形光学元件28的光产生***1000的实施例，该束成形光学元件28包括部分复合抛物面集中器。示意图I和II相对于彼此围绕体轴BA旋转90°。部分复合抛物面集中器被配置为复合抛物面集中器，该复合抛物面集中器沿着与复合抛物面集中器的对称平面重合的平面132相交，平行于其光轴OA。第一辐射出射窗口表面面积A2与端表面面积A1之比为0.5。可选地，光学元件152被配置在细长发光体100和束成形光学元件28之间。在一个实施例中，部分复合抛物面集中器是复合抛物面集中器的一半。在替代实施例中，束成形光学元件28包括沿着其对称平面相交的部分截棱锥元件、部分截球形元件或部分圆顶形元件。替代地，第一辐射出射窗口112的第一辐射出射窗口表面面积A2与第二面142的第二面表面面积A2相同。

图3B示出了光产生***1000的实施例，与图3A中所示的实施例相比，其包括第二反射元件154。示意图I和II围绕体轴BA相对于彼此旋转90°。第二反射元件154被配置为平行于平面132。第二反射元件154可以是被提供在平面132上的反射器或反射涂层的形式。在替代实施例中，第一反射元件150和第二反射元件154被组合成组合的反射元件。可选地，光学元件152被配置在细长发光体100和束成形光学元件28之间。在替代实施例中，第二反射元件154还被用于束成形光学元件28的机械支撑和/或用于将束成形光学元件28对准到细长发光体100。

图3C示出了包括束成形光学组件30的光产生***1000的实施例，该束成形光学组件30包括复合抛物面集中器的四分之一，其可以通过如下来获得：沿着与复合抛物面集中器的对称平面相交的平面132而与复合抛物面集中器相交，然后沿着与该部分的第二对称平面重合的另一个平面而与每个部分相交。两个相交平面相对于彼此被垂直定位。以这种方式获得了四分之一复合抛物面集中器。示意图I和II相对于彼此围绕体轴BA旋转90°。可选地，光学元件152被配置在细长发光体100和束成形光学元件30之间。

图3D示出了包括束成形光学元件32的光产生***1000的实施例，该束成形光学元件32包括半复合抛物面集中器。示意图I和II相对于彼此围绕体轴BA旋转90°。部分复合抛物面集中器被配置作为复合抛物面集中器，其沿着与复合抛物面集中器的对称平面重合的平面相交，平行于其光轴OA。第一光出射窗口面积A2与端表面面积A1之比大于0.5。可选地，光学元件152被配置在细长发光体100和束成形光学元件32之间。包括半复合抛物面集中器的束成形光学元件32被配置为使得在它不是部分复合抛物面集中器而是全复合抛物面集中器的情况下，复合抛物面集中器的辐射入射窗口的表面面积将大于细长发光棒100的第一辐射出射窗口112的表面面积。

图3E示出了包括束成形光学元件34的光产生***1000的实施例，该束成形光学元件34包括半复合抛物面集中器。示意图I和II相对于彼此围绕体轴BA旋转90°。部分复合抛物面集中器被配置作为复合抛物面集中器，其沿着与复合抛物面集中器的对称平面重合的平面相交，平行于其光轴OA。第一光出射窗口面积A2与端表面面积A1之比小于0.5。可选地，光学元件152被配置在细长发光体100和束成形光学元件34之间。包括半复合抛物面集中器的束成形光学元件34被配置为使得在它不是部分复合抛物面集中器而是全复合抛物面集中器的情况下，复合抛物面集中器的辐射入射窗口的表面面积将小于细长发光棒100的第一辐射出射窗口112的表面面积。

图3F示出了光产生***1000的实施例，其中与图3A中所示的实施例相比，第一面141相对于第二面142而倾斜或偏斜，或者换句话说，相对于垂直于体轴BA的虚拟平面而倾斜或偏斜。该实施例的优点是，随着更多的光在辐射出射窗口112处被再循环并耦合出细长发光体100，光产生***1000的光学效率得到改善。在替代实施例中，第一面141是以如图3F中所示相反的顺序相对于第二面142而倾斜。反射器21可以是反射镜。

图3G示出了光产生***1000的实施例，其中与图3F中所示的实施例相比，反射元件156沿着侧面140中的一个或多个的一部分来进行定位。反射元件156也可以是与反射器21组合成单个反射元件。该实施例的优点是，随着更多的光在辐射出射窗口112处被再循环并耦合出细长发光体100，光产生***1000的光学效率得到改善。在替代实施例中，第一面141是以如图3F中所示相反的顺序相对于第二面142而倾斜。反射器21可以是反射镜。

图3H示出了光产生***1000的实施例，其中与图3F中所示的实施例相比，由表面面积158所指的未被光学耦合到束成形光学元件28的第二面142的部分相对于垂直于体轴BA的虚拟平面而倾斜。反射元件150与表面面积158相关联。该实施例的优点是，随着更多的光在辐射出射窗口处被再循环并耦合出细长发光体100，光产生***1000的光学效率得到改善112。反射元件150可以是反射镜。在替代实施例中，第一面141和反射器21平行于垂直于体轴BA的虚拟平面。

图3I示出了光产生***1000的实施例，其中与图3A中所示的实施例相比，全复合抛物面集中器28相对于第二面142居中地进行定位，并且其中第一辐射出射窗口112具有第一辐射出射窗口表面面积A2，其小于第二面表面面积A1。反射元件160与第二面142的未被光学耦合到复合抛物面集中器28的面积相关联并且与侧面140中的一个或多个的一部分相关联。该实施例的优点是，光学效率随着更多的光在辐射出射窗口112处被再循环并耦合出细长发光体100，光产生***1000的性能得到改善。

图3J示出了图3I中所指的反射元件160的一些示例I、II和II。

制造包括半复合抛物面集中器的束成形光学元件28的方法包括以下步骤。在第一步骤中，提供一半复合抛物面集中器形状的铸模。在第二步骤中，玻璃材料经由铸模的与束成形光学元件28的相交平面132相关联的一侧而被压入到铸模中，见图3A。在第三步骤中，从铸模中取出一半复合抛物面集中器并沿着相交平面132进行研磨或抛光。以类似的方式可以制造复合抛物面集中器的四分之一。

光学模拟被执行，并且结果如下表1表和2中所示。参见表1和表2，在第一列中指示了光产生***的配置。“第二面上没有反射镜，全CPC”是指使用与细长发光体的第二面尺寸相同的辐射入射窗口作为参考的复合抛物面集中器的配置。“第二面上有反射镜，全CPC”是指这样的配置：细长发光体具有第二面一半大小的第一辐射出射窗口，并且复合抛物面集中器的辐射入射窗口具有与第一辐射出射窗口相同的大小，如图1a中所示。细长发光体具有2:1的纵横比(高度H/宽度W)，并且结果纵横比变为1:1。“第二面上有反射镜，半CPC”是指这样的配置：细长发光体具有第二面一半大小的第一辐射出射窗口，并且复合抛物面集中器的辐射入射窗口具有与第一辐射出射窗口相同的大小。应用半复合抛物面集中器，如图3a中所示。细长发光体具有2:1的纵横比，并且结果纵横比变为1:1。在表1和表2的第二列中，示出了用于辐射转换效率(RCE)的数字，也就是说，从(半)CPC前面出射的经转换的光的光功率除以辐照细长发光体的蓝色LED的光功率。第三列示出了相对于“第二面上没有反射镜，全CPC”配置的RCE。第四列示出了在所期望的扩展量内的经转换的光的RCE，或者更确切地说是发散度。在这些光学模拟中，复合抛物面集中器被设计为具有±34°的输出发散度。但是，存在具有更大角度的斜光线。在表1和表2的第4列中，仅考虑了±34°范围内的光线。这可以取决于应用是否可以使用超出这个预期扩展量的光。第五列列出了相对于“第二面上没有反射镜，全CPC”配置在所期望的扩展量内的经转换的光的RCE。假定细长发光体，具有2×1mm的出射面以及52mm的长度，这暗示针对“第二面上没有反射镜，全CPC”配置，扩展量为14.5mm² sr，并且针对细长发光体的第二面上具有反射镜的另外两种配置，为7.25mm²sr。对两种不同的折射率值进行了模拟，并且化合物抛物面集中器和细长发光体具有相同的折射率。

表1：对于纵横比(高度H/宽度W)2:1的发光棒，辐射转换效率(RCE)、相对RCE、预期扩展量中的RCE和预期扩展量中的相对RCE。第二和第三配置具有覆盖发光棒的出射的一半的反射镜，导致纵横比为1:1。CPC和细长发光体具有n＝1.52的折射率。

表2：对于纵横比(高度H/宽度W)2:1的发光棒，辐射转换效率(RCE)、相对RCE、预期扩展量中的RCE和预期扩展量中的相对RCE。第二和第三配置具有覆盖发光棒的出射的一半的反射镜，导致纵横比为1:1。CPC和细长发光体具有n＝1.83的折射率。

表1和表2中所示的光学模拟结果表明：使用根据本发明的光产生***导致相对高的光学效率，同时允许改变由***产生的光束的纵横比。

对光产生***进行了进一步的光学模拟，结果如下表3中所示。参考表3，第一列中示出了CPC的材料的折射率。在第二、第三和第四列中，示出了辐射转换效率(RCE)的数字，也就是说，从***射出的经转换的光的光功率除以辐照细长发光体的蓝色LED的光功率。在第二列中，“总RCE”是指从细长发光体本身输出的光的RCE。第三列中的“全部RCE-CP”是指从CPC输出的总光量的RCE。在第四列中，“扩展量的RCE-CPC”是指在所期望的扩展量内的CPC的光输出的RCE。在表3的所有情况下，CPC的入射窗口表面面积是细长发光体的出射窗口的一半。细长发光体具有2:1的纵横比，并且纵横比不因细长发光体和CPC的组合而改变。

表3：针对与具有不同折射率的CPC相结合的纵横比(高度H/宽度W)为2:1并且折射率为1.83的细长发光体，相对辐射转换效率(RCE)。

CPC的折射率	总RCE[％]	全部RCE-CPC	扩展量的RCE–CPC
				1.40	86.8	86.9	86.7
1.52	87.1	87.0	86.8
				1.70	87.2	87.0	86.7
1.83	86.6	86.5	86.2
				2.00	86.7	86.6	86.2

表3中所示的光学模拟的结果表明，光学效率(RCE)基本上与CPC的材料的折射率无关。在光学模拟中，CPC将纵横比从2:1改变为1:1时也获得类似的结果。

图4示出了在使用复合抛物面集中器作为束成形光学元件并结合发光二极管(LED)作为液晶显示器(LCD)面板的光源时所执行的模拟的结果，其用于LED裸片的不同表面面积。假设(i)LCD显示器的尺寸为0.64英寸并且具有1.29的纵横比，(ii)LED的亮度在LED裸片的不同表面面积下是恒定的，(iii)复合抛物面集中器的辐射入射表面为4.16mm²，并且(iv)LCD显示面板的边缘的溢出量为0.5mm。在图4中，示出了在纵轴上以％为单位的光学效率(OE)与在横轴上以mm²为单位的LED裸片的表面面积(AS)。光学效率被定义为绝对光线效率。给定所选择的0.5mm溢出量，最大理论光学效率被限制为85％。在LED裸片的不同表面面积处下，LED与复合抛物面集中器的组合会导致所期望的纵横比和扩展量。图4中的曲线A示出了没有光学损耗的束成形光学元件的光学效率。曲线B示出了复合抛物面集中器作为束成形光学元件的光学效率。图4示出了使用复合抛物面集中器作为束成形光学元件以用于实现所期望的扩展量和/或纵横比提供了相对高的光学效率。

术语“多个”是指两个或更多。

本领域技术人员将理解本文中的术语“实质上”或“基本上”和类似术语。术语“实质上”或“基本上”还可以包括具有“整体”、“完全”、“全部”等的实施例。因此，在实施例中，形容词实质上或基本上也可以被移除。在适用的情况下，术语“实质上”或术语“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”意指“由……组成”的实施例。

术语“和/或”特别地涉及在“和/或”之前和之后提及的项目中的一个或多个。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的是“由...组成”，但是在另一个实施例中也可以指的是“包含至少所定义的物种和任选的一个或多个其他物种”。

此外，说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三等被用于在相似的元件之间进行区分，而不一定用于描述顺序或时间顺序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，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之外的其他顺序来操作。

设备、装置或***可以在本文中特别在操作期间进行描述。如本领域技术人员将清楚的，本发明不限于操作方法或操作中的设备、装置或***。

应当注意，上述实施例说明了本发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替代实施例。

在权利要求中，放置在括号之间的任何附图标记不应被解释为限制权利要求。

动词“包括”及其变化的使用不排除权利要求中所陈述之外的元件或步骤的存在。除非上下文另有明确要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包含”等应在包容性的含义上来进行解释，而不是排他性或穷举性的含义；也就是说，在“包括但不限于”的含义上。

一个元件之前的冠词“一”或“一个”不排除多个这样的元件的存在。

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现。在设备权利要求、或装置权利要求或***权利要求中，列举了若干部件，这些部件中的若干个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列举了某些措施这一事实并没有指示这些措施的组合不能被有利地使用。

本发明还提供了一种控制***，该控制***可以控制设备、装置或***，或者可以执行本文所描述的方法或过程。此外，本发明还提供了一种计算机程序产品，当在功能上耦合到设备、装置或***或由其包括的计算机上运行时，控制此类设备、装置或***的一个或多个可控元件。

本发明还适用于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特征的设备、装置或***。本发明还涉及一种方法或过程，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特征。

可以组合本专利中讨论的各个方面以便提供额外的优点。此外，本领域技术人员将理解实施例可以进行组合，并且也可以组合多于两个的实施例。此外，某些特征可以形成一个或多个分案申请的基础。

Claims (15)

1.一种光产生***(1000)，包括：

-多个光源(10)，被配置为提供光源光(11)；

-细长发光体(100)，所述细长发光体(100)具有限定所述细长发光体(100)的长度(L)的第一面(141)和第二面(142)，所述细长发光体包括一个或多个侧面(140)，所述细长发光体(100)包括辐射输入面(111)并且所述第二面(142)包括第一辐射出射窗口(112)，其中所述辐射输入面(111)被配置为与所述多个光源(10)成光接收关系，其中所述细长发光体(100)包括发光材料(120)，所述发光材料(120)被配置为将所述光源光(11)的至少一部分转换成发光材料光(8)，其中所述第二面(142)与所述辐射输入面(111)具有不等于0°且不等于180°的角度(α)，并且其中所述第二面(142)具有第二面表面面积(A1)；

-束成形光学元件(224)，所述束成形光学元件(224)包括辐射入射窗口(211)，所述辐射入射窗口(211)与所述第一辐射出射窗口(112)光学耦合并且被配置为接收所述转换器光(101)的至少一部分，其中所述第一辐射出射窗口(112)具有比所述第二面表面面积(A1)小的第一辐射出射窗口表面面积(A2)，并且其中未被光学耦合到所述束成形光学元件(224)的所述第二面表面面积(A1)包括第一反射元件(150)，其中所述束成形光学元件(224)包括部分束成形光学元件，所述部分束成形光学元件被配置作为沿着与所述束成形光学元件(224)的对称平面(134)平行的平面(132)相交的束成形光学元件。

2.根据权利要求1所述的光产生***(1000)，其中所述第一辐射出射窗口(112)关于所述第二面(142)被不对称地定位。

3.根据权利要求2所述的光产生***(1000)，其中所述细长发光体(100)具有折射率n1，其中所述束成形光学元件(224)具有折射率n2，并且其中0.75*n1≤n2≤1.1*n1。

4.根据前述权利要求中任一项所述的光产生***(1000)，其中所述束成形光学元件(224)包括复合抛物面集中器、截棱锥元件、截球形元件和圆顶形元件中的至少一者。

5.根据前述权利要求1-4中任一项所述的光产生***(1000)，其中所述束成形光学元件(224)包括部分束成形光学元件，所述部分束成形光学元件被配置作为沿着与所述束成形光学元件(224)的对称平面(134)重合的平面(132)相交的束成形光学元件。

6.根据权利要求4至5中任一项所述的光产生***(1000)，其中所述第二面(142)具有第一纵横比R1，并且所述辐射入射窗口(211)具有第二纵横比R2，并且其中R2≤0.9*R1。

7.根据权利要求5所述的光产生***(1000)，其中所述部分束成形光学元件是复合抛物面集中器的一半。

8.根据权利要求5所述的光产生***(1000)，其中所述部分束成形光学元件包括复合抛物面集中器的四分之一。

9.根据权利要求6所述的光产生***(1000)，其中所述部分束成形光学元件是复合抛物面集中器的四分之一。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的光产生***(1000)，其中所述部分束成形光学元件还包括与所述相交平面相关联的第二反射元件。

11.根据权利要求10所述的光产生***(1000)，还包括反射器，其中所述反射器包括所述第一反射元件(150)和所述第二反射元件(154)。

12.根据前述权利要求中任一项所述的光产生***(1000)，还包括光学元件(152)，其中所述束成形光学元件(224)经由所述光学元件(152)而与所述第一辐射出射窗口(112)光学耦合。

13.根据权利要求11所述的光产生***(1000)，其中所述光学元件(152)具有折射率n3，并且其中0.95*n2≤n3≤1.05*n1。

14.根据前述权利要求中任一项所述的光产生***(1000)，其中所述第一辐射出射窗口表面面积(A2)与所述第二面表面面积(A1)的比率在0.2≤A2/A1≤0.95的范围内。

15.一种投影***2、照明***1或照明器4，包括根据前述权利要求中任一项所述的光产生***(1000)。

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