[发明专利]照明设备、照明设备阵列以及光学投影设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种照明设备、这样的照明设备的阵列、以及包括这样的照明设备的光学投影设备。 

背景技术

许多照明系统，尤其是投影仪，典型地使用放电灯作为光源。最近，一些制造商已经引入了使用LED技术的投影系统。这样的投影仪使用红、蓝和绿色LED的组合，它们是通过光学系统而被组合和投影的。然而，已知的系统由于光学系统而较笨重，并且需要大量的冷却。 

本发明的目的是提供一种改进的光学投影和发光系统。具体地，本发明的目的是提供一种能够具有高能量密度的紧凑的照明设备。 

发明内容

本发明提供一种照明设备，其包括用于生成激光辐射的至少一个激光源，其中该激光源被光学地耦合到光学元件，该光学元件包括至少一发光材料，该发光材料适合于在受激光辐射的激光激发后发射发光辐射(luminescent radiation)，其中该光学元件配备有至少一个反射器，用于将来自发光材料的所发射的辐射引导穿过光学元件的发射窗口。这样的系统使得非常紧凑的照明设备能够产生高能量密度的光，还允许进行相对容易的热量管理。按照本发明的设备提供了具有高能量密度的光(能量密度＝在立体角上积分的强度/表面)，尤其是来自小的表面积的高强度发射以及被限制到小的角范围的光发射。本发明的另一方面是在投影仪中使用这样的光源以便获得紧凑的系统。该激光源可以是任何已知的激光源，优选地是半导体二极管激光器。该激光源优选地被安排成产生脉冲式激光发射，以便避免一个或多个发光部件在连续地激光激发之后饱和。激光源和该光之间的光学耦合可以是从激光源穿过空气或真空的直接辐射，但是也可以包括任何适当的物理光学耦合装置，例如波导和光反射器。光学元件可以具有各种形式。反射器优选地与光学元件集成。另外，至少一个激光器和至少一个光学元件可以被集成。例如， 一条(a bar of)激光器可以被耦合到多个光学元件。 

所述设备配备有：多个光学元件，该多个光学元件中的至少一部分包括不同的发光部件，用于发射不同波长的发光辐射；以及至少一个激光源，其通过光开关被光学地耦合到所述光学元件，该光开关被安排来在至少第一光学元件和第二光学元件之间切换激光辐射。例如，在3-光学元件的RGB结构中，激光器可以通过对第一光学元件进行脉冲调制、切换到第二光学元件以及最终切换到第三点从而按顺序方式激发蓝、绿和红光学元件。此顺序可重复，优选以允许图像被人眼感知为全色图像的频率比率来重复。 

发光材料优选地为荧光成分(fluorescent component)。具体地，磷光剂或磷光剂混合物是优选的，例如从磷光剂转换型发光二极管中的涂层已知的。合适的荧光物质的例子包括：碱土金属硼酸卤素(alkali earthmetal borate halogen)、碱土金属铝酸盐(alkali earth metalaluminates)、氧氮化物或氮化物、硫化物、碱土硫代镓酸盐(alkali earththiogallate)、碱土金属卤素欲(alkali earth metal halogenappetite)、锗酸盐(germinate)、稀土铝酸盐、稀土硅酸盐、碱土硅酸盐和碱土氮化硅酸盐(alkali earth nitride silicates)、主要由稀土元素如铕来激活的发光有机化合物和有机络合物等等。发光材料可以具有透明陶瓷如Ce-YAG的形式，它也可以是半透明的或散射的，它还可以被散布在透明材料如聚合物或玻璃中。 

反射器可包括任何适当的光反射材料，优选地是非吸收材料如多层电介质叠层(electric stack)，或者是漫反射物诸如氧化铝和/或氧化钛、或是其组合。发射窗口取决于应用可具有各种形式。有利地，该光学元件配备有用于校准或否则整形所发射的光的光学装置。优选地，该光学元件是全内反射(TIR)元件，以便使通过发射窗口发射的发光辐射的量最大化。 

优选地，发射窗口的表面是基本平坦的。该照明设备适合于用在各种光投影设备、可视屏幕以及汽车照明应用和发光中。