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CN104375351B - 进行波长转换的光模块和方法和提供波长转换元件的方法 - Google Patents

进行波长转换的光模块和方法和提供波长转换元件的方法 Download PDF

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CN104375351B
CN104375351B CN201410397361.4A CN201410397361A CN104375351B CN 104375351 B CN104375351 B CN 104375351B CN 201410397361 A CN201410397361 A CN 201410397361A CN 104375351 B CN104375351 B CN 104375351B
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Abstract

本发明涉及一种用于产生具有波长谱(50b)的可预设的第一主波长(λD)的红色光谱范围中的经过波长转换的光的光模块(15)。光模块(15)具有波长转换元件和激发辐射源(26)，所述激发辐射源设计成用于将激发辐射(24)至少间接射到波长转换元件上。波长转换元件具有带有红色光谱分量且带有第二主波长(λD)的发射光谱(50a)，所述第二主波长比要产生的光的波长谱(50b)的第一主波长(λD)至少小可预设的数值。光模块(15)还具有长通滤波器(28)，所述长通滤波器设计成用于对由波长转换元件(28)发射的并且射到长通滤波器(28)上的光进行滤波，使得经过滤波的光具有要产生的光的带有可预设的主波长(λD)的波长谱(50b)。

Description

进行波长转换的光模块和方法和提供波长转换元件的方法
技术领域
本发明基于一种用于借助于波长转换元件产生红色光谱范围中的经过波长转换的光的光模块以及一种用于产生红色光谱范围中的经过波长转换的光的方法和一种用于提供波长转换元件的方法。
背景技术
从现有技术中已知用于借助于波长转换元件、例如发光材料产生经过波长转换的光的光模块和方法，其中将激发光、例如激光二极管的单色光射到发光材料上并且所述发光材料发射具有经过转换的、通常更大的波长的光。在发光材料中众所周知出现下述问题：所述发光材料的转换效率随着激发光的泵浦功率密度和泵浦功率提高而减小。泵浦功率的提高引起平均温度的提高并且经由转换效率的温度相关性引起输出功率的饱和(热淬火)。在泵浦功率密度提高的情况下引起输出功率饱和的另一原因是强度淬火即由于发光材料的所参与的激活剂状态的长的使用寿命引起发光材料的下泵浦能级的占位密度的下降。另一问题还在于：这些如热淬火和强度淬火的效应在不同的发光材料中显现得不同强。尤其红色发光材料在泵浦功率提高的情况下具有极其强地减小的转换效率。
图1示出辐射功率Φe、即经过转换的输出功率与黄色发光材料10的、绿色发光材料11的和红色发光材料的泵浦功率PP在被激发的发光材料面积相同的情况下的相关性的示意图表。如能够识别的是，在此，红色发光材料12的转换效率明显小于黄色发光材料10的和绿色发光材料11的转换效率。此外，也能够识别的是，红色发光材料12的转换效率随着泵浦功率PP增大与黄色发光材料10的和绿色发光材料11的转换效率相比明显更强地减小。
在光模块中，例如在应用不同的发光材料以产生例如绿光、黄光和红光的投影器中，红色通道中的泵浦功率的限制引起较小的红色光流，所述红色光流限制投影器的总光流或者负面地影响白点。此外，当前的现有技术为在热淬火尽可能小的情况下应用红色发光材料。然而，因此，所述红色发光材料具有橙红色范围中的短的主波长，所述主波长引起可寻址的色彩空间的大小的减小。然而，替选于用于具有较长的主波长的红色通道的现有的LED，由于其小的发光密度同样限制混合投影器中的总光流。
发明内容
因此，本发明的目的是：提供用于产生红色光谱范围中的经过波长转换的光的光模块和方法以及用于提供波长转换元件的方法，所述方法和光模块能够在泵浦功率和泵浦功率密度高的情况下实现效率提高。
所述目的通过根据本发明所述的用于产生红色光谱范围中的经过波长转换的光的光模块和方法以及用于提供波长转换元件的方法来实现。在下面的描述中提出尤其有利的设计方案。
本发明基于下述知识：通过滤波、尤其通过对黄色的和/或黄绿色的发光材料的发射光谱的适当的长通滤波，能够将所述发射光谱的主波长朝向更大的波长移动，更确切地说，使得经过长通滤波的黄色发光材料和/或黄绿色发光材料的主波长等于或大于未经过滤波的红色发光材料的主波长。由此，为了产生具有期望的主波长的红色光谱范围中的光，能够使用与要产生的光相比主波长较小、但是转换效率较高的发光材料，以便通过滤波产生具有期望的主波长的光。此外，本发明基于下述知识：在激发功率密度高的情况下，较高的转换效率的优点超过由滤波引起的光损失进而能够实现光流优点。
用于借助于波长转换元件产生具有波长谱的能预设的第一主波长的红色光谱范围中的经过波长转换的光的根据本发明的光模块具有波长转换元件，所述波长转换元件设计成用于：吸收具有至少一个第一波长的激发辐射，将其转换成具有至少一个比第一波长更大的第二波长的光并且发射所述具有第二波长的光。此外，光模块具有激发辐射源，所述激发辐射源设计成用于：发送至少具有第一波长的激发辐射。在此，激发辐射源设置成，使得由激发辐射源发送的激发辐射能够至少间接地射到波长转换元件上。根据本发明，波长转换元件具有带有红色光谱分量并且带有第二主波长的发射光谱，所述第二主波长与要产生的光的波长谱的第一主波长相比至少小能预设的数值。在此，光模块还具有长通滤波器，所述长通滤波器设置成，使得由波长转换元件发射的光能够至少部分地并且至少间接地射到长通滤波器上。此外，长通滤波器设计成用于：对由波长转换元件发射并且射到长通滤波器上的光进行滤波，使得经过滤波的光具有要产生的光的带有能预设的主波长的波长谱。
在此，将由激发辐射源发送的激发辐射能够至少间接地射到波长转换元件上并且由波长转换元件发射的光能够至少部分地并且至少间接地射到长通滤波器上理解成，激发辐射源和波长转换元件或波长转换元件和长通滤波器能够彼此相关地设置成，使得激发辐射能够非间接地并且直接地射到波长转换元件上或者由波长转换元件发射的光能够非间接地并且直接地射到长通滤波器上，或者也使得能够借助于一个或多个光学元件，例如透镜、成像的准直仪、非成像的准直仪、偏转镜、分束器、尤其介电镜、漫射器等将激发辐射射到波长转换元件上或者将发射的光射到长通滤波器上。
通过应用长通滤波器可能的是，为了产生红色光谱范围中的光而使用波长转换元件，所述波长转换元件的发射光谱具有小于要产生的光的波长谱的期望的、即可预设的第一主波长的主波长。因为波长转换元件、尤其是氮化物的红色发光材料通常具有当其主波长越小时就越高的转换效率，所以本发明以有利的方式提供下述可能性：应用波长转换元件，所述波长转换元件具有极其小的淬火、尤其在激发功率密度大的情况下具有极其小的淬火和高的转换效率。这具有下述大的优点：因此在激发功率密度高的情况下能够引起光流的提高，更确切地说尽管存在由滤波所引起的辐射功率损失也能够引起光流的提高。例如，因此能够实现：将黄色发光材料或黄绿色发光材料用作为波长转换元件，并且通过长通滤波产生红色光谱范围中的光，以代替应用具有明显更小的转换效率的红色发光材料。然而，不仅能够应用黄色发光材料或黄绿色发光材料，以便在产生红光时引起效率提高，也能够应用红色发光材料，所述红色发光材料的主波长通过长通滤波朝向更大的、期望的波长移动。在此，也能够与应用红色发光材料相比实现效率提高，所述红色发光材料在没有光谱滤波的情况下具有所述期望的主波长。激发功率密度越大，所述效率提高还变得越强。尤其是下述设计方案，随着在波长转换元件上的激发光的功率密度增加，转换光的主波长移动到更短波的范围中、例如从580nm朝向550nm移动、即从黄色范围移动到黄绿色范围中。这能够通过将绿色发光材料添加或混入到黄色发光材料来实现，使得所得出的磷混合转换元件输出小于纯的黄色发光材料的主波长的主波长。因为绿色发光材料的特征在于非常好的温度稳定性，因此磷混合转换元件的淬火性能能够相对于纯的黄色发光材料最优化，这尤其能够在泵浦功率密度高的情况下引起提高的总效率。在此，黄绿色发光材料例如能够通过将Ce:YAG作为黄色发光材料和Ce:LuAG作为绿色发光材料混合来提供。通过将绿色发光材料混入黄色发光材料来提供的波长转换元件的另一个优点是：如Ce:YAG的黄色发光材料和如Ce:LuAG的绿色发光材料具有不同的吸收光谱、尤其是不同的吸收最大值，由此得到发光材料混合物的吸收光谱的扩宽。因此，能够以有利的方式应用激发辐射源，所述激发辐射源的激发辐射具有更宽的光谱，并且不必准确地与吸收最大值相协调。
此外，通过应用长通滤波器可能的是，至少在预设的范围之内任意地选择可预设的第一主波长。因此，不固定于与所应用的波长转换元件的相应的发射光谱相关联的主波长。因此，通过本发明可能的是：产生红色光谱范围中的经过波长转换的光，所述光在激发功率密度高的情况下具有高的光流，而在此不必在主波长方面、进而不必在色彩方面妥协。
在本发明的一个极其有利的设计方案中，波长转换元件构成为，使得波长转换元件的发射光谱的第二主波长位于黄色的或黄绿色的光谱范围中。特别地，主波长在此位于560nm至580nm的波长范围中。波长转换元件例如能够构成为黄色发光材料、例如构成为石榴石发光材料、例如Ce:YAG，或者通过将绿色发光材料混入黄色发光材料而构成为黄绿色发光材料。这种黄色发光材料或者黄绿色发光材料具有极其高的转换效率，尤其与红色发光材料，例如Eu掺杂的氮化物的发光材料相比具有极其高的转换效率，使得能够通过对黄色发光材料的或黄绿色发光材料的发射光谱进行滤波引起的红色光光流提高是尤其大的。此外，另一个尤其大的优点是：不仅能够实现效率提高和更大的红色光流，而且黄色和绿色发光材料与红色发光材料相比通常明显成本更低。因此，通过应用黄色发光材料来产生红光那么也还能够实现成本节约。
此外，波长转换元件能够构成为Ce:YAG发光材料，尤其构成为具有Co掺杂的Ce:YAG发光材料，以便提供波长转换元件的能预设的发射特性。通过Co掺杂能够以有利的方式改变发光材料的发射光谱和其主波长。随之也改变发光材料的淬火性能，使得能够预设适当的Co掺杂，所述Co掺杂根据应用情况和要求能够提供最优化的光输出。
在本发明的另一个有利的设计方案中，激发辐射源设计为用于：将具有至少1kW/cm2的激发辐射面功率密度的激发辐射射到波长转换元件上。特别地，光模块或激发辐射源、必要时以与光模块的光学元件组合的方式构造为，使得激发辐射源在光模块运行时将具有至少1kW/cm2的激发辐射面功率密度的激发辐射射到波长转换元件上。因为具有第二主波长的波长转换元件相对于具有大致相应于可预设的第一主波长的主波长的波长转换元件的优点自激发辐射面功率密度的阈值起才能够更明显地察觉到，所以设置以至少1kW/cm2的激发辐射面功率密度射到波长转换元件上的激发辐射源是尤其有利的。优选地，激发辐射面功率密度的数值位于1kW/cm2-10kW/cm2之间的范围中、尤其优选位于2kW/cm2-10kW/cm2之间的范围中。激发辐射面功率密度越大，效率提高也就越大。然而，因为具有较小的第二主波长的波长转换元件也自特定的激发辐射面功率密度起进入饱和，所以有意义地不能够任意大地选择激发辐射面功率密度。然而，通过本发明能够实现与至今为止在现有技术中相比明显更大的激发辐射面功率密度进而还有要产生的光的光流。
在本发明的另一个有利的设计方案中，将大于590nm、尤其大于600nm的波长预设为能预设的第一主波长。此外，可预设的第一主波长更优选预设在590nm-620nm的范围中、尤其优选预设在595nm-610nm的范围中。在所述优选的范围中能够自由选择第一主波长。原则上，也能够预设在所述范围之外的其他的波长。然而，对于例如在投影器中的、尤其在电影院投影器中的应用，或者还有应将所产生的红色光与其他颜色的光组合的娱乐应用中，有利的是，能够选择不小于590nm的第一主波长，因为第一主波长越小，可寻址的色彩空间也就越受限。第一主波长也不应当过大，即不会选择成显著地大于610nm-620nm，因为随着主波长的增大，最大可提供的光流减少。这归结为：眼睛的亮度敏感性自610nm的波长起大程度地下降。此外，本发明的尤其大的优点在于，可无级地预设可预设的波长，即长通滤波器的极限波长能够选择为，使得能够产生具有任意的第一主波长的波长谱。因此，提供多种根据需要、应用情况、期望的色域、最大的光流等任意地预设第一主波长的可能性。
在本发明的另一个有利的设计方案中，光模块具有发光材料轮，所述发光材料轮能够围绕发光材料轮的转动轴线转动，其中至少将波长转换元件至少设置在发光材料轮的环形地围绕发光材料轮的转动轴线伸展的区域的区段中。在此，优选的是，将至少一个第二波长转换元件至少设置在环形地围绕发光材料轮的转动轴线伸展的区域的第二区段中。第二波长转换元件在此尤其构成为，使得其具有带有第三主波长的第二发射光谱，所述第三主波长与第一主波长不同。此外，第三主波长优选小于第一和第二主波长，例如第三主波长位于绿色光谱范围中。通过发光材料轮和应用两个或更多个不同的波长转换元件，因此能够以简单的方式产生具有不同的主波长的光，这尤其在将光模块构成为投影器时是尤其有利的。
在本发明的另一个有利的设计方案中，发光材料轮在环形地围绕转动轴线伸展的区域的至少一个第三区段中具有贯通开口，其中光模块构造成，使得由激发辐射源放射的激发辐射在发光材料轮转动时能够至少间接地顺序地射到发光材料轮的环形地围绕转动轴线伸展的区域的每个区段上。特别地，至少一个第三区段的贯通开口构成为，使得当至一个第三区段在发光材料轮转动时位于一个或多个可预设的转角范围中时，由激发辐射源所放射的激发辐射能够辐射穿过贯通开口。由此，激发辐射的一部分能够辐射穿过发光材料轮并且在例如通过光学元件、如偏转镜适当偏转的情况下能够与由波长转换元件所发射的光组合。激发辐射源在此优选构成为用于：发射或发送在440nm-470nm的波长范围中的、尤其优选在445nm-455nm的范围中的激发辐射。这一方面激发常见的发光材料的适当的波长范围，并且另一方面所述蓝色光也尤其好地适合于借助于与其他波长的光、例如与红色光和绿色光组合来实现通过组合提供的色彩的大的色彩空间。
在本发明的另一个有利的设计方案中，光模块能够具有发光材料轮，所述发光材料轮能够围绕发光材料轮的转动轴线转动，其中波长转换元件作为唯一的波长转换元件设置在发光材料轮上。这提供多个设计可能性。例如，具有仅一种发光材料的发光材料轮能够尤其好地适合于将光模块构成为具有三芯片技术或具有多个成像器的投影器。在此，也能够在单独的承载元件、例如另外的发光材料轮或静态的、不可移动的成像器上设有另外的发光材料。但是，滤波器的适当的构成和设置也能够实现借助仅一种发光材料产生不同颜色的光。例如，在应用黄绿色发光材料时以与长通滤波器组合方式产生红色光谱范围中的光，并且通过应用另外的滤波器、尤其短通滤波器来产生绿色光谱范围中的光。也能够通过对黄绿色发光材料进行适当的滤波来产生黄色光谱范围中的光。此外，也能够将蓝色光谱范围中的激发辐射部分地与通过发光材料产生并且经过滤波的光组合。此外，在将仅一种发光材料设置在发光材料轮上时，将承载元件构成为发光材料轮也是有利的，因为因此通过发光材料轮的转动不持久地通过激发辐射来辐照发光材料区域。由此，也能够降低发光材料的加热进而提高转换效率。
替选于应用发光材料轮，本发明的一个设计方案也能够提出：将波长转换元件设置在承载件上，所述承载件以至少不能够相对于激发辐射源移动的方式设置、即尤其静态地或位置固定地设置。这是本发明的尤其简单且低成本的设计方案。尽管如此，在此也能够通过如上面描述的适当的滤波产生具有不同颜色的光或具有带有不同的主波长的光谱的光。
此外，光模块也能够具有一个或多个带通滤波器，以便例如对用于数字化电影院应用的DCI色彩空间进行寻址。
此外，激发辐射源能够包括多个激光二极管。所述激光二极管例如能够构成为激光二极管阵列，所述激光二极管阵列应用相同类型的和/或不同类型的激光光源。此外，能够设有附加的镜以用于偏转由激光二极管放射的光，借助于所述镜能够将光经由用于将光聚焦和/或准直的另外的光学元件偏转到发光材料轮上、尤其在发光材料轮转动时顺序地偏转到环形区域的每个区段上。
在本发明的另一个有利的设计方案中，光模块具有滤波轮，所述滤波轮至少包括长通滤波器。在此，长通滤波器优选设置在滤波轮的至少一个第一区域中，其中滤波轮能够围绕滤波轮的转动轴线以与发光材料轮相配合的方式转动，使得由波长转换元件发射的具有第二主波长的光的至少一部分能够至少间接地射到滤波轮的至少一个第一区域上，在所述第一区域中设置有长通滤波器。此外，有利的是，滤波轮构造成，使得其具有一个或多个未设置有长通滤波器的另外的区域，使得在发光材料轮和滤波轮例如以相同的角速度相配合地转动时，由至少一个第二波长转换元件发射的光和/或激发辐射的一部分能够射到滤波轮的一个或多个未设置有长通滤波器的区域上。长通滤波器在此例如能够构成为是弓形的并且设置在滤波轮的弓形段中。长通滤波器也能够仅设置在滤波轮的弓形段的子区域中，例如类似于发光材料轮的构成设置在滤波轮的环形地围绕滤波轮的转动轴线伸展的区域的区段中。长通滤波器也能够设置在滤波轮的多个区域中或者多个尤其相同类型构成的长通滤波器能够设置在滤波轮的不同的区域或区段中，尤其当具有第二主波长的波长转换元件同样设置在发光材料轮的环形区域的多个区段中时如此。此外，滤波轮也能够包括一个或多个与长通滤波器不同的滤波器，例如以用于对由优选构成为绿色发光材料的第二发光转换元件所发射的光进行滤波。例如，能够将另外的滤波器构成为短通滤波器并且滤除由设置在发光材料轮上的绿色发光材料发射的光的黄色的光谱分量。在对绿色发光材料光进行滤波时，虽然不能够关于较大的光流实现优点，然而能够由此产生更好的绿色色调，借助于所述绿色色调同样能够扩大可提供的色域并且能够实现白点方面的改进。长通滤波器和/或另外的滤波器还能够作为覆层至少局部地施加到滤波轮的一侧上。此外，在滤波轮的另一侧上能够施加有抗反射覆层，以便能够实现经过滤波的以及还有未经过滤波的光的最大的透射。
在本发明的另一个尤其有利的设计方案中，滤波轮具有至少一个第二区域，在所述第二区域中未设置有长通滤波器，其中滤波轮能够与发光材料轮相配合地转动，使得由波长转换元件发射的具有第二主波长的光的一部分能够至少间接地射到滤波轮的至少一个未设置有长通滤波器的第二区域上。那么，这尤其在波长转换元件构成为黄色发光材料时是有利的。因此，由黄色发光材料发射的光的一部分能够射到长通滤波器上，以便产生红色光谱范围中的光，并且由黄色发光材料发射的光的一部分能够射到滤波轮的第二区域上，所述第二区域不具有滤波器并且在所述第二区域中黄色光在没有经过滤波的情况下透射穿过滤波轮。因此，能够以有利的方式通过应用仅一种发光材料、即黄色发光材料产生黄色光谱范围中的光和红色光谱范围中的光。
根据本发明的用于借助于波长转换元件产生具有波长谱的能预设的第一主波长的红色光谱范围中的经过波长转换的光的方法具有下述步骤：
a)提供波长转换元件，所述波长转换元件在吸收具有至少一个第一波长的激发辐射的情况下将激发辐射转换成具有至少一个第二波长的光并且发射，其中第二波长大于第一波长；
b)将包括具有第一波长的辐射的激发辐射射到波长转换元件上；
其中在步骤a)中提供波长转换元件，所述波长转换元件具有带有第二主波长的发射光谱，所述第二主波长与要产生的光的波长谱的第一主波长相比至少小能预设的数值，并且所述波长转换元件具有红色光谱分量。在此，还在步骤b)之后在另外的步骤中：
c)对由波长转换元件发射的光至少部分地通过长通滤波器进行滤波，使得经过滤波的光具有要产生的光的带有能预设的主波长的波长谱。
为根据本发明的光模块和其设计方案所列出的具体的特征在此能够通过另外的方法步骤实现根据本发明的方法的改进形式。此外，为根据本发明的光模块和其设计方案所列出的特征和特征组合以及其优点以相同的方式适用于根据本发明的方法。
根据本发明的用于提供波长转换元件的方法包括下述步骤：
a)预设用于激发波长转换元件的激发辐射面功率密度；
b)为多个由用于波长转换的基础材料形成的并且分别以不同的掺杂份额利用掺杂原子进行掺杂的发光材料的多个经过长通滤波的波长谱提供光流与激发辐射面功率密度的相关性的关联关系，这些经过长通滤波的波长谱分别具有相同的主波长、尤其是第一主波长；
c)根据在步骤b)中提供的关联关系，从多种发光材料中确定下述发光材料，所述发光材料对于在步骤a)中预设的激发辐射面功率密度具有最大的光流值；和
d)提供作为在步骤c)中确定的发光材料的波长转换元件。
本发明的该方面能够实现：更进一步优化效率提高。在此，利用下述知识：通过不同的掺杂份额能够影响淬火性能以及还有红色光谱分量的大小。例如，在Ce掺杂的YAG发光材料中和在Eu掺杂的氮化物的发光材料中，发射光谱的主波长随着Ce掺杂或Eu掺杂增加而朝向更大的波长移动，由此也增大发射光谱的红色光谱分量。同时，较高的掺杂份额也加强淬火，即转换效率随着激发辐射面功率密度增大在发光材料具有高的掺杂份额的情况下与在发光材料具有较低的掺杂份额的情况下相比明显更强地变差。通过根据本发明的该方面所提供的关联关系，能够针对期望的要产生的主波长和所给定的激发辐射面功率密度来确定发光材料，所述发光材料为所述应用情况提供尽可能大的光流。尤其有利的是，该方法与根据本发明的光模块和/或其设计变型形式组合，尤其以用于为这种光模块提供波长转换元件，以及该方法也与根据本发明的的方法组合，以用于产生经过波长转换的光或者用于为根据本发明的用于产生经过波长转换的光的方法提供波长转换元件。
针对根据本发明的光模块和其设计方案所列出的具体的特征以及针对根据本发明的用于产生经过波长转换的光的方法所列出的特征在能够通过另外的方法步骤实现根据本发明的用于提供波长转换元件的方法的改进形式。此外，只要是可应用的，针对根据本发明的用于产生经过波长转换的光的光模块和方法和其设计方案所提出的特征和特征组合以及其优点以相同的方式就适用于根据本发明的用于提供波长转换元件的方法。
本发明的其他的优点、特征和细节从在下文中对优选的实施方式的描述中以及根据附图得出。
附图说明
下面，应根据实施例详细阐述本发明。附图示出：
图1示出黄色发光材料、绿色发光材料和红色发光材料的辐射功率与所射入的泵浦功率的相关性的示意图；
图2示出根据本发明的一个实施例的发光材料轮和相配合的滤波轮的示意图；
图3示出根据本发明的一个实施例的具有发光材料轮和滤波轮的光模块的示意图；
图4示出黄色发光材料在根据本发明的一个实施例通过长通滤波器滤波之前和之后的波长谱的示意图；
图5示出红色发光材料的波长谱的示意图；
图6为红色发光材料和经过滤波的黄色发光材料示出光流与射入的泵浦功率的相关性的示意图；
图7a示出黄色发光材料在根据本发明的一个实施例通过长通滤波器滤波以产生具有600nm主波长的在红色光谱范围中的光之前和之后的波长谱的示意图；
图7b示出红色发光材料、黄色发光材料和为提供具有600nm主波长的在红色光谱范围中的光而经过滤波的黄色发光材料的比较值的与图7a相对应的表格视图；
图8a示出黄色发光材料在根据本发明的一个实施例通过长通滤波器滤波以产生具有603nm主波长的红色光谱范围中的光之前和之后的波长谱的示意图；
图8b示出红色发光材料、黄色发光材料和为提供具有603nm主波长的在红色光谱范围中的光而经过滤波的黄色发光材料的比较值的与图8a相对应的表格视图；
图9a示出黄色发光材料在根据本发明的一个实施例通过长通滤波器滤波以产生具有608nm主波长的红色光谱范围中的光之前和之后的波长谱的示意图；
图9b示出红色发光材料、黄色发光材料和经过滤波的红色发光材料和为提供具有608nm主波长的在红色光谱范围中的光而经过滤波的黄色发光材料的比较值的与图9a相对应的表格视图；
图10示出分别具有不同的主波长的不同的未经过滤波的红色发光材料的光流与具有不同的主波长的借助于经过滤波的黄色发光材料产色的光进行比较的示意图；
图11示出分别具有不同的主波长的用于通过滤波产生具有605nm主波长的红色光谱范围中的光的不同的红色发光材料的效率值与具有605nm主波长的借助于未经过滤波的红色发光材料产生的光的效率进行比较的示意图；
图12针对三个不同的掺杂份额示出Ce:YAG黄色发光材料的发射光谱的图形视图；
图13示出波长谱的图形视图，所述波长谱通过对具有三个不同的掺杂份额的黄色发光材料的在图12中示出的发射光谱进行长通滤波而得到；
图14为具有三个不同的掺杂份额的Ce:YAG黄色发光材料示出辐射功率在面积给定时与激发辐射功率的相关性的图形视图；和
图15为具有三个不同的掺杂份额的Ce:YAG黄色发光材料示出光流在面积给定时与激发辐射功率的相关性的图形视图。
具体实施方式
图2示出用于根据本发明的一个实施例的光模块15(参见图3)的发光材料轮13和相对应的滤波轮14的示意图。在此，发光材料轮13以可围绕转动轴线A转动的方式构成并且具有环形地围绕转动轴线A伸展的分区段的区域16。在此，在所述区域16的两个区段中设置有黄色发光材料18并且在所述区域16的两个另外的区段中设置有绿色发光材料20。环形的区域16的其他两个区段不具有发光材料，而是构成为具有贯通开口22。在此，在上部的贯通开口22中示出的圆应当示意地示出激发辐射源26的聚焦到发光材料轮13上的激发辐射24(参见图3)。因此，通过转动发光材料轮能够顺序地用激发辐射24辐射环形区域的每个区段。通过借助于激发辐射24激发黄色发光材料18，黄色发光材料18发射具有下述发射光谱的光，所述发射光谱尤其具有在黄色光谱范围中的主波长λD。同样地，绿色发光材料20在通过激发辐射24激发时发射具有下述发射光谱的光，所述发射光谱具有绿色光谱范围中的主波长λD。由发光材料18和20发射的光以及还有透射穿过发光材料轮13的贯通开口22的激发辐射24例如能够通过适当的光学元件聚焦到滤波轮14上。替选于黄色发光材料18，在此也能够以相同的方式应用黄绿色发光材料。
滤波轮14具有多个弓形的区域。在此，在两个所述区域中设置有长通滤波器，所述长通滤波器根据所示出的滤波器特征曲线30对射在所述长通滤波器上的光进行滤波。所述长通滤波器28透射波长大于其边界波长TG的光并且对于波长小于边界波长TG的光而言基本上是不可穿透的。现在，将所述长通滤波器28设计成用于对由黄色发光材料18发射的光进行滤波，以至于经过滤波的光的从中得出的波长谱的主波长λD与黄色发光材料18的发射光谱的主波长λD相比更大、尤其大通过长通滤波器28的边界波长TG所确定的可预设的数值。因此，能够通过滤波产生在红色光谱范围中的光，所述光在激发辐射面功率密度相同的情况下与由红色发光材料所发射的具有类似的或相同的主波长的光相比具有明显更高的光流，因为黄色发光材料18的明显更高的转换效率不仅仅是补偿由于滤波而产生的光损失。在此，激发辐射24的激发辐射面功率密度越大，所述光流优点就越大。因此，有利的是，为了激发用大约至少1kW/cm2的激发辐射面功率密度来辐照黄色发光材料18。相同的内容也适用于黄绿色发光材料。
在滤波轮14的两个另外的圆形的区段32中，滤波轮14是可透光的，即尤其构成为不具有波长滤波器。因此，在此外相应地以相配合的方式构成发光材料轮13和滤波轮14的区段的情况下，通过滤波轮14和发光材料轮13的相配合的运动，能够将由黄色发光材料18发射的光的一部分射到发光材料轮14的具有长通滤波器28的区域上并且将发射光的一部分射到滤波轮14的可透光的区域32上。因此，能够借助于仅一种发光材料、即黄色发光材料18产生在黄色光谱范围中的光并且同时也产生在红色光谱范围中的光。此外，滤波轮14的可透光的区域32也以与发光材料轮13相配合的方式构成，使得也将穿过贯通开口22经过发光材料轮13的激发辐射24射到滤波轮14的可透光的区域32上并且能够在不改变光谱分布的情况下经过所述滤波轮。
此外，在滤波轮14的两个另外的弓形的区域中设置有另外的滤波器，所述滤波器在此构成为短通滤波器34并且设计成用于：滤除由绿色发光材料20射到所述短通滤波器34上的光的黄色的光谱分量，使得绿色发光材料20的发射光谱的主波长朝向更小的波长移动。由此，能够扩大可通过将发光材料光和激发辐射24组合来寻址的色彩空间。在此示出的所述短通滤波器34仅是可选的。替选地，设置有短通滤波器34的所述区域也能够构成为可透光的，尤其如可透光的区域32那样构成。
此外，滤波器、即长通滤波器28和短通滤波器34能够作为覆层施加在滤波轮14的一侧上。此外，能够在滤波轮14的另一侧上、尤其在全部可由光照射的区域之上施加抗反射层，以便使由反射引起的光损失最小化。
此外，也能够在发光材料轮13上设置另外的其他发光材料、例如青色发光材料和/或品红色发光材料。同样也能够代替所描述的黄色和绿色发光材料在发光材料轮13上设置其他的发光材料，和/或发光材料区域在其布置、构成和大小方面不同类型地构成。为了通过将原色组合来提供色彩空间，尤其地，红色、绿色和蓝色作为原色是有利的。因此，也可行的是，发光材料轮13的具有黄色发光材料18的区段在其大小和布置方面构成为，使得由黄色发光材料18发射的光几乎完全地、尤其除不可避免的光损失之外都射到一个或多个长通滤波器28上。然而，除了进行组合之外，可用的在黄色光谱范围中的光具有下述优点：也能够由此扩大可寻址的色彩空间。也能够提出，替选于或除了黄色发光材料18之外，在发光材料轮13上设置有红色发光材料。由红色发光材料所发射的光能够射到滤波轮14的长通滤波器28上，以便产生与红色发光材料的发射光谱的主波长相比具有更大的主波长的在红色光谱范围中的光。因此，例如能够产生唤起改进的主观色彩感觉的红色色调并且由此再次扩大可寻址的色彩空间。此外，这与应用红色发光材料相比随之带来光流优点，其发射光谱与一开始的主波长相比具有更大的主波长。
发光材料轮13的区段大小的尺寸也能够确定为不同的，并且根据各个色彩通道中的期望的光流或者光流彼此间的期望的光流关系根据应用情况来构成。
图3示出根据本发明的一个实施例的光模块15的示意图。光模块15在此包括构成为激光二极管阵列的激发辐射源26，所述激发辐射源包括多个激光二极管26a。也能够考虑其他的辐射源，例如包括激光器(LASER)、超级发光二级管、LED、有机LED等的这种辐射源。激发辐射源26设计成用于发射在蓝色或紫外光谱范围中的、优选在440nm-470nm的范围中的、尤其优选大约450nm的激发辐射24，因为这对于大多数发光材料而言为适当的激发波长。经由光学元件38、40将所述激光二极管26a的光偏转到波长转换元件上，所述波长转换元件例如能够设置在发光材料轮13上。在此，发光材料轮13例如能够如图2描述的那样构成。在发光材料轮13上设置有至少一个第一发光材料、优选黄色发光材料18(参见图2)或者黄绿色发光材料，所述第一发光材料的发射光谱具有至少一个红色的光谱分量。在此，还能够将其他类型的发光材料设置在发光材料轮13上，所述其他类型的发光材料尤其设置在发光材料轮13的区段中并且通过转动发光材料轮13被顺序地辐射并且为了发射经过波长转换的光而能够被激发。
此外，发光材料轮13具有至少一个贯通开口22，使得射到发光材料轮13上的激发辐射24能够部分地透射穿过发光材料轮13。通过适当地偏转所述透射的激发辐射24，其能够与由发光材料轮13转换且发射的光组合，对此尤其还能设有集合器(未示出)，已组合的射束偏转到所述集合器上。为了偏转透射穿过发光材料轮13的激发辐射24，尤其设有三个镜36，所述镜分别以相对于入射的激发辐射24成45°角度的方式设置在光路中。此外，在激发辐射源26和发光材料轮13之间的光路中设置有二向色镜37，所述二向色镜设计成用于反射蓝色光谱范围中的光并且透射非蓝色光谱范围中的光、即具有更大波长的光。此外，还在光路中设置有尤其呈透镜38形式的另外的光学元件，所述光学元件基本上具有聚焦和准直的作用。
此外，在光路中在二向色镜37的上游设置有漫射器40，以便通过散射激发辐射24在发光材料上产生扩宽的强度轮廓。
由发光材料轮13发射并且经过转换的光朝向二向色镜37的方向放射并且借助于光学元件37、38偏转到滤波轮14上。滤波轮14在此能够如图2描述的那样构成。在此，发光材料轮13和滤波轮14在其构成、布置和运动方面是相配合的，使得由第一发光材料发射的光至少部分地射到一个或多个设置在滤波轮14上的长通滤波器28上。由设置在发光材料轮13上的另外的发光材料所发射的光以及偏转的激发辐射24同样射到滤波轮14上，然而射到滤波轮14的未设有长通滤波器28的区域上，并且能够在没有滤波的情况下经过滤波轮14或者同样穿过滤波器。
图4示出黄色发光材料18在滤波之前的发射光谱50a和在通过长通滤波器28(参见图2)滤波之后的波长谱50b或者在根据本发明的一个实施例的用于产生红色光谱范围中的光的方法中的行动方式的示意图，其中示出滤波器特性曲线52以用于图解说明光模块15的作用原理(参见图3)。对于在此示例性应用的黄色发光材料18，在激发辐射24以预设的激发功率密度、即每单位面积的激发功率射到黄色发光材料18上的情况下，未经过滤波的黄色发光材料18的发射光50a的光谱分布具有大约571nm的主波长λD并且所述经过转换的发射光的效率、即光流ΦV与辐射功率Φe的比值为473lm/W。在此，黄色发光材料18的波长谱50b也包括红色光谱分量。因此，通过适当滤波能够产生红色光谱范围中的光，即尤其通过滤波将主波长λD“移动”到红色光谱范围中。例如长通滤波器28适合于此，所述长通滤波器的滤波器特性曲线52同样示意地示出。所述滤波器特性曲线52示出透射率T与波长λ的相关性。Tmax在此表示最大的透射率。如果现在通过这种长通滤波器28对由黄色发光材料18发射的光进行滤波，那么得到在右侧示出的经过滤波的波长谱50b。所述波长谱现在具有在大约601nm处的主波长λD和289lm/W的效率η。尽管通过滤波引起效率降低，但是有利地，与应用红色发光材料相比能够实现效率η的提高。
为了使在产生红色光谱范围中的光时的所述滤波的优点明显，在图5中为了比较而示出具有大约在599nm处的主波长λD的红色发光材料的发射光谱54。在用具有与在根据图4的黄色发光材料18的情况下相同的激发功率密度的激发辐射24激发所述红色发光材料时，得到224lm/W的效率η，所述效率因此与在黄色发光材料18的经过滤波的波长谱50b的情况下相比明显较低。
所述黄色发光材料18现在能够尤其有利地用于产生红色光谱范围中的光，并且在此同时与由红色发光材料转换的光相比提高如此产生的光的效率。
图6为作为用R标识的曲线示出的红色发光材料和作为用G标识的曲线示出的经过滤波的黄色发光材料18示出光流ΦV与射入的泵浦功率PP的相关性的示意图。在此，黄色发光材料18和红色发光材料的被激发的发光材料面积是相同的。在此能够明显地识别出：自泵浦功率PP的特定的阈值S起，随着泵浦功率PP的增大，通过经过滤波的黄色发光材料18产生的光的光流增加大于通过红色发光材料所发射的光的光流增加。所述阈值S大致处于1kW/cm2。这表示：在自大约1kW/cm2起的激发功率密度的情况下，将黄色发光材料18与长通滤波器28组合用于产生红色光谱范围中的光与应用红色发光材料相比是显著更有效的。这是由于：在激发功率密度高的情况下，黄色发光材料18的淬火效应相对于红色发光材料降低显著地起作用进而尽管进行滤波还是能够实现显著地提高光流ΦV。
在图7a、图8a和图9a中示出经过滤波的波长谱GGL1、GGL2、GGL3，所述波长谱在根据本发明的实施例的方法和光模块15中得出，其中应用黄色发光材料18以产生红色光谱范围中的光，同样示意地示出所述红色光谱范围中的光的发射光谱GL并且已经借助于不同的极限波长T1、T2和T3的长通滤波器28来滤波。所述光谱的主波长λD以及辐射功率Φe和通过具有所述光谱分布的光引起的光流ΦV在图7b、图8b和图9b中以表格的方式给出。附加地，在表格中还给出红色发光材料的对比值。
图7a示出黄色发光材料18的发射光谱GL和通过借助于长通滤波器28对发射光谱GL滤波而得出的波长谱GGL1的示意图。特别地，应当通过该滤波产生具有600nm主波长λD的红色光谱范围中的光。长通滤波器28在此具有T1＝585nm的极限波长，即射到长通滤波器28上的具有该波长的光以50％透射。长通滤波器28的边缘陡度λ10％-90％在该实例中为25nm，即长通滤波器28的透射率T从10％提高到90％的波长范围的宽度为25nm。黄色发光材料18的在此示出的发射光谱GL具有568.4nm的主波长λD。经过滤波的波长谱GGL1具有600.2nm的主波长λD。此外，在该实例中，黄色发光材料18以具有大约2kW/cm2的激发辐射面功率密度的激发辐射24来激发。
借助这种滤波在效率η和光流ΦV方面能够实现的优点能够在图7b中示出的表格中得出。所述表格示出黄色发光材料18的在图7a中示出的发射光谱GL的和经过滤波的波长谱GGL的光的主波长λD、辐射功率Φe、效率η和光流ΦV的数值与红色发光材料的具有600.8nm主波长λD的发射光谱RL的数值的对比，所述红色发光材料用相同的激发辐射面功率密度来激发。如从表格中得出的那样：通过对黄色发光材料18的光进行滤波，能够实现显著的效率提高并且将光流ΦV提高48％。
图8a示出黄色发光材料18的尤其与已经在图7a中示出的相同的发射光谱GL和通过借助于长通滤波器28对发射光谱GL进行滤波而得出的波长谱GGL2的示意图。所述长通滤波器在此具有T2＝590nm的极限波长和λ10％-90％＝25nm的边缘陡度，以便产生具有603nm的主波长λD的红色光谱范围中的光。与所述光谱GL和GGL2相对应的数值又以表格的方式在图8b中示出，尤其又与红色发光材料的具有600.8nm的主波长λD的发射光谱RL的数值对比。如尤其从效率η和光流ΦV的数值所推出的那样，通过对黄色发光材料18的发射光谱GL进行滤波，与红色发光材料相比能够引起效率η和光流ΦV提高并且能够有利地同时也实现大约2.5nm更长的主波长λD。
图9a示出黄色发光材料18的尤其又与已经在图7a和图8a中示出的相同的发射光谱GL和通过借助于又另外的长通滤波器28对发射光谱GL进行滤波而得出的波长谱GGL3的另一个示意图。所述长通滤波器在此具有T3＝595nm的极限波长和λ10％-90％＝20nm的边缘陡度，以便产生具有608nm的主波长λD的红色光谱范围中的光。与所述光谱GL和GGL3相对应的数值又以表格的方式在图9b中示出，尤其又与红色发光材料的具有600.8nm的主波长λD的发射光谱RL的数值对比，并且附加地还与通过借助于长通滤波器28进行滤波从红色发光材料的发射光谱RL中得出的波长谱GRL的数值对比。红色发光材料在此又具有带有600.8nm的主波长λD的发射光谱RL，红色发光材料的经过滤波的波长谱GRL具有608.0nm的主波长λD。在此，从在表格中示出的数值推出，通过对黄色发光材料18进行滤波产生光与通过对红色发光材料进行滤波产生光相比明显是更有效的并且也与更高的光流ΦV相关联。对黄色发光材料的发射光谱GL的滤波相对于对红色发光材料的发射光谱RL的滤波的优点应在图10中图解说明。
图10示出分别具有不同主波长λD的不同的未经过滤波的红色发光材料的光流ΦV与借助于经过滤波的黄色发光材料18产生的光的光流ΦV相对比的示意图。在此，在所示出的图表中，在横坐标上绘制主波长λD并且在纵坐标上绘制光流ΦV。菱形示出的点表示具有相应的主波长λD的不同的红色发光材料的、尤其不同制造商的且由具有不同掺杂的不同材料构成的红色发光材料的光流值。实线示出的曲线K表示通过对黄色发光材料18的发射光谱50a进行滤波所产生的光的光流ΦV的与如此产生的光的主波长λD相关的变化。为此，已经借助不同的长通滤波器28对黄色发光材料18的发射光谱50a进行滤波并且将从相应的不同的滤波中得出的不同的主波长λD的光流ΦV的数值内插。如能够观察到的那样：因此通过将黄色发光材料18与对所发射的光进行长通滤波组合应用，与应用红色发光材料相比能够实现光流ΦV的显著的提高、尤其提高25％-40％。
然而，不仅能够将黄色发光材料18用于在产生红光时引起效率提高，也能够应用红色发光材料，所述红色发光材料的主波长λD通过长通滤波器朝向更大的、期望的波长移动。这应当通过图11变得清楚。
图11示出分别具有不同的主波长λD的用于通过滤波产生具有605nm主波长λD的红色光谱范围中的光的不同的红色发光材料与借助于未经过滤波的红色发光材料产生的具有605nm主波长λD的光相比的效率值的示意图。在此，大约605nm处的方形点P代表由具有主波长λD为605nm的发射光谱的红色发光材料所发射的光的光流ΦV，并且将所述光流作为光流ΦV的基准值设定成100％。图表中的其余的菱形点代表分别具有不同的且可在横坐标上读取的主波长λD的不同的红色发光材料的关于所述基准值的相对效率ηrel，已经从所述红色发光材料的发射光谱中通过滤波产生具有主波长λD为605nm的波长谱的光。如观察到的那样：通过为了产生具有预设主波长λD的光而进行滤波在大多数情况下能够与应用红色发光材料相比实现效率提高，所述红色发光材料在没有光谱滤波的情况下具有所述期望的主波长λD。但是如已经能够从图7b的表格中推出的那样：对黄色发光材料光谱的滤波还是比对红色发光材料光谱的滤波明显更加有效。在关于输出状况、尤其在给定激发辐射面功率密度的情况下关于输出状况考虑发光材料的不同的掺杂份额时，还能够对效率提高进一步优化。
根据下面的附图，即图12、图13、图14和图15，应当图解说明发光材料L1、L2、L3的不同的掺杂份额对发射光谱的光谱分布(图12)、对经过长通滤波的波长谱的光谱分布(图13)、对淬火性能(图14)和对从中得出的光流Φe与激发辐射面功率密度PA的相关性(图15)的影响。
图12为三种不同的掺杂份额示出Ce:YAG黄色发光材料L1、L2、L3的发射光谱的图形视图。在此，所示出的图表的纵坐标说明任意单位的作为功率/波长的强度I并且横坐标说明波长λ。在此，发光材料L1、L2、L3的所示出的光谱归一化成相同的总功率。此外，在激发辐射面功率密度为大约2kW/cm2的情况下得到发光材料L1、L2、L3的所述光谱。在此，点状的曲线示出具有2％的Ce掺杂的发光材料L1的发射光谱，实线的曲线示出具有2.5％的Ce掺杂的发光材料L2并且虚线的曲线示出具有3％的Ce掺杂的发光材料L3。如在发光材料L1、L2、L3的光谱上能够识别的那样：掺杂份额的提高引起发射光谱朝向更大的波长λ移动。从中同时也在提高掺杂份额时得到光谱中的红色分量的提高，如在图13中示出的那样。
图13示出波长谱的图形视图，所述波长谱通过对具有三种不同掺杂的黄色发光材料L1、L2、L3的在图12中示出的发射光谱进行长通滤波得出。在此，所示出的图表的纵坐标也说明任意单位的作为功率/波长的强度I并且横坐标说明波长λ。在此，根据图12的三个发射光谱借助具有大约590nm极限波长TG的长通滤波器来滤波并且具有大约605nm的主波长λD。由于在掺杂份额提高时光谱中的红色份额提高，因此也在发光材料具有更高的掺杂份额时，得到具有更大强度I的经过滤波的波长谱。然而，与此相反的效果是淬火，这在具有较高的掺杂份额的发光材料中作用更加强烈。这应当在图14中图解说明。
图14为具有三种不同的掺杂份额的Ce:YAG黄色发光材料L1、L2、L3示出辐射功率Φe在面积给定、即发光材料的被激发的面积给定时与激发辐射功率PA的相关性的图形视图。在此，相应的发光材料L1、L2、L3的辐射功率Φe随着激发辐射功率PA的增大并且尤其在被激发的发光材料面积保持不变的情况下增大。在此能够识别的是，在发光材料具有较高掺杂份额时的辐射功率PA的增大与发光材料具有较低掺杂份额时的增大相比明显显得不那么强，这归因于具有较高掺杂份额的发光材料在激发辐射面功率密度较高的情况下的淬火更强。
对针对图12-图14阐述的知识的组合现在能够有利地用于：针对给定的应用情况，即在光模块15特定构成时，即其中波长转换元件应经受特定的激发辐射面功率密度，为波长转换元件最佳地选择发光材料，使得能够提供最大的光流ΦV。这应当在图15中说明。
图15为具有三种不同的掺杂份额的Ce:YAG黄色发光材料L1、L2、L3示出光流ΦV在面积给定时与激发辐射功率PA的相关性的图形视图，其中所述黄色发光材料的发射光谱已经经过长通滤波并且所述黄色发光材料的经过滤波的波长谱具有大约605nm的主波长λD。在激发辐射功率PA较小的情况下能够识别：在发光材料具有较高掺杂份额的情况下能够提供较大的光流ΦV，而在激发辐射功率PA较大的情况下，通过具有更小的掺杂份额的发光材料能够提供较大的光流ΦV。因此，根据激发辐射功率PA在激发面积给定的情况下与多个不同掺杂的发光材料L1、L2、L3的被长通滤波到期望的主波长λD上的发射光谱的光流ΦV的数值的所述关联关系，能够为给定的激发辐射功率密度选择能够用于提供尽可能大的光流ΦV的发光材料。
在此，已经示例性地将具有不同掺杂份额的三种发光材料L1、L2、L3进行比较，但是也能够考虑将具有不同掺杂份额的多于三种的发光材料进行比较并且一起记录到所述关联关系中。此外，也能够考虑：仅针对具有不同掺杂份额的两种发光材料构成关联关系，例如借助具有尽可能高的掺杂份额的发光材料和具有尽可能低的掺杂份额的发光材料。此外，该关联关系也能够以表格的形式给出，例如以下述形式，即在激发辐射面功率密度区间中分别为期望的要产生的目标主波长给出多种发光材料中的具有下述掺杂份额的发光材料，通过所述掺杂份额得到尽可能大的光流。在此，还能够在激发辐射面功率密度给定时通过对多种不同的发光材料进行光流测量来提供关联关系，所述发光材料的发射光谱被滤波到期望的主波长上。
此外，相同的原理也适用于其他的材料体系，例如适用于Eu掺杂的氮化物的发光材料，所述发光材料在发射橙红色并且所述发光材料的发射光谱同样在掺杂较小的情况下朝向较短的波长移动并且同时更少地淬火。

Claims (15)

1.一种借助于波长转换元件产生具有波长谱(50b)的能预设的第一主波长的、红色光谱范围中的经过波长转换的光的光模块(15)，所述光模块(15)具有：
波长转换元件，所述波长转换元件设计成用于：吸收具有至少一个第一波长的激发辐射(24)，将其转换成具有至少一个第二波长的光并且发射所述具有至少一个第二波长的光，所述第二波长大于所述第一波长；
激发辐射源(26)，所述激发辐射源设计成用于：发送至少具有所述第一波长的激发辐射(24)，并且所述激发辐射源设置成，使得由所述激发辐射(24)发送的激发辐射能够至少间接地射到所述波长转换元件上；
其特征在于，
所述波长转换元件具有带有红色光谱分量并且带有第二主波长的发射光谱(50a)，所述第二主波长与要产生的光的所述波长谱(50b)的所述第一主波长相比至少小能预设的数值，其中所述光模块(15)还具有长通滤波器(28)，所述长通滤波器设计成用于：由所述波长转换元件发射的光能够至少部分地并且至少间接地射到所述长通滤波器(28)上，其中所述长通滤波器(28)设计成用于：对由所述波长转换元件发射的并且射到所述长通滤波器(28)上的光进行滤波，使得经过滤波的所述光具有要产生的光的带有能预设的主波长的所述波长谱(50b)，
其中所述波长转换元件构成为，使得所述波长转换元件的所述发射光谱(50a)的所述第二主波长位于黄色的或黄绿色的光谱范围中。
2.根据权利要求1所述的光模块(15)，其特征在于，所述波长转换元件构成为Ce:YAG发光材料，以便提供所述波长转换元件的能预设的发射特性。
3.根据权利要求2所述的光模块(15)，其特征在于，所述波长转换元件构成为具有Co掺杂的Ce:YAG发光材料。
4.根据权利要求1或2所述的光模块(15)，其特征在于，所述激发辐射源(26)设计成用于：将具有至少1kW/cm2的激发辐射面功率密度的激发辐射(24)射到所述波长转换元件上。
5.根据权利要求4所述的光模块(15)，其特征在于，所述激发辐射源(26)构成为，使得所述激发辐射源(26)在所述光模块(15)运行时将具有至少1kW/cm2的激发辐射面功率密度的激发辐射(24)射到所述波长转换元件上。
6.根据权利要求1或2所述的光模块(15)，其特征在于，将大于590nm的波长预设为能预设的第一主波长。
7.根据权利要求6所述的光模块(15)，其特征在于，将大于600nm的波长预设为能预设的第一主波长。
8.根据权利要求1或2所述的光模块(15)，其特征在于，所述光模块(15)具有发光材料轮(13)，所述发光材料轮能够围绕所述发光材料轮(13)的转动轴线(A)转动，其中至少所述波长转换元件至少设置在所述发光材料轮(13)的环形地围绕所述发光材料轮(13)的转动轴线伸展的区域(16)的区段中，其中至少一个另一波长转换元件至少设置在环形地围绕所述发光材料轮(13)的转动轴线伸展的所述区域(16)的第二区段中。
9.根据权利要求8所述的光模块(15)，其特征在于，所述发光材料轮(13)在环形地围绕所述转动轴线伸展的所述区域(16)的至少一个第三区段中具有贯通开口(22)，其中所述光模块(15)构造成，使得由所述激发辐射源(26)放射的激发辐射(24)在所述发光材料轮(13)转动时能够至少间接地顺序地射到所述发光材料轮(13)的环形地围绕所述转动轴线(A)伸展的所述区域(16)的每个区段上。
10.根据权利要求1或2所述的光模块(15)，其特征在于，所述光模块(15)具有发光材料轮(13)，所述发光材料轮能够围绕所述发光材料轮(13)的转动轴线(A)转动，其中所述波长转换元件作为唯一的波长转换元件设置在所述发光材料轮(13)上。
11.根据权利要求1或2所述的光模块(15)，其特征在于，所述波长转换元件设置在承载件上，所述承载件以至少不能够相对于激发辐射源(26)移动的方式设置。
12.根据权利要求9所述的光模块(15)，其特征在于，所述光模块(15)具有滤波轮(14)，所述滤波轮至少包括所述长通滤波器(28)，其中所述长通滤波器(28)设置在所述滤波轮(14)的至少一个第一区域中，其中所述滤波轮(14)能够围绕所述滤波轮(14)的转动轴线以与所述发光材料轮(13)相配合的方式转动，使得由所述波长转换元件发射的具有所述第二主波长的光的至少一部分能够至少间接地射到所述滤波轮(14)的至少一个所述第一区域上，在所述第一区域中设置有所述长通滤波器(28)。
13.根据权利要求12所述的光模块(15)，其特征在于，所述滤波轮(14)具有至少一个第二区域，在所述第二区域中未设置有所述长通滤波器(28)，其中所述滤波轮(14)能够以与所述发光材料轮(13)相配合的方式转动，使得由所述波长转换元件发射的具有所述第二主波长的光的一部分能够至少间接地射到所述滤波轮(14)的至少一个所述第二区域上，在所述第二区域中未设置有所述长通滤波器(28)。
14.一种用于借助于波长转换元件产生具有波长谱(50b)的能预设的第一主波长的、红色光谱范围中的经过波长转换的光的方法，所述方法具有下述步骤：
a)提供波长转换元件，所述波长转换元件在吸收具有至少一个第一波长的激发辐射(24)的情况下将所述激发辐射转换成具有至少一个第二波长的光并且发射所述具有至少一个第二波长的光，其中所述第二波长大于所述第一波长；
b)将包括具有所述第一波长的辐射的激发辐射(24)射到所述波长转换元件上；
其特征在于，
在步骤a)中提供波长转换元件，所述波长转换元件具有带有第二主波长的发射光谱(50a)，所述第二主波长与要产生的光的所述波长谱(50b)的所述第一主波长相比至少小能预设的数值，并且所述波长转换元件具有红色光谱分量，其中在步骤b)之后在另外的步骤中：
c)通过长通滤波器(28)至少部分地对由所述波长转换元件发射的光进行滤波，使得经过滤波的所述光具有要产生的光的带有能预设的主波长的所述波长谱(50b)，
其中所述波长转换元件构成为，使得所述波长转换元件的所述发射光谱(50a)的所述第二主波长位于黄色的或黄绿色的光谱范围中。
15.一种用于提供波长转换元件的方法，其特征在于，所述方法具有下述步骤：
a)预设用于激发所述波长转换元件的激发辐射面功率密度；
b)为多个由用于波长转换的基础材料形成的并且分别以不同的掺杂份额利用掺杂原子进行掺杂的发光材料的多个分别具有相同的第一主波长的经过长通滤波的波长谱提供光流与激发辐射面功率密度的相关性的关联关系，其中所述第一主波长位于红色的光谱范围中；
c)根据在步骤b)中提供的所述关联关系，从多种发光材料中确定对于在步骤a)中预设的激发辐射面功率密度具有最大的光流值的发光材料；和
d)提供作为在步骤c)中确定的发光材料的所述波长转换元件，
其中所述波长转换元件构成为，使得所述波长转换元件的发射光谱(50a)的第二主波长位于黄色的或黄绿色的光谱范围中。
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109188837B (zh) * 2014-04-23 2020-12-08 深圳光峰科技股份有限公司 光源系统、投影系统及方法
DE102014221115A1 (de) * 2014-10-17 2016-04-21 Osram Gmbh Lichtmodul für eine Beleuchtungsvorrichtung, Leuchtstoffrad für ein entsprechendes Lichtmodul und optisches System
CN104298059A (zh) 2014-10-20 2015-01-21 海信集团有限公司 一种激光光源和投影显示装置
JP6529338B2 (ja) * 2015-05-27 2019-06-12 キヤノン株式会社 蛍光光源装置、画像投射装置および蛍光光源制御プログラム
JP6537103B2 (ja) * 2015-06-01 2019-07-03 Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 光源装置、投写型表示装置及び光生成方法
DE102015110258A1 (de) 2015-06-25 2016-12-29 Osram Gmbh Leuchtstoff, Verfahren zum Herstellen eines Leuchtstoffs und Verwendung eines Leuchtstoffs
US10261330B2 (en) 2015-08-25 2019-04-16 Christie Digital Systems Usa, Inc. System for producing an output light beam of a given spectrum
CN105137610A (zh) 2015-10-22 2015-12-09 海信集团有限公司 一种激光消散斑光路及双色、三色激光光源
CN106444248B (zh) * 2016-09-13 2019-10-22 合肥鑫晟光电科技有限公司 一种荧光轮、投影光源、投影仪及其控制方法
CN106842551A (zh) * 2016-12-28 2017-06-13 深圳市华星光电技术有限公司 一种色轮以及包含色轮的时序投影仪
JP6883783B2 (ja) * 2017-04-18 2021-06-09 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 蛍光体ホイール、及び、照明装置
CN109539188A (zh) * 2017-07-31 2019-03-29 深圳光峰科技股份有限公司 一种光源
CN108988106B (zh) * 2018-07-26 2020-07-10 华中科技大学 基于超表面外腔镜的可控多波长光纤外腔激光器
JP7129607B2 (ja) * 2019-08-05 2022-09-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源装置および投写型表示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1525225A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 ͬ�Ϳ�ҵ��ʽ���� 波长变换装置
CN101836339A (zh) * 2007-07-20 2010-09-15 康宁股份有限公司 波长转换光学组合件中的强度调制
CN102723422A (zh) * 2011-12-31 2012-10-10 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置和发光装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7057674B2 (en) * 2001-02-06 2006-06-06 Reflectivity, Inc Projection display with full color saturation and variable luminosity
US7445340B2 (en) * 2005-05-19 2008-11-04 3M Innovative Properties Company Polarized, LED-based illumination source
JP5842162B2 (ja) * 2011-03-23 2016-01-13 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 光源装置及びそれを用いた画像表示装置
DE102012223925B4 (de) * 2012-12-20 2024-03-21 Coretronic Corporation Beleuchtungsvorrichtung mit Pumplichtquelle, Leuchtstoffanordnung und Filteranordnung

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1525225A (zh) * 2003-02-26 2004-09-01 ͬ�Ϳ�ҵ��ʽ���� 波长变换装置
CN101836339A (zh) * 2007-07-20 2010-09-15 康宁股份有限公司 波长转换光学组合件中的强度调制
CN102723422A (zh) * 2011-12-31 2012-10-10 深圳市光峰光电技术有限公司 波长转换装置和发光装置

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