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TW202016461A - 具備高亮度輸出機構的照明系統及其操作方法 - Google Patents

具備高亮度輸出機構的照明系統及其操作方法 Download PDF

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TW202016461A
TW202016461A TW108120672A TW108120672A TW202016461A TW 202016461 A TW202016461 A TW 202016461A TW 108120672 A TW108120672 A TW 108120672A TW 108120672 A TW108120672 A TW 108120672A TW 202016461 A TW202016461 A TW 202016461A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
light
waveguide
cold
cold light
laser light
Prior art date
Application number
TW108120672A
Other languages
English (en)
Inventor
張永朋
王志峰
黃國胤
張世欣
王紀勛
陳信安
肯尼斯 李
Original Assignee
美商光電自動科技有限公司
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Publication date
Application filed by 美商光電自動科技有限公司 filed Critical 美商光電自動科技有限公司
Publication of TW202016461A publication Critical patent/TW202016461A/zh

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Abstract

本發明揭示一種照明系統,其包含:一波導,其具有設置成接收雷射光的一第一端、設置成從該雷射光產生冷發光的一冷光部分,以及設置成讓該冷發光通過並與該第一端相對的一第二端;一輸入裝置,其與該第一端相鄰,設置成收集該雷射光以傳播到該第一端;一輸出裝置,其與該第二端相鄰,設置成將至少一些該雷射光反射回該冷光部分,並通過一輸出表面將該冷發光引導離開該第二端。在一個具體實施例內,該輸入裝置包含一光均化器,其設置成接收該雷射光並將空間均勻亮度分佈的該雷射光提供至該波導的該第一端。在另一個具體實施例內,提供與該波導相鄰的一散熱器,其設置成發散該波導之內產生該冷發光時所產生的熱量。

Description

具備高亮度輸出機構的照明系統及其操作方法 【相關申請案交叉參照】
本申請案主張於2018年6月14日申請,序號為62/763,423的美國臨時專利申請案之利益,其主題以引用方式併入本文中。本申請案主張於2018年7月18日申請,序號為62/764,085的美國臨時專利申請案之利益,其主題以引用方式併入本文中。本申請案主張於2018年10月5日申請,序號為62/766,209的美國臨時專利申請案之利益,其主題以引用方式併入本文中。
本發明的具體實施例一般係關於照明系統,尤其係關於用來產生高亮度冷發光的系統。
最廣泛用於投影系統、聚光燈和汽車大燈的光源為放電燈,放電燈可含水銀蒸汽燈、金屬鹵化物燈、高壓鈉燈、低壓鈉燈等。使用放電燈的照明系統需要實體上較大並且能夠發散由光心處電弧所產生熱量的燈具。隨著時間的推移,這些燈會退化,每瓦消耗的發光效率損失高達70%。放電燈能夠輸出高亮度,但發光效率也很差。放電燈具有高功率要求、短壽命、高成本和使用水銀的缺點,這對環境是一種危害。
如此,仍舊需要有一種具備高亮度輸出機構來提供改善的光產出、可靠性以及彈性之照明系統。鑑於不斷升高的商業競爭壓力,以及不斷增長的消費者期望和市場中有意義產品差異化逐漸縮小的機會,找到這些問題的答案越來越重要。此外,降低成本、提高效率和性能以及滿足競爭壓力的需求,讓尋找這些問題答案的關鍵必要性更為緊迫。
長期以來一直都在尋求這些問題的解決方案,但是先前的發 展並未傳授或提出任何解決方案,因此,精通技術人員長期以來一直沒有解決這些問題。
本發明的具體實施例提供一種設備,以及一種照明系統,包含:一波導,其具有設置成接收雷射光的一第一端、設置成從該雷射光產生冷發光的一冷光部分,以及設置成讓該冷發光通過並與該第一端相對的一第二端;一輸入裝置,其與該第一端相鄰,設置成收集該雷射光以傳播到該第一端;一輸出裝置,其與該第二端相鄰,設置成將至少一些該雷射光反射回該冷光部分,並通過一輸出表面將該冷發光引導離開該第二端。在一個具體實施例內,該輸入裝置包含一光均化器,其設置成接收該雷射光並將一空間均勻亮度分佈的該雷射光提供至該波導的該第一端。在另一個具體實施例內,該系統包含位於該波導附近的散熱器,其設置成發散該波導之內產生該冷發光時所產生的熱量。
本發明的具體實施例提供一種方法,包含一雷射光提供到與一波導相鄰的一輸入裝置中,該波導包含:通過一第一端接收一雷射光,在一冷光部分內從該雷射光產生一冷發光,讓該冷發光通過一第二端;將該雷射光傳播進入該波導的該第一端;將至少一些該雷射光反射回該冷光部分;通過一輸出表面引導該冷發光遠離該第二端。在一個具體實施例內,該方法進一步包含使該雷射光均勻化,並將一空間均勻亮度分佈的該雷射光提供至該波導的該第一端。在另一個具體實施例內,該方法進一步包含通過產生該冷發光來發散該波導內產生的熱量。
本發明的特定具體實施例除了上述以外,還有其他步驟或元件。通過參考附圖並詳細閱讀下列說明,精通技術人士將可了解這些步驟或元件。
100‧‧‧照明系統
102‧‧‧輸入裝置
104‧‧‧波導總成
106‧‧‧輸出裝置
108‧‧‧雷射光
110‧‧‧雷射陣列
112‧‧‧準直透鏡陣列
114‧‧‧光均化器
115‧‧‧輸出剖面
116‧‧‧拋物面反射器
117‧‧‧輸入剖面
118‧‧‧軸中心線
120‧‧‧輸入濾光器
122‧‧‧冷發光
124‧‧‧冷光部分
126‧‧‧第一端
128‧‧‧散熱器
130‧‧‧中間層
132‧‧‧入射的冷發光
134‧‧‧水晶螢光體波導
136‧‧‧第二端
138‧‧‧輸出濾光器
140‧‧‧轉接器層
142‧‧‧CPC
144‧‧‧輸出表面
200‧‧‧照明系統
202‧‧‧散熱器
203‧‧‧輸入框架
204‧‧‧聚焦透鏡結構
206‧‧‧中空波導
206‧‧‧孔板
208‧‧‧開口
210‧‧‧波導散熱器
212‧‧‧投影透鏡結構
214‧‧‧目標表面
216‧‧‧距離
218‧‧‧投影框架
300‧‧‧照明系統
302‧‧‧聚焦透鏡結構
304‧‧‧光束組合器
306‧‧‧反射濾光器
308‧‧‧有色光
310‧‧‧LED
312‧‧‧投影光
314‧‧‧光細管
316‧‧‧反射等化器
318‧‧‧轉接器層
320‧‧‧導熱框架
322‧‧‧冷卻間隙
324‧‧‧縱向表面
326‧‧‧內表面
328‧‧‧輸入口
330‧‧‧輸出口
332‧‧‧流體
401‧‧‧散熱器
402‧‧‧傳導框架
404‧‧‧反射材料
406‧‧‧矩形
408‧‧‧圓形實體
410‧‧‧矩形實體
412‧‧‧圓桿
414‧‧‧輸入波導
416‧‧‧反射塗層
500‧‧‧照明系統
502‧‧‧雷射單元
504‧‧‧電路轉接器
506‧‧‧投影光
508‧‧‧重點發光二極體
510‧‧‧第二光束CPC
512‧‧‧準直透鏡
514‧‧‧投影目標表面
516‧‧‧輸出孔
518‧‧‧投影透鏡
600‧‧‧方法
第一圖為具備本發明具體實施例中高亮度輸出機構的照明系統之功能方塊圖範例。
第二圖為具備替代具體實施例中高亮度輸出機構的照明系統之功能方塊圖範例。
第三圖為具備仍舊另一個具體實施例中高亮度輸出機構的照明系統之功能方塊圖範例。
第四圖為在一個具體實施例中與水晶螢光體波導相鄰的散熱器之範例組態。
第五圖為具備仍舊另一個具體實施例中高亮度輸出的照明系統之功能方塊圖範例。
第六圖為在本發明具體實施例中一照明系統操作方法之流程圖。
下列具體實施例都已充分詳細說明,可讓精通此技術人士熟悉本發明。應了解,基於本發明,其他具體實施例是顯而易見的,在不背離本發明具體實施例的領域之下,可進行系統、處理或機械變更。
在下面的說明中,將提供許多特定細節,以便對本發明有通盤了解。不過應了解,在沒有這些特定細節的情況下也可實施本發明。為了避免模糊本發明的具體實施例,將不詳細說明特定已知電路、系統組態與處理步驟。
顯示本系統具體實施例的圖式是半示意性並且未依照比例,特別是某些尺寸為了清晰呈現,並且在圖式內誇大顯示。類似地,儘管為了便於描述,圖式中的視圖通常顯示類似的方位,但是圖式中的這種描述對大多數零件而言是任意的。一般來說,本發明適用於任何方位。
本文中提到的術語「相鄰」可定義為兩元件彼此非常接近。 本文中提到的術語「在…上」和「鄰接」可定義為兩元件物理接觸,沒有中間元件。
此時請參閱第一圖,其中顯示具備本發明具體實施例中熱效能機構的一照明系統100之功能方塊圖範例。照明系統100描繪為一輸入裝置102、一波導總成104和一輸出裝置106。
輸入裝置102可為設置成收集雷射陣列110的雷射光源108之硬體結構,或者包含準直透鏡陣列112並且將雷射陣列110的輸出聚焦在光均化器114上之單一雷射。光均化器114為設置成將一空間均勻亮度 分佈的雷射光108提供一水晶螢光體波導134的第一端126。水晶螢光體波導134的第一端126靠近光均化器114,並且水晶螢光體波導134的第二端136與第一端126相對。水晶螢光體波導134可為任何實體結構,其可內含像是光波這類波,並用最小能量損失來引導。
光均化器114可為一光學結構,用於等化雷射光108的該空間亮度分佈。對於範例而言,光均化器114可為光細管、玻璃管或光管,並且由具有使雷射光108的亮度分佈均勻化特徵之實心緻密石英玻璃或類似材料形成。準直透鏡陣列112為光學裝置,其包含接收非平行方向上的光,並且產生具有均勻分佈在光路徑上的平行欄或波之光輸出的表面特徵。
舉例來說,輸入裝置102可利用拋物面反射器116將雷射光108重新引導到光均化器114的軸中心線118。拋物面反射器116可以是以拋物面形狀形成的反射表面,用於收集雷射光108並將雷射光108聚焦在光路徑的軸中心線118上。軸中心線118可定義成通過照明系統100內光路徑的中心。
光均化器114可包含尺寸和形狀與波導134相等的一輸出剖面115。光均化器114還可包含可大於或小於輸出剖面115和波導134的一輸入剖面117。
輸入濾光器120可包含玻璃板、塑膠或塗有雙向色膜的濾光器,以使雷射光108通過並反射當雷射光108進入水晶螢光體波導總成104時在冷光部分124內產生的冷發光122。具有雙向色塗層的玻璃板也可用直接塗覆光均化器114的輸出端或水晶螢光體波導總成104的輸入端來代替。冷光部分124可為晶體結構,其吸收雷射光108的能量輸入並產生冷發光122。對於範例而言,冷光部分124可為折射率1.8的水晶螢光棒,光線通過折射率為1.5的CPC 142投射進入折射率為n=1.0的空氣中。
輸入濾光器120可為選擇性透射不同波長光的裝置,並且可在光路徑中實現為雙向色玻璃板或塑膠裝置。輸入濾光器120可設置成通過雷射光108並反射冷發光122。輸入濾光器120可直接附接至波導總成104的第一端126。波導總成104包含冷光部分124、與冷光部分124相鄰的散熱器128以及中間層130。
對於範例而言,中間層130可直接形成於冷光部分124、散熱器128或其組合上。散熱器128可為由導熱材料,例如鋁、銅、陶瓷或任何合適的熱導體,所形成的散熱器。中間層130可為液體層、凝膠層、多晶矽玻璃層、銀、鋁、氧化鎂、硫酸鋇的塗層,或用於將入射的冷發光132反射回冷光部分124,並將水晶螢光體波導134中形成的熱傳導或傳輸至散熱器128的任何合適材料。水晶螢光體波導134可包含冷光部分124和中間層130並由其形成。水晶螢光體波導134可設置為由雷射光108激發,以產生可調節來投射許多特定冷發光122顏色的冷發光122。
當雷射光108通過輸入濾光器120時,雷射光108可激發冷光部分124以產生冷發光122。波導134可捕獲入射的冷光132並將其引向波導134的第二端136。輸出濾光器138可形成於波導134的第二端136上,並覆蓋波導總成104的第二端136。輸出濾光器138可為輸出裝置106的一部分,並且由諸如塑膠或玻璃材料形成,其反射雷射光108(不會因為激發冷光部分124而消耗)回到冷光部分124和將冷發光122傳遞出波導總成104。
輸出裝置106還可包含轉接器層140,例如環氧樹脂耦合器、氣隙、玻璃間隔物、玻璃CPC 142與水晶螢光體波導134之間的直接熔合等。轉接器層140可應用於或形成於輸出濾光器138和光學聚光器上,例如簡單的拋物面聚光器或複合拋物面聚光器(Compound Parabolic Concentrator,CPC)142。CPC 142可橋接從輸出濾光器138傳遞到CPC 142的冷發光122之折射率。從輸出濾光器138發出的冷發光122可通過轉接器層140和CPC 142傳送到輸出表面144,用於需要高輸出功率的應用,例如投影機、聚光燈、汽車大燈、娛樂系統等。
應發現,照明系統100的具體實施例提供波導總成104,當使用散熱器128將熱量129傳遞離開冷光部分124時,波導總成能夠實現高效率操作。散熱器128的內部可具有反射塗層130,使得從冷光部分124逸出的光反射回冷光部分124,以增加從輸出表面144投射的冷發光122量。中間層130也可塗覆在冷光部分124的表面上,以提高雷射光108轉換為冷發光122的效率。
為了進一步增加通過輸出表面144投射的冷發光122量,輸入濾光器120可放置在冷光部分124的輸入處,冷光部分設置成使雷射光108通過,例如藍光雷射,用於激發和將入射的冷發光132反射回冷光部分124。另外可添加輸出濾光器138,使得將未吸收的雷射光108反射回冷光部分124,以進一步激發並將冷發光122傳遞到輸出表面144。輸出濾光器138可為藍色反射器,其可調節或設置成使得少量雷射光108可與冷發光122混合,從而提供期望的色溫。
此時請參閱第二圖,其中顯示替代具體實施例中照明系統200的功能方塊圖範例。照明系統200的功能方塊圖描繪了輸入裝置102,其中雷射陣列110和準直透鏡陣列112以軸中心線118為中心。準直透鏡陣列112為光學裝置,其包含接收雷射光108並產生具有大體上平行欄或波之光輸出的表面特徵。
用於雷射陣列的散熱器202可將雷射陣列110相對於軸中心線118定位在輸入框架203中。輸入框架203可由金屬、陶瓷、矽或塑膠形成,並且可為聚焦透鏡結構204提供柔性平台。輸入裝置102可包含固接在輸入框架203中的聚焦透鏡結構204,其配置成將雷射光108聚焦到水晶螢光體波導134上。中空波導206可用來當成光均化器114,以製備並引導雷射光108至冷發部分124。如此,均勻化的雷射光108由冷光部分124的較大區域接收,並且在雷射光108第一次通過水晶螢光體波導134時引起冷光部分124的更多激發。聚焦透鏡結構204可包含多個透鏡,其可將雷射光108會聚到水晶螢光體波導134中。
波導總成104可包括輸入濾光器120。波導散熱器210可形成用於水晶螢光體波導134的散熱器210。
波導散熱器210還可包含冷光部分124、中間層130、輸入濾光器120、輸出濾光器138和複合拋物面聚光器(CPC)142。應了解,在製造環境中,可在與輸入裝置102和輸出裝置106組裝之前製造和測試波導總成104,從而提高製造效率並降低成本。
輸出裝置106可包含投影透鏡結構212,其配置成從CPC 142收集冷發光122並將冷發光122投射在目標表面214上。投影透鏡結構 212中透鏡的尺寸和間隔可調整或設置,以適應從投影透鏡結構212到目標表面214的距離216。波導散熱器210可與輸入框架203和投影框架218實際接觸組裝。投影框架218可由金屬、陶瓷、矽或塑膠製成,並設計成管理投影透鏡結構212的間隔和對準。
應發現,在組裝之前製造和測試輸入裝置102、波導總成104和輸出裝置106的能力,可提高製造產量並降低照明系統200的成本。減少由輸入框架203、波導散熱器210和投影框架218所產生的熱量129,可以可靠並可持續的方式提供更大量的冷發光122。讓照明系統200可產生更亮的冷發光122,並且具有更長的產品壽命。
此時請參閱第三圖,其中顯示仍舊另一個替代具體實施例中照明系統300的功能方塊圖範例。照明系統300的功能方塊圖描繪了與準直透鏡陣列112相鄰定位的雷射陣列110。雷射光108可從準直透鏡陣列112傳播到聚焦透鏡結構302。聚焦透鏡結構302可為單透鏡或一組透鏡,其設置成將雷射光108聚焦在孔板206的開口208上。
波導134的冷光部分124可包含光束組合器304,其可通過將反射濾光器306嵌入冷光部分124中而形成。反射濾光器306可為藍光反射濾光器,用於改變冷發光122的色溫。光束組合器304可使冷發光122通過,並且將可由反射濾光器306反射的有色光308組合到軸中心線118中。
舉例來說,當冷光部分124是水晶螢光棒時,冷光部分124可產生黃色的冷發光122,當由雷射光108激發時,則為藍色。光束組合器304可使冷發光122通過並組有色光308,例如來自LED 310或藍色LED的藍光。結果是投射光312,為白色投射光。有色光308可通過光細管314(例如透明玻璃管),傳輸到光束組合器304。諸如氣隙的反射等化器316或可阻擋有色光308直接反射的其他較不細密材料,可確保正確量的有色光308可與冷發光122混合。光束組合器304可在軸中心線118中產生投射光312。
光束組合器304的輸出可連接到轉接器層318,例如氣隙、環氧樹脂耦合器或熔融玻璃。轉接器層318為進入CPC 142的投射光312, 提供反射指數和折射率的匹配。應了解,組合有色光不會降低冷發光122的亮度,並且可以可靠地移動色溫以獲得所需的色彩亮度。
CPC 142的輸出端可直接耦合到輸出濾光器138。在這種情況下,投射光312可通過輸出濾光器,但是殘留的雷射光108則反射回光束組合器304。CPC 142可固接在導熱框架320中。導熱框架320可由金屬、陶瓷、有色玻璃等製成。冷卻間隙322可沿著縱向表面324圍繞冷光部分124。冷卻間隙322還與導熱框架320的內表面326鄰接,以便藉由使用傳導、對流和輻射之一,將波導134中產生的熱量129傳遞到導熱框架320。冷卻間隙322可開口面向輸入口328和輸出口330。輸入口328、冷卻間隙322和輸出口330的目的是提供路徑給循環通過冷卻間隙322的空氣或流體332提供路徑。流體332的折射率可低於波導134的折射率,以便有助於在波導134內產生冷發光的內部反射,並減少對波導134上反射塗層的需求。
應發現,通過將反射濾光器306放置成與軸中心線118成45度角以及有色光308的流動方向,可產生不同的色溫當成具有高可靠性的投射光312。進一步發現,照明系統300可在期望的色溫範圍內,可靠地產生投射光312。冷卻冷光部分124、光束組合器304和導熱框架320可提供低成本、高可靠性和柔性的投射光312。
此時請參閱第四圖,顯示在具體實施例內與水晶螢光體波導314相鄰的散熱器401之範例組態。散熱器401的範例組態描繪與冷光部分124相鄰之傳導框架402。傳導框架402可具有已拋光或鍍上反射材料404的內表面326,例如銀、鋁、氧化鎂、硫酸鋇的塗層,或者將第一圖中入射的冷發光132反射回冷光部分124,並將第一圖的熱量129傳導出冷光部分124之任何合適材料。反射材料404可電鍍在導電框架402的內表面326上。
散熱器401的各種其他組態可包含顯示為矩形406和圓形實體408的導電框架402。冷光部分124可成形為矩形實心410或圓桿412。
針對第一圖內所示光均化器114的另一個具體實施例,水晶螢光體波導134的側視圖可包含冷光部分124,其鄰近用於在進入水晶螢光體波導134之前製備雷射光108的輸入波導414。輸入波導414可包含實心玻璃結構、中空波導、錐形中空波導或其組合。應了解,輸入波導414可 為透明材料,在四周具有反射塗層416,用於將入射的冷發光132反射回冷光部分124。反射塗層416可為液體、凝膠、多晶矽玻璃層、銀、鋁、氧化鎂、硫酸鋇或任何合適材料的塗層。
應發現第一圖中具有冷光部分124,例如水晶螢光棒,的波導總成104可放置在導電框架402的內部。冷光部分124可用機械方式或使用環氧樹脂固接到導電框架402。第三圖的冷卻間隙322也可填充空氣、透明的導熱凝膠、液體或其組合。第一圖的輸入濾光器120和第一圖的輸出濾光器138可用於密封冷卻間隙322,以便將液體或凝膠保持在間隙內。在未顯示的間隙內可結合小氣穴(未顯示),使得其適應空氣、液體或凝膠和導電框架402的熱膨脹。導電框架402可附接到輸出散熱器,以增加散熱。反射層416(螢光體散熱器內部的反射塗層或水晶螢光棒表面上的反射塗層)包含在螢光體散熱器與水晶螢光棒之間,使得來自螢光棒的光被反射回到該螢光棒而提高效率。
此時請參閱第五圖,其中顯示仍舊另一個替代具體實施例中照明系統500的功能方塊圖範例。照明系統500的功能方塊圖描繪安裝在導電框架402中,並由電路轉接器504支撐的雷射單元502,該轉接器可固接在散熱器上。
例如,電路轉接器504可包含用於將照明系統500固接在應用裝置(未顯示)中的印刷電路板、柔性電路、陶瓷耦合連接器等。導電框架402可直接表面固接在散熱器128上,而雷射光108與波導134的中心對準。此具體實施例使用雷射單元502的導電框架402當成第一圖的輸入裝置102。
CPC 142可直接耦合在光束組合器304上,包含反射濾光器306。舉例來說,冷發光122可以是黃光。如果需要白光投射光506,則需要光束組合器304的反射濾光器306是藍色反射濾光器。通過將冷發光122(黃光)與有色光308(藍光)組合,可以實現白光的投影光506。應了解,投影光506的其他顏色可通過組合不同顏色和頻率的光束來實現。
有色光308可由重點發光二極體(LED)508提供,其可以基於投影光506的期望顏色,提供額外的顏色和特定頻率。重點LED 508可 直接黏在第二光束CPC 510上。第二光束CPC 510可直接熔合在光束組合器304上。投射光506可離開光束組合器304,並穿過一組準直透鏡512。準直透鏡512是包含在非平行方向上接收光並且產生具有平行欄或波的光輸出,而所述平行欄或波在投影目標表面514上均勻地分佈在投影光506的光路徑上這些表面特徵之光學裝置。
輸出孔516可以保持色輪(未顯示)或當成「光學前進」(GOBO)(未顯示)的安裝座。穿過輸出孔516的投射光506可由投影透鏡518操作,以聚焦投影光506中提供的任何影像。應了解,投影透鏡518可投射光506集中聚焦或使光束散焦,以覆蓋更多亮度較小的區域。
應發現,照明系統500可通過添加GOBO或色輪,來改變投影目標表面514上顯示的投影光506,以提供多種功能。通過改變重點LED 508的顏色,可以實現不同的顏色組合。應了解,通過使用不同頻率雷射、通過改變冷光部分124中使用的水晶螢光體的顏色、通過改變重點LED 508的顏色、通過添加色輪或其組合,可改變雷射光108的顏色頻率。
此時請參閱第六圖,顯示本發明具體實施例中一照明系統100之操作方法600的流程圖。方法600包含:將一雷射光源提供到與一波導相鄰的一輸入裝置中,該波導通過一第一端接收該雷射光,從一冷光部分的該雷射光產生一冷發光,並在方塊602內讓該冷發光通過一第二端;在方塊604內將該雷射光傳播到該波導的該第一端;在方塊606內將至少一些該雷射光反射回該冷光部分;在方塊608內通過一輸出表面引導該冷發光遠離該第二端;以及在方塊610內通過產生該冷發光來消散該波導內產生的熱量。
所得到的方法、處理、設備、裝置、產品及/或系統是直觀、具備成本效益、簡單、高度通用、準確、敏感和有效,並且可通過針對準備、有效和經濟製造、應用和利用來調整已知組件來實現。本發明具體實施例的另一重要態樣為它有價值地支援和服務於降低成本、簡化系統和提高性能的歷史趨勢。
因此,本發明具體實施例的這些與其他有價值態樣進一步將技術狀態提升到至少下一個水準。
雖然已經結合特定最佳模式來描述本發明,但是應了解,根據前面的描述,許多替換、修改和變化對於精通技術人員來說是顯而易見的。因此,想要包含位於申請專利範圍的領域與精神內之所有這種替換、修改以及改變。本文闡述或附圖中顯示的所有內容都將以說明性和非限制性的意義解釋。

Claims (20)

  1. 一種照明系統,包括:
    一波導,其包含:
    一第一端,其設置來接收一雷射光,
    一包含該第一端的冷光部分,其設置成從該雷射光產生一冷發光,
    一與該第一端相對的第二端,其設置成讓該冷發光通過;
    一輸入裝置,其與該第一端相鄰,設置成:
    集中該雷射光來傳播至該第一端;
    一輸出裝置,其與該第二端相鄰,設置成:
    將至少一些該雷射光反射回該冷光部分,以及
    通過一輸出表面引導該冷發光遠離該第二端。
  2. 如申請專利範圍第1項之系統,進一步包括與該波導相鄰的一散熱器,其設置成發散該波導之內產生該冷發光時所產生的熱量。
  3. 如申請專利範圍第1項之系統,進一步包括與該波導相鄰的一散熱器,其設置成發散該波導之內產生該冷發光時所產生的熱量;以及
    其中:
    該波導在該第一端與該第二端之間包含一縱向表面;以及
    該散熱器設置成:
    包圍該縱向表面,
    包覆該冷光部分;
    該散熱器包含:
    一內表面,與該縱向表面相鄰,
    一中間層,位於該縱向表面與該內表面之間,設置成:
    將該熱量傳遞遠離該波導,以及
    將該雷射光反射回該冷光部分。
  4. 如申請專利範圍第1項之系統,進一步包括:
    一散熱器,其與該波導相鄰,設置成發散該波導之內產生該冷發光時所產生的熱量;以及
    一中間層,位於該冷光部分與該散熱器之間,設置成通過一流體發散該波導之內產生的該熱量。
  5. 如申請專利範圍第1項之系統,進一步包括一散熱器,其與該波導相鄰,設置成發散該冷發光產生時該波導之內產生的熱量,並且其中該散熱器包含一導熱框架,其內表面與該冷光部分相鄰,設置成傳遞來自該波導的該熱量。
  6. 如申請專利範圍第1項之系統,進一步包括與該波導相鄰的一散熱器,其設置成發散該波導之內產生該冷發光時所產生的熱量,並且其中該散熱器包含:
    一中間層,其由一反射材料形成,其與一散熱器的一內表面以及該冷光部分的一縱向表面接觸。
  7. 如申請專利範圍第1項之系統,其中該輸入裝置包含一光均化器,該光均化器包含一光細管、一玻璃管或一光管,其設置成在該波導的該第一端上以空間均勻方式分佈該雷射光之光亮度。
  8. 如申請專利範圍第1項之系統,其中該輸入裝置包含一拋物面反射器,該反射器設置成將該雷射光聚焦在一光均化器上,以將該雷射光傳播到該第一端。
  9. 如申請專利範圍第1項之系統,其中:
    該波導包含該第一端的一剖面,其匹配該輸入裝置的一輸出剖面;以及
    該輸入裝置包含:
    一輸入剖面,其大於該剖面,以及
    一拋物面反射器,其設置成將來自一雷射陣列的該雷射光引導到該輸入剖面。
  10. 如申請專利範圍第1項之系統,其中:
    該輸入裝置包含一輸入濾光器,其靠近該第一端,設置成:
    將該雷射光傳遞到該第一端並將該冷發光反射回該第二端;
    該輸出裝置包含:
    一輸出濾光器,其靠近該波導的該第二端,設置成:
    傳遞來自該波導的該冷發光,
    將至少一些該雷射光反射回該冷光部分;以及
    一複合拋物面聚光器(CPC),其靠近該輸出濾光器,設置成聚集來自該波導的該冷發光。
  11. 如申請專利範圍第1項之系統,其中:
    該雷射光包含一第一藍光;
    該冷發光包含一黃光;以及
    該輸出裝置包含一光束組合器,設置成:
    接收來自該波導的該黃光,
    接收包括一藍光LED光與該第一藍光雷射光之一者的有色光,
    組合該黃光與該有色光來形成白光的投影光,以及
    將該白光的投影光引導至一投影目標表面。
  12. 如申請專利範圍第1項之系統,其中該輸出裝置包含一光束組合器,設置成:
    將該冷發光當成黃光通過該反射濾光器;
    將至少一些該雷射光作為一藍色雷射光反射到該波導的該第一端;
    將該黃光和至少一些該藍光組合形成一白色投影光;以及
    將該白色投影光引導至一投影目標表面。
  13. 一種操作一照明系統之方法,包括:
    將一雷射光提供到與一波導相鄰的一輸入裝置中,該波導包含:
    通過一第一端接收一雷射光,
    從一冷光部分的該雷射光產生一冷發光,
    使該冷發光通過與該第一端相對的一第二端;
    將該雷射光傳播進入該波導的該第一端;
    將至少一些該雷射光反射回該冷光部分;
    通過一輸出表面引導該冷發光遠離該第二端;以及
    通過產生該冷發光來消散該波導內產生的熱量。
  14. 如申請專利範圍第13項之方法,進一步包括:
    通過包含一中間層的一散熱器,在該波導的一縱向表面與包覆該冷光部分的該散熱器內表面之間傳遞在該波導內產生之熱量;以及
    將該雷射光反射回該冷光部分。
  15. 如申請專利範圍第13項之方法,其中發散該波導內產生的該熱量包含用由一反射材料形成的一中間層傳遞該熱量,該中間層與散熱器的內表面以及該冷光部分的縱向表面接觸。
  16. 如申請專利範圍第13項之方法,其中反射至少一些該雷射光包含通過一流體在該冷光部分和該散熱器之間,用一中間層消散在該波導內產生的熱量。
  17. 如申請專利範圍第13項之方法,其中將該雷射光提供到與該波導相鄰的該輸入裝置中包含將該雷射光提供到一光均化器中,該光均化器包含一光細管、一玻璃管或一光管,並且該光均化器在該波導的該第一端上以空間均勻方式分佈該雷射光之光亮度。
  18. 如申請專利範圍第13項之方法,其中通過該輸出表面引導該冷發光遠離該第二端包含:
    使來自該第二端的該冷發光通過靠近該第二端之一輸出濾光器;以及
    使用靠近該輸出濾光器的一複合拋物面聚光器(CPC)聚集該冷發光。
  19. 如申請專利範圍第13項之方法,進一步包括:
    將該冷發光當成黃光通過一反射濾光器;
    將至少一些該雷射光作為一藍色雷射光反射到該波導的該第一端;
    將該黃光和至少一些該藍光組合形成一白色投影光;以及
    將該白色投影光引導至一投影目標表面。
  20. 如申請專利範圍第13項之方法,其中:
    通過該輸出表面將該冷發光引導離開該第二端包含使該冷發光通過靠近該第二端的一輸出濾光器;
    進一步包括:
    定位一輸出濾光器,鄰接該第二端並沿著在該第一端與該第二端之間延伸的一軸中心線,相對於該軸中心線夾第一角度;以及
    通過一光細管以相對於該軸中心線的一第二角度將一藍光提供到該輸出濾光器中,該光細管設置在一反射濾光器附近,並通過一間隙與該反射濾光器分開。
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