[发明专利]具有荧光体元件和光学系统的荧光体组件

说明书

技术领域

本发明涉及荧光体组件，该荧光体组件包括用于将泵浦光转换为被转换光的荧光体元件和用于透射所述被转换光和/或泵浦光的至少一部分的光学系统。

背景技术

从投影系统到内窥镜中的光纤耦合照明的多种应用中，对高亮度照明光源的需求日益增长。其中，明亮的放电灯是现在普遍使用的现有技术。最新开发的是把具有高功率密度的光源（如LASER（激光）源(例如激光二极管)）和远离激发光源的光（这里还包括不可见的紫外线和红外线）转换荧光体元件结合在一起。以这种方式，紫外泵浦光或蓝色泵浦光通常能够被荧光体转换为具有更长波长的光（降频转换）。

发明内容

本发明的一个目的是提供用于转换泵浦光的改进的荧光体组件。

本发明的一个目的是提供一种具有荧光体元件和用于透射泵浦光和/或被转换光的光学系统的荧光体组件，其中，可以在所述荧光体元件和所述光学系统之间设置液态浸泽材料。其中，在荧光体组件操作期间，液态浸泽材料的总体积适合于过量，使得每次所述总体积的至多50%被光穿透，优选总体积的至多45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%、10%、5%、0.5%、0.05%被光穿透。所述光通过光学系统透射到荧光体元件（泵浦光）和/或由光学系统向离开荧光体元件的方向透射（被转换光）。因此，这些百分比与荧光体元件和光学系统之间的、被已由光学系统引导的泵浦光和/或将由光学系统引导的被转换光所穿透的那部分体积有关，在本申请的上下文中该部分体积被称为“间隙”。如果被转换光和泵浦光所限定的体积不同，那么指的是较大的那个。

通过在光学系统和荧光体元件之间设置液态浸泽材料，可避免在所述光学路径中的空气间隙。因此，可以初步减少在具有不同折射率的介质之间出现的菲涅尔（Fresnel）损失。并且，光在从具有较高折射率的介质传播到空气中时会向离开光轴的方向来折射，这会导致额外的损失。通过提供浸泽材料，这些折射损失可被减少，或者，例如，在浸泽材料的折射率选择在荧光体元件的折射率n_p和光学系统的折射率n_os之间的情形下，这些折射损失甚至可被减少到0。对于最佳的结果，浸泽材料的折射率例如可以选择为等于折射率n_p和n_os的乘积的平方根。结果可以提高荧光体组件的光收集效率。

根据本发明，提供过量的浸泽材料，即提供比充满光学系统和荧光体元件之间的间隙所需要的浸泽材料更多的浸泽材料。以这种方式，在使用中（转换光时）最简单地可以通过对流来进行浸泽材料的持续交换。发明者发现，浸泽材料的交换消耗热量，该热量可能是因例如可能由晶格缺陷或辅助结晶相（auxiliary crystallographic phase）引起的荧光体的潜在寄生吸收和斯托克司频移（stokes shift）而在荧光体内部产生的。因此，过量的浸泽材料具有冷却的效果，扩散进而冷却例如可以随温度梯度的增加而增加，这是自动调节的。除了对流机制以外，过量的浸泽材料通常还可以作为热容或散热器。

并且，发明者观察到在温度升高和高辐射强度时液态浸泽材料会老化。因此，过量的浸泽材料可以有利地减少其平均损坏，因此增加整个组件的寿命。

在此上下文中，本发明还涉及用于转换光的方法，其中，在荧光体元件和光学系统之间提供液态浸泽材料，并且该液态浸泽材料在泵浦光转换过程中持续交换。

大体上，所述光学系统可以具有双重功能，并且被设置来收集和引导被转换光和/或引导泵浦光。其中，所述光学系统可以是或包括非成像光学元件，例如在内表面处具有反射涂层的空心光导管或电介质光导（dielectric light guide），该非成像光学元件通过在具有比包层或周围介质（如空气）更高的折射率的芯部内的全内反射来引导光。同样地，所述光学系统可以是或包括成像光学元件，例如透镜或透镜系统。