[发明专利]荧光剂装置和包括该荧光剂装置的照明设备

说明书

技术领域

本发明涉及荧光剂装置。此外，本发明涉及包括该荧光剂装置的照明设备。

背景技术

荧光剂装置用在照明设备中，其中荧光剂远离激励光源，即荧光剂和激励光源之间不存在直接接触。因此，所述荧光剂装置也被称作远程荧光剂装置。远程荧光剂装置能够用在各种各样的照明应用中，例如用在RGB（红绿蓝）投射设备中，产生用于彩色影像投射的红光（R）、绿光（G）和蓝光（B）。其他可能的照明应用包括医学、建筑或娱乐上的照明。

在现有技术中，例如为荧光剂色轮的远程荧光剂装置，荧光剂涂覆在载体板上。荧光剂由撞击在所述荧光剂上的激励光——如可见的蓝色激光（450nm）——所激励。激励激光被荧光剂改变波长，以产生波长更长的光（例如，峰值为属于绿光的大约520nm的广泛的光谱分布）。由于波长转换的物理性质，一部分激励光能量转换为热量（Stokes损耗）。激励光和波长被转换的光之间的频率差越大，Stokes损耗越高，并且因此对荧光剂造成的热影响越大。其他的效应，例如光吸收，也额外地加热荧光剂。荧光剂色轮的转动有助于移除在荧光剂中产生的热。

来自荧光剂的波长被转换的光由设置在荧光剂色轮前面的透射构件会集，透射构件例如为光学元件，如由玻璃制成的透镜。由于荧光剂色轮的转动，必须保持荧光剂色轮与透射构件之间的特定距离。然而，所述间隙引起光学损耗。首先，存在反射损耗（Fresnel损耗），这是因为空气（间隙）和玻璃（透射构件）的不同的折射率造成的，与间隙的尺寸无关。反射损耗随着入射角的增大而增加。其次，在透射构件的接收角之外的波长被转换的光的光线、即未触及透射构件的入射面的光线，被损耗掉。接收损耗随着荧光剂表面与透射构件的入射面之间的间隙的增大而增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有改进的光学效率的荧光剂装置。

本发明的另一方面是移除在荧光剂装置中产生的热量。

所述目的借助于荧光剂装置来实现，所述荧光剂装置包括：具有上表面和下表面的载体构件；具有侧表面部和底部的反射构件，所述反射构件设置在载体构件的上表面处；嵌在反射构件中的荧光剂层；具有第一端面和第二端面的透射构件，所述透射构件设置在荧光剂层上，使得透射构件的第一端面完全覆盖荧光剂层的顶部。

从属权利要求记载了优选的实施方式的附加特征。

此外，请求保护包括根据本发明的荧光剂装置的照明设备。

根据本发明，荧光剂层嵌在反射构件中，所述荧光剂层可包括至少一种荧光剂或荧光剂混合物，其呈粉末、糊状物、浆状物或液体的形式。所述荧光剂或荧光剂混合物可借助于例如浆化、电流沉积法、旋转涂布等合适的技术而嵌入。荧光剂层的合适厚度取决于成份及其吸收性能，并且典型地在50μm至1mm之间的范围中。荧光剂设计成将蓝光或紫外光（即450nm、405nm或更短的波长）转换成比激励光波长更长的可见光或近红外光。根据期望的应用，荧光剂层可具有合适的形状，例如用于影像投射的矩形形状或用于内窥镜的圆形形状。

此外，透射构件完全地覆盖荧光剂层的顶部并且基本上接触荧光剂层，所述透射构件可为由例如石英玻璃、光学玻璃（例如BK7）或丙烯酸玻璃等玻璃或者纤维束制成的光学元件。由于反射构件、荧光剂层和透射构件的这种布置，尤其由于透射构件完全地覆盖荧光剂层，所以被荧光剂层转换的光的光线有效地耦合到透射构件中。

为了进一步降低激励光以及波长被转换的光的反射损耗，透射构件可与荧光剂层的顶部基本直接接触，从而尽可能地降低荧光剂层的顶部与透射构件之间的间隙。

为了更进一步地降低光学损耗，所述基本直接接触可由透射构件的第一端面与荧光剂层的顶部之间的浸渍层来提供。所述浸渍层可由液体的或固体的浸渍材料构成。浸渍材料的折射率优选地小于透射构件的折射率。

改进荧光剂装置的光学效率的另一个重要方面是将荧光剂层嵌入到反射构件中。反射构件的底部以及侧表面部将波长被转换的光线反射回去，从而提高荧光剂装置的光学效率。因此，优选地，至少反射构件的底部具有反射表面。反射表面可磨光或涂覆有高反射的层。反射表面的反射率优选地大于75%，更好地大于80%甚至大于90%。尤其优选地，反射构件的侧表面部也具有反射表面。与带有涂覆荧光剂层的平板的荧光剂装置相比，这显著改进了光学效率。在理想状态下，能够将完全地转换激励光所需要的荧光剂厚度降低到在没有反射表面的情况下所需要的厚度的一半。所述降低又改进了荧光剂的冷却，因为荧光剂层的热阻随着层厚度的降低而减小。