[发明专利]针对高亮度的光转换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于产生有色光或白光的光转换器，其中，短波的激发光通过转换器介质转换为具有更长波长的经转换的光。

背景技术

通过转换器材料中的吸收过程和发射过程，长波长的激发光转换成具有更长的波长的经漫反射的光。

在本发明的意义中，转换器理解为用于光转换的设备的一部分，在该转换器中进行转换。转换器在此由转换器材料构成。转换器材料包含发光材料，其作为光活性介质引起转换。转换器材料可以具有不同大小的发光材料密度。表述“发光材料密度”涉及发光材料或发光材料颗粒在转换器材料中的分布。因此，转换器材料中的发光材料可存在于被动基质中。然而下述转换器材料也是可能的，其中，所有转换器材料用作发光材料。

在光转换中，由于所谓的斯托克斯损失(Stokes-Verluste)也还在转换器中生成有热量。斯托克斯损失由激发光和经漫反射的光的光子能差得出。因此，引入的光功率的20-30％通常转换成热量。这种情况本身适用于具有量子效率为1的转换器材料。将热量引入到转换器中导致转换器材料的温度提高。

由于多个原因，转换器材料中的高温导致转换的减弱或受限，并且因而导致限制待实现的亮度。因此，转换器材料可通过高温破坏。破坏温度T_破坏是一种材料特异的特性。不同的材料因此可具有不同的破坏温度。破坏温度决定性地影响最大的转换器温度T_konv，也就是说转换器可运行的最大温度。

这尤其是在转换器系统中起到了限制待实现的亮度的作用，其中，发光材料嵌入由硅酮或其它有机粘结剂制成的基质中。在所谓的“掺磷硅”转换器(phosphor-in-silicon,PIS)中，破坏阈值以T_破坏处在100至120℃的范围内。

不依赖于每次所使用的转换器材料的破坏阈值地，通过热抑制效应来减小量子效率。此外，在更高的温度的情况下，吸收光谱带朝更长的波长方向移动，该移动导致自吸收提高，并且因而同样导致亮度减小。

然而为了得到具有高亮度的转换器，由现有技术公知如下结构，其中，转换器材料处于旋转盘上。因此，专利申请US2009/0073591A1描述了带有施布在旋转的载体轮上的转换器材料的转换器。通过动态的构建方式，热功率可被分布到更大的表面上，并且因此维持温度界限。

类似的结构也在专利申请US2009034284A中得到描述。然而在该设想中不利的是：必须强制性地采用载体轮和其对转换器大小的不利影响。此外，大的载体轮造成例如比静态结构采用更多的材料。此外，可运动的构件能导致干扰的噪音生成或磨损。

因此，WO09115976A1设置了：使用吸热部件。在此，转换器材料静态地施布在吸热部件上。该设计在此局限于以漫反射方式运行的转换器。此外，待实现的热导出依赖于所使用的转换器材料的热导率。

通常使用的是，作为转换器材料的基于发光物质的材料例如嵌入硅酮或玻璃或量子点(Quantendot)中。基于硅酮的转换器材料尤其示出大约100-120℃的低的破坏温度以及低的热导率。此外，在在基质中使用发光材料颗粒的情况下，折射率差仅能通过发光材料颗粒的掺杂和颗粒大小受限地发生变化。这具有如下结果，即，并非相互独立地调节激发光的吸收和转换器体中的散射。

转换器材料的散射特性不仅影响经转换的光的散射，而且还影响激发光的散射，并且因此是重要的光学参数。

为了在同时在空间上小的发射斑点的情况下产生高的亮度，经转换的光的尽可能完全的偶合输出[l1](Auskopplung)是有利的。发射斑点通过激发光的光束横截面确定，并且亮度通过转换器表面的每个面积元件()的经漫反射的光通量确定。由于激发光的最后的进入深度，并且由于转换器材料中的光散射，发射斑点大于激发光源的光束横截面。在强烈散射的转换器材料中的发射斑点要小于微弱散射的转换器材料中的发射斑点，然而也依赖于转换器厚度和转换器表面的反射特性。

高的亮度可通过强烈散射的材料实现。然而如果材料如此强烈地散射，使得也在吸收激发光之前漫反射激发光，那么经转换的光的份额会下降。

发明内容

本发明的任务是提供一种产生具有高亮度的白光或有色光的转换器。

本发明通过独立权利要求的主题来解决，并且通过从属权利要求的特征来设计和改进。