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CN107002967B - 基于激光的照明系统和方法 - Google Patents

基于激光的照明系统和方法 Download PDF

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CN107002967B CN201580065790.4A CN201580065790A CN107002967B CN 107002967 B CN107002967 B CN 107002967B CN 201580065790 A CN201580065790 A CN 201580065790A CN 107002967 B CN107002967 B CN 107002967B
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Abstract

激光照明系统具有第一激光光源、第二激光光源和光转换元件。来自第一和第二激光光源的输出被定向到光转换元件,该光转换元件响应于激光的激发而产生经波长转换的光输出。第一和第二激光光源产生在光转换元件内具有不同吸收特性的不同波长的激光,使得光转换元件内产生经波长转换的光的深度范围是不同的。经转换的输出中的此不同可用于创建不同的光学效果,以便可执行射束转向或射束成形。

Description

基于激光的照明系统和方法
技术领域
本发明涉及基于激光的照明。
背景技术
激光被认为是用于制造特殊效果的未来的光源。它们当前用于制造激光射束被聚焦到诸如磷光体的光转换元件上的高强度白光。这样的光源在诸如舞台照明、投影和汽车前照灯(front lighting)系统的应用中是引起兴趣的。
存在其中期望制造射束形状可被调节的光源的许多应用。一个示例是汽车前灯(headlight),例如其中远射束(main beam)照明和近射束(dipped beam)照明需要不同的射束方向和形状。定向控制也可用于在驾驶员正在做出转弯时提供射束转向。
已提出基于激光的汽车照明系统。例如,US 8256941公开了一种系统,其中激光输出可光学地切换到不同的磷光体,每个磷光体形成可提供不同定向输出的系统的部分。
发明内容
本发明由权利要求限定。
根据本发明的一方面,提供了一种激光照明系统,其包括:
第一激光光源;
第二激光光源;
光转换元件;以及
光学元件,其用于将来自第一和第二激光光源的输出定向到光转换元件,该光转换元件响应于激光的激发而产生经波长转换的光输出,
其中第一和第二激光光源产生在光转换元件内具有不同吸收特性的不同波长的激光,使得对于第一激光光源的输出和第二激光光源的输出的激发而言,光转换元件内产生经波长转换的光的深度范围是不同的。
该系统使用至少两个激光器,其发射两种不同的波长以泵浦光转换器。光转换元件转换激光,并包括诸如无机磷光体的发光材料。发光材料也可以是(多种)有机发光材料和/或基于量子点或量子棒的(多种)发光材料。
选择光转换器的吸收特性和激光波长,使得波长的穿透深度不同。以这种方式,可调节来自光转换元件的发光区的长度。通过提供不同大小的光输出,之后可以制造出不同的射束方向和/或大小。
光学元件可以例如将来自第一和第二激光光源的输出定向到光转换元件的同一位置。以这种方式,两个激光光源引起光转换元件的相同初始深度部分的输出,而一个激光光源还引起来自更深部分的光输出。光学元件例如是分色棱镜(dichroic prism)或分色十字交叉件(dichroic cross)。在另一实施例中,使用单个分色镜。分色镜反射来自第一激光光源的光并且透射来自第二激光光源的光。
该系统还包括光学输出元件,其作为产生经波长转换的光的深度的函数来成形来自光转换元件的输出光。
通过调节两个激光光源的强度的比率,可调节最终出射射束的形状。
在一个示例中,光学输出元件包括与光转换元件间隔开的镜面反射器。可以设计反射器的形状,使得相比于整体输出射束从光转换元件的较小区域发射之时,当整体输出射束从光转换元件的较大区域发射时,该整体输出射束具有不同的形状和/或方向。在另一示例中,光学输出元件包括提供全内反射的材料的板。
反射器可包括与光转换元件的第一深度范围相关联的第一部分和与光转换元件的相邻的第二深度范围相关联的具有不同形状的第二部分。因此,不同成形的反射器部分可用于创建源自两个激光源的照明的期望的输出射束轮廓。
在另一示例中,光学输出元件包括衍射、折射、反射、散射或波长转换元件。
还存在对光转换元件的各种可能的调适。
在最简单的实现方式中,其包括光转换材料的均匀的板,该板在照明的方向上具有大于至少一个激光源的吸收深度的尺寸。
在另一示例中,光转换元件在深度方向上具有不均匀的吸收特性。这可用于改变来自沿着光转换元件的不同深度的光输出的强度。
在另一示例中,光转换元件具有第一部分和第二部分,该第一部分具有对于第一和第二激光光源的光输出相同的吸收特性,该第二部分具有对于第一和第二激光光源的光输出不同的吸收特性。
在另一示例中,光转换元件具有有着不同的光输出特性的不同部分。
这些不同的方案使得能够产生不同的光学输出效果。
光转换元件可包括:
散射粒子;
粗糙的散射外表面。
这种方式的散射的使用利用减小的全内反射帮助光从光转换元件耦出。
光转换元件可具有沿着光转换元件的长度改变的截面形状。这可用于调节沿着光转换元件的不同位置(即深度)处的光输出特性。
每个激光光源可包括一个或多个激光二极管。
控制器优选地用于控制第一和第二激光光源的输出强度。作为两种不同的操作模式,控制器可以操作激光光源中的一个或另一个,但也可存在操作两个激光光源的第三种操作模式。两个激光光源的输出强度可以是独立可控制的。
还可提供用于向控制器提供传感器信息的传感器。这可用于提供输出射束形状的自动控制,例如自动前灯操作、调光或光转向。
本发明还提供包括上文限定的激光照明系统的汽车前照灯。
根据本发明的另一方面的其它示例提供一种产生激光照明的方法,该方法包括:
操作第一激光光源;
操作第二激光光源;
将来自第一和第二激光光源的输出定向到光转换元件,从而响应于激光的激发而产生经波长转换的光输出,
其中第一和第二激光光源产生在光转换元件内具有不同吸收特性的不同波长的激光,
其中该方法包括从光转换元件内的深度范围产生经波长转换的光,该深度范围对于来自第一激光光源输出的光和来自第二激光光源输出的光是不同的,并且
其中该方法还包括:通过光学输出元件,作为产生经波长转换的光的深度的函数,成形来自光转换元件的输出光。
本发明不限于两个激光光源的使用。可以存在具有不同的发射波长的多于两个的激光光源。
附图说明
现在将参考附图详细地描述本发明的示例,在附图中:
图1以简化示意形式示出根据本发明的照明系统的部分的示例;
图2示出在图1的系统中使用的光转换元件的吸收特性和激光光源的发射特性;
图3示出特定磷光体的透射与波长的标绘图;
图4示出特定磷光体的透射与波长的标绘图;
图5以一般形式示出光学输出元件的使用;
图6至18示出根据本发明的照明系统的不同示例;以及
图19示出可利用根据本发明的示例的照明系统的汽车照明应用。
具体实施方式
本发明提供一种激光照明系统,其具有第一激光光源、第二激光光源和光转换元件。来自第一和第二激光光源的输出被定向到光转换元件,该光转换元件响应于激光的激发而产生经波长转换的光输出。第一和第二激光光源产生在光转换元件内具有不同吸收特性的不同波长的激光,使得光转换元件内产生经波长转换的光的深度范围是不同的。经转换的输出中的此差异可用于创建不同的光学效果,使得可以执行射束转向或射束成形。
图1用于以简化示意形式解释本发明的方案。
图1(a)示出第一激光光源10、第二激光光源12和光转换元件14的基本部件。光学元件16将来自第一和第二激光光源10、12的输出定向到光转换元件14。光学元件16可包括将激光波长的光反射到光转换元件的一对分色镜。
在另一配置中,可使用单个分色元件。此分色元件可布置成反射第一激光光源的光并透射第二激光光源的光。在此配置中,第一激光光源相对于转换元件以不为零角度的定位,而第二激光光源相对于光转换元件以零度角定位(未示出)。
当然,用于将来自两个(或更多个)激光光源的光输出输送到共用的光转换元件14的其它配置是可能的。来自第一和第二激光光源的输出可被定向到光转换元件的同一位置(即完全重叠)或者到至少部分重叠的光转换元件的区域。
波长转换元件响应于激光的激发而产生经波长转换的光输出。光转换元件例如包括诸如磷光体的发光材料。
第一和第二激光光源10、12产生不同波长的激光,并且该不同波长的激光在光转换元件内具有不同的吸收特性。作为结果,当被第一激光光源输出和第二激光光源输出激发时,光转换元件内产生经波长转换的光的深度范围是不同的。两个激光光源引起光转换元件的相同初始深度部分的输出,但一个激光光源还引起来自更深部分的光输出。
图1(b)示出光转换元件14被来自第一激光光源10的输出激发时的经波长转换的光输出18。激光只部分地穿透光转换元件14的深度。
如果转换元件14完全透明并且表面极为光滑(经抛光),则部分的光将向侧面发射,并且部分的光将经由全内反射被引导通过转换元件。如果表面粗糙或含有光耦出装置,则大部分光被发射到侧面。粗糙化的表面将导致宽的光分布。然而,良好限定的表面结构可用于确保输出光被定向到输出方向的优选范围。因此,光输出可被控制成具有如所示的大体上向侧面的方向,不过一般来说,将存在具有一些射束扩散的光发射。
图1(c)示出光转换元件14被来自第二激光光源12的输出激发时的经波长转换的光输出20。激光完全穿透到光转换元件14的深度中,这提供了更大的光输出区域。
以这种方式,选择光转换器的吸收特性和激光波长,使得波长的穿透深度不同。以这种方式,可基于使用哪个激光光源来调节发光区的长度。通过提供不同大小的光输出,之后可以制造不同的射束方向和/或大小。
图2示出光转换元件14的吸收特性A(标绘图22)和第一激光光源的发射特性E(标绘图24)以及第二激光光源的发射特性(标绘图26)。
图1所示的不同光发射区域可用于创建不同的光学效果。
图3示出磷光体(Y0.9+Gd0.1)(2.994)Ce(0.00006)Al(5)O(12)的透射与波长的标绘图。示出到三个深度的透射的标绘图:1.5cm、3cm和6cm。如可看到的,在大约460nm的波长下,在大约6cm深度处存在完全吸收,使得磷光体只在更低的深度处发射光。在1.5cm的深度之后已经只有30%的透射,使得70%的入射光在该深度被吸收/转换。在大约340nm的更短波长下,在转换器层的深度内的存在大得多的穿透,使得在光转换元件的浅深度处存在强度减小的输出并且在光转换元件的完全深度之上存在强度更均匀的输出。
图4示出磷光体Lu(2.985)Ce(0.0005)Al(5)O(12)的透射与波长的标绘图。其示出了类似的特性。
图5以一般形式示出光学输出元件30。这用于作为产生经波长转换的光的深度的函数来成形来自光转换元件14的输出光。通过调节两个激光源的强度的比率,最终出射射束的形状之后可被调节。光学输出元件是衍射、折射、光散射、光反射或光转换元件。
图6示出第一示例,其中光学输出元件包括与光转换元件14间隔开的镜面反射器40。除了反射器以外,可以存在其它光学部件。反射器40的形状可被设计成使得相比于整体输出射束从光转换元件的更小的区域发射之时,当整体输出射束从光转换元件的更大的区域发射时,整体输出射束具有不同的形状和/或方向。
对于横向发射的光,抛物面镜可用于由在镜的基部附近(即在光学元件16附近)发射的光创建窄射束,并由在镜的相对端附近发射的光创建更宽的射束。
图7示出第二示例,其中光学输出元件包括材料的板50,其在板50和周围空气之间的外边界处提供全内反射。
图8示出第三示例,其中光学输出元件包括衍射或折射元件60。
折射设计例如可以基于角锥体型结构。利用转换元件和角锥体型结构之间的气隙,光可朝向反射器准直。
可使用衍射光栅,其是将光分离和衍射成在不同方向上行进的若干射束的、具有例如点或细长特征的周期性结构的光学部件。
图9示出第四示例,其示出当使用反射器时,该反射器可包括与光转换元件14的第一深度范围相关联的第一部分70和与光转换元件14的相邻的第二深度范围相关联的具有不同形状的第二部分72。以这种方式,不同成形的反射器部分70、72可用于创建源自两个激光源的照明的期望的输出射束轮廓。例如,第一反射器部分70可设计成从被第一激光光源引起的所激发的光产生窄射束(如图1(b)所示),并且第二反射器部分72可设计成从被第二激光光源引起的所激发的光产生更宽的射束(如图1(c)所示)。
在上面所有示例中,可在一个激光光源接通且另一激光光源断开的情况下控制照明系统,以提供两种不同的操作模式。然而,通过允许同时和以可控制的强度接通两个激光光源,可以提供更多的模式。例如,可更自由地控制相对强度。以这种方式,可相对于宽射束部分的强度来控制窄射束部分的强度。
提供宽和窄射束的能力仅仅是一个示例。光学系统可用于在不同的方向上或以不同的输出射束形状和方向定向输出光,例如以用于汽车前照灯控制。
光学装置的设计用于当其被激光光源中的一个或另一个照亮时,从系统创建期望的光学输出形状和方向(并且当两个激光光源都照亮时,该形状和方向将是这两者的组合)。
也可以根据期望的光学输出来选择光转换元件的设计。
在最简单的实现方式中,光转换元件包括光转换材料的均匀的板,其在照明的方向上具有大于至少一个激光源的吸收深度的尺寸,使得只有一部分的深度被该激光光源激发。
如在图10中示意性地示出的,光转换元件14可以替代地在深度方向上具有不均匀的吸收特性。这可用于改变来自沿着光转换元件的不同深度的光输出的强度。
图11示出另一示例,其中光转换元件具有第一部分14a和第二部分14b,该第一部分14a具有对于第一和第二激光光源的光输出相同的吸收特性,该第二部分14b具有对于第一和第二激光光源的光输出不同的吸收特性。以这种方式,无论使用哪个激光光源,来自节段14a的光输出可以是相同的,并且只有来自第二节段14b的光输出发生改变。
在图12所示的另一示例中,通过使用不同的材料,光转换元件具有有着不同的光输出特性的不同部分14c、14d。不同材料的此使用可例如用于颜色校正,使得两个射束形状具有相同的色温或色点,或者使得两个射束具有期望的不同的色温或色点。
这些不同的方案使得能够产生不同的光学输出效果。
图13示出光转换元件14可具有粗糙的散射外表面80。这种方式的散射的使用利用减小的全内反射帮助光从光转换元件耦出。
使用如图14所示的散射粒子82可实现相同的优点。这些粒子优选应用于转换元件的外侧,但它们替代地可以是内部粒子。
每个激光光源可包括一个或多个激光二极管。
图15示出作为两个激光二极管10a、10b的堆叠的第一激光光源,并且示出作为两个激光二极管12a、12b的堆叠的第二激光光源。
还可以存在多于两种类型的激光二极管。图16示出具有三种类型的激光二极管10、12、13的装置,每个激光二极管将光转换元件激发到不同的深度。
如上面提到的,两个激光二极管的相对强度被控制以提供输出射束形状和/或方向上的变化。控制可以如选择接通哪个激光二极管那样简单,但替代地它可以涉及选择每个激光二极管的强度,使得一个激光二极管可被接通到期望强度并且另一激光二极管被断开,或两个激光二极管可以被接通到期望的相应的强度。
如图17所示,为了提供照明系统,提供控制器90,以用于控制第一和第二激光光源的输出强度。两个激光光源的输出强度由控制器90独立地可控制。
图18示出了补充以传感器92的图17的系统,该传感器92用于向控制器90提供传感器信息。这可用于提供输出射束形状的自动控制,例如自动前灯操作、调光或光转向。
作为一个示例,本发明可应用于汽车前照灯系统。然而存在许多其它可能的应用,包括办公室照明系统、家用应用系统、商店照明系统、家庭照明系统、重点照明(accentlighting)系统、聚光照明(spot lighting)系统、剧院照明系统、光纤系统、投影系统、自发光显示系统、像素化显示系统、分段显示系统、警告标志系统、健康护理/医学照明应用系统、指示器标志系统、装饰性照明系统、便携式系统、其它汽车应用、温室照明系统或园艺照明。
以示例的方式,图19a至19c示出照亮道路101的车辆100。如图19a所示,车辆100的前灯布置成以公路光束图案102(全射束)照亮道路101。公路光束图案102优选在以相对高的速度沿着道路101(例如公路)随着车辆100行进时使用。在这种情况下,从车辆100的前灯发射的光的光轴基本上平行于道路101。
然而,当移动到越野环境内时,优选朝向道路101向下倾斜车辆100的前灯的光轴,从而得到越野光束图案103(近射束)。越野光束图案103将防止迎面而来的车辆的炫目,并且优选在以中等速度行进时使用。
在图19c中,光束图案104为了城镇照明条件而调适。车辆100的前灯的光轴已被进一步向下倾斜,并且所发射的光也已被扩宽,从而得到城镇光束图案。城镇光束图案104优选在以相对低的速度行进时使用。城镇光束图案104将增加道路101的路肩的照明,这提高了关于例如在道路101边移动的行人和骑自行车人的交通安全。
图19a至19c所示的所有不同的照明图案都可以利用根据本发明的、包括光源和具有基于发光聚光器的光源的灯单元的自适应前照灯系统(AFS)来完成。
光转换元件基于发光材料。发光材料可例如包括无机磷光体、有机磷光体或量子点/棒。
以示例的方式,无机发光材料可基本上由选自包括下述的组的材料制成:(M<I>1-x-yM<II>xM<III>y)3(M<IV>1-zM<V>z)5O12
其中M<I>选自包括Y、Lu或其混合物的组,M<II>选自包括Gd、La、Yb或其混合物的组,M<III>选自包括Tb、Pr、Ce、Er、Nd、Eu或其混合物的组,M<IV>是Al,M<V>选自包括Ga、Sc或其混合物的组,并且0<=x<=1,0<=y<=0.1,0<=z<=1;或
(M<I>1-x-yM<II>xM<III>y)2O3
其中M<I>选自包括Y、Lu或其混合物的组,M<II>选自包括Gd、La、Yb或其混合物的组,M<III>选自包括Tb、Pr、Ce、Er、Nd、Eu、Bi、Sb或其混合物的组并且0<=x<=1, 0<=y<=0.1;或
(M<I>1-x-yM<II>xM<III>y)S1-zSez
其中M<I>选自包括Ca、Sr、Mg、Ba或其混合物的组,M<II>选自包括Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr、Sb、Sn或其混合物的组,M<III>选自包括K、Na、Li、Rb、Zn或其混合物的组并且0<=x<=0.01, 0<=y<=0.05, 0<=z<=1;或
(M<I>1-x-yM<II>xM<III>y)O
其中M<I>选自包括Ca、Sr、Mg、Ba或其混合物的组,M<II>选自包括Ce、Eu、Mn、Tb、Sm、Pr或其混合物的组,M<III>选自包括K、Na、Li、Rb、Zn或其混合物的组并且0<=x<=0.1, 0<=y<=0.1;或
(M<I>2-xM<II>xM<III>2)O7
其中M<I>选自包括La、Y、Gd、Lu、Ba、Sr或其混合物的组,M<II>选自包括Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或其混合物的组,M<III>选自包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或其混合物的组并且0<=x<=1;或
(M<I>1-xM<II>xM<III>1-yM<IV>y)O3
其中M<I>选自包括Ba、Sr、Ca、La、Y、Gd、Lu或其混合物的组,M<II>选自包括Eu、Tb、Pr、Ce、Nd、Sm、Tm或其混合物的组,M<III>选自包括Hf、Zr、Ti、Ta、Nb或其混合物的组,并且M<IV>选自包括Al、Ga、Sc、Si或其混合物的组,并且0<=x<=0.1, 0<=y<=0.1;
或其混合物。
以示例的方式,可使用掺杂有Ce的钇铝石榴石(YAG,Y3Al5O12)或镏铝石榴石(LuAG)。
适当的有机波长转换材料的示例是基于茈类衍生物(perylene derivatives)的有机发光材料,例如由BASF以Lumogen®的名称出售的化合物。市场上买得到的适当的化合物的示例包括但不限于Lumogen® Red F305、Lumogen® Orange F240、Lumogen® YellowF083和Lumogen® F170及其组合。
有利地,有机发光材料可以是透明的和非散射的。
量子点(或棒)是一般具有仅仅几纳米的宽度或直径的半导体材料的小晶体。当被入射光激发时,量子点发射由晶体的大小和材料确定的颜色的光。因此可通过调适点的大小来制造特定颜色的光。大多数已知的具有可见范围内的发射的量子点基于具有诸如硫化镉(CdS)和硫化锌(ZnS)的壳体的硒化镉(CdSe)。也可使用诸如磷化铟(InP)和硫化铜铟(CuInS2)和/或硫化银铟(AgInS2)的无镉量子点。量子点显示出非常窄的发射带,并且因此它们显示出饱和颜色。此外,通过调适量子点的大小,可以容易地调谐发射颜色。在本发明中可使用本领域中已知的任何类型的量子点。然而,出于环境安全和关切的原因,可能优选的是使用无镉量子点或至少具有非常低的镉含量的量子点。
可在各种应用中而不是仅仅在汽车照明中使用上文描述的照明系统。系统可用作灯或照明器的部分或用作在数字投影、汽车照明、舞台照明、商店照明、家庭照明、重点照明、聚光照明、剧院照明、光纤照明、显示系统、警告照明系统、医学照明应用和装饰性照明应用中使用的照明系统的部分。
在上面的图10至18的示例中,光学装置被示出为简单的反射器。然而在这些实施例中的每个中,可替代地使用上文描述的其它可能的光学装置。
在上面的示例中,来自两个源的激光耦合到磷光体的同一输入面。然而,它们可以替代地耦合到磷光体的不同面,但仍然使用针对两个激光光源在不同区域之上产生光的共用的磷光体。光学输出元件可使用反射、折射或衍射来创建期望的光学输出性质,并且这些可提供射束转向、射束成形和/或射束扩展的控制。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求,本领域技术人员在实践所要求保护的发明时,可以理解和达成对所公开实施例的其它变型。权利要求中,词语“包括”不排除其它元素或步骤,并且不定冠词“一(a或an)”不排除复数。在互不相同的从属权利要求中列举某些措施的纯粹事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (14)

1.一种激光照明系统,包括:
第一激光光源(10);
第二激光光源(12);
光转换元件(14);以及
光学元件(16),其用于将来自第一和第二激光光源(10、12)的输出定向到所述光转换元件(14),所述光转换元件响应于激光的激发而产生经波长转换的光输出,
其中所述第一和第二激光光源(10、12)产生在所述光转换元件(14)内具有不同吸收特性的不同波长的激光,使得对于所述第一激光光源的输出和所述第二激光光源的输出的激发,所述光转换元件(14)内产生经波长转换的光的深度范围是不同的,
所述系统还包括光学输出元件(30),所述光学输出元件(30)作为产生经波长转换的光的深度的函数成形来自所述光转换元件(14)的输出光(18、20)。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述光学元件(16)将来自所述第一和第二激光光源(10、12)的输出定向到所述光转换元件(14)的同一位置。
3.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述光学输出元件(30)包括衍射、折射、反射、散射或波长转换元件(60)。
4.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述光学输出元件(30)包括与所述光转换元件(14)间隔开的镜面反射器(40)或提供全内反射的材料的板(50)或其组合。
5.根据权利要求4所述的系统,包括镜面反射器(40)或板(50),所述镜面反射器(40)或板(50)包括与所述光转换元件(14)的第一深度范围相关联的第一部分(70),和与所述光转换元件(14)的相邻的第二深度范围相关联的具有不同形状的第二部分(72)。
6.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述光转换元件(14)在深度方向上具有不均匀的吸收特性。
7.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述光转换元件(14)具有第一部分(14a)和第二部分(14b),所述第一部分(14a)具有对于所述第一和第二激光光源(10、12)的光输出相同的吸收特性,所述第二部分(14b)具有对于所述第一和第二激光光源(10、12)的光输出不同的吸收特性。
8.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述光转换元件(14)具有有着不同的光输出特性的不同部分(14c、14d)。
9.根据权利要求1或2所述的系统,其中所述光转换元件(14)包括:
散射粒子(82);或
粗糙的散射外表面(80)。
10.根据权利要求1或2所述的系统,其中每个激光光源(10、12)包括一个或多个激光二极管(10a、10b、12a、12b)。
11.根据权利要求1或2所述的系统,还包括用于控制所述第一和第二激光光源的输出强度的控制器(90)。
12.根据权利要求11所述的系统,还包括向所述控制器(90)提供传感器信息的传感器(92)。
13.一种包括根据权利要求1或2所述的激光照明系统的汽车前照灯。
14.一种产生激光照明的方法,包括:
操作第一激光光源(10);
操作第二激光光源(12);以及
将来自第一和第二激光光源(10、12)的输出定向到光转换元件(14),从而响应于激光的激发而产生经波长转换的光输出;
其中所述第一和第二激光光源(10、12)产生在所述光转换元件(14)内具有不同吸收特性的不同波长的激光,
其中所述方法包括从所述光转换元件(14)内的深度范围产生经波长转换的光,所述深度范围对于来自所述第一激光光源的输出的光和来自所述第二激光光源的输出的光是不同的,并且
其中所述方法还包括通过光学输出元件(30),作为产生经波长转换的光的深度的函数成形来自所述激光转换元件(14)的输出光(18、20)。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6944104B2 (ja) * 2016-11-30 2021-10-06 日亜化学工業株式会社 発光装置
EP3999908B1 (en) 2019-07-15 2023-12-20 Signify Holding B.V. Laser phosphor based light source with improved brightness
CN114502879B (zh) 2019-10-01 2024-07-19 昕诺飞控股有限公司 使用绿色磷光体的高强度彩色可调谐白色激光器光源
US11767966B2 (en) 2019-10-29 2023-09-26 Signify Holding B.V. High intensity light source with high CRI and R9
EP4179253A1 (en) 2020-07-07 2023-05-17 Signify Holding B.V. Laser phosphor based pixelated light source

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102482576A (zh) * 2009-04-09 2012-05-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于激光应用的灯
CN104169637A (zh) * 2012-06-21 2014-11-26 松下电器产业株式会社 发光装置以及投影装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6350041B1 (en) 1999-12-03 2002-02-26 Cree Lighting Company High output radial dispersing lamp using a solid state light source
ATE545827T1 (de) 2008-08-22 2012-03-15 Koninkl Philips Electronics Nv Kompaktes fahrzeugbeleuchtungssystem mit mehreren strahlenbündeln
JP5519303B2 (ja) * 2010-01-20 2014-06-11 オリンパス株式会社 波長変換ユニットとそれを備えた照明装置
DE102010063779A1 (de) 2010-12-21 2012-06-21 Osram Ag Beleuchtungsanordnung
JP5656290B2 (ja) 2011-03-18 2015-01-21 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置
JP5830340B2 (ja) * 2011-10-11 2015-12-09 オリンパス株式会社 光源装置
JP2013109928A (ja) * 2011-11-18 2013-06-06 Sharp Corp 照明装置、車両用前照灯、およびダウンライト
US20130208478A1 (en) * 2012-02-14 2013-08-15 Xiao Pie Tao Adaptor for converting laser devices to lighting
JP2013191325A (ja) * 2012-03-12 2013-09-26 Sharp Corp 照明装置および車両用前照灯
JP6033586B2 (ja) * 2012-06-27 2016-11-30 シャープ株式会社 照明装置および車両用前照灯
JP6103966B2 (ja) * 2013-02-07 2017-03-29 オリンパス株式会社 照明装置
CN110118330B (zh) * 2014-09-30 2022-02-18 麦克赛尔株式会社 车辆用灯具

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102482576A (zh) * 2009-04-09 2012-05-30 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于激光应用的灯
CN104169637A (zh) * 2012-06-21 2014-11-26 松下电器产业株式会社 发光装置以及投影装置

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