Светоизлучающий прибор

Светоизлучающий прибор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Изобретение относится к светоизлучающему прибору, содержащему источник света, выполненный с возможностью излучения во время работы света с первым спектральным распределением, и световод, выполненный с возможностью преобразования света с первым спектральным распределением в свет со вторым спектральным распределением.

ПРЕДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Высокоинтенсивные источники света и, в частности, белые высокоинтенсивные источники света, представляют интерес для различных применений, включая точечные источники света, фары, сценическое освещение и цифровое проецирование света. Для таких целей можно воспользоваться так называемыми люминесцентными концентраторами, в которых свет с более короткой длиной волны преобразуется в более длинные длины волны в очень прозрачном люминесцентном материале. Такой прозрачный люминесцентный материал освещают посредством СИД для получения более длинных длин волн в люминесцентном материале. Преобразованный свет, который будет направлен по световоду в люминесцентный материал, извлекают из поверхности, что приводит к усилению интенсивности или, иными словами, к повышению яркости.

При использовании такого высокоинтенсивного источника света для генерирования КЗС-света, например, в видеопроекторах, последние разработки предполагают светоизлучающий прибор, в котором используется поэтапное преобразование света из СИД синего свечения в зеленый свет, или через зеленый свет в красный свет, например, посредством преобразования на основе люминофора. Для этого требуется очень небольшой оптический фактор, очень высокая яркость и высокая интенсивность, что, в свою очередь, приводит к конструкции с очень компактным источником света с входной электрической мощностью более 10-60 Вт. При таких условиях генерируются значительные количества тепла, что приводит к неблагоприятному влиянию, в частности, на оптический фактор и эффективность.

Такой светоизлучающий прибор может быть сконструирован таким образом, чтобы компоненты были расположены в следующей последовательности, если смотреть в направлении распространения света: СИД синего свечения, зеленый люминесцентный стержень, красный люминофор и оптическая линза. Красный люминофор прикрепляют, например, приклеивают, между зеленым люминесцентным стержнем и оптической линзой.

В документе US 2013/0039029 A1 описан источник света со сходной конструкцией и сконструированный таким образом, чтобы компоненты были размещены в следующей последовательности, если смотреть в направлении распространений света через светоизлучающий прибор: источник света, световод, оптический элемент и люминофорный элемент. Дополнительно, оптический элемент также устанавливают между источником света и световодом.

В обоих описанных выше устройствах уровня техники оптическое качество красного люминофора, который должен быть прозрачным и нерассеивающим, и механическая надежность используемого клея, который должен быть пригоден для удерживания нескольких элементов при условиях высокотемпературного градиента, являются критическими. В результате, требуется высококачественный материал для красного люминофора и высококачественный термически стабильный клей, что повышает затраты и ограничивает надежность системы.

В US2008/0079910A1 раскрыта осветительная система, которая включает в себя тело, содержащее флуоресцентный материал, который испускает свет во втором диапазоне длин волн при освещении светом с первым диапазоном длин волн. Система дополнительно включает в себя по меньшей мере второй флуоресцентный материал, который поглощает свет в по меньшей мере одном из первого и второго диапазонов длин волн и испускает свет в третьем диапазоне длин волн. Тело имеет поверхность извлечения, и по меньшей мере часть света во втором, либо в третьем диапазоне длин волн подвергается внутреннему отражению в теле к поверхности извлечения.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задачей настоящего изобретения является преодоление этой проблемы и обеспечение светоизлучающего прибора с повышенной надежностью и долговечностью, и который является более дешевым в изготовлении.

Согласно первому аспекту изобретения эта и другие задачи достигаются посредством светоизлучающего прибора, содержащего по меньшей мере один источник света, выполненный с возможностью излучения во время работы первого света с первым спектральным распределением, световод, содержащий поверхность входа света и поверхность выхода света, простирающиеся под отличным от нуля углом друг к другу, причем световод дополнительно содержит первую дополнительную поверхность, простирающуюся параллельно и расположенную напротив поверхности выхода света, причем световод выполнен с возможностью приема первого света с первым спектральным распределением на поверхности входа света, преобразования по меньшей мере части первого света с первым спектральным распределением во второй свет со вторым спектральным распределением, направления второго света со вторым спектральным распределением к поверхности выхода света и выведения второго света со вторым спектральным распределением с поверхности выхода света, причем световод изготовлен из люминесцентного материала, светоизлучающий прибор дополнительно содержит люминофорный элемент, расположенный прилегающим к первой дополнительной поверхности, люминофорный элемент выполнен с возможностью преобразования света, падающего из световода, в третий свет с третьим спектральным распределением, световод дополнительно выполнен с возможностью приема третьего света с третьим спектральным распределением на первой дополнительной поверхности, направления третьего света с третьим спектральным распределением к поверхности выхода света и выведения третьего света с третьим спектральным распределением с поверхности выхода света, и светоизлучающий прибор дополнительно содержит отражающий элемент, расположенный прилегающим к люминофорному элементу напротив первой дополнительной поверхности световода.

Благодаря обеспечению светоизлучающего прибора со световодом, выполненным с возможностью преобразования по меньшей мере части не выведенного света в преобразованный свет с другим спектральным распределением, обеспечивается световод, с помощью которого очень большое количество преобразованного света будет оставаться в световоде, которое впоследствии может быть извлечено с одной из поверхностей, что, в свою очередь, приводит к очень высокому усилению интенсивности.

Благодаря обеспечению поверхности входа света и поверхности выхода света, простирающихся под отличным от нуля углом друг к другу, обеспечивают светоизлучающий прибор, который обладает очень простой геометрией и который является очень простым и быстрым в изготовлении и в надлежащем совмещении с источниками света. В варианте осуществления поверхность входа света и поверхность выхода света простираются перпендикулярно друг к другу.

В вариантах осуществления световод изготавливают из граната. Гранаты проявляют высокую фотохимическую стабильность и, таким образом, предусматривают особо долговечный светоизлучающий прибор.

Благодаря обеспечению люминофорного элемента, расположенного прилегающим к первой дополнительной поверхности световода, люминофорный элемент выполнен с возможностью преобразования падающего света в третий свет с третьим спектральным распределением, а благодаря обеспечению отражающего элемента, расположенного прилегающим к люминофорному элементу, напротив первой дополнительной поверхности световода, падающий свет проходит через люминофорный элемент дважды, т.е. один раз перед отражением от отражающего элемента и один раз после. Люминофорный элемент, таким образом, обеспечен между отражающим элементом и первой дополнительной поверхностью световода. Поэтому люминофорный элемент можно сделать значительно тоньше, в частности примерно в два раза тоньше, по сравнению с приборами уровня техники, описанными выше. Таким образом, допустимое минимальное оптическое качество люминофорного элемента снижается без ущерба для качества эффекта преобразования света у люминесцентного элемента. Дополнительно, чем тоньше люминофорный элемент, тем ниже становятся нижние внутренние температурные градиенты в люминофорном элементе, что, в свою очередь, приводит к более низкому механическому напряжению в переходном слое между люминофорным элементом и световодом и/или в слое, соединяющем люминофорный элемент и световод.

Благодаря выполнению световода для приема третьего света с третьим спектральным распределением на первой дополнительной поверхности, направлению третьего света с третьим спектральным распределением к поверхности выхода света и выведения третьего света с третьим спектральным распределением с поверхности выхода света получают светоизлучающий прибор, в котором свет с более широким спектральным распределением, т.е. по меньшей мере со вторым и третьим спектральным распределением, может испускаться без ущерба для яркости света. Таким образом, обеспечивается КЗС-источник света или источник белого света со светом, обладающим относительно высокой мощностью и высокой концентрацией, а также низким оптическим фактором.

Дополнительно, эта схема расположения предусматривает наличие светоизлучающего прибора, испускающего свет с более широким спектральным распределением, которое, в свою очередь, облегчает предоставление белого света повышенного качества.

Дополнительно, обеспечение отражающего элемента также повышает эффективность и интенсивность светового выхода за счет уменьшения количества света, выходящего из световода через поверхности, отличные от поверхности вывода света. Согласно варианту осуществления отражающий элемент представляет собой любой один или более из зеркальной пластины, зеркальной фольги и зеркального покрытия.

В варианте осуществления между люминофорным элементом и световодом обеспечен зазор. В дополнительном варианте осуществления оптический элемент обеспечен между люминофорным элементом и световодом. В вариантах осуществления оптический элемент отделен зазором от люминофорного элемента и/или отделен зазором от световода. В вариантах осуществления люминофорный элемент расположен на отражающем теплопоглощающем элементе. В других вариантах осуществления отражающий элемент расположен на теплопоглощающем элементе, а люминофорный элемент расположен на отражающем элементе.

Благодаря отделению люминофорного элемента от световода зазором передача тепла от люминофорного элемента к световоду и наоборот снижается, что, таким образом, улучшает терморегулирование светоизлучающего прибора, что приводит к уменьшению тепла, создаваемого в световоде и/или в люминофорном элементе.

В варианте осуществления светоизлучающий прибор дополнительно содержит оптический элемент, расположенный на поверхности выхода света.

В вариантах осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению, предназначенных для обеспечения белого света, оптический элемент представляет собой линзу, такую как выпуклая линза, вогнутая линза или даже матрицу линз. В качестве альтернативы оптический элемент может представлять собой, например, решетку, фильтр, поверхностную структуру, и т.п. Оптический элемент может содержать оптический элемент, который селективно отражает заранее заданное спектральное распределение или диапазон длин волн, например, дихроичный фильтр, обеспеченный на поверхности выхода света, или дихроичный фильтр, обеспеченный на поверхности выхода света другого оптического элемента, такого как параболический концентратор. Таким образом, более эффективное преобразование длин волн люминофорным элементом может быть обеспечено селективным отражением заранее заданного спектрального распределения или диапазона длин волн, который не преобразуется люминофорным элементом в третий свет с третьим спектральным распределением, вследствие чего большая часть света преобразуется люминофорным элементом в третий свет, поскольку свет, отраженный дихроичным фильтром, будет направляться через световод и приниматься на люминофорном элементе и, таким образом, может быть преобразован в третий свет с третьим спектральным распределением. Например, в случае красного люминофорного элемента зеленый и/или желтый свет может быть селективно отражен отражающим оптическим элементом и, таким образом, может быть направлен через световод на красный люминофорный элемент, где он может быть преобразован по меньшей мере частично в красный свет, с обеспечением, таким образом, более эффективного преобразования в красный свет.

Таким образом, обеспечен светоизлучающий прибор, с помощью которого свет, испускаемый из поверхности выхода света световода, может быть сформирован и/или смешан, например, для обеспечения светового выхода, который обладает еще более высоким качеством, и который может быть подобран для конкретного применения. Дополнительно, оптический элемент также может для по меньшей мере некоторых вариантов осуществления улучшить выведение света с поверхности выхода света, повышая посредством этого интенсивность светового выхода. В частности, в случае, когда оптический элемент содержит линзу или матрицу линз, может быть получено повышенное перекрытие компонентов или пучков выходящего света, имеющих различные спектральные распределения, с обеспечением, таким образом, светового выхода более высокого качества.

В варианте осуществления люминофорный элемент имеет толщину от 0,1 мм до 1 см. Толщина люминофорного элемента в этой связи задана как кратчайшее расстояние между поверхностью люминофорного элемента, прилегающей к первой дополнительной поверхности, и поверхностью люминофорного элемента, прилегающей к отражающему элементу, перпендикулярное обеим поверхностям. Такой люминофорный элемент был показан как обладающий толщиной, обеспечивающей, в частности, хороший компромисс между требованием высокого качества эффекта преобразования света у люминофорного элемента и требованием снижения температурных градиентов в люминофорном элементе, насколько это возможно.

В варианте осуществления люминофорный элемент и отражающий элемент приклеивают, наносят или осаждают на первую дополнительную поверхность и люминофорный элемент, соответственно. В случае клея, который, как правило, бывает простейшим и наименее затратным и, таким образом, предпочтительным способом или материалом для соединения, более тонкий люминофорный элемент, делающий возможным создание светоизлучающего прибора согласно изобретению, предусматривает более низкие внутренние температурные градиенты в люминофорном элементе, что, в свою очередь, приводит к более низкому механическому напряжению в соответствующих слоях клея. Дополнительно, при наличии более тонкого люминофорного элемента на клей должна быть нанесена меньшая масса, или фактически любой другой связующий материал. Тем самым обеспечен светоизлучающий прибор, обладающий более длительным сроком службы и, таким образом, более высокой долговечностью.

В случае соединения путем нанесения или осаждения достигается тот же эффект в отношении соответствующих переходных слоев между отражающим элементом, люминофорным элементом и световодом.

В варианте осуществления светоизлучающий прибор дополнительно содержит по меньшей мере два люминофорных элемента, расположенные между первым отражающим элементом и первой дополнительной поверхностью. Тем самым, предоставляется светоизлучающий прибор, с помощью которого становится возможным обеспечение светового выхода, содержащего большее число компонентов света с различными спектральными распределениями.

В варианте осуществления первый теплопоглощающий элемент обеспечен прилегающим к отражающему элементу напротив люминофорного элемента, посредством которого достигается значительное улучшение рассеивания тепла, выходящего из световода, и в частности, из люминофорного элемента и отражающего элемента. Это, в свою очередь, предусматривает облегчение эксплуатации при более высоких максимальных оптических мощностях без потерь в сроке службы, а также повышенный коэффициент преобразования люминофорного элемента со значительным повышением посредством этого максимальной интенсивности получаемого выходного света светоизлучающего прибора. Дополнительно, неблагоприятное влияние на оптические характеристики, вызванные, например, термическим тушением, значительно снижается или даже устраняется, что обеспечивает значительно более надежный светоизлучающий прибор с улучшенными оптическими характеристиками, в частности, применительно к повышенному оптическому фактору и эффективности.

В варианте осуществления первый теплопоглощающий элемент представляет собой любой один или более из пассивно охлаждаемого теплопоглощающего элемента, теплопоглощающего элемента с жидкостным охлаждением, теплопоглощающего элемента, содержащего одно или более ребер охлаждения, и теплопоглощающего элемента, образующего внешнюю стенку светоизлучающего прибора.

Все из этих вариантов осуществления предусматривают дополнительный повышенный эффект охлаждения, а следовательно, светоизлучающий прибор с теплопоглощающим элементом, обеспечивающим особо эффективное охлаждение, в частности, люминофорного элемента и отражающего элемента.

Первый теплопоглощающий элемент может быть расположен в непосредственном контакте с отражающим элементом или может быть наклеен на отражающий элемент или может быть расположен так, чтобы между первым теплопоглощающим элементом и отражающим элементом был обеспечен зазор.

В варианте осуществления второй теплопоглощающий элемент обеспечен на оптическом элементе. В дополнение к обеспечению эффектов, аналогичных эффектам, описанным выше применительно к первому теплопоглощающему элементу, обеспечение теплопоглощающего элемента на оптическом элементе предусматривает непосредственное охлаждение оптического элемента и, таким образом, более высокую эффективность оптического элемента.

В варианте осуществления второй теплопоглощающий элемент представляет собой любой один или более из пассивно охлаждаемого теплопоглощающего элемента, теплопоглощающего элемента с жидкостным охлаждением, теплопоглощающего элемента, содержащего одно или более ребер охлаждения и теплопоглощающего элемента, содержащего светоотражающий слой или покрытие.

Все эти варианты осуществления предусматривают улучшенный эффект охлаждения, и, таким образом, светоизлучающий прибор с теплопоглощающим элементом, обеспечивающий, в частности, эффективное охлаждение, в частности, оптического элемента.

В варианте осуществления люминофорный элемент выполнен с возможностью преобразования падающего света в третий свет с третьим спектральным распределением, находящимся в диапазоне длин волн 590-850 нм.

В варианте осуществления первый световод выполнен с возможностью преобразования по меньшей мере части первого света с первым спектральным распределением во второй свет со вторым спектральным распределением, находящимся в диапазоне длин волн 495-590 нм.

В варианте осуществления по меньшей мере один источник света представляет собой СИД, лазерный диод или ОСИД, испускающий свет с первым спектральным распределением в диапазоне длин волн 350-550 нм.

Посредством любого из этих вариантов осуществления обеспечен светоизлучающий прибор, который, в частности, является пригодным для обеспечения выхода белого света с высоким качеством и интенсивностью. Может быть достигнуто комбинирование двух или всех трех из этих трех вариантов осуществления выхода белого света особо высокого качества и интенсивности.

Изобретение дополнительно относится к лампе, осветительному прибору или осветительной системе, содержащей светоизлучающий прибор согласно изобретению, причем лампа, осветительный прибор и система используются в одном или более из следующих применений: цифровое проецирование, автомобильное освещение, сценическое освещение, освещение торговых предприятий, домашнее освещение, акцентированное освещение, точечное освещение, театральное освещение, оптоволоконное освещение, системы отображения, системы аварийной сигнализации, применения медицинского освещения, применения декоративного освещения.

Следует отметить, что изобретение относится ко всем возможным сочетаниям признаков, перечисленных в формуле изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Этот и другие аспекты настоящего изобретения далее будут описаны более подробно, применительно к прилагаемым чертежам, показывающим вариант (варианты) осуществления изобретения.

ФИГ.1 показывает трехмерный вид в перспективе светоизлучающего прибора, содержащего выходной люминофор.

ФИГ.2 показывает поперечное сечение светоизлучающего прибора, содержащего диск люминофора.

ФИГ.3 показывает вид сбоку световода, который снабжен оптическим элементом на выходной поверхности.

ФИГ.4 показывает вид в перспективе световода, которому придана форма по всей его длине, например, для обеспечения поверхности определенной формы для выхода света.

ФИГ.5 показывает вид сбоку световода, которому придана форма на части его длины, например, для обеспечения поверхности определенной формы для выхода света.

ФИГ.6 показывает вид сбоку осветительной системы со световодом и дополнительными источниками света, и которая снабжена фильтром и дихроичным оптическим элементом.

ФИГ.7 показывает световод, снабженный вторым источником света, расположенным на поверхности световода, отличной от первой поверхности для входа света.

ФИГ.8A и 8B показывают световоды, снабженные теплопоглощающим элементом, расположенным прилегающим к поверхности световода.

ФИГ.9 показывает вид в перспективе первого варианта осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению.

ФИГ.10 показывает вид сбоку светоизлучающего прибора согласно ФИГ.9.

ФИГ.11 показывает график, иллюстрирующий спектральное распределение светового выхода a) светоизлучающего прибора согласно ФИГ.9 и 10, b) светоизлучающего прибора с люминофорным элементом, расположенным на поверхности для выхода света, и c) светоизлучающего прибора согласно изобретению, содержащего два люминофорных элемента.

ФИГ.12 показывает вид сбоку второго варианта осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению.

ФИГ.13 показывает вид сбоку третьего варианта осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению.

ФИГ.14 показывает вид сбоку четвертого варианта осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению.

ФИГ.15 показывает вид сбоку пятого варианта осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению.

ФИГ.16 показывает график, иллюстрирующий эффект охлаждения в виде снижения температуры люминофорного элемента как функции коэффициента охлаждения теплопоглощающего элемента для трех различных светоизлучающих приборов согласно ФИГ.15 с тремя различными линзами в качестве оптических элементов.

ФИГ.17 показывает вид сбоку другого варианта осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению.

Как проиллюстрировано на Фигурах, размеры слоев, элементов и областей увеличены в иллюстративных целях и, таким образом, представлены для иллюстрации общих структур вариантов осуществления настоящего изобретения. Одинаковые номера ссылок относятся к одинаковым элементам на протяжении всего описания, так что, например, светоизлучающий прибор согласно изобретению в основном обозначается как 1, тогда как другие его конкретные варианты осуществления обозначаются путем добавления 01, 02, 03, и так далее к общему номеру ссылки. Что касается Фиг.1-8, показывающих множество признаков и элементов, которые могут быть добавлены к любому одному из вариантов осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению, «00» было добавлено ко всем элементам, за исключением элементов, характерных для каждой из этих Фигур.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Настоящее изобретение теперь будет более полно описано ниже применительно к прилагаемым чертежам, на которых показаны варианты осуществления изобретения. Однако данное изобретение может быть осуществлено во многих различных формах, и его не следует рассматривать как ограничивающее варианты осуществления, изложенные в настоящей работе; скорее, эти варианты осуществления обеспечены для полноты и законченности и полностью передают объем изобретения для специалистов в области техники.

Следующее описание будет начинаться с общих соображений, относящихся к применению подходящих источников света и подходящих материалов для различных элементов и признаков светоизлучающего прибора согласно изобретению. Для этой цели несколько признаков и элементов, которые могут быть добавлены к любому одному из вариантов осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению, как изложено дополнительно ниже, будет описано применительно к Фиг.1-8. Конкретные варианты осуществления светоизлучающего прибора согласно изобретению будут подробно описаны применительно к Фиг.9-17.

Светоизлучающий прибор согласно изобретению может быть использован в применениях, включающих в себя, но не ограниченных, лампу, световой модуль, световой прибор, точечный источник света, лампу-вспышку, проектор, цифровое проецирующее устройство, автомобильное освещение, такое как, например, передние фары или задние фары автомобиля, освещение арены, театральное освещение и архитектурное освещение.

Источники света, которые являются частью вариантов осуществления согласно изобретению, изложенные ниже, предназначены для того, чтобы во время работы испускать свет с первым спектральным распределением. Этот свет впоследствии выводят в световод или волновод. Световод или волновод может преобразовывать свет с первым спектральным распределением в другое спектральное распределение и направлять свет к выходной поверхности. Источник света в принципе может представлять собой любой тип точечного источника света, но в варианте осуществления представляет собой твердотельный источник света, такой как светоизлучающий диод (СИД), лазерный диод или органический светоизлучающий диод (ОСИД), множество СИД, или лазерных диодов, или ОСИД, или матрицу СИД, или лазерных диодов, или ОСИД, или сочетание любых из них. СИД в принципе может представлять собой СИД любого цвета, или сочетание этих СИД, но в варианте осуществления представляет собой источник синего света, с получением света от источника света в синем цветовом диапазоне, который задан как диапазон длин волн 380-495 нм. В другом варианте осуществления источник света представляет собой источник ультрафиолетового излучения или фиолетового света, т.е. источник, излучающий в диапазоне длин волн 420 нм. В случае множества или матрицы СИД, или лазерных диодов, или ОСИД, упомянутые СИД, или лазерные диоды, или ОСИД в принципе могут представлять собой СИД, или лазерные диоды, или ОСИД двух или более различных цветов, таких как, но не ограничиваясь этим, УФ, синий, зеленый, желтый или красный.

Источник света может представлять собой источник красного света, т.е. излучать в диапазоне длин волн, например, 600-800 нм. Такой источник красного света может представлять собой, например, источник света любого из вышеупомянутых типов, непосредственно излучающих красный свет или снабженных люминофором, пригодным для преобразования света от источника света в красный свет. Этот вариант осуществления, в частности, является выгодным в сочетании со световодом, выполненным с возможностью преобразования света от источника света в инфракрасный (ИК) свет, т.е. в свет с длиной волны примерно более 800 нм и в пригодный вариант осуществления с максимальной интенсивностью в диапазоне 810-850 нм. В варианте осуществления такой световод содержит ИК-излучающий люминофор. Светоизлучающий прибор с этими характеристиками является особо выгодным для использования в системах ночного видения, но также может быть использован в любом из применений, упомянутых выше.

Другим примером является сочетание первого источника красного света, излучающего свет в диапазоне длин волн 480-800 нм и вводящего этот свет в люминесцентный стержень или волновод, и второго источника света, излучающего синий, или ультрафиолетовый, или фиолетовый свет, т.е. с длиной волны менее 480 нм, а также вводящего испускаемый им свет в люминесцентный волновод или стержень. Свет второго источника света преобразуется люминесцентным волноводом или стержнем в свет с диапазоном длин волн 480-800 нм, а свет первого источника света, введенный в люминесцентный волновод или стержень, преобразовываться не будет. Иными словами, второй источник света излучает ультрафиолетовый, фиолетовый или синий свет, который впоследствии преобразуется люминесцентным концентратором в свет с зелено-желто-оранжево-красной спектральной области. В другом варианте осуществления первый источник света излучает в диапазоне длин волн 500-600 нм, а свет второго источника света преобразуется люминесцентным волноводом или стержнем в диапазон длин волн 500-600 нм. В другом варианте осуществления первый источник света излучает в диапазоне длин волн 600-750 нм, а свет второго источника света преобразуется люминесцентным волноводом или стержнем в диапазон длин волн 600-750 нм. В варианте осуществления свет первого источника света вводится в люминесцентный волновод или в стержень на другой поверхности, например, на поверхности, напротив выходной поверхности света, отличной от поверхности, где свет второго источника света вводится в люминесцентный волновод или в стержень. Эти варианты осуществления обеспечивают люминесцентный волновод или стержень, излучающий в красном световом диапазоне с повышенной яркостью.

Световоды, изложенные ниже в вариантах осуществления согласно изобретению, как правило, могут представлять собой световоды в форме стержня или бруска, имеющие высоту H, ширину W и длину L, простирающиеся в взаимно перпендикулярных направлениях и являющиеся в вариантах осуществления прозрачными, или прозрачными и люминесцентными. Свет направляют, как правило, в направлении длины L. Высота H в вариантах осуществления составляет <10 мм, в других вариантах осуществления <5 мм, в еще одних вариантах осуществления <2 мм. Ширина W в вариантах осуществления составляет <10 мм, в других вариантах осуществления <5 мм, в еще одних вариантах осуществления <2 мм. Длина L в вариантах осуществления больше, чем ширина W и высота H, в других вариантах осуществления по меньшей мере в 2 раза больше ширины W или в 2 раза больше высоты H, в еще одних вариантах осуществления по меньшей мере в 3 раза больше ширины W или в 3 раза больше высоты H. Аспектное отношение высота H: ширина W обычно составляет 1:1 (например, для применения в основном источнике света) или 1:2, 1:3 или 1:4 (например, для применения в специальном источнике света, таком как головные лампы) или 4:3, 16:10, 16:9 или 256:135 (например, для дисплейных применений). Световоды, как правило, содержат поверхность для входа света и поверхность выхода света, которые не размещены в параллельных плоскостях, а в вариантах осуществления поверхность входа света перпендикулярна поверхности выхода света. Для достижения высокой яркости, концентрированного светового выхода площадь поверхности выхода света может быть меньше, чем площадь поверхности входа света. Поверхность выхода света может иметь любую форму, но в варианте осуществления она имеет форму квадрата, прямоугольника, круга, овала, треугольника, пятиугольника или шестиугольника.

Прозрачные световоды в вариантах осуществления могут содержать прозрачную подложку, на которой эпитаксиально выращивают множество источников света, например, СИД. Подложка в вариантах осуществления представляет собой монокристаллическую подложку, такую как, например, сапфировая подложка. Прозрачная подложка роста для источников света в этих вариантах осуществления представляет собой светособирающий световод.

Как правило, световод в форме стержня или в форме бруска может иметь любую форму поперечного сечения, но в вариантах осуществления имеет форму поперечного сечения квадрата, прямоугольника, круга, овала, треугольника, пятиугольника или шестиугольника. Как правило, световод представляет собой кубоид, но ему может быть придана форма, отличная от кубоида с поверхностью входа света, имеющей отчасти форму трапецоида. При этом световой поток даже может быть усилен, что может быть выгодным для некоторых применений.

Световоды также могут представлять собой стержни цилиндрической формы. В вариантах осуществления стержни цилиндрической формы имеют одну уплощенную поверхность вдоль продольного направления стержня, и на которой могут быть размещены источники света для эффективного выведения света, испускаемого источниками света, в световод. Уплощенная поверхность также может быть использована для размещения поглотителей тепла. Цилиндрический световод также может иметь две уплощенные поверхности, например, расположенные друг напротив друга или расположенные перпендикулярно друг к другу. В вариантах осуществления уплощенная поверхность простирается вдоль части продольного направления цилиндрического стержня.

Световоды, изложенные ниже в вариантах осуществления согласно изобретению, также могут быть сложенными, изогнутыми и/или профилированными в направлении длины так, чтобы световод не представлял собой прямой, линейный брусок или стержень, но мог содержать, например, скругленный угол в форме изгиба на 90 или 180 градусов, U-образную форму, круговую или эллиптическую форму, форму петли или трехмерной спирали, имеющей несколько петель. Это предусматривает наличие компактного световода, у которого общая длина, вдоль которой, как правило, направляют свет, является относительно большой, что приводит к относительно высокой светосиле, но в то же время может быть размещен в относительно небольшом пространстве. Например, люминесцентные части световода могут быть жесткими, тогда как прозрачные части световода являются гибкими, чтобы можно было обеспечить возможность придания формы световоду вдоль его направления длины. Источники света могут быть размещены, где угодно вдоль длины сложенного, изогнутого и/или имеющего определенную форму световода.

Материалы, пригодные для световодов, изложенные ниже согласно вариантам осуществления изобретения, представляют собой сапфир, поликристаллический корунд и/или нелегированные прозрачные гранаты, такие как YAG, LuAG, обладающие показателем преломления n=1,7. Дополнительное преимущество этого материала (приведенного выше, например, стекла) состоит в том, что он обладает хорошей теплопроводностью, с ослаблением, таким образом, локального нагрева. Другие пригодные материалы включают в себя, но не ограничены этим, стекло, кварц и прозрачные полимеры. В других вариантах осуществления материалом световода является свинцовое стекло. Свинцовое стекло - это разновидность стекла, в котором свинец заменяет кальций в обычном калиевом стекле, и таким путем показатель преломления может быть повышен. Обычное стекло обладает показателем преломления n=1,5, тогда как добавление свинца приводит к показателю преломления в диапазоне до 1,7.

Световоды, изложенные ниже согласно вариантам осуществления изобретения, могут содержать пригодный люминесцентный материал для преобразования света в другое спектральное распределение. Пригодные люминесцентные материалы включают в себя неорганические люминофоры, такие как легированный YAG, LuAG, органические люминофоры, органические флуоресцентные красители и квантовые точки, которые очень пригодны в целях вариантов осуществления настоящего изобретения, изложенных ниже.

Квантовые точки представляют собой небольшие кристаллы полупроводникового материала, как правило, обладающего шириной или диаметром лишь несколько нанометров. При возбуждении падающим светом квантовая точка излучает свет цвета, определяемого размером и материал