Светоизлучающий прибор

Светоизлучающий прибор

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение относится к светоизлучающему прибору, содержащему источник света, выполненный с возможностью испускания 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.

ПЕРДПОСЫЛКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Высокоинтенсивные источники света и особенно высокоинтенсивные источники белого света представляют интерес для различных приложений, включая узконаправленные световые приборы, автомобильные фары или налобные фонари, сценическое освещение и цифровое проецирование. Для этих целей можно использовать так называемые люминесцентные концентраторы, в которых в высокопрозрачном люминесцентном материале свет более коротких длин волн преобразуется в свет более длинных волн. Для того чтобы внутри люминесцентного материала получить свет более длинных волн, такой прозрачный люминесцентный материал освещают светодиодами. Преобразованный свет, который будет направлен волноводом в этот люминесцентный материал и извлечен с поверхности, приводит к усилению интенсивности или, другими словами, к увеличению яркости.

Такие источники света представляют интерес для таких приложений, как точечное освещения и сценическое освещение. Однако, несмотря на то, что такие источники света могут быть эффективно использованы для получения зеленого, желтого и оранжевого света, посредством такого источника света трудно получить хорошо смешанный белый свет.

Документ WO 2012/056382 Al описывает в одном варианте осуществления световой прибор, содержащий множество волноводов и два источника света. Световоды снабжены находящимся в волноводе люминесцентным материалом. Люминесцентные материалы каждого волновода могут быть взаимно различными, и выполнены с возможностью преобразования света от источника света в излучение люминесцентного материала.

Однако в таком световом приборе смешение света от источников света и от излучения люминесцентного материал, то есть смешение различных цветов света, является неэффективным и неудовлетворительным, а, кроме того, при этом увеличен оптический фактор.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы преодолеть эту проблему и обеспечить светоизлучающий прибор, имеющий альтернативную конструкцию, которая обеспечивает эффективное и полное смешение света различных цветов, и посредством которого может быть получен белый свет высокого качества и при низком оптическом факторе.

В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения эта и другие цели достигаются с помощью светоизлучающего прибора, содержащего по меньшей мере один первый источник света, выполненный с возможностью испускания во время работы первого света с первым спектральным распределением, при этом первое спектральное распределение имеет пиковую длину волны в диапазоне от 430 нм до 480 нм, по меньшей мере один второй источник света, выполненный с возможностью испускания во время работы второго света со вторым спектральным распределением, при этом второе спектральное распределение имеет пиковую длину волны в диапазоне от 350 нм до 410 нм, и световод, содержащий по меньшей мере одну первую поверхность входа света, по меньшей мере одну вторую поверхность входа света и первую поверхность выхода света, при этом упомянутые по меньшей мере одна первая поверхность входа света и первая поверхность выхода света простираются по отношению друг к другу под отличным от нуля углом, световод выполнен с возможностью приема первого света с первым спектральным распределением на упомянутой по меньшей мере одной первой поверхности входа света, преобразования по меньшей мере части первого света с первым спектральным распределением в третий свет с третьим спектральным распределением, при этом третье спектральное распределение имеет пиковую длину волны в диапазоне от 500 нм до 800 нм, направления третьего света с третьим спектральным распределением к первой поверхности выхода света и вывода по меньшей мере части третьего света с третьим спектральным распределением из первой поверхности выхода света, причем световод дополнительно выполнен с возможностью приема второго света со вторым спектральным распределением на упомянутой по меньшей мере одной второй поверхности входа света, направления второго света со вторым спектральным распределением к первой поверхности выхода света и вывода по меньшей мере части второго света со вторым спектральным распределением из первой поверхности выхода света, при этом светоизлучающий прибор дополнительно содержит люминесцентный элемент, расположенный смежно с первой поверхностью выхода света, причем, люминесцентный элемент выполнен с возможностью преобразования по меньшей мере части второго света со вторым спектральным распределением в четвертый свет с четвертым спектральным распределением, при этом четвертое спектральное распределение имеет пиковую длину излучения в диапазоне от 430 нм до 500 нм.

Благодаря обеспечению по меньшей мере одного первого источника света, выполненного с возможностью испускания во время работы первого света с первым спектральным распределением, при этом первое спектральное распределение имеет пиковую длину волны в диапазоне от 430 нм до 480 нм, и по меньшей мере одного второго источник света выполненного с возможностью испускания во время работы второго света со вторым спектральным распределением, при этом второе спектральное распределение имеет пиковую длину волны в диапазоне от 350 нм до 410 нм, а также обеспечением люминесцентного элемента, расположенного смежно с первой поверхностью выхода света, и выполненного с возможностью преобразования по меньшей мере части второго света со вторым спектральным распределением в четвертый свет с четвертым спектральным распределением, при этом четвертое спектральное распределение имеет пиковую длину волны в диапазоне от 430 нм до 500 нм, причем оставшийся свет/спектральные распределения будут пропускаться без преобразования этим люминесцентным элементом, обеспечен светоизлучающий прибор, эффективно и полно смешивающий свет различных цветов, и тем самым получается белый свет высокого качества и низкий оптический фактор.

Кроме того, благодаря обеспечению световода, выполненного с возможностью преобразования по меньшей мере части не введенного света в преобразованный свет с другим спектральным распределением, обеспечен световод, в котором очень большое количество преобразованного света будет оставаться в световоде, этот свет может быть «извлечен» из одной из поверхностей, что, в свою очередь, ведет к очень высокому усилению интенсивности.

Также, благодаря обеспечению первой поверхности выхода света, простирающейся под отличным от нуля углом к первой поверхности входа света, получен светоизлучающий прибор, в котором в световод вводится больше света, и в котором посредством полного внутреннего отражения больше света направляется к соответствующим поверхностям выхода света. Это, в свою очередь, значительно снижает количество света, потерянного при выходе из световода через другие поверхности, чем первая поверхность выхода света, и таким образом увеличивает интенсивность света, испущенного через первую поверхность выхода света.

В одном варианте осуществления световод содержит по меньшей мере две первые поверхности входа света, при этом каждая из упомянутых по меньшей мере двух первых поверхностей входа света простирается по отношению к первой поверхности выхода света под отличным от нуля углом, а световод выполнен с возможностью приема первого света с первым спектральным распределением на каждой из упомянутых по меньшей мере двух первых поверхностей входа света, преобразования по меньшей мере части первого света с первым спектральным распределением в третий свет с третьим спектральным распределением, при этом третье спектральное распределение имеет пиковую длину волны в диапазоне от 500 нм до 800 нм, направления третьего света с третьим спектральным распределением к первой поверхности выхода света и вывода по меньшей мере части третьего света с третьим спектральным распределением из первой поверхности выхода света.

Тем самым обеспечен светоизлучающий прибор, посредством которого можно накачивать световод все бóльшим числом первых источников света, что, в свою очередь обеспечивает повышенное усиление светового выхода и, таким образом, повышенное усиление интенсивности а, кроме того, очень высокую яркость света, испущенного этим светоизлучающим прибором.

В одном варианте осуществления светоизлучающий прибор дополнительно содержит элемент ввода, расположенный у второй поверхности входа света, причем элемент ввода выполнен с возможностью ввода в световод второго света со вторым спектральным распределением.

Благодаря обеспечению такого элемента ввода, которым снабжен светоизлучающий прибор, второй свет, испущенный упомянутым по меньшей мере одним вторым источником света, может быть введен в световод очень эффективным образом и с очень низкими потерями на вводе или, возможно, вообще без потерь.

В одном варианте осуществления светоизлучающий прибор дополнительно содержит первый оптический элемент, расположенный у первой поверхности входа света, причем, первый оптический элемент выполнен с возможностью пропускания света в диапазоне длин волн от 430 нм до 480 нм и отражения света с длиной волны, большей, чем 480 нм.

Благодаря обеспечению такого первого оптического элемента, которым снабжен светоизлучающий прибор, в световод вводится первый свет с очень четко заданным первым спектральным распределением. Это, в свою очередь, обеспечивает очень высокую степень преобразования первого света в световоде и очень высокую степень пропускания преобразованного первого света, то есть, третьего света в люминесцентном элементе и, таким образом, очень четко заданное спектральное распределение света, испущенного светоизлучающим прибором, и очень высокое качество белого света.

В одном варианте осуществления светоизлучающий прибор дополнительно содержит второй оптический элемент, расположенный у второй поверхности входа света, причем второй оптический элемент выполнен с возможностью пропускания света в диапазоне длин волн от 350 нм до 410 нм и отражения света с длиной волны, большей, чем 430 нм.

Благодаря обеспечению такого второго оптического элемента, которым снабжен светоизлучающий прибор, в световод вводится второй свет с очень четко заданным вторым спектральным распределением. Это, в свою очередь, обеспечивает очень высокую степень пропускания второго света в световоде и очень высокую степень преобразования второго света в люминесцентном элементе и, следовательно, в свою очередь, очень четко заданное спектральное распределение света, испущенного светоизлучающим прибором, и очень высокое качество белого света.

В одном варианте осуществления упомянутый по меньшей мере один первый источник света выполнен в оптическом контакте с упомянутой по меньшей мере одной первой поверхностью входа света.

В одном варианте осуществления упомянутый по меньшей мере один второй источник света выполнен в оптическом контакте со второй поверхностью входа света.

Тем самым обеспечен светоизлучающий прибор, посредством которого свет, испущенный, соответственно, первыми источниками света и вторыми источниками света, может быть принят, соответственно, на первой поверхности входа света и на второй поверхности входа света световода очень эффективным образом и с очень низкими потерями на вводе или, возможно, вообще без потерь.

В одном варианте осуществления люминесцентный элемент имеет максимальную оптическую плотность в диапазоне длин волн от 430 до 480 нм, являющейся в 10 раз большей, в 30 раз большей или в 50 раз большей, чем его максимальная оптическая плотность в диапазоне от 350 нм до 410 нм.

В других вариантах осуществления люминесцентный элемент имеет оптическую плотность более 1, более 1,2, более 1,3 или более 1,5 в диапазоне длин волн от 350 нм до 410 нм.

Тем самым в люминесцентном элементе преобразуется очень большое количество второго света и, в свою очередь, достигается очень четко заданное спектральное распределение света, испущенного светоизлучающим прибором. Заметим, что в основном увеличение оптической плотности люминесцентного элемента в диапазоне длин волн от 350 нм до 410 нм приводит к увеличению второго света, который подвергается преобразованию.

В одном варианте осуществления световод имеет оптическую плотность менее 0,2 в диапазоне длин волн от 350 нм до 410 нм.

В других вариантах осуществления световод имеет оптическую плотность менее 0,15, менее 0,1 или менее 0,01 в диапазоне длин волн от 350 нм до 410 нм.

Тем самым через световод к люминесцентному элементу пропускается очень большое количество второго света без потерь и, в свою очередь, достигается очень четко заданное спектральное распределение света, испущенного светоизлучающим прибором. Заметим, что, в основном, чем меньше оптическая плотность люминесцентного элемента в диапазоне длин волн от 350 нм до 410 нм, тем большее количество второго света пропускается.

В одном варианте осуществления световод имеет оптическую плотность более 0,5, более 0,7, более 0,8 или более 0,9 в диапазоне длин волн от 430 нм до 480 нм, когда на или у поверхности, противоположной упомянутому по меньшей мере одному первому источнику света, присутствует отражатель и/или отражательный компонент.

В других вариантах осуществления, когда со стороны противоположной упомянутому по меньшей мере одному первому источнику света не присутствует отражательный компонент, световод имеет оптическую плотность более 1, более 1,2 или более 1,5 в диапазоне длин волн от 430 нм до 480 нм.

Тем самым в световоде преобразуется очень большое количество первого света и, в свою очередь, достигается очень четко заданное спектральное распределение света, испущенного светоизлучающим прибором. Заметим, что, в основном увеличение оптической плотности световода в диапазоне длин волн от 430 нм до 480 нм приводит к увеличению первого света, который подвергается преобразованию.

В варианте осуществления световод является одним из люминесцентного, светоконцентрирующего, выполненного из граната световода и любой их комбинацией.

Благодаря обеспечению люминесцентного световода предоставлен светоизлучающий прибор, имеющий очень высокие и эффективные свойства преобразования света.

Благодаря обеспечению светоконцентрирующего световода предоставлен светоизлучающий прибор, испускающий свет, имеющий очень высокую яркость.

Благодаря обеспечению световода, выполненного из граната или из другого прозрачного люминесцентного материала, предоставлен светоизлучающий прибор, имеющий очень высокие и эффективные свойства по проведению света.

В варианте осуществления по меньшей мере один первый источник света является СИД, лазерным диодом или ОСИД.

В варианте осуществления по меньшей мере один второй источник света является СИД, лазерным диодом или ОСИД.

Изобретение дополнительно относится к лампе, светильнику или осветительной системе, содержащей светоизлучающий прибор в соответствии с изобретением, причем, лампа, светильник или система используются в одном или более следующих приложений: цифровое проецирование, автомобильное освещение, сценическое освещение, освещение магазинов, домашнее освещение, направленное освещение, точечное освещение, театральное освещение, оптоволоконное освещение, системы отображения, сигнальные световые системы, приложения медицинского освещения, освещение в микроскопии, освещение в аналитическом оборудовании, приложения декоративного освещения.

Заметим, что изобретение относится ко всем возможным комбинациям признаков, перечисленных в пунктах формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут теперь описаны более подробно, со ссылками на прилагаемые чертежи, показывающие вариант (варианты) осуществления изобретения.

Фиг. 1 показывает вид в поперечном разрезе светоизлучающего прибора, содержащего люминофорное колесо.

Фиг. 2 показывает вид сбоку световода, который на поверхности выхода снабжен оптическим элементом.

Фиг. 3 показывает вид в перспективе световода, которому по всей его длине придана такая форма, чтобы обеспечить поверхность выхода света определенной формы.

Фиг. 4 показывает вид сбоку световода, которому на части его длины придана такая форма, чтобы обеспечить поверхность выхода света определенной формы.

Фиг. 5 показывает вид сбоку осветительной системы со световодом и с дополнительными источниками света, и которая снабжена фильтром и дихроичным оптическим элементом.

Фиг. 6A и 6B показывают световоды, снабженные теплоотводящим элементом, расположенным рядом с поверхностью световода.

Фиг. 7 показывает вид в перспективе светоизлучающего прибора, имеющего сужающуюся поверхность выхода света.

Фиг. 8 показывает вид в перспективе первого варианта осуществления светоизлучающего прибора в соответствии с изобретением.

Фиг. 9 показывает вид сверху светоизлучающего прибора с фиг. 13.

Фиг. 10 показывает график, иллюстрирующий оптическую плотность световода светоизлучающего прибора в варианте осуществления в соответствии с изобретением как функцию длины волны света, направляемого световодом.

Фиг. 11 показывает вид сверху второго варианта осуществления светоизлучающего прибора в соответствии с изобретением.

Фиг. 12 показывает вид сверху третьего варианта осуществления светоизлучающего прибора в соответствии с изобретением.

Фиг. 13 показывает вид сверху четвертого варианта осуществления светоизлучающего прибора в соответствии с изобретением.

Фиг. 14 показывает вид сверху пятого варианта осуществления светоизлучающего прибора в соответствии с изобретением.

В том виде, как они показаны на чертежах, размеры слоев, элементов и областей являются преувеличенными в иллюстративных целях и, таким образом, указаны для того, чтобы иллюстрировать общие конструкции вариантов осуществления по настоящему изобретению. Одинаковые ссылочные позиции везде относятся к одинаковым элементам, так что, например, светоизлучающий прибор по настоящему изобретению в целом обозначен «1», в то время как различные конкретные варианты его осуществления обозначены посредством наращивания общей ссылочной позиции: «01», «02», «03» и так далее. Что касается фиг. с 1 по 7, показывающих ряд признаков и элементов, которые могут быть добавлены к любому из вариантов осуществления светоизлучающего прибора в соответствии с изобретением, то ко всем элементам, за исключением тех, которые характерны лишь для одного из этих чертежей, добавлено «00».

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Теперь настоящее изобретение будет далее описано более подробно со ссылками на сопроводительные чертежи, на которых показаны предпочтительные в настоящее время варианты осуществления изобретения. Однако данное изобретение может быть реализовано во многих других формах и не должно истолковываться как ограниченное изложенными здесь вариантами осуществления: эти варианты осуществления предоставлены, скорее, для широты и завершенности и полностью передают объем изобретения специалистам в данной области.

Нижеследующее описание будет начинаться с общих соображений относительно приложений, пригодных источников света и подходящих материалов для различных элементов и конструктивных признаков светоизлучающего прибора в соответствии с изобретением.

Вслед за этим со ссылками на фиг. с 1 по 7 будут описаны некоторые конструктивные признаки и элементы, которые могут быть добавлены к любому одному из вариантов осуществления светоизлучающего прибора по настоящему изобретению.

И, наконец, со ссылками на фиг. с 8 по 14 будет подробно описан ряд конкретных вариантов осуществления светоизлучающего прибора в соответствии с изобретением.

Источники света, которые являются частью вариантов осуществления в соответствии с изобретением, в том виде как они описаны далее, выполнены с возможностью испускания во время работы света с первым спектральным распределением. Этот свет затем заводится в световод или в волновод. Этот световод или волновод может преобразовывать свет первого спектрального распределения в свет другого спектрального распределения и направляет свет к поверхности выхода. Источником света, в принципе, может быть любой тип точечного источника света, но в варианте осуществления им является твердотельный источник света, такой как светоизлучающий диод (СИД), лазерный диод или органический светоизлучающий диод (ОСИД), множество СИД или лазерных диодов, или ОСИД или решетка СИД, или лазерных диодов, или ОСИД или сочетание любого из них. В случае множества или решетки СИД или лазерных диодов, или ОСИД, эти СИД, или лазерные диоды, или ОСИД, в принципе, могут быть СИД или лазерными диодами или ОСИД двух или более различных цветов, таких как, но этим не ограничиваясь, ультрафиолетовый, синий, зеленый, желтый или красный.

Световодам, как описано ниже в вариантах осуществления в соответствии с изобретением, вообще говоря, может быть придана форма световодов в виде стержней или брусков, имеющих высоту Н, ширину W и длину L, простирающихся во взаимно-перпендикулярных направлениях, и в вариантах осуществления изобретения являющихся прозрачными или прозрачными и люминесцентными. Свет, как правило, направляется в направлении длины L. Высота Н в вариантах осуществления составляет менее < 10 мм, в других вариантах осуществления < 5 мм, в еще других вариантах осуществления < 2 мм. Ширина W в вариантах осуществления составляет < 10 мм, в других вариантах осуществления < 5 мм, в еще других вариантах осуществления < 2 мм. В некоторых вариантах осуществления длина L больше, чем ширина W и высота H, в других вариантах осуществления она равна по меньшей мере 2-кратной ширине W или 2-кратной высоте Н, в еще других вариантах осуществления она равна по меньшей мере 3-кратной ширине W или 3-кратной высоте Н. Аспектовое отношение высоты Н к ширине W обычно составляет от 1:1 (например, для источника света общего назначения) или 1:2, 1:3 или 1:4 (например, для источников света специального назначения, такого как использование в фарах) или 4:3, 16:10, 16:9 или 256:135 (например, для приложений, связанных с отображением). Световоды обычно содержат поверхность входа света и поверхность выхода света, которые не расположены в параллельных плоскостях, а в некоторых вариантах осуществления поверхность входа света перпендикулярна поверхности выхода света. Для того чтобы добиться концентрированного светового выхода с высокой яркостью, площадь поверхности выхода света может быть меньше, чем площадь поверхности входа света. Поверхность выхода света может иметь любую форму, но в одном варианте осуществления ей придана форма квадрата, прямоугольника, круга, овала, треугольника, пятиугольника или шестиугольника.

В вариантах осуществления прозрачные световоды могут включать в себя прозрачную подложку, на которой эпитаксиально выращено множество источников света, например светодиодов. В некоторых вариантах осуществления подложка представляет собой монокристаллическую подложку, например, такую как сапфировую подложку. Выращенная в этих вариантах осуществления прозрачная подложка источников света представляет собой светоконцентрирующий световод.

Световод, как правило, имеющий палочкообразную или стержневидную форму, может иметь любую форму поперечного сечения, но в вариантах осуществления имеет поперечное сечение в форме квадрата, прямоугольника, круга, овала, треугольника, пятиугольника или шестиугольника. Световоды, как правило, являются прямоугольными параллелепипедами, но могут быть предусмотрены световоды с иной формой, чем параллелепипед, с поверхностью выхода света, имеющий форму, напоминающую трапецию. Таким образом, световой поток, может быть даже увеличен, что для некоторых приложений может представлять собой преимущество.

Кроме того, световодам может быть придана форма цилиндрических стержней. В некоторых вариантах осуществления эти стержни цилиндрической формы вдоль продольного направления стержня имеют одну «приплюснутую» поверхность, у которой могут быть расположены источники света для более эффективного ввода в световод света, испускаемого этими источниками света. «Приплюснутая» поверхность может быть использована также для размещения тепловых радиаторов. Цилиндрический световод может иметь также две «приплюснутые» поверхности, например, расположенные напротив друг друга или расположенные перпендикулярно друг другу. В вариантах осуществления «приплюснутая» поверхность простирается вдоль части продольного направления цилиндрического стержня.

Световоды, как описано ниже в вариантах осуществления в соответствии с изобретением, могут быть также свернутыми, сложенными, согнутыми и/или имеющими какую-либо форму в направлении длины так, что световод при этом не является прямым, прямолинейным бруском или стержнем, а может включать в себя, например, скругленный угол в форме 90- или 180-градусного изгиба, U-образную форму, круговую или эллиптическую форму, петлю или форму трехмерной спирали, имеющей несколько петель. Это обеспечивает компактный световод, при этом общая длина, вдоль которой, как правило, направляется свет, является относительно большой, что приводит к относительно высокому световому выходу, но который, в то же время, может быть помещен в относительно небольшое пространство. Люминесцирующие части световода могут быть, например, жесткими, в то время как прозрачные части световода являются гибкими, чтобы обеспечить придание световоду соответствующей формы вдоль его направления длины. Источники света могут быть размещены в любом месте по длине свернутого, согнутого и/или фасонного световода.

Подходящие материалы для световодов, как указано ниже в соответствии с вариантами осуществления изобретения являются сапфир, поликристаллическая окись алюминия и/или нелегированные прозрачные гранаты, такие как YAG, LuAG, имеющие показатель преломления n=1,7. Дополнительным преимуществом этого материала (например, по сравнению со стеклом) является то, что он обладает хорошей теплопроводностью, тем самым уменьшая локальный нагрев. Другие подходящие материалы включают в себя, но ими не ограничиваются, стекло, кварц и прозрачные полимеры. В других вариантах осуществления материалом световода является свинцовое стекло. Свинцовое стекло является разновидностью стекла, в котором свинец замещает содержание кальция в типичном калиевом стекле и, таким образом, показатель преломления может быть увеличен. Обычное стекло имеет показатель преломления n=1,5, в то время как добавка свинца дает показатель преломления, доходящий до 1,7.

Световоды, как описано ниже, в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения может содержать подходящий люминесцентный материал для преобразования света в другое спектральное распределение. Подходящие люминесцентные материалы включают в себя неорганические люминофоры, такие как легированные YAG, LuAG, органические люминофоры, органические флуоресцентные красители и квантовые точки, которые, как описано далее, являются наиболее подходящими для целей вариантов осуществления настоящего изобретения.

Квантовые точки представляют собой небольшие кристаллы полупроводникового материала, как правило, имеющие ширину или диаметр всего в несколько нанометров. При возбуждении падающим светом квантовая точка излучает свет цвета, определенного размером и материалом кристалла. Поэтому свет конкретного цвета может быть получен посредством подбора размера точек. Наиболее известные квантовые точки с излучением в видимом диапазоне основаны на селениде кадмия (CdSe) с оболочкой, такой как сульфид кадмия (CdS) и сульфид цинка (ZnS). Кроме того, могут быть использованы также бескадмиевые квантовые точки, такие как на фосфиде индия (InP), и сульфиде меди и индия (CuInS₂) и/или сернистом серебре и индии (AgInS₂). Квантовые точки характеризуется очень узкой полосой излучения и, таким образом, они демонстрируют насыщенные цвета. Кроме того, цвет излучения может легко быть настроен путем подбора размера квантовых точек. В вариантах осуществления по настоящему изобретению может быть использован любой тип известной в данной области квантовой точки, как описано далее. Однако по соображениям экологической безопасности и беспокойства за окружающую среду может быть предпочтительным использование бескадмиевых квантовых точек или по меньшей мере квантовых точек, имеющих очень низкое содержание кадмия.

Кроме того, могут быть использованы также органические флуоресцентные красители. Молекулярная структура их может быть построена так, чтобы положение спектрального максимума можно было настраивать. Примерами подходящих материалов органических флуоресцентных красителей являются органические люминесцентные материалы на основе производных перилена, например соединения, продаваемые фирмой BASF под названием Lumogen^®. Примеры подходящих соединений включают, но ими не ограничиваются, Lumogen^® Red F305, Lumogen^® Orange F240, Lumogen^® Yellow F083 и Lumogen^® F170.

Люминесцентный материал может также быть неорганическим люминофором. Примеры неорганических фосфорных материалов включают в себя, но ими не ограничиваются, легированный церием (Се) YAG (Y₃AI₅O₁₂) или LuAG (Lu₃A₅O₁₂). Церий, легированный YAG, излучает желтоватый свет, в то время как церий, легированный LuAG, излучает желто-зеленоватый свет. Примеры других неорганических фосфорных материалов, которые испускают красный свет, могут включать в себя, но ими не ограничиваются, материалы ECAS и BSSN; при этом ECAS представляет собой Ca_1-xAlSiN₃:Eux, где 0<х≤1, в других вариантах осуществления 0<х≤0,2; а BSSN представляет собой Ba_2-x-zM_xSi_5-yAlyN_8-yO_y:Eu_z, где М представляет Sr или Са, 0≤х≤1, 0 <у≤4 и 0,0005≤z≤0,05, а в вариантах осуществления 0≤х≤0,2.

В вариантах осуществления изобретения, как изложено ниже, люминесцентный материал изготовлен из материала, выбранного из группы, включающей (M<I>_(i-x-y) M<II>_х М<III>_у)₃(М<IV>_(i-z) М<V>_z)₅O₁₂, где М<I> выбран из группы, содержащей Y, Lu или их смеси, M<II> выбран из группы, содержащей Gd, La, Yb или смеси их, M<III> выбран из группы, содержащей Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu или их смеси, М<IV> является Al, M<V> выбран из группы, содержащей Ga, Sc или их смеси и 0<х≤1, 0<у≤0,1, 0<z<1, (М<I>_(1-x-y) M<II>_х М<III>_у)₂О₃, где M<I> выбран из группы, содержащей Y, Lu или их смеси, M<II> выбран из группы, содержащей Gd, La, Yb или их смеси, M<III> выбран из группы, содержащей Tb, Pr, Ce, Er, Nd, Eu, Bi, Sb или их смеси, и 0<х≤1, 0<у≤0,1, (М<I>_(1-x-y) M<II>_x M<III>_у) S_(1-z) Se, где M<I> выбран из группы, содержащей Ca, Sr, Mg, Ba или их смеси, M<II> выбран из группы, содержащей Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr, Sb, Sn или их смеси, M<III> выбран из группы, содержащей K, Na, Li, Rb, Zn или их смеси, и 0<х≤0,01, 0<у≤0,05, 0≤z<1, (М<I>_(1-x-y) M<II>_х M<III>_у)О, где M<I> выбран из группы, содержащей Ca, Sr, Mg, Ba или их смеси, M<II> выбран из группы, содержащей Ce, Eu, Mn, Tb, Sm, Pr или их смеси, М<III> выбран из группы, содержащей K, Na, Li, Rb, Zn или их смеси, и 0<х≤0,1, 0<у≤0,1, (М<I>_(2-х) M<II>_x M<III>₂)О₇, где M<I> выбран из группы, содержащей La, Y, Gd, Lu, Ba, Sr или их смеси, M<II> выбран из группы, содержащей Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm или их смеси, М<III> выбран из группы, содержащей Hf, Zr, Ti, Ta, Nb или их смеси, и 0<х≤1, (М<I>_(1-x) M<II>_х М<III>_(i-y) M<IV>_у)О₃, где M<I> выбран из группы, содержащей Ва, Sr, Ca, La, Y, Gd, Lu или их смеси, M<II> выбран из группы, содержащей Eu, Tb, Pr, Ce, Nd, Sm, Tm или их смеси, M<III> выбран из группы, содержащей Hf; Zr, Ti, Ta, Nb или их смеси, а М<IV> выбран из группы, содержащей Al, Ga, Sc, Si или их смеси, и 0<х≤0,1, 0 <у≤0,1, или их смеси.

Другими подходящими люминесцентными материалами являются легированный церием (Се) алюмоиттриевый гранат (YAG, Y₃AI₅O₁₂) и лютеций-алюминиевый гранат (LuAG). Люминесцентный световод может иметь центральную длину волны излучения внутри синего цветового диапазона, или внутри зеленого цветового диапазона, или внутри красного цветового диапазона. Синий цветовой диапазон определен между 380 нанометрами и 495 нанометрами, зеленый цветовой диапазон определен между 495 нанометрами и 590 нанометрами, а красный цветовой диапазон определен между 590 нанометрами и 800 нанометрами.

Выбор люминофоров, которые могут быть использованы в вариантах осуществления, приведен ниже в таблице 1 вместе с пиковой длиной волны. Таблица 1

Люминофор	Пиковая длина волны, нм
CaGa2S4:Ce	475
SrGa2S4:Ce	450
BaAl2S4:Eu	470
CaF2:Eu	435
Bi4Si3O12:Ce	470
Ca3Sc2Si3O12:Ce	490

Световоды, в том виде, как они описаны ниже в соответствии с вариантами осуществления изобретения, могут включать в себя участки с разной плотностью подходящего люминесцентного материала для преобразования света в свет другого спектрального распределения. В одном варианте осуществления прозрачный световод состоит из двух частей, смежных одна с другой, только одна из которых содержит люминесцентный материал, а другая часть является прозрачной или имеет относительно низкую концентрацию люминесцентного материала. В другом варианте осуществления световод содержит еще одну, третью часть, смежную со второй частью, которая содержит другой люминесцентный материал или другую концентрацию того же самого люминесцентного материала. Эти разные части могут быть сформированы как одно целое, образуя, таким образом, одну часть или один световод. В одном варианте осуществления между различными частями световода, например, между первой частью и второй частью, может быть расположен частично отражающий элемент. Частично отражающий элемент выполнен с возможностью пропускания света одной определенной длины волны или одного спектрального распределения и отражения света с другой, отличающейся конкретной длиной волны или с другим спектральным распределением. Таким образом, частично отражающий элемент может быть дихроичным элементом, таким как дихроичное зеркало.

В другом варианте осуществления (не показан) на поверхности входа света прозрачного световода выше или сверху множества источников света, таких как светодиоды, размещено множество областей люминесцентного материала для преобразования длины волны. Так что, площадь поверхности каждой из упомянутого множества областей преобразования длины волны соответствует площади поверхности каждого из упомянутого множества источников света так, что свет от источников света заводится в прозрачный световод через области люминесцентного материала. Далее, преобразованный свет вводится в прозрачную часть световода, а затем направляется к поверхности выхода света световода. Области преобразования длины волны могут быть расположены на поверхности входа света световода, или они могут быть сформированы внутри световода. Области преобразования длины волны могут образовывать часть однородного слоя, расположенного в или на световоде, на поверхности входа света. Части однородного слоя, простирающегося между двумя соседними областями преобразования длины волны, могут быть прозрачными и, дополнительно или альтернативно, могут иметь тот же самый коэффициент преломления, что и области преобразования длины волны. Различные области преобразования длины волны могут включать в себ