製造色環的部分的方法和色環的部分的製作方法

2023-09-22 22:50:55 3

專利名稱：製造色環的部分的方法和色環的部分的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於光源的可旋轉顏色轉換元件領域。這樣的光源經常包括發射第一顏色的光的單個發光元件。可旋轉顏色轉換元件用來以時間復用方式將第一顏色轉換成一種或多種其他的顏色。以時間復用方式生成不同的基色在圖像投影設備中是有利的。
背景技術：
公布的專利申請W02007/141688A1公開了可以在光源中使用的顏色轉換元件的若干實施例。所引用的專利申請的實施例的子集涉及一種包括不同分段(section)的色輪。這些分段之一是透明的或者反射的並且不轉換通過色輪透射或反射的光的顏色。色輪的一個或多個其他分段中的每一個包括將透射或反射的光的顏色轉換成另一種顏色的發光材料。光來源於發射單一顏色的光的光發射器。該(這些)發光材料被選擇成使得由光源發射的光被人類感知為具有與光源的光發射器的顏色不同的特定顏色分布的光。色輪在光源發射的光束中旋轉並且因而不同顏色的光在時間上接續地被發射。由於不同顏色的接續的高速度，人類將發射的光感知為具有特定顏色分布的光。

色輪具有盤形並且細分成分段。每個分段在色輪中心處都具有轉角並且覆蓋由色輪外邊緣形成的假想圓的一定角距離。多個分段組合形成所述色輪。該色輪可以在中心處具有小孔。如圖中所示，光束的直徑與色輪的半徑相比相對較小，並且因此在轉換光的顏色時，色輪的相當部分未被使用。除了眾所周知的磷光體在染料中的使用之外，所引用的專利申請的色輪可以由燒結成透光陶瓷體的結晶性無機發光材料製成。色輪的一種公開的製造方法是，必須首先製造所述分段並且必須將它們膠合在一起。關於陶瓷材料的製造，僅僅提及了燒結的一般過程。色輪的分段相對較大，並且因此製造這些分段是相對昂貴的。此外，分段的形狀必須非常精確，因為色輪在這些分段之間不能具有任何間隙。基本上，兩種製造方法是可能的，或者從陶瓷發光材料板切出陶瓷分段，或者直接以其所需的形狀製造這些分段。當從板切出時，板的相對較大的部分未被使用並且因而被浪費。此外，切出板的分段是花費大量時間並且必須利用非常精確且因而昂貴的切割工具執行的步驟。當必須例如經由燒結直接以其所需形狀製造所述分段時，該過程必須非常精確以便製造這樣的分段，這些分段可以組合成一個在分段之間沒有間隙的色輪。以這樣的精度製造陶瓷分段是相對困難的並且因而相對昂貴的。

發明內容
本發明的目的是提供一種用於製造色環的高效製造方法。本發明的第一方面提供了一種如權利要求1所述的製造色環的方法。本發明的第二方面提供了一種如權利要求12所述的陶瓷環。本發明的第三方面提供了一種如權利要求14所述的光源。本發明的第四方面提供了一種如權利要求15所述的投影設備。從屬權利要求中限定了有利的實施例。依照本發明第一方面的製造色環的方法包括一組壓制第一顆粒狀前體的第一環體。第一顆粒狀前體包括將光發射器發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色中的第一顏色的第一發光材料。在後續步驟中，燒結第一環體以獲得第一陶瓷環。所述色環包括第一陶瓷環的至少一段(segment)。第一陶瓷環包括第一發光材料並且因而第一陶瓷環可以用在光源中以便轉換由光源的光發射器發射的光(的部分)的顏色。因此，第一陶瓷環的部分可以用在色環中，或者整個第一陶瓷環為色環。將色環製造成環形是高效的，因為可以針對撞擊到色環上的光束的直徑優化環的尺寸。因此，與製造具有盤形的色輪相比，需要更少的材料以製造色環的部分。這節省了材料以及因而節省了成本。節省材料的另一優點是，以更加環境友好的方式製造第一陶瓷環。在壓制步驟中進一步獲得了較高的製造效率。環的表面相對較小並且因而在壓制步驟中施加的力可以相對較小，因為施加的壓強為施加的力的水平除以向其施加力的區域的尺寸。因此，不需要那麼強大的按壓，這節省了成本和能量。節能也是一種成本節省，並且導致更加環境友好的製造方法。代替使用不那麼強大的按壓的是，可以製造具有更大直徑的陶瓷環。術語「陶瓷材料」在本發明的意義上尤其表示和/或包括具有數量受控的孔隙或者不含孔隙的結晶性或多晶緊湊材料或複合材料。在另一個實施例中，所述方法進一步包括壓制第二顆粒狀前體的第二環體的步驟。在第二顆粒狀前體中不存在第一發光材料。在另一步驟中，燒結第二環體以獲得第二陶瓷環。隨後，將第一陶瓷環分割成至少兩個部分並且將第二陶瓷環分割成至少兩個部分。在所述方法的最後步驟中，將第一環的部分耦合到第二環的部分。色環用於將光發射器發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色。第一發光材料將光發射器的光的顏色轉換成所述至少一種其他顏色中的第一顏色 。所述製造方法用來在沒有支撐結構的情況下製造色環的部分，或者在支撐結構上製造色環的部分。當第一陶瓷環和第二陶瓷環的部分彼此耦合時，獲得色環的自支撐部分。然而，在特定的應用中，例如當陶瓷環具有有限的厚度時，可能有利的是將第一陶瓷環和第二陶瓷環的部分耦合到承載色環的部分的支撐結構。如果這些部分耦合到支撐結構，那麼它們必須被放置成使得這些部分的末端彼此接觸以便形成色環的部分。如先前所討論的，所述製造方法在材料使用方面是高效的，並且壓制步驟更高效地被執行。此外，分割可以例如通過鋸切環體而成本高效地被執行。分割這樣的主體的已知技術相對精確，並且因而是成本有效的。此外，特別是如果環體被分割成相等角尺寸的兩個或更多個部分，那麼未用來形成所述色環的部分可以用來形成另一個色環。這樣，被浪費材料的量保持為低。應當指出的是，陶瓷環沿著包括陶瓷環的中心旋轉軸的平面被分割。換言之，陶瓷環的中心旋轉軸必須處於分割平面內。在分割之後，陶瓷環的部分相對於彼此被放置成使得第一部分的分割平面接觸第二部分的分割平面。從製造過程的開始起，最終色環的部分被製造成最終產品的形狀。因此，與製造發光材料板並且切出所需的形狀相比，直接製造環形導致防止了精心設計的切割步驟以獲得特定環形。
應當指出的是，環形由環的內圓的直徑表徵，該直徑至少為外圓周的直徑的50%。所引用的技術的色輪不稱為環狀，儘管它在輪的中間具有小孔。該孔的直徑僅僅為色輪的外圓周直徑的小部分。應當進一步指出的是，完整的色環可以通過以下方式來製造:分割第一陶瓷環並且分割第二陶瓷環，使得兩個部分的耦合導致完整的環。在另一個實施例中，超過兩個部分耦合以形成色環。或者，在又一個實施例中，製造分割的另一種材料的環，例如玻璃環，並且該另一種材料的環的附加部分用來完成色環。在另一實施例中，將來自第三或者可能地第四陶瓷環的段插入到色環中。在一個實施例中，色環的部分的形成包括將第一陶瓷環的部分連接到第二陶瓷環的部分。當陶瓷環的部分足夠粘(tick)並且因而強得足以支撐其自身的重量時，連接是有利的。如果這些部分被連接，那麼它們直接耦合。在一個實施例中，色環的部分的形成包括將第一陶瓷環的部分耦合到支撐結構並且也將第二陶瓷環的部分耦合到支撐結構。色環的部分在支撐結構上獲得。在陶瓷環的部分不夠強以支撐自身和/或經受色環在使用中接收的力的情況下，支撐結構的使用是特別有利的。這樣的力的實例為離心力。支撐結構可以進一步用作幫助冷卻色環(的部分)的散熱器。支撐結構可以由金屬製成，優選地由具有相對較高的穩定性和相對良好的熱導率的金屬製成。這樣的材料的實例為鋁和鋼。用於支撐結構的有利材料的另一個實例為陶瓷。在另一實施例中，壓制步驟通過將顆粒狀前體單軸向按壓到環形的模板中而被執行。在一個實際的實施例中，按壓方向沿著環的中心旋轉軸。在另一個實施例中，所述方法進一步包括將第一陶瓷環或者第一陶瓷環的部分薄化為第一預定義厚度和/或將第二陶瓷環或者第二陶瓷環的部分薄化為第二預定義厚度的步驟。為了獲得希望的光學性質，可能需要製造具有預定義厚度的陶瓷環。光學性質例如為撞擊到色環上的光中多少光被轉換成另一種顏色，或者多少光被反射，或者多少光透射通過色環。此外，在燒結 步驟 期間，陶瓷環獲得其最終形狀並且其厚度可能稍微不同。薄化步驟可以用來獲得均勻厚度的陶瓷環。薄化陶瓷環的步驟必須在將環體燒結為陶瓷環之後執行。薄化步驟可以在分割陶瓷環之前或者在分割陶瓷環之後執行。如果薄化步驟在分割陶瓷環之後執行，那麼陶瓷環的部分變薄。第一預定義厚度和第二預定義厚度在與陶瓷環的中心旋轉軸平行的方向上測量。應當指出的是，如果第一預定義厚度不同於第二預定義厚度，那麼色環很可能沒有均衡的質量分布。在一個實施例中，在色環具有相對低量的質量的區域處將附加材料添加到色環。在另一個實施例中，在色環的相對較薄的部分耦合到支撐結構的區域處，支撐結構具有更多的質量。在一個實施例中，薄化通過研磨而被執行。在一個實際的實施例中，在預研磨步驟中在陶瓷環的兩個表面處研磨陶瓷環。這兩個表面為當從兩個不同的方向朝陶瓷環看時可以看見的陶瓷環的表面，其中這些方向沿著陶瓷環的中心旋轉軸。在後續步驟中，進一步研磨這些表面之一以獲得預定義厚度。當使用兩個研磨步驟時，該表面相對平滑並且至少比僅僅被預研磨的表面更平滑。在另一個實施例中，所述方法包括另外的修飾第一陶瓷環或者第一陶瓷環的部分的表面和/或修飾第二陶瓷環或者第二陶瓷環的部分的表面的步驟。被修飾的表面可以是使用中光撞擊其上的表面，或者使用中透射通過陶瓷材料的光向外耦合所在的表面。結構的修飾在燒結之後執行，並且可以在分割陶瓷環之前執行。修飾也可以在分割步驟之後在陶瓷環的部分上執行。有利的是包括修飾該表面或這些表面的單獨步驟，因為它允許創建具有高精度的小結構。通過將顆粒狀前體按壓到主體中並且燒結該主體來創建這樣的結構是相對困難的。修飾可以包括拋光和/或創建結構。在另一實施例中，所述方法進一步包括拋光第一陶瓷環或者第一陶瓷環的部分的表面和/或拋光第二陶瓷環或者第二陶瓷環的部分的表面的步驟。在特定的應用中，有利的是具有這樣的拋光的表面，光發射器的光撞擊到該表面上或者透射的光從該表面發射，因為它防止了例如撞擊到該表面上或者必須經由該表面向外耦合的光的不受控制的散射。此外，當光必須在該表面上反射時，拋光的表面更好地反射撞擊的光。在另一個實施例中，所述方法進一步包括在第一陶瓷環或者第一陶瓷環的部分的表面中創建結構和/或在第二陶瓷環或者第二陶瓷環的部分的表面中創建結構的步驟。創建結構意指創建凹陷、劃痕或者例如像稜鏡那樣的突起。在特定的應用中，有利的是具有這樣的結構化表面，因為光從陶瓷材料的向外耦合可以更好，或者可以獲得特定的反射、折射或者散射特性。在另一實施例中，所述方法包括另外的向第一陶瓷環或者第一陶瓷環的部分的表面施加塗層和/或向第二陶瓷環或者第二陶瓷環的部分的表面施加塗層的步驟。可以向其施加該塗層或這些塗層的表面為使用中光撞擊其上或者使用中在光透射通過陶瓷材料的情況下光從其向外耦合的陶瓷環或陶瓷環的部分的表面。塗層用來影響色環的光學特性並且因而影響包括色環的光源發射的光的特性。塗層的施加必須在燒結環體的步驟之後執行，並且可以在分割陶瓷環之前或之後執行，並且甚至可以在耦合所述部分以便獲得色環(的部分)之後執行。塗層可以利用像噴塗、濺射或者蒸發沉積那樣的最新發展水平的塗層施加技術來施加。 在一個實施例中，塗層為以下組中的至少一個:光過濾塗層、光吸收塗層、防反射塗層、光外耦合塗層和發光塗層。光過濾塗層可以用來影響被陶瓷材料反射或者通過陶瓷材料發射的光的顏色分布。尤其是當使用的發光材料不完全生成希望的顏色分布時，光過濾塗層可以幫助將顏色分布朝著希望的顏色分布改進。光吸收塗層可以用來影響被陶瓷材料反射或者通過陶瓷材料發射的光的強度。防反射塗層可以用來防止不希望的反射，並且在光必須透射通過陶瓷材料的情況下，幫助撞擊到陶瓷材料上的光向內耦合。光外耦合塗層可以用來幫助光從陶瓷材料向外耦合到色環的周圍環境中。發光塗層具有發光材料。該發光材料將第一顏色轉換成第二顏色。如果發光塗層用在陶瓷環和/或段上，並且尤其是如果用在已經包括發光材料的段上，那麼透射通過該段或者被該段反射的光包括發光材料的兩個發射頻譜的組合。這允許創建更高級的光發射頻譜並且更好地控制發射的光的色點。在另一實施例中，第二顆粒狀前體包括與第一發光材料不同的第二發光材料。第二發光材料將光源的光發射器的顏色轉換成另外的另一種顏色的光。依照該實施例，製造色環(的部分)，其具有兩個不同的部分並且這些部分中的每一個具有不同的發光材料。因此，當色環用在光源中時，可以將光發射器的顏色轉換為所述至少一種其他顏色中的第二顏色。因此，光源能夠發射具有三種不同的顏色分布的光:由光發射器發射的第一顏色分布、包括所述至少一種其他顏色中的第一顏色的第二顏色分布以及包括所述至少一種其他顏色中的第二顏色的第三顏色分布。在另一個實施例中，所述方法進一步包括步驟:i)壓制不包括第一發光材料和/或不包括第二發光材料的第三顆粒狀前體的第三環體，ii)燒結第三環體以獲得第三陶瓷環，iii)將第三陶瓷環分割成至少兩個部分。將第一陶瓷環的部分耦合到第二陶瓷環的部分的步驟進一步包括將第三陶瓷環的部分耦合到第一陶瓷環的部分和/或第二陶瓷環的部分以便獲得包括這三個部分的色環(的部分)。將第一陶瓷環的部分耦合到支撐結構並且將第二陶瓷環的部分耦合到支撐結構的步驟進一步包括將第三陶瓷環的部分耦合到支撐結構以便獲得包括這三個部分的色環。該實施例提供了獲得色環的製造方法，該色環包括三個部分並且這三個部分中的每個部分具有其他的特性，並且因此包括色環的光源可以以時間復用的方式發射若干顏色分布。這在色環用在投影儀中時是特別有利的，在所述投影儀中，基色紅色、綠色和藍色必須以時間復用的方式可用以便投射彩色圖像。該實施例尤其涉及第三陶瓷環的製造，該第三陶瓷環的部分用來形成陶瓷環的部分。應當指出的是，製造色環的方法並不限於製造最多三個其部分用來形成色環的部分的陶瓷環。可以製造多個陶瓷環，其中每一個具有不同的特性，例如，每個陶瓷環包括不同的發光材料，並且所述多個陶瓷環中的每一個陶瓷環的部分用來形成色環的部分或者形成完整的色環。在另一實施例中，第三顆粒狀前體包括與第一發光材料不同並且與第二發光材料不同的第三發光材料。在另一個實施例中，第二陶瓷環是透光的或者反光的。透光的含義是，撞擊到第二陶瓷環上的光的至少一部分透射通過第二陶瓷環。因此，第二陶瓷環可以是透明的或者半透明的。此外，如果第二陶瓷環包括發光材料，那麼透光的效果是，作為發光材料轉換光的結果的光也透射通過第二陶瓷環。反光的含義是，撞擊到第二陶瓷環上的光的至少一部分被反射。反射可以依照定律「入射角等於反射角」，並且反射可以是不受控制的反射，這意味著撞擊的光被散射。此外，如果第二陶瓷環包括發光材料，那麼反光的效果是，撞擊到發光材料上的光可以部分地被轉換為另一種顏色的光並且該另一種顏色的光發射到第二陶瓷環的周圍環境中。應當指出的是，第一陶瓷環也可以是部分透光和/或部分反光的，然而，第一陶瓷環也將撞擊的光的部分轉換成另一種顏色的光。應當指出的是，已經關於第二顆粒狀前體做出了特定的選擇以便獲得第二陶瓷環的部分的透光性質。所述製造方法的壓制步驟和燒結步驟的參數必須適應第二顆粒狀前體的特性並且必須適應陶瓷環的所需特性。在一個實施例中，第二顆粒狀前體不包括任何發光材料。因此，色環的第二部分僅僅透射或反射光發射器的光而不改變光的顏色，並且色環的第一部分改變撞擊到第一部分上的光的顏色。如果例如藍色光在色環旋轉的同時撞擊到色環上，那麼藍色光在光撞擊到第二部分上時透射通過色環或者被色環反射，並且例如黃色光在藍色光撞擊到第一部分上時由第一部分發射，並且因此藍色光和黃色光以時間復用的方式由光源發射。如果旋轉速度足夠高，那麼人眼和大腦可能將發射的藍色光和黃色光的組合體驗為例如白色光。特別地，如果光發射器為雷射 發光二極體，那麼有利的是使用色環的第二部分以便透射或反射光發射器的光而不改變光的顏色。雷射的性質是光的空間和時間相干性，並且因此存在令人煩惱的散斑效應和其他幹擾效應的風險。當光透射通過第二部分或者被第二部分反射時，相干性質降低。此外，由於光接續地透射通過相似的材料或者被相似的材料反射，因而透射或反射的光的特性具有大致相同的性質。只有透射通過不同材料或者被不同材料反射的光的顏色不同。在一個實施例中，支撐結構的形狀為以下組中的選擇的形狀:盤形、具有輻條的輪的形狀以及環形。取決於特定的應用，支撐結構的特定實施例具有優勢。特別地，如果撞擊到色環 上的光必須透射通過色環，那麼支撐結構不可以阻擋光。由於陶瓷環的部分耦合到支撐結構，因而支撐結構和部分的組合可以以任何取向用在發光設備中。支撐結構可以被放置在色環上方、下方或者旁邊。在一個特定的實施例中，支撐結構為設置在色環內的盤形，在另一個特定的實施例中，支撐結構具有設置在色環內部的環形，並且在又一個特定的實施例中，支撐結構具有圍繞色環設置在環形。在另一個實施例中，第一發光材料將第一顏色分布的光轉換成與第一顏色分布不同的第二顏色分布。第一顏色分布包括藍色光，並且在第二顏色分布中不存在藍色光。在許多實際的應用中，藍色發光二極體或者藍色發射雷射器用作光發射器，因為這些光發射器相對高效並且因而成本高效。在另一實施例中，第一發光材料和/或第二發光材料為以下組中的材料:BaMgAl10O17: Eu (BAM)、Lu3Al5O12: Ce (LuAG)、Y3Al5O12: Ce (YAG)、SrSi2O2N2: Eu (SSONE)、Ba3Si6O12N2IEu (BSONE)、(Ba, Sr)2Si5N8:Eu (BSSNE), CaSiAlN3:Eu (ECAS)。該指定組中的發光材料適合用在陶瓷發光材料中並且將藍色或紫色光轉換成基色。在另外的實施例中，也可以使用具有Gd和Ga列表的(共)摻雜劑的石榴石材料或者發光有機材料。在另一個實施例中，第一顆粒狀前體、第二顆粒狀前體和/或第三顆粒狀前體包括燒結助劑和/或少數粘結劑。燒結助劑提高了燒結過程的效率和/或提高了創建的陶瓷環的質量。少數粘結劑在壓制步驟中是特別有用的，以防止在壓制環體之後環體分崩離析。少數粘結劑經常在所述製造方法的稍後步驟中(例如在燒結步驟中)被燒盡。本發明的第二方面限定了一種用於將光發射器發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色的陶瓷環，該陶瓷環包括用於將光發射器的顏色轉換成所述至少一種其他顏色中的第一顏色的第一發光材料。在一個實施例中，提供了色環的部分，其用於將光發射器發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色。該色環的部分包括包含第一發光材料的第一陶瓷材料的第一環的第一部分。第一發光材料將光發射器的光的顏色轉換成所述至少一種其他顏色中的第一顏色。色環進一步包括第二陶瓷材料的第二環的部分。第二陶瓷環中不存在第一發光材料。第一部分和第二部分耦合以形成色環的部分。如在本發明的第一方面中所討論的，可以高效地製造色環的部分。陶瓷材料的使用是有利的，因為該材料良好地導熱並且容易將熱擴散到色環的部分的環境。此外，陶瓷材料不易過熱並且因此色環的部分可以變得比有磷光體在染料中的已知色輪更暖和。色環的部分進一步提供了與依照本發明第一方面的製造方法相同的益處，並且具有帶有與製造方法的相應實施例相似的效果的相似實施例。依照本發明的第三方面，提供了一種光源，其包括依照本發明第二方面的色環的部分。
依照本發明的第四方面，提供了一種投影設備，其包括依照本發明第三方面的光源。依照本發明第三和第四方面的光源和投影設備提供了與依照本發明第一方面的製造方法相同的益處，並且具有帶有與製造方法的相應實施例相似的效果的相似實施例。依照本發明的另一個方面，提供了一種色環，其根據依照本發明第一方面的製造方法來製造。在本文的上下文中，特定顏色的光典型地包括具有一定頻譜的光。該特定頻譜可以例如包括具有圍繞預定義波長的預定義帶寬的基色，或者可以例如包括多個基色。預定義波長為輻射功率譜分布的平均波長。關於這點，特定顏色的光也包括不可見光，例如紫外光。基色的光例如包括紅色、綠色、藍色、黃色和琥珀色光。特定顏色的光也可以包括基色的混合物，例如藍色和琥珀色，或者藍色、黃色和紅色。本發明的這些和其他方面根據以下描述的實施例是清楚明白的，並且將參照這些實施例進行闡述。本領域技術人員應當理解的是，本發明的上述實施例、實現方式和/或方面中的兩個或更多個可以以被認為有用的任何方式進行組合。系統、方法和/或電腦程式產品的與系統的所描述的修改和變型相應的修改和變型可以由本領域技術人員在本說明書的基礎上實現。


在附圖中:
圖1示意性地示出了依照本發明第一方面的方法的一個實施例，
圖2示意性地示出了依照本發明第一方面的方法的另一個實施例，
圖3示意性地示出了色環的部分的製造，
圖4a示意性地示出了使用中的色環的一個實施例，
圖4b示意性地示出了使用中的色環的另一個實施例，
圖5a示意性地示出了色環的部分和支撐結構的組件的第一實施例的頂視圖，
圖5b示意性地示出了色環的部分和支撐結構的組件的第二實施例的頂視圖，
圖5c示意性地示出了色環和支撐結構的組件的第三實施例的頂視圖，
圖6a示意性地示出了色環和支撐結構的組件的第四實施例的頂視圖，
圖6b示意性地示出了色環和支撐結構的組件的第五實施例的頂視圖，
圖6c示意性地示出了色環和支撐結構的組件的第六實施例的頂視圖，
圖7a示意性地示出了依照本發明第三方面的光源的一個實施例，以及 圖7b示意性地示出了依照本發明第四方面的投影設備的一個實施例。

應當指出的是，不同附圖中由相同附圖標記表示的項目具有相同的結構特徵和相同的功能，或者為相同的信號。在已經解釋了這樣的項目的功能和/或結構的情況下，沒有必要在具體實施方式
中重複對其解釋。附圖純粹是概略性的並且未按比例繪製。尤其是為了清楚起見，一些尺寸被強烈誇大。
具體實施例方式圖1中示出了製造色環的方法100的第一實施例。色環用在包括光發射器的光源中。色環將光發射器發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色。在方法100的步驟102中，將包括第一發光材料的第一顆粒狀前體按壓到第一環體中。第一發光材料將光發射器發射的光的顏色轉換成所述至少一種其他顏色中的第一顏色。在一個實施例中，將第一顆粒狀前體分注到包括具有環形式的凹陷的模板中，並且利用單軸向按壓，將第一顆粒狀前體按壓到第一環體中。在步驟104中，燒結第一環體以獲得第一陶瓷環。第一陶瓷環可以具有透光材料，使得撞擊到第一陶瓷環上的光部分地透射通過陶瓷環，並且透射通過陶瓷環的光的部分被轉換成另一種顏色的光。必須選擇一種特定的第一顆粒狀前體以獲得這樣的透光陶瓷環。在另一個實施例中，第一陶瓷環具有反光表面。撞擊到反光表面上的光以其原始顏色部分地被反射，並且光的部分被轉換成另一種顏色的光且由該表面發射回來。在特定的實施例中，第一發光材料的濃度可以高得足以將光發射器發射的所有光轉換成另一種顏色的光，並且因此如果陶瓷環是透光的，那麼只有所述另一種顏色的光被陶瓷環發射，並且如果陶瓷環是反光的，那麼沒有光發射器的原始顏色的光被反射。應當指出的是，第一陶瓷環作為整體可以用作色環，並且在另一個實施例中，第一陶瓷環的部分可以用來形成第一陶瓷環的至少一部分。應當指出的是，可以在按壓第一顆粒狀前體之後將少數粘結劑添加到第一顆粒狀前體以便獲得更穩定形狀的第一環體。少數粘結劑可以防止第一環體分崩離析。通常，少數粘結劑在燒結步驟104中從第一環體中燒盡。第一顆粒狀前體也可以包括改進燒結步驟104的結果的燒結助劑。該燒結助劑可以進一步提高燒結步驟104的效率。在圖2中，給出了製造色環的部分的另一種方法200的一個實施例。該方法包括步驟:壓制102第一顆粒狀前體的第一環體以及燒結104第一環體以便獲得第一陶瓷環。在步驟206中，將第一陶瓷環分割成至少兩個部分。在步驟208中，從第二顆粒狀前體壓制第二環體。第一發光材料不存 在於第二顆粒狀前體中。在步驟210中，燒結第二環體以便獲得第二陶瓷環。在步驟212中，將第二陶瓷環分割成至少兩個部分。在步驟214中，將第一陶瓷環的至少一部分耦合到第二陶瓷環的至少一部分以便形成色環的至少一部分。壓制步驟208和燒結步驟210類似於壓制步驟102和燒結步驟104，然而，在壓制步驟208中，另一種顆粒狀前體用來獲得其中不存在第一發光材料的陶瓷環。應當指出的是，第二顆粒狀前體可以包括第二發光材料，該第二發光材料將光發射器發射的光轉換成所述至少一種其他顏色中的第二顏色的光。分割步驟206和212可以經由將陶瓷環鋸切成若干部分而執行。沿著其分割陶瓷環的平面可以是包括陶瓷環的中心旋轉軸的平面，從而獲得可以容易地彼此耦合而不在段之間產生間隙的段。換言之，分割平面為由中心旋轉軸和垂直於中心旋轉軸的線之一限定的平面。應當指出的是，也可以使用分割陶瓷部分的其他技術。形成214陶瓷環的部分可以通過直接將第一陶瓷環的部分耦合到第二陶瓷環的部分，例如通過將這些部分膠合或焊接在一起而執行。在另一個實施例中，耦合經由支撐結構而間接地執行。第一陶瓷環的部分例如通過將該部分膠合或焊接到支撐結構而耦合到支撐結構，並且第二陶瓷環的部分利用相似的技術耦合到支撐結構。應當指出的是，必須將這些部分耦合到支撐結構，使得第一陶瓷環的部分的分割表面面向第二陶瓷環的部分的分割表面。在圖3中，示意性地圖解說明了色環的部分218的製造。第一環體302被示出。第一環體302是將第一顆粒狀前體按壓成環形的結果。燒結用來將第一環體302變換成第一陶瓷環304。第一陶瓷環304和第一環體302具有基本上相同的形狀，然而，在燒結期間，尺寸可能稍微改變。第二環體310被示出。第二環體302是將第二顆粒狀前體按壓成環形的結果。第二陶瓷環312是燒結第二環體310的結果。分割的第一陶瓷環306的部分308用來形成色環的部分218。分割的第二陶瓷環316的部分314用來形成色環的部分218。在圖4a中，示出了色環400的一個實施例的使用。色環400包括陶瓷材料的分段410、412、424。每個分段具有不同的光學特性。至少一個分段410、412、424包括第一發光材料。其他分段410、412、424也可以包括發光材料，並且在一個實際的實施例中，不同分段410、412、424的發光材料可以彼此不同。每個分段410、412、424是透光的，這意味著撞擊到分段410、412、424的表面420處的光的至少一部分在與光撞擊其上的表面420相對的另一個表面428處離開分段410、412、424。在一個實施例中，分段410、412、424之一不包括發光材料。在另一個實施例中，分段410、412、424之一不具有陶瓷材料並且可以例如是由玻璃製成的環的段。在使用中，光發射器418發射單一顏色的光422。發射的光撞擊到色環400的表面420上。如果假設分段424包括發光材料並且如果光發射器418的光束指向分段424，那麼單一顏色的光422的部分透射通過分段424並且該光的部分被發光材料轉換成另一種顏色的光430。透射的光在與表面420相對的表面428處離開分段410、412、424的陶瓷材料。色環400具有假想的中心旋轉軸416。環的內半徑在圖中用附圖標記404表示並且具有值4。內半徑404為從中心旋轉軸416到色環400的面向中心旋轉軸416的表面406的距離。外半徑402為從中心旋轉軸416到色環400的外圓周408的距離並且具有值d2。應當指出的是，環形由以下事實表徵:值Cl1大於值d2的一半，因此，4>0.54。在使用中， 色環400如箭頭414所示圍繞色環400的中心旋轉軸416旋轉。因此，光發射器418發射的光束接續地撞擊到分段410、412、424上。由於每個分段410、412、424的光學特性特別是因為不同發光材料的使用而不同，色環400接續地發射的光束具有不同的顏色。在實際的應用中，色環400以相對較高的速度旋轉，並且因此人類將色環400發射的光的顏色體驗為接續地且重複地發射的顏色的組合。應當指出的是，製造色環400的方法可以包括薄化第一陶瓷環、第二陶瓷環、第三陶瓷環和/或薄化第一陶瓷環的部分、第二陶瓷環的部分、第三陶瓷環的部分的步驟。薄化被執行以便獲得預定義厚度426的分段410、412、424。預定義厚度426被選擇成使得色環400獲得希望的光學性質。例如，相對較厚的色環400將光發射器418的更多光422朝另一種顏色的光430轉換。應當指出的是，分段410、412、424中的每一個可以具有不同的預定義厚度。這可以導致不均衡的質量分布。當在使用中色環400旋轉時，不均衡的質量分布可以造成振動。為了防止這樣的振動，分段410、412、424的質量密度可以被選擇成使得色環400沒有不均衡的質量分布。其他的解決方案可以是局部地將附加質量附接到色環400以便補償不均衡的質量分布，或者將色環400耦合到也具有不均衡的質量分布的支撐結構。在這種情況下，支撐結構的不均衡的分布應當與色環400的不均衡的分布相反。
製造色環400的方法可以包括修飾光發射器的光撞擊其上的色環400的表面420的結構或者修飾光從其離開陶瓷材料的色環400的表面428的結構的附加步驟。表面420、428的修飾可以是拋光表面420、428以便防止例如光散射，或者可以是創建規則的或不規則的結構以便幫助例如光從陶瓷材料向外耦合。表面420、428處的結構的創建可以包括產生凹陷、突起或者例如劃痕。應當指出的是，修飾表面420、428之一的步驟可以在尚未分割的陶瓷環上執行，在陶瓷環的各分段410、412、424上執行，在形成的色環的部分上執行，或者在整個色環400上執行。製造色環400的方法可以包括向色環400的表面之一施加塗層的附加步驟。可以將該塗層施加到光發射器的光撞擊其上的表面420,和/或施加到色環400從其將光向外率禹合的表面428。塗層為以下組中的至少一個:光過濾塗層、光吸收塗層、防反射塗層、光外耦合塗層和發光塗層。光過濾塗層可以用來影響被陶瓷材料反射或者通過陶瓷材料發射的光的顏色分布。尤其是在使用的發光材料不完全生成希望的顏色分布的情況下，光過濾塗層可以幫助將顏色分布朝著希望的顏色分布改進。光吸收塗層可以用來影響被陶瓷材料反射或者通過陶瓷材料發射的光的強度。防反射塗層可以用來防止不希望的反射，並且在光必須透射通過陶瓷材料的情況下，幫助撞擊到陶瓷材料上的光向內耦合。光外耦合塗層可以用來幫助光從陶瓷材料向外耦合到色環的周圍環境中。發光塗層具有發光材料。該發光材料將第一顏色轉換成第二 顏色。如果發光塗層用在陶瓷環和/或單個分段410、412、424上，並且尤其是當用在已經包括發光材料的分段410、412、424上時，那麼透射通過該分段410、412,424或者被該分段410、412、424反射的光包括發光材料的兩個發射頻譜的組合。這允許創建更高級的光發射頻譜並且更好地控制發射的光的色點。應當指出的是，施加塗層的步驟可以在尚未分割的陶瓷環上執行，在陶瓷環的各分段410、412、424上執行，在形成的色環的部分上執行，或者在整個色環400上執行。在一個實施例中，光發射器418為發射藍色光的雷射光源。分段410、412、424之一可以包括將藍色光轉換成基色紅色的光的發光材料。分段410、412、424中的另一個可以包括將藍色光轉換成基色綠色的光的發光材料。分段410、412、424中的最後一個不包括發光材料並且是透光的。有利的是通過陶瓷材料透射藍色雷射，因為雷射的一些典型特性被該材料改變。雷射在空間和時間上是強相干的，並且因此存在散斑效應和其他幹擾效應的風險。通過陶瓷材料的透射導致不那麼相干的光。__
權利要求
1.一種製造色環(400，450，702)的方法(100，200)，該色環將光發射器(418)發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色，該方法(100，200)包括步驟: -壓制(102)第一顆粒狀前體的第一環體(302)，第一顆粒狀前體包括用於將光發射器(418)的光的顏色轉換成所述至少一種其他顏色中的第一顏色的第一發光材料，以及 -燒結(104)第一環體(302)以獲得第一陶瓷環(304)， 其中色環(400，450，702)包括第一陶瓷環(304)的至少一段(308，410，512，614，652)。
2.依照權利要求1的方法(100，200)，該方法(100，200)進一步包括步驟: -壓制(208)其中不存在第一發光材料的第二顆粒狀前體的第二環體(310)， -燒結(210)第二環體(310)以獲得第二陶瓷環(312)， -將第一陶瓷環(304)分割(206)成至少兩個部分並且將第二陶瓷環(312)分割(212)成至少兩個部分，以及 -通過耦合第一陶瓷環(304)的部分(308，410，512，614，652)和第二陶瓷環(312)的部分(314，412，514，616，654)形成(214)色環(400，450，702)的至少一部分(218)。
3.依照權利要求2的方法(100，200)，其中色環(400，450，702)的部分(218)的形成包括將第一陶瓷環(304)的部分(308，410，512，614，652)連接到第二陶瓷環(312)的部分(218)。
4.依照權利要求2的方法(100，200)，其中色環(400，450，702)的部分(218)的形成包括將第一陶瓷環(304)的部分(308，410，512，614，652)耦合到支撐結構(516，522，532，612,622,658)並且將第二陶瓷環(312)的部分(314，412，514，616，654)耦合到支撐結構(516，522，532，612，622，658)以便在支撐結構(516，522，532，612，622，658)上獲得色環(400,450,702)的部分(218)。
5.依照權利要求4的方法(100，200)，其中支撐結構(516，522，532，612，622，658)的形狀為以下組中的選擇的形狀:盤形、帶有輻條的輪的形狀、環形。
6.依照權利要求2的方法(100，200)，進一步包括將第一陶瓷環(304)或者第一陶瓷環(304)的部分(308，410，512，614，652)薄化為第一預定義厚度(426)和/或將第二陶瓷環(312)或者第二陶瓷環(312)的部分(314，412，514，616，654)薄化為第二預定義厚度(426)的步驟。
7.依照權利要求2的方法(100，200)，進一步包括: -拋光第一陶瓷環(304)或者第一陶瓷環(304)的部分(308，410，512，614，652)的表面(420，428，454)和/或拋光第二陶瓷環(312)或者第二陶瓷環(312)的部分(314，412，514，616，654)的表面(420，428，454)的步驟；和 / 或 -在第一陶瓷環(304)或者第一陶瓷環(304)的部分(308，410，512，614，652)的表面(420，428，454)中創建結構和/或在第二陶瓷環(312)或者第二陶瓷環(312)的部分(314，412，514，616，654)的表面(420，428，454)中創建結構的步驟。
8.依照權利要求2的方法(100，200)，其中第二顆粒狀前體包括與第一發光材料不同的第二發光材料，其中第二發光材料將光發射器(418)發射的光的顏色轉換成所述至少一種其他顏色中的第二顏色的光。
9.依照權利要求2的方法(100，200)，其中第二陶瓷環(312)是透光的或者反光的。
10.依照權利要求1的方法(100，200)，其中第一發光材料將第一顏色分布的光轉換成與第一顏色分布不同的第二顏色分布，其中第一顏色分布包括藍色光，並且在第二顏色分布中不存在藍色光。
11.依照權利要求1或8的方法(100，200)，其中當引用權利要求1時，第一發光材料為一定材料組的材料，或者當引用權利要求8時，第一發光材料和/或第二發光材料為相同材料組的材料，該材料組包括=BaMgAlltlO17:Eu、Lu3Al5O12:Ce、Y3Al5012:Ce、SrSi2O2N2:Eu,Ba3Si6O12N2:Eu、(Ba, Sr) 2Si5N8:Eu、CaSiAlN3:Eu。
12.一種用於將光發射器(418)發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色的陶瓷環(304)，該陶瓷環(304)包括陶瓷發光材料，該陶瓷發光材料包括用於將光發射器(418)發射的光的顏色轉換成所述至少一種其他顏色中的第一顏色的第一發光材料。
13.色環(400，450，702)的部分(218)，用於將光發射器(418)發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色，該色環(218，400，450，702)的部分包括: -依照權利要求12的色環的第一部分(308，410，512，614，652)， -其中不存在第一發光材料的第二陶瓷材料的第二環(312)的第二部分(314，412，514,616,654)，其中第一部分(308，410，512，614，652)和第二部分(314，412，514，616，654)耦合以形成色環(400，450，702)的部分(218)。
14.一種光源(700)，包括依照權利要求13的色環(702)的部分。
15.一種投影設備(750)，包括依照權利要求14的光源(700)。
全文摘要
本發明提供了一種製造色環(的部分)的方法200。色環將光發射器發射的光的顏色轉換成至少一種其他顏色。該方法(200)包括步驟i)壓制(102)第一顆粒狀前體的第一環體，第一顆粒狀前體包括用於將光發射器的光的顏色轉換成所述至少一種其他顏色中的第一顏色的第一發光材料，以及ii)燒結(104)第一環體以獲得第一陶瓷環。色環包括第一陶瓷環的至少一段。此外，所述方法可以包括步驟iii)壓制(208)其中不存在第一發光材料的第二顆粒狀前體的第二環體，iv)燒結(210)第二環體以獲得第二陶瓷環，v)將第一陶瓷環分割(206)成至少兩個部分並且將第二陶瓷環分割(212)成至少兩個部分，以及vi)通過耦合第一陶瓷環的部分和第二陶瓷環的部分形成(214)色環的至少一部分。
文檔編號C09K11/77GK103228761SQ201180059129
公開日2013年7月31日 申請日期2011年11月23日 優先權日2010年12月7日
發明者U.維奇曼恩, Y.阿克塞諾夫, J.拜爾, J.R.M.霍奇斯坦巴奇, U.馬肯斯, J.奧皮茨, P.J.施米特 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司