制造色环的部分的方法和色环的部分的制作方法

专利名称：制造色环的部分的方法和色环的部分的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于光源的可旋转颜色转换元件领域。这样的光源经常包括发射第一颜色的光的单个发光元件。可旋转颜色转换元件用来以时间复用方式将第一颜色转换成一种或多种其他的颜色。以时间复用方式生成不同的基色在图像投影设备中是有利的。
背景技术：
公布的专利申请W02007/141688A1公开了可以在光源中使用的颜色转换元件的若干实施例。所引用的专利申请的实施例的子集涉及一种包括不同分段(section)的色轮。这些分段之一是透明的或者反射的并且不转换通过色轮透射或反射的光的颜色。色轮的一个或多个其他分段中的每一个包括将透射或反射的光的颜色转换成另一种颜色的发光材料。光来源于发射单一颜色的光的光发射器。该(这些)发光材料被选择成使得由光源发射的光被人类感知为具有与光源的光发射器的颜色不同的特定颜色分布的光。色轮在光源发射的光束中旋转并且因而不同颜色的光在时间上接续地被发射。由于不同颜色的接续的高速度，人类将发射的光感知为具有特定颜色分布的光。

色轮具有盘形并且细分成分段。每个分段在色轮中心处都具有转角并且覆盖由色轮外边缘形成的假想圆的一定角距离。多个分段组合形成所述色轮。该色轮可以在中心处具有小孔。如图中所示，光束的直径与色轮的半径相比相对较小，并且因此在转换光的颜色时，色轮的相当部分未被使用。除了众所周知的磷光体在染料中的使用之外，所引用的专利申请的色轮可以由烧结成透光陶瓷体的结晶性无机发光材料制成。色轮的一种公开的制造方法是，必须首先制造所述分段并且必须将它们胶合在一起。关于陶瓷材料的制造，仅仅提及了烧结的一般过程。色轮的分段相对较大，并且因此制造这些分段是相对昂贵的。此外，分段的形状必须非常精确，因为色轮在这些分段之间不能具有任何间隙。基本上，两种制造方法是可能的，或者从陶瓷发光材料板切出陶瓷分段，或者直接以其所需的形状制造这些分段。当从板切出时，板的相对较大的部分未被使用并且因而被浪费。此外，切出板的分段是花费大量时间并且必须利用非常精确且因而昂贵的切割工具执行的步骤。当必须例如经由烧结直接以其所需形状制造所述分段时，该过程必须非常精确以便制造这样的分段，这些分段可以组合成一个在分段之间没有间隙的色轮。以这样的精度制造陶瓷分段是相对困难的并且因而相对昂贵的。

发明内容
本发明的目的是提供一种用于制造色环的高效制造方法。本发明的第一方面提供了一种如权利要求1所述的制造色环的方法。本发明的第二方面提供了一种如权利要求12所述的陶瓷环。本发明的第三方面提供了一种如权利要求14所述的光源。本发明的第四方面提供了一种如权利要求15所述的投影设备。从属权利要求中限定了有利的实施例。依照本发明第一方面的制造色环的方法包括一组压制第一颗粒状前体的第一环体。第一颗粒状前体包括将光发射器发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色中的第一颜色的第一发光材料。在后续步骤中，烧结第一环体以获得第一陶瓷环。所述色环包括第一陶瓷环的至少一段(segment)。第一陶瓷环包括第一发光材料并且因而第一陶瓷环可以用在光源中以便转换由光源的光发射器发射的光(的部分)的颜色。因此，第一陶瓷环的部分可以用在色环中，或者整个第一陶瓷环为色环。将色环制造成环形是高效的，因为可以针对撞击到色环上的光束的直径优化环的尺寸。因此，与制造具有盘形的色轮相比，需要更少的材料以制造色环的部分。这节省了材料以及因而节省了成本。节省材料的另一优点是，以更加环境友好的方式制造第一陶瓷环。在压制步骤中进一步获得了较高的制造效率。环的表面相对较小并且因而在压制步骤中施加的力可以相对较小，因为施加的压强为施加的力的水平除以向其施加力的区域的尺寸。因此，不需要那么强大的按压，这节省了成本和能量。节能也是一种成本节省，并且导致更加环境友好的制造方法。代替使用不那么强大的按压的是，可以制造具有更大直径的陶瓷环。术语“陶瓷材料”在本发明的意义上尤其表示和/或包括具有数量受控的孔隙或者不含孔隙的结晶性或多晶紧凑材料或复合材料。在另一个实施例中，所述方法进一步包括压制第二颗粒状前体的第二环体的步骤。在第二颗粒状前体中不存在第一发光材料。在另一步骤中，烧结第二环体以获得第二陶瓷环。随后，将第一陶瓷环分割成至少两个部分并且将第二陶瓷环分割成至少两个部分。在所述方法的最后步骤中，将第一环的部分耦合到第二环的部分。色环用于将光发射器发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色。第一发光材料将光发射器的光的颜色转换成所述至少一种其他颜色中的第一颜色 。所述制造方法用来在没有支撑结构的情况下制造色环的部分，或者在支撑结构上制造色环的部分。当第一陶瓷环和第二陶瓷环的部分彼此耦合时，获得色环的自支撑部分。然而，在特定的应用中，例如当陶瓷环具有有限的厚度时，可能有利的是将第一陶瓷环和第二陶瓷环的部分耦合到承载色环的部分的支撑结构。如果这些部分耦合到支撑结构，那么它们必须被放置成使得这些部分的末端彼此接触以便形成色环的部分。如先前所讨论的，所述制造方法在材料使用方面是高效的，并且压制步骤更高效地被执行。此外，分割可以例如通过锯切环体而成本高效地被执行。分割这样的主体的已知技术相对精确，并且因而是成本有效的。此外，特别是如果环体被分割成相等角尺寸的两个或更多个部分，那么未用来形成所述色环的部分可以用来形成另一个色环。这样，被浪费材料的量保持为低。应当指出的是，陶瓷环沿着包括陶瓷环的中心旋转轴的平面被分割。换言之，陶瓷环的中心旋转轴必须处于分割平面内。在分割之后，陶瓷环的部分相对于彼此被放置成使得第一部分的分割平面接触第二部分的分割平面。从制造过程的开始起，最终色环的部分被制造成最终产品的形状。因此，与制造发光材料板并且切出所需的形状相比，直接制造环形导致防止了精心设计的切割步骤以获得特定环形。
应当指出的是，环形由环的内圆的直径表征，该直径至少为外圆周的直径的50%。所引用的技术的色轮不称为环状，尽管它在轮的中间具有小孔。该孔的直径仅仅为色轮的外圆周直径的小部分。应当进一步指出的是，完整的色环可以通过以下方式来制造:分割第一陶瓷环并且分割第二陶瓷环，使得两个部分的耦合导致完整的环。在另一个实施例中，超过两个部分耦合以形成色环。或者，在又一个实施例中，制造分割的另一种材料的环，例如玻璃环，并且该另一种材料的环的附加部分用来完成色环。在另一实施例中，将来自第三或者可能地第四陶瓷环的段插入到色环中。在一个实施例中，色环的部分的形成包括将第一陶瓷环的部分连接到第二陶瓷环的部分。当陶瓷环的部分足够粘(tick)并且因而强得足以支撑其自身的重量时，连接是有利的。如果这些部分被连接，那么它们直接耦合。在一个实施例中，色环的部分的形成包括将第一陶瓷环的部分耦合到支撑结构并且也将第二陶瓷环的部分耦合到支撑结构。色环的部分在支撑结构上获得。在陶瓷环的部分不够强以支撑自身和/或经受色环在使用中接收的力的情况下，支撑结构的使用是特别有利的。这样的力的实例为离心力。支撑结构可以进一步用作帮助冷却色环(的部分)的散热器。支撑结构可以由金属制成，优选地由具有相对较高的稳定性和相对良好的热导率的金属制成。这样的材料的实例为铝和钢。用于支撑结构的有利材料的另一个实例为陶瓷。在另一实施例中，压制步骤通过将颗粒状前体单轴向按压到环形的模板中而被执行。在一个实际的实施例中，按压方向沿着环的中心旋转轴。在另一个实施例中，所述方法进一步包括将第一陶瓷环或者第一陶瓷环的部分薄化为第一预定义厚度和/或将第二陶瓷环或者第二陶瓷环的部分薄化为第二预定义厚度的步骤。为了获得希望的光学性质，可能需要制造具有预定义厚度的陶瓷环。光学性质例如为撞击到色环上的光中多少光被转换成另一种颜色，或者多少光被反射，或者多少光透射通过色环。此外，在烧结 步骤 期间，陶瓷环获得其最终形状并且其厚度可能稍微不同。薄化步骤可以用来获得均匀厚度的陶瓷环。薄化陶瓷环的步骤必须在将环体烧结为陶瓷环之后执行。薄化步骤可以在分割陶瓷环之前或者在分割陶瓷环之后执行。如果薄化步骤在分割陶瓷环之后执行，那么陶瓷环的部分变薄。第一预定义厚度和第二预定义厚度在与陶瓷环的中心旋转轴平行的方向上测量。应当指出的是，如果第一预定义厚度不同于第二预定义厚度，那么色环很可能没有均衡的质量分布。在一个实施例中，在色环具有相对低量的质量的区域处将附加材料添加到色环。在另一个实施例中，在色环的相对较薄的部分耦合到支撑结构的区域处，支撑结构具有更多的质量。在一个实施例中，薄化通过研磨而被执行。在一个实际的实施例中，在预研磨步骤中在陶瓷环的两个表面处研磨陶瓷环。这两个表面为当从两个不同的方向朝陶瓷环看时可以看见的陶瓷环的表面，其中这些方向沿着陶瓷环的中心旋转轴。在后续步骤中，进一步研磨这些表面之一以获得预定义厚度。当使用两个研磨步骤时，该表面相对平滑并且至少比仅仅被预研磨的表面更平滑。在另一个实施例中，所述方法包括另外的修饰第一陶瓷环或者第一陶瓷环的部分的表面和/或修饰第二陶瓷环或者第二陶瓷环的部分的表面的步骤。被修饰的表面可以是使用中光撞击其上的表面，或者使用中透射通过陶瓷材料的光向外耦合所在的表面。结构的修饰在烧结之后执行，并且可以在分割陶瓷环之前执行。修饰也可以在分割步骤之后在陶瓷环的部分上执行。有利的是包括修饰该表面或这些表面的单独步骤，因为它允许创建具有高精度的小结构。通过将颗粒状前体按压到主体中并且烧结该主体来创建这样的结构是相对困难的。修饰可以包括抛光和/或创建结构。在另一实施例中，所述方法进一步包括抛光第一陶瓷环或者第一陶瓷环的部分的表面和/或抛光第二陶瓷环或者第二陶瓷环的部分的表面的步骤。在特定的应用中，有利的是具有这样的抛光的表面，光发射器的光撞击到该表面上或者透射的光从该表面发射，因为它防止了例如撞击到该表面上或者必须经由该表面向外耦合的光的不受控制的散射。此外，当光必须在该表面上反射时，抛光的表面更好地反射撞击的光。在另一个实施例中，所述方法进一步包括在第一陶瓷环或者第一陶瓷环的部分的表面中创建结构和/或在第二陶瓷环或者第二陶瓷环的部分的表面中创建结构的步骤。创建结构意指创建凹陷、划痕或者例如像棱镜那样的突起。在特定的应用中，有利的是具有这样的结构化表面，因为光从陶瓷材料的向外耦合可以更好，或者可以获得特定的反射、折射或者散射特性。在另一实施例中，所述方法包括另外的向第一陶瓷环或者第一陶瓷环的部分的表面施加涂层和/或向第二陶瓷环或者第二陶瓷环的部分的表面施加涂层的步骤。可以向其施加该涂层或这些涂层的表面为使用中光撞击其上或者使用中在光透射通过陶瓷材料的情况下光从其向外耦合的陶瓷环或陶瓷环的部分的表面。涂层用来影响色环的光学特性并且因而影响包括色环的光源发射的光的特性。涂层的施加必须在烧结环体的步骤之后执行，并且可以在分割陶瓷环之前或之后执行，并且甚至可以在耦合所述部分以便获得色环(的部分)之后执行。涂层可以利用像喷涂、溅射或者蒸发沉积那样的最新发展水平的涂层施加技术来施加。 在一个实施例中，涂层为以下组中的至少一个:光过滤涂层、光吸收涂层、防反射涂层、光外耦合涂层和发光涂层。光过滤涂层可以用来影响被陶瓷材料反射或者通过陶瓷材料发射的光的颜色分布。尤其是当使用的发光材料不完全生成希望的颜色分布时，光过滤涂层可以帮助将颜色分布朝着希望的颜色分布改进。光吸收涂层可以用来影响被陶瓷材料反射或者通过陶瓷材料发射的光的强度。防反射涂层可以用来防止不希望的反射，并且在光必须透射通过陶瓷材料的情况下，帮助撞击到陶瓷材料上的光向内耦合。光外耦合涂层可以用来帮助光从陶瓷材料向外耦合到色环的周围环境中。发光涂层具有发光材料。该发光材料将第一颜色转换成第二颜色。如果发光涂层用在陶瓷环和/或段上，并且尤其是如果用在已经包括发光材料的段上，那么透射通过该段或者被该段反射的光包括发光材料的两个发射频谱的组合。这允许创建更高级的光发射频谱并且更好地控制发射的光的色点。在另一实施例中，第二颗粒状前体包括与第一发光材料不同的第二发光材料。第二发光材料将光源的光发射器的颜色转换成另外的另一种颜色的光。依照该实施例，制造色环(的部分)，其具有两个不同的部分并且这些部分中的每一个具有不同的发光材料。因此，当色环用在光源中时，可以将光发射器的颜色转换为所述至少一种其他颜色中的第二颜色。因此，光源能够发射具有三种不同的颜色分布的光:由光发射器发射的第一颜色分布、包括所述至少一种其他颜色中的第一颜色的第二颜色分布以及包括所述至少一种其他颜色中的第二颜色的第三颜色分布。在另一个实施例中，所述方法进一步包括步骤:i)压制不包括第一发光材料和/或不包括第二发光材料的第三颗粒状前体的第三环体，ii)烧结第三环体以获得第三陶瓷环，iii)将第三陶瓷环分割成至少两个部分。将第一陶瓷环的部分耦合到第二陶瓷环的部分的步骤进一步包括将第三陶瓷环的部分耦合到第一陶瓷环的部分和/或第二陶瓷环的部分以便获得包括这三个部分的色环(的部分)。将第一陶瓷环的部分耦合到支撑结构并且将第二陶瓷环的部分耦合到支撑结构的步骤进一步包括将第三陶瓷环的部分耦合到支撑结构以便获得包括这三个部分的色环。该实施例提供了获得色环的制造方法，该色环包括三个部分并且这三个部分中的每个部分具有其他的特性，并且因此包括色环的光源可以以时间复用的方式发射若干颜色分布。这在色环用在投影仪中时是特别有利的，在所述投影仪中，基色红色、绿色和蓝色必须以时间复用的方式可用以便投射彩色图像。该实施例尤其涉及第三陶瓷环的制造，该第三陶瓷环的部分用来形成陶瓷环的部分。应当指出的是，制造色环的方法并不限于制造最多三个其部分用来形成色环的部分的陶瓷环。可以制造多个陶瓷环，其中每一个具有不同的特性，例如，每个陶瓷环包括不同的发光材料，并且所述多个陶瓷环中的每一个陶瓷环的部分用来形成色环的部分或者形成完整的色环。在另一实施例中，第三颗粒状前体包括与第一发光材料不同并且与第二发光材料不同的第三发光材料。在另一个实施例中，第二陶瓷环是透光的或者反光的。透光的含义是，撞击到第二陶瓷环上的光的至少一部分透射通过第二陶瓷环。因此，第二陶瓷环可以是透明的或者半透明的。此外，如果第二陶瓷环包括发光材料，那么透光的效果是，作为发光材料转换光的结果的光也透射通过第二陶瓷环。反光的含义是，撞击到第二陶瓷环上的光的至少一部分被反射。反射可以依照定律“入射角等于反射角”，并且反射可以是不受控制的反射，这意味着撞击的光被散射。此外，如果第二陶瓷环包括发光材料，那么反光的效果是，撞击到发光材料上的光可以部分地被转换为另一种颜色的光并且该另一种颜色的光发射到第二陶瓷环的周围环境中。应当指出的是，第一陶瓷环也可以是部分透光和/或部分反光的，然而，第一陶瓷环也将撞击的光的部分转换成另一种颜色的光。应当指出的是，已经关于第二颗粒状前体做出了特定的选择以便获得第二陶瓷环的部分的透光性质。所述制造方法的压制步骤和烧结步骤的参数必须适应第二颗粒状前体的特性并且必须适应陶瓷环的所需特性。在一个实施例中，第二颗粒状前体不包括任何发光材料。因此，色环的第二部分仅仅透射或反射光发射器的光而不改变光的颜色，并且色环的第一部分改变撞击到第一部分上的光的颜色。如果例如蓝色光在色环旋转的同时撞击到色环上，那么蓝色光在光撞击到第二部分上时透射通过色环或者被色环反射，并且例如黄色光在蓝色光撞击到第一部分上时由第一部分发射，并且因此蓝色光和黄色光以时间复用的方式由光源发射。如果旋转速度足够高，那么人眼和大脑可能将发射的蓝色光和黄色光的组合体验为例如白色光。特别地，如果光发射器为激光 发光二极管，那么有利的是使用色环的第二部分以便透射或反射光发射器的光而不改变光的颜色。激光的性质是光的空间和时间相干性，并且因此存在令人烦恼的散斑效应和其他干扰效应的风险。当光透射通过第二部分或者被第二部分反射时，相干性质降低。此外，由于光接续地透射通过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质。只有透射通过不同材料或者被不同材料反射的光的颜色不同。在一个实施例中，支撑结构的形状为以下组中的选择的形状:盘形、具有辐条的轮的形状以及环形。取决于特定的应用，支撑结构的特定实施例具有优势。特别地，如果撞击到色环 上的光必须透射通过色环，那么支撑结构不可以阻挡光。由于陶瓷环的部分耦合到支撑结构，因而支撑结构和部分的组合可以以任何取向用在发光设备中。支撑结构可以被放置在色环上方、下方或者旁边。在一个特定的实施例中，支撑结构为设置在色环内的盘形，在另一个特定的实施例中，支撑结构具有设置在色环内部的环形，并且在又一个特定的实施例中，支撑结构具有围绕色环设置在环形。在另一个实施例中，第一发光材料将第一颜色分布的光转换成与第一颜色分布不同的第二颜色分布。第一颜色分布包括蓝色光，并且在第二颜色分布中不存在蓝色光。在许多实际的应用中，蓝色发光二极管或者蓝色发射激光器用作光发射器，因为这些光发射器相对高效并且因而成本高效。在另一实施例中，第一发光材料和/或第二发光材料为以下组中的材料:BaMgAl10O17: Eu (BAM)、Lu3Al5O12: Ce (LuAG)、Y3Al5O12: Ce (YAG)、SrSi2O2N2: Eu (SSONE)、Ba3Si6O12N2IEu (BSONE)、(Ba, Sr)2Si5N8:Eu (BSSNE), CaSiAlN3:Eu (ECAS)。该指定组中的发光材料适合用在陶瓷发光材料中并且将蓝色或紫色光转换成基色。在另外的实施例中，也可以使用具有Gd和Ga列表的(共)掺杂剂的石榴石材料或者发光有机材料。在另一个实施例中，第一颗粒状前体、第二颗粒状前体和/或第三颗粒状前体包括烧结助剂和/或少数粘结剂。烧结助剂提高了烧结过程的效率和/或提高了创建的陶瓷环的质量。少数粘结剂在压制步骤中是特别有用的，以防止在压制环体之后环体分崩离析。少数粘结剂经常在所述制造方法的稍后步骤中(例如在烧结步骤中)被烧尽。本发明的第二方面限定了一种用于将光发射器发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色的陶瓷环，该陶瓷环包括用于将光发射器的颜色转换成所述至少一种其他颜色中的第一颜色的第一发光材料。在一个实施例中，提供了色环的部分，其用于将光发射器发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色。该色环的部分包括包含第一发光材料的第一陶瓷材料的第一环的第一部分。第一发光材料将光发射器的光的颜色转换成所述至少一种其他颜色中的第一颜色。色环进一步包括第二陶瓷材料的第二环的部分。第二陶瓷环中不存在第一发光材料。第一部分和第二部分耦合以形成色环的部分。如在本发明的第一方面中所讨论的，可以高效地制造色环的部分。陶瓷材料的使用是有利的，因为该材料良好地导热并且容易将热扩散到色环的部分的环境。此外，陶瓷材料不易过热并且因此色环的部分可以变得比有磷光体在染料中的已知色轮更暖和。色环的部分进一步提供了与依照本发明第一方面的制造方法相同的益处，并且具有带有与制造方法的相应实施例相似的效果的相似实施例。依照本发明的第三方面，提供了一种光源，其包括依照本发明第二方面的色环的部分。
依照本发明的第四方面，提供了一种投影设备，其包括依照本发明第三方面的光源。依照本发明第三和第四方面的光源和投影设备提供了与依照本发明第一方面的制造方法相同的益处，并且具有带有与制造方法的相应实施例相似的效果的相似实施例。依照本发明的另一个方面，提供了一种色环，其根据依照本发明第一方面的制造方法来制造。在本文的上下文中，特定颜色的光典型地包括具有一定频谱的光。该特定频谱可以例如包括具有围绕预定义波长的预定义带宽的基色，或者可以例如包括多个基色。预定义波长为辐射功率谱分布的平均波长。关于这点，特定颜色的光也包括不可见光，例如紫外光。基色的光例如包括红色、绿色、蓝色、黄色和琥珀色光。特定颜色的光也可以包括基色的混合物，例如蓝色和琥珀色，或者蓝色、黄色和红色。本发明的这些和其他方面根据以下描述的实施例是清楚明白的，并且将参照这些实施例进行阐述。本领域技术人员应当理解的是，本发明的上述实施例、实现方式和/或方面中的两个或更多个可以以被认为有用的任何方式进行组合。系统、方法和/或计算机程序产品的与系统的所描述的修改和变型相应的修改和变型可以由本领域技术人员在本说明书的基础上实现。


在附图中:
图1示意性地示出了依照本发明第一方面的方法的一个实施例，
图2示意性地示出了依照本发明第一方面的方法的另一个实施例，
图3示意性地示出了色环的部分的制造，
图4a示意性地示出了使用中的色环的一个实施例，
图4b示意性地示出了使用中的色环的另一个实施例，
图5a示意性地示出了色环的部分和支撑结构的组件的第一实施例的顶视图，
图5b示意性地示出了色环的部分和支撑结构的组件的第二实施例的顶视图，
图5c示意性地示出了色环和支撑结构的组件的第三实施例的顶视图，
图6a示意性地示出了色环和支撑结构的组件的第四实施例的顶视图，
图6b示意性地示出了色环和支撑结构的组件的第五实施例的顶视图，
图6c示意性地示出了色环和支撑结构的组件的第六实施例的顶视图，
图7a示意性地示出了依照本发明第三方面的光源的一个实施例，以及 图7b示意性地示出了依照本发明第四方面的投影设备的一个实施例。

应当指出的是，不同附图中由相同附图标记表示的项目具有相同的结构特征和相同的功能，或者为相同的信号。在已经解释了这样的项目的功能和/或结构的情况下，没有必要在具体实施方式
中重复对其解释。附图纯粹是概略性的并且未按比例绘制。尤其是为了清楚起见，一些尺寸被强烈夸大。
具体实施例方式图1中示出了制造色环的方法100的第一实施例。色环用在包括光发射器的光源中。色环将光发射器发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色。在方法100的步骤102中，将包括第一发光材料的第一颗粒状前体按压到第一环体中。第一发光材料将光发射器发射的光的颜色转换成所述至少一种其他颜色中的第一颜色。在一个实施例中，将第一颗粒状前体分注到包括具有环形式的凹陷的模板中，并且利用单轴向按压，将第一颗粒状前体按压到第一环体中。在步骤104中，烧结第一环体以获得第一陶瓷环。第一陶瓷环可以具有透光材料，使得撞击到第一陶瓷环上的光部分地透射通过陶瓷环，并且透射通过陶瓷环的光的部分被转换成另一种颜色的光。必须选择一种特定的第一颗粒状前体以获得这样的透光陶瓷环。在另一个实施例中，第一陶瓷环具有反光表面。撞击到反光表面上的光以其原始颜色部分地被反射，并且光的部分被转换成另一种颜色的光且由该表面发射回来。在特定的实施例中，第一发光材料的浓度可以高得足以将光发射器发射的所有光转换成另一种颜色的光，并且因此如果陶瓷环是透光的，那么只有所述另一种颜色的光被陶瓷环发射，并且如果陶瓷环是反光的，那么没有光发射器的原始颜色的光被反射。应当指出的是，第一陶瓷环作为整体可以用作色环，并且在另一个实施例中，第一陶瓷环的部分可以用来形成第一陶瓷环的至少一部分。应当指出的是，可以在按压第一颗粒状前体之后将少数粘结剂添加到第一颗粒状前体以便获得更稳定形状的第一环体。少数粘结剂可以防止第一环体分崩离析。通常，少数粘结剂在烧结步骤104中从第一环体中烧尽。第一颗粒状前体也可以包括改进烧结步骤104的结果的烧结助剂。该烧结助剂可以进一步提高烧结步骤104的效率。在图2中，给出了制造色环的部分的另一种方法200的一个实施例。该方法包括步骤:压制102第一颗粒状前体的第一环体以及烧结104第一环体以便获得第一陶瓷环。在步骤206中，将第一陶瓷环分割成至少两个部分。在步骤208中，从第二颗粒状前体压制第二环体。第一发光材料不存 在于第二颗粒状前体中。在步骤210中，烧结第二环体以便获得第二陶瓷环。在步骤212中，将第二陶瓷环分割成至少两个部分。在步骤214中，将第一陶瓷环的至少一部分耦合到第二陶瓷环的至少一部分以便形成色环的至少一部分。压制步骤208和烧结步骤210类似于压制步骤102和烧结步骤104，然而，在压制步骤208中，另一种颗粒状前体用来获得其中不存在第一发光材料的陶瓷环。应当指出的是，第二颗粒状前体可以包括第二发光材料，该第二发光材料将光发射器发射的光转换成所述至少一种其他颜色中的第二颜色的光。分割步骤206和212可以经由将陶瓷环锯切成若干部分而执行。沿着其分割陶瓷环的平面可以是包括陶瓷环的中心旋转轴的平面，从而获得可以容易地彼此耦合而不在段之间产生间隙的段。换言之，分割平面为由中心旋转轴和垂直于中心旋转轴的线之一限定的平面。应当指出的是，也可以使用分割陶瓷部分的其他技术。形成214陶瓷环的部分可以通过直接将第一陶瓷环的部分耦合到第二陶瓷环的部分，例如通过将这些部分胶合或焊接在一起而执行。在另一个实施例中，耦合经由支撑结构而间接地执行。第一陶瓷环的部分例如通过将该部分胶合或焊接到支撑结构而耦合到支撑结构，并且第二陶瓷环的部分利用相似的技术耦合到支撑结构。应当指出的是，必须将这些部分耦合到支撑结构，使得第一陶瓷环的部分的分割表面面向第二陶瓷环的部分的分割表面。在图3中，示意性地图解说明了色环的部分218的制造。第一环体302被示出。第一环体302是将第一颗粒状前体按压成环形的结果。烧结用来将第一环体302变换成第一陶瓷环304。第一陶瓷环304和第一环体302具有基本上相同的形状，然而，在烧结期间，尺寸可能稍微改变。第二环体310被示出。第二环体302是将第二颗粒状前体按压成环形的结果。第二陶瓷环312是烧结第二环体310的结果。分割的第一陶瓷环306的部分308用来形成色环的部分218。分割的第二陶瓷环316的部分314用来形成色环的部分218。在图4a中，示出了色环400的一个实施例的使用。色环400包括陶瓷材料的分段410、412、424。每个分段具有不同的光学特性。至少一个分段410、412、424包括第一发光材料。其他分段410、412、424也可以包括发光材料，并且在一个实际的实施例中，不同分段410、412、424的发光材料可以彼此不同。每个分段410、412、424是透光的，这意味着撞击到分段410、412、424的表面420处的光的至少一部分在与光撞击其上的表面420相对的另一个表面428处离开分段410、412、424。在一个实施例中，分段410、412、424之一不包括发光材料。在另一个实施例中，分段410、412、424之一不具有陶瓷材料并且可以例如是由玻璃制成的环的段。在使用中，光发射器418发射单一颜色的光422。发射的光撞击到色环400的表面420上。如果假设分段424包括发光材料并且如果光发射器418的光束指向分段424，那么单一颜色的光422的部分透射通过分段424并且该光的部分被发光材料转换成另一种颜色的光430。透射的光在与表面420相对的表面428处离开分段410、412、424的陶瓷材料。色环400具有假想的中心旋转轴416。环的内半径在图中用附图标记404表示并且具有值4。内半径404为从中心旋转轴416到色环400的面向中心旋转轴416的表面406的距离。外半径402为从中心旋转轴416到色环400的外圆周408的距离并且具有值d2。应当指出的是，环形由以下事实表征:值Cl1大于值d2的一半，因此，4>0.54。在使用中， 色环400如箭头414所示围绕色环400的中心旋转轴416旋转。因此，光发射器418发射的光束接续地撞击到分段410、412、424上。由于每个分段410、412、424的光学特性特别是因为不同发光材料的使用而不同，色环400接续地发射的光束具有不同的颜色。在实际的应用中，色环400以相对较高的速度旋转，并且因此人类将色环400发射的光的颜色体验为接续地且重复地发射的颜色的组合。应当指出的是，制造色环400的方法可以包括薄化第一陶瓷环、第二陶瓷环、第三陶瓷环和/或薄化第一陶瓷环的部分、第二陶瓷环的部分、第三陶瓷环的部分的步骤。薄化被执行以便获得预定义厚度426的分段410、412、424。预定义厚度426被选择成使得色环400获得希望的光学性质。例如，相对较厚的色环400将光发射器418的更多光422朝另一种颜色的光430转换。应当指出的是，分段410、412、424中的每一个可以具有不同的预定义厚度。这可以导致不均衡的质量分布。当在使用中色环400旋转时，不均衡的质量分布可以造成振动。为了防止这样的振动，分段410、412、424的质量密度可以被选择成使得色环400没有不均衡的质量分布。其他的解决方案可以是局部地将附加质量附接到色环400以便补偿不均衡的质量分布，或者将色环400耦合到也具有不均衡的质量分布的支撑结构。在这种情况下，支撑结构的不均衡的分布应当与色环400的不均衡的分布相反。
制造色环400的方法可以包括修饰光发射器的光撞击其上的色环400的表面420的结构或者修饰光从其离开陶瓷材料的色环400的表面428的结构的附加步骤。表面420、428的修饰可以是抛光表面420、428以便防止例如光散射，或者可以是创建规则的或不规则的结构以便帮助例如光从陶瓷材料向外耦合。表面420、428处的结构的创建可以包括产生凹陷、突起或者例如划痕。应当指出的是，修饰表面420、428之一的步骤可以在尚未分割的陶瓷环上执行，在陶瓷环的各分段410、412、424上执行，在形成的色环的部分上执行，或者在整个色环400上执行。制造色环400的方法可以包括向色环400的表面之一施加涂层的附加步骤。可以将该涂层施加到光发射器的光撞击其上的表面420,和/或施加到色环400从其将光向外率禹合的表面428。涂层为以下组中的至少一个:光过滤涂层、光吸收涂层、防反射涂层、光外耦合涂层和发光涂层。光过滤涂层可以用来影响被陶瓷材料反射或者通过陶瓷材料发射的光的颜色分布。尤其是在使用的发光材料不完全生成希望的颜色分布的情况下，光过滤涂层可以帮助将颜色分布朝着希望的颜色分布改进。光吸收涂层可以用来影响被陶瓷材料反射或者通过陶瓷材料发射的光的强度。防反射涂层可以用来防止不希望的反射，并且在光必须透射通过陶瓷材料的情况下，帮助撞击到陶瓷材料上的光向内耦合。光外耦合涂层可以用来帮助光从陶瓷材料向外耦合到色环的周围环境中。发光涂层具有发光材料。该发光材料将第一颜色转换成第二 颜色。如果发光涂层用在陶瓷环和/或单个分段410、412、424上，并且尤其是当用在已经包括发光材料的分段410、412、424上时，那么透射通过该分段410、412,424或者被该分段410、412、424反射的光包括发光材料的两个发射频谱的组合。这允许创建更高级的光发射频谱并且更好地控制发射的光的色点。应当指出的是，施加涂层的步骤可以在尚未分割的陶瓷环上执行，在陶瓷环的各分段410、412、424上执行，在形成的色环的部分上执行，或者在整个色环400上执行。在一个实施例中，光发射器418为发射蓝色光的激光光源。分段410、412、424之一可以包括将蓝色光转换成基色红色的光的发光材料。分段410、412、424中的另一个可以包括将蓝色光转换成基色绿色的光的发光材料。分段410、412、424中的最后一个不包括发光材料并且是透光的。有利的是通过陶瓷材料透射蓝色激光，因为激光的一些典型特性被该材料改变。激光在空间和时间上是强相干的，并且因此存在散斑效应和其他干扰效应的风险。通过陶瓷材料的透射导致不那么相干的光。__
权利要求
1.一种制造色环(400，450，702)的方法(100，200)，该色环将光发射器(418)发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色，该方法(100，200)包括步骤: -压制(102)第一颗粒状前体的第一环体(302)，第一颗粒状前体包括用于将光发射器(418)的光的颜色转换成所述至少一种其他颜色中的第一颜色的第一发光材料，以及 -烧结(104)第一环体(302)以获得第一陶瓷环(304)， 其中色环(400，450，702)包括第一陶瓷环(304)的至少一段(308，410，512，614，652)。
2.依照权利要求1的方法(100，200)，该方法(100，200)进一步包括步骤: -压制(208)其中不存在第一发光材料的第二颗粒状前体的第二环体(310)， -烧结(210)第二环体(310)以获得第二陶瓷环(312)， -将第一陶瓷环(304)分割(206)成至少两个部分并且将第二陶瓷环(312)分割(212)成至少两个部分，以及 -通过耦合第一陶瓷环(304)的部分(308，410，512，614，652)和第二陶瓷环(312)的部分(314，412，514，616，654)形成(214)色环(400，450，702)的至少一部分(218)。
3.依照权利要求2的方法(100，200)，其中色环(400，450，702)的部分(218)的形成包括将第一陶瓷环(304)的部分(308，410，512，614，652)连接到第二陶瓷环(312)的部分(218)。
4.依照权利要求2的方法(100，200)，其中色环(400，450，702)的部分(218)的形成包括将第一陶瓷环(304)的部分(308，410，512，614，652)耦合到支撑结构(516，522，532，612,622,658)并且将第二陶瓷环(312)的部分(314，412，514，616，654)耦合到支撑结构(516，522，532，612，622，658)以便在支撑结构(516，522，532，612，622，658)上获得色环(400,450,702)的部分(218)。
5.依照权利要求4的方法(100，200)，其中支撑结构(516，522，532，612，622，658)的形状为以下组中的选择的形状:盘形、带有辐条的轮的形状、环形。
6.依照权利要求2的方法(100，200)，进一步包括将第一陶瓷环(304)或者第一陶瓷环(304)的部分(308，410，512，614，652)薄化为第一预定义厚度(426)和/或将第二陶瓷环(312)或者第二陶瓷环(312)的部分(314，412，514，616，654)薄化为第二预定义厚度(426)的步骤。
7.依照权利要求2的方法(100，200)，进一步包括: -抛光第一陶瓷环(304)或者第一陶瓷环(304)的部分(308，410，512，614，652)的表面(420，428，454)和/或抛光第二陶瓷环(312)或者第二陶瓷环(312)的部分(314，412，514，616，654)的表面(420，428，454)的步骤；和 / 或 -在第一陶瓷环(304)或者第一陶瓷环(304)的部分(308，410，512，614，652)的表面(420，428，454)中创建结构和/或在第二陶瓷环(312)或者第二陶瓷环(312)的部分(314，412，514，616，654)的表面(420，428，454)中创建结构的步骤。
8.依照权利要求2的方法(100，200)，其中第二颗粒状前体包括与第一发光材料不同的第二发光材料，其中第二发光材料将光发射器(418)发射的光的颜色转换成所述至少一种其他颜色中的第二颜色的光。
9.依照权利要求2的方法(100，200)，其中第二陶瓷环(312)是透光的或者反光的。
10.依照权利要求1的方法(100，200)，其中第一发光材料将第一颜色分布的光转换成与第一颜色分布不同的第二颜色分布，其中第一颜色分布包括蓝色光，并且在第二颜色分布中不存在蓝色光。
11.依照权利要求1或8的方法(100，200)，其中当引用权利要求1时，第一发光材料为一定材料组的材料，或者当引用权利要求8时，第一发光材料和/或第二发光材料为相同材料组的材料，该材料组包括=BaMgAlltlO17:Eu、Lu3Al5O12:Ce、Y3Al5012:Ce、SrSi2O2N2:Eu,Ba3Si6O12N2:Eu、(Ba, Sr) 2Si5N8:Eu、CaSiAlN3:Eu。
12.一种用于将光发射器(418)发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色的陶瓷环(304)，该陶瓷环(304)包括陶瓷发光材料，该陶瓷发光材料包括用于将光发射器(418)发射的光的颜色转换成所述至少一种其他颜色中的第一颜色的第一发光材料。
13.色环(400，450，702)的部分(218)，用于将光发射器(418)发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色，该色环(218，400，450，702)的部分包括: -依照权利要求12的色环的第一部分(308，410，512，614，652)， -其中不存在第一发光材料的第二陶瓷材料的第二环(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)耦合以形成色环(400，450，702)的部分(218)。
14.一种光源(700)，包括依照权利要求13的色环(702)的部分。
15.一种投影设备(750)，包括依照权利要求14的光源(700)。
全文摘要
本发明提供了一种制造色环(的部分)的方法200。色环将光发射器发射的光的颜色转换成至少一种其他颜色。该方法(200)包括步骤i)压制(102)第一颗粒状前体的第一环体，第一颗粒状前体包括用于将光发射器的光的颜色转换成所述至少一种其他颜色中的第一颜色的第一发光材料，以及ii)烧结(104)第一环体以获得第一陶瓷环。色环包括第一陶瓷环的至少一段。此外，所述方法可以包括步骤iii)压制(208)其中不存在第一发光材料的第二颗粒状前体的第二环体，iv)烧结(210)第二环体以获得第二陶瓷环，v)将第一陶瓷环分割(206)成至少两个部分并且将第二陶瓷环分割(212)成至少两个部分，以及vi)通过耦合第一陶瓷环的部分和第二陶瓷环的部分形成(214)色环的至少一部分。
文档编号C09K11/77GK103228761SQ201180059129
公开日2013年7月31日 申请日期2011年11月23日 优先权日2010年12月7日
发明者U.维奇曼恩, Y.阿克塞诺夫, J.拜尔, J.R.M.霍奇斯坦巴奇, U.马肯斯, J.奥皮茨, P.J.施米特 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司