本發(fā)明涉及通用照明領(lǐng)域，尤其涉及用于集約且持續(xù)培養(yǎng)光合微生物的照明領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中已知許多照明元件，諸如例如發(fā)光管或氖管、熒光管或發(fā)光二極管(或led)。

特別地，led具有根據(jù)郎伯剖面(profillambertien)，即以波瓣形式的能量發(fā)射圖。led沿垂直于其發(fā)射面的主方向發(fā)射最大能量流，并且該能量流隨著遠(yuǎn)離該主方向而減少。

此外，led具有發(fā)射錐，該發(fā)射錐的立體角通常被限定為90°。因此，led不會(huì)在相對(duì)于主方向具有較大傾角(尤其超過(guò)45°)的方向上發(fā)射能量。以這種方式，當(dāng)led被例如安裝在房間的天花板上來(lái)主要垂直發(fā)射光時(shí)，led不能水平照亮，因而降低了室內(nèi)的照明質(zhì)量。這樣的照明質(zhì)量會(huì)給用戶造成舒適度問(wèn)題，因此需要增加照明系統(tǒng)來(lái)糾正該缺陷。

然而，使用多個(gè)led(leds)具有相當(dāng)大的優(yōu)點(diǎn)，尤其是在使用led的持續(xù)時(shí)間內(nèi)、特別地當(dāng)led不發(fā)熱時(shí)，多個(gè)led提供準(zhǔn)恒定的大量光輸出。

與leds不同的是，熒光管或氖管沿所有徑向方向、甚至當(dāng)熒光管或氖管安裝為天花板燈時(shí)沿水平方向產(chǎn)生能量發(fā)射。

然而，這種照明元件具有遠(yuǎn)低于leds的光輸出，并且它們的光強(qiáng)度隨時(shí)間而衰減。此外，這種照明元件經(jīng)常發(fā)生閃爍，并且會(huì)特別令用戶感到厭煩。

在用于集約培養(yǎng)光合微生物、尤其是微藻類(lèi)的特定領(lǐng)域，重要的是，照明元件所發(fā)射的能量流盡可能在所述照明元件的所有發(fā)射方向上均勻，以提高所述微藻類(lèi)的產(chǎn)量。

事實(shí)上，可以理解的是，一般來(lái)說(shuō)產(chǎn)量直接取決于培養(yǎng)微藻類(lèi)的光生物反應(yīng)器的體積中的照明質(zhì)量。所有生物流體必須用最佳的平均能量正確照亮，該最佳的平均能量取決于微藻類(lèi)的特性。因此，光源和生物流體之間的界面必須最大可能地使生物流體的有效體積(bain，巴思)最大化。

概括來(lái)說(shuō)，明顯的是，在濃度d大約為每升1克的情況下，光在λ＝0.5cm的深度被吸收。對(duì)于1m³、光照表面為1m²(1m²的平面光源)的反應(yīng)器而言，生物流體的相對(duì)體積將僅為1/200m³。理想的反應(yīng)器會(huì)使得照亮體積等于反應(yīng)器的體積。更一般地，反應(yīng)器的品質(zhì)因素可以由以下關(guān)系式來(lái)限定：q＝sλ/v0，其中，s是在體積為v0的反應(yīng)器中(恰當(dāng)功率下)的照亮面積，λ為光的穿透深度。

ve是分布在反應(yīng)器中的中照明元件的體積，則質(zhì)量產(chǎn)量m可以由以下關(guān)系式來(lái)表達(dá)：m＝(v0–ve)d(其中，d是每單位體積的微藻類(lèi)的質(zhì)量)。

這兩個(gè)關(guān)系式必須同時(shí)最大化。

為此，文獻(xiàn)wo2011/080345提出了例如包括管狀光導(dǎo)的光注入器元件，在該光導(dǎo)的末端放置有l(wèi)ed。該led被拋物線狀或圓錐形、或者將led在軸向方向上發(fā)射的大角度光線發(fā)送回注入器的任何其他形式的反射鏡包圍。

此外，注入器元件的光導(dǎo)在其連接到led的一側(cè)的末端處被反射鏡覆蓋，該反射鏡的不透明度隨著遠(yuǎn)離光源而減小。換言之，該金屬反射鏡全在注入器元件的上端部分，然后變得逐漸半透明，最終消失。事實(shí)上，沒(méi)有這些反射鏡，給定led的郎伯能量發(fā)射剖面(profild’emissionenergetiquelambertien)，則管沿其側(cè)壁發(fā)射的能量的量會(huì)隨著遠(yuǎn)離led而指數(shù)遞減，其結(jié)果是光能基本不存在于注入器元件的上端部分中。因此，可以理解的是，使用這種反射鏡是有必要的，以使注入器元件盡可能沿管發(fā)射最均勻的能量。

該文獻(xiàn)還提出了在光導(dǎo)與led相對(duì)的末端處放置反射鏡，以沿注入器元件的光導(dǎo)發(fā)送回直接源自led或在沿相對(duì)于發(fā)射的主方向具有小角度的方向上反射的光束，從而補(bǔ)償隨著遠(yuǎn)離led而增加的能量損耗。該反射鏡例如為圓錐形、半球狀或者拋物線形、或者甚至更復(fù)雜的形狀。

目前，這種反射鏡的使用引進(jìn)了對(duì)反射鏡所反射的能量流的顯著吸收，這還導(dǎo)致了有效能量的損耗，導(dǎo)致注入器元件局部發(fā)熱，最終導(dǎo)致生物流體(巴思)發(fā)熱。

事實(shí)上，考慮到反射鏡具有良好的質(zhì)量并且發(fā)射0.8μm波長(zhǎng)的光，則5％的光能在所述反射鏡上的反射過(guò)程中被吸收了。因此，如果只存在對(duì)待重新定向光束的單次反射并且如果這些光束表示例如50％的光通量，則可以吸收2.5％的光能。

目前，尤其是在反射鏡包圍led的情況中，相對(duì)于發(fā)射的主方向具有最大角度的光束被反射多次。與注入器元件的截面(幾十平方毫米(mm²)的表面)相比，對(duì)大發(fā)射面積的led而言這種效果更強(qiáng)。因此，甚至在采用良好質(zhì)量的反射鏡時(shí)，仍可以觀察到大于10％的能量吸收。

圓錐形或者更復(fù)雜形式的反射鏡的使用限制了光束的反射次數(shù)，因而減小了與反射光通量的吸收相關(guān)的損耗。

然而，除了這些反射鏡中的一些反射鏡在工業(yè)上難以制造的事實(shí)之外，它們導(dǎo)致的對(duì)光通量的吸收是相當(dāng)大的。

因此，可以理解的是，使用這種反射鏡是特別復(fù)雜的并且就能量而言代價(jià)昂貴。

因此，需要開(kāi)發(fā)用于光生物反應(yīng)器的光注入器元件，以減小光能損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提出一種光注入器元件，其用于減小光源發(fā)射的能量和離開(kāi)注入器元件的能量之間的光能損耗。本發(fā)明的另一目的在于提出一種注入器元件以在所述注入器元件的所有發(fā)射方向上提供均勻的總能量流。

為此，本發(fā)明提出了一種光注入器元件，該光注入器元件包括空心本體和光源，所述本體沿縱軸延伸，所述光源面向本體的一端放置，

該注入器元件的特征在于，光源配置成發(fā)射與所述本體的縱軸大致平行的光束，并且注入器元件還包括至少一個(gè)光學(xué)元件，該光學(xué)元件設(shè)置在本體內(nèi)側(cè)并且配置成使所述光束在本體的中心部分中傳播的部分通過(guò)，以及使所述光束在本體的外圍部分中傳播的部分朝所述本體的外側(cè)偏轉(zhuǎn)，以使光源發(fā)射的能量局部分布。

根據(jù)其它有利而非限制性的特征：

·光學(xué)元件具有與本體的縱軸大致同軸的開(kāi)口，以允許所述光束在本體的中心部分中傳播的部分通過(guò)；

·光注入器元件包括多個(gè)光學(xué)元件，該多個(gè)光學(xué)元件設(shè)置在本體內(nèi)側(cè)并且沿所述本體彼此間隔一定的距離延伸，所述光學(xué)元件配置成使所述光束在本體的中心部分中傳播的部分通過(guò)，該部分光束隨著光學(xué)元件遠(yuǎn)離光源而越來(lái)越減少，以使光源發(fā)射的能量沿本體分布；

·光學(xué)元件均具有與本體的縱軸大致同軸的開(kāi)口，以允許所述光束在本體的中心部分中傳播的部分通過(guò)，所述開(kāi)口的尺寸隨著所述開(kāi)口遠(yuǎn)離光源而減??；

·光學(xué)元件是發(fā)散透鏡或發(fā)散偏轉(zhuǎn)棱鏡；

·光源包括多個(gè)垂直腔面發(fā)射激光二極管，所述多個(gè)二極管設(shè)置成形成與本體的縱軸大體上垂直的發(fā)射面；

·光源包括垂直腔面發(fā)射激光二極管，所有二極管配置成發(fā)射波長(zhǎng)大致相等的光；

·在本體的側(cè)壁上施加熒光粉，垂直腔面發(fā)射激光二極管發(fā)射優(yōu)選地波長(zhǎng)與藍(lán)光對(duì)應(yīng)的光；

·光源包括第一組垂直腔面發(fā)射激光二極管、第二組垂直腔面發(fā)射激光二極管和第三組垂直腔面發(fā)射激光二極管，第一組垂直腔面發(fā)射激光二極管配置成發(fā)射波長(zhǎng)與紅光對(duì)應(yīng)的光，第二組垂直腔面發(fā)射激光二極管配置成發(fā)射波長(zhǎng)與藍(lán)光對(duì)應(yīng)的光，以及第三組垂直腔面發(fā)射激光二極管配置成發(fā)射波長(zhǎng)與綠光對(duì)應(yīng)的光，以使光注入器元件發(fā)射白光；

·光源配置成在發(fā)射面的外圍區(qū)域中發(fā)射的光多于在中心區(qū)域中發(fā)射的光；

·光源配置成僅在外圍區(qū)域中發(fā)射光；

·發(fā)射面的中心區(qū)域不包含二極管；

·光注入器元件還包括控制單元，該控制單元配置成將光源控制為使發(fā)射面的外圍區(qū)域比中心區(qū)域發(fā)射更多的光；

·光源配置成在發(fā)射面的外圍區(qū)域中發(fā)射不均勻的能量密度；

·二極管均具有基本發(fā)射面，并且其中，外圍區(qū)域的二極管的基本發(fā)射面具有彼此不同的尺寸，以使光源在發(fā)射面的外圍區(qū)域中發(fā)射不均勻的能量密度；

·注入器元件還包括電流注入器，該電流注入器配置成向二極管傳遞不均勻的電流密度或電壓，以使光源在發(fā)射面的外圍區(qū)域中發(fā)射不均勻的能量密度；

·光學(xué)元件配置成使由發(fā)射面的外圍區(qū)域發(fā)射的所有光朝本體的外側(cè)偏轉(zhuǎn)；

·注入器元件還包括端反射鏡，該端反射鏡設(shè)置在本體與光源相對(duì)的一端處，以將所述光束被所述端反射鏡反射的部分發(fā)送回本體中；

·本體為圓柱形，特別地為旋轉(zhuǎn)圓柱形或平行六面體圓柱形；

·本體具有旋轉(zhuǎn)圓柱體的形式；

·在本體的與半圓柱體對(duì)應(yīng)的部分上設(shè)置反射鏡，以將發(fā)射到所述反射鏡上的能量反射到本體的內(nèi)側(cè)；

·本體具有旋轉(zhuǎn)半圓柱體的形式；

·在平面?zhèn)缺谏显O(shè)置反射鏡，以將發(fā)射到所述反射鏡上的能量反射到本體的內(nèi)側(cè)；

·光源的發(fā)射面具有半圓盤(pán)的形式，并且其中，光源配置成發(fā)射光能，該光能的量隨著光源沿垂直于所述發(fā)射面的直線截面延伸的方向遠(yuǎn)離所述直線截面而減少；

·本體大體上具有長(zhǎng)方體的形式；

·本體包括第一平板和第二平板，在第一平板和第二平板之間放置有至少一對(duì)光學(xué)元件，每對(duì)光學(xué)元件中的光學(xué)元件面向彼此并且彼此間隔一定距離放置，以形成與本體的縱軸大致同軸的開(kāi)口，從而允許所述光束在本體的中心部分中傳播的部分通過(guò)；

·本體包括平板和平面反射鏡，平板和平面反射鏡面向彼此放置，并且至少一對(duì)光學(xué)元件放置在距平面反射鏡一定距離處，以形成與本體的縱軸大致同軸的開(kāi)口，從而允許所述光束在本體的中心部分中傳播的部分通過(guò)。

根據(jù)第二方面，本發(fā)明涉及一種光生物反應(yīng)器，該光生物反應(yīng)器用于培養(yǎng)尤其是持續(xù)培養(yǎng)光合微生物、優(yōu)選地為微藻類(lèi)，所述光生物反應(yīng)器包括至少一個(gè)用于容納微生物培養(yǎng)基的培養(yǎng)容器，所述光生物反應(yīng)器的特征在于，其包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光注入器元件，所述注入器元件的本體放置在培養(yǎng)容器中。

根據(jù)第三方面，本發(fā)明涉及一種用于家用照明的照明元件，其特征在于，該照明元件包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的光注入器元件。

根據(jù)其他有利而非限制性的特征，該照明元件包括反射鏡，該反射鏡面向本體放置以反射發(fā)射到所述反射鏡上的能量。

附圖說(shuō)明

根據(jù)以下純粹說(shuō)明性而非限制性的、并且必須根據(jù)附圖來(lái)考慮的描述，本發(fā)明的其他特征、目的及優(yōu)點(diǎn)將呈現(xiàn)出來(lái)，在附圖中：

-圖1示出了用于培養(yǎng)、尤其是持續(xù)培養(yǎng)光合微生物、優(yōu)選地為微藻類(lèi)的光生物反應(yīng)器的垂直截面示意圖，該光生物反應(yīng)器包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的光注入器元件；

-圖2示出了包括根據(jù)圖1中示出的實(shí)施例的變型的光注入器元件的光生物反應(yīng)器的垂直截面示意圖；

-圖3示出了垂直腔面發(fā)射激光(vcsel)二極管的結(jié)構(gòu)的截面示意圖；

-圖4示出了多個(gè)vcsel的能量發(fā)射剖面的第一示例，在該能量的發(fā)射剖面中，所發(fā)射的能量密度在由vcsels形成的整個(gè)發(fā)射面內(nèi)是不均勻的；

-圖5示出了當(dāng)vcsels具有如圖4中示出的發(fā)射剖面時(shí)，圖4中示出的光注入器元件在其整個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)射的能量的分布；

-圖6示出了多個(gè)vcsels的能量的發(fā)射剖面的第二示例，在該能量的發(fā)射剖面中，所發(fā)射的能量密度在由vcsels形成的整個(gè)發(fā)射面內(nèi)是不均勻的；

-圖7示出了當(dāng)vcsels具有如圖6中示出的發(fā)射剖面時(shí)，圖6中示出的光注入器元件在其整個(gè)長(zhǎng)度內(nèi)發(fā)射的能量的分布；

-圖8示出了包括根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的光注入器元件的照明元件的橫截面示意圖；

-圖9示出了包括根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例的光注入器元件的照明元件的橫截面示意圖；

-圖10示出了包括根據(jù)本發(fā)明的第三實(shí)施例的光注入器元件的照明元件的橫截面示意圖；

-圖11示出了圖10中示出的照明元件的透視示意圖；

-圖12示出了包括根據(jù)圖1和圖2中示出的實(shí)施例的變型的光注入器元件的光生物反應(yīng)器的垂直截面透視圖；

-圖13示出了包括根據(jù)本發(fā)明的第四實(shí)施例的光注入器元件的照明元件的垂直截面示意圖。

具體實(shí)施方式

用于集約且持續(xù)培養(yǎng)光合微生物的照明的情況

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于培養(yǎng)、尤其是持續(xù)培養(yǎng)光合微生物、優(yōu)選地為微藻類(lèi)的光生物反應(yīng)器10。

光生物反應(yīng)器10包括至少一個(gè)培養(yǎng)容器11和至少一個(gè)光注入器元件20，培養(yǎng)容器11用于容納微生物培養(yǎng)基12。

光注入器元件20包括根據(jù)縱軸22延伸的圓柱形空心本體21。當(dāng)用在光生物反應(yīng)器中時(shí)，光注入器元件20的縱軸22與垂直方向大體保持一致。

圓柱體指的是通過(guò)根據(jù)與表面正交的方向平移表面(形成底面)而生成的體積。例如，本體21可以為旋轉(zhuǎn)圓柱體(其底面是圓盤(pán)的圓柱體)或棱柱(其底面是多邊形的圓柱體)。特別地，本體21可以為長(zhǎng)方體。

本體21被放置在培養(yǎng)容器11中。本體21可以為旋轉(zhuǎn)圓柱體或棱柱。在本體21為圖12中所示的長(zhǎng)方體的情況中，所述本體21的兩個(gè)相對(duì)面優(yōu)選地為彼此靠近放置的平板21a、平板21b。平板21a、平板21b限定了本體21的長(zhǎng)度(高度)和寬度，而平板21a、21b之間的距離限定了本體21的厚度。該平板例如由聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)或玻璃制成。

光注入器元件20的本體21與光源23(當(dāng)光注入器元件垂直放置時(shí)，光源23設(shè)置在光注入器元件20的頂端處)耦接，以引導(dǎo)光源23發(fā)射的光通量并經(jīng)由本體的側(cè)壁24將其傳遞給培養(yǎng)基12。如下文解釋的那樣，該耦接例如經(jīng)由配置成使光束偏轉(zhuǎn)的一個(gè)光學(xué)元件35i(特別地為發(fā)散透鏡或會(huì)聚透鏡)來(lái)實(shí)現(xiàn)。本體21的限定了側(cè)壁24(針對(duì)平行六面體本體為平板21a、平板21b)的中心腔和包層之間的折射率階躍對(duì)光的橫向傳播進(jìn)行控制。

在本體21為圖12中所示的長(zhǎng)方體的情況中，通過(guò)平板21a、21b來(lái)水平發(fā)射光。優(yōu)選地并出于管理熱損耗的原因，光源23以面向所述本體21的近端25的方式放置在培養(yǎng)容器11外側(cè)，尤其與由冷卻劑冷卻的散熱器(優(yōu)選對(duì)所有注入器元件共用的散熱器)接觸。

可以理解的是，無(wú)論是在透鏡類(lèi)的光學(xué)元件35i、側(cè)壁24或任何其他光學(xué)元件(見(jiàn)下文)的水平處，該光注入器元件20僅通過(guò)折射現(xiàn)象將光能從光源23傳送到側(cè)壁，即，使光束偏轉(zhuǎn)到兩個(gè)介質(zhì)之間的界面上(即，折射率階躍)。

因而最好避免所謂的擴(kuò)散現(xiàn)象(由非均勻介質(zhì)中的粒子引起的光束的偏轉(zhuǎn))(在給定的介質(zhì)下透明度最大是有利的)。這在介質(zhì)中幾乎不損失能量，并且將光源23提供的能量恢復(fù)為100％。事實(shí)上，擴(kuò)散介質(zhì)傾向于在輻射的作用下發(fā)熱。

光源23配置成發(fā)射與本體21的縱軸22大致平行的光束，并且能夠例如包括如下所示的一個(gè)或多個(gè)激光源。

注入器元件20還包括至少一個(gè)光學(xué)元件35i，該光學(xué)元件35i設(shè)置在本體21內(nèi)側(cè)并且配置成使光束在本體21的中心部分36i中傳播的部分通過(guò)，以及使光束在本體21的外圍部分37中傳播的部分向本體21的外側(cè)偏轉(zhuǎn)。因此，光學(xué)元件35i使光源23發(fā)射的能量局部分布。換言之，光學(xué)元件35i提取該光束的一部分能量來(lái)使其向本體21的外側(cè)偏轉(zhuǎn)。

優(yōu)選地，如圖1所示，注入器元件20包括多個(gè)光學(xué)元件35i，該多個(gè)光學(xué)元件沿所述本體21彼此相距一定距離設(shè)置在本體21內(nèi)側(cè)，光學(xué)元件35i還配置成使光束在中心部分36i中傳播的部分通過(guò)，該部分光束隨著光學(xué)元件35i遠(yuǎn)離光源23而越來(lái)越減少。因此，每當(dāng)光束通過(guò)光學(xué)元件35i時(shí)，光學(xué)元件35i提取光束的一些能量來(lái)使其向本體21的外側(cè)偏轉(zhuǎn)。因此，光學(xué)元件35i使光束的能量沿本體21分布。

可以理解的是，能夠提取光源23發(fā)射的能量以使該能量沿本體21均勻分布，從而使沿所述本體21的平均能量足以允許微生物的生長(zhǎng)。沿本體21發(fā)射的能量尤其介于預(yù)定的能量閾值和微生物所謂的飽和能量之間。該能量閾值與開(kāi)始光合作用所必需的最小能量對(duì)應(yīng)。

光學(xué)元件35i優(yōu)選地具有相同的形式并且具有與本體21的橫截面大體相同的尺寸，光學(xué)元件35i的邊緣抵靠本體21的側(cè)壁的內(nèi)表面放置。因此，在本體21具有圓形橫截面的情況中，光學(xué)元件35i具有與本體21的直徑大致相等的直徑，而在本體21為長(zhǎng)方體的情況下，光學(xué)元件35i具有分別與本體21的寬度和厚度大致相等的長(zhǎng)度和寬度。

例如，光學(xué)元件35i是“開(kāi)孔的”，它們具有與本體21的縱軸22大致同軸的開(kāi)口38i，以僅允許光束在本體21的中心部分36i中傳播的部分通過(guò)而不使其偏轉(zhuǎn)。開(kāi)口38i還隨著光學(xué)元件35i遠(yuǎn)離光源而越來(lái)越小。

優(yōu)選地，光學(xué)元件35i的開(kāi)口38i具有與本體21的橫截面相同的形式。因此，當(dāng)本體21為管狀時(shí)，光學(xué)元件35i的開(kāi)口38i優(yōu)選地為圓形，開(kāi)口38i的直徑di隨著光學(xué)元件35i遠(yuǎn)離光源23而越來(lái)越小。

光學(xué)元件35i例如為發(fā)散透鏡或偏轉(zhuǎn)棱鏡、尤其為環(huán)形棱鏡。透鏡35i可以具有相同或不同的焦距。類(lèi)似地，棱鏡35i可以具有相同或不同的幾何形狀。

當(dāng)本體21為管狀時(shí)，每個(gè)透鏡35i例如通過(guò)由塑料制成的彈性環(huán)(未示出)卡抵在本體21的內(nèi)壁上而定位在所述本體中。

在圖1示出的示例中，注入器元件20為管狀并且光學(xué)元件35i為具有直徑為di的開(kāi)口38i的發(fā)散透鏡，開(kāi)口38i的直徑di隨著透鏡35i遠(yuǎn)離光源23而越來(lái)越小。在這些示例中，當(dāng)光源23沿發(fā)射方向發(fā)射光束時(shí)，透鏡35i截獲一部分光束并使其向本體21的外側(cè)偏轉(zhuǎn)。因此，透鏡35i輸出本體在長(zhǎng)度li上的平均能量，該長(zhǎng)度li取決于透鏡35i的焦距fi及其直徑di。透鏡35i截獲的一部分光束決定在長(zhǎng)度li上注入的能量。在長(zhǎng)度li的末端處，新的一部分光束(在透鏡35i+1的開(kāi)口38i+1的直徑di+1小于透鏡35i的開(kāi)口的直徑的情況下)被透鏡35i+1截獲，并且在長(zhǎng)度li+1上向本體21的外側(cè)偏轉(zhuǎn)，該長(zhǎng)度li+1取決于透鏡35i+1的焦距fi+1及其直徑di+1。透鏡35i+1接收到的功率與開(kāi)口38i和開(kāi)口38i+1之間的表面積之差成正比?？梢岳斫獾氖?，執(zhí)行n次該操作(即，通過(guò)在本體中定位n個(gè)透鏡35i)使得能夠逐漸提取光束的能量以使其均勻地分布在本體21的整個(gè)長(zhǎng)度中。

長(zhǎng)度li與透鏡35i和通過(guò)透鏡35i的開(kāi)口38i的邊緣偏轉(zhuǎn)到本體21的側(cè)壁24上的一部分光束的沖擊(attaque)點(diǎn)之間的距離對(duì)應(yīng)。可以理解的是，為了使能量均勻地分布在本體21的整個(gè)長(zhǎng)度上，透鏡35i+1優(yōu)選地放置在距離透鏡35i與長(zhǎng)度li對(duì)應(yīng)的距離處。

還可以理解的是，為了在本體21的整個(gè)長(zhǎng)度上實(shí)現(xiàn)能量的均勻分布，根據(jù)透鏡35i的數(shù)量n來(lái)優(yōu)化每個(gè)透鏡35i的參數(shù)。這些參數(shù)如下：直徑di、長(zhǎng)度li(或兩個(gè)連續(xù)的透鏡35i和透鏡35i+1之間的距離)、以及每個(gè)透鏡35i的焦距fi。還清楚的是，針對(duì)光合微生物的生長(zhǎng)，對(duì)透鏡35i的參數(shù)的優(yōu)化還可以將以下事實(shí)考慮在內(nèi)：本體21所發(fā)射的平均能量必須介于能量閾值和微生物所謂的飽和能量之間。

注入器元件20逐漸降低在光束中傳遞的能量并且使其以受控的方式向本體21的外側(cè)偏轉(zhuǎn)。

作為變型，在本體21為圖12示出的長(zhǎng)方體的特定情況中，開(kāi)口38i可以由面向彼此且彼此間隔一定距離放置的幾對(duì)偏轉(zhuǎn)棱鏡35i形成。一對(duì)棱鏡中的每個(gè)棱鏡35i具有第一邊緣和第二邊緣，第一邊緣抵靠與本體21相對(duì)的平板21a、平板21b的內(nèi)表面放置，第二邊緣面向該對(duì)棱鏡中的另一棱鏡35i的第二邊緣并且與該對(duì)棱鏡中的另一棱鏡35i的第二邊緣間隔距離di延伸，每對(duì)棱鏡中的棱鏡35i之間的距離di形成開(kāi)口38i。距離di隨著光學(xué)元件35i遠(yuǎn)離光源23而越來(lái)越小。

在圖1示出的示例中，注入器元件20還包括反射鏡31，該反射鏡31設(shè)置在本體21的遠(yuǎn)端，即與光源23相對(duì)的末端。端反射鏡31配置成將光束發(fā)送回本體21中，以補(bǔ)償當(dāng)其遠(yuǎn)離光源23時(shí)從本體21提取的能量損失。端反射鏡31使本體21的側(cè)壁24所發(fā)射的能量流更均勻。端反射鏡31具有例如平面、半球形、圓錐形或拋物面形反射面。優(yōu)選地，反射鏡31的反射面的剖面被確定成使端反射鏡31反射的光能隨著反射鏡更接近光源23而減小，從而最大程度地減少返回到光源23的能量。事實(shí)上，很清楚的是，為了限制注入器元件20中的能量損失，將光束中直接到達(dá)端反射鏡31(即，沒(méi)有被本體21的側(cè)壁24反射)的部分和由本體21的側(cè)壁24反射到達(dá)端反射鏡31的光通量發(fā)送回本體21是有利的。還可以理解的是，始終為了限制注入器元件20中的能量損失，減少光束返回到光源23的部分、尤其是用于防止光源23受熱，以及將發(fā)射的一部分能量不傳遞到培養(yǎng)基12是有利的。優(yōu)選地，反射鏡31具有與本體21的橫截面相同的尺寸。

如圖2所示，注入器元件20還可以裝配有發(fā)散或會(huì)聚端透鏡32，該端透鏡32面向端反射鏡31設(shè)置在本體21內(nèi)側(cè)，以增大光束由端反射鏡31反射的部分沖擊本體21的側(cè)壁24的沖角(l’angled’attaque)，并且出于該原因，必須優(yōu)化具有適配形式的透鏡和反射鏡對(duì)。因此，更快速地消耗了端反射鏡31所反射的能量，并且限制了該能量不會(huì)回到光源23的風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例，光源23包括一個(gè)或多個(gè)激光源，特別地包括多個(gè)垂直腔面發(fā)射激光二極管(稱為vcsel，verticalcavitysurfaceemissionlaser)，該多個(gè)垂直腔面發(fā)射激光二極管設(shè)置成形成與本體21的縱軸22大致垂直的發(fā)射面26并且沿與本體的縱軸22大致平行的發(fā)射方向27發(fā)射光束。多個(gè)vcsel(vcsels)通過(guò)至少一個(gè)電源28來(lái)饋送電流。單個(gè)或多個(gè)電源28例如由控制單元29控制。發(fā)射面26優(yōu)選地以本體21的入口(端25)為中心。發(fā)射面26優(yōu)選地具有適配于本體21的橫截面的形式。因此，在本體21具有圓形橫截面的情況中，發(fā)射面26將優(yōu)選地為圓盤(pán)，而如圖12所示，在本體21為長(zhǎng)方體的情況中，發(fā)射面26優(yōu)選地是帶狀的。

vcsels是有直接帶隙半導(dǎo)體的固體激光器，與僅生成非相干光的leds相反，該固體激光器用于產(chǎn)生相干光的發(fā)射。

如圖3中所示，vcsel包括根據(jù)光束的發(fā)射方向101的疊層結(jié)構(gòu)100。結(jié)構(gòu)100尤其包括：

-所謂的下金屬接觸層102，

-半導(dǎo)體襯底103，具有n型摻雜，

-所謂的布拉格反射鏡104，具有n型摻雜，

-至少一個(gè)量子阱105，形成諧振垂直腔，

-所謂的上布拉格反射鏡106，具有p型摻雜，

-所謂的上金屬接觸層107，具有開(kāi)口108，在開(kāi)口108中沉積有透明且導(dǎo)電的金屬氧化物層，并且通過(guò)開(kāi)口108發(fā)射光束109。

因此，與傳統(tǒng)的經(jīng)由剖面(tranche)，即經(jīng)由與層的堆疊方向大致平行的表面(腔的側(cè)面)發(fā)射光束的固體激光器相反，vcsel經(jīng)由與層102至層107的堆疊方向大致垂直的基本發(fā)射面110發(fā)射光束。

vcsel的基本發(fā)射面例如大約為一百平方微米(μm²)，并且所提供的光功率在對(duì)幾百μm²的發(fā)射面可見(jiàn)的光場(chǎng)中超過(guò)數(shù)十毫瓦。

vcsels具有沿垂直于發(fā)射方向101(技術(shù)上稱為“平面”)延伸的層的結(jié)構(gòu)100允許將大量的(幾百個(gè))vcsel在毫米表面上連接起來(lái)以形成包括n個(gè)vcsel的c-vcsel“集成激光電路”。如果vcsel之間不存在耦接，尤其是經(jīng)由半導(dǎo)體層103至106的耦接，則c-vcsel發(fā)射的光能量為每個(gè)基本vcsel發(fā)射的光能量的總和。與leds相反，c-vcsel產(chǎn)生大功率且?guī)缀鯙榱惆l(fā)散的光發(fā)射。c-vcsel例如每平方毫米(mm²)產(chǎn)生超過(guò)幾十瓦特的功率。

將光源23的多個(gè)vcsels組織成c-vcsel以使vcsels的所有基本發(fā)射面110形成發(fā)射面26。

可以理解的是，c-vcsel的使用允許在本體21的整個(gè)長(zhǎng)度上傳輸光能，以及在沒(méi)有反射鏡的情況下傳輸光能，這在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)于校正led的郎伯能量剖面是必要的，因此減少了與這些反射鏡的使用相關(guān)的能量損失，降低了注入器元件20的制造成本。

正如下文將示出的，c-vcsel可以有利地配置成在其發(fā)射面26上呈現(xiàn)出可變的能量密度。技術(shù)人員已知用于實(shí)現(xiàn)這種結(jié)果的多種技術(shù)，并且本申請(qǐng)的光注入器元件不限于上述技術(shù)中的任一個(gè)。

特別地，vcsel的復(fù)雜結(jié)構(gòu)(布拉格反射鏡、有源層等等)通過(guò)在c-vcsel的至少整個(gè)表面的導(dǎo)電襯底103上外延(例如通過(guò)分子射流外延)而制成。為基本vcsels(即，每個(gè)vcsel的基本發(fā)射面)劃定界限通過(guò)光刻來(lái)完成。能夠通過(guò)“光學(xué)掩模”來(lái)限定每個(gè)vcsel的基本發(fā)射面110的尺寸及它們?cè)赾-vcsel給定區(qū)域的表面密度(換言之改變兩個(gè)相鄰vcsel之間的間距)。本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的是，連接技術(shù)通過(guò)適配于電氣控制需要的掩模形成沉積。能夠在發(fā)射面26中設(shè)置“孔洞”，即沒(méi)有vcsel的區(qū)域。為了清楚地說(shuō)明，任何具有零光發(fā)射但被具有非零光發(fā)射的區(qū)域包圍的區(qū)域?qū)⒈徽J(rèn)為是發(fā)射面26的形成部分。

可替換地，在c-vcsel中，每個(gè)vcsel可單獨(dú)連接到電源28。在這種情況中，控制單元29可以配置成單獨(dú)地控制電源28以根據(jù)vcsel傳遞不同的電流密度。還可以對(duì)vcsels的電壓進(jìn)行控制。c-vcsel還可以由區(qū)域界定，并且每個(gè)區(qū)域的vcsels可以連接在一起并連接到每個(gè)區(qū)域?qū)Ｓ玫碾娫?8。在后兩種情況中，控制單元29例如為矩陣控制電路。相反地，vcsels可以連接在一起并且連接到單個(gè)電源28。在這種情況中，電源28由控制單元29控制以傳遞均勻的電流密度或電壓(換言之，如果vcsels在每個(gè)表面單元具有相同的阻抗，則所有vcsels上的控制電壓是相同的)。有利地，光源23配置成在發(fā)射面26的外圍區(qū)域33中發(fā)射多于在中心區(qū)域34中發(fā)射的光。發(fā)射面26的中心區(qū)域34優(yōu)選地不發(fā)射光。因此，光束中直接反射(即，沒(méi)有被本體21的側(cè)壁24反射)到端反射鏡31上的部分被限制或者甚至被消除，因而減少了由端反射鏡31直接向光源23反射的能量。這還限制了端反射鏡31反射的能量的量，因而減少了與該反射相關(guān)的能量損失。

在圖4中示出了具有由發(fā)射面26發(fā)射的該能量密度的光源23的發(fā)射剖面的示例。在該示例中，中心區(qū)域34中的能量密度為零而外圍區(qū)域中的能量密度是均勻的。在該示例中，本體21為旋轉(zhuǎn)圓柱體，發(fā)射剖面關(guān)于本體21的縱軸22是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。發(fā)射面26的中心區(qū)域34具有圓盤(pán)的形式，而發(fā)射面26的外圍區(qū)域35具有圓環(huán)的形式。圖5還示出了當(dāng)vcsels具有這種能量發(fā)射剖面時(shí)，由注入器元件20發(fā)射的能量在本體21的整個(gè)長(zhǎng)度上的分布。該圖示出了注入器元件20沿本體21發(fā)射總體均勻的能量。

根據(jù)該優(yōu)選實(shí)施例，發(fā)射面26的中心區(qū)域34例如不包括vcsel。通過(guò)光刻處理的襯底還可以配置成使中心區(qū)域24的vcsels(vcsels的基本發(fā)射面)失活，以僅使外圍區(qū)域33的vcsels發(fā)射光。

根據(jù)變型，控制單元29調(diào)節(jié)光源23以使發(fā)射面26的外圍區(qū)域33比中心區(qū)域34發(fā)射更多的光。為此，控制單元22例如命令連接到中心區(qū)域34的vcsels的電流注入器28來(lái)傳遞較低或甚至為零的電流密度，并命令連接到外圍區(qū)域33的vcsels的電流注入器28來(lái)傳遞更強(qiáng)的電流密度。優(yōu)選地熄滅中心區(qū)域34的vcsels。vcsels也可以是電壓控制的。

有利地，光學(xué)元件35i配置成使由發(fā)射面26的外圍區(qū)域33發(fā)射的所有光向本體21的外側(cè)偏轉(zhuǎn)。為此，發(fā)射面26的中心區(qū)域34的尺寸大于或等于距離光源23最遠(yuǎn)的光學(xué)元件35i的開(kāi)口38i的尺寸。事實(shí)上，可以理解的是，在這種情況中，整個(gè)光束被光學(xué)元件35i偏轉(zhuǎn)并且光束在沒(méi)有前述偏轉(zhuǎn)的情況下不會(huì)存在被直接反射到端反射鏡31上的部分。這防止了端反射鏡31直接將光束反射到光源23上而導(dǎo)致能量損失并使所述光源23過(guò)熱。

有利地，光源23還配置成在發(fā)射面26的外圍區(qū)域33中發(fā)射不均勻的能量密度。為此，通過(guò)光刻處理的襯底(在沉積了限定圖2示出的結(jié)構(gòu)100的層后)可以配置成對(duì)發(fā)射面26的外圍區(qū)域33的vcsels的基本發(fā)射面進(jìn)行調(diào)制以(在c-vcsel中)獲得不均勻的能量密度。作為變型，控制單元29命令電源28向發(fā)射面26的外圍區(qū)域33傳遞不均勻的電流密度。

圖6中示出了在發(fā)射面26的外圍區(qū)域33中具有該能量密度的c-vcsel的發(fā)射剖面的示例。在該示例中，本體21為旋轉(zhuǎn)圓柱體，發(fā)射剖面關(guān)于本體21的縱軸22是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱的。圖5示出了光源23配置成發(fā)射從發(fā)射面26的中心區(qū)域34的邊緣向發(fā)射面26的邊緣遞減的能量。更精確地，在從中心區(qū)域34的邊緣延伸的第一區(qū)域上，能量隨著遠(yuǎn)離中心區(qū)域34而從高能級(jí)向平均高能級(jí)遞減，然后在從第一區(qū)域的邊緣向發(fā)射面26的邊緣延伸的第二區(qū)域上，能量再次隨著遠(yuǎn)離中心區(qū)域34而從平均低能級(jí)向低能級(jí)遞減。因此，在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間的界面上，能級(jí)是不連續(xù)的。圖7還示出了當(dāng)vcsel具有該能量剖面時(shí)，注入器元件20發(fā)射的能量在本體21的整個(gè)長(zhǎng)度上的分布。從該圖與圖5的比較中可以清楚地看出，圖6中示出的發(fā)射剖面進(jìn)一步改善了注入器元件20沿本體21發(fā)射的能量的分布的均勻性。采用諸如圖12中示出的注入器元件20可以獲得類(lèi)似的結(jié)果，該注入器元件20具有在平板21a、平板21b的整個(gè)發(fā)射面上整體均勻的發(fā)射剖面。

使用c-vcsel作為光源23與光學(xué)元件35i組合進(jìn)一步創(chuàng)建具有相當(dāng)大長(zhǎng)度(大于一米)的注入器元件(如圖1和圖3中示出的圓柱形本體21)，或者具有大表面的注入器元件(如圖12中示出的長(zhǎng)方體形式的本體21)，并且該注入器元件具有特別高的、尤其大于90％的輸出(輸送到培養(yǎng)基的功率/由c-vcsel發(fā)射的功率)。

在圖1和圖2中示出的示例中，c-vcsel的發(fā)射面26具有與本體21的橫截面大致相同的尺寸。作為變型，如圖12和圖13中所示，發(fā)射面26還可以具有比本體21的橫截面小的尺寸。在發(fā)射面具有比本體的橫截面小的尺寸的情況中，注入器元件20還可以設(shè)置有光學(xué)系統(tǒng)，該光學(xué)系統(tǒng)將放大的c-vcsel圖像、優(yōu)選地為光導(dǎo)的截面投影到位于本體21的輸入處的發(fā)散透鏡(或棱鏡)351上。為技術(shù)人員公知的該設(shè)備包括至少兩個(gè)透鏡或棱鏡。

控制單元29還可以配置成控制光源23以使其發(fā)射脈沖光。特別地，利用vcsels，可以在高頻、尤其是超出ghz對(duì)光進(jìn)行調(diào)制。相反地，led可能超過(guò)100mhz。

注入器元件20還可以附接到平面熱管上，該平面熱管配置成恢復(fù)來(lái)自光源23的熱損失。該平面熱管被放置成在培養(yǎng)容器11外側(cè)與光源23接觸。因此，可以更容易地使培養(yǎng)容器11的溫度保持在用于光合微生物生長(zhǎng)的特設(shè)溫度處。

明顯的是，針對(duì)光生物反應(yīng)器的使用，光源23(或c-vcsel)配置成發(fā)射與紅光對(duì)應(yīng)的、尤其是從620nm至780nm的波長(zhǎng)。

家用照明、尤其是白光的注入器元件的情況

圖8、圖9、圖10、圖11和圖13示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實(shí)施例的用于家用照明的照明元件50。

照明元件50包括諸如前面描述的光注入器元件20。

針對(duì)用于家用照明的注入器元件20的使用，注入器元件20包括例如沿本體21的側(cè)壁施加的熒光粉39。熒光粉39例如通過(guò)以透明有機(jī)或礦物材料的封裝來(lái)保護(hù)，正如例如在圖9中示出的那樣。本體21還可以具有雙層壁24，熒光粉39設(shè)置在該雙層壁24之間，正如例如圖8和圖10中示出的那樣。為了產(chǎn)生發(fā)射白光的注入器元件20，熒光粉39為三種不同的熒光粉(紅綠藍(lán)或rgb)的混合物，并且光源23(或c-vcsel)配置成發(fā)射與藍(lán)光對(duì)應(yīng)的、尤其是從440nm至500nm的波長(zhǎng)。

很清楚的是，通過(guò)熒光粉將藍(lán)光轉(zhuǎn)換成白光的轉(zhuǎn)換過(guò)程消除了光的方向特性。換言之，主藍(lán)光是有特定方向的(激光)，而通過(guò)熒光粉發(fā)射的光被擴(kuò)散了。熒光粉發(fā)射的光不能在光導(dǎo)中傳播并且易于配置成在注入器的外表面處獲得均勻流動(dòng)。

作為變型，當(dāng)光源23包括c-vcsel時(shí)，c-vcsel包括第一組vcsels、第二組vcsels和第三組vcsels，第一組vcsels配置成發(fā)射與紅光對(duì)應(yīng)的、尤其是從620nm至780nm的波長(zhǎng)，第二組vcsels配置成發(fā)射與藍(lán)光對(duì)應(yīng)的、尤其是從446nm至500nm的波長(zhǎng)，以及第三組vcsels配置成發(fā)射與綠光對(duì)應(yīng)的、尤其是從500nm至578nm的波長(zhǎng)。為此，例如能夠執(zhí)行局部外延以獲得第一組vcsels、第二組vcsels和第三組vcsels，并使它們相互配合以優(yōu)選地在c-vcsel任意點(diǎn)處具有包括紅vcsel、綠vcsel和藍(lán)vcsel的vcsel子組。很清楚的是，根據(jù)該變型，紅色光束、綠色光束和藍(lán)色光束由c-vcsel發(fā)射，然后在注入器元件20的本體21中混合以產(chǎn)生向注入器元件20的外側(cè)的白光發(fā)射。

針對(duì)將注入器元件20作為天花板燈的使用創(chuàng)建了下面的實(shí)施例。

根據(jù)圖8中示出的第一實(shí)施例，注入器元件20的本體21具有旋轉(zhuǎn)圓柱體的形式，并且照明元件50進(jìn)一步包括反射鏡40，反射鏡40被放置為面向本體21且與本體21間隔一定距離以沿朝前的方向(房間的地板)將注入器元件20發(fā)射的白光反射到后方(天花板)。

反射鏡40例如根據(jù)與注入器元件20的縱軸22平行的縱軸延伸并且具有大致呈倒u型的橫截面。為此，反射鏡40包括第一面板、第二面板和第三面板，第一面板平行于天花板放置，第二面板和第三面板在第一面板的任一側(cè)延伸以與所述第一面板形成大約120°角。很顯然，根據(jù)該實(shí)施例，注入器元件20在其整個(gè)圓周(2π)內(nèi)發(fā)射光。

根據(jù)圖9中示出的第二實(shí)施例，注入器元件20的本體21具有旋轉(zhuǎn)圓柱體的形式，并且在本體21與半圓柱體對(duì)應(yīng)的一部分上，熒光粉被具有面向本體21內(nèi)側(cè)的反射表面的反射鏡41代替，以將發(fā)射到反射鏡41上的能量反射到本體21的內(nèi)側(cè)。本體21容納反射鏡41的部分面向天花板放置，以將注入器元件20發(fā)射到天花板的能量反射到本體21的內(nèi)側(cè)。很清楚的是，根據(jù)該實(shí)施例，注入器元件20在半圓周(π)上發(fā)射光。

根據(jù)圖10和圖11中示出的第三實(shí)施例，注入器元件20的本體21具有旋轉(zhuǎn)半圓柱體的形式，該旋轉(zhuǎn)半圓柱體的平面?zhèn)缺?4a設(shè)置有平面反射鏡42，以將發(fā)射到反射鏡42的能量反射到本體21的內(nèi)側(cè)，并且該旋轉(zhuǎn)半圓柱體的凸側(cè)壁24b設(shè)置有熒光粉39。平面?zhèn)缺?4a面向天花板放置，以將注入器元件20發(fā)射到天花板的能量反射到本體21的內(nèi)側(cè)。例如可以將熒光粉39沉積在凸側(cè)壁24b的外表面上，然后進(jìn)行封裝以保護(hù)熒光粉39不受外界環(huán)境的影響。很清楚的是，根據(jù)該實(shí)施例，注入器元件20在半圓周(π)上發(fā)射光。

根據(jù)該實(shí)施例，c-vcsel的發(fā)射面26優(yōu)選地具有半圓盤(pán)的形式，半圓盤(pán)的直線截面260設(shè)置成與本體21的平面?zhèn)缺?4a平行但不接觸。

根據(jù)該實(shí)施例，c-vcsel還優(yōu)選地配置成當(dāng)垂直于注入器元件20的縱軸22遠(yuǎn)離其到地面的投影時(shí)，補(bǔ)償在地面上接收到的能量密度的損失。為此，當(dāng)向垂直于注入器的直線截面260的線移動(dòng)而更靠近該直線截面260時(shí)，vcsel的表面密度增加。vcsel的表面密度的變化的函數(shù)優(yōu)選地具有與注入器元件20的縱軸22和地面上的相關(guān)照亮點(diǎn)之間的距離的二次依賴關(guān)系。

換言之，c-vcsel配置成沿垂直于所述直線截面260延伸的方向261發(fā)射光能，該光能的量隨著遠(yuǎn)離發(fā)射面26的直線截面260而遞減。為此，vcsels可以例如與發(fā)射面26的直線截面260平行排列，vcsel的兩條相鄰線262之間的距離隨著沿方向261遠(yuǎn)離發(fā)射面26的直線截面260而增加。c-vcsel中的vcsel的表面密度上的增加例如隨著沿方向261更靠近發(fā)射面26的直線截面260而二次地增加。根據(jù)該特定實(shí)施例，在c-vcsel中vcsels可以具有相同尺寸的基本發(fā)射面。可替換地，vcsels的基本發(fā)射面可以隨著沿方向261遠(yuǎn)離直線截面260而減小。很清楚的是，當(dāng)向垂直于注入器的軸22的地面移動(dòng)時(shí)，vscel在沿c-vcsel電路的右邊緣的方向(沿方向261)移動(dòng)時(shí)的密度的二次方增加使到達(dá)地面的能量密度保持恒定。通過(guò)c-vcsel中注入的vcsels的最大密度來(lái)限制對(duì)到達(dá)地面的通量的該校正的應(yīng)用。該技術(shù)顯著地?cái)U(kuò)大了垂直于方向22的照明領(lǐng)域。

根據(jù)該實(shí)施例，光學(xué)元件35i及其開(kāi)口38i優(yōu)選地具有半透鏡的形式，在該半透鏡的中心打孔以將光束的能量分布在元件35i之間。半透鏡的直線截面設(shè)置在本體的平面?zhèn)缺?4a上。在這種情況中，注入器元件20可以通過(guò)將光學(xué)元件35i定位在本體21中、隨后使用反射鏡42使本體21重新封閉來(lái)產(chǎn)生，反射鏡42起到蓋的作用。

根據(jù)圖13中示出的第四實(shí)施例，注入器元件20與圖12中示出的半注入器元件20對(duì)應(yīng)。換言之，第一平板21a和每對(duì)棱鏡35i中的與所述第一平板21a相關(guān)聯(lián)的棱鏡35i被平面反射鏡43代替，該平面反射鏡43面向第二平板21b放置以將注入器元件20發(fā)射到反射鏡43上的能量反射到本體21的內(nèi)側(cè)。反射鏡43放置在與棱鏡35i的第二邊緣相距di/2的距離處。反射鏡43面向天花板放置以將注入器元件20發(fā)射到天花板上的能量反射到本體21的內(nèi)側(cè)。例如可以將熒光粉39沉積在第二平板21b的外表面上，然后進(jìn)行封裝以保護(hù)熒光粉39不受外界環(huán)境的影響。根據(jù)該實(shí)施例，很清楚的是，注入器元件20在第二平板21b的整個(gè)表面上發(fā)射光。

上文中在圖8和圖12中描述的注入器還可以在用于集約且持續(xù)培養(yǎng)光合微生物的照明的情況下應(yīng)用。在該情況中，照明元件50將不包含熒光粉39，并且光源23(或c-vcsel)將配置成發(fā)射與紅光對(duì)應(yīng)的、尤其是從620nm至780nm的波長(zhǎng)。圖8、圖9、圖10、圖11、圖12和圖13中描述的注入器可以用于天花板或墻壁照明。在上述使用了熒光粉的版本中，必須注意的是，能夠根據(jù)對(duì)熒光粉的組成的仔細(xì)選擇來(lái)產(chǎn)生各種顏色的照明。與rgbc-vcsel版本類(lèi)似，紅組、綠組或者藍(lán)組中的每一個(gè)發(fā)射的光強(qiáng)的相對(duì)權(quán)重的變化可以改變注入器元件10發(fā)射的光的顏色。