波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)光裝置的制造方法
【專利說(shuō)明】
[0001]技術(shù)領(lǐng)域:
[0002]本實(shí)用新型涉及照明光源領(lǐng)域，特別是涉及一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置以及使用該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)光裝置。
[0003]【背景技術(shù)】:
[0004]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，LED光源正在取代傳統(tǒng)的白熾燈和節(jié)能燈成為一種新型的照明光源，它具有高效，節(jié)能，環(huán)保以及壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，在一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域，例如舞臺(tái)燈光照明、汽車大燈、投影顯示等領(lǐng)域，需要的是一種超高亮度的光源，此時(shí)LED就難以滿足要求了。與LED同屬半導(dǎo)體光源的半導(dǎo)體激光器(以下簡(jiǎn)稱LD)，也具有LED的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)由于其光學(xué)擴(kuò)展量(EtendueM、，特別適合用來(lái)制作超高亮度的特種光源。利用LD制作高亮度特種光源時(shí)，通常將LD出射的激光會(huì)聚成一個(gè)很小的光斑入射到熒光粉上，由于會(huì)聚光斑小，能量密度高，熒光粉局部區(qū)域?qū)a(chǎn)生大量的熱引起熒光粉飽和甚至損壞。當(dāng)前一種普遍適用的解決方案是，將熒光粉涂覆在轉(zhuǎn)盤上，利用轉(zhuǎn)盤的快速轉(zhuǎn)動(dòng)為熒光粉散熱。然而轉(zhuǎn)盤的使用一方面降低了系統(tǒng)可靠性，另一方面也限制了系統(tǒng)的小型化。
[0005]
【發(fā)明內(nèi)容】
:
[0006]為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，包括帶有通孔的基板，通孔兩端分別為入光口和出光口 ；還包括設(shè)置于通孔內(nèi)并與通孔內(nèi)壁緊密接觸的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料用于接收入射于通孔內(nèi)的激發(fā)光并發(fā)射受激光；其中，通孔的內(nèi)壁對(duì)激發(fā)光和受激光具有反射性；還包括放置于通孔入光口一側(cè)并覆蓋入光口的第一分光裝置，該第一分光裝置能夠透射激發(fā)光同時(shí)反射受激光。
[0007]本實(shí)用新型還提出一種發(fā)光裝置，包括激光源和前述的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置；其中，激光源發(fā)出的激光聚焦地入射并透射第一分光裝置并進(jìn)入通孔以激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料。
[0008]由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料被設(shè)置在基板的通孔內(nèi)，且與基板的內(nèi)壁良好接觸，保證了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層與基板之間具有較大的接觸面積，使得其具有良好的散熱效果；同時(shí)，由于基板通孔的內(nèi)壁對(duì)激發(fā)光和受激光都具有較高的光反射率，基板的通孔形成了光收集器，收集后的光只能從通孔的出光口出射，只要控制了基板通孔的出光口的面積，就能控制光源的發(fā)光面積，進(jìn)而得到光學(xué)擴(kuò)展量小的高亮度光源。
[0009]【附圖說(shuō)明】:
[0010]圖1A是本實(shí)用新型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖1B是本實(shí)用新型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2是本實(shí)用新型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖3是本實(shí)用新型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖4是本實(shí)用新型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖5是使用了本實(shí)用新型的發(fā)光裝置的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]【具體實(shí)施方式】:
[0017]請(qǐng)參見(jiàn)圖1A，圖1A是本實(shí)用新型的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本實(shí)施例的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置包括帶有通孔106的基板101，通孔106兩端分別為入光口107和出光口 108。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置還包括設(shè)置于通孔106內(nèi)并與通孔106內(nèi)壁緊密接觸的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103，在本實(shí)施例中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料填充于通孔106內(nèi)部，該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103用于接收入射于通孔內(nèi)的激發(fā)光104并發(fā)射受激光。其中，通孔106的內(nèi)壁對(duì)激發(fā)光和受激光具有反射性。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置還包括放置于通孔106入光口一側(cè)并覆蓋入光口 107的第一分光裝置102，該第一分光裝置102能夠透射激發(fā)光104同時(shí)反射受激光。
[0018]在本實(shí)施例中，激發(fā)光104從入光口 107的一側(cè)入射，透過(guò)第一分光裝置102，然后入射到波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103上，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103受到激發(fā)光104的激發(fā)，進(jìn)而產(chǎn)生不同于激發(fā)光波長(zhǎng)的受激光。通孔106的內(nèi)壁對(duì)激發(fā)光和受激光都具有反射性，因此激發(fā)光和受激光在通孔106內(nèi)會(huì)發(fā)生多次散射反射，在這個(gè)過(guò)程中激發(fā)光會(huì)多次入射于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料并對(duì)其激發(fā)。由于第一分光裝置102能夠反射受激光，因此大部分剩余激發(fā)光和受激光的混合光都會(huì)從通孔的出光口 108輸出形成輸出光105。當(dāng)然，會(huì)存在部分散射后的激發(fā)光從入光口 107透過(guò)第一分光裝置102泄漏出形成光損失，但是這種損失不大，往往是可以接受的。
[0019]在本實(shí)施例中，通過(guò)將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103設(shè)置在基板101的通孔106內(nèi)且與通孔內(nèi)壁緊密接觸，保證了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103與基板101之間具有較大的接觸面積，使其具有良好的散熱效果；同時(shí)，由于基板通孔106的內(nèi)壁具有較高的光反射率，基板的通孔106形成了光收集器，收集后的光只能從通孔的出光口 108出射，所以只要控制了通孔的出光口 108的面積，就能控制光源的發(fā)光面積，進(jìn)而得到光學(xué)擴(kuò)展量小的高亮度光源。
[0020]在本實(shí)施例中，通孔106的內(nèi)壁對(duì)激發(fā)光和受激光都具有光反射性，這種反射既可以是漫反射，也可以是鏡面反射。由于激發(fā)光和受激光都要在通孔106內(nèi)經(jīng)過(guò)多次反射后再出射，為了保證較高的出光效率，內(nèi)壁對(duì)激發(fā)光和受激光的反射率最好在80%以上，過(guò)低的反射率一方面會(huì)使光源效率降低，另一方面也會(huì)產(chǎn)生大量的熱，使基板101的導(dǎo)熱負(fù)擔(dān)加重。優(yōu)選的，基板101的材料可以選用白色多孔陶瓷，例如，氧化鋁陶瓷，白色多孔陶瓷對(duì)可見(jiàn)光具有良好的漫反射特性，反射率可以到到95%甚至更高。另外，基板101的材料也可以選用金屬鋁，金屬鋁的導(dǎo)熱系數(shù)更高，能更有效地導(dǎo)走波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103產(chǎn)生的熱。金屬鋁的反射率低于白色多孔陶瓷，如果能在其通孔的內(nèi)壁鍍上一層高反射膜，那么效果更佳。至于其他材料，只要對(duì)激發(fā)光和受激光都具有光反射性，都可以使用，同理應(yīng)在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
[0021]在本實(shí)施例中，第一分光裝置102設(shè)置在通孔106的入光口 107 —側(cè)并覆蓋入光口 107，它透射激發(fā)光104并反射波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103產(chǎn)生的受激光。在實(shí)際應(yīng)用中，波長(zhǎng)分光濾光片是第一分光裝置102的最常見(jiàn)的選擇。優(yōu)選的，第一分光裝置的分光作用面面向基板101，這樣可以提高反射受激光的效率。
[0022]除了波長(zhǎng)分光方式，第一分光裝置102還可以同時(shí)具有角度分光特性。例如，它對(duì)以第一角度范圍入射的激發(fā)光透射，而對(duì)第一角度范圍以外的其他角度入射的激發(fā)光大部分反射。具體舉例來(lái)說(shuō)，第一分光裝置102對(duì)入射角小于30度的激發(fā)光全部透射，而對(duì)入射角在30-90度的激發(fā)光大部分反射，這樣，當(dāng)激發(fā)光104以小于30度入射角入射到第一分光裝置102時(shí)，它能完全透過(guò)，而當(dāng)激發(fā)光104在通孔104內(nèi)經(jīng)過(guò)散射反射后，當(dāng)散射的激發(fā)光以30-90度角入射到第一分光裝置102時(shí)，它又被反射回通孔106內(nèi)，這樣就減少了通孔106內(nèi)的激發(fā)光從入光口 107的泄漏，提高了激發(fā)光的利用率。
[0023]為了使入射激發(fā)光104的會(huì)聚光斑能量分布均勻，避免能量過(guò)于集中引起波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料飽和甚至損壞，優(yōu)選的，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置還包括設(shè)置于通孔的入光口的散射層(圖中未畫出)。散射層可以將激發(fā)光散射，從而比較分散的入射于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，降低局部的激發(fā)功率密度，以提高激發(fā)光激發(fā)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料103的激發(fā)效率。
[0024]實(shí)現(xiàn)該散射層有多種方式。最簡(jiǎn)單的就是使第一分光裝置102同時(shí)具有勻光功能，例如，在分光裝置102中摻散射粒子