CN101936508A - 光源波长调变装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种光源波长调变装置，其包括：一基板，其以具备良好透光性的材料所构成；一波长调变层，其设于所述基板上，其以波长调变材料所构成，并予以图形化或复层方式设置，同时，所述波长调变层进一步与所对应的光源间具有间隙，用以达到最佳光源波长的调变；如此，能使原本太阳能电池或发光二极管没有响应或响应较差的光源频谱转换至最佳应用效能的范围区段，用以提升其光源利用效率，且使LED产生白光发光方式通过波长调变，以提升其发光演色性、转换效能及使用寿命。

Description

光源波长调变装置
技术领域
本发明有关于一种波长调变装置，特别是指一种针对光源的波长加以调变，能使原本没有响应或响应较差的光源频谱转换至最佳应用效能范围区段的光源波长调变装置。
背景技术
按，光能科技是当前能源研发、应用重要的项目，以太阳能利用为例，太阳能电池对光波长的响应虽因不同材料系统而有所不同，但如果能使太阳能电池对将原本太阳光谱没有或较差响应的频谱转换成响应最大的波段，则将大为提升其光能利用效率，如图1所示的太阳光的光谱-波长坐标图，其光谱曲线90依其波长由小至大约可分成三个光谱区段，包括紫外线区段92、可见光区段91及红外线区段93，其中，所述可见光区段91及其相邻的所述红外线93部分区段为目前太阳能光伏电池利用效能最佳的光谱区段；故最终如何将所述光谱曲线90的紫外线区段92扩大其为波长较长的可见光区段91与红外线区段93部分区段是本发明开发的重点。
再者，有关发光二极管(Light Emitting Diodes，LED)的光能应用也是一重要项目，尤其应用于照明设备，也是现今光电产业、照明产业发展的重点，现行发光二极管(LED)发出白光的方式之一，将荧光材料覆盖于发光二极管芯片并加以封装成一体，借助荧光材料所激发的光束与LED所发射的剩余激发光束混合而构成白光，但此种方式因光源与荧光材料直接接触，而使光源的温度导致荧光材料的退化，使得其发光效能降低或产生色衰退，此现象也需一并加以克服、突破的必要。
因此，有鉴于现有光能利用的不足及其结构设计上未臻理想的事实，本发明便给出了一种更具光能利用效率性的光源波长调变装置，以服务社会大众及促进此业的发展。
发明内容
本发明的目的在提供一种光源波长调变装置，其利用荧光材料与光源间不直接接触的间隙技术，再通过波长调变装置，使原本太阳能电池没有响应或响应较差的光源频谱转换至最佳应用效能的范围区段，用以提升其光源利用效率。
本发明的再一目的在提供一种光源波长调变装置，其能使LED的白光发光方式借助荧光材料与光源间不直接接触的间隙技术，通过波长调变装置，以达到提升其发光效能及使用寿命。
本发明为达上述目的所采用的技术手段包括：一基板，其由具备良好透光性且具有导热作用的材料所构成；一波长调变层，其设于所述基板上，所述波长调变层是以波长调变材料所构成，所述波长调变层与所对应应用的光源间具有不直接接触的间隙。
本发明光源波长调变装置的技术手段进一步包括利用所述波长调变层以多种不同波长转换的荧光粉材料混合构成、所述波长调变层予以图形化或区域化及以单层或复层方式设置，用以达到最佳光源波长的调变，使原本太阳能电池没有响应或响应较差的光源频谱转换至最佳应用效能的范围区段，用以提升其光源利用效率，且也可使LED的白光发光方式通过波长调变，以提升其发光演色性、转换效能及使用寿命。
本发明有益效果在于：所述光源波长调变装置借助波长调变材料与光源间不直接接触的间隙技术，并利用所述波长调变层以多种波长转换不同的荧光粉材料混合构成、所述荧光粉层予以图形化及所述荧光粉层的复层方式设置等技术，用以达到光源波长的调变，使原本太阳能电池没有响应或响应较差的光源频谱转换至最佳应用效能的范围区段，用以提升其光源利用效率，且也可使LED的白光发光方式通过波长调变，以提升其发光效能与演色性，并降低其老化速率。
附图说明
图1：太阳光的光谱波长坐标示意图。
图2：本发明第一实施例的结构剖视示意图。
图3A：本发明第一实施例的荧光粉层图形化示意图一。
图3B：图3A的荧光粉层图形化剖视示意图一。
图4A：本发明第一实施例的荧光粉层图形化示意图二。
图4B：图4A的荧光粉层图形化剖视示意图二。
图5A：本发明第二实施例的剖视示意图一。
图5B：本发明第二实施例的剖视示意图二。
图6A：本发明第三实施例的剖视示意图一。
图6B：本发明第三实施例的剖视示意图二。
图6C：本发明第三实施例的剖视示意图三。
图7：本发明第三实施例的频谱曲线示意图。
主要元件符号说明：
11  薄膜       10  光源波长调变装置    12  波长调变层
13  基板       14A  凸域层             14B  凹域层
15、15A、15B、15C  间隙    20  光源    21  太阳能电池
30  发光二极管  31  发光二极管芯片  32  散热电路基板
33  频谱曲线    34  第一频谱曲线    35  第二频谱曲线    36  第三频谱曲线
具体实施方式
为使对本发明的技术特征及所达到的功效更有进一步的了解与认识，谨佐以较佳的实施例图及配合详细的说明，说明如后：
请参阅图2，本发明光源波长调变装置第一实施例，所述光源波长调变装置10包括有一波长调变层12及基板13；其中，所述基板13为一载体，是由可供穿透紫外线、可见光或红外线，具有良好透光性的材料所构成(如玻璃板、亚克力板、塑料板、透明陶瓷板等)，且所述基板13上进一步包含有一薄膜11，所述薄膜11是由具备透光性并导热、导电的材料所构成(如透明钻石薄膜、纳米碳管薄膜、铟锡氧化物薄膜(ITO，IndiumTin Oxide)；其中，所述波长调变层12设于所述薄膜11上，且所述波长调变层12以具有波长调变功能的材料所构成，例如荧光粉，所述波长调变材料也可是以有机高分子为载体并于所述载体内添加包含有机波长调变材料、无机量子点荧光演色调变材料及有机纳米颗粒荧光增光粉或无机荧光材料及其组成或其复合材料等，所述波长调变材料可将波长短的光线转换变成波长长的光线(反之也可)；所述波长调变层12供光源20(太阳光)照射通过，并用以改变所述光源20的波长，使原本太阳能电池21(参图3B、图4B)没有响应或响应较差的光源频谱转换至最佳应用效能的范围区段，用以提升其光源利用效率。
再者，所述波长调变层12以单层式或多层式结构涂布方式(Coating)形成薄膜式或厚膜式或板片，并设于所述基板13的薄膜11上(可全部或局部)；又，所述波长调变层12以多种不同波长转换的荧光粉材料加入有机高分子载体加以混合构成，且在适当实施方式中，所述波长调变层12予以图形化(或区域化)，如图3A、3B所示，所述基板13具有所述波长调变层12所形成的凸域层14A；或如图4A、4B所示，所述基板13具有所述波长调变层12所形成的凹域层14B；如此，所述荧光粉层图形化所构成的几何光学功能的凸域层14A或凹域层14B(或反射层或其它图形)可以配合所述光源20(太阳光)行进路线并产生聚光或散色或扩散膜效果，得以使对应的太阳能电池21对光源(太阳光)20的吸收效率大为提升。
又如图5A、5B所示，本发明光源波长调变装置第二实施例，其基于第一实施例的结构基础上说明所述光源为一发光二极管(LED)30时的实施状态，所述发光二极管30在散热电路基板32上设置有至少一(或数个)发光二极管芯片(LED chip)31，且所述发光二极管(LED)30与所述波长调变层12间具有不直接接触的间隙15(其间隙为空气或折射率匹配的介质材料)；所述发光二极管芯片31发出的光线将行进通过所述波长调变层12图形化所构成的凸域层14A或凹域层14B(或其它图形)，进而产生聚光或散色或扩散膜效果，得以使其产生白光的效射范围扩大，且所述波长调变层12不会受所述发光二极管30(光源)温度的影响，不会产生荧光粉的非常态退化现象，而得以大为提升其发光效率及使用寿命。
如图6A、6B及图6C所示，本发明光源波长调变装置第三实施例，其基于第一实施例的结构基础上加以变化设置，其中，所述波长调变层12以复层方式设置，且所述波长调变层12间设有一不直接接触的间隙15A、15B、15C(其间隙为空气或折射率匹配的介质材料)，再者，各所述波长调变层12可随不同波长材料加以调配设置，如较下层(近光层，接近光源处)的波长调变层12其荧光材料的发光量子效率(Luminescencequantum efficiency)大于或等于较上层(远光层，远离光源处)(或其它布设)；当所述发光二极管30(或光源20)发出的光线通过所述复层设置的所述波长调变层12时(近光层)，其波长将逐渐(逐层)被调变而至利于产生白光的频谱波段(或太阳能电池对太阳光吸收效率大的频谱波段)。
如图7所示，所述光源20(如太阳光或荧光灯或发光二极管)所原有光线的频谱曲线33，经第一层波长调变层12的调变成为波长较长的第一频谱曲线34，继经第二层波长调变层12的调变成为波长更长的第二频谱曲线35，再经第三层波长调变层12的调变成为波长最长的第三频谱曲线36，而所述第三频谱曲线36即是太阳能电池或发光二极管吸收效率最大或最利于产生白光的频谱波段。
本发明光源波长调变装置借助波长调变材料与光源间不直接接触的间隙技术，并利用所述波长调变层以多种波长转换不同的荧光粉材料混合构成、所述荧光粉层予以图形化及所述荧光粉层的复层方式设置等技术，用以达到光源波长的调变，使原本太阳能电池没有响应或响应较差的光源频谱转换至最佳应用效能的范围区段，用以提升其光源利用效率，且也可使LED的白光发光方式通过波长调变，以提升其发光效能与演色性，并降低其老化速率。
综上所述，本发明确已符合发明专利的要件，爰依法提出专利申请。只是以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，故举凡依本发明所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的申请专利范围内。

Claims (13)

1.一种光源波长调变装置，其特征在于包括：
一个基板，由具备良好透光性且具有导热作用的材料所构成；
一个波长调变层，设于所述基板上，所述波长调变层以波长调变材料所构成，所述波长调变层与所对应应用的光源间具有不直接接触的间隙。
2.如权利要求1所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述基板进一步包括有一个薄膜，所述薄膜设于所述基板上，且所述波长调变层设置于所述薄膜上。
3.如权利要求2所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述基板由透光材料构成，所述透光材料选用玻璃、亚克力、塑料或透明陶瓷。
4.如权利要求2所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述薄膜由具备透光性并导热、导电的材料所构成，所述薄膜选用透明钻石薄膜、纳米碳管薄膜或铟锡氧化物薄膜。
5.如权利要求1所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述波长调变层由荧光粉、有机高分子为载体并于所述载体内添加包含有机波长调变材料的材料、无机量子点荧光演色调变材料、有机纳米颗粒荧光增光粉或无机荧光材料及其组成或其复合的材料构成。
6.如权利要求1所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述波长调变层形成图形化或区域化。
7.如权利要求6所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述图形化包括具有几何光学功能的凸域层或凹域层或反射层。
8.如权利要求1所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述波长调变层间是以复层方式组合设置。
9.如权利要求8所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述各波长调变层之间设有一个间隙。
10.如权利要求9所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述各波长调变层间的间隙为空气或折射率匹配的介质材料。
11.如权利要求1所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述波长调变层与光源间的间隙为空气或折射率匹配的介质材料。
12.如权利要求8所述的光源波长调变装置，其特征在于，邻近光源的所述波长调变层的发光量子效率大于或等于远光的波长调变层。
13.如权利要求1-12其中任意一项所述的光源波长调变装置，其特征在于，所述光源为发光二极管或荧光灯或太阳光。
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