CN102410499A - 基于光波长转换的光源及其二次激发方法 - Google Patents
基于光波长转换的光源及其二次激发方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102410499A CN102410499A CN2010105314986A CN201010531498A CN102410499A CN 102410499 A CN102410499 A CN 102410499A CN 2010105314986 A CN2010105314986 A CN 2010105314986A CN 201010531498 A CN201010531498 A CN 201010531498A CN 102410499 A CN102410499 A CN 102410499A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- light
- wavelength conversion
- optical
- conversion material
- peak wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 title claims abstract description 180
- 230000005284 excitation Effects 0.000 title claims abstract description 55
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 261
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 199
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 claims description 40
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 15
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 11
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 9
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 8
- 229910019990 cerium-doped yttrium aluminum garnet Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000013461 design Methods 0.000 description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 4
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- 229910019655 synthetic inorganic crystalline material Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 description 3
- 239000005132 Calcium sulfide based phosphorescent agent Substances 0.000 description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 2
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910004283 SiO 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 208000014674 injury Diseases 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 1
- 230000011514 reflex Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 1
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Optical Filters (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
一种基于光波长转换的光源及其二次激发方法，该光源包括提供具有第一峰值波长的激发光的激发光源；第一光波长转换材料，用来吸收激发光并激发具有第二峰值波长的光；尤其是还包括第二光波长转换材料，用来吸收该具有第二峰值波长的光并激发具有第三峰值波长的受激发光。采用第一及第二滤光片来夹置所述第一、第二光波长转换材料，使未被吸收的激发光可被至少一滤光片所反射，而受激发光可透射过滤光片为光源提供出射光，有利于提高光转换的萃取效率。采用本发明，光源提高光转换效率的同时有效降低了成本。
Description
技术领域 本发明涉及带光波长转换材料的照明装置，尤其涉及所述照明装置的光激发方法及结构。
背景技术 基于光波长转换来产生白光因具有高效、低成本的优势，已成为现有光源提供白光或单色光的主流技术。
现有光波长转换材料包括荧光粉、发光染料或纳米发光材料。以荧光粉为例，美国专利US 5,998,925公开了一种使用YAG荧光粉和蓝色发光体来生成白光的技术方案，其中蓝光发光体用作为激发光源，YAG荧光粉吸收一部分蓝光，所受激发得到的黄光与剩余的蓝光混合生成白光。该方案所实现的白光具有非常高的效率。
美国专利或专利申请US6,685,852 B1、US6,294,800 B1和US 6,844,671中分别提到一种以UV LED(紫外光LED)为激发光源来生成白光的方法。由于紫外光为非可见光，因此将多种可被紫外光(UV光)激发产生不同受激发光的荧光粉相混合，利用被激发出的不同色光来混合生产白光。该方案所实现的白光具有较高的显色指数，但荧光粉之间的相互吸收制约了光源的发光效率。
美国专利US6,469,322B1公开了一种可被UV光激发产生绿光的绿色荧光粉。与此同时，针对发光染料或纳米发光材料的研发也在发展中，各种新材料不断出现。
上述现有技术的不足之处在于：各种光波长转换材料的光转换效率与激发光相关，例如，率先使用于PDP可被UV光激发产生红(R)、绿(G)、蓝(B)光的现有荧光粉中，除了蓝色荧光粉，例如(Sr，Ba，Ca，Mg)5(PO4)3Cl:Eu可以使用400nm左右的近紫外光来激发外，其余荧光粉都必须使用深紫外光来激发。而现有用来提供激发光的发光体，尤其是固态光源，的发光效率又与发光波长相关：例如，根据专业技术网站(光电新闻网)所公开的数据，蓝紫光半导体发光体InxGa1-xN的效率如图1所示，发光的效率峰值所对应的光波长约为420nm左右，进入深紫外波段后的发光效率则快速下降。对于现有半导体发光源来说，一般近紫外波段390nm～410nm的发光效率最为高效，但此波段的光显然不宜用来激发多数的现有UV荧光粉。虽然近年来已经加快研发可被所述波段近紫外光激发的UV荧光粉，但目前已获知的UV荧光粉(除蓝色荧光粉外)不是激发效率不高，就是荧光粉本身热稳定性不好。而效率和热稳定性俱佳的荧光粉，例如YAG:Ce荧光粉或LuAG:Ce荧光粉，却又不能被近紫外光激发。
因此，半导体高效出射光与荧光粉高效吸收光之间的波段不匹配限制了现有白光光源光效率的进一步提高。
发明内容 本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足之处，而提出一种光源及方法，来低成本地提高白光或单色光的产生效率。
为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：基于现已有可被蓝光高效激发的第一类光波长转换材料，例如YAG荧光粉或LuAG荧光粉，以及可被近紫外光高效激发的第二类光波长转换材料，例如蓝色荧光粉，且所述两类光波长转换材料的光转换作用既高效又稳定；若以该两类光波长转换材料为例并结合之，先使用近紫外光来激发第二类光波长转换材料产生蓝光，再使用该蓝光来激发相应的第一类光波长转换材料产生各种单色光，应可以高效高效获得所要的单色光或若干单色光的混合光。
作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种基于光波长转换的光源，包括提供具有第一峰值波长的激发光的激发光源，吸收该激发光并激发出具有第二峰值波长的光的第一光波长转换材料；尤其是，还包括吸收该具有第二峰值波长的光并激发出具有第三峰值波长的受激发光的第二光波长转换材料。
具体地说，上述方案中，所述第一光波长转换材料与所述第二光波长转换材料或者分层叠置在一起，或者同层混杂在一起。当分层叠置时，光源还可以包括介于该第一光波长转换材料和第二光波长转换材料之间的滤光片，用来透射所述具有第二峰值波长的光及反射所述受激发光。所述激发光源为UV LED或UV激光，所述第一峰值波长的可选范围为200nm～420nm；所述第二峰值波长的可选范围为420nm～480nm。所述第一光波长转换材料与所述第二光波长转换材料覆盖在所述激发光源的发光面上。
上述各方案中的光源还包括可反射具有所述第一峰值波长的激发光的滤光片；所述激发光源和所述第一、第二光波长转换材料在该滤光片的同一侧，从而阻止该激发光进入该滤光片的另一侧。
具体说来，所述第一光波长转换材料包括BaMg2Al16O27:Eu2+、(Sr，Ba，Ca，Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+或BaMgAl10O17:Eu2+。所述第二光波长转换材料包括(Y，Lu，Se，La，Gd，Sm)中的至少一种，同时包括Al，Ga，In中的至少一种，并掺杂Ce作为发光中心。进一步地，该第二光波长转换材料可以表达为Y3-xMxAl5O12:Ce，其中0＜＝x＜＝3，M为Lu，Se，La，Gd，Sm中的一种。具体地，该第二光波长转换材料包括Y3Al5O12:Ce或Lu3Al5O12:Ce。所述光源还包括与所述第一或第二光波长转换材料相混合的散射颗粒，例如但不限于氧化钛或氧化铝颗粒。
更进一步，上述各方案中的光源还包括带动所述第一或第二光波长转换材料与所述激发光源处于相对运动中的运动台及其伺服装置。
上述方案中，还包括反光片，所述第一光波长转换材料和第二光波长转换材料在该反光片的同一侧迎向所述激发光；以及一斜设在所述激发光的光路上用来分离受激发光的分光滤光片。进一步地，还包括可透射所述激发光和受激发光及反射具有所述第二峰值波长的光的第一滤光片；所述第一、二光波长转换材料被置在该第一滤光片和所述反光片之间。
或，上述方案中，还包括可透射所述激发光及反射具有所述第二峰值波长或/和第三峰值波长的光的第一滤光片，用来隔离所述激发光源和所述第一、第二光波长转换材料。进一步可包括可透射具有所述第三峰值波长的光及反射所述激发光的第二滤光片；所述第一光波长转换材料和第二光波长转换材料被置在所述第一滤光片和该第二滤光片之间。该第二滤光片还或者透射或者反射具有所述第二峰值波长的光。更进一步，该第二滤光片还透射具有第四峰值波长的光；一用来提供具有所述第四峰值波长的激发光的第二激发光源在该第二滤光片的一侧，将具有所述第四峰值波长的激发光射往异侧介于第一滤光片和第二滤光片之间的光波长转换材料；所述光波长转换材料还包括吸收所述具有第四峰值波长的光并激发出预定峰值波长的受激发光的第三光波长转换材料。
或，上述方案中，光源还包括一用来提供具有第四峰值波长的激发光的第二激发光源，与所述提供具有第一峰值波长的激发光的激发光源隔着光波长转换材料相对；所述光波长转换材料还包括吸收所述具有第四峰值波长的光并激发出预定峰值波长的受激发光的第三光波长转换材料。
进一步地，上述方案的光源还包括一分光滤光片，斜设在所述具有第四峰值波长的激发光的光路上，用来将具有第三或/和第二峰值波长的光分离往光源的光输出口。
上述各方案中，所述第一或第二光波长转换材料以各种所述滤光片或反光片为依托进行粘附或依次进行粘附。该所述第一或第二光波长转换材料所在层与该层上方或下方相邻的所述滤光片或反光片之间可以存在空气隙。
上述各方案中，所述第二光波长转换材料对所述具有第一峰值波长的光的最大吸收率小于该第二光波长转换材料对该具有第二峰值波长的光的最大吸收率的50％或30％。
作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种二次激发方法，用于基于光波长转换的光源，包括步骤：
引入具有第一峰值波长的光用作为激发光；
设置第一光波长转换材料来吸收所述激发光以受激产生具有第二峰值波长的光；尤其是，还包括步骤：
设置第二光波长转换材料来吸收所述具有第二峰值波长的光以受激产生具有第三峰值波长的受激发光。
上述方案中，还包括步骤：设置一可反射激发光的滤光片，将来自激发光源的所述激发光和所述第一、第二光波长转换材料设置在该滤光片的同一侧，来阻止未被吸收的激发光进入该滤光片的另一侧。
或，包括步骤：设置使所述第一或第二光波长转换材料处于与所述激发光源的相对运动中。
或，包括步骤：设置可透射所述激发光及反射具有所述第二峰值波长或第三峰值波长的光的第一滤光片，激发光从该第一滤光片的一侧透射往另一侧的所述第一、第二光波长转换材料。进一步包括步骤：设置一可透射具有所述第三峰值波长的光及反射所述激发光的第二滤光片；将所述第一光波长转换材料和第二光波长转换材料设置在所述第一滤光片和该第二滤光片之间。该第二滤光片或者透射或者反射具有所述第二峰值波长的光。
或，包括步骤：引导具有第四峰值波长的激发光用作为第二激发光；设置第三光波长转换材料来吸收所述第二激发光以受激产生具有预定峰值波长的光。进一步地，所述第四峰值波长为第二峰值波长，第三光波长转换材料为第二光波长转换材料。
采用上述各技术方案的光源，具有易于实现、低成本及其所带来的性价比高之优点。
附图说明 图1示意了现有半导体发光体发光效率与发光波长之间的关系曲线；
图2示意了本发明光源的工作原理；
图3示意了本发明光源的实施例结构之一；
图4示意了本发明光源的实施例结构之二；
图5示意了本发明光源的实施例结构之三；
图6示意了本发明光源的实施例结构之四；
图7示意了本发明光源的实施例结构之五；
图8示意了现有一种蓝色荧光粉的吸收谱和发射谱；
图9示意了现有一种黄色荧光粉的吸收谱和发射谱；
图10示意了现有一种绿色荧光粉的吸收谱和发射谱；
图11示意了现有一种红色荧光粉的吸收谱和发射谱；
图12示意了图4结构的改进实施例。
具体实施方式 下面，结合附图所示之最佳实施例进一步阐述本发明。
在本发明中，用于基于光波长转换的光源的高效转换方法如图2所示，包括以下必不可少的步骤：
引入具有第一峰值波长的光，例如UV光用作为激发光；
设置第一光波长转换材料来吸收所述激发光以受激产生具有第二峰值波长的光，例如蓝光；
设置第二光波长转换材料来吸收所述蓝光以受激产生具有预定的第三峰值波长的受激发光。
依据上述方法，可以设计本发明光源如图3所示，至少包括提供具有第一峰值波长的激发光的激发光源1，吸收该激发光并激发出具有第二峰值波长的光的第一光波长转换材料2，以及吸收该具有第二峰值波长的光并激发出具有第三峰值波长的受激发光的第二光波长转换材料3。所述第一、第二光波长转换材料包括荧光粉、纳米发光材料或发光染料，可以通过一种或一种以上的透明材料来结合在一起，以便光源具有稳定的出光特性。以但不限于荧光粉为例，透明材料可以是透明胶体或透明玻璃材料，与荧光粉混合或溶合成型；也可以是透明塑料薄膜材料，将荧光粉热压在该透明塑料薄膜材料上。对具有防潮要求的荧光粉而言，还可以用上述提及的任何透明材料来夹持所述荧光粉，及可进一步进行密封。为便于光波长转换材料散热，光波长转换材料最好呈片状以层分布。
在该图3中，所述第一光波长转换材料2与所述第二光波长转换材料3分层叠置在一起。所述激发光源1可以是固态发光器件，例如但不限于发UV光的LED或激光器件。这样，可以直接将所述第一光波长转换材料2与所述第二光波长转换材料3逐层覆盖在该固态发光器件(例如LED)的发光面上。所述第二光波长转换材料3对所述具有第一峰值波长的光(即所述激发光)的最大吸收率最好小于该第二光波长转换材料对该具有第二峰值波长的光的最大吸收率的50％；如果小于30％则光转换效率会更好。为讨论方便，我们考虑所述第一峰值波长的可选范围为200nm～420nm，第二峰值波长的可选范围例如但不限于为420nm～480nm，因而假设图中第一光波长转换材料2对UV光以外的光、第二光波长转换材料3对蓝光以外的光的吸收率均为零，则UV激发光激发第一光波长转换材料2产生蓝光，该蓝光背向发射的部分被LED表面反射回正向，并与向正向发射的部分一起激发第二光波长转换材料3；第二光波长转换材料3受激发光，其向背向发射的光部分会被第一光波长转换材料2或LED的发光面散射或反射回正向，以最终形成正向发射，与正向发射的受激发光一起提供为光源出射光。
实际上，所述第一光波长转换材料与所述第二光波长转换材料也可以选择如图5所示，按现有加工方式混杂在同一光波长转换材料层8中，再覆盖在LED的发光面上。为保护人眼免受UV光辐射的伤害，光源的出射光最好不含有UV光，因此采用UV光为激发光时本发明方法最好设置一可反射激发光的滤光片，把来自激发光源的所述激发光和所述第一、第二光波长转换材料设置在该滤光片的同一侧，来阻止未被吸收的激发光进入该滤光片的另一侧。故设计图3的光源还包括一可反射UV光的滤光片4，如虚线所示；所述UV激发光源和所述第一、第二光波长转换材料在该滤光片4的同一侧，从而阻止未被光波长转换材料吸收的UV光进入该滤光片4的另一侧，受激发光及其他预定波长的光(由滤光片4的选择特性而定)则穿透该滤光片4提供为光源出射光。该结构中，穿透第二光波长转换材料3所在层被滤光片4所反射回的UV光还可以在穿透光波长转换材料层的过程中被所述第一光波长转换材料2部分吸收，进一步激发出部分用来激发第二光波长转换材料3的蓝光，从而进一步提高光源的光转换效率。
当UV激发光源1不具有如LED似的发光平面时，本发明方法可以设置可透射所述激发光及反射具有所述第二峰值波长或/和第三峰值波长的光的第一滤光片，激发光从该第一滤光片的一侧透射往另一侧的所述第一、第二光波长转换材料。具体如图4实施例所示，采用一可透射UV光及反射蓝光的第一滤光片7，来隔离所述UV激发光源和所述第一、第二光波长转换材料；第一、第二光波长转换材料被置在该第一滤光片7和滤光片4之间。UV激发光5将透射过第一滤光片7来激发第一光波长转换材料2。若设计该实施例中的滤光片4为可透射受激发光及反射UV光和蓝光的第二滤光片，则蓝光将不能从上下两边的滤光片出去，只能在滤光片之间不断反射直至被第二光波长转换材料3吸收殆尽，将可以有效的降低第二光波长转换材料3的使用量，同时因降低材料颗粒对光造成的散射而进一步提高光发射效率。此时的实施例因仅受激发光可透射第二滤光片，故适用于单色光源。当选择使该实施例中的第一滤光片7还反射具有第三峰值波长的光(即所述受激发光)，则可进一步提高光源中受激发光的出射率。为节省成本，当置于第一、二滤光片间的光波长转换材料如图所示分层叠置时，因可利用第一光波长转换材料2所在层为第二光波长转换材料3的反射层，此时可以不限制第一滤光片7应反射蓝光的同时对受激发光具有反射特性。若不从成本角度出发，无疑在第一光波长转换材料2与第二光波长转换材料3之间插入一可透射具有第二峰值波长的光及反射受激发光的滤光片，将最大限度地提高受激发光的出射率；因该滤光片的插入方式非本发明重点，本发明不对该滤光片加以图示。
若设计该第二滤光片为可透射受激发光和蓝光及反射UV光，则可以提供混合光并通过改变第二光波长转换材料3的用量来改变蓝光在光源出射光中的混合比例。为提高光转换效率，还可以将该实施例改进如图6所示，光源还包括提供蓝色激发光6的第二激发光源，在所述第二滤光片4的一侧，将所述蓝色激发光射往异侧介于第一滤光片和第二滤光片之间的第二光波长转换材料3。
图6的实施例还可以扩展为：设计第二滤光片4为可透射受激发光和具有第四峰值波长的光及反射UV光(或反射UV光和蓝光)，将第二激发光源设计为其发光具有所述第四峰值波长，则可以在第一滤光片和第二滤光片之间增加如虚线所示的第三光波长转换材料，引导具有第四峰值波长的激发光从该第二滤光片的一侧透射往设置在该第一和第二滤光片之间的光波长转换材料，该第三光波长转换材料吸收具有所述第四峰值波长的光，所产生的受激发光可以与来自第二光波长转换材料的受激发光同属于(或不属于)相同或相近的光波段。当两种受激发光的主波长不同时，所述第二滤光片4应相应可透射该两种不同的受激发光，此时有利于提高光源出射光的显色指数。
进一步，在该扩展实施例中，可以设置一斜设在所述具有第四峰值波长的激发光的光路上的分光滤光片，用来将具有第三或/和第二峰值波长的光分离往光源的光输出口。该分光滤光片可设计为透射具有所述第四峰值波长的激发光及反射具有所述第三(或/和第二)峰值波长的光，具体如图7所示，将分光滤光片9斜设在所述第二激发光源与第二滤光片4之间，反射受激发光往光源的光输出口。根据光路设置，还可以将分光滤光片设计为具有与该实施例相反的透光属性，如反射具有第四峰值波长的激发光往光波长转换材料，同时透射各种受激发光往光源的光输出口；因其属于等同替换，不在此另加图示。当所述第四峰值波长不等于第二峰值波长时，介于第一滤光片7和第二滤光片4之间的光波长转换材料还可以包括除第一、二光波长转换材料之外的第三光波长转换材料。或者，仅限于两种 光波长转换材料存在时，使用具有该第四峰值波长的光来同时激发第二光波长转换材料以 提高该光波长转换材料的光转换效率。
实际上，该图7实施例中的第一滤光片7和第二滤光片4还可以被移除。使所述第二激发光源，与提供具有第一峰值波长的激发光的激发光源隔着光波长转换材料相对，直接完成对光波长转换材料的双面激发。将第一、第二和第三光波长转换材料混合或分层以分光滤光片9为依托进行粘附或依次进行粘附，可以具有最精简的结构。追加第一滤光片7和第二滤光片4则有利于提高利用光进行转换效率。
上述各实施例中，激发光峰值波长为200nm～420nm，蓝光波长范围为420～480nm；在该范围内，第一光波长转换材料以但不限于荧光粉BaMg2Al16O27:Eu2+、(Sr，Ba，Ca，Mg)5(PO4)3Cl:Eu2+或BaMgAl10O17:Eu2+为例，第二光波长转换材料包括(Y，Lu，Se，La，Gd，Sm)中的至少一种，同时包括Al，Ga，In中的至少一种，并掺杂Ce作为发光中心。具体来说，所述第二光波长转换材料可以为Y3-xMxAl5O12:Ce，其中0＜＝x＜＝3，M为Lu，Se，La，Gd，Sm中的一种；例如但不限于荧光粉Y3Al5O12:Ce或Lu3Al5O12:Ce。其中荧光粉BaMg2Al16O27:Eu2+的吸收谱和发射谱分别如图8的左右两曲线所示，YAG:Ce荧光粉的吸收谱和发射谱分别见于图9的左、右两曲线；可见荧光粉BaMg2Al16O27:Eu2+的发光光谱正好处于YAG:Ce荧光粉的吸收光谱中。当激发光源提供出射光波长390nm的激光时，用来直接激发YAG:Ce荧光粉，为了得到较高的转化量，则需要荧光粉的浓度和厚度很大，这样由于荧光粉颗粒本身的散射和吸收，造成整个效率的严重下降。而若本发明先用390nm激光激发荧光粉BaMg2Al16O27:Eu2+，再利用该荧光粉的受激发光来激发YAG:Ce荧光粉，可以有效的降低荧光粉的使用量，实现了光波长的高效转换。试验验证，若分别将蓝色荧光粉和YAG:Ce荧光粉与硅胶按质量比2∶1混合后制片，制片厚度0.1毫米的条件下，直接用405nm的激光来激发YAG:Ce荧光粉片产生黄光的效率为241m/W(流明/瓦)，而加入蓝色荧光粉片后的效率为2101m/W。
又如：具有第二峰值波长的光除了前述的蓝光，还可以是绿光。例如图10的左、右两曲线分别示意了绿色荧光粉Sr1.5Ba0.5SiO4:Eu的吸收光谱和发射光谱，图11的左、右两曲线分别示意了荧光粉CaS:Eu的吸收光谱和发射光谱。可以在本发明上述结构的光源中使用400nm的近紫外光来激发用作为第一光波长转换材料的绿色荧光粉，以产生第二峰值波长为540nm的绿光；再用该绿光来激发第二光波长转换材料荧光粉CaS:Eu，以产生第三峰值波长为650nm的红光。在该光波长转换材料实施例中，第二光波长转换材料同样对绿光以外的光，尤其是近紫外光的吸收率极低，而第一光波长转换材料对紫外光以外的光的吸收率也极低，二者组合使用，则大为提高由400nm激发光获取650nm红光的光转换效率。
在此，虽然不再赘述光波长转换材料的其它使用组合，但无疑在本发明精神指导下的其他组合实施例也将落入本发明保护范围。本发明方法还可以设置使所述第一或第二光波长转换材料处于与所述激发光源的相对运动中，将有利于解决光波长转换材料的积热问题而延长光源的使用寿命。例如将上述各实施例中的第一滤光片7如图5所示，替代以一运动台的透光台面；或者将该第一滤光片7附在所述台面上，在该运动台的伺服装置的带动下，该运动台的运动使其带动光波长转换材料与激发光发生相对运动，如转动。根据承载光波长转换材料的承载体的不同，所述相对运动还可以是指来回往复的移动。
基于上述各实施例中所存在的各种滤光片，所述层状分布的第一或第二光波长转换材料可以以这些滤光片为依托进行粘附或按不同材料分层依次进行粘附。因如何使用粘附物进行粘附为现有技术，不在此赘述。本发明要指出的是，所述第一或第二光波长转换材料所在层与该层上方或下方相邻的所述滤光片之间存在空气隙时，该空气隙可以使所述各所在层中未被吸收利用的角度较大的激发光在空气界面处发生全反射而返回该所在层，有助于提高荧光转换率，从而提高光输出强度。另外，为提高光波长转换材料对光的吸收率，还可以在上述各光波长转换材料中混入散射颗粒，例如但不限于氧化钛颗粒或氧化铝颗粒。
上述以图3～5为例的各实施例均示意了本发明光源的激发光与出射光间的纯透射式激发关系。实际应用中还可以考虑纯反射式激发关系，以图4结构为例将其改进示意如图12：用一反光片10来替换第二滤光片4，该反光片10对包括具有第一、二峰值波长的光和受激发光在内的光均具有反射作用；第一光波长转换材料2和第二光波长转换材料3依托设置在该反光片10的同一侧，迎向激发光5。斜设在激发光5光路上的分光滤光片9则用来分离受激发光(作用如同图7中)，不在此赘述。为提高光转换的萃取效率，还可以如图中虚线所示，增加可透射所述激发光和受激发光及反射具有所述第二峰值波长的光的第一滤光片7’，第一光波长转换材料2和第二光波长转换材料3置于该第一滤光片7’和反光片10之间。这样，具有第二峰值波长的光被限制在第一滤光片7’和反光片10之间进行传播，被反光片10反射回的受激发光5大部分被再次吸收。
Claims (12)
1.一种基于光波长转换的光源，包括提供具有第一峰值波长的激发光的激发光源，吸收该激发光并激发出具有第二峰值波长的光的第一光波长转换材料；其特征在于：
还包括吸收该具有第二峰值波长的光并激发出具有第三峰值波长的受激发光的第二光波长转换材料。
2.根据权利要求1所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
还包括可反射具有所述第一峰值波长的激发光的滤光片；所述激发光源和所述第一、第二光波长转换材料在该滤光片的同一侧，从而阻止该激发光进入该滤光片的另一侧；
3.根据权利要求1所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
还包括带动所述第一或第二光波长转换材料与所述激发光源处于相对运动中的运动台及其伺服装置。
4.根据权利要求1所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
还包括反光片，所述第一光波长转换材料和第二光波长转换材料在该反光片的同一侧迎向所述激发光；以及一斜设在所述激发光的光路上用来分离受激发光的分光滤光片。
5.根据权利要求1所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
还包括可透射所述激发光及反射具有所述第二峰值波长或/和第三峰值波长的光的第一滤光片，用来在光路上隔离所述激发光源和所述第一、第二光波长转换材料。
6.根据权利要求5所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
还包括可透射具有所述第三峰值波长的光及反射所述激发光的第二滤光片；所述第一光波长转换材料和第二光波长转换材料被置在所述第一滤光片和该第二滤光片之间。
7.根据权利要求5或6所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
所述第二滤光片还透射具有第四峰值波长的光；还包括一用来提供具有第四峰值波长的激发光的第二激发光源，在该第二滤光片的一侧，将具有所述第四峰值波长的激发光射往异侧介于第一滤光片和第二滤光片之间的光波长转换材料；
所述光波长转换材料还包括吸收所述具有第四峰值波长的光并激发出预定峰值波长的受激发光的第三光波长转换材料。
8.根据权利要求1所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
还包括一用来提供具有第四峰值波长的激发光的第二激发光源，与所述提供具有第一峰值波长的激发光的激发光源隔着光波长转换材料相对；所述光波长转换材料还包括吸收所述具有第四峰值波长的光并激发出预定峰值波长的受激发光的第三光波长转换材料。
9.根据权利要求7或8所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
还包括一分光滤光片，斜设在所述具有第四峰值波长的激发光的光路上，用来将具有第三或/和第二峰值波长的光分离往光源的光输出口。
10.根据权利要求4、5、6或9所述基于光波长转换的光源，其特征在于：
所述第一或第二光波长转换材料所在层与该层上方或下方相邻的各种所述滤光片或反光片之间存在空气隙。
11.一种二次激发方法，用于基于光波长转换的光源，包括步骤：
引入具有第一峰值波长的光用作为激发光；
设置第一光波长转换材料来吸收所述激发光以受激产生具有第二峰值波长的光；其特征在于，还包括步骤：
设置第二光波长转换材料来吸收所述具有第二峰值波长的光以受激产生具有第三峰值波长的受激发光。
12.根据权利要求11所述的二次激发方法，其特征在于，还包括步骤：
设置一可反射激发光的滤光片，将来自激发光源的所述激发光和所述第一、第二光波长转换材料设置在该滤光片的同一侧，来阻止未被吸收的激发光进入该滤光片的另一侧；或
设置使所述第一或第二光波长转换材料处于与所述激发光源的相对运动中；或设置可透射所述激发光及反射具有所述第二峰值波长或第三峰值波长的光的第一滤光片，激发光从该第一滤光片的一侧透射往另一侧的所述第一、第二光波长转换材料；或
引入具有第四峰值波长的光用作为第二激发光；设置第三光波长转换材料来吸收所述第二激发光以受激产生具有预定峰值波长的光。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010531498.6A CN102410499B (zh) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | 基于光波长转换的光源及其二次激发方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201010531498.6A CN102410499B (zh) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | 基于光波长转换的光源及其二次激发方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102410499A true CN102410499A (zh) | 2012-04-11 |
| CN102410499B CN102410499B (zh) | 2014-08-06 |
Family
ID=45912723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201010531498.6A Active CN102410499B (zh) | 2010-11-03 | 2010-11-03 | 基于光波长转换的光源及其二次激发方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102410499B (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102650812A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-08-29 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 光源组件、光源系统及投影装置 |
| CN106324963A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-01-11 | 青岛蓝之虹光电技术有限公司 | 应用波长转换原理的新型透射式背光光源装置 |
| CN107002981A (zh) * | 2014-10-08 | 2017-08-01 | 通用电气照明解决方案有限责任公司 | 用于在照明装置中进行颜色过滤的材料和光学组件 |
| WO2017148344A1 (zh) * | 2016-03-01 | 2017-09-08 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种波长转换装置和光源系统 |
| CN107422527A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-12-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种背光模组及液晶显示装置 |
| CN107688269A (zh) * | 2016-08-04 | 2018-02-13 | 青岛蓝之虹光电技术有限公司 | 应用波长转换原理的新型直下式背光光源装置 |
| CN107688271A (zh) * | 2016-08-04 | 2018-02-13 | 青岛蓝之虹光电技术有限公司 | 应用波长转换原理的新型光源装置 |
| CN107728412A (zh) * | 2016-08-11 | 2018-02-23 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 一种光源装置及相关投影系统 |
| WO2019061818A1 (zh) * | 2017-09-26 | 2019-04-04 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种波长转换装置及发光装置 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030092345A1 (en) * | 2001-11-09 | 2003-05-15 | Chien-Yuan Wang | Manufacturing method for white light source |
| CN1547266A (zh) * | 2003-12-11 | 2004-11-17 | 南亚塑胶工业股份有限公司 | 以二次激光方式产生白光光源的方法及其白光发光组件 |
| CN1630107A (zh) * | 2003-12-18 | 2005-06-22 | 郑子淇 | 发光装置 |
| CN101162745A (zh) * | 2006-10-09 | 2008-04-16 | 李屹 | 高效荧光转换的led光源及背光模块 |
| CN101539270A (zh) * | 2008-03-17 | 2009-09-23 | 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 | 具有发射角度选择特性的光波长转换方法 |
| CN101657671A (zh) * | 2007-02-22 | 2010-02-24 | 科锐Led照明科技公司 | 照明装置、照明方法、滤光器和滤光方法 |
| CN101828072A (zh) * | 2007-10-17 | 2010-09-08 | 吉可多公司 | 具有发光二极管和可移动的光调整构件的照明装置 |
-
2010
- 2010-11-03 CN CN201010531498.6A patent/CN102410499B/zh active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030092345A1 (en) * | 2001-11-09 | 2003-05-15 | Chien-Yuan Wang | Manufacturing method for white light source |
| CN1547266A (zh) * | 2003-12-11 | 2004-11-17 | 南亚塑胶工业股份有限公司 | 以二次激光方式产生白光光源的方法及其白光发光组件 |
| CN1630107A (zh) * | 2003-12-18 | 2005-06-22 | 郑子淇 | 发光装置 |
| CN101162745A (zh) * | 2006-10-09 | 2008-04-16 | 李屹 | 高效荧光转换的led光源及背光模块 |
| CN101657671A (zh) * | 2007-02-22 | 2010-02-24 | 科锐Led照明科技公司 | 照明装置、照明方法、滤光器和滤光方法 |
| CN101828072A (zh) * | 2007-10-17 | 2010-09-08 | 吉可多公司 | 具有发光二极管和可移动的光调整构件的照明装置 |
| CN101539270A (zh) * | 2008-03-17 | 2009-09-23 | 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 | 具有发射角度选择特性的光波长转换方法 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102650812A (zh) * | 2011-11-07 | 2012-08-29 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 光源组件、光源系统及投影装置 |
| CN102650812B (zh) * | 2011-11-07 | 2014-08-06 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 光源组件、光源系统及投影装置 |
| CN107002981A (zh) * | 2014-10-08 | 2017-08-01 | 通用电气照明解决方案有限责任公司 | 用于在照明装置中进行颜色过滤的材料和光学组件 |
| CN107002981B (zh) * | 2014-10-08 | 2021-05-07 | 通用电气照明解决方案有限责任公司 | 用于在照明装置中进行颜色过滤的材料和光学组件 |
| WO2017148344A1 (zh) * | 2016-03-01 | 2017-09-08 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | 一种波长转换装置和光源系统 |
| CN107688269A (zh) * | 2016-08-04 | 2018-02-13 | 青岛蓝之虹光电技术有限公司 | 应用波长转换原理的新型直下式背光光源装置 |
| CN107688271A (zh) * | 2016-08-04 | 2018-02-13 | 青岛蓝之虹光电技术有限公司 | 应用波长转换原理的新型光源装置 |
| CN107728412A (zh) * | 2016-08-11 | 2018-02-23 | 深圳市光峰光电技术有限公司 | 一种光源装置及相关投影系统 |
| CN107728412B (zh) * | 2016-08-11 | 2020-04-24 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种光源装置及相关投影系统 |
| CN106324963A (zh) * | 2016-11-16 | 2017-01-11 | 青岛蓝之虹光电技术有限公司 | 应用波长转换原理的新型透射式背光光源装置 |
| CN107422527A (zh) * | 2017-06-29 | 2017-12-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种背光模组及液晶显示装置 |
| WO2019061818A1 (zh) * | 2017-09-26 | 2019-04-04 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种波长转换装置及发光装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102410499B (zh) | 2014-08-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102410499B (zh) | 基于光波长转换的光源及其二次激发方法 | |
| CN102563543B (zh) | 基于光波长转换产生高亮度单色光的方法及光源 | |
| CN100502065C (zh) | 高效荧光转换的led光源及背光模块 | |
| CN101220272B (zh) | 发红光的氮化物荧光材料及使用其的白光发光装置 | |
| JP6241517B2 (ja) | 波長変換部材、発光デバイス及び波長変換部材の製造方法 | |
| CN205447345U (zh) | 一种波长转换装置和光源系统 | |
| US8174032B2 (en) | Semiconductor white light sources | |
| WO2009144922A1 (ja) | 白色ｌｅｄおよびそれを用いたバックライトならびに液晶表示装置 | |
| CN101498415B (zh) | 基于荧光粉提高混合光出射效率的光源及其方法 | |
| CN102252169A (zh) | 高亮度激发方法及基于光波长转换的发光装置 | |
| JP2005167177A (ja) | 発光装置 | |
| CN107515511A (zh) | 光源系统及投影设备 | |
| CN105911766A (zh) | 量子点发光装置、背光模组及液晶显示装置 | |
| CN102540656A (zh) | 发光装置及投影系统 | |
| CN101799583B (zh) | 基于光波长转换改善出射光颜色的方法 | |
| CN102720957A (zh) | 发光装置、投影装置和照明装置 | |
| CN106876561A (zh) | 一种远程荧光粉封装结构及其实现方法 | |
| JP2012533843A (ja) | 色温度可変発光器 | |
| CN107688269A (zh) | 应用波长转换原理的新型直下式背光光源装置 | |
| CN103579452A (zh) | 一种多面激发荧光粉的led光源 | |
| JP2013239318A (ja) | 発光ダイオード照明装置 | |
| CN111052519A (zh) | 发光装置 | |
| JP2021536119A (ja) | 光学装置 | |
| WO2022033257A1 (zh) | 一种可见光通信照明光源 | |
| JP2006172785A (ja) | 面発光装置及び面発光装置用導光板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: Light wavelength conversion-based light source and secondary excitation method thereof Effective date of registration: 20150312 Granted publication date: 20140806 Pledgee: Shenzhen Xingye financing Company limited by guarantee Pledgor: APPOTRONICS Corp.,Ltd. Registration number: 2015990000189 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20160517 Granted publication date: 20140806 Pledgee: Shenzhen Xingye financing Company limited by guarantee Pledgor: APPOTRONICS Corp.,Ltd. Registration number: 2015990000189 |
|
| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 518000 20-22, 20-22 headquarters building, 63 high tech Zone, Xuefu Road, Nanshan District, Guangdong Province, Guangdong. Patentee after: APPOTRONICS Corp.,Ltd. Address before: 518000 20-22, 20-22 headquarters building, 63 high tech Zone, Xuefu Road, Nanshan District, Guangdong Province, Guangdong. Patentee before: SHENZHEN GUANGFENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. |
|
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP03 | Change of name, title or address |
Address after: 518000 20-22, 20-22 headquarters building, 63 high tech Zone, Xuefu Road, Nanshan District, Guangdong Province, Guangdong. Patentee after: SHENZHEN GUANGFENG TECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 518057 Fangda Building, South District, Nanshan District, Shenzhen City, Guangdong Province Patentee before: APPOTRONICS Corp.,Ltd. |
|
| CP03 | Change of name, title or address |