CN107210349B - 发光装置 - Google Patents

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Abstract

根据实施例的发光装置包括：光源单元，用于发射具有线性的多个激发光；第一反射单元，反射具有线性并入射到与对称轴平行的入射方向上的多个激发光，并使多个激发光聚集到聚焦位置；以及波长转换单元，布置在聚焦位置上并透射由第一反射单元反射并聚集的多个激发光。

Description

发光装置
技术领域
实施例涉及一种发光装置。
背景技术
发光二极管(LED)是一种通过使用化合物半导体的特性将电转换成红外光来发送和接收信号或被用作光源的半导体器件。
由于III-V族氮化物半导体的物理和化学特性，III-V族氮化物半导体已作为诸如发光二极管(LED)或激光二极管(LD)等发光器件的核心而备受关注。
发光二极管和激光二极管不含有诸如白炽灯或荧光灯等常规照明装置中使用的对环境有害的物质，诸如汞(Hg)。因此，发光二极管和激光二极管是环境友好的。此外，发光二极管和激光二极管具有长寿命和低功耗。因此，发光二极管或激光二极管已经替代常规的光源。
特别地，发光器件已经越来越多地用于各种领域，例如用于车辆的头灯或闪光灯的那些领域。需要包括发光器件的发光装置来表现出高的光提取效率。此外，减小尺寸、降低重量和成本的需求不断增加。
在常规的发光装置包括多个光源的情况下，基本上需要具有复杂结构的光学系统。也就是说，必须将准直透镜分配给每个光源，并且需要用于将由准直透镜准直的光束聚集在一个点上的聚焦透镜。通常，从光源发射然后准直的光束会彼此间隔很大的距离。为了使用单个聚焦透镜将彼此间隔开的光束聚焦，聚焦透镜需要具有数十毫米以上的尺寸。如果增大单个聚焦透镜的尺寸，则会不可避免地发生像差。因此，为了解决这个问题，在准直透镜和聚焦透镜之间设置棱镜以减小准直光束之间的距离。也就是说，在使用光源的常规光学装置中，需要包括准直透镜、棱镜和聚焦透镜的复杂的光学系统，由此光学装置的结构会很复杂，并且在单个点上形成的斑点质量会恶化。
发明内容
技术问题
实施例提供了简单实现并具有提高的可靠性的发光装置。
技术方案
在一个实施例中，发光装置可以包括：光源单元，用于发射具有线性(linearity)的多个激发光束；第一反射单元，用于反射在具有线性的同时在与对称轴平行的入射方向上入射到所述第一反射单元上的激发光束，并且用于使所述反射的激发光束聚集到聚焦位置上；以及波长转换单元，设置在所述聚焦位置上，用于透射由所述第一反射单元反射并聚集的所述激发光束。
例如，所述波长转换单元可以转换由所述第一反射单元反射并聚集的所述激发光束的波长，并且所述发光装置还可以包括第二反射单元，所述第二反射单元用于反射在具有通过所述波长转换单元转换的波长的同时透射穿过所述波长转换单元的的转换光束。
例如，所述发光装置还可以包括设置在所述第一反射单元和所述第二反射单元之间的基部基板，所述基部基板具有所述聚焦位置。
例如，所述发光装置还可以包括设置在所述光源单元和所述第一反射单元之间的透镜单元，所述透镜单元对从所述光源单元发射的所述激发光束进行准直。
例如，所述发光装置还可以包括设置在所述第一反射单元和所述波长转换单元之间的折射构件，以便占据所述激发光束穿过的整个空间。
例如，所述折射构件可以包括面对所述第一反射单元的第一圆形表面、具有面对所述波长转换单元的第一部分的第二表面以及所述激发光束入射到上面的第三表面。
例如，所述发光装置还可以包括设置在所述折射构件的第二表面的第一部分与所述波长转换单元之间的粘合剂单元。所述折射构件的第三表面可以垂直于所述对称轴。所述折射构件可以包括透光材料。所述折射构件的第一折射率可以不同于所述波长转换单元的第二折射率。所述第一折射率可以在1.4至1.8的范围内。
例如，所述光源单元可以包括多个光源，所述多个光源在面对所述第一反射单元的同时布置在选自垂直方向和水平方向中的至少一个上，以用于发射所述激发光束。所述第一反射单元可以包括用于反射所述激发光束的抛物面。所述抛物面可以是涂覆有金属的反射镜，或者可以具有适于将所述激发光束全反射到所述聚焦位置的倾斜度。
例如，当从所述光源单元观察时，所述第一反射单元可以具有半圆形截面形状、通过切割选自半圆形截面形状的侧部和下部中的至少一个而获得的截面形状或者通过使半圆形截面形状相对于在水平方向上穿过所述波长转换单元的第一轴旋转90度以下的角度而获得的截面形状或者通过使半圆形截面形状相对于在垂直方向上穿过所述波长转换单元的第二轴旋转90度以下的角度而获得的截面形状。此外，与所述入射方向垂直的第一反射单元的截面形状也可以具有切割面。具有线性的激发光束中的每一个发散或收敛的角度可以在0至1度的范围内。
有益效果
因为不需要复杂的光学系统，所以根据实施例的发光装置可以在可靠性、成本和生产率方面是有利的。由多个激发光束在波长转换单元上形成的斑点的质量可以比使用传统的光学系统好。在波长转换单元上形成的焦点的大小不会受到工作距离的很大影响，从而可以增加发光装置的结构设计的自由度。由于选自第一抛物面和第二抛物面中的至少一个全反射光束，所以第一抛物面和第二抛物面可以不必是涂覆有金属的反射镜。因此，可以减少由于激发光束的集中而造成的第一抛物面和第二抛物面受损的可能性。此外，由选自第一抛物面和第二抛物面中的至少一个反射的光束的反射率可以被最大化到100％，从而提高发光装置的可靠性和效率。
附图说明
图1是根据实施例的发光装置的耦接剖视图；
图2是图1所示的发光装置的分解剖视图；
图3是示出图1和图2所示的第一反射单元的倾斜度的视图；
图4a至4g是示出第一反射单元的实施例的各种截面形状的视图；
图5是根据另一实施例的发光装置的耦接剖视图；
图6是图5所示的发光装置的分解剖视图；并且
图7是又一实施例的发光装置的剖视图。
具体实施方式
现在将详细参照优选的实施例，附图图示了本发明的实例。然而，实施例可以被改成各种其他形式。实施例不是限制性的，而是说明性的。提供实施例以向本领域普通技术人员更完全地解释本公开内容。
应当理解，当元件被称为在另一元件“上”或“下”时，其可以直接在元件上/下，或者还可以存在一个或多个中间元件。
当元件被称为在“上”或“下”时，可以基于元件包括“在元件下”以及“在元件上”。
另外，使用诸如“第一”、“第二”、“上/上部/上方”和“下/下部/下方”的关系术语仅用于区分一个主题或元件和另一个主题和元件，而不必然要求或涉及这些主题或元件之间的任何物理或逻辑关系或顺序。
以下，参照附图对实施例的发光装置100A至100C进行说明。为了方便起见，将使用笛卡尔坐标系(x，y，z)来描述发光装置100A至100C。然而，本公开内容不限于此。也就是说，可以使用其他不同的坐标系。在附图中，笛卡尔坐标系的x轴、y轴和z轴彼此垂直。然而，本公开内容不限于此。也就是说，x轴、y轴和z轴可以彼此交叉。
图1是根据实施例的发光装置100A的耦接剖视图，并且图2是图1所示的发光装置100A的分解剖视图。
参考图1和图2，根据实施例的发光装置100A可以包括光源单元110、透镜单元120、第一反射单元130、波长转换单元140、基部基板150和第二反射单元160。
光源单元110可以发射多个激发光束。为此，光源单元110可以包括用于发射多个激发光束的多个光源。
在下文中，如图1和图2所示，光源单元110将被描述为包括三个光源112、114和116。然而，以下描述也可以应用于光源单元110包括少于或多于三个光源的情况。
此外，每个光源112、114和116可以是用于发射激发光束的发光二极管或激光二极管(LD)。然而，本发明不限于光源112、114和116的类型。
特别地，在使用激光二极管实现每个光源112、114和116的情况下，可以实现比使用发光二极管时更高的亮度和效率。另外，在车辆用前灯中使用发光装置100A的情况下，可以使用激光二极管而不是发光二极管来实现每个光源112、114和116，以便发射足够量的光。然而，本公开内容不限于此。
此外，从每个光源112、114和116发射的激发光束可以具有在400nm至500nm的波长带内的峰值波长。然而，本发明不限于该波长带的激发光束。
另外，每个光源112、114和116可以发射具有10nm以下的光谱半高全宽(SFWHM)的激发光束。这对应于每个波长的强度宽度。然而，本公开内容并不限于任何具体值的SFWHM。从每个光源112、114和116发射并且入射在波长转换单元140上的激发光束的光谱半高全宽(SFWHM)可以为3nm以下。然而，本公开内容不限于此。
此外，从每个光源112、114和116发射的激发光束可以具有线性。或者，即使从每个光源112、114和116发射的激发光束不具有线性，使用透镜单元120使从每个光源112、114和116发射的激发光束可以被配置为具有线性。只要从每个光源112、114和116发射的激发光束在具有线性的同时被输出到第一反射单元130，对于光源112、114、116的类型、透镜单元120的类型或透镜单元120的存在或不存在就没有特别的限制。这里，激发光束具有线性可以指激发光束发散或收敛的角度为0至1度。此外，激发光束发散或收敛的角度为0至1度可以指激发光束相对于每个光源112、114和116的光轴传播的程度为0至0.5度。
透镜单元120可以设置在光源单元110和第一反射单元130之间，以对从光源112、114和116发射的激发光束进行准直。透镜单元120可以包括准直透镜122、124和126，准直透镜的数量对应于光源单元110中包括的光源112、114和116的数量。也就是说，可以将一个准直透镜分配给每个光源112、114和116。在图1和图2中，可以将准直透镜122、124和126分别分配给光源112、114和116以对从光源112、114和116发射的激发光束进行准直，并将准直光束输出到第一反射单元130。也就是说，第一准直透镜122可以对从第一光源112发射的激发光束进行准直，第二准直透镜124可以对从第二光源114发射的激发光束进行准直，并且第三准直透镜126可以对从第三光源116发射的激发光束进行准直。
同时，第一反射单元130反射在具有线性的同时在入射方向(例如，z轴方向)入射到其上的多个激发光束，并将所反射的激发光束聚集到聚焦位置F上。入射方向可以是与第一反射单元130的对称轴SX平行的方向。对称轴SX可以是聚焦位置F所在的轴。从第一反射单元130的顶面在水平方向(例如，z轴方向)上延伸的线可以平行于对称轴SX。此外，在第一反射单元130是抛物线的情况下，聚焦位置F可以是抛物线的聚焦位置。
当从光源112、114和116发射的具有线性的多个激发光束在与对称轴SX平行的方向上入射时，第一反射单元130可以反射从光源112、114和116发射的激发光束，并且可以在聚焦位置F的点上聚集所反射的激发光束。第一反射单元130可以设置为固定到基部基板150上的状态。基部基板150可以设置在第一反射单元130和第二反射单元160之间，并且可以直接面对第一反射单元130和第二反射单元160。
基部基板150可以包括通孔152，波长转换单元140穿过该通孔插入。此外，基部基板150可以包括第一区域AR1和第二区域AR2。如图6所示，基部基板150的第一区域AR1可以包括面对第一折射构件170的第二表面S2的第二部分S2-2的区域且不包括第二表面S2的第一部分S2-1。基部基板150的第二区域AR2可以是与第一区域AR1相邻并且布置有波长转换单元140的区域。也就是说，基部基板150的第二区域AR2可以是第一反射单元130反射的激发光束被聚集的聚焦位置F所处的区域，并且可以包括第一通孔152。
此外，基部基板150可以面对第一反射单元130，两者之间插设有第一反射层(未示出)，并且基部基板150可以面对第二反射单元160，两者之间插设有第二反射层(未示出)。第一反射层和第二反射层中的每个可以以膜形式或涂覆形式附着到波长转换单元140或基部基板150上。如果第一反射层和第二反射层中的每个的反射率小于60％，则反射层不能充分执行其功能。因此，第一反射层和第二反射层中的每个的反射率可以在60％至100％的范围内。然而，本公开内容不限于此。根据这种情况，如图1和图2所示，可以省略第一反射层和第二反射层。
第一反射单元130可以包括用于反射从光源单元110发射的激发光束的第一抛物面132。
在一个实施例中，第一反射单元130的第一抛物面132可以是涂覆有金属的反射镜。当第一抛物面是涂覆有金属的反射镜时，激发光束可以被第一抛物面132反射并且可以被聚集到聚焦位置F上。
在另一实施例中，第一抛物面132可以具有适合于全反射激发光束的倾斜度，使得激发光束可以被聚集到聚焦位置F上。在这种情况下，第一抛物面132没必要是涂覆有金属的反射镜。
图3是示出图1和图2所示的第一反射单元130的倾斜度的视图。
当激发光束在第一反射单元130的第一抛物面132的倾斜度范围(在0度至特定倾斜度，即最大倾斜度的范围内)内入射到第一反射单元130上时，会发生全反射。最大倾斜度是对应于全反射角θc的倾斜度，可以从tan(90°-θc)计算最大倾斜度，这将在本文中更详细地描述。
首先，从等式2可以知道第一反射单元130的第一抛物面132的倾斜度，该倾斜度为如下等式1的微分值y'。
等式1
y2＝4pz
等式2
在等式1和2中，p表示焦距，z表示光轴坐标。
从等式2可以看出，当焦距p与光轴坐标z的比值的平方根在0和最大倾斜度之间时，在第一抛物面132上会发生全反射。如下面参照图5和图6所述，在发光装置100B包括第一折射构件170的情况下，基于第一折射构件170的第一折射率n1的全反射角θc与最大倾斜度之间的关系如表1所示。
表1
[表1]
从等式2和表1可以看出，第一反射单元130用于全反射的倾斜度可以在0至1.5的范围内。然而，本公开内容不限于此。
在下文中，将参考图4a至4g描述第一反射单元130的各种形状的实施例。
图4a至4g是示出第一反射单元130的实施例的各种截面形状的视图。
如图4a或4b所示，当从光源单元110在对称轴方向即z轴方向观察时，第一反射单元130可以具有半圆形截面形状。
在一个实施例中，在光源单元110包括多个光源112、114和116的情况下，如图1和图2所示，光源112、114和116可以在面对第一反射单元130的第一抛物面132的同时布置在垂直方向(例如，y轴方向)上。
在另一实施例中，如图4a所示，光源112、114和116可以在面对第一反射单元130的第一抛物面132的同时布置在水平方向(例如，x轴方向)上。
在另一实施例中，光源112、114和116可以在面对第一反射单元130的第一抛物面132的同时布置在垂直方向(例如，y轴方向)和水平方向(例如，x轴方向)上。例如，如图4b所示，光源112和116可以在面对第一反射单元130的第一抛物面132的同时布置在水平方向(例如，x轴方向)上，并且光源114可以定向在垂直于光源112和116的方向上，即垂直方向(例如，y轴方向)。
此外，第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)可以通过切割从图4a或4b所示的半圆形截面形状的侧部和下部之中选择的至少一个来获得。例如，如图4c所示，第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)可以通过切割半圆形截面形状的侧部SP和下部LP来获得。或者，与图4c所示不同，第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)可以通过仅切割半圆形截面形状的侧部SP而不切割下部LP来获得。
此外，如图4d所示，与入射方向(例如，z轴方向)垂直的第一反射单元130的截面形状可以具有通过切割半圆形截面形状的后部BP获得的切割面。
此外，第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)可以通过使图4a或4b所示的半圆形截面形状相对于在水平方向(即，与波长转换单元140的厚度方向垂直的方向)上穿过波长转换单元140的第一轴(例如，图1所示的x轴X)旋转90度以下的角度(或天顶角)来获得。例如，如图4e所示，第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)可以通过使半圆形截面形状相对于第一轴X在箭头A1所示的方向上旋转15度以下的角度来获得。
此外，第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)可以通过使图4a或4b所示的半圆形截面形状相对于在垂直方向(即，波长转换单元140的厚度方向)上穿过波长转换单元140的第二轴(例如，图1所示的y轴Y)旋转90度以下的角度(或天顶角)来获得。例如，如图4f所示，第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)可以通过使半圆形截面形状相对于第二轴Y在箭头A2所示的方向上旋转15度以下的角度来获得。或者，如图4g所示，第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)可以通过使半圆形截面形状相对于第二轴Y在箭头A3所示的方向上旋转15度以下的角度来获得。
第一反射单元130的截面形状(当从光源单元110观察时)不限于图4a至4c和4e至4g所示的那些截面形状。也就是说，只要从光源单元110发射的激发光束可以在入射方向上入射然后到达聚焦位置F，可以仅使用图4a和4b所示的第一抛物面132的一部分，或者第一反射单元130可以具有各种截面形状。
同时，发光装置100A可以不包括波长转换单元140。如果发光装置100A不包括波长转换单元140，则第二反射单元160可以反射并输出在入射方向上入射并具有线性且通过第一反射单元130聚集到聚焦位置的激发光束。
在下文中，将描述发光装置100A包括波长转换单元140的情况。
波长转换单元140设置在第一反射单元130的聚焦位置F上。波长转换单元140透射由第一反射单元130反射并被聚集到聚焦位置F上的激发光束，以转换激发光束的波长，并输出具有转换波长的光束(以下称为“转换光束”)。当激发光束穿过波长转换单元140时，可以转换激发光束的波长。然而，不是透过波长转换单元140的所有光束都可以是具有转换波长的光束。
参考图2，波长转换单元140可以布置为插入到基部基板150的通孔152中。
波长转换单元140可以是一组无数点光源，并且每个点光源可以吸收激发光束并发射转换光束。
通常，对于反射型波长转换单元，激发光束的光路和转换光束的光路彼此重叠。因此，难以配置激发光束光学系统，使得激发光束光学系统不会干涉转换光束的光路。此外，在不使用一部分照明光学系统的情况下，照明效率降低。在激发光束非常倾斜地入射的情况下，焦点的斑点尺寸增大，从而使激光二极管用作光源的目的失败。
然而，由于图1和图2所示的波长转换单元140是透射型的而不是反射型的，所以激发光束的光路和转换光束的光路彼此不重叠。因此，光学系统的结构比反射型光学系统的结构简单，从而容易实现光学系统。此外，可以使用第一反射单元130代替复杂的光学系统，在波长转换单元140的聚焦位置F聚集多个激发光束。
此外，反射型波长转换单元存在的问题在于：难以阻挡未入射到波长转换单元上而是被波长转换单元的表面镜面反射的蓝色激光；以及当设备出现故障时激光可能暴露于外部，由此反射型波长转换单元的安全性低。另一方面，在透射型波长转换单元140中，只要在波长转换单元140中没有形成孔，蓝色激光就不可能暴露于外部，由此波长转换单元的安全性高。此外，蓝色激发光束彼此不混合。因此，透射型波长转换单元在颜色分布方面可能比反射型波长转换单元更有利。
同时，从光源112、114和116发射的激发光束的波长可以由波长转换单元140转换，结果是从发光装置100A可以输出白光或具有所需色温的光。为此，波长转换单元140可以包括从诸如陶瓷荧光体的荧光体、发光体和YAG单晶中选择的至少一种。这里，发光体可以是发光材料或包括这种发光材料的结构。
此外，可以调节包括在波长转换单元140中的各种材料的浓度、粒度和粒度分布、波长转换单元140的厚度、波长转换单元140的表面粗糙度以及波长转换单元140中的气泡，以从发光装置100A输出具有所需色温的光。例如，就色温而言，波长转换单元140可以转换在3000K至9000K范围内的光的波长带。也就是说，具有由波长转换单元140转换的波长的转换光束的色温范围可以在3000K至9000K之间。然而，本公开内容不限于此。
此外，波长转换单元140可以具有各种形状。例如，波长转换单元140可以是荧光粉/玻璃复合材料(PIG)型波长转换单元、多晶线型(poly crystal-line type)(或陶瓷型)波长转换单元或单晶线型(single crystal-line type)波长转换单元。
同时，如同第一反射单元130，第二反射单元160可以设置为固定在基部基板150上的状态。第二反射单元160可以反射透射穿过波长转换单元140的转换光束，并且可以输出所反射光束。第二反射单元160具有第二抛物面162。第二抛物面162可以具有与第一抛物面132相似的特征。也就是说，在一个实施例中，第二抛物面162可以是涂覆有金属的反射镜以反射转换光束。在另一实施例中，第二抛物面162可以具有适于全反射转换光束的倾斜度。在这种情况下，第二抛物面162可以不是涂覆有金属的反射镜。关于第一抛物面132上的全反射的描述可以同样地适用于第二抛物面162上的全反射。
此外，根据所需的亮度分布，第一反射单元130和第二反射单元160中的每个可以包括从非球面、任意曲面、菲涅尔透镜和全息光学元件(HOE)中选择的至少一种。这里，任意曲面可以是具有各种曲面的形状。
此外，如图2所示，发光装置100A还可以包括散热基板154。图1中省略了散热基板154。
散热基板154可以粘附到波长转换单元140的光入射表面上以散热。例如，散热基板154可以由金属材料或氧化铝(Al2O3)制成。然而，本公开不限于此。也就是说，可以使用能够散热的任何材料作为散热基板154。
然而，在散热基板154粘附到波长转换单元140的光入射表面的情况下，激发光束的入射效率会降低。为了最小化或防止这种情况，发光装置100A还可以包括二向色短通滤波器(dichroic short pass filter)(DSPF)156。图1中省略了二向色短通滤波器156。
为了最小化或防止激发光束入射到波长转换单元140上的效率降低，二向色短通滤波器156可以设置在波长转换单元140和散热基板154之间。例如，二向色短通滤波器156可以沉积或粘附到波长转换单元140或散热基板154。然而，本公开内容不限于二向色短通滤波器156和波长转换单元140之间的任何形式的耦接或二向色短通滤波器156和散热基板154之间的任何形式的耦接。
图5是根据另一实施例的发光装置100B的耦接剖视图，并且图6是图5所示的发光装置100B的分解剖视图。
图5和图6所示的发光装置100B可以包括光源单元110、透镜单元120、第一反射单元130、波长转换单元140、基部基板150、第二反射单元160、第一折射构件170和第一粘合剂单元180。与图1和图2所示的发光装置100A不同，图5和图6所示的发光装置100B还可以包括第一折射构件170和第一粘合剂单元180。除了这些不同，图5和图6所示的发光装置100B与图1和图2所示的发光装置100A相同。因此，在图5和图6中使用与图1和图2相同的附图标记，并且将省略对其的重复描述。也就是说，图5和图6所示的光源单元110、透镜单元120、第一反射单元130、波长转换单元140、基部基板150和第二反射单元160分别对应于图1和图2所示的光源单元110、透镜单元120、第一反射单元130、波长转换单元140、基部基板150和第二反射单元160。
第一折射构件170可以设置在第一反射单元130和波长转换单元140之间，并且可以被定位为占据多个激发光束穿过的整个空间，以折射由第一反射单元130反射的激发光束。如图5所示，基部基板150可以直接接触第一折射构件170。或者，如前所述，第一反射层(未示出)可以设置在基部基板150和第一折射构件170之间。
参考图6，第一折射构件170可以包括第一表面S1、第二表面S2和第三表面S3。
第一表面S1可以是面对第一反射单元130的第一抛物面132的表面。第一表面S1可以是圆形(或抛物线形)。
第二表面S2可以包括第一部分S2-1和第二部分S2-2。第一部分S2-1可以是面对波长转换单元140的部分。此外，第二部分S2-2可以是面对基部基板150的部分。
第三表面S3可以是从光源单元110发射并穿过透镜单元120的多个激发光束入射到的表面。第一折射构件170的第三表面S3可以垂直于对称轴SX。在第三表面S3垂直于对称轴SX的情况下，激发光束的入射路径在边界表面S3处不折射，并且入射在抛物面132上的激发光束彼此平行，从而可以提高激发光束的线性。当提高线性时，第一反射单元130可以反射激发光束，使得激发光束在具有更加小的尺寸的同时被聚集到聚焦位置F上。
第一粘合剂单元180可以进一步设置在第一折射构件170的第二表面S2的第一部分S2-1和波长转换单元140之间。第一粘合剂单元180可以设置在第一折射构件170的第二表面S2的第一部分S2-1和波长转换单元140之间。第一粘合剂单元180可以包括选自烧结或烧制的聚合物、Al2O3和SiO2中的至少一种。如上所述，第一折射构件170的第二表面S2的第一部分S2-1和波长转换单元140可以经由第一粘合剂单元180彼此粘合。然而，本公开内容不限于此。
如上所述，由于第一折射构件170设置在激发光束穿过的整个空间中，所以激发光束穿过的空间中不能存在空气。因此，激发光束可以在不暴露于空气的情况下经由第一折射构件170前进到第一反射单元130，并且由第一反射单元130反射的激发光束可经由第一折射构件170到达波长转换单元140的聚焦位置F。
此外，第一折射构件170的第一折射率n1可以不同于波长转换单元140的第二折射率n2。由于第一折射构件170的第一折射率n1和波长转换单元140的第二折射率n2的差异Δn较小，所以会进一步增大改善发光装置100B的光提取效率的程度。然而，如果第一折射率n1和第二折射率n2之的差异Δn很大，则会降低改善发光装置100B的光提取效率的程度。波长转换单元140和第一折射构件170的材料可以考虑它们来选择。例如，第一折射构件170可以包括选自Al2O3单晶、Al2O3玻璃和SiO2玻璃中的至少一种。
此外，第二折射率n2可以根据波长转换单元140的类型而改变。在波长转换单元140为PIG型的情况下，第二折射率n2可以在1.3至1.7的范围内。在波长转换单元140是多晶线型的情况下，第二折射率n2可以在1.5至2.0的范围内。在波长转换单元140是单晶线型的情况下，第二折射率n2可以在1.5至2.0的范围内。也就是说，第二折射率n2可以在1.3至2.0的范围内。然而，本公开内容不限于此。
此外，第一折射构件170的导热率高的情况可能有利于散发由波长转换单元140产生的热量。其热导率可以根据第一折射构件170的材料的类型和基准温度(即周围环境的温度)而变化。考虑到这一点，第一折射构件170可以包括具有1W/mK至50W/mK的热导率和/或20K至400K的基准温度的材料。如上所述，由于光提取效率和散热特性根据第一折射构件170的材料的类型确定，第一折射构件170的材料可以考虑它们来选择。
在发光装置100A不包括第一折射构件170的情况下，如图1和图2所示，当由第一反射单元130反射的光束前进到波长转换单元140时，根据菲涅尔方程会不可避免地发生光损失。其原因在于，由于存在于波长转换单元140和抛物面132之间的空气与波长转换单元140之间的折射率差异，全内反射(TIR)角很小，由此从抛物面132以小角度反射的光可以到达波长转换单元140。此外，在使用发射具有高集成度和线性的激发光束的装置(诸如激光二极管)作为光源112、114和116的情况下，波长转换单元140和空气之间的折射率差异可能进一步增大，从而可能进一步增加光损失。其原因在于，当使用激光二极管时，除了具有高折射率的单晶/多晶型材料，不存在用于波长转换单元140的适合材料。
然而，在发光装置100B包括第一折射构件170的情况下，如图5和图6所示，当由第一反射单元130反射的激发光束前进到波长转换单元140时，可以减小上述光损失。考虑到这一点，第一折射构件170可以由折射率类似于空气折射率的材料制成。在第一折射构件170由折射率类似于空气折射率的材料制成的情况下，由第一反射单元130反射的光束可以无损失地到达波长转换单元140。例如，第一折射率n1可以在1.4至1.8的范围内。然而，本公开内容不限于此。
此外，第一反射单元130和第一折射构件170可以一体形成。在这种情况下，第一折射构件170可以用作反射器以及透镜。在第一反射单元130和第一折射构件170一体形成的情况下，转换光束无法从第一反射单元130前进到波长转换单元140以接触空气。
此外，第一折射构件170和基部基板150可以根据将在发光装置100B中实现的所需的亮度分布而具有选自二维图案和三维图案中的至少一种。
此外，第一折射构件170可以包括透光材料。然而，本公开内容不限于此。
图7是根据又一实施例的发光装置100C的剖视图。
图7所示的发光装置100C可以包括光源单元110、透镜单元120、第一反射单元130、波长转换单元140、基部基板150、第二反射单元160、第一折射构件170和第二折射构件172、第一粘合剂单元180和第二粘合剂单元182以及防反射膜190。
与图5所示的发光装置100B不同，图7所示的发光装置100C还可以包括第二折射构件172、第二粘合剂单元182和防反射膜190。除了这些不同，图7所示的发光装置100C与图5所示的发光装置100B相同。因此，在图7中使用与图5相同的附图标记，并且将省略对其的重复描述。也就是说，图7所示的光源单元110、透镜单元120、第一反射单元130、波长转换单元140、基部基板150、第二反射单元160、第一折射构件170和第一粘合剂单元180分别对应于图5所示的光源单元110、透镜单元120、第一反射单元130、波长转换单元140、基部基板150、第二反射单元160、第一折射构件170和第一粘合剂单元180。
第二折射构件172可以设置在第二反射单元160和波长转换单元140之间，并且可以被定位为占据转换光束穿过的整个空间。第二折射构件172可以表现出与第一折射构件170相同的特征，因此将省略对其的重复描述。
第二粘合剂单元182可以设置在波长转换单元140和第二折射构件172之间。如同第一粘合剂单元180，第二粘合剂单元182可以包括选自烧结或烧制的聚合物、Al2O3和SiO2中的至少一种。第二折射构件172和波长转换单元140可以经由第二粘合剂单元182彼此粘合。然而，本公开内容不限于此。波长转换单元140可以设置在第一粘合剂单元180和第二粘合剂单元182之间。根据情况，可以省略第一折射构件170和第二折射构件172。
防反射膜190可以设置在第二折射构件172的光输出表面172-1处。防反射膜190可以设置在从第二折射构件172输出的光束与空气接触的边界表面172-1处。根据情况，可以省略防反射膜190。
通常，在发光装置包括多个光源的情况下，除了采用复杂的光学系统之外，没有其他办法。其原因在于，发光装置的光学系统应至少包括准直透镜、聚焦透镜和棱镜。此外，在使用激光二极管作为光源的情况下，入射到波长转换单元140上并在波长转换单元140上被聚集的激发光束必须形成尺寸为100μm的非常小的斑点。因此，需要复杂而精细的光学系统。通常，在发光装置用于车辆前灯的情况下，发光装置需要多个光源以发射足量的光。在这种情况下，由于具有复杂的光学系统的发光装置，与车辆部件相关的成本可能增加，从而可以降低生产率和抗振动性。
另一方面，在根据实施例的发光装置100A至100C中，可以使用第一反射单元130将激发光束仅聚集到波长转换单元140的聚焦位置F。因此，根据实施例的发光装置100A至100C不需要复杂的光学系统，这在可靠性、成本和生产率方面是有利的。此外，由激发光束在波长转换单元140上形成的斑点的质量可以比使用传统的光学系统好。
此外，在需要使光源112、114和116到波长转换单元140的距离(以下称为“工作距离”)长的情况下，如果像传统的发光装置那样使用复杂的光学系统，则根据几何光学原理焦点会增大。然而，在根据实施例的发光装置100A、100B和100C中，由于使用第一反射单元130的第一抛物面132将激发光束聚集到聚焦位置F上，所以焦点的尺寸不受工作距离的很大影响。因此，可以增加发光装置100A至100C的结构设计的自由度。
此外，在第一反射单元130和第二反射单元160的第一抛物面132和第二抛物面162中的每个是涂覆有金属的反射镜的情况下，如果激发光束的强度很大，则涂覆有金属的反射镜的第一抛物面132和第二抛物面162可能受损。此外，涂覆有金属的反射镜的第一抛物面132和第二抛物面162的反射率仅为70％至90％。然而，在根据实施例的发光装置100A至100C中，因为第一抛物面132和第二抛物面162可以通过全反射来反射光束，所以第一抛物面132和第二抛物面162可以不需是涂覆有金属的反射镜。因此，即使在激发光束被集中的情况下，也可以减小第一抛物面132或第二抛物面162中的至少一个受损的可能性。此外，由第一抛物面132或第二抛物面162中的至少一个反射的光束的反射率可以通过全反射而最大化为100％。在如上所述第一抛物面132或第二抛物面162中的至少一个未受损的同时反射率最大化的情况下，可以提高发光装置的可靠性和效率。
根据上述实施例的发光装置100A至100C可用于各种领域。例如，发光装置100A至100C可以用于各种车辆用灯(例如短焦灯、远光灯、尾灯、侧灯、信号灯、日行灯(DRL)和雾灯)、闪光灯、交通灯或各种照明装置中。
虽然已经参照其多个说明性实施例描述了实施例，但是应当理解，实施例是说明性的而不是限制性的，并且本领域技术人员可以设计出的许多其它修改和应用将落入实施例的内在方面。例如，在实施例的具体构成元件中可以进行各种变型和修改。此外，应当理解，与变型和修改相关的差异落入在所附权利要求中限定的本发明的精神和范围内。
本发明的实施方式
在实施本发明的最佳实施方式中描述了多个实施例。
工业适用性
根据实施例的发光装置可以用于各种车辆用灯(例如短焦灯、远光灯、尾灯、侧灯、信号灯、日行灯(DRL)和雾灯)、闪光灯、交通灯或各种照明装置中。

Claims (19)

1.一种发光装置，包括：
光源单元，发射具有线性的多个激发光束；
第一反射单元，反射在具有线性的同时在与对称轴平行的入射方向上入射到所述第一反射单元上的所述激发光束，并且使反射的所述激发光束聚集到聚焦位置上；
波长转换单元，设置在所述聚焦位置上，用于透射由所述第一反射单元反射并聚集的所述激发光束；
基部基板，具有所述聚焦位置并包括通孔，所述波长转换单元插入在所述通孔中；
折射构件，所述折射构件设置在所述第一反射单元和所述波长转换单元之间，以便占据所述激发光束穿过的整个空间；
散热基板，所述散热基板粘附到所述波长转换单元的光入射表面并与所述光源单元间隔开；以及
二向色短通滤波器，所述二向色短通滤波器设置在所述波长转换单元和所述散热基板之间。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其中，
所述波长转换单元转换由所述第一反射单元反射并聚集的所述激发光束的波长，并且
所述发光装置还包括第二反射单元，所述第二反射单元反射并输出在具有通过所述波长转换单元转换的所述波长的同时透射穿过所述波长转换单元的转换光束。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其中，所述基部基板设置在所述第一反射单元和所述第二反射单元之间。
4.根据权利要求1所述的发光装置，还包括设置在所述光源单元和所述第一反射单元之间的透镜单元，所述透镜单元对从所述光源单元发射的所述激发光束进行准直。
5.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述折射构件包括：
第一圆形表面，面对所述第一反射单元；
第二表面，具有面对所述波长转换单元的第一部分；以及
第三表面，所述激发光束入射在所述第三表面上。
6.根据权利要求5所述的发光装置，还包括粘合剂单元，所述粘合剂单元设置在所述折射构件的所述第二表面的所述第一部分和所述波长转换单元之间。
7.根据权利要求5所述的发光装置，其中，所述折射构件的所述第三表面垂直于所述对称轴。
8.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述折射构件包括透光材料。
9.根据权利要求1所述的发光装置，其中，所述折射构件的第一折射率与所述波长转换单元的第二折射率不同。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其中，所述第一折射率在1.4至1.8的范围内。
11.根据权利要求1至4中任意一项所述的发光装置，其中，所述光源单元包括多个光源，所述多个光源在面对所述第一反射单元的同时布置在选自垂直方向和水平方向中的至少一个上，以用于发射所述激发光束。
12.根据权利要求1至4中任意一项所述的发光装置，其中，所述第一反射单元包括用于反射所述激发光束的抛物面。
13.根据权利要求12所述的发光装置，其中，所述抛物面是涂覆有金属的反射镜。
14.根据权利要求12所述的发光装置，其中所述抛物面具有适合于将所述激发光束全反射到所述聚焦位置的倾斜度。
15.根据权利要求1至4中任意一项所述的发光装置，其中，当从所述光源单元观察时，所述第一反射单元具有半圆形截面形状。
16.根据权利要求1至4中任意一项所述的发光装置，其中，当从所述光源单元观察时，所述第一反射单元具有通过切割选自半圆形截面形状的侧部和下部中的至少一个而获得的截面形状。
17.根据权利要求1至4中任意一项所述的发光装置，其中，所述第一反射单元的与所述入射方向垂直的截面形状具有切割面。
18.根据权利要求1至4中任意一项所述的发光装置，其中，当从所述光源单元观察时，所述第一反射单元具有通过使半圆形截面形状相对于在水平方向上穿过所述波长转换单元的第一轴旋转90度以下的角度而获得的截面形状。
19.根据权利要求1至4中任意一项所述的发光装置，其中，当从所述光源单元观察时，所述第一反射单元具有通过使半圆形截面形状相对于在垂直方向上穿过所述波长转换单元的第二轴旋转90度以下的角度而获得的截面形状。
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