CN107678238A - 一种波长转换装置及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种波长转换装置及其制造方法。该装置及方法属于照明及显示技术领域，解决了现有技术中波长转换装置光转换率低、结构稳定性差、耐热性能弱的问题，包括基座以及设于基座表面的波长转换层，基座和波长转换层之间设有介质层，波长转换层包括依次层叠的发光层、反射层和连接层，发光层和反射层之间设有介质膜增强层。本发明在波长转换层和基座之间留有介质层，形成全反射，提高整体的发光效率，通过设置介质膜增强层，利用光的干涉效应改变光的反射效果，由于其具有低吸收、高反射率的特性，因而使激光反射率最大化。
Description
技术领域
本发明属于照明及显示技术领域，具体地说，尤其涉及一种波长转换装置及其制造方法。
背景技术
目前，越来越多的投影机选择LED或LD发出激发光以激发荧光粉产生高亮度的波长不同于激发光波长的光，这种方案已成为现有光源提供白光或单色光的主流技术，其中，光源包括激发光源和荧光轮，荧光轮包括反射底板和涂覆在反射底板上的荧光粉片。
现有的中国专利数据库中公开了波长转换装置及其光源系统、投影系统的专利，其专利申请号为201510293665.0，其结构包括：依次叠置的发光层、反射层和金属散热层，反射层与金属散热层通过键合层连接，键合层为（Cu，Al）O2层。其不足之处在于：上述文件虽然具有良好的散热效果，但其反射率不仅不高，还受键合层的影响，使反射率有所下降，而且上述文件中荧光层采用荧光粉分布于玻璃体中，虽然玻璃耐热性能好，但其导热率低，激光照射于荧光粉时产生高温，而高温容易导致荧光粉吸光率的下降，进而造成整体发光效率的下降。
发明内容
本发明目的在于提供一种光转换率高、结构稳定、耐热性能佳的波长转换装置及其制造方法。
为了实现上述技术目的，本发明波长转换装置及其制造方法采用的技术方案为：
一种波长转换装置，包括基座以及设于基座表面的波长转换层，所述基座和波长转换层之间设有增强全反射率的介质层，所述波长转换层包括依次层叠的发光层、反射层和连接层，所述发光层和反射层之间设有增强反射率的介质膜增强层。
所述基座表面设有凹槽。通过设置凹槽，使波长转换层与基座稳固连接，避免发生飞片等情况。
所述凹槽内设有镜面反射层或漫反射层。利用镜面反射层对穿过介质层的激光进行反射，从而提高整体的光转换率。
所述介质层为折射率低于1.5的低折射率层。
所述介质膜增强层为TaxOy型氧化物，其中，0﹤x﹤3，0﹤y﹤5，其厚度为0.35～10um，反射率达到96%～98%。利用介质膜增强层低吸收、高反射率的特性，使激光反射率最大化，同时，其厚度薄，在反射层表面具有较强的延展性。
所述发光层表面设有用于增加透射率的增透膜。通过在发光层表面设置增透膜，使激发光反射量得到增加，进而提升反射效果。
所述发光层为发光陶瓷，其含有陶瓷基质以及分散于该陶瓷基质中的稀土元素或过渡族氧化物或稀土元素与过渡族氧化物的配合物。
所述连接层包括金属连接层或胶黏剂连接层。连接层不仅使波长转换层与基座连接更加紧密，同时也令连接方式更加多样化。
一种波长转换装置的制造方法，包括如下步骤：
（1）向陶瓷连续体基质中加入稀土元素或过渡族氧化物，采用球磨工艺，制成超微粉体，再将粉体均匀分散于乙醇溶剂中，混合搅拌，制得浆料，浆料经烘干、研磨后干压成型，制得高强度的陶瓷素胚，再将陶瓷素胚经高温真空烧结后制得发光陶瓷，即发光层；
（2）在发光层表面蒸镀或溅射一层增透膜，背面蒸镀或溅镀一层介质膜增强层，然后在介质膜增强层的另一侧镀反射层，从而构成波长转换层；
（3）在基座表面钻设出凹槽，再沿凹槽底部外周钻设胶水槽，向凹槽槽底加设镜面反射层或漫反射层，以及向胶水槽内注入胶黏剂，最后将波长转换层与镜面反射层或漫反射层之间通过蒸镀或溅射折射率小于1.5的材料，最终形成波长转换装置，或者将波长转换层通过胶黏剂与基座部分连接，最终形成波长转换装置。通过蒸镀或溅射折射率小于1.5的材料，形成低折射率介质层，而且由于波长转换层未与基座完全连接，因此，波长转换层与镜面反射层或漫反射层之间形成空气介质层。
所述步骤（3）中在基座表面钻设出凹槽，再通过焊接金属连接层将波长转换层与基座固定连接，最终形成波长转换装置。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明在波长转换层和基座之间留有介质层，通过增加介质面，形成全反射，提高整体的发光效率，较传统的波长转换层整面粘接基座的设置方式，光转换效率提升了5%～8%，同时，利用镜面反射层对穿过介质层的激光进行反射，从而提高整体的光转换率；
2、本发明通过设置介质膜增强层，利用光的干涉效应改变光的反射效果，由于其具有低吸收、高反射率的特性，因而使激光反射率最大化，同时其厚度薄，在反射层表面具有较强的延展性；
3、本发明利用发光陶瓷作为发光层，避免了一般玻璃体封装荧光粉时，由于玻璃导热系数低，导致荧光粉被激发效率明显下降的问题，同时也提高了整体的耐热性能；
4、本发明在基座表面设置凹槽，使波长转换层与基座稳固连接，提升整体的稳固性，避免发生飞片的问题。
附图说明
图1是本发明实施例一的结构示意图一；
图2是本发明实施例一的结构示意图二；
图3是本发明实施例一的俯视图；
图4是本发明实施例一基座的结构示意图；
图5是本发明实施例一波长转换层的结构示意图一；
图6是本发明实施例一波长转换层的结构示意图二；
图7是本发明实施例二基座的结构示意图；
图8是本发明实施例三波长转换层的结构示意图。
图中：1.基座；2.介质层；3.发光层；4.反射层；5.连接层；6.介质膜增强层；7.凹槽；8.镜面反射层；9.漫反射层；10.增透膜；11.胶槽；12.凸台。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
如图1—图6所示，一种波长转换装置，包括基座1以及设于基座1表面的波长转换层，所述基座1和波长转换层之间设有增强全反射率的介质层2，所述波长转换层包括依次层叠的发光层3、反射层4和连接层5，所述发光层3和反射层4之间设有增强激光反射率的介质膜增强层6。
所述基座1表面设有凹槽7。
所述凹槽7内设有镜面反射层8或漫反射层9。
所述介质层2为折射率低于1.5的低折射率层。
所述介质膜增强层6为TaxOy型氧化物，其中，0﹤x﹤3，0﹤y﹤5，其厚度为0.35～10um，反射率达到96%～98%。
所述发光层3表面设有用于增加激光透射率的增透膜10。
所述发光层3为发光陶瓷，其含有陶瓷基质以及分散于该陶瓷基质中的稀土元素或过渡族氧化物或稀土元素与过渡族氧化物的配合物。
所述连接层5包括金属连接层或胶黏剂连接层。
一种波长转换装置的制造方法，包括如下步骤：
（1）向陶瓷连续体基质中加入稀土元素或过渡族氧化物，采用球磨工艺，制成超微粉体，再将粉体均匀分散于乙醇溶剂中，混合搅拌，制得浆料，浆料经烘干、研磨后干压成型，制得高强度的陶瓷素胚，再将陶瓷素胚经高温真空烧结后制得发光陶瓷，即发光层；
（2）在发光层表面蒸镀或溅射一层增透膜，背面蒸镀或溅镀一层介质膜增强层，然后在介质膜增强层的另一侧镀反射层，从而构成波长转换层；
（3）在基座表面钻设出凹槽，再沿凹槽底部外周钻设胶水槽，向凹槽槽底加设镜面反射层或漫反射层，以及向胶水槽内注入胶黏剂，最后将波长转换层与镜面反射层或漫反射层之间通过蒸镀或溅射折射率小于1.5的材料，最终形成波长转换装置，或者将波长转换层通过胶黏剂与基座部分连接，最终形成波长转换装置。
所述步骤（3）中在基座表面钻设出凹槽，再通过焊接金属连接层将波长转换层与基座固定连接，最终形成波长转换装置。
实施例一
结合说明书附图图1—图6，本发明一种波长转换装置，包括基座1，所述基座1表面设有凹槽7，所述凹槽7内放置有波长转换层，所述基座1和波长转换层之间设有增强全反射率的空气层2，所述波长转换层包括依次层叠的发光层3、反射层4和连接层5，所述发光层3和反射层4之间设有增强反射率的介质膜增强层6。波长转换装置为工作状态，激光照射于发光层3，发光层3产生受激光，部分受激光穿过发光层3入射到反射层4，被反射层4反射回发光层3，并最终从发光层3的入射面射出。由于反射层4存在光吸收问题，因此，在反射层4和发光层3之间设置介质膜增强层6，利用多层介质膜低吸收，高反射的特性，使穿过发光层3的受激光最大程度地反射。
为防止穿过空气层的激光被损失，因此，在凹槽7内设置镜面反射层8或漫反射层9，用以加强光的反射，从而提高整体的光转换率。
其中，发光层3采用陶瓷连续体基质，具有较高的导热率，避免了温度急剧上升后，发光层3光转换率下降的问题，为增强发光层3的光转换率，在发光层3表面加镀增透膜10，扩大激光吸收量。
介质膜增强层6为TaxOy型氧化物，其中，0﹤x﹤3，0﹤y﹤5，其厚度为0.35～10um，反射率达到96%～98%。介质膜增强层6的厚度若小于0.35um，则附着力较差，无法再反射层表面延展开来，若厚度大于10um，则多层介质之间结构叠加重复性高，反而令反射率下降。介质膜增强层6为多层介质膜，在薄膜界面分振幅多光束干涉能力，从而实现反射率的增强，由于钽氧化物机械性牢固，可稳固固定于反射层表面，同时，其膜层结构致密，解决了多层介质膜表面不均匀的问题。
凹槽7底部外周设有用于注入胶黏剂的胶槽11，反射层4通过胶黏剂与基座1固定连接，较传统的波长转换层整面粘接于基座的设置方式，光转换效率提升了5%～8%，较传统的有机荧光轮光效提高了8%～10%。
实施例二
结合说明书附图图1—图7，本发明除基座1表面设有凸台12，凸台12外周环设有波长转换层以外，其他均与实施例一相同。
实施例三
结合说明书附图图1—图8，本发明除将反射层4通过金属连接层与基座1焊接，基座1凹槽7内无镜面反射层8或漫反射层9外，其他均与实施例一相同。采用金属连接层焊接，不仅使波长转换层和基座1连接紧密，而且金属连接层在焊接过程中发生氧化，形成保护层，延长整体的使用寿命。
Claims (10)
1.一种波长转换装置，包括基座以及设于基座表面的波长转换层，其特征在于：所述基座和波长转换层之间设有增强全反射率的介质层，所述波长转换层包括依次层叠的发光层、反射层和连接层，所述发光层和反射层之间设有增强反射率的介质膜增强层。
2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述基座表面设有凹槽。
3.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于：所述凹槽内设有镜面反射层或漫反射层。
4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述介质层为折射率低于1.5的低折射率层。
5.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述介质膜增强层为TaxOy型氧化物，其中，0﹤x﹤3，0﹤y﹤5，其厚度为0.35～10um，反射率达到96%～98%。
6.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述发光层表面设有用于增加激光透射率的增透膜。
7.根据权利要求6所述的波长转换装置，其特征在于：所述发光层为发光陶瓷，其含有陶瓷基质以及分散于该陶瓷基质中的稀土元素或过渡族氧化物或稀土元素与过渡族氧化物的配合物。
8.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于：所述连接层包括金属连接层或胶黏剂连接层。
9.根据权利要求1所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）向陶瓷连续体基质中加入稀土元素或过渡族氧化物，采用球磨工艺，制成超微粉体，再将粉体均匀分散于乙醇溶剂中，混合搅拌，制得浆料，浆料经烘干、研磨后干压成型，制得高强度的陶瓷素胚，再将陶瓷素胚经高温真空烧结后制得发光陶瓷，即发光层；
（2）在发光层表面蒸镀或溅射一层增透膜，背面蒸镀或溅镀一层介质膜增强层，然后在介质膜增强层的另一侧镀反射层，从而构成波长转换层；
（3）在基座表面钻设出凹槽，再沿凹槽底部外周钻设胶水槽，向凹槽槽底加设镜面反射层或漫反射层，以及向胶水槽内注入胶黏剂，最后将波长转换层与镜面反射层或漫反射层之间通过蒸镀或溅射折射率小于1.5的材料，最终形成波长转换装置，或者将波长转换层通过胶黏剂与基座部分连接，最终形成波长转换装置。
10.根据权利要求9所述的波长转换装置的制造方法，其特征在于：所述步骤（3）中在基座表面钻设出凹槽，再通过焊接金属连接层将波长转换层与基座固定连接，最终形成波长转换装置。
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