CN107689554A - 一种波长转换装置及其制备方法、发光装置和投影装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种波长转换装置及其制备方法、发光装置和投影装置，该波长转换装置包括：依次叠置的第一发光陶瓷层、第二发光陶瓷层和反射层；第一发光陶瓷层为透明发光陶瓷层，包括第一发光陶瓷晶粒；第二发光陶瓷层为半透明发光陶瓷层，包括第二发光陶瓷晶粒和散射单元；散射单元占所述第二发光陶瓷层的体积分数为0.01％～10％；反射层为金属反射层或漫反射层。该波长转换装置具有高热稳定性、高散热效率、高发光亮度、适用于大功率激光器和大功率LED激发光源。

Description

一种波长转换装置及其制备方法、发光装置和投影装置
技术领域
本发明涉及照明和投影技术领域，特别是涉及一种波长转换装置及其制备方法、发光装置和投影装置。
背景技术
随着显示和照明技术的发展，原始的卤素灯泡作为光源越来越不能满足显示和照明高功率和高亮度的需求。采用固态光源如LD(Laser Diode，激光二极管)发出的激发光以激发波长转换材料的方法能够获得各种颜色的可见光，该技术越来越多的应用于照明和显示中。这种技术具有效率高、能耗少、成本低、寿命长的优势，是现有白光或者单色光光源的理想替代方案。
目前荧光粉的封装方式主要为有机硅胶封装和无机玻璃封装两种，这两种封装方式的热导率均较低(1W/(m·K)以下)，且抗热破坏温度不高，硅胶的耐受温度一般在200℃以下，玻璃的耐受温度一般在600℃以下。传统的封装方式已经不能满足目前对于大功率激发光源的应用。
现有技术中的另一种方式为陶瓷封装。例如，采用YAG发光陶瓷的封装方式。由于YAG透明陶瓷热导率较高(20℃为14W/(m·K)100℃为10.5W/(m·K))且YAG熔点很高(1970℃)，所以这种方式可以大大提高荧光粉封装散热效率和抗热破坏温度，满足大功率激光光源，尤其是蓝光激光的使用。
但是，采用陶瓷封装方式会产生后向散射现象。如图1中所示，激发光400照射到发光陶瓷层11，由于发光陶瓷晶粒111的具有波长转换的作用，同时对激发光也有散射作用，部分激发光401被后向散射损失掉，造成激发光的利用效率降低，进而使光源的发光亮度变低。同时，较厚的发光陶瓷由于导光作用出射光的光斑较大，光学系统的收集率较低。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供了一种具有高热稳定性、高散热效率、高发光亮度、适用于大功率激发光源的波长转换装置。
本发明提供了一种波长转换装置，包括：
依次叠置的第一发光陶瓷层、第二发光陶瓷层和反射层；所述第一发光陶瓷层为透明发光陶瓷层，包括第一发光陶瓷晶粒；所述第二发光陶瓷层为半透明发光陶瓷层，包括第二发光陶瓷晶粒和散射单元；所述散射单元占所述第二发光陶瓷层的体积分数为0.01％～10％；所述反射层为金属反射层或漫反射层。
优选地，所述第一发光陶瓷层的厚度为0.01mm～0.3mm；所述第二发光陶瓷层的厚度为0.1mm～1mm；所述反射层为金属反射层，厚度为0.1um～5um，或者，所述反射层为漫反射层，厚度大于10um。
优选地，所述第一发光陶瓷晶粒和所述第二发光陶瓷晶粒为同一种发光陶瓷或不同种发光陶瓷；所述第一发光陶瓷晶粒和所述第二发光陶瓷晶粒的晶粒尺寸为5～30um。
优选地，所述第一发光陶瓷晶粒为石榴石发光陶瓷晶粒或铝酸盐发光陶瓷晶粒；所述第二发光陶瓷晶粒为石榴石发光陶瓷晶粒或铝酸盐发光陶瓷晶粒；
优选地，所述第一发光陶瓷晶粒为YAG:Ce、Ca3(Al,Sc)2Si3O12、(Gd,Tb,Y,Lu)3(Al,Ga)5O12和复合组分的Y3Mg2AlSi2O12中的至少一种；所述第二发光陶瓷晶粒为YAG:Ce、Ca3(Al,Sc)2Si3O12、(Gd,Tb,Y,Lu)3(Al,Ga)5O12和复合组分的Y3Mg2AlSi2O12中的至少一种。
优选地，所述散射单元的折射率不同于所述第二发光陶瓷晶粒。
优选地，所述散射单元为气孔、白色散射单元或者无色散射单元。
优选地，所述散射单元粒径为0.2～2um。
优选地，所述散射单元为球形或非球形。
优选地，所述散射单元为氧化铝、氧化钇、氧化镧、硫酸钡、氧化锌、气孔中的至少一种。
优选地，所述金属反射层包括粘结层和金属层。
优选地，所述粘结层为氧化铝膜；所述金属层为银膜。
优选地，所述漫反射层是由漫反射粒子和粘接剂组成。
优选地，所述漫反射粒子是氧化铝，氧化锌，氧化钛，氧化钇，氧化镧，氮化硼，硫酸钡中的至少一种。
优选地，所述粘接剂为玻璃粉、硅胶或环氧树脂中的至少一种。
优选地，所述第一发光陶瓷层表面镀有增透膜。
优选地，所述增透膜对蓝光或紫外光增透。
或者，优选地，第一发光陶瓷层表面制备有粗糙微结构。
优选地，所述粗糙微结构为锯齿结构；所述锯齿结构由多个凸起邻近排列而成。
优选地，每一所述所述凸起的形状可为圆形、卵形、波形、梯形、矩形或三角形，任意两个所述凸起的形状相同或不同。优选地，所述粗糙微结构的深度为0.4um～0.8um。
本发明还提供一种波长转换装置的制备方法，包括如下步骤：
步骤一，制备第一发光陶瓷层预成型件：首先将按照第一发光陶瓷层化学计量比配置原料，加入高分子粘接剂，在溶剂介质中混合球磨后干燥，干燥研磨过筛得到第一粉体，将所述第一粉体单轴压制得到第一预成型件，再将所述第一预成型件进行冷等静压，得到所述第一发光陶瓷层预成型件；
步骤二，制备第二发光陶瓷层预成型件：首先将按照第二发光陶瓷层化学计量比配置原料，加入高分子粘接剂，加入散射单元原料，在溶剂介质中使混合球磨后干燥，干燥后研磨过筛得到第二粉体，在所述第一发光陶瓷层预成型件上铺所述第二粉体，将所述第二粉体单轴加热压制，加热温度为高分子粘结剂的Tg温度以上，得到所述第二发光陶瓷层预成型件；
步骤三，烧结成瓷：将所述第二发光陶瓷层预成型件置于常压烧结炉中烘烤去掉所述高分子粘结剂，然后保护气氛下烧结，得到第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层层压件；
步骤四，制作反射层：包括制作金属反射层或者制作漫反射层；
所述制作金属反射层的步骤包括：将烧结好的所述第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层层压件经过研磨抛光减薄厚度为100～1000um，然后在所述第二发光陶瓷层表面先后分别溅射或者蒸镀氧化铝膜和银膜，制得所述波长转换装置；
优选地，所述氧化铝膜厚度为10～200nm，所述银膜为100～1000nm的；
或者，
所述制作漫反射层的步骤包括:将烧结好的所述第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层层压件经过研磨抛光减薄厚度为100～1000um，然后在所述第二发光陶瓷层表面刷涂由漫反射粒子和粘接剂组成的涂料，加热固化或者高温烧结在所述第二发光陶瓷层上形成漫反射层，制得波长转换装置。
需要说明的是，Tg温度指无定型聚合物(包括结晶型聚合物中的非结晶部分)由玻璃态向高弹态或者由后者向前者的转变温度，是无定型聚合物大分子链段自由运动的最低温度，高聚物的一种重要的工艺指标。在此温度以上，高聚物表现出弹性；在此温度以下，高聚物表现出脆性。
优选地，在所述步骤四之后包括步骤五：
采用纳米压印或蚀刻的方式在第一发光陶瓷层表面制备粗糙微结构；或者，对所述第一发光陶瓷层表面镀蓝光或紫外光增透膜。
优选地，所述蚀刻方式为对所述第一发光陶瓷层表面作氧化处理以形成氧化层，或对所所述第一发光陶瓷层表面作腐蚀处理，或对所述第一发光陶瓷层表面先氧化处理再腐蚀处理，或对所述第一发光陶瓷层先腐蚀处理再氧化处理。
优选地，所述第一发光陶瓷层为石榴石发光陶瓷层。
优选地，所述原料为氧化铝，氧化钇，氧化铈，所述原料粒径为0.01～5um。
优选地，所述高分子粘结剂为聚乙烯醇锁丁醛(PVB，质量分数：0.1～10％，分子量90000～250000)。
优选地，所述溶剂为酒精。
优选地，所述散射单元原料为氧化铝、氧化钇、氧化镧、硫酸钡、氧化锌中的至少一种。
优选地，所述散射单元原料粒径为0.01um～5um。
优选地，散射单元为气孔时，所述散射单元原料为造孔剂，粒径为0.1um～10um，所述造孔剂为淀粉或者PMMA微球。
优选地，所述漫反射粒子是氧化铝，氧化锌，氧化钛，氧化钇，氧化镧，氮化硼，硫酸钡中的至少一种；所述粘接剂为玻璃粉、硅胶或环氧树脂中的至少一种。
本发明还提供一种发光装置，包括激发光源及上述任意一项的波长转换装置。
本发明还提供一种投影装置，包括上述的发光装置。
与现有技术相比，本发明包括如下有益效果：
本发明中，发光材料的封装方式采用陶瓷封装，具有极高的热稳定性、高散热效率。能够在大功率激光器和/或大功率LED激发光的作用下保持高的发光效率和热稳定性，同时输出高亮度受激光。进一步地，第一发光陶瓷层采用特定粒径的发光陶瓷晶粒组成，能够保证第一发光陶瓷保持透明，实现对激发光的高透过性，同时也具有较高的波长转换效率；选用特定的厚度能够减激发光的后向散射，同时能减小导光作用，进而减小出射光斑的大小，进一步提高出射光的亮度，提高后续光学系统收集光的效率。进一步地，第二发光陶瓷层中包括有散射单元，散射单元能够散射激发光，使得激发光有更多的机会被转换，提高了整体的波长转换效率；同时，散射单元的散射作用使得受激发光具有更好的颜色均匀性。进一步地，反射层能够进一步提高激发光转换的几率，进一步提高波长转换效率。
综上所述，本发明的技术方案通过叠置具有不同功能的发光陶瓷层和反射层，以及控制相关发光陶瓷层和反射层具体的相关参数，使得波长转换装置的具有发光效率高、热稳定性高、输出光斑小、亮度高，适用于大功率的激光器和大功率LED激发光的有益效果。
附图说明
图1为现有技术实施方式；
图2为本发明实施例一示意图；
图3为本发明导光作用示意图；
图4为本发明实施例二示意图；
图5为为本发明实施例三示意图；
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明实施例进行详细说明。
实施例一
请参阅图2，图2为本发明实施例一的结构示意图。如图2所示，波长转换装置由依次叠置的第一发光陶瓷层11、第二发光陶瓷层12和反射层13组成。
本实施例中，第一发光陶瓷层11为透明发光陶瓷层，第一发光陶瓷层11包括第一发光陶瓷晶粒111；第一发光陶瓷晶粒为石榴石发光陶瓷晶粒或铝酸盐发光陶瓷晶粒，可以是YAG:Ce、Ca3(Al,Sc)2Si3O12、(Gd,Tb,Y,Lu)3(Al,Ga)5O12和复合组分的Y3Mg2AlSi2O12中的至少一种。需要说明的是，第一发光陶瓷层11除了第一发光陶瓷晶粒111外，还可以包括有基体，第一发光陶瓷晶粒111均匀分布在基体当中；或者，从另一个角度来看，基体也可以视为是填充在第一发光陶瓷晶粒111之间；例如，第一发光陶瓷层11为YAG透明发光陶瓷层，YAG发光陶瓷层由YAG：Ce3+发光陶瓷晶粒和YAG基体组成；YAG：Ce3+发光陶瓷晶粒均匀分布在YAG基体中，组成YAG透明发光陶瓷层。具有波长转换作用的实际为YAG：Ce3+发光陶瓷晶粒。
本实施例中，第一发光陶瓷层11的厚度为0.01mm～0.3mm。
需要说明的是，第一发光陶瓷层11的厚度并非随意选择。本发明的第一发光陶瓷层11至少应该具有实现部分激发光的波长转换、减小后向散射、减小导光作用和实现减小输出光光斑的作用。其中，特别应该注意的是，厚度对减小导光作用，减小出射光光斑，提高光斑亮度有重要的影响。对导光作用的说明，如图3所示，出射光402在第一发光陶瓷层11表面形成的光斑301的大小较小，与之形成对比的是在厚度大于第一发光陶瓷层11的发光陶瓷层110的表面形成的光斑302的大小较大；光斑301小于光斑302原因在于第一发光陶瓷层厚度的不同，较厚的厚度具有更强的导光作用，从而影响出射光斑变大。
本实施例中，第二发光陶瓷层12包括第二发光陶瓷晶粒121、散射单元122；第二发光陶瓷晶粒121为石榴石发光陶瓷晶粒或铝酸盐发光陶瓷晶粒，可以是YAG:Ce、Ca3(Al,Sc)2Si3O12、(Gd,Tb,Y,Lu)3(Al,Ga)5O12和复合组分的Y3Mg2AlSi2O12中的至少一种。需要说明的是，第二发光陶瓷层12除了第二发光陶瓷晶粒121外，还可以包括有基体，第二发光陶瓷晶粒121均匀分布在基体当中；或者，从另一个角度来看，基体也可以视为是填充在第二发光陶瓷晶粒121之间；例如，第二发光陶瓷层12为YAG透明发光陶瓷层，YAG发光陶瓷层由YAG：Ce3+发光陶瓷晶粒和YAG基体组成；YAG：Ce3+发光陶瓷晶粒和散射单元122均匀分布在YAG基体中，组成YAG半透明发光陶瓷层。具有波长转换作用的实际为YAG：Ce3+发光陶瓷晶粒。
进一步地，第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层的发光陶瓷晶粒可以相同或不同。优选地，第一发光陶瓷晶粒和第二发光陶瓷晶粒选择相同的发光陶瓷材料。例如：可以选择第一发光陶瓷晶粒111和第二发光陶瓷层121均匀为YAG：Ce3+发光陶瓷晶粒。选择同种材料的好处在于具有相同的膨胀系数，能够在受到热冲击的时候具有相同的膨胀量，波长转换装置能够在受热变化时减小内部应力，避免内部应力过大损坏波长转换材料的结构，提高材料的热稳定性。更符合大功率激光器的应用。当然，基于此思路选用不同种的材料也是可以的。
进一步地，本实施例中，第一发光陶瓷晶粒111和第二发光陶瓷晶粒121的晶粒尺寸为5～30um。
进一步地，本实施例中，散射单元122的折射率不同于第二发光陶瓷晶粒121。散射单元122可以为气孔、白色散射单元或者无色散射单元；散射单元122粒径为0.2～2um；散射单元122为球形或非球形。需要说明的是，散射单元122的目的在于分散于第二发光陶瓷层12当中对激发光或者受激光起到散射作用，因此采用折射率不同于第二发光陶瓷晶粒能增强散射效果；同时选择的散射单元122的粒径略小于第二发光陶瓷晶粒122目的在于在实现对光散射的同时，起到在受到热冲击体积膨胀变化时对第二发光陶瓷层的影响最小的作用，提高整体的热稳定性。
进一步地，散射单元122为氧化铝、氧化钇、氧化镧、硫酸钡、氧化锌、气孔中的至少一种。
本实施例中，反射层13为金属反射层，包括粘结层和金属层。进一步地，本实施例中，粘结层为氧化铝膜，金属层为银膜；粘结层其用作在于提高金属层和第二发光陶瓷层12表面的粘结力，因此其厚度不需要太厚，本实施例中氧化铝膜厚度为10～200nm；需要说明的是，由于反射层对光起反射作用，因此其厚度以达到能全部反射为宜，银膜为100～1000nm。
反射层13也可以为漫反射层，漫反射层是由漫反射粒子和粘接剂组成。漫反射粒子可以是氧化铝，氧化锌，氧化钛，氧化钇，氧化镧，氮化硼，硫酸钡中的至少一种；粘接剂为玻璃粉、硅胶或环氧树脂中的至少一种。需要说明的是采用漫反射层由于其反射方式不同于金属反射层，因此其厚度大于10um。
进一步地，本实施例的激发光的转换过程如下，激发光首先进入第一发光陶瓷层11，由于第一发光陶瓷层11较薄并且没有散射单元分布在其中，因此少部分的激发光转换为受激发光，大部分激发光入射到第二发光陶瓷层12；进入第二发光陶瓷层12的激发光受到散射单元122的散射作用，增大了被第二发光陶瓷晶粒121转换的概率，绝大部分的激发光被转换为受激发光；少部分的激发光和受激发穿过第二发光陶瓷层12后被金属反射层13或漫反射层反射到第二发光陶瓷层中12，这一少部分激发光再次被第二发光陶瓷层和第一发光陶瓷层转换，最终转换为受激发光从第一发光陶瓷的表面出射。这里需要说明的是，为了保证已经被转换的受激发光在第二发光陶瓷层12中的损耗，第二发光陶瓷层不易过厚，过厚则光的损耗会增大，较小整体的波长转换效率。另一少部分入射到第二发光陶瓷层12的激发光由于后向散射的作用，被散射单元散射到第一发光陶瓷层11中，此部分激发光进一步被第一发光陶瓷层转换为受激发光射出；减小了后向散射引起的激发光的损失，提高了光的利用效率，提高了整体转换效率和发光亮度。
需要说明的是，上述的各个部分的作用并不是单一独立的，对于不同部分之间的结构是具有相互协同作用的。本实施例中，第二发光陶瓷层主要实现对激发光的高效率转换，同时散射单元能够增大激发光被发光陶瓷颗粒转换的机会；配合上反射层的作用，进一步增强了波长转换的效率，实现了对激发光的高效转换。第一发光陶瓷层由于其特定的厚度设计，一方面能减小后向散射，提高入射激发光的效率；另一方面，能避免导光现象的出现，减小光斑的扩散，实现波长转换装置小光斑输出，提高光学系统的收集效率。同时，由于采用的是陶瓷封装方式，并结合本发明的具体参数设定，提高了波长转换装置的热稳定性，使其适应于大功率激光器或大功率LED的应用。
实施例二
如图4所示，本实施例在实施例一的基础上，在第一发光陶瓷层11的表面镀有增透膜14。增透膜14的作用在于减小入射激发光在第一发光陶瓷层11表面的反射，提高入射激发光的入射效率。需要说明的是，只有相对致密的陶瓷材料的表面才能镀增透膜，而本发明所选择的发光陶瓷层符合这一要求。
实施例三
如图5所示，本实施例在实施例一的基础上，在第一发光陶瓷层11的表面做粗糙微结构15；进一步地，粗糙微结构15为锯齿结构。优选地，锯齿结构凸出的形状可为圆形、卵形、波形、梯形、矩形、三角形中的一种或至少两种的组合。粗糙微结构的深度为0.4um～0.8um。粗糙微结构能够减小出射光的角度范围，提高后续收集受激发出射光的效率。
实施例四
本实施例以YAG陶瓷封装，散射单元为氧化铝，反射层为金属反射层为例说明本发明提供的波长转换装置的制备方法。
步骤一：
第一发光陶瓷层预成型件制备：首先将按照YAG陶瓷化学计量比配置原料氧化铝(纯度99.99％，粒径0.01～5um)，氧化钇(纯度99.99％，粒径0.01～5um)，氧化铈(纯度99.9％以上，粒径0.01～5um)加入高分子粘接剂聚乙烯醇锁丁醛(PVB，质量分数：0.1～10％，分子量90000～250000),在酒精溶剂介质中使用氧化铝磨球混合球磨4～12h，于50～80℃干燥，干燥结束后得到的粉末进行研磨过筛得到第一粉体，然后将第一粉体单轴压制，压强为5Mpa-50Mpa，保压时间30s至30min，再将预成型件进行冷等静压，压力为100Mpa-300Mpa，得到第一发光陶瓷层预成型件。
步骤二：
第二发光陶瓷层预成型件制备：首先将按照YAG陶瓷化学计量比配置原料氧化铝(纯度99.99％，粒径0.01～5um)，氧化钇(纯度99.99％，粒径0.01～5um)，氧化铈(纯度99.9％以上，粒径0.01～5um)加入过量2～60％的氧化铝(纯度99.99％，粒径0.01～5um)，在酒精溶剂介质中使用氧化铝磨球混合球磨4～12h，于50～80℃干燥，干燥结束后得到的粉末进行研磨过筛得到第二粉体，然后在第一发光陶瓷层预成型件上铺第二粉体，将第二粉体单轴加热压制，加热温度为PVB的Tg温度以上，压力5Mpa-50Mpa，保压时间30s至60min，得到第二发光陶瓷层预成型件。
步骤三：
烧结成瓷：将层压预成型件置于常压烧结炉中300℃～1000℃烘烤2～10小时去掉高分子粘结剂，然后在真空、H2/N2、H2或Ar/H2中的一种环境中,以1500℃～1800℃的温度范围内烧结2～20小时，得到第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层层压件。
步骤四：
反射层制作：本实施例为金属反射层制作，将烧结好的发光陶瓷层经过研磨抛光减薄至厚度为100～1000um，然后在第二发光陶瓷层表面先后分别溅射或者蒸镀10～200nm的氧化铝膜，100～1000nm的银膜，制得波长转换装置。
实施例五
本实施例以实施例四为基础，不同之处在于将散射单元替换为气孔，反射层为漫反射层。
步骤一与实施例四相同。
步骤二，首先将按照YAG陶瓷化学计量比配置原料氧化铝(纯度99.99％，粒径0.01～5um)，氧化钇(纯度99.99％，粒径0.01～5um)，氧化铈(纯度99.9％以上，粒径0.01～5um)加入高分子粘接剂聚乙烯醇锁丁醛(PVB，质量分数：0.1～10％，分子量90000～250)，加入造孔剂如淀粉(粒径0.1～10um)或者PMMA微球(粒径0.1～10um)，在酒精溶剂介质中使用氧化铝磨球混合球磨4～12h，于50～80℃干燥，干燥结束后得到的粉末进行研磨过筛得到第二粉体，然后在第一发光陶瓷层预成型件上铺第二粉体，将第二粉体单轴加热压制，加热温度为PVB的Tg温度以上，压力5Mpa-50Mpa，保压时间30s至60min，得到第二发光陶瓷层预成型件。
步骤三与实施例四相同。
步骤四，本实施例中反射层是漫反射层制作，将烧结好的第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层层压件经过研磨抛光减薄至厚度为100～1000um，然后在第二发光陶瓷层表面刷涂由漫反射粒子和粘接剂组成的涂料，漫反射粒子可以是氧化铝，氧化锌，氧化钛，氧化钇，氧化镧，氮化硼，硫酸钡中的一种或者多种组成；粘接剂为玻璃粉、硅胶或环氧树脂中的一种，加热固化或者高温烧结在发光陶瓷层上形成漫反射层，制得波长转换装置。
实施例六
本实施例在实施例四的基础上在第一发光陶瓷层表面镀有增透膜。
在实施例四所制得的波长转换装置上，对所述第一发光陶瓷层表面镀蓝光或紫外光增透膜。
实施例七
本实施例在实施例四的基础上在第一发光陶瓷层表面制备粗糙微结构。
在实施例四所制得的波长转换装置上，对第一发光陶瓷层表面作氧化处理以形成氧化层，再腐蚀处理，在第一发光陶瓷层表面制备粗糙微结构。需要说明的是，制备粗糙微结构的方式还可以为对所所述第一发光陶瓷层表面作腐蚀处理，或对所述第一发光陶瓷层表面先氧化处理，或对所述第一发光陶瓷层先腐蚀处理再氧化处理中的任一种。
本发明还提供了一种发光装置，该发光装置包括激发光源和波长转换装置，其中波长转换装置可以具有上述各实施例中的结构与功能。该发光装置可以应用于投影、显示系统，例如液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)或数码光路处理器(DLP，DigitalLight Processor)投影机；也可以应用于照明系统，例如汽车照明灯；也可以应用于3D显示技术领域中。
本发明还提供了一种投影系统，该投影系统包括发光装置和投影装置，其中发光装置可以具有上述发光装置的结构与功能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上所述仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (14)

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括：
依次叠置的第一发光陶瓷层、第二发光陶瓷层和反射层；
所述第一发光陶瓷层为透明发光陶瓷层，包括第一发光陶瓷晶粒；
所述第二发光陶瓷层为半透明发光陶瓷层，包括第二发光陶瓷晶粒和散射单元；所述散射单元占所述第二发光陶瓷层的体积分数为0.01％～10％；
所述反射层为金属反射层或漫反射层。
2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一发光陶瓷层的厚度为0.01mm～0.3mm；所述第二发光陶瓷层的厚度为0.1mm～1mm；
所述反射层为金属反射层，厚度为0.1um～5um；或者，所述反射层为漫反射层，厚度大于10um。
3.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一发光陶瓷晶粒和所述第二发光陶瓷晶粒为同一种发光陶瓷或不同种发光陶瓷；
所述第一发光陶瓷晶粒和所述第二发光陶瓷晶粒的晶粒尺寸为5～30um。
4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一发光陶瓷晶粒为石榴石发光陶瓷晶粒或铝酸盐发光陶瓷晶粒；
所述第二发光陶瓷晶粒为石榴石发光陶瓷晶粒或铝酸盐发光陶瓷晶粒；
优选地，所述第一发光陶瓷晶粒为YAG:Ce、Ca3(Al,Sc)2Si3O12、(Gd,Tb,Y,Lu)3(Al,Ga)5O12和复合组分的Y3Mg2AlSi2O12中的至少一种；所述第二发光陶瓷晶粒为YAG:Ce、Ca3(Al,Sc)2Si3O12、(Gd,Tb,Y,Lu)3(Al,Ga)5O12和复合组分的Y3Mg2AlSi2O12中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述散射单元的折射率不同于所述第二发光陶瓷晶粒；
优选地，所述散射单元为气孔、白色散射单元或者无色散射单元；
优选地，所述散射单元粒径为0.2～2um；
优选地，所述散射单元为球形或非球形；
优选地，所述散射单元为氧化铝、氧化钇、氧化镧、硫酸钡、氧化锌、气孔中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述金属反射层包括粘结层和金属层；
优选地，所述粘结层为氧化铝膜；所述金属层为银膜。
优选地，所述氧化铝膜厚度为10～200nm，所述银膜的厚度为100～1000nm。
7.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述漫反射层是由漫反射粒子和粘接剂组成；
优选地，所述漫反射粒子是氧化铝，氧化锌，氧化钛，氧化钇，氧化镧，氮化硼，硫酸钡中的至少一种；
优选地，所述粘接剂为玻璃粉、硅胶或环氧树脂中的至少一种。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一发光陶瓷层表面镀有增透膜；
优选地，所述增透膜对蓝光或紫外光增透。
9.根据权利要求1～7中任一项所述的波长转换装置，其特征在于，第一发光陶瓷层表面制备有粗糙微结构；所述粗糙微结构为锯齿结构；所述锯齿结构由多个凸起邻近排列而成；
优选地，每一所述所述凸起的形状可为圆形、卵形、波形、梯形、矩形或三角形，任意两个所述凸起的形状相同或不同；
优选地，所述粗糙微结构的深度为0.4um～0.8um。
10.一种波长转换装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，制备第一发光陶瓷层预成型件：首先将按照第一发光陶瓷层化学计量比配置原料，加入高分子粘接剂，在溶剂介质中混合球磨后干燥，干燥研磨过筛得到第一粉体，将所述第一粉体单轴压制得到第一预成型件，再将所述第一预成型件进行冷等静压，得到所述第一发光陶瓷层预成型件；
步骤二，制备第二发光陶瓷层预成型件：首先将按照第二发光陶瓷层化学计量比配置原料，加入高分子粘接剂，加入散射单元原料，在溶剂介质中使混合球磨后干燥，干燥后研磨过筛得到第二粉体，在所述第一发光陶瓷层预成型件上铺所述第二粉体，将所述第二粉体单轴加热压制，加热温度为高分子粘结剂的Tg温度以上，得到所述第二发光陶瓷层预成型件；
步骤三，烧结成瓷：将所述第二发光陶瓷层预成型件置于常压烧结炉中烘烤去掉所述高分子粘结剂，然后保护气氛下烧结，得到第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层的层压件；
步骤四，制作反射层：包括制作金属反射层或者制作漫反射层；
所述制作金属反射层的步骤包括：将烧结好的所述第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层的层压件经过研磨抛光减薄厚度为100～1000um，然后在所述第二发光陶瓷层表面先后分别溅射或者蒸镀氧化铝膜和银膜，制得所述波长转换装置；
优选地，所述氧化铝膜厚度为10～200nm，所述银膜为100～1000nm的；
或者，
所述制作漫反射层的步骤包括:将烧结好的所述第一发光陶瓷层和第二发光陶瓷层层压件经过研磨抛光减薄厚度为100～1000um，然后在所述第二发光陶瓷层表面刷涂由漫反射粒子和粘接剂组成的涂料，加热固化或者高温烧结在所述第二发光陶瓷层上形成漫反射层，制得波长转换装置。
11.根据权利要求10所述的波长转换装置的制备方法，其特征在于，在所述步骤四之后包括步骤五：
采用纳米压印或蚀刻的方式在所述第一发光陶瓷层表面制备粗糙微结构；或者，对所述第一发光陶瓷层表面镀蓝光或紫外光增透膜；
优选地，所述蚀刻方式为对所述第一发光陶瓷层表面作氧化处理以形成氧化层，或对所述第一发光陶瓷层表面作腐蚀处理，或对所述第一发光陶瓷层表面先氧化处理再腐蚀处理，或对所述第一发光陶瓷层表面先腐蚀处理再氧化处理。
12.根据权利要求10所述的波长转换装置的制备方法，其特征在于，所述第一发光陶瓷层为石榴石发光陶瓷层；
优选地，所述原料为氧化铝，氧化钇，氧化铈，所述原料粒径为0.01～5um；
优选地，所述高分子粘结剂为聚乙烯醇锁丁醛(PVB，质量分数：0.1～10％，分子量90000～250000)；
优选地，所述溶剂为酒精；
优选地，所述散射单元原料为氧化铝、氧化钇、氧化镧、硫酸钡、氧化锌中的至少一种；
优选地，所述散射单元原料粒径为0.01um～5um；
优选地，所述散射单元为气孔时，所述散射单元原料为造孔剂，粒径为0.1um～10um，所述造孔剂为淀粉或者PMMA微球；
优选地，所述漫反射粒子是氧化铝，氧化锌，氧化钛，氧化钇，氧化镧，氮化硼，硫酸钡中的至少一种；所述粘接剂为玻璃粉、硅胶或环氧树脂中的至少一种。
13.一种发光装置，包括激发光源及权利要求1～9中任意一项所述的波长转换装置。
14.一种投影装置，包括如权利要求13所述的发光装置。
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