CN108346733A - 一种光引擎及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种光引擎及其用途,其中,光引擎的特征在于,包括在光路上依次设置的至少一个光源发生器和波长转换部,其中,光源发生器,用于产生波长为200‑1300nm的光源;波长转换部,用于接收光源并将该光源转换后发射出去,具有第一波长转换单元,第一波长转换单元含有第一荧光材料,第一荧光材料能吸收波长为200‑2100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长为2100‑6000nm的光。
Description
技术领域
本发明涉及一种光引擎,特别是涉及一种通过波长转换产生2100-6000nm的光的光引擎及其用途。
背景技术
目前,光波长在2500-4000nm左右的波段,对人体保健等中有较广的应用。
比如,对人体的皮肤按摩保健中,当光照射到人体的时候,人体的皮肤细胞会将在光立刻吸收或者部分反射出去,被吸收的部分的光将会引起皮肤或者皮下组织细胞的分子振动,从而产生热。而2500-4000nm的光由于入射光的频率和人体细胞的C-H键或者C-O键或O-H键的振动频率接近,所以会将引起人体分子键的振动,使细胞得到按摩,从而激化细胞活性。日光中就含有丰富的2500-4000nm的光,也因此,经常晒日光浴可以按摩细胞,从而使身体更健康。
目前,为了能更满足各种保健需求,所以通过人为方式产生需要的上述特定波长的光的应用也越来越广泛。但是,目前的人为方式通常是通过电加热电热丝,使电热丝温度升高到1000-3000度,使电热丝发射出较大频率范围的红外线,辐射范围可能覆盖可见光、近红外、中红外、远红外。或者用电热丝缠绕在碳棒或者陶瓷棒上,通过电热丝加热碳棒或陶瓷棒,使碳棒或陶瓷帮温度升高辐射红外线。上述的加热获取方式,由于半峰宽较大,至少在1500nm左右,所以无法缩小,那么表示它的能量分布在3000nm以上的范围,每个波长对应的能量,例如3000nm对应的能量处会很小,也就是具体的一个波长点上能量占总输出能量的占比会很小,比如在3000nm上,这样,使得不能将讲能量集中在有助于细胞光按摩频率的2500-4000nm范围,输出占比小,所以在这些人造红外线的光应用起来效率低,比如作为光按摩时,按摩效率都很低,光按摩效果都比较差。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的,目的在于提供一种通过波长转换产生2100-6000nm的光的光引擎。
本发明为了实现上述目的,采用了以下方案:
本发明提供了一种光引擎,其特征在于,包括:在光路上依次设置的至少一个光源发生器和波长转换部,其中,光源发生器,用于产生波长为200-1300nm的光源;波长转换部,用于接收光源并将该光源转换后发射出去,具有第一波长转换单元,第一波长转换单元含有第一荧光材料,第一荧光材料能吸收波长为200-2100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长为2100-6000nm的光。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,还包括:封装装置,具有设置在底部的底部基板和被封装在底部基板中的封装电极,其中,光源发生器至少一个,设置在底部基板上,光源发生器为发射泵浦光线的芯片或器件,与封装电极电连接,第一波长转换单元为胶体封装第一荧光材料而成。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,第一波长转换单元包埋各个光源发生器后向封装装置的顶部延伸。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,第一波长转换单元设置在光源发生器的上方。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,光源发生器多个并排间隔均匀设置在底部基板上并分别与第一转换单元之间具有纵向间隔。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,波长转换部还包括依次设置在光源发生器与第一波长转换单元之间的至少一个第二波长转换单元,光源发生器用于产生波长为200-1100nm的光源,第二波长转换单元包括第二荧光材料,第二荧光材料能吸收波长为200-1100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长小于2100nm的光。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,第二波长转换单元为胶体封装第二荧光材料而成。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,至少一个第二波长转换单元与第一波长转换单元依次向封装装置的顶部层叠设置,并且位于最底层的第二波长转换单元包埋各个光源发生器。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,至少一个第二波长转换单元与第一波长转换单元由下依次向所封装装置的顶部层叠设置,并且位于最底层的第二波长转换单元与各个光源发生器之间具有纵向间隔。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,封装装置还具有透光基板,透光基板位于第二转换单元的下表面上且与各个光源发生器之间具有纵向间隔。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,封装装置还具有设置在底部基板上且分别与底部基板相连通的多个分别与各个第二转换单元相对应的并排间隔的腔体,腔体向上的一面为透光面,光源发生器多个,分别与多个腔体对应且分别被设置在多个腔体中并被相应的第二转换单元所包埋,光源发生器的光路方向朝上对应相应的透光面,第一转换单元纵向间隔设置在各个腔体的上方。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,封装装置还具有透光基板,透光基板位于第一转换单元的下表面上且与各个光源发生器之间具有纵向间隔。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,第一波长转换单元为含有第一荧光材料的薄膜材料、溶液、溶胶或固体粉粒中的一种。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,第一荧光材料为粒径5-50μm的粉末颗粒。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,第一荧光材料为粒径20-50μm的粉末颗粒。
本发明提供的光引擎,还具有这样的特征,其中,第一荧光材料为粒径8-20μm的粉末颗粒。
本发明还提供了上述的光引擎在红外光按摩、红外光治疗、红外光取暖、红外光自动干燥或红外光烹饪中任意一种或多种用途的应用。
发明作用与效果
本发明提供的光引擎,由于具有的第一波长转换部中的第一波长转换单元,含有能吸收波长为200-2100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长为2100-6000nm的光的第一荧光材料,使得第一波长转换部能将波长为200-1300nm的光源转换为波长为2100-6000nm的光发射出去,并且,由于通过荧光材料激发方式,使得半峰宽在150nm左右,这样可以将波长集中在具体需要的范围,使得输出的波长大部分为对人体有益的频率的2500-4000nm范围,从而提高了保健效率,从而可以应用在红外光按摩、红外光取暖、红外光自动干燥或红外光烹饪等任意的需要提供该波段光的用途中。
附图说明
图1为实施例1中涉及的光引擎的结构示意图;
图2为实施例1所涉及的光引擎发出的光谱示意图;
图3为实施例2中涉及的光引擎的结构示意图;
图4为实施例3中涉及的光引擎的结构示意图;
图5为实施例4中涉及的光引擎的结构示意图;
图6为实施例5中涉及的光引擎的结构示意图;
图7为实施例2和实施例4涉及的光引擎的一种变形例的结构示意图;
图8为实施例2和实施例4涉及光引擎的另外一种变形例的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步阐述本发明。对于实施例中所用到的具体方法或材料,本领域技术人员可以在本发明技术思路的基础上,根据已有的技术进行常规的替换选择,而不仅限于本发明实施例的具体记载。
实施例1
图1为实施例1中涉及的光引擎的结构示意图。
如图1所示,本实施例中的光引擎100包括封装装置10、光源发生器20以及波长转换部30。
封装装置10为支架体,具有设置在两侧的侧支架11、设置在底部的底部基板12和封装电极。
封装电极被封装在底部基板12中,具有两个电极131和电极132。
光源发生器20用于产生波长为200-1300nm的光源,与封装电极电连接,本实施例中的该光源为泵浦光线,也即该光源发生器为能产生泵浦光线的芯片或器件20。泵浦芯片或器件20可以是图1所示的倒装结构的(flip chip),也可以是水平结构的(horizontal)的,也可以是直垂芯片(Vertical)的,或者其他结构的。当电极131和电极132之间通过驱动电流时,电流经电极131流经泵浦芯片或器件20,再通过泵浦芯片或器件20流经电极132,从而使得泵浦芯片或器件20产生波长为200-1300nm的光源,也即激发发射出2100-6000nm的红外线。该红外线将照射到有机体上,使得人体的有机体分子中的C-H键或者C-O键或O-H键产生共振,从而进行光按摩,使得人体有机分子能够加快进行代谢,并产生发热感觉,从而达到促进人体健康的目的。光源发生器20可以为一个或多个,本实施例中为一个,设置在底部基板12上。
波长转换部30用于接收上述200-1300nm的光源,并将该光源转换为波长为2100-6000nm的发射光而发射出去。本实施例中,波长转换部30具有第一波长转换单元31。
第一波长转换单元31含有第一荧光材料,第一荧光材料能吸收波长为200-2100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长为2100-6000nm的发射光,从而能实现第一波长转换单元31对上述200-1300nm的光源进行转换得到上述2100-6000nm的发射光,并且能使得半峰宽在150nm左右,这样可以将波长集中在具体需要的范围,使得输出的波长大部分为需要的有助于细胞光按摩频率的2500-4000nm范围。第一荧光材料为粉末颗粒,由于粉末颗粒尺寸大小,会影响最终对光波长的转换效率,所以粉末颗粒的粒径需要在一定范围内,较好地,粉末颗粒的粒径范围为5-50μm,更优先地,为20-50μm,此时对上述200-1300nm的特定波长的转换效率最高。而当粉末颗粒的粒径范围为8-20um时,通常转对上述波长的最终转化效率会下降,但是封装产品的产品亮度一致性会得到提高。
第一波长转换单元31可以被制备为含有第一荧光材料的薄膜材料、溶液、溶胶或固体粉粒中的一种。
也可以让第一波长转换单元31为胶体封装第一荧光材料而成,也即将上述含有第一荧光材料的薄膜材料、溶液、溶胶或固体粉料状态的物质,通过胶体封装,得到第一波长转换单元31。此时,胶体的作用是作为光传播的通道,对材质主要是有粘度要求,高温固化要求,以及目标波段的光学透光率的要求,材质常温下都要求有一定的流动性,以方便生产操作和与荧光体混合搅拌,要求对红外线的透过率达到80%,并且具有温度稳定及紫外稳定特性。温度稳定性即能耐受一定的工作温度的考验而不损坏或相变,通常要求150度以内不损坏或相变;紫外稳定性是指该材料需要耐受一定的紫外线照射而不脆化、不黄化,光学透过率不明显衰减。通常要求在强度0.25w/cm2的360nm前后的紫外线照射下24小时,不明显黄化,透过率衰减小于5%。
本实施例中,胶体封装第一荧光材料而成的第一波长转换单元31包埋各个光源发生器后向封装装置10的顶部延伸。
图2为实施例1所涉及的光引擎发出的光谱示意图。
如图2所示,本实施例的光引擎100,发出的光谱集中在2500-4000nm。
实施例2
以下是对实施例2的说明。
在实施例2中,对于和实施例1中相同的结构,给予相同的符号,并省略相同的说明。
图3为实施例2中涉及的光引擎的结构示意图。
如图3所示,本实施例中,光引擎200包括封装装置210、光源发生器220以及波长转换部230。图中未显示封装电极。
本实施例与实施例1的不同之处在于,光源发生器220为多个,波长转换部230具有的第一波长转换单元231设置在封装装置10的上方,此时,多个光源发生器220并排间隔均匀设置在封装装置10的底部基板12上,并分别与第一转换单,232之间具有纵向间隔,这样,能使得波长转换部230与光源发生器220之间有一定间距,从而能让第一荧光材料远离光源发生器220,使得在使用中不至于温度过高,从而可以提高荧光材料的的辐射效率以及降低封装胶体对于产生的红外线的吸收率。
另外,本实施例中,为了能对第一转换单元231进行固定成形,封装装置210还可以具有透光基板214,此时,透光基板214位于第一转换单元231的下表面上且与各个光源发生器20之间具有纵向间隔。透光基板214在使用中作为荧光材料的涂覆提供基底以对荧光材料进行固定成形,所以需要保持足够的机械强度;并且作为透光基板的材料需要较高的光学透过率,尤其是泵浦波长段和目标波长段,都需要较高的透过率,还需要有可加工性。
另外,多个光源发生器220间隔排布,是为了能最终得到的更为均匀发射的红外线,实际应用中,根据光引擎的大小,调整光源发生器220的个数,也可以为一个。
实施例3
以下是对实施例3的说明。
在实施例3中,对于和实施例1中相同的结构,给予相同的符号,并省略相同的说明。
图4为实施例3中涉及的光引擎的结构示意图。
如图4所示,本实施例中,光引擎300包括封装装置10、光源发生器320以及波长转换部330。
本实施例与实施例1的不同之处在于,波长转换部330具有第一波长转换单元331和第二波长转换单元332。
第二波长转换单元332至少一个,设置在第一波长转换单元331与光源发生器220之间,含有第二荧光材料,该第二荧光材料能能吸收波长为200-1100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长小于于2100nm的光,也即该第二波长转换单元332的作用是将更短波长的光源激发转换到一个适宜第一波长转换单元331激发转换的波长,此时,光源发生器320的产生波长为200-1100nm的光源。
本实施例中,第二荧光材料同样为粉末颗粒,为了能将200-1100nm的光源有较好地转换为波长小于2100nm的光,第二荧光材料的粉末颗粒粒径范围与第一荧光材料的粉末颗粒粒径范围一样,最好在5-50μm,更优先地,为20-50μm,同样地,当粉末颗粒的粒径范围为8-20um时,通常转对上述波长的最终转化效率会下降,但是封装产品的产品亮度一致性会得到提高。
至少一个第二波长转换单元332与第一波长转换单元331从封装装置的底部向顶部依次层叠10设置。第二波长转换单元332可以是一个,也可以是多个,为多个时,多个层叠的第二波长装好单元332将200-630nm的光源依次在不同波长之间转换,直到最后为小于2100nm波长的光,再通过第一波长转换单元331进行转换。本实施例中为一个。
本实施例中,第二波长转换单元332同样通过胶体将含有第二荧光材料的薄膜材料、溶液、溶胶或固体粉料状态的物质封装而成。是通过如实施例1的第二转换单元31一样的包埋的方式包埋光源发生器320的,第二转换单元332为多个时,则由最底层的第二波长转换单元332包埋光源发生器320。
实施例4
以下是对实施例4的说明。
在实施例4中,对于和实施例3中相同的结构,给予相同的符号,并省略相同的说明。
图5为实施例4中涉及的光引擎的结构示意图。
如图5所示,本实施例和实施例3的类似,不同之处在于,至少一个第二波长转换单元432中,最底层的第二波长转换单元432与光源发生器320之间具有如同实施例2一样的纵向间隔,以利于散热和对荧光材料进行降温。
此时,也如实施例2中的一样,封装装置410还可以具有透光基板414,用来对第二转换单元432进行固定成形,此时,透光基板414位于第二转换单元432的下表面上且与各个光源发生器20之间具有纵向间隔。
实施例5
以下是对实施例5的说明。
在实施例5中,对于和实施例3中相同的结构,给予相同的符号,并省略相同的说明。
图6为实施例5中涉及的光引擎的结构示意图。
本实施例中,如图6所示,光引擎500包括封装装置510、光源发生器520以及波长转换部530。
本实施例与实施例3的不同之处在于,封装装置510还具有设置在底部基板512上且分别与底部基板512相连通的多个分别与各个第二转换单元532相对应的并排间隔的腔体514,腔体514向上的一面为透光面,光源发生器520多个,分别与多个腔体514对应且分别被设置在多个腔体514中,并被相应的第二转换单元532所包埋,光源发生器520的光路方向朝上对应相应的透光面,第一转换单元531纵向间隔设置在各个腔体514的上方。
此时,也如实施例2中的一样,封装装置510还可以具有透光基板514,用来对第一转换单元532进行固定成形。
实施例作用与效果
在实施例1到实施例5提供的光引擎,由于具有的第一波长转换部中的第一波长转换单元,含有能吸收波长为200-2100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长为2100-6000nm的光的第一荧光材料,使得第一波长转换部能将波长为200-1300nm的光源转换为波长为2100-6000nm的光发射出去,并且,由于通过荧光材料激发方式,使得半峰宽在150nm左右,这样可以将波长集中在具体需要的范围,使得输出的波长大部分为对人体有益的频率的2500-4000nm范围,从而提高了按摩保健效率;
另外,在实施例2和实施例4中,第一波长转换单元或第二波长转换单元与光源发生器之间具有间隔,作为本发明提供的光引擎,当不是包埋的形式时,也可以如图7和图8所示的两种变形例,第一波长转换单元631或第二波长单元732也可以直接紧贴在光源发生器20的光路方向上设置,这样使得整个光引擎更加紧凑。
另外,上述实施例中,封装后的光引擎,可以为方形、圆形或半圆形等。
另外,上述实施例中提供的光引擎,均采用封装装置进行封装,实际应用中,可以根据使用情况或场景的不同,可以不用封装装置,只要具备光源发生器和波长转换部,与外部的电极连接即可使用。
另外,上述实施例中提供的光引擎,是应用在提供红外细胞按摩的用途中的,作为本发明的光引擎,由于能转换得到能量集中的2100-6000nm的光,可以应用在红外光取暖、红外光自动干燥或红外光烹饪等任意的需要提供该波段光的用途中。
Claims (17)
1.一种光引擎,其特征在于,包括:
在光路上依次设置的至少一个光源发生器和波长转换部,
其中,光源发生器,用于产生波长为200-1300nm的光源;
波长转换部,用于接收所述光源并将该光源转换后发射出去,具有第一波长转换单元,
所述第一波长转换单元含有第一荧光材料,所述第一荧光材料能吸收波长为200-2100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长为2100-6000nm的光。
2.根据权利要求1所述的光引擎,其特征在于,还包括:
封装装置,具有设置在底部的底部基板和被封装在所述底部基板中的封装电极,
其中,所述光源发生器至少一个,设置在所述底部基板上,
所述光源发生器为发射泵浦光线的芯片或器件,与所述封装电极电连接,
所述第一波长转换单元为胶体封装所述第一荧光材料而成。
3.根据权利要求2所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述第一波长转换单元包埋各个所述光源发生器后向所述封装装置的顶部延伸。
4.根据权利要求2所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述第一波长转换单元设置在所述光源发生器的上方。
5.根据权利要求4所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述光源发生器多个并排间隔均匀设置在所述底部基板上并分别与所述第一转换单元之间具有纵向间隔。
6.根据权利要求4所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述波长转换部还包括依次设置在所述光源发生器与所述第一波长转换单元之间的至少一个第二波长转换单元,所述光源发生器用于产生波长为200-1100nm的光源,
所述第二波长转换单元包括第二荧光材料,所述第二荧光材料能吸收波长为200-1100nm的光而受激发将该波长的光转换为波长小于2100nm的光。
7.根据权利要求6所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述第二波长转换单元为胶体封装所述第二荧光材料而成。
8.根据权利要求7所述的光引擎,其特征在于:
其中,至少一个所述第二波长转换单元与所述第一波长转换单元依次向所述封装装置的顶部层叠设置,并且位于最底层的所述第二波长转换单元包埋各个所述光源发生器。
9.根据权利要求7所述的光引擎,其特征在于:
其中,至少一个所述第二波长转换单元与所述第一波长转换单元由下依次向所封装装置的顶部层叠设置,并且位于最底层的所述第二波长转换单元与各个所述光源发生器之间具有纵向间隔。
10.根据权利要求9所述的光引擎,其特征在于:
其中,封装装置还具有透光基板,所述透光基板位于所述第二转换单元的下表面上且与各个所述光源发生器之间具有纵向间隔。
11.根据权利要求7所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述封装装置还具有设置在所述底部基板上且分别与所述底部基板相连通的多个分别与各个所述第二转换单元相对应的并排间隔的腔体,
所述腔体向上的一面为透光面,
所述光源发生器多个,分别与多个所述腔体对应且分别被设置在多个所述腔体中并被相应的所述第二转换单元所包埋,所述光源发生器的光路方向朝上对应相应的所述透光面,
所述第一转换单元纵向间隔设置在各个所述腔体的上方。
12.根据权利要求5或11所述的光引擎,其特征在于:
其中,封装装置还具有透光基板,所述透光基板位于所述第一转换单元的下表面上且与各个所述光源发生器之间具有纵向间隔。
13.根据权利要求1至11任意一项所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述第一波长转换单元为含有所述第一荧光材料的薄膜材料、溶液、溶胶或固体粉粒中的一种。
14.根据权利要求13所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述第一荧光材料为粒径5-50μm的粉末颗粒。
15.根据权利要求14所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述第一荧光材料为粒径20-50μm的粉末颗粒。
16.根据权利要求14所述的光引擎,其特征在于:
其中,所述第一荧光材料为粒径8-20μm的粉末颗粒。
17.一种如权利要求1-16所述的光引擎在红外光按摩、红外光治疗、红外光取暖、红外光自动干燥或红外光烹饪中任意一种或多种用途的应用。
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