CN108474536B

CN108474536B - 光转换模块

Info

Publication number: CN108474536B
Application number: CN201680075688.7A
Authority: CN
Inventors: U.赫克特费希尔; S.措斯戈尼克
Original assignee: Bright Sharp Holdings Ltd
Current assignee: Bright Sharp Holdings Ltd
Priority date: 2015-12-23
Filing date: 2016-12-12
Publication date: 2021-07-13
Anticipated expiration: 2036-12-12
Also published as: KR20180098590A; EP3394903B1; CN108474536A; WO2017108463A1; KR102631223B1; EP3394903A1; US10260695B2; TW201801353A; JP6929850B2; JP2019502951A; TWI724086B; US20180372293A1

Abstract

本发明描述了一种光转换模块（100），其包括透明衬底（120）、附着到衬底（120）的出光侧的转换层（110），其中转换层（110）布置成将经由入光侧进入衬底（120）的第一波长范围的激光的一部分（10）转换成与第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光（20），并且透射激光（10）的另一部分，使得被透射的激光（15）和一部分被转换的激光（20）的混合物在与转换层（110）附着到衬底（120）的出光侧的侧相对的向前的方向上离开转换层（110），并且其中衬底（120）布置成使得通过布置垂直于出光侧的衬底（120）的厚度使得在衬底（120）的入光侧处全反射的、进入衬底（120）的被转换的激光（20）经过在入光侧处的一次全反射之后不到达转换层（110）来抑制经由出光侧进入衬底的被转换的激光（20）经由出光侧而再次进入转换层（110）。本发明还描述了包括这种光转换模块（100）的基于激光的光源（200），特别是汽车前灯。本发明还涉及制造这种光转换模块（100）的方法。

Description

光转换模块

技术领域

本发明涉及光转换模块、包括这种光转换模块的基于激光的光源以及制造光转换模块的方法。

背景技术

在现代汽车前灯中，强烈的趋势是自适应系统，其中光分布可以动态地改变。例如，人们想要具有远光灯图案，但是具有明确界定的和移动的黑暗部分以避让迎面而来的汽车，以避免眩光。或人们想要照射给定的路标、或例如汽车的摄像机可能已经发现的障碍物。

从技术上讲，这样的系统可以用不同的途径实现，具有不断增加的性能，但也具有不断增加的复杂性：可切换的机械孔、LED矩阵灯、微型显示器（如在投影机中）或激光扫描仪。激光扫描仪的原理包括强蓝色激光束，其可以通过小型反射镜（典型为MEMS（微机电系统））进行电子切换和方向控制。以这种方式，它快速转向到光转换模块的转换器或磷光体表面之上，在光转换模块的转换器或磷光体表面处它部分地转换成黄光，黄光与剩余的蓝光加起来以形成白光。如果磷光体上的白光光斑的移动足够快，则它被认为是稳定的白光分布或图像。然后通过透镜将此图像投影到道路上。通过对反射镜运动的适当控制，与激光束的适当切换（开启和关闭、不同强度）同步，可以创建磷光体上的各种图像，并因此可以创建道路上的各种光分布。

发明内容

本发明的目的是提供具有改进的对比度的光转换模块。

根据第一方面，提供了一种光转换模块。该光转换模块包括透明衬底、附着到透明衬底的出光侧的转换层。转换层布置成将经由入光侧进入衬底的第一波长范围的激光转换成与第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光。衬底布置成使得通过布置垂直于出光侧的衬底的厚度使得在衬底的入光侧全反射的、进入衬底的被转换的激光经过在入光侧处的一次全反射之后不到达转换层来抑制经由出光侧进入衬底的被转换的激光经由出光侧而再次进入转换层。

衬底必须至少在第一波长范围中是透明的。第一波长范围优选地包括蓝光。衬底的透明意味着第一波长范围中的光的透射率高于80％、更优选高于90％、并且最优选高于95％。当第一次到达转换层时，蓝色激光的强度应当是初始强度I₀的至少80％，其中强度I₀是从例如发射蓝色激光的激光器在进入衬底时接收到的强度。透明还意味着优选在第一波长范围中没有激光的散射。例如，蓝色激光的散射可以降低借助于转换模块发射的光的对比度。蓝色激光可以以几乎不可控制的方式进入转换层。

光转换模块可以包括布置在衬底和转换层之间的反射层。反射层布置成使得第二波长范围内的光被反射并且第一波长范围内的光被透射。第二波长范围可以例如包括黄光，使得第一波长范围和第二波长范围的光的混合物产生基本上白光。反射层可以包括磷光体或转换器与衬底之间的衬底上的多层干涉层布置。如果此层布置被设计成透射例如蓝色激光并且将黄光反射回磷光体中，则衬底引起的光泄漏将大大降低。然而，干涉层布置将必须在所有角度处反射黄光，这对于干涉滤光器是不可能的。将总是会存在黄光将部分透射并仍然进入衬底以最终使对比度恶化的角度或光谱范围。

衬底的厚度优选为至少10 mm、更优选至少14 mm、并且最优选至少16 mm，使得被转换的激光和第二波长范围在全反射之后基本上不到达转换层，并因此不再次进入转换层。衬底的厚度跨过被转换层覆盖的衬底区域不一定是均匀的厚度。衬底的一侧（例如入光侧和/或出光侧）可以例如包括曲率，使得衬底的厚度垂直于转换层而变化。

衬底的厚度布置成使得在背侧全反射的、进入衬底的第二波长范围中的光在两次穿过衬底厚度后不到达转换层。衬底的厚度进一步降低了在衬底的背侧或入光侧部分地反射的、第二波长范围中的光再次进入转换层的可能性。

转换层可以包括例如磷光体或转换器材料，如铈掺杂的YAG（Y₃Al₅O₁₂）。

衬底可以包括布置成吸收第二波长范围中的光的材料。衬底可以例如布置成使得黄光在衬底或其部分内至少部分地被吸收。衬底可以包括例如吸收至少一部分黄光但透射至少80％的蓝光（第一波长范围）的有色玻璃。如果第二波长范围内的光两次穿过衬底，则在全反射之后在出光侧进入衬底的第二波长范围内的光的强度的降低可以是至少50％、更优选地至少70％、并且最优选地至少90％。强度降低可以借助于衬底或衬底的部分的相应吸收系数和厚度来控制。包含吸收第二波长范围内的光的材料的衬底可以与下面描述的每个实施例组合。

衬底可以包括减反射涂层。减反射涂层布置成降低在与出光侧不同的衬底表面处的反射率，使得经由出光侧进入衬底的被转换的激光向转换层的背反射被抑制。

第二波长范围内的光可以在衬底的其他侧处被部分地反射。在衬底的入光侧处可以特别地部分地反射（反射角度小于全反射的角度）经由出光侧进入衬底的、第二波长范围中的光。借助于宽带减反射涂层可以避免或至少降低这种部分反射。第二波长范围内的光（例如黄光）可以在入光侧处基本上完全离开衬底。因此避免或至少降低这种光向转换层的背反射。减反射涂层优选地布置成使得如果第二波长范围内的光以在0°与衬底材料在由减反射涂层覆盖的衬底的侧面处的全反射角度之间的角度到达由减反射涂层覆盖的衬底的侧面，则该光可以离开衬底。宽带减反射涂层优选地进一步布置成最小化第一波长范围中的光在衬底的入光侧处的反射（紧接在衬底的入光侧或背侧处的部分反射或全反射之后）。在这种情况下，宽带减反射涂层可以进一步避免或至少降低第一波长范围中的光反射回到转换器。光可以例如在衬底的出光侧处被（部分地）反射。借助于光转换模块发射的光的对比度因此可以通过借助于第一波长范围内的光（例如蓝色激光）来避免转换器的不期望的照射而被改进。

衬底可以包括具有至少10W/（mK）、更优选至少20W/（mK）、并且最优选至少30W/（mK）的热导率的导热材料。

导热材料可以例如是具有约40W/（MK）的热导率的蓝宝石。包括导热材料的衬底可以与上面或下面描述的每个实施例组合。

衬底可以包括导热材料的层。该层的第一侧布置为出光侧。该层的第二侧平行于该层的第一侧。垂直于第一侧的层的厚度t1至少为t1=d/（2*tan（α1）），其中d是转换层平行于可以接收激光的出光侧的最大（横向）延伸。角度α1是在第二波长范围中关于导热材料的折射率和与层的第二侧毗邻的材料的折射率的全反射的角度。

光转换模块可以包括孔，其可以布置在衬底和转换层之间。孔可以布置成使得第一波长范围内的激光可以仅照射转换层的限定区域。例如，可以使用该孔以便避免激光离开衬底而不穿过转换层。会由扫描仪（如，例如MEMS反射镜）的故障引起的眼睛安全问题可以借助于孔而降低。层的第二侧可以布置为衬底的入光侧。在这种情况下，衬底可以包括导热材料（如，例如蓝宝石）的均匀层。可替换的材料可以包括具有对于蓝光大于80％的透射率和大于45W/（mK）的热导率的MgO（特别是单晶）或具有约15 W/（mK）的热导率的MgAl₂O₄。

根据可替换的实施例，导热材料的层可以是第一衬底层。在此实施例中，衬底包括附着到第一衬底层的第二侧的第二衬底层。第二衬底层包括与第二衬底层附着于第一衬底层的侧相对布置的入光侧。垂直于出光侧的第二衬底层的厚度被配置成使得在衬底的入光侧全反射的、进入衬底的被转换的激光在入光侧处反射之后不立即到达转换层。

选择第一衬底层的厚度，使得在转换层的中心和衬底的侧面之间的温度差异应小于35℃、更优选小于25℃、并且最优选小于20℃。因此第一衬底层的厚度取决于导热材料的热导率。第二衬底层可以是在第一波长范围中透明但在第二波长范围中是吸收性的材料。

转换层的材料的转换效率在较高的温度下会降低。因此，跨过转换层的温度变化应在限定的温度范围内，以便避免或至少限制在离开转换层的第二波长范围和第一波长范围中的光的混合物的色温的变化。由于由第一波长范围中的光到第二波长范围中的光的转换引起的转换损耗，温度增加。

第一衬底层可以例如包括蓝宝石。第一衬底层的厚度为至少0.5mm、更优选为至少1mm、并且最优选为至少2mm以便限制跨过转换层的温度变化。

第一衬底层和第二衬底层彼此附着，使得第一衬底层的第二侧接触第二衬底层。导热材料的折射率与由第二衬底层包含的材料的折射率之间的差异小于0.1、更优选小于0.05、并且最优选小于0.02。

第二衬底层的材料的折射率优选基本上与第一衬底层的材料的折射率相同。第一衬底层和第二衬底层可以借助于热结合而连接在一起。应该连接在一起的表面被抛光并且可以在700℃或更高的较高温度下结合。在热结合期间使用的温度可以取决于第一和第二衬底层的材料。

根据可替换的实施例，第一衬底层和第二衬底层借助于中间机械耦合层而彼此附着。机械耦合层的折射率在导热材料的折射率与由第二衬底层包含的材料的折射率之间的范围中。

中间机械耦合层的折射率可以优选地小于导热材料的折射率并且大于第二衬底层的材料的折射率。光学粘合剂或胶水可以用作中间机械耦合层。存在具有高达1.65的折射率的、商业可得到的光学粘合剂。在文献中描述了大于1.7的甚至更高的值。因此，例如可以将具有1.78的折射率的蓝宝石与具有例如1.55的折射率的玻璃材料（第二衬底层）结合。由于折射率之间的小差异，在这种情况下全反射角度将相当高。另外，在一个或多个边界层处部分反射的第二波长范围中的光的量是低的。此外，存在向衬底层添加减反射涂层的选择，以便抑制在边界处的部分反射。

衬底可以包括毗邻出光侧的至少一个侧表面。衬底包括至少布置在至少一个侧表面的一部分上的反射降低结构。衬底可以例如包括圆柱形形状或长方体形状。在圆柱形衬底形状的情况下，圆柱形侧表面毗邻出光侧。在长方体的情况下，四个侧表面毗邻出光侧。

与入光侧和/或出光侧的表面粗糙度相比，反射降低结构例如可以包括一个或多个侧表面的粗糙化。一个或多个侧表面的粗糙度布置成使得在一个或多个侧表面处的部分反射或全反射的可能性降低。例如，可以对一个或多个侧表面进行喷砂处理。

反射降低结构可以可替换地或附加地包括配置成吸收第二波长范围中的光的吸收层。此外，第一波长范围中的不期望的光（例如被反射的蓝色激光）也优选地被吸收。

包括例如碳颗粒的透明的硅基材料可以附着到一个或多个侧表面。硅基材料的折射率优选被选择为基本上与衬底材料相同，以便避免或至少降低在衬底和硅材料之间的边界层处的反射。

衬底可以具有垂直于衬底的中心线的圆形横截面，其中中心线布置成垂直于衬底的出光侧的中心。例如，衬底可以具有如上文所描述的具有圆柱形侧表面的圆柱形形状。

根据一个实施例，光转换模块可以包括衬底，其中入光表面包括凹曲率。

曲率布置成使得由衬底产生的相对于经由入光侧进入衬底的、第一波长范围内的光的光学失真被最小化。入光侧的凹曲率例如可以布置成使得存在焦点，在焦点中可以放置用于发射第一波长范围内的光的光源。

衬底还可以包括出光侧处的曲率。薄的转换层（具有例如为50μm的厚度）可以附着到衬底的弯曲的出光侧。可以使用曲率以便产生光学效应，尤其是与光学元件（如透镜或反射器）组合，该光学元件可以与在包括光转换模块的光源中的光转换模块组合。

根据另一方面，提供了一种基于激光的光源。基于激光的光源包括如上文所描述的光转换模块、激光器模块和光学装置。光转换模块布置在激光器模块和光学装置之间。基于激光的光源布置成使得由激光器模块发射的第一波长范围中的激光经由入光侧进入衬底并且经由出光侧离开衬底，并且其中基于激光的光源进一步布置成使得穿过转换层的、至少一部分被转换的激光和被透射的激光借助于光学装置被成像到目标。

第一波长范围中的激光经由衬底被透射并且在转换层中被部分地转换。转换层可以布置成使得黄光被耦合出到向前的方向，并且使得激光被散射以便提供与第二波长范围中的光混合的、第一波长范围中的光的更宽角度的光分布。

根据另一方面，提供了一种汽车前灯。汽车前灯包括如上文所描述的基于激光的光源。

根据另一方面，提供了一种制造光转换模块的方法。该方法包括下列步骤：

- 提供透明衬底，

- 将转换层附着到透明衬底的出光侧，其中转换层布置成将经由入光侧进入衬底的第一波长范围的激光转换成与第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光，

- 布置衬底，使得通过布置垂直于出光侧的衬底的厚度使得在衬底的入光侧全反射的、进入衬底的被转换的激光经过在入光侧处的一次全反射之后不到达转换层来抑制经由出光侧进入衬底的被转换的激光经由出光侧而再次进入转换层。

该方法的步骤不一定以上文所呈现的顺序执行。可以例如在附着转换层之后通过磨削或可替换地通过胶合附加的衬底层来布置衬底的厚度。

应当理解，根据权利要求1至12中任一项所述的光转换模块和权利要求15的方法具有相似的和/或相同的实施例，特别是如在从属权利要求中所限定的。

应当理解，本发明的优选实施例也可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任意组合。

下文限定另外的、有利的实施例。

附图说明

本发明的这些和其他方面根据下文描述的实施例将是清楚的，并且将参照下文描述的实施例进行阐述。

现在将参照附图基于实施例以示例的方式描述本发明。

在附图中：

图1示出了第一光转换模块的横截面的主体草图

图2示出了第二光转换模块的前视图的主体草图

图3示出了第三光转换模块的横截面的主体草图

图4示出了第四光转换模块的横截面的主体草图

图5示出了第五光转换模块的横截面的主体草图

图6示出了包括光转换模块的基于激光的光源的主体草图

图7示出了制造光转换模块的方法的主体草图

在附图中，相似的附图标记始终指代相似的对象。附图中的对象不一定按比例绘制。

具体实施方式

现在将借助于附图描述本发明的各种实施例。

图1示出了第一光转换模块100的横截面的主体草图。第一光转换模块100包括转换层110，其用于将第一波长范围内的尤其是激光10（例如蓝色激光）转换成与第一波长范围不同的第二波长范围内的被转换的激光20（例如黄光）。转换层110中的未被转换的一部分激光10在转换层110中被散射，使得被透射的激光15的特征在于当激光10到达转换层110时较宽的光分布。第一光转换模块100还包括具有厚度t0的衬底120和布置在衬底120和转换层110之间的反射层111。反射层111在第二波长范围内是反射的，使得在预定义的角度范围内到达反射层111的被转换的激光20不能进入衬底120。第一光转换模块100还包括布置在衬底的入光侧（激光10进入衬底120的侧）的减反射涂层130，使得经由反射层111和衬底的出光侧进入衬底120的被转换的激光20可以经由衬底120的平行入光侧而离开衬底120。特别地，借助于减反射涂层130可以避免或至少降低被转换的激光20在入光侧的部分反射。此外，借助于宽带减反射涂层130可以避免激光10在衬底120的入光侧的反射。

垂直于第一侧的层的厚度t0至少为t0=d/（2*tan（α1）），其中d是转换层110平行于可以接收激光10的出光侧的最大或最大量的延伸。角度α1是在第二波长范围中关于衬底材料的折射率和与衬底120的入光侧毗邻的材料的折射率的全反射的角度。选择厚度t0，使得在衬底120的入光侧处全反射的被转换的激光20不到达由转换层110覆盖的出光侧的区域。转换层110包括薄的磷光体层（例如25μm厚），该磷光体层已被例如通过透明硅树脂胶胶合在前表面上或更精确地在衬底120的出光侧上。厚衬底120的材料优选为蓝宝石。对空气的全反射的临界角度α1为33.7°。具有10×20mm²横向尺寸的磷光体或转换层110具有22.4mm的对角线。上面的公式然后给出t0=16.73mm作为最小衬底厚度。在包括安全余量的情况下，可以选择厚度t0=20mm。在此实施例中，衬底120具有长方体的形状。横截面沿着22.4 mm的对角线截取。

转换层110可以包括任何形状（不必是如上文所讨论的长方形），其可以使得能够照射限定的目标或目标区域。

图2示出了第二光转换模块100的前视图的主体草图。在此情况下，衬底120具有圆柱形形状，其具有厚度t0=17mm。反射层111设置在圆柱体的顶部上，位于衬底120和转换层110之间，该转换层110具有转换层110平行于可以接收激光10的衬底120的出光侧的最大延伸d。圆柱形衬底120的横向尺寸特征在于25mm的直径。在本示例中选择衬底的圆柱形形状仅为了便于安装在标准光机械保持器中。多余的体积实际上不需要。横向尺寸不必大于磷光体层。

图3示出了第三光转换模块100的横截面的主体草图。第三光转换模块100的配置与关于图1所讨论的配置几乎相同。衬底120由蓝宝石组成，该蓝宝石在第二波长范围内是吸收性的。在这种情况下，可以将铬添加到蓝宝石材料中以便提供蓝色蓝宝石材料，其透射蓝色激光10但吸收黄色的被转换的激光。衬底120是长方形块，其具有垂直于衬底120的出光侧的、22mm的厚度t0，并且入光侧和出光侧的尺寸为12×22mm²。衬底120的四个侧表面被包括具有1.5的折射率的透明树脂的反射降低结构140覆盖。将碳薄片添加到树脂中，以便吸收进入反射降低结构140的黄光或更精确地第二波长范围内的光。蓝光或第一波长范围中的光应被吸收，以便避免或至少减少第一波长范围中的光以不受控制的方式进入转换层110的可能性。

图4示出了第四光转换模块100的横截面的主体草图。第四光转换模块包括具有导热材料的第一衬底层120a以及与第一衬底层120a热结合的第二衬底层120b的衬底120，该导热材料具有大于20 W/（mK）的热导率和厚度t1。衬底120的总厚度是t0。厚度t1布置成使得在第一衬底层120a和第二衬底层120b之间的界面表面处被全反射的被转换的激光20不到达转换层110。折射率的差异降低第一衬底层120a的厚度。采用蓝宝石的折射率为1.78并且第二衬底层的折射率为1.46（二氧化硅的折射率），则全反射的角度约为56.5°。如果蓝宝石层的厚度为至少7.5 mm、如关于图1所描述的那样采用转换层110的延伸为10×20mm²，则在两层之间的界面处的、导致向转换层110的背反射的全反射被避免。

最小厚度t0取决于如上文所描述的、第一衬底层120a的材料的折射率和第二衬底层120b的材料的折射率。衬底120的总厚度t0被再次布置成使得在与衬底120的出光侧避开的衬底120的入光侧处全反射的被转换的激光20不到达转换层110。转换层110再次附着到布置在转换层110和衬底120之间的反射层111。第一衬底层120a可以例如包括具有1.78的折射率的蓝宝石。第二衬底层120b可以例如包括具有1.46的折射率的二氧化硅。二氧化硅层可以是吸收性的，以便吸收黄色的被转换的激光20。

在可替换的实施例中，第二衬底层120b可以包括具有几乎等于蓝宝石的折射率的折射率的玻璃（SF-11）。在这种情况下，蓝宝石层的厚度可以降低到为了为转换层110提供足够的冷却所需的绝对最小值（例如1 mm的厚度）。在这种情况下，衬底的总厚度将与上面讨论的相同（t0至少16.73mm），因为衬底的特征在于一个折射率。

激光器可以例如发射具有20W的蓝色激光的激光10，并且激光10的20W中的10.5W可以被转换成热量。采用具有2cm²的尺寸的转换层110的面积以及25μm的转换层110的厚度，这将导致薄转换层110的横向中心与衬底120的侧面之间的20℃的温度差异（如果第一衬底层120a包括厚度为1mm且热导率为40W/（mK）的蓝宝石）。在此示例中，第二衬底层120b是厚度为20mm且热导率为1.38W/（mK）的二氧化硅层。在该模拟中假设的是，激光光斑跨过转换层110那样快速移动，从转换层到蓝宝石层的热流基本恒定。蓝宝石层的热导率已经保守地假设为30 W/（mK）。

图5示出了第五光转换模块100的横截面的主体草图。第五光转换模块100包括如关于图2所讨论的衬底120、反射层111和转换层110。衬底120具有圆柱形状并且入光侧是弯曲的。入光侧的曲率被选择为使得入光侧限定焦点，在焦点中可以放置发射第一波长范围的光的光源（例如，一个或多个激光器或对应的扫描仪）。因此可以降低衬底120的入光侧处的第一波长范围的光的反射。

图6示出了包括如上文（例如关于图2）所描述的光转换模块100的基于激光的光源200的主体草图。基于激光的光源200包括激光器模块210，其用于发射第一波长范围内的激光10。光转换模块100的衬底120被散热器220围绕，散热器配置成扩散由转换过程产生的热量。基于激光的光源200还包括光学装置230，其可以包括一个或多个光学元件，如透镜、反射器等。光学装置230布置成将被透射的激光15和被转换的激光20成像到目标区域。激光器模块210可以包括用于发射强蓝色激光束的至少一个激光器。该至少一个激光器可以电子切换，并且激光10的方向可以通过小型反射镜（典型为MEMS（微机电系统））来控制，以便将激光束跨过转换层110移动。

激光器模块210可以可替换地包括两个、三个或更多个可切换激光器或甚至激光器阵列。

在图6中示出的基于激光的光源200优选为用于照射街道和周围环境的汽车前灯。使用激光的控制，以便提供自适应光图案，从而能够实现具有对迎面而来的交通或其他交通参与者的最小眩光的高亮度。

图7示出了制造光转换模块的方法的主体草图。在步骤310中，提供了如上文所描述的透明衬底120。在步骤320中，转换层110被附着到透明衬底120的出光侧。转换层110布置成将经由入光侧进入衬底的第一波长范围的激光10转换成不同于第一波长范围的第二波长范围的被转换的激光20。在步骤330中，布置衬底，使得抑制经由出光侧进入衬底的被转换的激光经由出光侧再次进入转换层。

在附加的制造步骤中，反射层111可以布置在衬底120和转换层110之间。

本发明的基本构思在于，提供当在基于激光的光源200内使用时能够实现最大边缘对比度的光转换模块100。基于激光的光源200优选为汽车前灯。直接或间接附着到转换层110的衬底120的厚度增加，使得当转换层110仅借助于第一波长范围内的激光10（例如蓝色激光）被部分地照射时达到最大边缘对比度。转换层110或磷光体的部分变暗是必要的，以在例如前灯束或丛中创建完全黑暗的区域，以避让迎面而来的交通。使对比度最大化意味着基本上防止从转换层110的激光照射区域到黑暗区域的光的任何泄漏或扩散。部分这种光泄露可能是由于转换层110或磷光体本身。第二波长区域（例如黄光）内的被转换的激光20首先各向同性地发射，并且必须小心以防止黄光在转换层110中扩散。因此可以增加材料中的散射。可替换地或附加地，转换层110可以制成尽可能薄。

然而，当转换层已经以这种方式被优化时，透明衬底120仍然作为光泄漏的重要来源。衬底120的存在是强制性的。在没有衬底的情况下，薄的转换层110或磷光体层将不是机械稳定的，它也不能通过向衬底120的热传导而保持冷却。衬底由于下列机理引起光泄漏：在蓝色激光扫描束的光斑中产生的黄光被发射到包括朝向衬底120的所有方向。由于在转换层110和衬底120之间的光学接触，它可以在全反射角度下到达透明衬底120的背侧或入光侧，并且将在距离光斑一定距离处被反射回转换层110。全反射的被转换的激光20也可以从转换层110出射，并且以这种方式在转换层110的未被照射的部分中创建不期望的光。本发明提出提供具有厚度t0的衬底120，其增加了光斑与背反射的被转换的激光20之间的距离，使得在衬底背侧处全反射的被转换的激光20不到达可用于照明的转换层110的面元。转换层110的未被照射的部分因此保持黑暗。

虽然已经在附图和前面的描述中详细说明和描述了本发明，但是这样的说明和描述将被认为是说明性的或示例性的而不是限制性的。

通过阅读本公开内容，其他修改对于本领域技术人员而言将是清楚的。这样的修改可以涉及本领域已知的其他特征以及可以用于代替或附加于本文已经描述的特征的其他特征。

通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员可以理解和实现所公开的实施例的变型。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个元件或步骤。在相互不同的从属权利要求中记载了某些措施这一纯粹事实并不表示这些措施的组合不能被有利地使用。

权利要求中的任何附图标记不应被解释为限制其范围。

附图标记列表:

10 激光

15 被透射的激光

20 被转换的激光

100 光转换模块

110 转换层

111 反射层

120 衬底

120a 第一衬底层

120b 第二衬底层

130 减反射涂层

140 反射降低结构

200 基于激光的光源

210 激光器模块

220 散热器

230 光学装置

310 提供衬底的步骤

320 附着转换层的步骤

330 布置衬底的步骤

t0 衬底厚度

t1 第一衬底层的厚度

α1 全反射的角度

d 转换层的最大横向延伸。

Claims

1.一种光转换模块（100），包括：

- 透明衬底（120）；

- 附着到所述衬底（120）的出光侧的转换层（110），其中所述转换层（110）布置成

- 将经由入光侧进入所述衬底（120）的第一波长范围的激光（10）的一部分转换成与所述第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光（20），并且

- 透射所述第一波长范围的激光（10）的另一部分，

使得被透射的激光（15）和一部分被转换的激光（20）的混合物在与所述转换层（110）附着到所述衬底（120）的出光侧的侧相对的向前的方向上离开所述转换层（110），

- 其中所述衬底（120）布置成使得通过布置垂直于所述出光侧的衬底（120）的厚度使得在所述衬底（120）的入光侧处全反射的、进入所述衬底（120）的被转换的激光（20）经过在入光侧处的一次全反射之后不到达所述转换层（110）来抑制经由所述出光侧进入衬底（120）的被转换的激光（20）经由所述出光侧而再次进入所述转换层（110），并且

- 其中所述衬底（120）包括导热材料的层，其中所述层的第一侧布置为出光侧，其中所述层的第二侧平行于所述层的第一侧，其中垂直于所述第一侧的所述层的厚度t1至少为t1=d/（2*tan（α1）），其中d是转换层（110）平行于可以接收激光（10）的出光侧的最大延伸，并且其中α1是在第二波长范围中关于导热材料的折射率和与所述层的第二侧毗邻的材料的折射率的全反射的角度。

2.根据权利要求1所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括布置成吸收所述第二波长范围中的光的材料，使得如果第二波长范围内的光两次穿过所述衬底（120），则在入光侧处全反射之后，在出光侧进入所述衬底（120）的、所述第二波长范围内的光的强度降低至少50％。

3.根据权利要求1或2所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括减反射涂层（130），其中所述减反射涂层（130）布置成降低在与所述出光侧不同的所述衬底（120）的表面处的反射率，使得经由所述出光侧进入衬底（120）的被转换的激光（20）向转换层（110）的背反射被抑制。

4.根据权利要求3所述的光转换模块（100），其中，所述减反射涂层（130）布置在所述衬底（120）的入光侧上。

5.根据权利要求1或2所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括具有至少10W/（mK）的热导率的导热材料。

6.根据权利要求1所述的光转换模块（100），其中所述导热材料的层是第一衬底层（120a），其中所述衬底（120）包括附着到所述第一衬底层（120a）的第二侧的第二衬底层（120b），其中所述第二衬底层（120b）包括与所述第二衬底层（120b）附着于所述第一衬底层（120a）的侧相对布置的入光侧，其中垂直于所述出光侧的、所述第二衬底层（120b）的厚度配置成使得在所述衬底（120）的入光侧处全反射的、进入所述衬底（120）的被转换的激光（20）经过在所述入光侧处的反射之后不立即到达所述转换层（110）。

7.根据权利要求6所述的光转换模块（100），其中，所述第一衬底层（120a）和所述第二衬底层（120b）彼此附着，使得所述第一衬底层（120a）的所述第二侧接触所述第二衬底层（120b），并且其中所述导热材料的折射率与由所述第二衬底层（120b）包含的材料的折射率之间的差异小于0.1。

8.根据权利要求7所述的光转换模块（100），其中所述第一衬底层（120a）和所述第二衬底层（120b）借助于中间机械耦合层彼此附着，并且其中所述机械耦合层的折射率在所述导热材料的折射率与由所述第二衬底层（120b）包含的材料的折射率之间的范围中。

9.根据权利要求1或2所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括毗邻所述出光侧的至少一个侧表面，并且其中所述衬底（120）包括至少布置在至少一个侧表面的一部分上的反射降低结构（140）。

10.根据权利要求9所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括垂直于所述衬底（120）的中心线的圆形横截面，其中所述中心线布置成垂直于所述衬底（120）的出光侧的中心。

11.根据权利要求5所述的光转换模块（100），其中所述导热材料的层包括蓝宝石。

12.一种基于激光的光源（200），包括根据前述权利要求中任一项所述的光转换模块（100）、激光器模块（210）和光学装置（230），其中所述光转换模块（100）布置在所述激光器模块（210）与所述光学装置（230）之间，其中所述基于激光的光源（200）布置成使得由所述激光器模块（210）发射的第一波长范围中的激光（10）经由所述入光侧进入所述衬底（120）并且经由所述出光侧离开所述衬底（120），并且其中所述基于激光的光源（200）进一步布置成使得穿过所述转换层（110）的至少一部分被转换的激光（20）和被透射的激光（15）借助于所述光学装置（230）而被成像到目标区域。

13.一种汽车前灯，包括根据权利要求12所述的基于激光的光源（200）。

14.一种制造光转换模块（100）的方法，所述方法包括下列步骤：

- 提供透明衬底（120），

- 将转换层（110）附着到所述衬底（120）的出光侧，

- 布置所述转换层（110）

○将经由入光侧进入所述衬底（120）的第一波长范围的激光（10）的一部分转换成与所述第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光（20），并且

○透射所述第一波长范围的激光（10）的另一部分，

使得被透射的激光（15）和一部分被转换的激光（20）的混合物在与所述转换层（110）附着到所述衬底（120）的出光侧的侧相对的向前的方向上离开所述转换层（110），并且

- 布置衬底（120），使得通过布置垂直于所述出光侧的衬底（120）的厚度使得在所述衬底（120）的入光侧处全反射的、进入所述衬底（120）的被转换的激光（20）经过在所述入光侧处的一次全反射之后不到达所述转换层（110）来抑制经由所述出光侧进入所述衬底（120）的被转换的激光（20）经由所述出光侧而再次进入所述转换层（110）；

其中，所述衬底（120）包括导热材料的层，其中所述层的第一侧布置为出光侧，其中所述层的第二侧平行于所述层的第一侧，其中垂直于所述第一侧的所述层的厚度t1至少为t1=d/（2*tan（α1）），其中d是转换层（110）平行于可以接收激光（10）的出光侧的最大延伸，并且其中α1是在第二波长范围中关于导热材料的折射率和与所述层的第二侧毗邻的材料的折射率的全反射的角度。