CN113031379A - 用于静态激光投影的波长转换器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开用于静态激光投影的波长转换器及其制备方法，包含有，从上至下依次布置的波长转换陶瓷、反射涂层、绑定层及散热基座；所述波长转换陶瓷的发射光谱为宽光谱，其包含有绿光、黄光和红光光谱。本发明的有益效果在于：可替代传统荧光轮作为激光投影的光转换装置，体积小，光谱宽，量子效率高，能缩小激光投影体积。

Description

用于静态激光投影的波长转换器及其制备方法
技术领域
本发明涉及激光投影用荧光材料领域，特别地是，用于静态激光投影的波长转换器及其制备方法。
背景技术
随着蓝光LD的技术日趋成熟，激光投影这一产业也随之迅猛发展。相较于传统投影仪，其具有亮度高、焦距短、寿命长等优点，使其在商用领域得到了快速发展。目前激光投影主要采用动态荧光轮+动态色轮的模式进行分光。采用这种模式就带来了转动部件过多，抗振性能较差，故障率也随之提高。
发明内容
本发明提供一种用于静态激光投影的波长转换器及其制备方法，能有效缩小激光投影产品体积，同时明显降低产品故障率。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：用于静态激光投影的波长转换器，其特征在于，包含有，从上至下依次布置的波长转换陶瓷、反射涂层、绑定层及散热基座；所述波长转换陶瓷的发射光谱为宽光谱，其包含有绿光、黄光和红光光谱。
作为用于静态激光投影的波长转换器的优选方案，所述波长转换陶瓷含有绿光陶瓷、黄光陶瓷以及红光陶瓷，其中，所述绿光陶瓷由CeMgAl11O19:Tb、LuAG:Ce、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、AlON:Mn中的一种或多种组成，所述黄光陶瓷由Ce3+掺杂的YAG（Y3Al5O12）、GYGAG（(Gd,Y)3(Al,Ga)5O12）、GYAG（(Gd,Y)3Al5O12）、TYAG（(Tb,Y)3Al5O12）、GLuAG（(Gd,Lu)3Al5O12）中的一个或多个组成，所述红光陶瓷由CaAlSiN3:Eu、Y2O3:Eu中的一个或多个组成。
作为用于静态激光投影的波长转换器的优选方案，所述波长转换陶瓷的厚度为0.1-1mm，总半径小于或等于10mm。
作为用于静态激光投影的波长转换器的优选方案，所述反射涂层用于所述波长转换陶瓷的背面反射，所述反射涂层的反射率≥85%。
作为用于静态激光投影的波长转换器的优选方案，所述反射涂层为金属膜或介质膜，其中，所述金属膜为铝膜、银膜、镍膜、锌膜、铂膜或钯膜，其镀膜方式为磁控溅射、真空蒸镀或化学沉积法，且镀层厚度100nm-20μm。
本发明还提供用于静态激光投影的波长转换器的制备方法，用于制备波长转换器，包含有以下步骤，
步骤S1，制备陶瓷素坯：将三种不同发光的陶瓷粉体混合，并压制成陶瓷素坯；
步骤S2，热压烧结；以及，
步骤S3，加工后处理陶瓷。
作为用于静态激光投影的波长转换器的制备方法的优选方案，步骤S1中，包含有，
步骤S11，配出混合粉体，绿光陶瓷粉体质量：黄光陶瓷粉体质量：红光陶瓷粉体质量=1：(0.1-2)：(0.1-10)；
步骤S12，球磨：球磨5-20小时，球磨转速150-350r/min，球磨介质为氧化铝磨球，氧化铝磨球直径为1-5mm，无水乙醇作为溶剂；
步骤S13，烘干浆料，过筛；以及，
步骤S14，成型：将过筛后粉体压制成圆形或方形，并具有一定强度。
1.根据权利要求6所述的用于静态激光投影的波长转换器的制备方法，其特征在于，步骤S2中，包含有，
步骤S21，热压烧结：选择合适的模具，将压制好的素坯，置于模具中，烧结过程中对其施加20-200MPa，烧结温度为800-1600℃，保温时间5-24小时；以及，
步骤S22，退火：退火温度为1000-1550℃，保温时间10-30小时，退火气氛为O2、N2或Ar。
作为用于静态激光投影的波长转换器的制备方法的优选方案，步骤S3中，包含有，
步骤S31，样品双面抛光，样品厚度为0.1-1mm，总半径或长边长小于等于10mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果至少在于：具有亮度高、寿命长、结构紧凑等优点，且不需要转动部件，大大缩小投影仪的体积。
附图说明
图1为本发明的原理图。图中序号：101.蓝光激光器，102.蓝色激光，103.透镜，104.波长转换器，105.出射白光。
图2为本发明的结构示意图。图中序号：201.波长转换陶瓷，202.反射涂层，203.绑定层,204.基座。
具体实施方式
下面通过具体的实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。
请参见图1和2，图中示出的是用于静态激光投影的波长转换器，包含有，波长转换陶瓷；以及，反射涂层，其附着于陶瓷背面；以及，绑定层；以及，基座。蓝光LD发出的蓝光激光102经过透镜聚焦后照射到波长转换体上，波长转换头发出多种颜色的光。
实施案例：
本实施例中，波长转换陶瓷制备：选择绿光陶瓷粉体为LuAG:Ce，黄光陶瓷粉体YAG:Ce，红光陶瓷粉体为Y2O3:Eu。按照绿光陶瓷粉体质量：黄光陶瓷粉体质量：红光陶瓷粉体质量=1：0.4：2比例进行精确计算配料，将配好的粉体至于球磨罐中球磨8小时，球磨转速200r/min，球磨介质为氧化铝磨球，氧化铝磨球直径为2mm，无水乙醇作为溶剂。球磨后将球磨好的浆料烘干，然后过100目筛，称取一定质量的粉体倒入钢模中，利用压片机对其进行加压，使其成型。选择合适的模具，将压制好的素坯，置于模具中，烧结过程中对其施加60MPa，烧结温度为1500℃，保温时间10小时；将烧结好的陶瓷置于气氛炉内进行退火，退火温度为1400℃，保温时间10小时，退火气氛为O2。对样品进行双面抛光，样品厚度为0.3mm，在切割陶瓷为边长为6mm，最终制得波长转换陶瓷。在制备好的波长转换陶瓷背面度铝膜用于反射，膜层厚度500nm。将镀好膜的波长转换陶瓷焊接到铜基座上。从而制备出静态激光投影应波长转换器。
以上仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但且不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.用于静态激光投影的波长转换器，其特征在于，包含有，从上至下依次布置的波长转换陶瓷、反射涂层、绑定层及散热基座；所述波长转换陶瓷的发射光谱为宽光谱，其包含有绿光、黄光和红光光谱。
2.根据权利要求1所述的用于静态激光投影的波长转换器，其特征在于，所述波长转换陶瓷含有绿光陶瓷、黄光陶瓷以及红光陶瓷，其中，所述绿光陶瓷由CeMgAl11O19:Tb、LuAG:Ce、(Sr,Ba)2SiO4:Eu、AlON:Mn中的一种或多种组成，所述黄光陶瓷由Ce3+掺杂的YAG（Y3Al5O12）、GYGAG（(Gd,Y)3(Al,Ga)5O12）、GYAG（(Gd,Y)3Al5O12）、TYAG（(Tb,Y)3Al5O12）、GLuAG（(Gd,Lu)3Al5O12）中的一个或多个组成，所述红光陶瓷由CaAlSiN3:Eu、Y2O3:Eu中的一个或多个组成。
3.根据权利要求1所述的用于静态激光投影的波长转换器，其特征在于，所述波长转换陶瓷的厚度为0.1-1mm，总半径小于或等于10mm。
4.根据权利要求1所述的用于静态激光投影的波长转换器，其特征在于，所述反射涂层用于所述波长转换陶瓷的背面反射，所述反射涂层的反射率≥85%。
5.根据权利要求1所述的用于静态激光投影的波长转换器，其特征在于，所述反射涂层为金属膜或介质膜，其中，所述金属膜为铝膜、银膜、镍膜、锌膜、铂膜或钯膜，其镀膜方式为磁控溅射、真空蒸镀或化学沉积法，且镀层厚度100nm-20μm。
6.用于静态激光投影的波长转换器的制备方法，用于制备权利要求1至5中任意一项所述的波长转换器，其特征在于，包含有以下步骤，
步骤S1，制备陶瓷素坯：将三种不同发光的陶瓷粉体混合，并压制成陶瓷素坯；
步骤S2，热压烧结；以及，
步骤S3，加工后处理陶瓷。
7.根据权利要求6所述的用于静态激光投影的波长转换器的制备方法，其特征在于，步骤S1中，包含有，
步骤S11，配出混合粉体，绿光陶瓷粉体质量：黄光陶瓷粉体质量：红光陶瓷粉体质量=1：(0.1-2)：(0.1-10)；
步骤S12，球磨：球磨5-20小时，球磨转速150-350r/min，球磨介质为氧化铝磨球，氧化铝磨球直径为1-5mm，无水乙醇作为溶剂；
步骤S13，烘干浆料，过筛；以及，
步骤S14，成型：将过筛后粉体压制成圆形或方形，并具有一定强度。
8.根据权利要求6所述的用于静态激光投影的波长转换器的制备方法，其特征在于，步骤S2中，包含有，
步骤S21，热压烧结：选择合适的模具，将压制好的素坯，置于模具中，烧结过程中对其施加20-200MPa，烧结温度为800-1600℃，保温时间5-24小时；以及，
步骤S22，退火：退火温度为1000-1550℃，保温时间10-30小时，退火气氛为O2、N2或Ar。
9.根据权利要求6所述的用于静态激光投影的波长转换器的制备方法，其特征在于，步骤S3中，包含有，
步骤S31，样品双面抛光，样品厚度为0.1-1mm，总半径或长边长小于等于10mm。
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