CN117716167A - 激光照明设备 - Google Patents

激光照明设备 Download PDF

Info

Publication number
CN117716167A
CN117716167A CN202280052356.2A CN202280052356A CN117716167A CN 117716167 A CN117716167 A CN 117716167A CN 202280052356 A CN202280052356 A CN 202280052356A CN 117716167 A CN117716167 A CN 117716167A
Authority
CN
China
Prior art keywords
lighting device
metal layer
laser
laser lighting
laser light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280052356.2A
Other languages
English (en)
Inventor
R·A·M·希克梅特
T·范博梅尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Signify Holding BV
Original Assignee
Signify Holding BV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Signify Holding BV filed Critical Signify Holding BV
Publication of CN117716167A publication Critical patent/CN117716167A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V29/00—Protecting lighting devices from thermal damage; Cooling or heating arrangements specially adapted for lighting devices or systems
    • F21V29/50—Cooling arrangements
    • F21V29/70—Cooling arrangements characterised by passive heat-dissipating elements, e.g. heat-sinks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
    • C09K11/7774—Aluminates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/30—Elements containing photoluminescent material distinct from or spaced from the light source
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21Y—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES F21K, F21L, F21S and F21V, RELATING TO THE FORM OR THE KIND OF THE LIGHT SOURCES OR OF THE COLOUR OF THE LIGHT EMITTED
    • F21Y2115/00—Light-generating elements of semiconductor light sources
    • F21Y2115/30—Semiconductor lasers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

一种激光光源，包括激光源和陶瓷磷光体瓦片，该陶瓷磷光体瓦片具有光入射面，用于接收来自激光源的激光，用以通过激光进行激光泵浦。在与光入射面相对的面上形成反射涂层。在散热器和陶瓷磷光体瓦片之间提供金属层，其中金属层具有低于120℃的熔点。因此，金属层在工作温度期间变成液体，并且这减小了磷光体层上的应变，同时保持热接触。

Description

激光照明设备
发明领域
本发明涉及激光照明设备，并且尤其涉及使用具有磷光体转换的激光输出的激光光源。
发明背景
基于激光的光源由于其产生极高强度的潜力而引起极大的兴趣。市场上已经存在诸如汽车前照灯和投影电视的产品，其中诸如激光二极管的激光器用于泵浦磷光体。
白色LED源可以给出300lm/mm2的强度，而静态磷光体转换的白色激光源可以给出20，000lm/mm2。Ce掺杂的石榴石(YAG，LuAG)是最适合的发光转换器，其可用于此目的，因为在石榴石基质中，化学和温度猝灭仅在200℃以上在Ce浓度低于0.5下发生。为此，可以使用尺寸范围从0.04mm2(0.2mm×0.2mm)到16mm2(4mm×4mm)的磷光体陶瓷。
与这种光源相关的问题之一是陶瓷磷光体材料的热管理。为了提供磷光体的良好散热，特别是当其用于反射模式时，其需要被焊接到散热器上。然而，在诸如铝或银的反射金属之间获得良好的粘附性，并将其焊接到金属散热器上并在寿命期间保持它是不容易的。此外，当在焊接之后在约220℃下冷却时，并且在这种磷光体的泵送期间，温度可以上升到150－200℃。因此，温度在室温与200℃之间循环。
为了说明可能出现的问题，将给出数值示例。YAG的热膨胀系数为8×10－6K－1，而铜散热器的热膨胀系数为17×10－6K－1。锡－银－铜焊料的熔融温度为约220℃。这意味着存在以下压缩应变：
ΔL/L＝(17－8)×10－6×(220－20)＝1.8×10－3
对于300GPa的模量，将存在300×1.8×103＝0.54×109N.m－2(0.54GPa)的压缩应力。
在温度循环期间，由于膨胀系数的不匹配，以及在室温下在陶瓷磷光体瓦瓦片上保持0.54GPa的连续应力，磷光体瓦瓦片可变得部分且有时完全从散热器分层和/或被破坏。
US2019/219248A1公开了一种用于半导体光源的光转换封装，其包括光转换块、衬底和互连器。光转换块定位成接收来自半导体光源的入射光，并用于将入射光转换成具有不同光谱分布的光。互连器将光转换块附接到衬底并限制光转换块与衬底之间的热阻，使得衬底可有效地从光转换块散热。互连器和衬底一起仍可提供高反射率。
DE 102013013296A1公开了一种设备，其包括用于将第一波长的光转换成第二波长的光的陶瓷转换器、含金属的反射涂层和散热器。陶瓷转换器的表面至少部分地涂覆有含金属的反射涂层，该涂层将热量从转换器耗散到散热器中。散热器和含金属的反射涂层经由金属焊接连接而彼此连接。
US2016/040857A1公开了一种荧光发射光源单元，该荧光发射光源单元包括波长转换构件，该波长转换构件包括作为用于接收激发光的光接收表面的前表面、磷光体和后表面；以及设置在所述后表面的外侧上的光反射表面。前表面具有前侧环状结构。磷光体被配置为将在光接收表面中接收的激发光转换为荧光并发射荧光。后表面设置有后侧环状结构。
因此，需要改进激光光源的陶瓷磷光体瓦瓦片(特别是激光光源)与散热器之间的耦合，以防止这种热分层或破坏。
发明内容
本发明由权利要求限定。
根据本发明的一个方面的示例，提供了一种激光照明设备，该激光照明设备被配置成在工作中发射磷光体转换光，该激光照明设备包括：
激光光源，被配置成在工作中发射激光；
陶瓷磷光体瓦片，被配置成接收由所述激光光源发射的激光，其中所述陶瓷磷光体瓦片被配置成将所述激光至少部分地转换成所述磷光体转换光，所述陶瓷磷光体瓦片具有底面、顶面和布置在所述底面与所述顶面之间的至少一个侧面；
反射层，被配置在以下各项中的一项或多项的至少一部分上：顶面；底面；以及至少一个侧面；
散热器；以及
金属层，被布置在该散热器与该反射层之间，其中该金属层包括具有低于120℃的熔点的材料。激光照明设备被配置成在激光光源的工作期间具有液体形式的金属层的金属。
本发明的激光光源利用陶瓷磷光体瓦片的反射涂层和散热器之间的金属(缓冲)层。缓冲层使用具有低熔化温度，特别是低于120℃的金属和金属混合物。
磷光体被配置为使得在激光光源的工作期间存在液体形式的金属。优选地，金属在室温下是固体，并且在激光光源的工作期间熔化。因此，在温度升高的工作过程中，液体金属在散热器和陶瓷磷光体瓦片之间保持良好的热接触，并且没有力施加到陶瓷磷光体瓦片上。液体金属的热导率优选高于50W/m.K，并且可以高于70W/m.K，而常规锡－银－铜焊料(其已知用于将磷光体陶瓷焊接到散热器)的热导率为约60W/m.K。
反射涂层和金属层也例如在侧面上以及至少部分地在顶面和底面之一上。因此，可以防止在与散热器对接的所有面上对磷光体陶瓷施加力。
金属层例如具有高于35℃的熔点。因此，它在室温下是固体，这提供了激光照明设备的更可靠的操作，导致更长的寿命。金属层可以具有低于70℃的熔点。当金属为液体形式时，低熔点扩展了温度范围，并且因此降低了应力。
金属层例如包括含镓的合金。合金还可包含锡，铜，银，铋，铟，锌和锑中的一种或多种。
陶瓷磷光体瓦片例如包括发光材料，其中发光材料选自A3B5O12：Ce类型的发光材料，其中A包括Y，La，Gd，Tb和Lu中的一种或多种，并且其中B包括Al，Ga，In和Sc中的一种或多种。
陶瓷磷光体材料例如是Ce掺杂的石榴石，例如Ce掺杂的YAG或LuAG。光入射面例如具有在0.04mm2至1cm2范围内的面积。
反射层可以包括银，铝，氧化铝，二氧化钛，硫酸钡或氮化硼。它可以是散射反射层。
金属层例如包括镓，低共熔镓－铟混合物或低共熔镓－铟－锡混合物。
激光光源包括布置在反射层和金属层之间的保护层，以保护反射层免受金属层的影响。措辞“保护”尤其是指防止反射层和金属层之间的化学反应，或防止金属层使反射层变黑，或防止金属层使反射层的反射率劣化。例如，银和铝反射涂层与金属层的优选材料选择的镓组分反应，反射器的表面可以用金属如镍、钛或金属氧化物覆盖，以保护反射层免受金属层的影响。最合适的保护层是镍、钛和/或金属氧化物。
陶瓷磷光体瓦片、反射涂层和金属层(和保护层，如果存在的话)可以固定形成在散热器内的阱中。然后，激光源位于陶瓷磷光体瓦片的顶部上、阱的顶部上。可以提供密封件用于将金属层密封到封闭体积中，使得其不能逸出。
反射层、金属层、散热器和保护层的叠层可以覆盖至少一个侧面的至少一部分和底面。这例如适用于反射装置。对于具有进入底面的激光和来自顶面的磷光体转换发射的透射布置而言，叠层可以替代地仅覆盖侧面并部分地覆盖底面。
陶瓷磷光体瓦片、反射层和金属层可以形成为固定在散热器内的阱中。这提供了与散热器的良好热耦合。
可以提供密封来密封金属层。这防止了当金属处于液态时的泄漏。
可以提供温度传感器来感测金属层的温度，然后控制器可以控制激光光源，其中基于由温度传感器感测的温度来控制激光光源。当温度过高时，激光器可能被调暗或关闭。
使用激光照明设备的激光照明系统可以选自具有灯、灯具、投影仪装置、消毒装置和光学无线通信装置的组。
参考下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并且得以阐明。
附图说明
为了更好地理解本发明，并且为了更清楚地示出如何实现本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图，其中：
图1示出了激光照明设备的第一配置；
图2示出了激光照明设备的第二配置；
图3示出了附接到散热器的磷光体陶瓷的第一示例；
图4示出了附接到散热器的磷光体陶瓷的第二示例；
图5示出了附接到散热器的磷光体陶瓷的第三示例；
图6示出了附接到散热器的磷光体陶瓷的第四示例；
图7示出了附接到散热器的磷光体陶瓷的第五示例；
图8示出了附接到散热器的磷光体陶瓷的第六示例；
图9示出了附接到散热器的磷光体陶瓷的第七示例；以及
图10示出了附接到散热器的磷光体陶瓷的第八示例。
具体实施方式
将参照附图描述本发明。
应当理解，具体实施方式和特定示例虽然指示了装置、系统和方法的示例性实施例，但是仅用于说明的目的，而不旨在限制本发明的范围。本发明的装置、系统和方法的这些和其它特征、方面和优点将从以下描述、所附权利要求和附图中变得更好理解。应当理解，附图仅仅是示意性的并且没有按比例绘制。还应当理解，在所有附图中相同的附图标记被用来表示相同或相似的部件。
本发明提供了一种激光光源，该激光光源包括激光源和陶瓷磷光体瓦片，该陶瓷磷光体瓦片具有光入射面，用于接收来自激光源的激光，以通过激光进行激光泵浦。
在陶瓷磷光体瓦片的至少一些面上形成反射涂层，使得至少一些磷光体转换光被反射，直到其被引导到陶瓷磷光体瓦片的光输出面。在散热器和陶瓷磷光体瓦片之间提供金属层，其中金属层具有低于120℃的熔点。因此，金属层在工作温度期间变成液体，这减小了磷光体层上的应变，同时保持热接触。
本发明将液态金属冷却应用于陶瓷磷光体瓦片，用于陶瓷磷光体瓦片的有效冷却。在激光光源工作期间，当温度升高时，液体金属在散热器和陶瓷磷光体瓦片之间保持良好的热接触，并且没有力施加到陶瓷磷光体瓦片上(防止裂纹形成)。此外，选择在室温下为固体且在磷光体瓦片的工作温度下变为液体的金属组合物。
本发明的另一个方面是，陶瓷磷光体瓦片的位置是固定的，并且在照明设备的使用过程中，例如在运输过程中不会改变。
图1和图2均示意性地示出了激光照明设备1的一部分，其利用蓝色激光的磷光体转换，以便从陶瓷磷光体瓦片产生白光。
图1示出了产生蓝色激光3并将其引导到蓝光反射器4的激光光源2。激光通过透镜5向陶瓷磷光体瓦片6反射。所产生的磷光体转换光7从激光3入射的面发射，并由透镜5成形。因此，光从陶瓷磷光体瓦片6反射。
图2示出了在一个面进入磷光体瓦片6的蓝色激光3，并且所产生的磷光体转换光7从相对面发射。然后由透镜5成形。因此，光穿过陶瓷磷光体瓦片6。
激光典型地是蓝色的，但也可使用其它激光颜色，例如绿色、黄色或红色。
本发明涉及将陶瓷磷光体瓦片安装到散热器中。
图3示出了与图1的激光照明设备中的激光光源一起使用的磷光体转换器和相关散热器的第一示例。因此，其示出了使用激光反射的示例。
陶瓷磷光体瓦片10具有光入射面12，用于接收来自激光源的激光，以便通过激光进行激光泵浦。陶瓷磷光体瓦片10具有顶(光入射)面，相对的背面13和侧面。在图3的示例中，顶面是激光的光入射面以及磷光体转换光的光出射面。
反射涂层14至少设置在与光入射面相对的背面13上。在所示的示例中，它还设置在侧面上。
由陶瓷磷光体瓦片产生的在除朝向光入射面之外的其它方向上传播的光被反射涂层反射。这使得磷光体光能够从激光入射面传播出去。反射涂层可以例如溅射涂覆在陶瓷磷光体瓦片上。
陶瓷磷光体瓦片10形成在散热器20的阱中。
金属层18设置在散热器20和陶瓷磷光体瓦片10之间，并且金属层18具有低于120℃的熔点，优选地具有高于35℃的熔点。
使用中的磷光体的温度例如达到120℃至150℃范围内的温度。因此，金属层在该温度范围内已经是液体。基于分别具有157℃和232℃的熔化温度的铟和锡，标准焊料替代地具有约200℃的熔化温度。为了制造具有低于157℃的温度的合金，可以使用具有30℃的熔化温度的镓。
熔点例如低于100℃，例如低于80℃，例如低于70℃。
较低的熔点导致应力降低。特别地，在激光光源已经关闭之后，磷光体将冷却到室温。通过具有例如低于70℃的低熔点，在磷光体的冷却期间，金属层得以以较低的应力更长地保持在液态。
该金属层甚至可以具有低于60℃，更优选低于55℃并且最优选低于50℃的熔点。
高于35℃的熔点给出高于典型室温的余量，这意味着具有较高熔点的金属可以与镓形成合金。
陶瓷磷光体瓦片10例如是Ce掺杂的石榴石，例如Ce掺杂的YAG或LuAG。下面更详细地讨论可能的陶瓷磷光体材料。
金属层18例如包括镓，低共熔(eutectic)镓－铟混合物或低共熔镓－铟－锡混合物。它也可以是单一的低熔点金属，诸如铟。
反射涂层例如包括银或铝。它也可以是高反射(多孔)TiO2，Al2O3或BN(氮化硼)层。
因此，液体金属在散热器和具有诸如银或铝的反射涂层的陶瓷磷光体瓦片之间。由于银和铝与这些液体金属中的镓组分反应，因此，当使用银或铝时，反射器的表面也优选用保护层16(如镍或钛和/或金属氧化物如Al2O3，TiO2，SiO2)覆盖以保护反射层14。因此，金属层18位于散热器20和保护层16之间。因此，当反射层包括铝和/或银时，使用保护层。
液态金属层的热导率可以高于50W/m.K。例如，铟的热导率为86W/m.K，而镓的热导率为41W/m.K。液体金属层可具有高于60W/m.K，或甚至高于70W/m.K的热导率。
图3还示出了监测金属层18的温度的温度传感器21。该温度信息被提供给激光光源的控制器22，使得当温度太高时激光光源可以被关闭或调暗。
图4示出了在阱中的磷光体瓷瓦片10，其具有将其保持在适当位置的夹具11。这些夹具11可以由诸如玻璃或蓝宝石的透明材料制成，并且它们可以是分立元件，或者它们可以是覆盖陶瓷磷光体瓦片10的整个表面的单层。例如，可以用蓝宝石覆盖陶瓷磷光体瓦片10的整个顶面，并通过将蓝宝石焊接到散热器来密封(如果需要，提供具有可焊接层的蓝宝石)。
更一般地，密封件可以包括半透明板(优选透明板)，其被胶合和/或焊接到激光照明设备，例如散热器。
焊料优选地具有高熔化温度，例如>200℃，并且胶优选地是硅树脂材料。
图3和图4示出了陶瓷磷光体瓦片嵌入散热器的阱中的设计。
图5和图6示出了安装在散热器20顶部的陶瓷磷光体瓦片10。
图5示出了在散热器20顶部具有反射层14和保护层16的陶瓷磷光体瓦片10。陶瓷磷光体瓦片10和层14和16一起形成陶瓷瓦片单元。焊点19施加到陶瓷瓦片单元的底部以防止陶瓷磷光体瓦片10移动。然后，金属层18位于陶瓷瓦片单元的底面和散热器20之间(特别是在散热器和保护层之间)。
图6示出了与图5类似的设计，但是其中焊点19施加到陶瓷瓦片单元的侧面，特别是施加到保护层的侧面。
图3至图6的示例是反射设计。图7和图8示出了透射设计。
图7示出了安装在散热器20的阱中的陶瓷磷光体瓦片10。光入射面现在位于陶瓷磷光体瓦片10的底面，并且在散热器和陶瓷磷光体瓦片上的层14、16、18中有底部开口32。在激光泵浦通过散热器中的开口32时，光通过陶瓷磷光体瓦片的大开口顶表面向前发射。
现在反射层部分地覆盖背面(因为存在开口)并覆盖侧面。
在所示的设计中，整个金属层和陶瓷磷光体瓦片用顶部蓝宝石盖30气密密封，使得没有空气能够进入以氧化金属层和/或陶瓷磷光体材料。
在激光源工作期间，温度升高并且金属层18熔化形成液体。该液体在散热器和陶瓷之间保持良好的热接触，并且没有力施加到陶瓷磷光体瓦片。
如图7所示，在装置的侧面可以使用过量的液态金属。这允许液体在陶瓷磷光体瓦片的加热和冷却期间移动。
借助于层14的反射，光在陶瓷磷光体瓦片内循环，直到路径到达大开口顶表面。开口32可设有选择性地透射蓝光并反射其它波长的层，使得磷光体转换光不能从背面逸出。
图8示出了对图7的修改，其中陶瓷磷光体瓦片同样形成为安装在散热器20的顶部上的陶瓷磷光体单元10、14、16，其中金属层18位于陶瓷磷光体单元的底部和散热器之间。
陶瓷磷光体瓦片同样由蓝宝石结构密封，该蓝宝石结构现在具有顶部部分30和侧壁25。弹簧负载可以施加在侧壁25和散热器之间。
图8还示出了可以使用间隔物26来保持陶瓷磷光体单元和散热器之间的距离以容纳金属层18。
图9示出了对图5的修改，其中陶瓷磷光体瓦片10安装在散热器的顶部，并且陶瓷磷光体瓦片和层14、16、18的组合由蓝宝石帽30围绕。蓝宝石帽30通过胶40粘附到散热器20。
图10示出了一种修改，其中陶瓷磷光体瓦片10部分地埋置在散热器的阱中并且部分地突出在散热器的顶部上。陶瓷磷光体瓦片的突出顶部部分(以及层14、16、18)被蓝宝石帽30包围。蓝宝石帽30通过胶40粘附到散热器20。
铝散热器如上所述，但也可使用其它金属，诸如铜或铝合金或铜合金，其也可包括蒸汽室、热管等。
在该结构内可以有上面未提及的附加的抗反射涂层，。
在上述实施例中，使用单一类型的反射涂层。然而，在其它示例中，底面的至少一部分可用第一反射层覆盖，且侧表面的至少一部分可用第二反射层覆盖，其中第一反射层不同于第二反射层。在此类示例中，第一反射层可包含铝和/或银，而第二反射层可包含氧化钛、硫酸钡、氧化铝和/或氮化硼。
上面已经提到了一些优选的磷光体材料。然而，本发明不限于任何特定的磷光体材料。磷光体优选被烧结以形成陶瓷，然而它可以被嵌入陶瓷主体中。磷光体或磷光体混合物用于产生所需的输出光颜色，例如白色。
在具体实施例中，陶瓷磷光体瓦片的发光材料包括A3B5O12:Ce类型的发光材料，其中A在实施例中包含Y，La，Gd，Tb和Lu中的一种或多种，特别是Y，Gd，Tb和Lu中的(至少)一种或多种，并且其中B在实施例中包含Al，Ga，In和Sc中的一种或多种。
特别地，A可以包含Y，Gd和Lu中的一种或多种，例如特别是Y和Lu中的一种或多种。特别地，B可以包含Al和Ga中的一种或多种，更特别地至少Al，诸如基本上完全为Al。因此，特别合适的发光材料是含铈的石榴石材料。石榴石的实施例尤其包括A3B5O12石榴石，其中A至少包含钇或镥，且其中B至少包含铝。这种石榴石可以掺杂铈(Ce)、镨(Pr)或铈和镨的组合；然而特别是使用Ce。
特别地，B包含铝(Al)，然而，B也可以部分地包含镓(Ga)和/或钪(Sc)和/或铟(In)，特别地高达Al的约20％，更特别地高达Al的约10％(即，B离子基本上由90摩尔％或以上的Al和10摩尔％或以下的Ga，Sc和In中的一种或多种组成)；B可以特别包含高达约10％的镓。在另一个变型中，B和O可以至少部分地被Si和N替代。
元素A尤其可以选自钇(Y)，钆(Gd)，铽(Tb)和镥(Lu)构成的组。此外，Gd和/或Tb特别地仅以高达A的约20％的量存在。在一个具体实施例中，石榴石发光材料包括(Y1－xLux)3B5O12：Ce，其中x等于或大于0且等于或小于1。术语“：Ce”表示发光材料中的部分金属离子(即在石榴石中：部分“A”离子)被Ce替换。例如，在(Y1－xLux)3Al5O12：Ce的情况下，Y和/或Lu的一部分被Ce替换。这是本领域技术人员已知的。一般而言，Ce取代A不多于10％；通常，Ce浓度将处于0.1％至4％的范围内，特别地处于0.1％至2％的范围内(相对于A而言)。
假设1％Ce和10％Y，则完全正确的公式可以是(Y0.1Lu0.89Ce0.01)3Al5O12。
如本领域技术人员已知的，石榴石中的Ce基本上或仅为三价态。
在实施例中，发光材料(因此)包含A3B5O12，其中在具体实施例中，最多10％的B－O可被Si－N替代。
在具体的实施例中，发光材料包括(Yx1－x2－x3A'x2Cex3)3(Aly1－y2B'y2)5O12，其中x1+x2+x3＝1，其中x3>0，其中0<x2+x3≤±0.2，其中y1+y2＝1，其中0≤y2≤0.2，其中A'包含一种或多种选自镧系元素构成的组中的元素，并且其中B'包含一种或多种选自Ga、In和Sc构成的组中的元素。在实施例中，x3选自0.001－0.1的范围。在本发明中，尤其x1>0，诸如>0.2，如至少0.8。具有Y的石榴石可提供合适的光谱功率分布。
在具体实施例中，最多10％的B－O可被Si－N代替。这里，B－O中的B是指Al，Ga，In和Sc中的一种或多种(并且O是指氧)；在具体实施例中，B－O可以指Al－O。如上所述，在具体实施例中，x3可选自0.001－0.04的范围。特别地，这种发光材料可以具有合适的光谱分布(然而参见下文)，具有相对高的效率，具有相对高的热稳定性，并且允许高CRI(在与第一光源光和第二光源光(以及滤光器)的组合的情况下)。因此，在具体实施例中，A可以选自Lu和Gd构成的组。可替换地或另外地，B可以包含Ga。因此，在实施例中，发光材料包括(Yx1－x2－x3(Lu，Gd)x2Cex3)3(Aly1－y2Gay2)5O12，其中Lu和/或Gd是可用的。甚至更特别地，x3选自0.001－0.1的范围，其中0<x2+x3≤0.1，并且其中0≤y2≤0.1。此外，在具体实施例中，最多1％的B－O可被Si－N代替。在此，百分比是指摩尔数(如本领域已知的)；也参见例如EP3149108。在又进一步的具体实施例中，发光材料包括(Yx1－x3Cex3)3Al5O12，其中x1+x3＝1，并且其中0<x3≤0.2，诸如0.001至0.1。
在特定实施例中，光产生装置可仅包括选自含铈的石榴石类型的发光材料。在更进一步的具体实施例中，光产生装置包括单一类型的发光材料，例如(Yx1－x2－x3A'x2Cex3)3(Aly1－y2B'y2)5O12。因此，在具体的实施例中，光产生装置包含发光材料，其中至少85重量％，甚至更特别地至少约90重量％，例如还甚至更特别地至少约95重量％的发光材料包含(Yx1－x2－x3A'x2Cex3)3(Aly1－y2B'y2)5O12。其中A'包含一种或多种选自由镧系元素构成的组中的元素，并且其中B'包含一种或多种选自由Ga、In和Sc构成的组中的元素，其中x1+x2+x3＝1，其中x3>0，其中0<x2+x3≤0.2，其中y1+y2＝1，其中0≤y2≤0.2。特别地，x3选自0.001－0.1的范围。注意，在实施例中，x2＝0。可替换地或另外地，在实施例中，y2＝0。
在具体的实施例中，A可以特别地包含至少Y，并且B可以特别地包含至少Al。
可替换地或另外地，发光材料可以包括A3Si6N11:Ce3+类型的发光材料，其中A包含Y，La，Gd，Tb和Lu中的一种或多种，如在实施例中La和Y中的一种或多种。
在实施例中，发光材料可以可替换地或另外地包括M2Si5N8:Eu2+和/或MAlSiN3:Eu2+和/或Ca2AlSi3O2N5:Eu2+等中的一种或多种，其中M包括Ba，Sr和Ca中的一种或多种，特别是在实施例中至少包括Sr。因此，在实施例中，发光材料可以包括选自由(Ba，Sr，Ca)S：Eu、(Ba，Sr，Ca)AlSiN3：Eu和(Ba，Sr，Ca)2Si5N8:Eu构成的组中的一种或多种材料。在这些化合物中，铕(Eu)基本上或仅仅是二价的，并且取代一种或多种指定的二价阳离子。通常，Eu将不以大于阳离子的10％的量存在；相对于它所取代的阳离子，它的存在尤其在约0.5－10％的范围内，更尤其在约0.5－5％的范围内。术语“：Eu”表示部分金属离子被Eu替代(在这些实施例中被Eu2+替代)。例如，假设CaAlSiN3:Eu中的Eu为2％，正确的分子式可以是(Ca0.98Eu0.02)AlSiN3。二价铕通常代替二价阳离子，如上述二价碱土阳离子，特别是Ca，Sr或Ba。材料(Ba，Sr，Ca)S:Eu还可以表示为MS:Eu，其中M是选自钡(Ba)，锶(Sr)和钙(Ca)构成的组中的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更特别是钙。这里，引入Eu并取代至少部分M(即Ba，Sr和Ca中的一种或多种)。此外，材料(Ba，Sr，Ca)2Si5N8：Eu也可以表示为M2Si5N8：Eu，其中M是选自钡(Ba)，锶(Sr)和钙(Ca)构成的组中的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包含Sr和/或Ba。
在另一具体实施例中，M由Sr和/或Ba(不考虑Eu的存在)组成，特别是50－100％，更特别是50－90％的Ba和50－0％，特别是50－10％的Sr，例如Ba1.5Sr0.5Si5N8：Eu(即75％Ba；25％Sr)。这里，引入Eu并取代至少部分M，即Ba，Sr和Ca中的一种或多种。同样，材料(Ba，Sr，Ca)AlSiN3：Eu也可以表示为MAlSiN3：Eu，其中M是选自钡(Ba)，锶(Sr)和钙(Ca)构成的组中的一种或多种元素；特别地，M在该化合物中包括钙或锶，或钙和锶，更特别是钙。这里，引入Eu并取代至少部分M(即Ba，Sr和Ca中的一种或多种)。如本领域技术人员已知的，上述发光材料中的Eu基本上或仅处于二价态。
注意，术语“激光器”或“固态激光器”可以指一个或多个半导体激光二极管，例如GaN，InGaN，AlGaInP，AlGaAs，InGaAsP，铅盐，垂直腔表面发射激光器(VCSEL)，量子级联激光器，混合硅激光器等。
通过研究附图、公开内容和所附权利要求，本领域技术人员在实践所要求保护的本发明时可以理解和实现所公开实施例的变型。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。
在相互不同的从属权利要求中记载某些措施的仅有事实并不表示不能有利地使用这些措施的组合。
如果在权利要求或说明书中使用术语“适于”，则应注意，术语“适于”旨在等同于术语“被配置成”。
权利要求中的任何附图标记不应解释为限制范围。

Claims (15)

1.一种激光照明设备(1)，被配置成在操作中发射磷光体转换光(7)，所述激光照明设备(1)包括：
－激光光源(2)，被配置成在操作中发射激光(3)；
－陶瓷磷光体瓦片(10)，被配置为接收由所述激光光源(2)发射的激光，其中所述陶瓷磷光体瓦片被配置为将所述激光(3)至少部分地转换成所述磷光体转换光(7)，所述陶瓷磷光体瓦片具有底面、顶面以及布置在所述底面和所述顶面之间的至少一个侧面；
－反射层(14)，被配置成在以下中的一者或多者的至少一部分上：所述顶面；所述底面；以及所述至少一个侧面；
－散热器(20)；
－金属层(18)，被布置在所述散热器与所述反射层之间，其中所述金属层具有低于120℃的熔点；
－保护层(16)，被布置在所述反射层(14)和所述金属层(18)之间以保护所述反射层(14)免受所述金属层(18)的影响；以及
－其中所述激光照明设备(1)被配置成在所述激光光源(2)的工作期间具有处于液体形式的所述金属层(18)的金属。
2.根据权利要求1所述的激光照明设备(1)，其中所述金属层(18)具有高于35℃的熔点。
3.根据权利要求1或2所述的激光照明设备(1)，其中所述金属层具有低于70℃的熔点。
4.根据前述权利要求中任一项所述的激光照明设备(1)，其中所述金属层包括包含镓的合金。
5.根据权利要求4所述的激光照明设备(1)，其中所述合金还包括锡、铜、银、铋、铟、锌和锑中的一种或多种。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的激光照明设备(1)，其中所述陶瓷磷光体瓦片(10)包括发光材料，其中所述发光材料选自类型A3B5O12:Ce的发光材料，其中A包括Y、La、Gd、Tb和Lu中的一种或多种，并且其中B包括Al、Ga、In和Sc中的一种或多种。
7.根据前述权利要求中任一项所述的激光照明设备(1)，其中所述反射层(14)包括银、铝、氧化铝、二氧化钛、硫酸钡或氮化硼。
8.根据前述权利要求中任一项所述的激光照明设备(1)，其中所述金属层(18)具有在35℃－70℃范围内的熔点。
9.根据权利要求8所述的激光照明设备(1)，其中所述保护层(16)包括镍、钛和/或金属氧化物。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的激光照明设备(1)，其中所述金属层(18)的热导率大于70W/m.K。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的激光照明设备(1)，其中所述反射层(14)、所述金属层(18)、所述散热器(20)以及所述保护层(16)的堆叠覆盖：
－所述至少一个侧面的至少一部分和所述底面；或
－所述底面的至少一部分和所述侧面。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的激光照明设备(1)，其中所述陶瓷磷光体瓦片(10)、所述反射层(14)和所述金属层(18)以及可选的保护层被形成为固定到所述散热器内的阱中。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的激光照明设备，包括用于密封所述金属层(18)的密封件。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的激光照明设备，包括用于感测所述金属层的温度的温度传感器(21)和用于控制所述激光光源的控制器(22)，其中所述激光光源由所述控制器基于由所述温度传感器感测的所述温度来控制。
15.一种激光照明系统，其选自具有灯、灯具、投影仪装置、消毒装置和光学无线通信装置的组，所述激光照明系统包括前述权利要求中任一项所述的激光照明设备(1)。
CN202280052356.2A 2021-07-29 2022-07-25 激光照明设备 Pending CN117716167A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP21188564.5 2021-07-29
EP21188564 2021-07-29
PCT/EP2022/070807 WO2023006671A1 (en) 2021-07-29 2022-07-25 A laser lighting device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117716167A true CN117716167A (zh) 2024-03-15

Family

ID=77155557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280052356.2A Pending CN117716167A (zh) 2021-07-29 2022-07-25 激光照明设备

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4377605A1 (zh)
CN (1) CN117716167A (zh)
WO (1) WO2023006671A1 (zh)

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010136963A1 (en) * 2009-05-29 2010-12-02 Koninklijke Philips Electronics N. V. Electroluminescent devices
CN104968995B (zh) 2013-02-08 2017-03-08 优志旺电机株式会社 荧光光源装置
DE102013013296B4 (de) 2013-08-12 2020-08-06 Schott Ag Konverter-Kühlkörperverbund mit metallischer Lotverbindung und Verfahren zu dessen Herstellung
RU2648080C1 (ru) 2014-09-11 2018-03-22 Филипс Лайтинг Холдинг Б.В. Сид-модуль с преобразованием люминофором с улучшенными передачей белого цвета и эффективностью преобразования
WO2017220411A1 (en) 2016-06-22 2017-12-28 Lumileds Holding B.V. Light conversion package
WO2019159441A1 (ja) * 2018-02-14 2019-08-22 日本特殊陶業株式会社 光波長変換装置
WO2020002074A1 (en) * 2018-06-26 2020-01-02 Lumileds Holding B.V. Light converting device with ceramic protection layer
US11239637B2 (en) * 2018-12-21 2022-02-01 Kyocera Sld Laser, Inc. Fiber delivered laser induced white light system

Also Published As

Publication number Publication date
EP4377605A1 (en) 2024-06-05
WO2023006671A1 (en) 2023-02-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100803852B1 (ko) 발광체 및 이것을 이용한 광장치
US8337029B2 (en) Light emitting device with phosphor wavelength conversion
JP5530187B2 (ja) 光源装置および照明装置
US7482636B2 (en) Light emitting device
US8575642B1 (en) Optical devices having reflection mode wavelength material
JP4857735B2 (ja) 発光装置
US20130107573A1 (en) Wavelength conversion element, light source, and backlight unit for liquid crystals
JP5347231B2 (ja) 半導体レーザ装置
WO2006135005A1 (ja) 発光装置
JP2005294185A (ja) 発光装置
KR20110104981A (ko) 형광체 파장 변환을 갖는 광 방출 디바이스
JP5412710B2 (ja) 窒化物系蛍光体又は酸窒化物系蛍光体
JP2013187043A (ja) 光源装置および照明装置
JP2009543328A (ja) 発光素子
JP2008078225A (ja) 発光装置
KR101964418B1 (ko) 형광체 조성물 및 이를 포함하는 조명 장치
EP3447810B1 (en) Light emitting device
JP2005146172A (ja) 発光装置および発光装置用蛍光体
EP3331108B1 (en) Light emitting device and method of producing the light emitting device
CN117716167A (zh) 激光照明设备
WO2019061818A1 (zh) 一种波长转换装置及发光装置
JP5795971B2 (ja) 蛍光体及び発光装置
JP2021027255A (ja) 発光装置
JP7361314B2 (ja) 蛍光体およびそれを使用した発光装置
JP7345141B2 (ja) 蛍光体およびそれを使用した発光装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication