CN202474028U - 波长转换装置和发光装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种波长转换装置，用于吸收激发光并发射受激光，包括散热衬底，该散热衬底包括一个散热面；还包括涂敷于散热衬底的散热面上的波长转换材料层。其中，散热衬底的至少一部分没有涂覆波长转换层的表面的颜色为黑色。本实用新型还提出一种发光装置，包括激发光源，用于发射激发光；还包括上述的波长转换装置，用于吸收该激发光并发射受激光。在本实用新型的发光装置中，利用散热衬底黑色的表面可以增强该导热衬底向外界热辐射的能力，从而提高了该散热衬底向外界散热的能力。

Description

波长转换装置和发光装置

技术领域

本实用新型涉及光源领域，特别是涉及一种波长转换装置和利用该波长转换装置的发光装置。

背景技术

目前基于波长转换材料的半导体光源已经越来越得到人们的重视。这主要是由波长转换材料的高效率引起的。例如，美国专利US7547114提出一种光源结构，它利用激发光源发射的激发光激发一个波长转换色轮，并利用色轮的转动使得不同颜色的波长转换材料轮流被激发光激发以产生不同颜色的光序列。

随着人们对于亮度的要求不断提高，激发光的光功率也越来越高，因此波长转换色轮上发出的热量也越来越大，进而波长转换材料的温度越来越高，这直接导致波长转换材料的效率的下降，甚至影响了波长转换材料的长期使用的可靠性。因此如何为波长转换材料降温成为这种光源技术的关键所在。

中国专利200810065225提出使用导热衬底为涂敷在其上的波长转换材料散热的装置，在这种装置中，主要依靠热传导的方式将波长转换材料的热量传递到导热衬底上，但是并没有说明如何将导热衬底的温度散发掉。

因此需要一种波长转换装置，能够有效的将波长转换材料的热量散发到外界。

实用新型内容

本实用新型解决的主要技术问题是提出一种波长转换装置，能够有效的将波长转换材料的热量散发到外界。

本实用新型提出一种波长转换装置，用于吸收激发光并发射受激光，包括散热衬底，该散热衬底包括一个散热面；还包括涂敷于散热衬底的散热面上的波长转换材料层。其中，散热衬底的至少一部分没有涂覆波长转换层的表面的颜色为黑色。

本实用新型还提出一种发光装置，包括激发光源，用于发射激发光；还包括上述的波长转换装置，用于吸收该激发光并发射受激光。

在本实用新型的发光装置中，利用散热衬底黑色的表面可以增强该导热衬底向外界热辐射的能力，从而提高了该散热衬底向外界散热的能力。

附图说明

图1a和1b是本实用新型的波长转换装置的第一实施例的结构示意图；

图2a、2b和2c是本实用新型的波长转换装置的第二实施例的结构示意图；

图3是本实用新型的发光装置的实施例的示意图。

具体实施方式

本实用新型的波长转换装置的第一实施例的结构示意图如图1a所示，图1b显示了该波长转换装置的左侧视图。该波长转换装置100用于吸收激发光并发射受激光，它包括散热衬底111，该散热衬底111包括一个散热面112；还包括涂敷于散热衬底的散热面112上的波长转换材料层121。其中，散热衬底111的至少一部分没有涂覆波长转换层的表面的颜色为黑色。

在本实施例中，波长转换材料层121的背向散热衬底111的一侧被激发光激发并发射受激光，该受激光分为两部分，第一部分直接从波长转换材料层121被激发光入射的一侧出射，第二部分则出射于散热衬底111的一侧，这部分光至少部分被散热衬底111反射后最终从波长转换材料层121被激发光入射的一侧出射。因此为了实现更高的效率，优选的，在该波长转换装置中，还包括位于波长转换材料层121与散热面112之间的反射层，该反射层用于反射受激光。反射层可以是直接镀在散热衬底111的散热面112上的反射膜，也可以是贴附在散热面112上的反射片。

在本实施例中，波长转换材料层受激发光的同时也散发热量，这部分热量经过散热衬底111的散热面112而传递到整个散热衬底111上。散热衬底111的导热系数越高，其散热效果就越好；因此，优选的，散热衬底111的材料铜或铝等金属。

若希望将散热衬底111的热量散发到空气中，最普通的即是采用热对流的方式，即依靠空气的流动将散热衬底111的热量传递到空气中并散发到外界。这种方式要求散热衬底111与空气之间具有尽量大的表面积，因此在本实施例中，散热衬底111上包括如113所示的肋片，用于增大其表面积。

进一步优选的，散热衬底111的至少一部分没有涂覆波长转换层的表面存在起伏，这也可以增大该散热衬底111的表面积；另外，这种起伏可以很细微，进而在宏观上形成粗糙面。

散热衬底111的热量还会通过热辐射的形式散发到外界。根据热力学知识可知，黑色的表面具有最大的辐射热能的能力，因此在本实施例中，散热衬底111的至少一部分没有涂覆波长转换层的表面的颜色为黑色，这会显著提高该散热衬底111的热辐射能力。

在实际应用中，使散热衬底111的表面为黑色有多种方法可以实现。例如可以直接在散热衬底上进行表面处理发黑加工而成(例如铝材的阳极氧化发黑工艺)，也可以在散热衬底上涂覆黑色涂料加工而成。这些都是现有技术，此处不赘述。

本实施例的波长转换装置可以通过简单的工艺步骤实现，下面予以举例说明。

步骤一：在散热衬底111的散热面112上将要涂覆波长转换材料层的位置粘贴一个遮挡片；

步骤二：将散热衬底111放入处理液或涂料液中进行发黑/涂黑的处理；

步骤三：撕掉遮挡片，遮挡片的位置则显示发黑/涂黑处理前的颜色；

步骤四：将散热面上已经发黑/涂黑的部分用另一个遮挡片挡住，对剩余部分镀反射膜；

步骤五：在散热面上镀了反射膜的部分上涂覆波长转换材料层。

该工艺步骤仅是举例，并不对本实用新型的实现构成限制；例如也可以将散热衬底的表面全部发黑/涂黑，再在其上的特定位置贴附反射片，再在反射片上涂覆波长转换材料层；再例如可以先涂覆波长转换材料层，再将其遮住，对其他表面进行发黑/涂黑。这些工艺方法都是本领域人员容易想到的，此处不再赘述。

在本实施例中，区域115上既没有涂覆波长转换材料层，也没有做发黑或涂黑的处理(除了区域115和涂覆有波长转换材料层的区域外，散热衬底111的其余表面都加工成黑色)，这是由于波长转换材料层121及其对应的散热衬底的表面不能出现黑色，否则该黑色表面会吸收激发光或受激光；因此区域115在波长转换材料层121与散热衬底111的黑色的表面之间起到一个缓冲的作用，这样可以降低发黑/涂黑处理以及波长转换材料层的涂覆的工艺控制难度。

值得说明的是，散热衬底111的存在起伏的表面和其黑色的表面可以是同一个表面，也可以不同，这是因为起伏的表面和黑色的表面其散热原理不同，且散热的效果是独立作用的，而且可以相互叠加。

本实用新型的波长转换装置的结构如图2a所示，与第一实施例不同的是，该波长转换装置200还包括驱动装置241，用于驱动散热衬底211和波长转换材料层221相对于激发光做周期性运动。

在该实施例中，散热衬底211被加工成具有圆形的外形，其正视图如图2b所示。驱动装置驱动该散热衬底围绕其圆心转动，同时使波长转换材料层221的不同位置轮流的被激发光231激发，这可以显著的降低热量在局部波长转换材料累积，进而显著降低波长转换材料的工作温度。

在本实施例中，散热衬底211的表面上也可能存在起伏，这不仅有助于散热面积的增加，还有助于在散热衬底随驱动装置241旋转时与周围空气的摩擦而增加热对流。

在本实施例中，如图2b所示的波长转换装置的正视图中，波长转换材料层221只包括一种波长转换材料；实际上波长转换材料层221可以包括多种波长转换材料，如图2c所示。其中，散热衬底211上包括多个段221a、221b和221c，其中不同的段可以包括不同的波长转换材料层，例如221a为蓝色波长转换材料层，221b是绿色波长转换材料层，221c是红色波长转换材料层；随着驱动马达241的驱动使这三个段轮流被激发光231激发进而时序的发出不同颜色的色光。这多个段还可以不完全是波长转换材料层，例如段221a是散光材料或不涂覆任何材料，段221b和221c分别是绿光和红光波长转换材料层，当激发光是蓝光时，段221a可以直接散射和/或反射激发光以实现蓝光单色光的输出。

本实用新型还提出一种发光装置，其结构示意图如图3所示，该发光装置包括用于发射激发光331的激发光源(图中未画出)，还包括上述的波长转换装置，用于吸收该激发光并发射受激光。

在该实施例中，优选的，还包括位于激发光源(图中未画出)和波长转换色轮的光路之间的分光装置351，以透射激发光331并反射受激光332的方式将激发光与受激光的光路分离，避免了受激光332沿着激发光331的光路返回激发光源并被激发光源吸收而形成损失。

在本实施例中，分光装置351是分光滤光片，它利用激发光和受激光波长的不同将两者的光路分离；可以理解，该分光滤光片还可以以透射受激光反射激发光的方式将激发光与受激光的光路分离。这是现有技术，此处不赘述。除了分光滤光片外，分光装置还可以是由通孔和通孔四周的反射面构成的反射装置，它利用激发光和受激光的光学扩展量不同，使激发光穿过反射装置的通孔入射于波长转换装置，同时受激光的大部分则在通孔四周的反射面上被反射。这同样属于现有技术，此处不赘述。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型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，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种波长转换装置，用于吸收激发光并发射受激光，其特征在于，包括：

散热衬底，该散热衬底包括一个散热面；

涂敷于散热衬底的散热面上的波长转换材料层；

其中，所述散热衬底的至少一部分没有涂覆波长转换层的表面的颜色为黑色。

2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述散热衬底的材料铜或铝。

3.根据权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，散热衬底上黑色的表面为直接在散热衬底上进行表面处理发黑加工而成。

4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，散热衬底上黑色的表面为在散热衬底上涂覆黑色涂料加工而成。

5.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括位于所述波长转换材料层与散热面之间的反射层，该反射层用于反射所述受激光。

6.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括驱动装置，用于驱动所述散热衬底相对于激发光做周期性运动。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述散热衬底的至少一部分没有涂覆波长转换层的表面存在起伏。

8.根据权利要求7所述的波长转换装置，其特征在于，所述的散热衬底的存在起伏的表面为粗糙面。

9.一种发光装置，其特征在于，包括：

激发光源，用于发射激发光；

根据权利要求1至8中任意一项所述的波长转换装置，用于吸收该激发光并发射受激光。

10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，还包括位于激发光源与波长转换装置的光路之间的分光装置，以透射激发光并反射受激光或透射受激光反射激发光的方式将激发光与受激光的光路分离。

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