CN203932671U - 波长转换装置及其相关发光装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种波长转换装置及其相关发光装置，该波长转换装置包括依次叠置的基板、反射层、发光层，其中发光层包含波长转换材料和第一玻璃粉，反射层包含反射材料和第二玻璃粉，发光层至少部分与基板直接接触连结，其包括覆盖在反射层上的端面发光部和自所述端面发光部延伸至与基板接触并结合为一体的侧面连接部。这种结构的波长转换装置在温度变化的情况下，发光层对反射层的拉力部分地被发光层与基板之间的相互作用力分摊，从而使得整个包括发光层、反射层和基板的波长转换装置具有稳定的三层结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及显示和照明领域，特别涉及一种波长转换装置及其相关发光装置。
背景技术
随着显示和照明技术的发展，原始的LED或卤素灯泡作为光源越来越不能满足显示和照明高功率和高亮度的需求。采用固态光源如LD(Laser Diode，激光二极管)发出的激发光以激发波长转换材料的方法能够获得各种颜色的可见光，该技术越来越多的应用于照明和显示中。这种技术具有效率高、能耗少、成本低、寿命长的优势，是现有白光或者单色光光源的理想替代方案。
现有技术中的激光激发波长转换材料的光源，为了提高光利用率，多采用反射式——光经过波长转换材料片(即发光层)后入射于反射层，然后被反射回波长转换材料片，以确保光沿同一方向出射，避免因波长转换材料片的散射作用而造成的光损失。现有技术中通常以金属涂层为反射层，以硅胶将波长转换材料颗粒封装作为发光层。然而硅胶耐热性差，在长时间或大功率光的照射下易老化、变色，而且硅胶对空气的隔绝能力差，空气容易透过波长转换材料层与基板上的反射层接触，使得该反射层被氧化。
随后，人们提出了利用无机粉末对光的反射效果，将无机粉末粘结成层形成反射层来进行反射。如图1所示，现有技术中的波长转换装置100包括依次叠置的基板130、反射层120和发光层110。其中基板130为陶瓷基板，反射层120为无机粉末层，发光层110为荧光玻璃层，各层通过高温烧结形成一个整体的复合层结构。然而，由于各层的成分不同，其相应的热膨胀系数也不同，发光层110经高温烧结后，在冷却过程中收缩，对反射层120产生向上的拉力，导致反射层120从基板130上脱离。因此，需要一种改进的波长转换装置，使其结构更稳定。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供了一种波长转换装置，该波长转换装置具有稳定的结构。
本实用新型提供了一种波长转换装置，包括依次叠置的基板、反射层、发光层，优选地，发光层包含波长转换材料和第一玻璃粉，反射层包含反射材料和第二玻璃粉，发光层与基板至少部分直接接触连结，包括覆盖在反射层上的端面发光部和自所述端面发光部延伸至与基板接触并结合为一体的侧面连接部。
优选地，发光层与基板围出一个封闭空间，反射层全部位于该封闭空间内。
优选地，发光层与基板的接触面位于基板表面的部分区域上，且接触面在该表面上的投影以该部分区域的中心呈对称分布。
优选地，还包括玻璃层，玻璃层与基板形成一个封闭空间，该封闭空间包围发光层和反射层。
优选地，基板为陶瓷基板。
优选地，第一玻璃粉和第二玻璃粉各自独立的选自SiO2-B2O3-RO、SiO2-TiO2-Nb2O5-R’2O、ZnO-P2O5中的一种，其中R选自Mg、Ca、Sr、Ba、Na、K中的一种，R’选自Li、Na、K中的一种。
本实用新型还提供了一种发光装置，包括激发光源，优选地，还包括上述任一项的波长转换装置。
与现有技术相比，本实用新型包括如下有益效果：
本实用新型中，发光层中包含第一玻璃粉，反射层包含第二玻璃粉，通过发光层与基板至少部分直接接触连结，在波长转换装置热胀冷缩的情况下，发光层对反射层的拉力部分地被发光层与基板之间的相互作用力分摊，从而使得整个包括发光层、反射层和基板的波长转换装置具有稳定的三层结构。
附图说明
图1 为现有技术的波长转换装置的结构示意图；
图2 为本实用新型的波长转换装置的实施例一的结构示意图；
图3 为本实用新型的波长转换装置的实施例一的变形实施例的结构示意图；
图4 为本实用新型的波长转换装置的实施例一的又一变形实施例的结构示意图；其中图4(a)为剖面图，图4(b)为图4(a)中A-A剖面图；
图5 为本实用新型的波长转换装置的实施例二的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本实用新型实施例进行详细说明。为描述清楚，下文所描述的“上”“下”均指的图中的上下。
实施例一
请参见图2，图2为本实用新型的波长转换装置的实施例一的结构示意图。波长转换装置包括发光层110、反射层120和基板130。其依照基板130、反射层120、发光层110的次序依次叠置，且每两个层之间都有部分表面直接接触，其中发光层110包括覆盖在反射层120上的端面发光部和自该端面发光部延伸至与基板130接触并结合为一体的侧面连接部。而且本实施例中的发光层110包含第一玻璃粉，反射层120包含第二玻璃粉。
在本实施例的波长转换装置成型过程中，发光层110中的第一玻璃粉经历了从颗粒状态到高温软化状态再冷却成层的过程，发光层110收缩，对反射层120产生指向发光层110中心的拉力。由于反射层120中包含第二玻璃粉，第二玻璃粉和第一玻璃粉属于同类型材料，之间的结合力强，因此发光层110对反射层120的拉力传递到反射层120与基板130的界面上。由于发光层110的部分表面与基板130直接接触，发光层110收缩时也在与基板130的接触面产生拉力，这部分拉力分摊了在发光层110与反射层120的接触面产生并传递到反射层120与基板130的界面上的拉力，从而防止了反射层120与基板130的分离。
在本实施例中，发光层110与基板130形成一个封闭的结构，并包围反射层120，发光层110和反射层120都与基板130的同一表平面连结。由于距离发光层110的中心越远的位置，发光层110与反射层120或基板130的接触面的面积越大(例如对于圆盘状的发光层，距离圆心位置越远，半径越大，相应的圆周越大，圆环面积越大)，因此发光层110的外侧相对于内侧的收缩更大，靠外侧的接触面位置的拉力也比靠内侧的大。本实施例的发光层110与基板130形成一个封闭结构，并包围反射层120，使得发光层110与基板130的接触面相对于发光层110与反射层120的接触面更远离发光层110的中心，更多的拉力被发光层110与基板130的接触面分摊，因此本实施例的结构进一步提高了波长转换装置的稳定性。
同时，发光层110与基板130形成的封闭结构隔绝了空气与反射层的接触，起到了防尘、防止空气中的物质与反射层发生副反应的作用。
在本实施例中，基板130为陶瓷基板。由于发光层110中包含第一玻璃粉，反射层120中包含第二玻璃粉，第一玻璃粉和第二玻璃粉成层过程都需要经过高温处理，普通的金属基板无法在此温度下保持形态不变，而陶瓷基板在具有良好的导热性的同时，具有良好的机械性能，高温下不分解、形变小。此外，陶瓷基板与玻璃粉的相容性好，相对于金属能更牢固的与玻璃粉相结合。本实施例中的陶瓷基板可以为氧化铝、碳化硅、氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铍等陶瓷材料。
本实施例中，第一玻璃粉和第二玻璃粉的选择遵从高透光率和高热导率。高透光率是为了便于光的入射和出射，高热导率是利于热量的传导，降低波长转换装置的工作温度。第一玻璃粉和第二玻璃粉各自独立的选自SiO2-B2O3-RO、SiO2-TiO2-Nb2O5-R’2O、ZnO-P2O5中的一种或多种，其中R选自Mg、Ca、Sr、Ba、Na、K中的一种或多种，R’选自Li、Na、K中的一种或多种。以上列举的各玻璃粉之间容易结合形成稳定的结构，而且热膨胀系数差别小，有利于发光层110和反射层120之间结构稳定。第一玻璃粉和第二玻璃粉可以为相同的玻璃粉，也可以为不同的玻璃粉，由于发光层110包含的波长转换材料和反射层120包含的反射材料会分别影响发光层110和反射层120的层结构热膨胀系数，选择不同的第一玻璃粉和第二玻璃粉可以控制两层的热膨胀系数之差。
请参见图3，图3为本实用新型的波长转换装置的实施例一的变形实施例的结构示意图，其中包括发光层110、反射层120和基板130。
与实施例一不同的是，本实施例中，发光层110的侧面连接部与基板130的侧面结合。该结合方式同样能起到增强波长转换装置结构稳定性的作用。
请参加图4，图4为本实用新型的波长转换装置的实施例一的又一变形实施例的结构示意图，其中图4(a)为剖面图，图4(b)为图4(a)中A-A剖面图。本实施例中，与实施例一不同的是，发光层110与基板130的结合未形成一个封闭空间，由于影响本实用新型波长转换装置的结构稳定性的是发光层110与基板130的直接接触结合，因此本实施例仍能够保证发光层110多反射层120的拉力被分摊，从而使波长转换装置结构稳定。
本实施例中，发光层110与基板130接触的侧面连接部在基板130上为两个四分之一圆，该部分在基板130的表面上的投影为同样的两个四分之一圆，它们以基板130表面中心(即图中圆心)呈对称分布，这种对称分布能够使各层受力平衡，保证结构稳定。同样，本实用新型也可以采用其他发光层110与基板130的接触面的方案，如三个六分之一圆、方块、圆、圆环等。在忽略对称性对波长转换装置结构稳定性的影响的情况下，接触面的分布也可以不必呈中心对称分布。
本实施例中，基板为透明基板，这样能够使发光层110发出的光部分透过基板出射，部分被反射层120反射后沿相反方向出射，从而实现分光的功能。
实施例二
请参见图5，图5为本实用新型的波长转换装置的实施例二的结构示意图。本实施例波长转换装置中的发光层110、反射层120和基板130与实施例一中的相同，在此不再赘述。本实施例的不同之处在于，还包括玻璃层140。该玻璃层140与基板130形成一个封闭空间，并包围住发光层110和反射层120。
本实施例中，玻璃层140覆盖在发光层110表面，并与基板130形成封闭结构，能够保护发光层110和反射层120，使其避免与空气接触，起到了防尘和防止副反应的作用。此外，由于玻璃层140是由单一材料构成的层，其相对于由波长转换材料和第一玻璃粉组成的发光层110更容易加工，有利于在玻璃层140上进一步镀膜等工艺的进行。
本实用新型实施例还提供了一种发光装置，该发光装置包括激发光源和波长转换装置，其中波长转换装置可以具有上述各实施例中的结构与功能。该发光装置可以应用于投影系统，例如液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)或数码光路处理器(DLP，Digital Light Processor)投影机；也可以应用于照明系统，例如汽车照明灯；也可以应用于3D显示技术领域中。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种波长转换装置，包括依次叠置的基板、反射层、发光层，其特征在于，
所述发光层包含波长转换材料和第一玻璃粉；
所述反射层包含反射材料和第二玻璃粉；
所述发光层至少部分与基板直接接触连结，其包括覆盖在所述反射层上的端面发光部和自所述端面发光部延伸至与基板接触并结合为一体的侧面连接部。
2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述发光层与所述基板围出一个封闭空间，所述反射层全部位于该封闭空间内。
3.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述发光层与所述基板的接触面位于所述基板表面的部分区域上，且所述接触面在该表面上的投影以该部分区域的中心呈对称分布。
4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，还包括玻璃层，所述玻璃层与所述基板形成一个封闭空间，该封闭空间包围所述发光层和反射层。
5.根据权利要求1所述波长转换装置，其特征在于，所述基板为陶瓷基板。
6.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述第一玻璃粉和第二玻璃粉各自独立的选自SiO2-B2O3-RO、SiO2-TiO2-Nb2O5-R’2O、ZnO-P2O5中的一种，其中R选自Mg、Ca、Sr、Ba、Na、K中的一种，R’选自Li、Na、K中的一种。
7.一种发光装置，包括激发光源，其特征在于，还包括如权利要求1至6中任一项所述的波长转换装置。
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