CN213023917U - 一种发光装置及其投影仪 - Google Patents

Abstract

一种发光装置及其投影仪，用于提供光源，包括：具有第一波长出光的发光芯片，将第一波长转换成第二波长的波长转换层，位于波长转换层和发光芯片之间存在实现特定光学功能的独立光学元件，独立的光学元件透射第一波长的光且反射第二波长的光，光学元件的作用是要增加第二波长的光的综合反射率，同时对第一波长的光的综合透射率控制在比较高的水平，来实现综合转换光效的优化。

Description

一种发光装置及其投影仪

技术领域

本实用新型涉及光源的光学结构，尤其涉及一种高效发光装置。

背景技术

目前，液晶显示应用是最主流的显示方式之一，如以LED为背光源之液晶显示屏，这类应用广泛存在于手机、电视、笔电等设备；而在投影方面，光源投影的运用场合越来越多样化，例如用于图像投影，以背投电视(RPTV)或前投影仪为例；或用于交通运输工具，以汽车、船或飞机的前灯或照明灯为例；不同运用场合对光源色彩的要求各不相同。比如舞台灯光需要具有不同的颜色，受限于显示亮度的不足，因此对光源提出了更多的光效要求。

发明内容

为了解决背景技术的问题，本实用新型提供了一种发光装置，用于提供光源，其特征在于，包括：

具有第一波长出光的发光芯片，通常来说，发光芯片具有衬底和位于衬底上的半导体层序列，以及与电路和半导体层序列层电连接的电连接层，需要注意的是，此处说明的发光芯片具体结构非本实用新型的技术重点，因此仅简单标识结构，不因作为保护范围的限制。

将第一波长转换成第二波长的波长转换层，第一波长小于第二波长，作为示例的波长转换层可以为陶瓷荧光材料层。

位于波长转换层和发光芯片之间的光学元件，光学元件透过第一波长的光且反射第二波长的光，发光芯片通过光学元件接触构成选择性透射反射构件。

在本实用新型中，优选的，第一波长为蓝光、紫光或者紫外光，第二波长为红光、黄光或者绿光。

在本实用新型中，优选的，发光芯片包括复数颗发光芯粒，作为示例的，发光芯片可以为芯粒阵列。

在本实用新型中，优选的，光学元件包括透明基板，透明基板具有靠近发光芯片的第一表面和靠近波长转换层的第二表面，其中第一表面和/或第二表面具有滤光膜，滤光膜为选择性反射/透射膜，其中，透过第一波长的光且反射第二波长的光。这里的透明指的是针对第一波长，即可透射的第一波长，作为示例的，透明基板可以为蓝宝石或者玻璃。

在本实用新型中，优选的，光学元件包括透明基板，透明基板具有靠近发光芯片的第一表面和靠近波长转换层的第二表面，其中第一表面和/或第二表面具有光学功能图案。

在本实用新型中，优选的，光学功能图案为锥状图形或者为光子晶体图形，光学功能图案的主要作用是改善提升发光芯片的取光效率，达到增加更多第一波长的光进入波长转换层的目的。锥状图形例如通过PSS蚀刻工艺制作，PSS图形或光子晶体微结构或粗化可以用常见湿法蚀刻或ICP-RIE干法蚀刻达到。

在本实施例中，优选的，透明基板的上下表面选择制作PSS锥状图形、光子晶体、滤光膜中的任意几项组合，例如在透明基板第一表面和/或第二表面制作PSS锥状图形、光子晶体和滤光膜。

在本实用新型中，优选的，还包括外部激发光和分光滤光装置，分光滤光装置和发光芯片位于波长转换层的两侧，外部激发光透过分光滤光装置注入波长转换层。外部激发光可以是等同第一波长，也可以是起到激发波长转换层的其它蓝光，紫光，或紫外光波长。

在本实用新型中，还提供了一种投影仪，包括上述发光装置。

本实用新型的有益效果包括：增加第二波长的光的综合反射率，同时对第一波长的光的综合透射率控制在比较高的水平，来实现综合转换光效的优化。本实用新型的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。此外，附图数据是描述概要，不是按比例绘制。

其中图1和图2为：实施例1的一种发光装置的示意图；

图3和图4为：实施例2的一种发光装置的示意图，其中透明基板设置有功能图案；

图5和图6为：实施例3的一种发光装置的示意图，其中透明基板设置有功能图案；

图7为：实施例4的一种发光装置的示意图，其中透明基板双面设置有不同的光学结构；

图8为：实施例5的一种发光装置的示意图，其中透明基板双面设置有不同的光学结构；

图9为：实施例7的一种发光装置的示意图，其中发光芯片为垂直结构芯粒；

图10为：本实用新型涉及的投影仪外观示意图。

具体实施方式

下面结合示意图对本实用新型的发光装置及投影仪进行详细的描述，在进一步介绍本实用新型之前，应当理解，由于可以对特定的实施例进行改造，因此，本实用新型并不限于下述的特定实施例。还应当理解，由于本实用新型的范围只由所附权利要求限定，因此所采用的实施例只是介绍性的，而不是限制性的。除非另有说明，否则这里所用的所有技术和科学用语与本领域的普通技术人员所普遍理解的意义相同。

实施例1

参看图1和图2，在本实用新型的第一个实施例中，提供了一种发光装置，用于提供光源，包括：

具有第一波长W1出光的发光芯片100，在本实施例中，第一波长W1为350nm至480nm，将第一波长W1转换成第二波长W2的波长转换层200，在本实施例中，第二波长W2为480nm至700nm，波长转换层200可以为陶瓷荧光材料层。发光芯片100包括单颗或者复数颗发光芯粒，作为其中一种示例的，发光芯片100可以为芯粒阵列。

位于发光芯片100和波长转换层200之间的光学元件，光学元件实现特定光学功能，为厚度在10um至1000um之间的独立光学元件。光学元件透过第一波长的光且反射第二波长的光，发光芯片100通过光学元件接触构成选择性透射反射构件。光学元件通过透明胶300分别于发光芯片100和波长转换层200连接。

此光学元件是一个表面有微结构光学功能图案的光学透明基板400，此微结构光学功能图案经优化来实现提升第一波长综合投射率和增加第二波长的光的综合反射率。透明基板400具有靠近发光芯片100的第一表面和靠近波长转换层200的第二表面，其中第一表面和/或第二表面具有光学功能图案，这里的透明指的是针对第一波长W1，即可透射的第一波长W1，作为示例的，透明基板400可以为蓝宝石或者玻璃。

光学功能图案例如为锥状图形410，优选为类六角锥图形，光学功能图案的主要作用是改善提升发光芯片100的取光效率，达到增加更多第一波长W1的光进入波长转换层200的目的。锥状图形410例如通过PSS蚀刻工艺制作，PSS图形可以用常见湿法蚀刻或ICP-RIE干法蚀刻达到。

在本实施例中，还包括外部激发光W3和分光滤光装置500组成的光学泵结构，发光芯片100和分光滤光装置500位于波长转换层200的两侧，外部激发光W3透过分光滤光装置500注入波长转换层200。

参看图3和图4，在本实用新型的第二个实施例中，与实施例1的区别在于，微结构光学功能图案为光子晶体结构420，利用光子晶体420良好的光萃取特性增强出光，透明基板400具有靠近发光芯片100的第一表面和靠近波长转换层200的第二表面，其中第一表面和/或第二表面具有光子晶体结构420。透明基板400通过透明胶300分别于发光芯片100和波长转换层200连接。

参看图5和图6，在本实用新型的第三个实施例中，提供了一种发光装置，用于提供光源，包括：

具有第一波长W1出光的发光芯片100，在本实施例中，第一波长W1为350nm至480nm，将第一波长W1转换成第二波长W2的波长转换层200，在本实施例中，第二波长W2为480nm至700nm，波长转换层200可以为陶瓷荧光材料层。发光芯片100包括单颗或者复数颗发光芯粒，作为其中一种示例的，发光芯片100可以为芯粒阵列。

位于发光芯片100和波长转换层200之间的光学元件，光学元件实现特定光学功能，为厚度在10um至1000um之间的独立光学元件，光学元件采用透明基板400，透明基板400的表面设置有滤光膜600，透明基板400的材料可以为蓝宝石或者玻璃，这里的透明指的是针对第一波长W1，即可透射的第一波长W1，滤光膜600为选择性反射/透射膜，其中，透过短波长的第一波长W1的光且反射长波长的第二波长W2的光，实现增强第二波长W2的光的出射率。

透明基板400具有靠近发光芯片100的第一表面和靠近波长转换层200的第二表面，其中第一表面和/或第二表面具有滤光膜600。透明基板400通过透明胶300分别于发光芯片100和波长转换层200连接。

在本实施例中，还包括外部激发光W3和分光滤光装置500组成的光学泵结构，发光芯片100和分光滤光装置500位于波长转换层200的两侧，外部激发光W3透过分光滤光装置500注入波长转换层200。

参看图7，在本实用新型的第四个实施例中，基于本实用新型的设计，对实施例一至实施例三的结构设计进行组合，透明基板400的上下表面选择制作PSS和/或光子晶体，结合滤光膜结合构成光学元件，作为示例的，在透明基板400第一表面和/或第二表面制作锥状图形410和滤光膜600，或者在透明基板400第一表面和/或第二表面制作光子晶体420和滤光膜600。

参看图8，在本实用新型的第五个实施例中，基于本实用新型的设计，对实施例一至实施例三的结构设计进行组合，透明基板400的第一表面和第二表面分别制作锥状图形410和光子晶体420，也可以与滤光膜600结合构成光学元件，滤光膜600可位于透明基板400的单侧也可位于双侧。

在本实用新型的第六个实施例中，第一波长W1紫光或者紫外光，第二波长W2为红光、黄光或者绿光，在本实施例中利用超短波长激发波长转换层。

参看图9，在本实用新型的第七个实施例中，发光芯片100优选采用垂直发光二极管芯粒，在本实施例中，发光芯片100包括衬底110、半导体层序列120和导电连接层130，半导体层序列120至少由第一半导体层121、第二半导体层122和位于二者之间的发光层123组成，导电连接层130通过绝缘通道140贯穿半导体层序列，构成电连接回路，具体来说绝缘通道140贯穿从第二半导体层122、发光层123，导电连接层130通过绝缘通道140与第一半导体层121电连接。

提供外部封装电路板700，导电连接层130通过焊线710与外部电路板电700的驱动电极720连接，在一些实施例中，通过简单的结构变形，也可通过导电的衬底110与外部电路板700电连接。

参看图10，在本实用新型的第八个实施例中，还提供了一种投影仪，包括实施例一至实施例七中任意的发光装置。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种发光装置，用于提供光源，其特征在于，包括：

具有第一波长出光的发光芯片，

将第一波长转换成第二波长的波长转换层，

位于波长转换层和发光芯片之间的光学元件，光学元件透过第一波长的光且反射第二波长的光。

2.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，第一波长为蓝光、紫光或者紫外光，第二波长为红光、黄光或者绿光。

3.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，发光芯片包括复数颗发光芯粒。

4.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，光学元件包括透明基板，透明基板具有靠近发光芯片的第一表面和靠近波长转换层的第二表面，其中第一表面和/或第二表面具有滤光膜。

5.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，光学元件包括透明基板，透明基板具有靠近发光芯片的第一表面和靠近波长转换层的第二表面，其中第一表面和/或第二表面具有光学功能图案。

6.根据权利要求5所述的一种发光装置，其特征在于，透明基板为蓝宝石或者玻璃。

7.根据权利要求5所述的一种发光装置，其特征在于，光学功能图案为锥状图形或者为光子晶体图形。

8.根据权利要求1所述的一种发光装置，其特征在于，还包括外部激发光和分光滤光装置，分光滤光装置和发光芯片位于波长转换层的两侧，外部激发光透过分光滤光装置注入波长转换层。

9.一种投影仪，其特征在于，包括权利要求1至8中任意一项所述的发光装置。

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