CN215264353U - 波长转换装置以及光源系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种波长转换装置，包括散热基板、发光陶瓷层以及散射层，所述发光陶瓷层位于所述散热基板的表面，所述散射层位于所述发光陶瓷层的远离所述散热基板的表面，所述散射层包括SiO₂。其中，所述发光陶瓷层用于接收透过所述散射层的激发光并转换为目标波长的出射光，所述出射光经由所述散射层出射。当激发光从散射层入射时，可以将部分的激发光反射回去，同时，激发光进入散射层后，受到散射作用匀化，可以增大激发光的光学扩展量，当部分的激发光入射至发光陶瓷层时，激发产生荧光，荧光与未被转换的激发光以及被散射层直接反射的激发光合光后出射，合光后的光线更均匀。此外，本申请还提供一种光源系统。

Description

波长转换装置以及光源系统

技术领域

本申请涉及发光技术领域，具体涉及一种波长转换装置以及光源系统。

背景技术

目前的波长转换装置，通常采用LED涂覆荧光粉或者激光激发荧光粉进行发光，但是随着科技的发展和市场对发光行业越来越高的要求，显示行业的的光源功率越来越大，一般的硅胶荧光粉片和玻璃烧结粉片已经无法满足现有的高功率光源，所以发光陶瓷应运而生。陶瓷相比硅胶和玻璃有很好的耐热性能，可以抗高温，从而进一步运用到高功率光源上面，但目前的发光陶瓷存在有光源的匀光性差的问题。

有鉴于此，有必要提供一种具有匀光性更好的波长转换装置。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种波长转换装置以及光源系统，以改善上述技术问题。

本申请实施例提供了一种波长转换装置，包括散热基板、发光陶瓷层以及散射层，所述发光陶瓷层位于所述散热基板的表面，所述散射层位于所述发光陶瓷层的远离所述散热基板的表面，所述散射层包括SiO₂。其中，所述发光陶瓷层用于接收透过所述散射层的激发光并转换为目标波长的出射光，所述出射光经由所述散射层出射。

在一些实施方式中，所述散射层由硅油烧结后形成。

在一些实施方式中，所述散射层的厚度为20-60μm。

在一些实施方式中，所述发光陶瓷层包括相背的第一表面和第二表面，所述第一表面连接于所述散热基板，所述第二表面为光滑面，所述散射层位于所述第二表面。

在一些实施方式中，所述散射层还包括散射粒子。

在一些实施方式中，所述散射粒子为氧化铝颗粒。

在一些实施方式中，所述散射层还包括粘接剂。

在一些实施方式中，所述粘接剂为玻璃粉。

在一些实施方式中，所述散射基板的表面设有反射膜，所述发光陶瓷层设置于所述反射膜上。

在一些实施方式中，所述散热基板为铝板或铜板。

本申请实施例还提供了一种光源系统，包括上述的波长转换装置。

本申请提供的波长转换装置，通过设置主要为SiO₂的散射层，当激发光从散射层入射时，可以将部分的激发光反射回去，同时，激发光进入散射层后，受到SiO₂粒子的散射作用，在散射层内匀化，且可以增大激发光的光学扩展量(光斑)，当部分的激发光入射至发光陶瓷层时，激发产生荧光，荧光与未被转换的激发光以及被散射层直接反射的激发光合光后出射，由于散射层增大了激发光的光学扩展量，因此合光后的光线更为均匀，不会出现光斑的外围被荧光包裹的情形。设置上述的波长转换装置的光源系统，出射的光线的匀光性更好。

本申请的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种波长转换装置的结构示意图。

图2是本申请实施例提供的另一种波长转换装置的结构示意图。

图3是本申请实施例提供的再一种波长转换装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

现有技术中的发光陶瓷，当激发光入射过程中，部分的激发光激发形成荧光，但由于形成的荧光的光学扩展量更大，与未被转换的激发光合光时，部分荧光会出现在光斑的外围，这样整个光斑会出现色差，均匀性不好。

下面将结合附图具体描述本申请的各实施例。

参阅图1，本申请提供一种波长转换装置10，包括散热基板100、发光陶瓷层200以及散射层300，其中发光陶瓷层200位于散热基板100的表面，散射层300位于发光陶瓷层200的表面。

散热基板100为大致的板状结构，在一些实施方式中，散热基板100可以是金属基板，例如铝、铜、铝合金等。金属基板具有导热性能好的优点，能够快速的散热，同时金属基板的透光性低，可以避免光线透过散热基板100。当然，在一些实施方式中，散热基板100也可以采用其他的陶瓷材质基板等，在此不做具体限定。

为了增加散热基板100的反射性能，使得被发光陶瓷层200转换后的荧光沿被散热基板100反射，如图2所示，还可以在散热基板100的表面形成一层反射膜110，尤其是在散热基板100的用于设置发光陶瓷层200的一侧表面形成反射膜110，也即是发光陶瓷层200形成于反射膜110上。反射膜110可以是金属银膜或介质膜，例如散热基板100采用铝板，在铝板的表面镀银作为反射膜110。可以理解的是，在散热基板100的远离发光陶瓷层200的表面形成反射膜110也是可行的，在此不对反射膜110的形成位置做具体限定。

发光陶瓷层200用于将激发光转换为荧光，发光陶瓷层200由发光陶瓷构成，发光陶瓷具有较好的耐热性能，可以避免温度过高被烧坏。发光陶瓷层200具有相背的第一表面和第二表面，第一表面连接于散热基板100，第二表面连接于散射层300，其中第一表面为与散热基板100的表面适应的光滑面，以提高光线的反射率。本实施例中，第二表面可以设置为光滑平面，这样设置的好处在于：可以避免激发光在散射层300和发光陶瓷层200的界面处过多的损失，造成光转换效率的下降。

发光陶瓷可为单相发光陶瓷或复相发光陶瓷，优选为复相发光陶瓷。复相发光陶瓷内含有荧光粉，用于形成对应颜色的荧光，荧光粉例如可以是黄色荧光粉、红色荧光粉等，在此不做具体限定，本实施例中，发光陶瓷片内的荧光粉为黄色荧光粉。当激发光入射至荧光粉时，被转换为对应荧光粉颜色的荧光。其中，激发光可以选择与荧光粉颜色不同的光，例如本实施例中，激发光为蓝光，当然，激发光也可以选择红光等，在此不做具体限定。

散射层300位于所述发光陶瓷层200的远离所述散热基板100的表面，所述散射层300包括二氧化硅(SiO₂)310，其中，散射层300中的SiO₂可以反射激发光，使得激发光的传播方向发生改变。以激发光从散射层300的远离发光陶瓷层200的一侧入射至散射层300为例，请再次参阅图1，当激发光入射时，部分激发光被散射层300直接发射回去形成反射光B₁，部分的激发光进入散射层300并在散射层300内形成散射，且这部分激发光在发生散射的过程中，会增大激发光的光学扩展量(即光斑)，如图1所示，入射的激发光的光学扩展量范围为A₁，经散射后，激发光的光学扩展量扩大为A₂范围。发生散射的激发光中，一部分透过散射层300进入发光陶瓷层200，激发形成荧光B₂，另一部分未被发光陶瓷层200转换会被散射基板反射形成反射光B₃，反射光B₃的光学扩展量即为A₂范围。

最终，被直接反射的反射光B₁、荧光B₂以及反射光B₃合光后出射，由于反射光B₃的光学扩展量被增大，因此即使荧光B₂的光学扩展量大于反射光B₁的光学扩展量，受到反射光B₃的混合，合光后形成的光束也不会出现外圈为荧光颜色的情形，合光后的光束均匀性更好。以本实施例中激发光为蓝光，发光陶瓷层200中的荧光粉为黄色荧光粉为例，被反射的蓝光以及转换形成的黄色荧光合光后形成均匀的白光，不会出现合光后的光束的外围出现黄色荧光的现象。

在制备散射层300时，所述散射层300由硅油烧结后形成，具体的，可以将硅油均匀涂覆于发光陶瓷层200上，而后进行高温烧结，烧结温度例如可以是600℃或以上，烧结后硅油中的有机物成分被烧掉，形成的散射层300的主要成分为二氧化硅310，并形成致密结构。进一步的，烧结后，还可以对散射层300进行打磨加工处理，使得散射层300平整均匀。

散射层300的厚度优选为20-60微米(μm)，散射层300的厚度过大，进入散射层的激发光在散射过程的损失会更大，这样进入发光陶瓷层200进行波长转换的激发光会更少，光利用率会降低。而散射层300的厚度过小，散射层300的散射效果有限，不能较好的起到匀化光线的作用。在一些实施方式中，散射层300的厚度可以小于发光陶瓷层200的厚度。

参阅图3，为了进一步的提高散射层300的散射效果，还可以在散射层300内设置散射粒子320，这些散射粒子320可以均匀分布于散射层300内，散射粒子320同样可以反射激发光，进一步提高激发光在散射层300内的散射效果。其中散射粒子320可以选用对光线具有较好反射效果的颗粒，作为一种实施方式，散射粒子320可以选用氧化铝颗粒，氧化铝具有较好的光线反射效果，且氧化铝颗粒的粒径大小适中，适于填充于散射层300内，且由于氧化铝颗粒的熔点较高，在烧结形成散射层300的过程中，可以保持颗粒形态，不会发生物理或化学变化。当然，在其他的一些实施方式中，散射粒子320也可以是氧化锆等其他粒子，在此不做赘述。

制备散射层300时，可以先将散射粒子320混入硅油中，然后进行烧结形成散射层300。在烧结过程中，二氧化硅310形成玻璃状层，部分的散射粒子320可以突出于散射层300，即这部分散射粒子320部分被二氧化硅包裹，部分突出于散射层，突出的部分未被二氧化硅包裹，剩余部分的散射粒子320被完全包裹于二氧化硅310形成的玻璃状结构中。

由于散射层300是经过烧结形成于发光陶瓷层200的，因此为了防止散射层300脱落，可以在烧结前加入适量的粘接剂，以提高与发光陶瓷层200的粘胶效果。粘接剂可以在烧结之前加入，例如将粘接剂加入到硅油中，一并进行烧结，增加形成的散射层300的粘接力，更好的与发光陶瓷层200进行结合。作为一种可选的实施方式，粘接剂可以选用玻璃粉，玻璃粉在烧结过程中玻璃化，呈透明状，因此不会对光线的传播产生影响。可以理解的是，也可以选用其他形式的粘接剂。

以激发光为蓝光为例，本实施例中提供的波长转换装置10的工作原理是：激发光从散射层300的远离发光陶瓷层200的一侧入射至散射层300，部分激发光被散射层300直接发射回去形成反射蓝光B₁，部分的激发光进入散射层300并在散射层300内形成散射，这部分激发光在发生散射的过程中，光的光学扩展量得到扩展，发生散射的激发光中，一部分透过散射层300进入发光陶瓷层200，激发形成荧光B₂被散射基板以及反射膜110反射，另一部分未被发光陶瓷层200转换会被散射基板以及反射膜110反射形成反射蓝光B₃，荧光B₂和反射蓝光B₃被反射后与反射蓝光B₁合光成白光，由于蓝光和荧光的混合均匀，因此合光后形成的白光不会出现光斑外围呈荧光色的情形。

本实施例中提供的波长转换装置10可以用在各种功率的光源系统上，例如投影设备中的光源系统(未示出)，光源系统还可以包括光源和光学组件等其他部件，其中，光源可为激光或LED等，光源出射的光线入射于发光陶瓷层200，并至少部分被转换为荧光。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括：

散热基板；

发光陶瓷层，所述发光陶瓷层位于所述散热基板的表面；以及

散射层，所述散射层位于所述发光陶瓷层的远离所述散热基板的表面，所述散射层包括SiO₂；

其中，所述发光陶瓷层用于接收透过所述散射层的激发光并转换为目标波长的出射光，所述出射光经由所述散射层出射。

2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述散射层由硅油烧结后形成。

3.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述散射层的厚度为20-60μm。

4.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述发光陶瓷层包括相背的第一表面和第二表面，所述第一表面连接于所述散热基板，所述第二表面为光滑面，所述散射层位于所述第二表面。

5.根据权利要求1-4任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述散射层还包括散射粒子。

6.根据权利要求5所述的波长转换装置，其特征在于，所述散射粒子为氧化铝颗粒。

7.根据权利要求1-4任一项所述的波长转换装置，其特征在于，所述散射层还包括粘接剂。

8.根据权利要求7所述的波长转换装置，其特征在于，所述粘接剂为玻璃粉。

9.根据权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述散热基板的表面设有反射膜，所述发光陶瓷层设置于所述反射膜上。

10.一种光源系统，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的波长转换装置。

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