CN220303601U - 一种高效散热的荧光波长转换模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，包括依次设置的荧光波长转换器、荧光波长转换器底座、热管、外接散热器，四者间皆通过焊接的方式两两相连，入射光入射至荧光波长转换器，被其吸收并转换成另一波长的光，过程中产生的热量通过热传导的方式经高导热性的热管快速传至外接散热器向外散出。本实用新型的高效散热荧光波长转换模块，具有效率高、光学性能稳定、结构稳定以及发光位置体积小等优点。本实用新型的应用范围，包括LED光源、激光二极管光源等的波长转换，用于LED或激光二极管照明与显示等技术领域。

Description

一种高效散热的荧光波长转换模块

技术领域

本实用新型是一种高效散热的荧光波长转换模块，实现将荧光波长转换器工作时产生的热量快速传导至外部来提高其性能，用于以LED或激光二极管为激发光源的照明与显示等技术领域。

背景技术

通常地，荧光波长转换模块由荧光波长转换器和散热器组成，其中的荧光波长转换器是通过内含的荧光材料来吸收一种或几种波长的入射光，将其吸收后转化为不同于入射光波长的出射光，实现光的波长转换。在基于激光二极管的光源中，荧光波长转换器将激光二极管发出的单色蓝光或其它波长的光转换成白光。荧光波长转换器的转换效率和其它性能直接了影响这类光源的发光效率、可靠性及使用寿命。

荧光波长转换器在工作过程中，由于其波长转换的效率通常只有80％左右，仍然有20％左右的入射光能量将转变为热量，特别是当入射光源为大功率激光二极管的情况下，为了达到高亮度、高射程、减小白光整形单元的结构尺寸的目的，这使得入射光束入射至荧光波长转换器表面的尺寸通常极小，比如入射光束直径可以小至0.2mm，而激光束的光功率高至5W,这种情况下入射光的在荧光波长转换器的表面能密度可以高达160W/mm²，在高亮度的同时也产生高热量的问题。因此需要足够尺寸的散热器，在将热量及时地导出至散热器后短时间内向外散出。

目前已有的荧光波长转换器，一般是将其与散热器表面通过导热硅脂直接结合在一起，帮助热量从荧光波长转换器转移到散热器散出。由于导热硅脂含有大量的导热性不好的有机硅脂，因此总体的导热性能有限，同时硅脂容易老化，会导致导热性能急剧下降，并且二者之间往往需要额外的机械结构来起固定的作用。

将荧光波长转换器通过导热硅脂直接固定于散热器上，为了达到散热所需的功率需求，散热器的往往体积巨大，导致在后续针对荧光波长转换器所产生的出射光进行光学整形时，整形部分的结构会很大，直接导致荧光波长转换器所需的安装结构尺寸扩大，一定程度上限制了荧光波长转换器的使用环境。

因此，有必要使荧光波长转换器与散热器之间拥有更加高效、可靠的导热界面，同时降低其结构限制条件，适应更多的使用环境。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术存在的问题，提出了一种高效散热的荧光波长转换模块。将荧光波长转换器通过热管来连接外接散热器，既降低了荧光波长转换器与散热装置之间的热阻，同时提高了导热界面的可靠性和稳定性，并且做到了将荧光波长转换部分与散热部分离，减少对荧光波长转换器位置的结构尺寸限制。

本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：

本实用新型提出的一种高效散热的荧光波长转换模块，如图1所示，其特征在于，包括依次设置的接荧光波长转换器(101)、荧光波长转换器底座(102)、热管(103)、外接散热器(104)，单色入射光入射至荧光波长转换器，被其吸收并转换成另一波长的光后出射，其转化期间产生的热将通过底座导至热管，由热管快速传导至外接散热器向外散出。

所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述荧光波长转换器、荧光波长转换器底座、热管、外接散热器四者，两两之间皆通过焊接的方式进行连接，保证了所有元件间拥有低热阻、高导热、高散热、结构稳定的效果。

进一步地，所述荧光波长转换器，其导热衬底由铜或铜合金加工而成，其不仅具有优异的导热和散热特性，也具有良好的焊接特性。

进一步地，所述荧光波长转换器，其色温在4000k至10000k之间。

进一步地，所述荧光波长转换器，其厚度在0.5mm至5mm之间。

进一步地，所述荧光波长转换器，其附有荧光层面的面积一般小于25mm²。

进一步地，所述荧光波长转换器底座，其整体为铜或铜合金加工而成，通过焊接的方式起连接热管与荧光波长转换器的作用。

进一步地，所述热管，其外部由铜或铜合金密封包裹，内部含有冷却液的普通热管，使其具有优于一般单一金属材料的导热性能，同时拥有良好的可塑性和焊接特性。

进一步地，所述热管，其直径在3mm至6mm之间，长度在30mm至200mm之间。

进一步地，所述外接散热器，其整体可以是铜或铜合金等材料，能够拥有良好的焊接特性，充分连接热管。

进一步地，所述外接散热器，其后表面可通过切削形成散热片，增大散热面积，从而提高散热性能。

本实用新型具有以下有益效果：

(1)良好的导热性和散热性能:整个装置不包括任何导热散热性差的有机材料部件，荧光波长转换器、荧光波长转换器底座、热管、外接散热器之间都可以用简单焊接的方法实现紧密可靠的连接；(2)优异的结构稳定性：装置所有部件由无机材料制成，具有优异的机械性能和耐热性能，从而保证了结构的稳定；(3)性能稳定性：良好的导热、散热性能和装置的结构稳定性保证了整个装置光学性能的稳定性；(4)使用范围广：整个装置集成为一体，但荧光波长转换器的发光部分与散热器并不直接贴合，减少了由于散热器的机械尺寸很大而导致荧光波长转换模块的使用环境受限的问题。

附图说明

图1为本实用新型荧光波长转换模块的整体示意图。其中，(101)为荧光波长转换器，(102)为荧光波长转换器底座，(103)为热管，(104)为外接散热器。

图2为本实用新型工作过程中荧光波长转换器实现波长转换时，产生热量向外传输的路径示意图。其中，(201)为荧光波长转换器，(202)为荧光波长转换器底座，(203)为热管，(204)为外接散热器，(205)为波长转换器产生热量的传播路径示意。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图2，对本实用新型的技术方案作进一步的描述。但本实用新型并不限于这些实施例。

按以下步骤构建高效散热的荧光波长转换模块：

(1)首先，选用厚度为3mm、边长为10mm的紫铜片作为荧光波长转换器底座(202)，其两平面可分别连接荧光波长转换器和热管。

(2)将厚度为2mm、边长为4mm的正方形荧光波长转换器(201)，在清洁完荧光波长转换器及焊接底座二者的焊接面后，通过焊锡将两者进行焊接安装。

(3)选用外型尺寸为100mm*100mm*30mm的铜制外接散热器(204)，散热页片数量为50片。

(4)选用直径为3mm、长度为100mm的热管(203)，将其两端压扁并各弯折10mm至如图所示的状态，通过焊接的方式将压扁的两端分别焊接至荧光波长转换器底座及外接散热器上。

图2中高效散热的荧光波长转换模块，各个工作元件间相互焊接，当荧光波长转换器工作时，其产生的热量在很短的距离内通过热传导的方式的传至热管，在热管高效的导热性能下快速的转移至外接散热器上，从外接散热器散热页片的表面散出，从而起到高效散热的目的。

图2中高效散热的荧光波长转换模块，其荧光波长转换器尺寸很小，焊接在同样小尺寸的焊接底座及热管之上，相反外接散热器的体积很大，所以对比于将荧光波长转换器直接固定至散热器表面的发光模块，本实用新型能够有效的减少在荧光波长转换器处的尺寸限制，起到提升荧光波长转换模块的适用范围。

本领域的技术人员应理解，上述描述及附图中所示的本实用新型的实施例只作为举例而并不限制本实用新型。本实用新型的目的已经完整有效地实现。本实用新型的功能及结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理下，本实用新型的实施方式可以有任何变形或修改。

Claims (10)

1.一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，包括依次设置的荧光波长转换器、荧光波长转换器底座、热管、外接散热器，其中荧光波长转换器焊接于荧光波长转换器底座之上，热管两端通过焊接分别与荧光波长转换器底座和外接散热器相连，使得荧光波长转换器在工作过程中产生的热量可以通过热管快速传递至散热器而散发到环境之中。

2.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的荧光波长转换器的导热衬底由铜或铜合金加工而成。

3.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的荧光波长转换器的色温在4000k至10000k之间。

4.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的荧光波长转换器的厚度在0.5mm至5mm之间。

5.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的荧光波长转换器的荧光层面的面积小于25mm²。

6.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的荧光波长转换器底座整体为铜或铜合金加工而成。

7.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的热管外部由铜或铜合金密封包裹，内部含有冷却液。

8.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的外接散热器的材质是铜或铜合金。

9.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的外接散热器的后表面通过切削形成散热片。

10.根据权利要求1所述的一种高效散热的荧光波长转换模块，其特征在于，所述的荧光波长转换器、荧光波长转换器底座、热管、外接散热器之间用焊接的方式进行连接。