KR101868093B1 - 파장 변환 장치 및 그 광원 시스템, 프로젝션 시스템 - Google Patents

Abstract

파장 변환 장치 및 그 광원 시스템, 프로젝션 시스템이 제공된다. 파장 변환 장치는 지지 부재(104)와 다수의 서로 맞춤 결합된 파장 변환 모듈(108a, 108b)을 포함하며, 각각의 파장 변환 모듈(108a, 108b)은 세라믹 캐리어(103)와 세라믹 캐리어(103) 상에 위치한 형광 분말(101)을 포함한다. 지지 부재(104)는 다수의 파장 변환 모듈(108a, 108b)을 상대적으로 고정되게 유지한다. 광원 시스템과 프로젝션 시스템은 상기 파장 변환 장치를 포함한다. 세라믹 재료를 형광 분말(101)의 캐리어로서 이용하면 고온에 견딜 수 있고, 고온에 의한 변형으로 인해 형광 분말(101)이 부착하기 어려운 문제점이 존재하지 않는다. 동시에, 다수의 파장 변환 모듈(108a, 108b)을 맞춤 결합하는 방식으로 모듈화된 파장 변환 장치를 얻어, 쉽게 파열되지 않고 설계가 더 융통성 있고 제조주기가 더 짧다.

Description

파장 변환 장치 및 그 광원 시스템, 프로젝션 시스템{WAVELENGTH CONVERSION DEVICE, AND LIGHT SOURCE SYSTEM AND PROJECTION SYSTEM THERE FOR}

본 발명은 조명 및 표시 기술 분야에 관한 것이며, 특히 파장 변환 장치 및 그 광원 시스템, 프로젝션 시스템에 관한 것이다.

레이저다이오드(LD, Laser Diode) 또는 발광다이오드(LED, Light Emitting Diode)와 같은 고체 광원으로부터 방출된 여기 광을 이용하여 형광 분말과 같은 형광 분말을 여기하는 파장 변환 방법은 여기 광 파장과는 다른 파장의 고휘도 광을 발생할 수 있다. 이러한 솔루션은 고효율, 저비용의 우세를 가지며, 종래의 광원이 백색광 또는 단색광을 제공하는 주류 기술이 되었다. 이러한 솔루션에서, 광원은 여기 광원과 파장 변환 장치를 포함하며, 그 중 파장 변환 장치는 반사용 기재와, 반사용 기재에 도포된 형광 분말 시트, 및 모터를 포함한다. 여기서, 상기 모터는 여기 광원으로부터의 여기 광에 의해 형광 분말 시트에 형성되는 광반이 원형 경로를 따라 상기 형광 분말 시트에 작용하도록, 반사용 기재를 구동하여 회동시킨다.

통상의 반사용 기재는 경면 알루미늄 기재이며, 알루미늄 기재와 고반사층이 적층되어 형성되며, 그 중 고반사층은 일반적으로 고순도 알루미늄 또는 고순도 은을 이용한다. 그리고 반사용 기재에 도포된 형광 분말 시트는 일반적으로 실리콘 접착제를 이용하여 형광 분말 입자를 시트형으로 접착하여 이루어진다. 실리콘 접착제의 열전도 성능이 약하므로, 고온 작동시 쉽게 그을려, 전체 장치가 고출력 여기 광원에서 작동하는데 적절치 않다.

고출력 적용 환경에서의 컬러 휠 성능을 개선하기 위해, 실리콘 접착제 대신 유리를 접착제로서 이용할 수 있다. 그러나 유리 분말을 접착제로 할 경우, 형광 분말과 함께 고온에서 소결해야만 형광 분말층으로 경화된다. 그런데 유리 분말의 소결 온도가 높아 통상 500℃ 이상이므로 금속 기판 특히 알루미늄 기판을 이용하기에는 적합하지 않다. 그 이유는 고도의 열전도 금속 박판은 고온에서 연성화, 변형, 산화, 열팽창이 과도한 등의 문제점을 가지며, 소결된 형광 분말층이 부착하기 어려워지기 때문이다.

본 발명이 주로 해결하고자 하는 기술적 과제는 고온에 견디고 구성이 안정적으로 유지될 수 있는 파장 변환 장치 및 그 광원 시스템, 프로젝션 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예에 따른 파장 변환 장치는 지지 부재와 다수의 서로 맞춤 결합된 파장 변환 모듈을 포함하고, 각각의 상기 파장 변환 모듈은 세라믹 캐리어와, 상기 세라믹 캐리어 상에 위치한 형광 분말을 포함하고, 상기 지지 부재는 상기 다수의 파장 변환 모듈을 상대적으로 고정되게 유지한다.

바람직하게는, 각각의 상기 세라믹 캐리어 상의 형광 분말은 여기되어 단색 자극 광을 발생시키는 단색 형광 분말이다.

바람직하게는, 서로 다른 상기 세라믹 캐리어 상의 단색 형광 분말은 모두 같거나, 또는 서로 다른 단색 형광 분말은 서로 다른 세라믹 캐리어 상에 위치한다.

바람직하게는, 적어도 하나의 상기 파장 변환 모듈의 형광 분말은 상기 세라믹 캐리어의 일측면에 배치되어 형광 분말층을 형성한다.

바람직하게는, 상기 형광 분말층은 상기 형광 분말을 접착시키는 제1 유리체를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 세라믹 캐리어는 열전도 계수가 80W/mK보다 높은 세라믹 재료이다.

바람직하게는, 형광 분말층과 상기 세라믹 캐리어 표면 사이에 반사층이 더 형성되고, 상기 반사층은 백색 산란 입자와, 상기 백색 산란 입자를 접착시키는 제2 유리체를 포함하는 난반사층이거나, 또는 상기 반사층은 상기 세라믹 캐리어의 표면에 증착된 전반사 매질막이다.

바람직하게는, 상기 전반사 매질막은 은막 또는 알루미늄막이다.

바람직하게는, 적어도 하나의 상기 파장 변환 모듈은 상기 형광 분말이 상기 세라믹 캐리어에 분산되어 형성된 형광 세라믹이다.

바람직하게는, 상기 형광 세라믹은 YAG 마이크로 결정 유리 또는 소결된 YAG 세라믹이다.

바람직하게는, 상기 형광 세라믹의 저면에는, 백색 산란 입자와 상기 백색 산란 입자를 접착시키는 제2 유리체를 포함하여 이루어진 난반사층이 형성되거나, 또는 전반사 매질막이 코팅되어 있다.

바람직하게는, 상기 전반사 매질막은 은막 또는 알루미늄막이다.

바람직하게는, 상기 전반사 매질막의 표면에는 금속 보호층이 피복되어 있다.

바람직하게는, 상기 지지 부재는 하부판이며, 상기 다수의 파장 변환 모듈은 각각 상기 하부판의 일측면에 고정 장착되며, 상기 형광 분말은 상기 파장 변환 모듈에 있어서 상기 하부판을 등진 측에 위치한다.

바람직하게는, 상기 하부판의 재료는 금속, 금속 합금, 또는 금속과 무기 재료로 이루어진 복합 재료이다.

바람직하게는, 상기 하부판의 표면에는 고리형 홈이 형성되고, 상기 다수의 파장 변환 모듈은 모두 원호형으로 형성되고, 상기 고리형 홈 내부에서 고리형으로 맞춤 결합된다.

바람직하게는, 상기 하부판과 상기 파장 변환 모듈 사이는 접착 또는 용접에 의해 고정되고, 접착을 위한 접착제는 유기 접착제, 은 접착제 또는 실리콘 접착제와 열전도 필러의 혼합 슬러리이다.

바람직하게는, 상기 열전도 필러는 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 산화이트륨, 산화아연, 산화티타늄 중 하나 또는 다수이다.

바람직하게는, 서로 다른 상기 파장 변환 모듈과 상기 하부판 사이의 고정 방식은 서로 다르다.

바람직하게는, 상기 파장 변환 장치는 상기 지지 부재를 구동하여 움직이는 구동 장치를 더 포함한다.

본 발명은 광원 시스템을 더 제공하며, 상기 광원 시스템은 여기 광을 발생시키는 여기 광원을 포함하고, 상술한 파장 변환 장치를 더 포함하며, 상기 파장 변환 장치의 형광 분말은 상기 여기 광원에 의해 발생되는 여기 광의 광 경로에 위치하여 여기 광을 자극 광으로 변환시켜 방출한다.

본 발명은 프로젝션 결상을 위한 프로젝션 시스템으로서, 상술한 광원 시스템을 포함하는 프로젝션 시스템을 더 제공한다.

종래 기술에 비해, 본 발명은 아래와 같은 유익한 효과를 가진다.

1. 종래의 경면 금속판 대신 세라믹 캐리어를 이용하면, 세라믹 재료의 용융점이 금속보다 높으므로 금속보다 더 높은 온도에 견딜 수 있다. 또한, 세라믹 캐리어와 형광 분말 사이의 계면 열저항이 낮으므로, 형광 분말층의 열량을 세라믹 캐리어에 전달하여 공기 속에 발산시킬 수 있으며, 이로써 파장 변환 장치의 열안정성이 향상된다. 또한, 세라믹 캐리어의 열팽창계수가 낮아, 고온에서 쉽게 변형하지 않으며, 형광 분말층의 열팽창계수와 근접하므로, 미세하게 변형하더라도 형광 분말층이 부착하기 어려워지지 않는다.

2. 세라믹 캐리어의 재료의 인성이 낮고 취성이 높은 점을 감안하면, 형광 분말의 캐리어 기재가 모두 세라믹 재료로 제작된 파장 변환 장치는 고강도 레이저 조사를 받을 때 내외 영역이 팽창하는 차이가 더 커지며, 이러한 불균일한 팽창으로 인해 세라믹에 균열이 발생하며, 균열 확장으로 인해 휠은 폭발하고 파열되며, 파열이 발생하면 전체 휠의 기능은 완전히 상실된다. 본 발명은 세라믹 캐리어를 분할 형성하고 이를 금속, 금속 합금, 또는 금속-무기 복합 재료에 의해 제작된 지지 부재에 부착한다. 따라서 서로 다른 형광 분말이 모두 동일 하나의 완전한 세라믹 캐리어에 형성된 경우에 비해, 세라믹 캐리어에 균열, 파손, 나아가 폭발이 발생하는 확률이 현저히 낮아진다.

분할된 세라믹 캐리어는 사이즈가 작고, 회동 중에 레이저 광반 조사로 인한 온도 변화가 균일하여 쉽게 균열이 발생하지 않는다. 설사 극히 작은 확률로 균열이 발생한다고 해도, 세라믹 캐리어가 지지 부재에 면접촉하여 고정되므로, 갈라져 비산되어 파장 변환 장치의 기능이 상실되는 현상이 발생하지 않으며, 지지 부재의 재질로 인해서도 지지 부재는 쉽게 파열되지 않는다.

3. 파장 변환 장치의 제조 곤란도를 낮추어 생산 주기를 단축할 수 있다. 하나의 세라믹 기재에 서로 다른 형광 분말층의 도포를 한번에 완성하는 것은 비교적 어려운 일이다. 또한 서로 다른 색상 구간은 여러번 도포하고 소결해야 하므로, 제작 주기가 길다. 예를 들어 4개의 형광 분말층은 도포와 소결을 순차적으로 진행해야 하며 다시 말해 4개의 소결 주기가 필요하다.

그러나 본 발명은 각각의 형광 분말층이 서로 다른 파장 변환 모듈에 분할될 수 있으므로, 사이즈가 작아 한번에 도포하여 성형하는 것이 용이하다. 또한 서로 다른 색상의 형광 분말층은 동시에 각각 소결할 수 있으므로 컬러 휠 제작 주기를 단축할 수 있다. 예를 들어 상기 4개의 형광 분말층은 본 발명에서 2개의 소결 주기만 필요하다.

4. 특별한 공정 가공을 수행하는데 더 편리하다. 큰 사이즈를 가진 하나의 완전한 세라믹 기재는 특별한 수요로 인해 그 표면에 대해 폴리싱, 금속 솔더링, 표면 도막 등 처리 공정을 수행하는 경우, 사이즈가 클 수록 비용이 높으며, 가공 곤란도가 더 크다.

본 발명에서 각 세라믹 캐리어는 사이즈가 작고 실제 필요에 따라 조정이 가능하며, 소형 사이즈 부품에 대해 특별 가공을 진행하는 비용, 곤란도는 모두 작다.

5. 모듈형 구성은 융통성이 더 있으며 고성능 파장 변환 장치를 제조하는데 유리하다. 반사층, 형광 분말층을 모두 하나의 전체 세라믹 기재 위에 전체적으로 도포하는 경우, 특별 공정 처리(예를 들어 소결, 소둔 등 열처리)를 수행할 때 세라믹 기재 상의 각 기능층의 성능 한계(예를 들어 적색 형광 분말의 적색 형광 분말층은 600℃ 이상의 고온에 견디지 못한다)를 고려해야 한다. 또한 구성이 복잡한 고성능 컬러 휠을 설계할 때 이들 성능 한계로 인해 절충적인 솔루션을 수동적으로 취해야 하여 각종 형광 분말 또는 각종 제조 공정의 최적 효과를 발휘하는데 불리하다.

본 발명에서 서로 다른 파장 변환 모듈은 서로 다른 설계의 형광 분말 색상에 필요한 구간의 사이즈에 맞추어 분할할 수 있고, 서로 다른 색상의 형광 분말의 발광, 방열 특성에 따라 서로 다른 반사층 또는 열전도 공정, 예를 들어 세라믹 표면 금속화, 열전도 필러 입자, 표면 은도금 등을 이용할 수 있다. 또한 각 색상 구간은 다른 구간의 성능 영향을 고려할 필요가 없이 그 최적 공정 조건에서 각각 제조할 수 있어 고성능 컬러 휠을 설계 및 제조하는데 유리하다.

6. 소모재를 감소시켜 비용을 절감한다. 본 발명에 따른 모듈화된 파장 변환 장치는 제품의 품질 제어에도 유리하다. 종래의 컬러 휠은 어느 하나의 형광 분말 구간에 품질 문제가 발생하면 컬러 휠 전체가 폐기된다. 그러나 본 발명에 따른 파장 변환 장치는 어느 하나의 파장 변환 모듈에 품질 문제가 발생하면 하나의 모듈을 다시 별도로 제조하여 추가할 수 있어 품질 제어 비용이 낮아진다.

도 1A는 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 실시예 1의 반단면도이며;
도 1B는 도 1A의 파장 변환 장치의 평면도이며;
도 2는 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 실시예 2의 평면도이며;
도 3은 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 실시예 4의 반단면도이며;
도 4A는 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 실시예 5의 반단면도이며;
도 4B는 도 4A의 파장 변환 장치의 평면도이며;
도 5A는 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 실시예 6의 반단면도이며;
도 5B는 도 5A의 파장 변환 장치의 평면도이며;
도 6은 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 실시예 7의 반단면도이며;
도 7A는 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 실시예 8의 반단면도이며;
도 7B는 도 7A의 파장 변환 장치의 평면도이다.

이하 도면과 실시형태를 결합하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.

실시예 1

도 1A, 도 1B를 참조하면, 본 실시예에서 파장 변환 장치는 지지 부재(104)와 2개의 파장 변환 모듈(108a, 108b)을 포함하며, 각각의 파장 변환 모듈은 하나의 세라믹 캐리어(103)와, 세라믹 캐리어(103) 상에 형성된 형광 분말 및 반사층(102)을 포함한다.

도 1A, 도 1B와 같이, 지지 부재(104)는 디스크형 하부판이며, 금속, 금속 합금, 또는 금속과 무기 재료로 이루어진 복합 재료로 제작되는 것이 바람직하다. 금속은 예를 들어 알루미늄, 구리, 은 등이며, 금속 합금은 예를 들어 황동, 알루미늄 합금, 구리-알루미늄 합금 등이다. 금속-무기 복합 재료는 금속 재료와 무기 재료의 혼합 재료로서, 예를 들어 다이아몬드-구리, 질화붕소-구리 등이다. 지지 부재에는 고리형 영역이 형성되고, 상기 고리형 영역은 디스크형 하부판의 원심을 중심으로 한다.

세라믹 캐리어(103)는 2개이며, 그 각각은 2개의 반원호형 시트이며, 양자는 맞춤 결합되어 하부판의 고리형 영역에 설치되어, 그 형상과 매칭되는 원고리형을 이룬다. 바람직하게는, 세라믹 캐리어(103)는 알루미나, 질화알루미늄, 질화규소, 탄화규소, 질화붕소 또는 산화베릴륨 등이다. 이들은 모두 치밀한 구조를 가진 세라믹 판이며 다공성 구조를 가지지 않는다. 이들 재료의 열전도율은 80W/mK 이상이며, 용융점은 실질적으로 2000℃ 이상이다. 따라서 이들은 열전도를 구현하는 동시에 높은 온도에 견딜 수 있다. 물론, 열전도율에 대한 요구가 높지 않은 경우, 세라믹 캐리어(103)는 그밖의 다른 종류의 세라믹 판을 이용하여 제작할 수도 있다. 참고로, 2개의 세라믹 캐리어(103)의 재료는 동일할 수 있으며, 서로 다를 수도 있으며, 본 명세서에서는 한정하지 않는다.

실제 적용시, 높은 열전도의 접착제 예를 들어 은 접착제, 또는 열전도 필러가 첨가된 실리콘 접착제를 이용하여 상기 세라믹 캐리어(103)의 저면을 고리형 영역에 접착시킬 수 있다. 상기 열전도 필러는 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 산화이트륨, 산화아연, 산화티타늄 중 하나 또는 다수이다.

각 세라믹 캐리어의 상면에는 형광 분말이 여기되어 방출한 자극 광을 반사하기 위한 반사층(102)이 각각 형성되어 있다. 본 실시예에서 반사층(102)은 전반사 매질막, 예를 들어 은막, 알루미늄막 등이다. 상기 전반사 매질막은 전기도금, 화학증착, 전자빔 스퍼터링, 플라즈마 스퍼터링, 증착 등 방식으로 세라믹 캐리어 상면에 증착될 수 있다.

형광 분말은 반사층의 표면에 마련되어 형광 분말층(101)을 형성하고, 상기 형광 분말은 여기 광을 흡수하여 여기되어 여기 광 파장과는 다른 광을 발생시킨다. 예를 들어 YAG(이트륨-알루미늄 가넷) 형광 분말이며, YAG 형광 분말은 남색광, 자외광 등을 흡수하여 황색 자극 광을 발생시킬 수 있다. 또한, 형광 분말은 여기 광을 흡수하여 적색 자극 광을 발생시키는 적색광 형광 분말일 수도 있으며, 또는 녹색광 형광 분말 등과 같이 그밖의 다른 색상의 자극 광을 발생시키는 형광 분말일 수도 있다. 본 실시예에서 하나의 파장 변환 모듈(108a)의 세라믹 캐리어에는 적색 형광 분말로 형성된 형광 분말층이 마련되고, 다른 하나의 파장 변환 모듈(108b)의 세라믹 캐리어는 그 하프 영역에는 황색 형광 분말이 마련되고, 다른 하프 영역에는 녹색 형광 분말이 마련되어 있다. 물론, 그밖의 다른 색상의 단색 형광 분말이 조합되어 그 중 어느 하나의 세라믹 캐리어(103)에 배치되는 것도 가능하다.

형광 분말층(101)은 형광 분말과 접착제를 하나의 전체로서 패키징하며, 접착제는 실리콘 접착제를 이용할 수 있으며, 실리콘 접착제는 화학적 성질이 안정하고 기계적 강도가 높다. 그러나 실리콘 접착제는 견딜 수 있는 온도가 낮아 통상 300℃ 내지 500℃이다. 고출력 발광 장치에 적용하기 위해, 바람직하게는, 무기 접착제를 이용하여 형광 분말을 하나의 전체로 접착시키며, 예를 들어 물유리, 유리분말 등을 소결하여 유리체를 형성하여 고온에 견디는 반사형 형광 분말 휠을 구현할 수 있다. 참고로, 본 발명은 실리콘 접착제를 접착제로 하여 형광 분말을 접착시키는 솔루션을 배제하지 않는다. 그 이유는 세라믹 캐리어의 존재로 인해 형광 분말층의 열량이 세라믹 캐리어로 신속하게 전도되어 방열하고 쉽게 변형하지 않아, 종래의 알루미늄 기판 공정에 비해 우세를 가질 수 있기 때문이다.

바람직하게는, 형광 분말층(101)은 형광 분말과 제1 유리 분말 슬러리를 포함하여 소결하여 이루어지며, 제1 유리 분말은 소결되어 제1 유리체로 된다. 여기서, 유리 분말은 비정형 입자형 유리 균질체이며, 그 투명도가 높고 화학적 성질이 안정하다. 유리 분말의 종류로는, 규산염 유리, 규산납 유리, 알루미늄 붕규산염 유리, 알루민산염 유리, 나트륨-칼슘 유리, 석영 유리 중 하나 또는 적어도 둘의 혼합물이 있다. 제1 유리 분말은 상기 어느 하나 또는 다수의 유리 분말을 선택 사용할 수 있다. 제1 유리 분말이 여기 광을 투과시킬 수 있고 열량을 전도해야 하므로, 붕규산 유리 분말이 바람직하다. 붕규산 유리 분말은 성질이 안정하고 투과율이 높고 또한 다른 유리 분말에 비해 높은 열전도율을 가진다. 물론, 서로 다른 색상의 형광 분말의 내열성에 맞추어, 서로 다른 연화점의 유리 분말을 선택할 수 있다.

구동 장치(105)는 지지 부재(104)와 고정되며, 파장 변환 모듈(108a, 108b)이 그 디스크 중심축 주위로 회전하여 여기 광이 원고리형 형광 분말층(101)의 원주 상의 각 위치점을 주기적으로 조사하도록 지지 부재(104)를 구동하기 위한 것이다. 본 실시예에서 상기 구동 장치(105)는 구체적으로 모터이다.

본 실시예에서, 세라믹 캐리어(103)는 2개의 블록으로 분할되며, 이들 각각은 각자의 반사층(102) 및 형광 분말층(101)과 하나의 파장 변환 모듈(108a/108b)을 구성하며, 다수의 파장 변환 모듈을 맞춤 결합한 후 지지 부재(104)를 통해 접착 고정한다. 이와 같이 모듈화된 구성은 하부판 전체가 모두 세라믹 재료를 이용하여 제작된 후 세라믹 기재에 서로 다른 형광 분말을 형성한 구성에 비해 현저한 우세를 가진다.

그 이유는 아래와 같다. 하부판 전체가 모두 세라믹 재료로 제작되면, 형광 분말층이 고강도 여기 광 조사를 받을 때, 세라믹 하부판과 형광 분말층이 서로 접촉하는 부분 영역의 온도가 높고 다른 영역의 온도가 낮아 세라믹 하부판의 각 부분의 열팽창 정도가 서로 다르다. 세라믹 재료의 인성이 낮고 취성이 높으므로, 이와 같이 열팽창 정도가 서로 다르면 기판이 쉽게 파열된다.

그러나 본 발명은 세라믹 캐리어가 분할된 구성을 이용하므로 각 영역이 받는 온도 영향이 저감되며, 각 세라믹 캐리어 상의 열량은 각각 지지 부재로 전도되어 방열되어, 하나의 영역에서 균열이 발생하면 전체 파장 변환 장치가 작동할 수 없는 문제점이 방지된다. 또한, 분할된 세라믹 캐리어의 사이즈가 작아, 광반은 전체 세라믹 캐리어를 실질적으로 커버할 수 있으므로 균일하게 열을 받을 수 있다. 설사 하나의 세라믹 캐리어가 극히 낮은 확률로 파열된다고 해도, 그 중 하나를 교체하면 된다. 상기 실시예 1에서 세라믹 캐리어는 2개의 블록이나, 서로 같거나 또는 서로 다른 다수의 원호형 구간으로 분할할 수 있음은 물론이며 본 명세서에서는 한정하지 않는다. 본 명세서에서 몇 개 또는 다수의 블록은 모두 2개 또는 2개의 블록 및 그 이상을 가리킨다.

동시에, 금속, 금속 합금, 또는 금속-무기 복합 재료를 이용하여 지지 부재를 제작하여 높은 인성과 강도를 가지며, 지지 부재에는 형광 분말 형성이 필요한 고리형 영역에만 세라믹 캐리어를 설치하고, 형광 분말층을 상기 세라믹 캐리어에 형성한다. 이로써 세라믹 캐리어 상의 각 위치가 상대적으로 균일하게 열을 받도록 하여, 서로 다른 부위의 열팽창 정도의 차이가 커서 세라믹 캐리어가 파열되는 확률을 크게 감소시키며, 설사 극히 작은 확률로 세라믹 캐리어에 균열이 발생한다고 해도, 세라믹 캐리어가 여전히 면접촉 형태로 지지 부재에 고정 접착되어 있어, 파장 변환 장치가 갈라짐으로 인해 기능이 상실되는 문제점이 없으며, 파장 변환 장치의 사용 수명이 연장된다. 동시에, 기재의 열전도성이 우수하여, 세라믹 캐리어와 상기 기재가 접촉하면 세라믹 캐리어의 방열에 더 유리하다.

나아가, 파장 변환 장치는 구동 장치의 구동으로 인해 그 중심축 주위로 회동하며, 이에 따라 형광 분말층의 서로 다른 위치는 여기 광의 광 경로를 주기적으로 통과하여 여기 광에 의해 여기된다. 그러면 각각의 위치에 대해 말하면, 여기되는 시간은 모두 당해 위치점에 회동한 그 순간 뿐으로, 조사 시간이 짧으며 그 온도는 크게 저감되고 효율은 크게 향상된다.

실시예 2

도 2와 같이, 본 실시예에서 지지 부재(204), 구동 장치, 세라믹 캐리어, 접착제, 반사층 및 형광 분말층 등에 대한 설명은 모두 실시예 1과 같으며, 여기서 중복하지 않는다.

본 실시예와 실시예 1의 상이점은, 파장 변환 모듈(208a, 208b, 208c)은 3개이며, 각각은 3개의 원호형 시트이며, 접착에 의해 지지 부재(204)의 고리형 영역에 고리형으로서 맞춤 결합된다. 또한, 각각의 세라믹 캐리어 상의 형광 분말층에 포함된 형광 분말은, 여기되어 단색 자극 광을 발생시키는 단색 형광 분말이며, 서로 다른 단색 형광 분말은 서로 다른 세라믹 캐리어에 위치한다.

예를 들어 도 2와 같이, 3개의 파장 변환 모듈(208a, 208b, 208c) 상의 형광 분말은 각각 적색 형광 분말, 황색 형광 분말 및 오렌지색 형광 분말이다. 물론, 세 가지 형광 분말의 순서는 필요에 따라 바꿀 수 있으며, 단색 형광 분말의 색상은 선택 가능하고 자유롭게 조합할 수 있다. 동시에, 단색 형광 분말은 2개의 세라믹 캐리어 표면에 각각 도포될 수도 있으며, 나아가, 세라믹 캐리어는 3개를 초과할 수 있으며, 서로 다른 단색 형광 분말의 색상 선택, 순서 및 분포도 생각할 수 있다.

실시예 1에 비해, 본 실시예의 장점은 서로 다른 단색 형광 분말이 서로 다른 세라믹 캐리어에 위치한다는 점이다. 서로 다른 단색 형광 분말을 서로 같거나 또는 서로 다른 제1 유리 분말과 함께 형광 분말층으로 성형될 때 서로 다른 공정 조건을 가진다. 예를 들어, 적색 형광 분말, 오렌지색 형광 분말의 내열 온도가 낮으므로, 그에 맞추어 투과율은 조금 약하나 용융점이 낮은 저온 유리 분말을 선택하여 낮은 온도에서 소결할 수 밖에 없다. 그리고 황색 형광 분말, 녹색 형광 분말은 내열성이 높으므로, 그에 맞추어 투과율이 높은 고용융점 유리 분말을 선택하여 높은 온도에서 소결할 수 있다.

동일 블록의 세라믹 기재에 각각 적색 형광 분말층과 황색 형광 분말층을 소결할 경우, 각각 노(furnace)에 넣어 소결해야 하고, 소결 온도가 서로 달라, 상기 세라믹 기재는 몇번 가열되어야 하므로 세라믹 기재의 안정성에 불리하다.

그러나 본 실시예에 따라, 서로 다른 단색 형광 분말을 포함한 파장 변환 모듈을 각각 독립적으로 제조한 후 다시 이들 모듈을 지지 부재에 접착시키면 생산 주기를 현저하게 단축할 수 있다.

동시에, 각 모듈은 자체에 포함된 단색 형광 분말 및 유리 분말, 반사층, 세라믹 캐리어 등이 서로 다름에 따라 서로 다른 제조 솔루션을 설계하여, 다른 형광 분말 또는 다른 성분의 제약을 받지 않고 최적의 성능을 각각 얻을 수 있다.

실시예 3

본 실시예에서, 반사층을 제외하고 다른 구성의 특징은 모두 실시예 1과 실시예 2를 참조할 수 있으며, 아래 더 이상 설명하지 않는다.

본 실시예와 실시예 1 및 실시예 2의 상이점은 반사층이 전반사 매질막 대신 난반사층을 이용한다는 점이다.

난반사층은 형광 분말층과 세라믹 캐리어 사이에 위치하고, 백색 산란 입자를 포함하며, 주로 입사광을 산란시키는 기능을 한다. 백색 산란 입자는 일반적으로 염류 또는 산화물계 분말이며, 예를 들어 입경 크기가 50nm 내지 5μm 범위 내의 알루미나, 산화티타늄, 질화알루미늄, 산화마그네슘, 질화붕소, 산화아연, 산화지르코늄, 황산바륨 등 슈퍼화이트 모노머 분말 입자, 또는 적어도 두 가지 이상의 분말 입자의 혼합체이다. 이들 백색 산란 재료는 실질적으로 광을 흡수하지 않으며, 성질이 안정하여 고온에서 산화 또는 분해되지 않는다. 난반사층이 양호한 반사율과 방열 효과를 가져야 함을 고려하여, 종합 성능이 높은 알루미나 분말을 선택하는 것이 바람직하다.

더 좋은 산란 효과를 이루기 위해, 백색 산란 입자는 난반사층에서 일정한 치밀도와 두께를 가져야 하며, 백색 산란 입자의 입경은 하나의 적절한 범위에 분포되어야 한다. 백색 산란 입자의 입경이 작을 수록 더 치밀하게 퇴적되고 그 산란 효과가 더 좋다. 한편, 동일한 백색 산란 입자에 대해 말하면, 백색 산란 입자의 첨가 비율이 높을 수록 난반사층의 두께가 더 두껍고 반사율이 더 높음을 쉽게 이해할 수 있다. 그러나 난반사층이 너무 두꺼우면 열 저항이 크므로 그 두께도 하나의 적절한 범위로 제어해야 한다. 상기 치밀도와 두께는 실험으로 정할 수 있다.

예를 들어, 질화알루미늄 세라믹이 세라믹 캐리어의 표면에 두께 0.1-1mm인 한 층의 알루미나 분말을 형성하여 난반사층으로 하고, 상기 알루미나 분말의 입경 분포는 0.1-1μm 사이이며, 그와 접착제의 질량비는 (1~10):1 사이이다. 이때 측정된 난반사층의 반사율은 경면 알루미늄막 반사율의 99.5%이며, 경면 알루미늄막과 거의 동일하다. 물론, 난반사 입자의 입경, 난반사층의 두께 및 치밀도는 그밖의 다른 수치일 수도 있으며, 이들 수치는 본 분야의 기술자가 종래 기술을 토대로 몇번의 실험을 통해 얻을 수 있다.

이와 유사하게, 백색 산란 입자도 접착제를 이용하여 하나의 전체로 접착되어야 한다. 접착제는 실리콘 접착제, 물유리 등일 수도 있다. 그리고 백색 산란 입자는 제2 유리 분말을 통해 소결되고, 제2 유리 분말은 소결 후 제2 유리체를 형성하여 백색 산란 입자를 접착시키는 것이 바람직하다. 여기서 제2 유리 분말의 재료는 실시예 1 중 제1 유리 분말에 관한 상응한 설명을 참고하여 선택할 수 있다. 동시에, 제2 유리 분말은 제1 유리 분말과 동일한 유리 분말일 수 있으며, 서로 다른 유리 분말일 수도 있다.

난반사층은 접착 등 방식으로 세라믹 캐리어에 고정될 수 있다. 그러나 접착 방식으로 고정하면 접착액의 존재로 인해 난반사층과 세라믹 캐리어 사이에 계면층이 존재하여 난반사층의 열량이 세라믹 캐리어로 전도되는 것을 저해한다. 따라서 난반사층은 세라믹 캐리어에 바로 소결되는 것이 바람직하며, 이때 세라믹 캐리어와 난반사층은 비교적 높은 결합력을 가지고 열전도성이 좋다. 동시에, 유리와 세라믹의 열팽창계수가 유리와 금속보다 더 매칭되며, 세라믹 캐리어가 비교적 높은 열전도 계수를 가지므로 금속처럼 양호한 열전도 기능을 할 수 있다.

참고로, 먼저 세라믹 캐리어에 난반사층을 성형한 후 난반사층 표면에 형광 분말층을 소결하는 경우, 형광 분말층의 소결 시 난반사층에 영향을 미치지 않도록 하기 위해, 형광 분말층의 소결 온도는 제2 유리 분말의 연화점 이하인 것이 바람직하다. 따라서 제2 유리 분말의 연화점은 제1 유리 분말의 연화점보다 높아야 한다. 동일한 이유로, 먼저 형광 분말층을 성형한 후 형광 분말층 표면에 난반사층을 소결하는 경우, 소결 온도는 제1 유리 분말의 연화점 이하인 것이 바람직하고, 제2 유리 분말의 연화점은 제1 유리 분말의 연화점보다 낮아야 한다. 또한, 제1 유리 분말과 제2 유리 분말 사이의 연화점에 어느 정도 차이가 있어야 하고 붕규산 유리 분말의 연화점이 비교적 높은 것을 고려하면, 붕규산 유리 분말은 제1 유리 분말과 제2 유리 분말 중 연화점이 높은 유리 분말로서 이용할 수 있다.

실시예 1, 실시예 2에 비해 본 실시예의 장점은 아래와 같다. 전반사 매질막 대신 난반사층을 이용하고, 종래의 경면 금속판 대신 난반사층과 세라믹 캐리어의 결합을 이용한다. 여기서 백색 산란 입자에 의해 구성된 난반사층은 여기 광을 산란시켜 경면 반사와 유사 내지 동일한 효과를 이룰 수 있다.

또한, 백색 산란 입자는 고온에서도 산화, 분해 등 반응으로 인해 그 색상과 성질이 변하여 입사광에 대한 반사를 저감시키는 일이 없다. 따라서 난반사층은 높은 온도에 견딜 수 있다. 동시에, 세라믹 캐리어 재료의 용융점이 금속보다 높으므로 금속보다 높은 온도에 견딜 수 있으며, 장기간 고온 환경에서 작동해도 산화, 연화 등으로 인한 성능 변화가 쉽게 발생하지 않는다. 따라서 종래의 금속 기판 및 그 반사면을 대신할 수 있다.

난반사층에서, 제2 유리체는 백색 산란 입자를 접착시키며, 백색 산란 입자와 공기를 격리시켜 백색 산란 입자가 공기 속에서 습기를 받지 않도록 하며, 난반사층이 높은 강도와 투과율을 갖도록 한다. 동시에, 형광 분말층과 난반사층의 접착제는 모두 유리 분말인 경우, 형광 분말층을 난반사층 표면에 소결 성형하거나 또는 난반사층을 형광 분말층 표면에 소결 성형하는 것에 의해 양자 간에 강한 결합력이 형성되도록 하고 높은 온도에 견딜 수 있도록 할 수 있다.

그리고, 종래의 경면 알루미늄 기판 표면에 형광 분말층이 부착된 구성은, 그 표면이 매끄러워, 형광 분말층이 경면 알루미늄 기판의 표면에 성형된 후, 기판에 접촉한 형광 분말층의 표면이 수축되어 일부는 기판과 분리되어 형광 분말층과 경면 알루미늄 기판의 접촉 면적이 작아지므로, 형광 분말층과 경면 알루미늄 기판 사이의 계면 열저항이 비교적 크다. 그러나 이러한 구성에 비해, 세라믹 캐리어를 구비한 파장 변환 장치는, 세라믹 캐리어와 난반사층의 표면이 모두 상대적으로 비교적 거칠므로, 형광 분말층과 난반사층 사이, 난반사층과 세라믹 캐리어 사이의 접촉 면적이 비교적 커, 파장 변환 장치의 성형 후 계면 열 저항이 비교적 작다. 따라서 형광 분말층의 열량이 세라믹 캐리어로 더 많이 전달되어 파장 변환 장치가 더 높은 온도에 견딜 수 있다.

실시예 4

본 실시예는 도 3과 같이 4개의 파장 변환 모듈(도면 중 408a와 408b. 다른 두 개는 미도시)과 지지 부재(404)를 포함하며, 4개의 파장 변환 모듈은 맞춤 결합되어 고리형을 이루면서 지지 부재(404) 표면의 고리형 영역에 고정된다. 지지 부재(404)에 대한 설명은 실시예 1 내지 실시예 3을 참조한다.

각각의 파장 변환 모듈은 형광 세라믹(401)과 반사층(403)을 포함하고, 반사층(403)은 형광 세라믹(401)과 지지 부재(404)의 표면 사이에 형성된다. 형광 세라믹(401)은 세라믹 캐리어와 세라믹 캐리어 내부에 분산된 형광 분말을 포함한다. 즉 실시예 1 내지 실시예 3 중 각각의 파장 변환 모듈의 세라믹 캐리어와 형광 분말층을 동일한 부품으로 합성한다. 상기 형광 세라믹(401)은 여기 광에 의해 여기되어 자극 광을 발생시킬 수 있는 세라믹체이며, 예를 들어 YAG 마이크로 결정 유리, 소결된 YAG 세라믹 또는 그밖의 다른 체계의 황색, 녹색 또는 적색 형광 세라믹이다. 각각의 파장 변환 모듈의 형광 세라믹(401)은 동일 유형의 형광 세라믹을 이용할 수 있으며, 설계의 필요에 따라 서로 다른 색상 또는 유형의 형광 세라믹을 이용할 수도 있다.

본 실시예에서, 반사층(403)은 고반사 기능을 가진 한 층의 전반사 매질막, 예를 들어 은막, 알루미늄막 등일 수 있다. 바람직하게는, 제조가 완료된 형광 세라믹(401)의 저면에 도막 방식으로 전반사 매질막을 코팅할 수 있다. 예를 들어 전기도금, 화학증착, 전자빔 스퍼터링, 플라즈마 스퍼터링, 증착 등이다.

나아가, 형광 세라믹(401)의 반사층(403) 외면에 상기 도막 방식으로 한 층의 금속 보호층을 코팅할 수도 있다. 상기 금속 보호층은 Ti, Ni, Cu, Al, Mo 등 금속 중 하나 또는 적어도 두 가지 금속의 혼합 코팅층, 또는 다수의 금속을 교대로 코팅하여 형성한 복합 코팅층일 수 있다. 이 금속 보호층의 첫번재 기능은 전반사 매질막을 보호하는 것이고 두번째 기능은 접착에 유리하도록 하는 것이다.

도막된 형광 세라믹(401)은 접착, 용접 방법으로 맞춤 결합되어 지지 부재(404)의 하부판 상부에 고정된다. 접착 방식을 이용할 경우 이용되는 접착제는 실시예 1 중 세라믹 캐리어와 지지 부재 사이의 접착제에 대한 설명을 참조할 수 있다. 용접 방식을 이용하여 고정할 경우, 저온 진공 솔더링 방식을 이용하여 용접층의 기공과 두께를 줄여 열 전도에 유리하도록 하는 것이 바람직하다.

물론, 본 실시예의 반사층(403)은 실시예 3에 설명된, 백색 산란 입자를 구비한 난반사층일 수도 있다. 지지 부재(404) 표면에 난반사층을 형성할 경우, 상기 백색 산란 입자는 실리콘 접착제와 함께 접착되어 상기 난반사층과 지지 부재(404)의 결합력이 더 강해지도록 하는 것이 바람직하다. 또는, 반사층(403)은 그밖의 다른 구조일 수도 있으며, 입사광을 반사하는 기능을 할 수 있으면 된다.

본 실시예는 실시예 1 내지 3에 비해 아래와 같은 장점을 가진다. 세라믹 캐리어에 형광 분말층이 부착된 구성 대신 치밀한 구조, 고열전도율의 형광 세라믹을 이용하므로, 그 구성이 더 간단하고 제조 공정이 단순화되고 생산과 재료 원가가 낮아진다.

이와 동시에, 형광 세라믹은 치밀한 구조를 가지므로 공기는 상기 형광 세라믹을 투과하여 반사층과 반응할 수 없어 반사층의 안정성이 향상된다. 또한, 형광 세라믹은 매우 높은 열전도율을 가지므로 더욱 높은 출력의 여기 광 조사에 더 적용된다.

실시예 5

본 실시예에 따른 파장 변환 장치는 실시예 4에 비해 그 상이점은 아래와 같다. 즉 당해 파장 변환 장치에 구비된 4개의 파장 변환 모듈에서 3개의 모듈은 실시예 3의 세라믹 캐리어 표면에 난반사층과 형광 분말층이 차례로 부착된 구성이다. 그 중 하나 또는 2개의 파장 변환 모듈만을 교체할 수도 있으며, 또는 파장 변환 모듈의 총 수는 기타 임의의 2개 이상의 수일 수 있으며, 또한 두 가지 파장 변환 모듈 각각의 수의 배합비율은 실제 필요에 따라 자유롭게 조합 가능함을 생각할 수 있다. 이에 본 명세서에서는 더 이상 설명하지 않는다.

이하, 구체적으로 설명하지 않은 각 부재 및 각 부재의 구성과 연결은 모두 전술한 실시예를 참조할 수 있다. 본 실시예에서는 전술한 실시예와는 서로 다른 특징에 대해서만 설명한다.

도 4A, 도 4B와 같이, 지지 부재(504)의 표면에는 접착, 솔더링 등의 방식으로 파장 변환 모듈(508a, 508b, 508c, 508d)이 고정되어 있다. 구동 장치(505)는 각각의 파장 변환 모듈과 함께 회동하도록 지지 부재(504)를 구동한다.

본 실시예에서, 파장 변환 모듈(508a, 508b, 508d)은 세라믹 캐리어(503)의 표면에 난반사층(502)과 형광 분말층(501)이 차례로 부착된 구성이며, 구체적인 구성은 실시예 3을 참조할 수 있다. 여기서, 파장 변환 모듈(508a)에 이용된 단색 형광 분말은 오렌지색 형광 분말이고, 파장 변환 모듈(508b)에 이용된 것은 녹색 형광 분말이고, 파장 변환 모듈(508d)에 이용된 것은 적색 형광 분말이다. 전술한 실시예와 같이, 서로 다른 색상의 형광 분말은 서로 다른 내열 성능을 구비하므로, 서로 다른 재료의 제1 유리 분말, 세라믹 캐리어 및 서로 다른 베이킹 공정을 대응적으로 매칭시킬 필요가 있다.

파장 변환 모듈(508c)은 형광 세라믹(511) 표면에 전반사 매질막(513)을 구비한 구성이며, 구체적으로 실시예 4를 참조할 수 있다. 본 실시예에서, 형광 세라믹(511)은 고휘도 황색광을 여기할 수 있는 YAG 형광 세라믹을 선택 사용한다.

상기 4개의 파장 변환 모듈은 각자의 최적의 제조 조건에서 각각 제조된 후 각각 지지 부재의 일측면에 고정되어 고리형으로 맞춤 결합된다.

본 실시예는 실시예 1 내지 4에 비해 아래와 같은 우세를 가진다.

본 발명에 따른 분단 모듈화된 파장 변환 장치는, 세라믹 캐리어의 상면에 반사층과 형광 분말층이 부착되고, 형광 세라믹 저면에 반사층이 형성된 두 가지 파장 변환 모듈의 조합에 의해, 더 큰 범위에서 확장 적용이 가능하며, 더 높은 설계 수요에 부합한다.

실시예 6

본 실시예와 실시예 1 내지 5의 상이점은 아래와 같다. 즉, 실시예 1 내지 5 중 어느 하나의 실시예 중 하나의 파장 변환 모듈을 투광 영역 또는 반광 영역으로 대신하거나 또는 양자를 모두 구비하도록 하며, 기타 이하 실시예에서 언급되지 않은 모든 특징은 모두 실시예 1 내지 5 중 상응한 설명을 참조할 수 있다.

그 중 하나의 파장 변환 모듈을 투광 영역으로 대신하는 경우, 도 5A와 같이, 상기 파장 변환 모듈이 위치한 원호 구간 영역에 대응되는 지지 부재(604)의 하부판 부분은 원호형 관통 홀(609)로 절개되거나, 또는 상기 관통 홀(609) 위치에 하나의 상응한 원호형의 고투광 유리가 더 고정 장착된다. 상기 유리는 전술한 유리 분말을 베이킹하여 형성할 수 있다. 상기 파장 변환 장치가 구동 장치(605)에 의해, 여기 광이 상기 원호형 관통 홀(609)을 조사하는 위치로 회동하면, 여기 광은 상기 관통 홀(609)을 바로 관통하여 방출되므로 상기 관통 홀은 투광 영역이다.

그 중 하나의 파장 변환 모듈을 반광 영역으로 대신하는 경우, 도 5B와 같이, 상기 파장 변환 모듈이 위치한 원호 구간 영역에 대응되는 지지 부재(614)의 표면에 고반사 입자를 코팅하여 반사층(619)을 형성한다. 바람직하게는, 고반사 입자와 지지 부재(614)의 표면이 견고하게 접착되도록 하기 위해, 고반사 입자와 실리콘 접착제를 혼합하여 슬러리를 형성하여 지지 부재(614)의 표면에 코팅하여 경화시킨다. 나아가, 반사율을 향상하기 위해, 먼저 형태 및 사이즈가 서로 매칭되는 원호형 은도금 알루미늄 시트를 준비한 후, 상기 은도금 알루미늄 시트 표면에 상기 고반사 입자와 실리콘 접착제의 혼합 슬러리를 코팅하고 경화 및 성형시키며, 다시 상기 알루미늄 시트를 지지 부재(614)의 상응한 영역에 고정하여 반광 영역을 형성한다. 그러면 파장 변환 장치가 구동 장치(615)에 의해, 여기 광이 상기 반광 영역을 조사하는 위치로 회동하면, 여기 광은 반사된다.

본 실시예를 이용하면 실시예 1 내지 5에 비해 아래와 같은 우세를 가진다. 즉, 여기 광 자체가 바로 필요한 단색광 예를 들어 남색광인 경우, 파장 변환 모듈의 형광 분말의 변환을 통해 상기 단색광을 획득하지 않고, 상기 단색광이 바로 투광 영역에 의해 방출되거나 또는 반광 영역에 의해 바로 반사된 후 수집하면 되므로, 재료를 절약하고, 제조 공정이 현저하게 단순화되고, 손실이 최대한 적은 상기 단색광을 얻을 수 있다.

실시예 7

본 실시예와 실시예 1 내지 6의 상이점은 실시예 1 내지 6 중 어느 하나의 실시예 중 지지 부재의 구성을 변경하였다는 점이며, 그밖의 다른 이하 실시예에서 언급되지 않은 특징은 모두 실시예 1 내지 6 중 상응한 설명을 참조할 수 있다.

도 6과 같이, 지지 부재(714)는 디스크형 하부판이고, 하부판 상면에 있어서 각 파장 변환 모듈(708a, 708b)에 대응하여 장착 고정된 고리형 영역에는 고리형 홈(707)이 형성되어 있다. 각 파장 변환 모듈(708a, 708b)은 전술한 접착 또는 용접 등 다양한 고정 방식으로 상기 홈(707)의 내부 저면에 고정되거나, 또는 기계적 체결 방식, 예를 들어 탄성 시트 가압, 볼트 또는 리벳 등 체결 부재에 의한 연결, 지지 부재의 열간 팽창 및 냉간 수축에 의한 버클링 등의 방식으로 홈(707) 내부에 고정되며, 내, 외측면은 홈(707)의 양 측면과 서로 접촉할 수 있다.

본 실시예를 이용하면, 전술한 실시예에 비해 아래와 같은 우세를 가진다. 즉, 파장 변환 모듈을 홈 내부에 내장함으로써 지지 부재와 파장 변환 모듈의 접촉 면적을 증가시켜 파장 변환 모듈의 방열에 유리하다. 또한, 파장 변환 모듈이 구동 장치에 의해 회동할 때 원심력 작용을 받아 파장 변환 모듈은 외측으로 이탈하는 경향을 가지나, 홈 내부에 내장되므로, 홈 측벽이 파장 변환 모듈을 이탈하지 않도록 보호할 수 있다. 따라서, 상기 파장 변환 장치의 구성 안정성을 향상하고 사용 수명을 향상할 수 있다.

물론, 상기 설명을 토대로, 상기 홈이 다양하게 변형될 수도 있음을 상상할 수 있다. 예를 들어 하부판의 상기 고리형 영역의 내접원, 외접원 원주 상에 2개의 돌출 고리가 형성되고, 상기 2개의 돌출 고리가 둘러싼 고리형 영역 내부에 파장 변환 모듈이 위치하거나; 또는 상기 고리형 영역에 다수의 돌출부가 형성되고, 이에 대응되도록 파장 변환 모듈 하부에 오목부가 형성되고, 상기 돌출부와 오목부의 결합에 의해 반경 방향 위치 이동이 구속되거나, 또는 돌출부와 오목부의 위치가 서로 호환되는 것 등은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

실시예 8

실시예 1 내지 7에서는 모두 반사형 파장 변환 장치를 이용하므로 파장 변환 모듈에 반사층을 형성하였다. 본 발명에 따른 파장 변환 장치는 투과형일 수도 있으므로 반사층을 이용하지 않아도 된다. 이와 상응하게, 구성은 도 7A, 7B와 같다.

도 7B와 같이, 지지 부재(804)는 2개의 반원호형 걸림홈이며, 양자는 서로 마주 향해 맞춤 결합되며, 지지 부재(804a, 804b)의 외면의 나사 연결, 탄성 걸림 결합, 리베팅 등 다양한 기계적 착탈 연결 방식으로 고정되거나, 또는 기타 접착, 용접 등과 같이 착탈이 불가능한 방식으로 고정될 수 있다. 도 7A, 7B와 같이, 다수의 파장 변환 모듈(808a, 808b, 808c)의 외측 에지는 걸림 홈에 삽입되고, 반경 방향측 에지는 서로 인접한 파장 변환 모듈과 가압 접촉하여 서로 위치 고정된다. 동시에, 서로 인접한 모듈 사이는 접착, 용접 등 방식으로 고정될 수도 있다. 또한, 전체 원고리형의 파장 변환 모듈 조립체의 상면 및/또는 하면에는 투광 유리가 설치되고, 상기 투광 유리의 에지는 걸림 홈 내부에 함께 걸림으로써, 전체의 구조 강도를 향상하고 파열을 방지할 수 있다.

파장 변환 모듈의 선택과 조합은 전술한 임의의 실시예를 참조할 수 있으며, 또한 그 중 하나의 파장 변환 모듈을 투광 유리 시트로 대신하거나 또는 광을 투과시키는 관통 홀일 수 있다.

투과되는 여기 광과 자극 광의 효율을 향상하기 위해, 파장 변환 모듈에 의해 구성된 디스크 일측에 광 수집 어셈블리, 예를 들어 평면 반사경, 포물면 반사경, 집속렌즈 등을 설치하여 먼저 모든 광선을 수집한 후 다시 이용하는 것이 바람직하다.

본 실시예를 이용하면 아래와 같은 우세를 가진다. 즉 반사층의 제조 공정을 줄일 수 있으며, 기존의 반사 디바이스를 바로 이용하여 수집 광을 반사하는 기능을 구현할 수 있다. 비록 종래 기술에서 투과형의 광 효율이 반사형보다 낮으나, 광 효율에 대한 요구가 높지 않거나, 또는 다른 방식으로 형광 분말층 또는 형광 세라믹을 개량하여 광 효율을 대폭 향상한 후 본 솔루션은 여전히 하나의 선택이 될 수 있다.

실시예 9

본 실시예와 전술한 실시예의 상이점은 구동 장치에 있으며, 그밖의 다른 특징은 모두 전술한 각 실시예에서의 설명을 참조할 수 있다.

본 실시예에서, 구동 장치는 여기 광원과 연결되어 여기 광원을 움직여, 여기 광원이 방출한 여기 광이 파장 변환 장치의 서로 다른 파장 변환 모듈에 순차적으로 조사되어 서로 다른 색상의 자극 광을 순차적으로 방출하도록 한다.

파장 변환 모듈이 정지되고, 원고리형으로 배치된 경우, 구동 장치는 여기 광원을 상응한 원주를 따라 평행 이동하도록 한다. 물론, 파장 변환 모듈이 직사각형 시트로 형성되고 직선 방향으로 순차적으로 배치되는 경우, 구동 장치는 여기 광원을 직선으로 평행 이동시키며, 나아가 이때 구동 장치도 회전 운동을 발생시키는 모터가 아니고 직선 운동을 발생시킬 수 있는 이동 레버, 크래킹 등 기계적 구성일 수 있다. 파장 변환 모듈은 다양한 실제 필요에 따라 배치될 수 있으며, 구동 장치도 상응한 방식으로 여기 광원을 구동할 수 있음을 상상할 수 있다.

반대로, 여기 광원이 정지 상태를 유지하고, 구동 장치는 여전히 지지 부재에 연결되어 파장 변환 모듈을 이동시킬 경우, 파장 변환 모듈이 원고리형, 직선형, 웨이브형 등으로 형성된 다양한 배열 방식에 따라 상응한 구동 방식을 설정할 수 있으며, 이로써 구동 장치가 파장 변환 모듈을 이동시켜 다양한 자극 광을 순차적으로 발생시킬 수 있다. 이와 상응하게, 구동 장치는 모터가 아닐 수도 있으며, 본 명세서에서 이를 한정하지 않는다.

본 실시예를 이용하면 전술한 실시예에 비해, 파장 변환 모듈의 배열 조합의 필요에 부합하도록 전체 파장 변환 장치의 구성에 다양한 가능성을 부여하는 장점을 가진다.

이상은 본 발명에 따른 파장 변환 장치의 실시예이며, 명세서에서 각 실시예는 점진적 방식으로 설명되었으며, 각 실시예의 요점은 모두 그밖의 다른 실시예와 상이한 점이며, 각 실시예 사이의 동일 유사한 부분은 서로 참조하면 된다.

분명한 바, 본 발명의 실시예는 이에 한정되지 않으며, 입사한 여기 광의 조사를 받은 후 서로 다른 파장의 여기 광을 발생시키는 파장 변환 장치이고, 세라믹을 캐리어로 하여 형광 분말을 담지하고, 상기 세라믹 캐리어가 다단으로 분할되어 과열로 인해 쉽게 파열되는 현상을 저감시키거나 피할 수 있기만 하면 이러한 기술적 솔루션은 모두 본 발명의 보호 범위에 속한다.

상술한 어느 하나의 파장 변환 장치를 토대로, 본 발명은 또한 여기 광을 발생시키는 여기 광원을 포함하고 또한 상술한 파장 변환 장치를 더 포함하는 광원 시스템을 더 보호한다. 파장 변환 장치의 형광 분말은 여기 광원에 의해 발생되는 여기 광의 광 경로에 위치하여 여기 광을 자극 광으로 변환시켜 방출한다.

본 발명은 또한 상술한 광원 시스템을 포함하고 프로젝션 결상을 위한 프로젝션 시스템을 더 보호한다. 상기 프로젝션 시스템은 다양한 프로젝션 기술, 예를 들어 액정디스플레이(LCD, Liquid Crystal Display) 프로젝션 기술, 디지털 광 경로 프로세서(DLP, Digital Light Processor) 프로젝션 기술을 이용할 수 있다. 또한, 상기 발광 장치는 예를 들어 무대 램프 조명과 같은 조명 시스템에 이용할 수도 있다.

이상은 단지 본 발명의 실시형태일 뿐이며, 본 발명의 특허청구범위를 한정하기 위한 것이 아니다. 본 발명의 명세서 및 도면의 내용을 이용하여 진행한 등가적 구성 또는 등가적 프로세스 변경, 또는 기타 관련 기술 분야에 직간접적으로 적용한 것은 동일한 이치로 모두 본 발명의 보호 범위에 포함된다.

Claims (22)

1. 지지 부재와 다수의 서로 맞춤 결합된 파장 변환 모듈을 포함하고,
   각각의 상기 파장 변환 모듈은 세라믹 캐리어와, 상기 세라믹 캐리어 상에 위치하고 형광 분말로 형성된 형광 분말층을 포함하고,
   상기 형광 분말층과 상기 세라믹 캐리어 사이에 반사층이 더 설치되고,
   상기 각각의 파장 변환 모듈에 포함된 세라믹 캐리어는 각각 분할하여 형성되고,
   상기 세라믹 캐리어, 상기 반사층 및 상기 형광 분말층은 중첩되도록 적층 설치되고,
   상기 지지 부재는 하나의 하부판이며, 상기 다수의 파장 변환 모듈은 각각 상기 하부판의 일측면에 고정되어 장착되며, 상기 형광 분말층은 상기 파장 변환 모듈에 있어서 상기 하부판에서 멀어지는 측에 위치하며, 서로 인접한 상기 파장 변환 모듈의 상기 형광 분말층은 서로 접촉하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
   
2. 제1 항에 있어서,
   각각의 상기 세라믹 캐리어 상의 형광 분말은 여기되어 단색 자극 광을 발생시키는 단색 형광 분말인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
   
3. 제2 항에 있어서,
   서로 다른 상기 세라믹 캐리어 상의 단색 형광 분말은 모두 같거나, 또는 서로 다른 단색 형광 분말이 서로 다른 세라믹 캐리어 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
   
4. 삭제
5. 제1 항에 있어서,
   상기 형광 분말층은 상기 형광 분말을 접착시키는 제1 유리체를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
   
6. 제1 항에 있어서,
   상기 세라믹 캐리어는 열전도 계수가 80W/mK보다 높은 세라믹 재료인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
   
7. 제1 항에 있어서,
   상기 반사층은 백색 산란 입자와, 상기 백색 산란 입자를 접착시키는 제2 유리체를 포함하는 난반사층이거나, 또는 상기 반사층은 상기 세라믹 캐리어의 표면에 코팅된 전반사 매질막인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
   
8. 제7 항에 있어서,
   상기 전반사 매질막은 은막 또는 알루미늄막인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
   
9. 제2 항에 있어서,
   적어도 하나의 상기 파장 변환 모듈은 상기 형광 분말이 상기 세라믹 캐리어에 분산되어 형성된 형광 세라믹인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
   
10. 제9 항에 있어서,
    상기 형광 세라믹은 YAG 마이크로 결정 유리 또는 소결된 YAG 세라믹인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
11. 제9 항에 있어서,
    상기 형광 세라믹의 저면에는, 백색 산란 입자와 상기 백색 산란 입자를 접착시키는 제2 유리체를 포함하여 이루어진 난반사층이 형성되거나, 또는 전반사 매질막이 코팅된 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
12. 제11 항에 있어서,
    상기 전반사 매질막은 은막 또는 알루미늄막인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
13. 제11 항에 있어서,
    상기 전반사 매질막의 표면에는 금속 보호층이 피복된 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
14. 삭제
15. 제1 항에 있어서,
    상기 하부판의 재료는 금속, 금속 합금, 또는 금속과 무기 재료로 이루어진 복합 재료인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
16. 제1 항에 있어서,
    상기 하부판의 표면에는 고리형 홈이 형성되고, 상기 다수의 파장 변환 모듈은 모두 원호형으로 형성되고, 상기 고리형 홈 내부에서 고리형으로 맞춤 결합된 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
17. 제1 항에 있어서,
    상기 하부판과 상기 파장 변환 모듈 사이는 접착 또는 용접에 의해 고정되고, 접착을 위한 접착제는 유기 접착제, 은 접착제 또는 실리콘 접착제와 열전도 필러의 혼합 슬러리인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
18. 제17 항에 있어서,
    상기 열전도 필러는 알루미나, 질화알루미늄, 질화붕소, 산화이트륨, 산화아연, 산화티타늄 중 하나 또는 다수인 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
19. 제17 항에 있어서,
    서로 다른 상기 파장 변환 모듈과 상기 하부판 사이의 고정 방식은 서로 다른 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
20. 제1 항에 있어서,
    상기 파장 변환 장치는 상기 지지 부재를 구동하여 움직이는 구동 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파장 변환 장치.
    
21. 여기 광을 발생시키는 여기 광원을 포함하고, 제1 항 내지 제3 항, 제5 항 내지 제13 항 및 제15 항 내지 제20 항 중 어느 한 항에 따른 파장 변환 장치를 더 포함하며, 상기 파장 변환 장치의 형광 분말은 상기 여기 광원에 의해 발생되는 여기 광의 광 경로에 위치하여 여기 광을 자극 광으로 변환시켜 방출하는 것을 특징으로 하는 광원 시스템.
    
22. 프로젝션 결상을 위한 프로젝션 시스템으로서, 제21 항에 따른 광원 시스템을 포함하는 것을 특징으로 하는 프로젝션 시스템.
    
    

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