TW202315925A - 具有無機接合劑的磷光輪 - Google Patents

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Abstract

揭露一種光轉換裝置。該光轉換裝置包括基材與波長轉換元件。該波長轉換元件包括無機接合劑，諸如矽酸鈉。也揭露多個磷光輪與包括該等磷光輪的光引擎。進一步揭露的是高功率雷射投影顯示系統，該系統包括功率從約60W至約300W的雷射以及光轉換裝置。使用無機接合劑容許合理成本下的高熱穩定性。

Description

具有無機接合劑的磷光輪
本案揭露內容涉及投影顯示系統，且涉及在此類系統中使用的光學光轉換裝置，諸如磷光輪（phosphor wheel）。本案揭露內容也大致上涉及固態裝置以及由此提供的照明。該裝置包括使用無機接合劑（binder）的波長轉換元件。這些元件用於光學裝置中，以產生不同顏色的光，或是不同波長的光。
磷光輪用於各種光學裝置，諸如使用數位光處理（DLP）技術的基於投影或其他影像生成系統。磷光輪包括轂部分，該轂部分是圓柱形主體，當耦接馬達時用作為轉子。光學活性徑向部分（通常是金屬板或基材）附接到該轂部分或是與該轂部分整合。該光學活性徑向部分上的波長轉換材料（磷光體）生成與入射激發光不同波長的發射光。藍色雷射照明源通常用於許多雷射投影器中。
固態照明通常是指由固態的電致發光所發射的光，這與熱輻射（例如白熾光）或螢光呈對比。固態燈通常產生藍光。然而，其他顏色可為實用/受到期望的。
一般而言，以兩種方式之其中一種方式提供諸如磷光體的波長轉換材料。第一種，在矽酮中磷光體（phosphor-in-silicone）產品中，將磷光體粉末混合至矽酮接合劑或黏著劑中，然後以期望圖案施配（dispense）或印刷。矽接合劑因其高透明度、高接合強度、較低的折射率、和適當的黏度而普及。例如，一種普及的接合劑選擇是Dow Corning®OE-6336，這是一種由Dow Corning®製造的有機矽酮接合劑，其混合黏度為1,425厘泊（cP），在450nm和1mm厚度下的透明度為99.6%，折射率為1.4，在150°C下熱固化時間為60分鐘。
然而，矽酮接合劑/黏著劑的熱穩定性不佳。在超過200°C的溫度下，矽酮接合劑會降解，一般會開始轉黃，且逐漸開始燃燒。這會非期望地導致磷光輪的使用壽命變短，並且已觀察到由於熱淬火光轉換效率陡降（於200°C＞10%）。也已發現，在溫度高於195°C的磷光輪中，矽酮中磷光體層在約1,000小時後破裂。在約185°C的降低的溫度下，發現磷光體的效能在20,000小時後僅顯現10%的降低，而無任何破裂。在高亮度（例如，雷射功率多達300W）的應用中，期待磷光輪的溫度大致高於200°C，從而使得矽接合劑的使用不受期望。即，矽酮中磷光體之產品在高功率雷射投影器中不能達成長的操作壽命。在對這種產品的壽命測試中，決定安全工作溫度應當控制在低於150°C。因此，由於這種有機接合劑的溫度上限，因此在光學光轉換裝置（例如磷光輪）的頂部上的有機接合劑（例如矽酮）或用作反射層的有機接合劑（例如矽酮）的使用是不受期望的。
第二種，在陶瓷粉末產品中，將磷光體與陶瓷接合劑混合並且燒結，而製備固體的陶瓷中磷光體之產品。陶瓷中磷光體之產品具有多達300°C的良好操作溫度。然而，燒結溫度遠高於1000°C，因此這些產品的成本也非常高。
因此，期望提供適用於高功率、高溫之來源（例如，高功率雷射投影系統）的光轉換裝置，而不會顯著降低效率或工作壽命，且無任何其他顯著參數或效能的改變。
本案揭露內容涉及適用於高功率、高溫來源的光學光轉換裝置。簡言之，與磷光體一起使用無機接合劑以製作波長轉換元件。在特定的實施例中，無機接合劑是矽酸鈉，該矽酸鈉能夠耐受高功率照明系統的高操作溫度（例如，超過200°C）。
在特定實施例中，波長轉換元件包括無機接合劑和磷光體（通常形式為粉末）。基材能夠為環形碟。環形碟能夠由反射性材料製作（諸如金屬材料），或者能夠製作成有反射塗層的非金屬材料或複合材料。例如，反射材料/反射塗層能夠由金屬材料、介電材料、或上述材料之組合製作。
無機接合劑能夠為矽酸鈉。矽酸鈉中SiO 2:Na 2O的比例可為約2:1至約3.75:1。波長轉換元件中磷光體與無機接合劑的重量比可為約1:1至約5:1。
無機接合劑能夠是實質上光學透明的（例如，無機接合劑能夠具有至少80%的透射度，包括90%和高達98%）。無機接合劑能夠耐受高於200°C的溫度。無機接合劑在老化之前能夠具有至少100psi（或更高）的初始黏合強度。在高溫老化期間，黏合強度將逐漸下降。老化後，黏合強度應超過20 psi。無機接合劑能夠具有約100°C至約500°C的固化溫度。無機接合劑能夠具有從約0厘泊（cP）至約2000cP的黏度。波長轉換元件可具有約0.05毫米（mm）至約0.3mm的厚度。
光轉換裝置可用在磷光輪、光引擎、汽車前燈、或其他照明裝置中。磷光輪可以繞垂直於基材之平坦表面的軸線旋轉。在此情況下，該組件可進一步包括馬達，該馬達使基材繞該軸線旋轉。該光引擎也可包括光源（例如，基於雷射的照明源），該光源佈置成將激發波長之光施加至該波長轉換元件。
本文的各種實施例中也揭露了製備磷光輪的方法，該方法包括，將包含無機接合劑和磷光體的波長轉換元件施加到基材上。
在某些實施例中，無機接合劑能夠藉由施配、噴塗、刷塗（brushing）或絲網印刷施加到基材上。無機接合劑能夠通過熱固化或混合固化（熱固化和UV固化）固化。無機接合劑能夠在約100°C至約500°C的溫度下固化，並且能夠耐受高於200°C的溫度。
本文的各種實施例中進一步揭露雷射投影顯示系統，該系統包括：功率為約60W至約300W的雷射；以及磷光輪，該磷光輪包括：視情況任選的基材；以及波長轉換元件，該波長轉換元件組裝成吸收激發波長的光並且產生發射波長的光，且該波長轉換元件包括無機接合劑和磷光體。該無機接合劑能夠耐受高於200°C的溫度。
下文更特定地揭露本案揭露內容的這些和其他非限制性特性。
透過參考所附的圖式，能夠更完整地理解本文揭露之部件、製程、及設備。這些圖式僅為基於便利和易於展示本案揭露內容的概略代表圖，因此，不希望這些圖式指示裝置或其部件的相對尺寸及維度及/或界定或限制示例性實施例的範圍。
儘管在下文的敘述中為了清楚起見而使用特定術語，但希望這些術語僅參照選以在圖式中說明的實施例的特定結構，不希望這些術語界定或限制了本案揭露內容。在圖式和下文的描述中，應理解，類似的元件符號是指類似功能的部件。
除非上下文另有明確規定，否則單數形式的「一」及「該」包括複數個參考對象。
如在說明書中及申請專利範圍中所用，希望在本文所用的術語「包括」、「具有」、「能夠」、「含有」、及上述者之變化形式為開放式連接詞、術語、或詞彙，而要求所稱的成份/步驟存在，且容許其他的成份/步驟存在。然而，應當將這樣的描述解釋成也將組成物或製程描述為「由枚舉的成份/步驟組成」及「基本上由枚舉的成份/步驟組成」，而容許僅存在所枚舉的成份/步驟，伴隨著可能由該成份/步驟所造成的任何無法避免的雜質，且排除其他的成份/步驟。
應當將本申請案之說明書及申請專利範圍中的數值理解為包括：當減至相同數目的有效位數時相同的數值，以及與所稱的值相差小於決定該值的習知測量技術的實驗誤差的數值，該習知測量技術的類型為本申請案中所述的類型。
本文揭露的所有範圍都包括所述端點，且可獨立地相組合（例如，「2克至10克」之範圍包括端點，即2克及10克，以及所有中間值）。
術語「約」和「近似」能夠用於包括可在不改變該值的基本功能的情況下改變的任何數值。當與範圍一併使用時，「約」和「近似」也揭露由兩個端點的絕對值所定義的範圍，例如，「約2至約4」也揭露「從2到4」的範圍。通常而言，術語「約」和「近似」可指所指之數字的正負10%。
如本文所用，術語「激發光」和「激發波長」是指，隨後被轉換的輸入光，舉例而言，由基於雷射的照明源或其他光源所產生的光。術語「發射光」和「發射波長」是指轉換的光，例如，由已暴露至激發光的磷光體所產生的所得光。
作為參考，紅色通常是指波長為約780奈米至約622奈米的光。綠色通常是指波長為約577奈米至約492奈米的光。藍色通常是指波長為約492奈米至約455奈米的光。黃色通常是指波長為約597奈米至約577奈米的光。然而，這可能視上下文而定。例如，這些顏色有時是用於標記各種部分並將那些部分彼此區分。
本案揭露內容涉及光轉換裝置，例如磷光輪，該裝置使用無機接合劑，該無機接合劑提供比矽酮接合劑更好的熱效能，但是該無機接合劑的成本明顯低於陶瓷接合劑。
磷光輪用於依序生成不同顏色的光。在磷光輪上使用諸如磷光體的光轉換（或波長轉換）材料。磷光輪通常具有一些扇形區段（fan segment），該等扇形區段含有不同類型的磷光體，以將激發光轉換成綠色、黃色、或紅色。一般而言，使用藍光雷射（具有約440nm至約460nm的波長）激發磷光輪上的磷光體區段。磷光輪也能夠具一或多個間隙，以使藍色來源的光通過而未轉換。磷光輪具有兩種基本結構：反射和透射。
在反射性磷光輪中，藍光雷射的激發光在刺激磷光體之前不會通過基材。 圖 1A和 圖 1B顯示反射性磷光輪的典型結構。磷光體粉末與接合劑混合，而製作沉積在基材 112上的磷光體混合物。在一些實施例中，該基材是視情況任選的（optional）。
當存在磷光輪的基材時，該基材一般是有高導熱率的金屬，例如，鋁或鋁合金、銅或銅合金、或具高導熱率的其他金屬。該基材也能夠例如由玻璃、藍寶石或鑽石製成。當期望時，該基材能夠包括鏡面或反射性塗層，或者是能夠由反射性材料製作。舉例而言，能夠由金屬材料、介電材料、或上述材料之組合製作反射性材料/反射性塗層。金屬材料的範例包括先前確認的金屬和金屬合金。介電材料之範例包括氟化鎂、二氧化矽、五氧化二鉭、硫化鋅、及二氧化鈦。
在特定或期望溫度固化後，磷光體混合物呈波長轉換元件 111之形式，該元件 111緊密地接合於基材。如 圖 1A中所示，有三個波長轉換元件：綠色區段 111a、紅色區段 111b、和黃色區段 111c。這三個區段位於圓形（從平面視角）基材 112的周邊上。在此並未顯示的是藍色激發光的區段，該藍色激發光穿過基材且不被反射。如 圖 1B中所示，隨後將基材 112安裝到馬達 113，而得到磷光輪 110。在磷光輪中，於使用期間旋轉基材。也考量，可以以靜態（即固定的、非旋轉式）的組裝型態使用基材。例如，能夠將波長轉換元件直接接合到用作散熱體的基材。
如 圖 1B中所說明，當基材 112繞軸 A-A旋轉時，激發藍光 114a會刺激紅色和綠色磷光體 111，並且發射光 114b被基材 112反射，然後由後續光學系統收集。以此方式，該激發光不會通過基材 112而刺激磷光體以獲得發射光。
第二種類型的磷光輪是透射性磷光輪。在透射性磷光輪中，激發光在刺激磷光體之前通過基材。 圖 2A及 圖 22B顯示典型的透射性磷光輪結構。同樣，在此繪示三個波長轉換元件 211：綠色區段 211a、紅色區段 211b、和黃色區段 211c。然而，不使用反射性基材，在透射性磷光輪中，整個基材 212是以藍色二向色膜塗佈的透明基材。大致上，玻璃、鑽石、或藍寶石用作基材之材料。藍光能夠通過基材，而磷光體所發出的紅、綠和黃（RGY）光被反射。
如 圖 2B所示，激發藍光 214a先通過基材（即，從磷光輪之背側透射），之後刺激磷光體 211。發射光 214b由後續光學系統所收集。
諸如轉換光輸出、顏色、及壽命的某些效能特性是工作溫度的直接函數。在較高的操作溫度下，轉換光輸出可能減少，顏色可能偏移，且磷光輪的壽命可能縮短。在正常操作條件下，近似50%至60%的輸入功率是以熱量輸出，而其餘的輸入功率則轉換成光。在高輸入功率時，轉換期間的熱生成會引發超過攝氏200度（200°C）的高溫。
用於製作波長轉換元件之磷光體的期望的接合劑在理想上應當具有幾種性質的組合。該接合劑在可見波長下應具有高透明度；低折射率；高接合強度；高熱穩定性（即高Tg或最高操作溫度）；相對低的固化/燒結溫度；與磷光體的良好相容性/混溶性；及/或期望黏度。這會提高磷光輪在165°C至300°C溫度的耐熱性。
在本案揭露內容中，波長轉換元件（例如磷光輪的磷光體區段）包括磷光體和無機接合劑。術語「無機」是指接合劑不含任何碳。
波長轉換元件也可包括一種或多種填料、一種或多種無機材料、和一種或多種分散劑。
將填料添加至無機材料中會增強無機接合劑的接合強度。尤其，添加填料能夠減少用於製作波長轉換元件的組成物的縐縮，減少或防止在硬化期間形成氣泡或裂縫，從而減少使用期間的壓力量及/或效應，並且改善組成物的接合強度。能夠挑選填料，以使其熱膨脹係數儘可能接近（例如，實質上等於）無機材料的熱膨脹係數。類似地，為了避免分層（stratification），能夠挑選選擇填料以使其密度儘可能接近（例如，實質上等於）無機材料的密度。填料可具有任何期望形狀，例如粒狀、片狀、或纖維狀。能夠使用任何合適的填料。例如，特別考慮，填料能為二氧化矽、矽酸鹽、鋁酸鹽、或磷酸鹽，或是鑽石粉末。填料可以是金屬粉末，諸如鋁、銅、銀或金粉。填料可以是氮化物，例如氮化鋁或一氮化硼（borazon）。填料可以是氧化物，例如氧化鋁或氧化硼。填料可以是金屬氧化物、金屬氮化物、或金屬硫化物。
添加分散劑有利於使填料分散在整個接合劑中，從而避免非期望的聚集或沉降。能夠使用任何合適的分散劑。例如，特別考慮，分散劑可以是有機分散劑，例如聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、明膠、聚乙烯醇、纖維素、苯乙烯共聚馬來酸酐、或木質素。作為替代方案，特別考慮，分散劑可以是無機分散劑，諸如六偏磷酸鹽、矽酸鹽、多磷酸鹽或燻矽。
在期望上，無機接合劑的熱膨脹係數（CTE）為約0.5至約25ppm/°C。在特定的實施例中，無機接合劑是矽酸鈉。矽酸鈉是通式(Na 2SiO 3) n之化合物的通用名稱，並且能夠替代地被認為是聚合物，如下述通式（I）所示。
Figure 02_image001
通式（I）
矽酸鈉具有無水形式和水合形式Na 2SiO 3· nH 2O，其中n = 5、6、8、或9。矽酸鈉能夠以二氧化矽（SiO 2）對氧化鈉（Na 2O）的重量比特徵化。 SiO 2:Na 2O的重量比可在2:1至3.75:1之間變化。在特定實施例中，SiO 2:Na 2O的重量比為約2.5:1至約3.75:1，或約2:1至約3:1。一般是以水溶液之形式提供矽酸鈉。
在其他實施例中，無機接合劑可以由除了矽酸鈉之外的其他無機材料製作。那些無機材料能夠是矽酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽或無機溶凝膠。無機溶凝膠的範例包括由二氧化矽（SiO 2）或氧化鋁（Al 2O 3）製成的溶凝膠。
一般而言，將磷光體和無機接合劑混合在一起，而形成糊狀物，然後將該糊狀物施加到期望區域中的基材。磷光體對無機接合劑的重量比為約1:1至約5:1（即，磷光體能比無機接合劑更多），包括約1:1至約3:1及約1:1至約2:1。
隨後能夠例如藉由施配、噴塗、刷塗或絲網印刷該糊狀物而執行該糊狀物的施加。在其中藉由施配或絲網印刷施加糊狀物的應用中，糊狀物應具有約0至約5,000厘泊（cP）的適合黏度，包括約0至約2,000cP、或約100cP至約2,000cP），約0至約2,500cP，或約100cP至約2,500cP。使用Brookfield DVE SLVTJ0黏度計或根據ASTM D1084測量黏度。無機接合劑本身（即，沒有磷光體）也能夠擁有約0至約5,000厘泊（cP）的適合黏度，包括約0至約2,000cP，或約100cP至約800cP。
隨後將糊狀物固化以獲得波長轉換元件。該固化能夠藉由在約100°C至約500°C的溫度熱固化而執行，上述溫度低於用於習知有機矽酮黏著劑的溫度。
一般而言，所得到的波長轉換元件能夠具有約0.05mm至約0.3mm的厚度。該厚度是沿著 圖 1A中的軸A-A的方向測量。
在期望上，無機接合劑實質上光學透明（例如，該無機接合劑的光透射率為至少80%，包括90%和高達98%）。這例如藉由使用Lambda 950分光光度計（可購自Perkin-Elmer）於約0.1至約0.2毫米的厚度測量。與此呈對比，許多無機接合劑呈不透明。這使得無機接合劑可用於透射性或反射性磷光輪。
在特定的實施例中，能夠將無機接合劑施加到反射層或塗層，該反射層或塗層施加至基材。前文已經討論反射層，且該反射層能夠由金屬材料、介電材料、或上述材料之組合製作。介電鏡面體在本技術中為已知。當反射層是金屬材料時，該反射層通常是由與用於製作基材的金屬不同的金屬製作。
在進一步的實施例中，在波長轉換元件上能夠施加平滑層。該平滑層功能在於降低最終裝置的表面粗糙度，而無需使用可能損壞最終裝置的機械製程，例如研磨。此舉減少了散射，改善波長轉換的效率，且改善將所得光於期望方向上引導的能力。該平滑層能為聚合物，或能由下述材料製作：諸如鎢、鎳、或鈷之類的金屬；或碳化物，諸如碳化硼或碳化矽。
也能夠將額外的頂部塗層施加於該裝置。這樣的塗層能為透明、抗反射、或在光譜上有選擇性的塗層，如各種應用所期望。
考慮可存在這些層/塗層的任何組合。例如，能夠將根據本案揭露內容的磷光輪設計成附有基材、施加至基材的反射塗層、施加在反射塗層上的波長轉換元件、施加在無機接合劑頂部上的平滑層、及施加在平滑層上的頂部塗層。
無機接合劑（特別是矽酸鈉）能顯現比習知有機矽酮黏著劑更大的黏合強度。在特定實施例中，本案揭露內容的無機接合劑能具有至少100psi，或至少200psi，或約100psi至約600psi的初始接合強度。使用兩個鋁測試板測量此效能，該無機接合劑放置在兩個板之間，厚度為0.1mm，接合面積為169平方毫米，在施加接合劑的最高溫度下，例如在300°C下。
已經發現無機材料通常是長期穩定的，因此這些裝置的效能不必然隨時間明顯降低。再者，有機材料在高工作溫度下會顯現一些脫氣現象。這可能導致光學裝置中附近部件的污染。另外，在高功率條件下，無機接合劑可能比傳統的矽酮材料更為耐用。它們也能夠在高雷射輻照度和溫度下顯現可靠的操作。它們也能夠靈活地製作成各種尺寸、形狀、和厚度。本案揭露內容的無機接合劑也能夠耐受高工作溫度，即超過200°C的工作溫度。它們能夠用在高功率雷射投影顯示系統中，其中固態雷射投影機可配備有約60瓦至約300瓦的雷射功率，包括超過100瓦。這些裝置的工作溫度能達到超過200°C，而實現高發光亮度。
考慮無機接合劑可用於磷光輪和雷射投影顯示系統中。它們也能與固態照明源結合使用，例如在汽車前燈中。
提供以下範例以說明本案揭露內容的製程。這些範例僅為說明性，且不必然希望該等範例將本案揭露內容限制於其中所提出的材料、條件、或製程參數。 範例 範例 1
使用矽酸鈉作為磷光輪中與磷光體接合的無機接合劑。該無機接合劑的SiO 2:Na 2O的重量比為2.5:1。單獨的該無機接合劑（即，純的）具有600cP的黏度。透過將無機接合劑與磷光體組合而形成的糊狀物的黏度是2000cP。該糊狀物的初始接合強度為500psi。之後，將該糊狀物在200°C固化4小時。然後，測試磷光輪。磷光體區段在高達300°C的溫度下仍為熱穩定，且具有98%的光透射率。
將使用矽酸鈉作為無機接合劑的此磷光輪之發射光效率相比於使用有機矽酮接合劑的磷光輪（即比較性範例）。該新的磷光輪之效率僅僅比該比較性範例之效率低3%。 範例 2
使用矽酸鹽作為磷光輪中與磷光體接合的無機接合劑。單獨的該無機接合劑（即，純的）具有200cP的黏度。藉由將無機接合劑與磷光體組合而形成的糊狀物的黏度為1500cP。該糊狀物的初始接合強度為200psi。隨後，將糊狀物在85°C下固化0.3小時，然後在185°C下固化0.75小時。然後，測試磷光輪。磷光體區段在高達400°C下仍呈熱穩定，且具有98%的光透射率。該新的磷光輪之效率僅僅比該比較性範例之效率低4%。 範例 3
在一個示範性實施例中，無機接合劑中所使用的無機材料是由第一成分和第二成分所形成。所用的無機材料之總溶解固體（TDS）特性如下表所示：
名稱 外觀 黏度 (mPa·sec) 密度 (g/cm 3) 固體 含量
第一成分 半透明液體 1 ~ 50 0.8 ~ 1.3 ＞ 10%
第二成分 透明液體 0 ~ 50 0.6 ~ 1.0 ＞ 10%
藉由將第一成分混合第二成分，且在約25至約30°C的溫度攪拌約2至約3小時以製備無機材料。第一成分對第二成分的比例為約1:1至約7:3。
然後，藉由將填料和分散劑添加至無機材料中，而製備無機接合劑。無機接合劑是以逐步製程固化。第一固化步驟是在約60°C至約90°C的溫度下進行約0.2至約1小時的時間。第二固化步驟是隨後在約150至約200°C的溫度下進行約0.4至約2小時的時間。由於無機接合劑的耐高溫性質，固化的無機接合劑在最大施加溫度下顯現卓越的黏合強度。
已經參考示範性實施例描述本案揭露內容。在閱讀和瞭解前文的詳細描述時，其他人會想到修改例和變化例。希望本案揭露內容詮釋成包括所有這樣的修改例和變化例，只要它們落入所附的申請專利範圍或其等效例的範疇內。
110:磷光輪 111:波長轉換元件 111a～111c:區段 112:基材 113:馬達 114a:激發藍光 114b:發射光 211:波長轉換元件 211a～211c:區段 212:基材 214a:激發藍光 214b:發射光
以下是圖式的簡要描述，該等圖式是為了說明本文揭露的示例性實施例而提出，並非為了限制本案之示範性實施例。
圖1A是習知反射磷光輪的平面圖。 圖 1B是表示穿過其中的光路的側視圖。
圖2A是習知透射磷光輪的平面圖。 圖 2B是示出穿過其中的光路的側視圖。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
111a,111b,111c:區段
112:基材

Claims (20)

  1. 一種光轉換裝置，包括： 一波長轉換元件，組裝成吸收一激發波長的光，並且生成一發射波長的光，該波長轉換元件包括一無機接合劑與一磷光體，其中該無機接合劑包括一無機材料、一填料、與一分散劑，其中該填料具有一熱膨脹係數，該填料的該熱膨脹係數實質上等於該無機材料的一熱膨脹係數，及其中該填料具有一密度，該填料的該密度實質上等於該無機材料的一密度。
  2. 如請求項1所述之光轉換裝置，其中該磷光體對該無機接合劑的一重量比是從約1:1至約5:1。
  3. 如請求項1所述之光轉換裝置，其中該無機材料選自由矽酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、與無機溶凝膠所組成的群組；其中該填料選自由一二氧化矽、一矽酸鹽、一鋁酸鹽、一磷酸鹽、鑽石粉末、一金屬粉末、一氮化物、一氧化物、與一金屬硫化物所組成的群組；及其中該分散劑為一有機分散劑，該有機分散劑選自由聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、明膠、聚乙烯醇、纖維素、苯乙烯共聚馬來酸酐、與木質素(lignosulfate)所組成的群組；或該分散劑是一無機分散劑，該無機分散劑選自由六偏磷酸鹽、矽酸鹽、多磷酸鹽、與燻矽所組成的群組。
  4. 如請求項3所述之光轉換裝置，其中該無機材料是由一第一成分和一第二成分所製成，其中： 該第一成分具有1至50 mPa·sec的一黏度、0.8至1.3 g/cm 3的一密度、及大於10%的一固體含量；及 該第二成分具有0至50 mPa·sec的一黏度、0.6至1.0 g/cm 3的一密度、及大於10%的一固體含量。
  5. 如請求項4所述之光轉換裝置，其中該第一成分是一半透明液體和該第二成分是一透明液體。
  6. 如請求項4-5中任一項所述之光轉換裝置，其中藉由在約25 °C至約30 °C的一溫度攪拌該第一成分與該第二成分的一混合物持續約2小時至約3小時的一期間來製備該無機材料。
  7. 如請求項1-4中任一項所述之光轉換裝置，其中該無機接合劑具有一熱膨脹係數為約0.5至約25 ppm/°C。
  8. 如請求項1-4中任一項所述之光轉換裝置，其中該無機接合劑具有至少80%的一光透射率。
  9. 如請求項1-4中任一項所述之光轉換裝置，其中該無機接合劑能夠耐受大於200 °C的溫度，或其中該無機接合劑具有從約100 °C至約500 °C的一固化溫度。
  10. 如請求項1-5中任一項所述之光轉換裝置，進一步包括： 一基材，該波長轉換元件安裝在該基材上，其中該基材的形狀為一碟狀；及 一馬達，該馬達佈置成繞一軸線旋轉該基材，該軸線垂直於該基材。
  11. 一種光引擎，包括： 如請求項1所述的光轉換裝置；以及一光源，佈置成使該光轉換裝置暴露至該激發波長的光。
  12. 一種製作一光轉換裝置的方法，包括： 將一波長轉換元件施加至一基材，該波長轉換元件包括一無機接合劑與一磷光體，其中該無機接合劑包括一無機材料、一填料、與一分散劑，其中該填料具有一熱膨脹係數，該填料的該熱膨脹係數實質上等於該無機材料的一熱膨脹係數，及其中該填料具有一密度，該填料的該密度實質上等於該無機材料的一密度。
  13. 如請求項12所述之方法，其中該無機材料選自由矽酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽、與無機溶凝膠所組成的群組；其中該填料選自由一二氧化矽、一矽酸鹽、一鋁酸鹽、一磷酸鹽、鑽石粉末、一金屬粉末、一氮化物、一氧化物、與一金屬硫化物所組成的群組；及其中該分散劑為一有機分散劑，該有機分散劑選自由聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸酯、明膠、聚乙烯醇、纖維素、苯乙烯共聚馬來酸酐、與木質素(lignosulfate)所組成的群組；或該分散劑是一無機分散劑，該無機分散劑選自由六偏磷酸鹽、矽酸鹽、多磷酸鹽、與燻矽所組成的群組。
  14. 如請求項13所述之方法，其中該無機材料是由一第一成分和一第二成分所製成，其中： 該第一成分具有1至50 mPa·sec的一黏度、0.8至1.3 g/cm 3的一密度、及大於10%的一固體含量；及 該第二成分具有0至50 mPa·sec的一黏度、0.6至1.0 g/cm 3的一密度、及大於10%的一固體含量。
  15. 如請求項14所述之方法，其中藉由在約25 °C至約30 °C的一溫度攪拌該第一成分與該第二成分的一混合物持續約2小時至約3小時的一期間來製備該無機材料。
  16. 如請求項12-14中任一項所述之方法，其中該無機接合劑具有一熱膨脹係數為約0.5至約25 ppm/°C。
  17. 如請求項12-15中任一項所述之方法，其中該波長轉換元件是透過施配(dispensing)、噴灑、刷塗(brushing)、或絲網印刷的方式施加至該基材。
  18. 如請求項12-13中任一項所述之方法，進一步包括：在從約100 °C至約500 °C的一溫度固化該無機接合劑。
  19. 如請求項14-15中任一項所述之方法，進一步包括以一逐步製程固化由該第一成分與該第二成分製成的該無機接合劑，該逐步製程包括： 在約60 °C至約90 °C的一溫度執行一第一固化持續約0.2小時至約1小時的一期間；及 隨後在約150 °C至約200 °C的一溫度執行一第二固化持續約0.4小時至約2小時的一期間。
  20. 一種雷射投影顯示系統，包括： 一雷射光，具有從約60 W至約300 W的一功率；及一光轉換裝置，該光轉換裝置是一磷光輪，該磷光輪包括：      一基材；及      一波長轉換元件，組裝成吸收一激發波長的光，並且生成一發射波長的光，該波長轉換元件包括一無機接合劑與一磷光體，其中該無機接合劑包括一無機材料、一填料、與一分散劑，其中該填料具有一熱膨脹係數，該填料的該熱膨脹係數實質上等於該無機材料的一熱膨脹係數，其中該無機接合劑的熱膨脹係數為約0.5至約25 ppm/°C，及其中該填料具有一密度，該填料的該密度實質上等於該無機材料的一密度。
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