TWI737740B - 光轉換裝置 - Google Patents

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馬錫爾斯 黑德曼
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Abstract

本發明描述一種光轉換器(134)及一種半透明體(136)，其中該半透明體(136)之一第一表面經耦合至該光轉換器(134)之一頂表面，其中該光轉換器(134)之一底表面經耦合至一反射底層(132)，其中光轉換裝置(130)包括一光耦合結構(125)，其中該光耦合結構(125)包括用於接納一光導(120)之該反射底層(132)中之一孔及該光轉換器(134)中之至少一狹槽，其中該光耦合結構(125)包括用於接收經由該光導(120)之具有一雷射峰值發射波長之雷射光(10)之一光耦合表面(127)，其中該光耦合表面(127)經配置使得通過該光耦合表面(127)之該雷射光(10)的至少80%係由該半透明體(136)接收，其中該半透明體(136)包括與該第一表面相對之一第二表面，其中該半透明體(136)之該第二表面經耦合至用於將該雷射光(10)之至少一部分反射回至該光轉換器(134)之一反射頂層(138)，其中該光轉換器(134)經調適以將經反射雷射光(11)轉換至經轉換光(20)，其中該經轉換光(20)之一峰值發射波長係在長於該雷射峰值發射波長之一波長範圍中，且其中該反射底層(132)經調適，使得該經轉換光(20)的至少80%係經由該半透明體(136)及該反射頂層(138)發射。本發明進一步描述一種包括此一光轉換裝置(130)之基於雷射的光源(100)，及一種車輛頭燈。

Description

光轉換裝置
本發明係關於一種光轉換裝置、一種包括此一光轉換裝置之基於雷射之光源及一種車輛頭燈。
WO 2010/049875 A1揭示一種波長轉換器，其藉由一波長轉換材料將一第一波長之雷射光轉換至具有一不同波長之第二光。雷射光進入波長轉換材料之波長轉換材料之表面與一透明材料良好熱接觸。另一方面，透明材料與一散熱器良好熱接觸，散熱器具有一窗以使雷射光在其進入波長轉換材料之前通過。由波長轉換器發射之光之一色點可在一廣範圍中改變。
本發明之一目的係提供一種具有改良色彩穩定性之光轉換裝置。本發明藉由獨立技術方案定義。附屬技術方案定義有利實施例。 根據一第一態樣，提供一種光轉換裝置。該光轉換裝置包括一光轉換器及一半透明體。該半透明體之一第一表面耦合至該光轉換器之一頂表面。該光轉換器之一底表面耦合至一反射底層。該光轉換裝置包括一光耦合結構。該光耦合結構包括用於接納一光導之該反射底層中之一孔及該光轉換器中之至少一狹槽。該光耦合結構包括用於接收經由該光導之具有一雷射峰值發射波長之雷射光之一光耦合表面。該光耦合表面經配置使得通過該光耦合表面之該雷射光之至少80%由該半透明體接收。該半透明體包括與該第一表面相對之一第二表面。該半透明體之該第二表面耦合至用於將該雷射光之至少一部分反射回至該光轉換器之一反射頂層。該光轉換器經調適以將經反射雷射光轉換至經轉換光。該經轉換光之一峰值發射波長係在長於雷射峰值發射波長之一波長範圍中。該反射底層經調適使得經由該半透明體及該反射頂層發射該經轉換光之至少80%。 光耦合結構經由反射頂層實現雷射光之轉換與雷射光之一部分之透射之一解耦合。經轉換光之強度可對雷射之雷射峰值發射波長之變動不太敏感(參見圖2及對應描述)。此外，可藉由憑藉反射頂層增大接收雷射光之光轉換器之一表面而避免一熱點。 雷射光較佳在藍光波長範圍中。半透明體可包括一玻璃板、由Al2 O3 製成之一本體、藍寶石或任何其他可耐受雷射光之轉換期間之條件(光強度、熱等)之半透明材料或材料組合物。反射頂層可為一二向色濾波器，該二向色濾波器在雷射光之波長範圍中係至少部分反射且在經轉換光之波長範圍中基本上透明。在光轉換器中之狹槽可為在光耦合表面與半透明體之間具有光轉換材料之一薄層之一腔。該層非常薄使得在此層中轉換小於20%、較佳小於10%且最佳小於5%之雷射光。 半透明體可經配置以冷卻光轉換器。在此情況中，無需一散熱器。或者，可另外使用一散熱器。此可啟用由光轉換器包括之光轉換材料之較厚層使得可憑藉光轉換材料轉換更多雷射光。半透明體可包括具有高導熱率之一半透明材料(如(例如)藍寶石)。 光耦合結構可包括通過光轉換器之一孔。在此情況中，光耦合表面可包括半透明體之一表面。在光轉換器中之狹槽可終止於半透明體之一表面。光耦合表面較佳可為光轉換器與半透明體之間之介面之一部分(第一表面之一部分)。或者，光耦合結構可包括半透明體中之一腔使得光耦合表面不在相同於光轉換器與半透明體之間之介面之水平面處。 光轉換器可經配置以轉換或吸收進入光轉換器之雷射光之至少80%、較佳至少85%、最佳至少90%。 雷射峰值發射波長通常針對不同雷射而變化且進一步取決於該雷射或若干雷射之操作溫度及驅動電流。此外，在光轉換器之光轉換材料中之雷射光之吸收及轉換取決於雷射峰值發射波長且可隨溫度而改變。因此，進入光轉換器之經回反射雷射光之一主要部分應經轉換或吸收以便減少在進入光轉換器之後該光轉換器內未經轉換或吸收之雷射光之影響。因此，可增加可憑藉光轉換裝置產生之光之色彩或白點之穩定性。 轉換裝置可經配置使得經轉換光之一強度在大約雷射峰值發射波長(例如450 nm)之(例如)+/-10 nm、較佳+/-5 nm之一預定波長範圍中基本上獨立於雷射峰值發射波長。較佳的是，藉由光轉換材料轉換及/或吸收進入光轉換器之基本上所有雷射光。 例如可藉由光轉換材料之厚度及/或摻雜劑(例如鈰)之濃度實現全轉換。反射底層可(例如)經配置以實現峰值發射波長之雷射光之吸收但經配置以反射經轉換光。反射底層可(例如)係反射經轉換光但對雷射光透明之一二向色濾波器。光轉換裝置可(例如)進一步包括耦合至反射底層之與光轉換器相對之下側之一吸收層或本體。光轉換裝置可進一步包括經配置以反射雷射光及經轉換光之側塗層。 反射頂層可經調適以透射經由光耦合表面接收之雷射光之至少10%且不多於50%、較佳雷射光之至少15%且不多於45%、及更佳雷射光之至少18%且不多於40%。 反射頂層之透射率可用以判定可憑藉光轉換裝置產生之混合光之一色點。混合光包括透射雷射光及經轉換光。結合進入光轉換器之雷射光之幾乎全轉換之一經定義透射率可在無如上文描述之主動回饋之情況下實現混合光之一穩定色點。 光轉換裝置可(例如)被用在包括發射450 nm之一雷射峰值發射波長之雷射光之一或多個雷射之一汽車頭燈中。大約21%之藍色雷射光可經透射，且剩餘藍色雷射光經反射回至光轉換器且被轉換成黃色轉換光。在此情況中，光轉換器可包括黃色磷光體石榴石(例如Y(3-0.4) Gd0.4 ，Al5 O12 :Ce)或係由黃色磷光體石榴石組成。藉由考量(例如)磷光體中之斯托克斯(Stokes)損失，此實現由頭燈發射之混合光中之26%藍色雷射光及74%黃色轉換光之一比率。 半透明體可經配置以散射雷射光。可散射雷射光，使得雷射光之一發射錐加寬。藉由一光導傳輸之雷射光的出射角係由光導之數值孔徑判定。若光導包括兩個或兩個以上包覆層(例如具有兩個包覆層之光纖)，則光導可包括一個以上數值孔徑。可藉由散射來增大半透明體內之雷射光的分佈或出射角。增大出射角可能夠使用經反射雷射光來照明光轉換器之基本上整個表面。可減少由光耦合表面覆蓋之區域引起的損失。此外，可藉由使雷射光跨整個光轉換器分佈來減少光轉換器內的能量密度。例如，藉由一散熱器冷卻光轉換器可更簡單且可增大由光轉換器包括之光轉換材料的轉換效率。 半透明體可(例如)包括如散射粒子之散射結構。半透明體內之散射可被用以混合雷射光及經轉換光，以便實現在可藉由包括光轉換裝置之基於雷射之光源照明之一預定義立體角內混合光之一幾乎恆定色點。替代地或另外，反射頂層可經配置以散射光或一額外層，或本體可被耦合至遠離半透明體之反射頂層的外層，以散射經混合光。 半透明體可包括經耦合至光轉換器之頂表面之一下半透明層及經耦合至反射頂層之一上半透明層。指向遠離光耦合表面之下半透明層之一表面可經粗糙化以便增大雷射光之出射角。替代地或另外，遠離反射頂層之上半透明層的表面可經粗糙化以增大雷射光的出射角。在下半透明層與上半透明層之間，可存在一氣隙。在此情況中，上半透明層可係由一載體承載。替代地或另外，一耦合材料可經配置於上層與下層之間，其可在光轉換期間耐受光轉換裝置內之光及溫度。 半透明體可進一步包括經配置於下半透明層與上半透明層之間之一偏轉層。偏轉層可經配置以增大如上文描述之雷射光的出射角。 光轉換裝置可包括經配置於光轉換器與半透明體之間之一抗反射層。抗反射層可經調適以抑制雷射光之反射。抗反射層可藉由光轉換器與半透明體之間的介面來減少在反射頂層之方向上反射雷射光的可能性。抗反射層可增加可藉由光轉換裝置產生之光的色點，及特定言之，白點的穩定性。 反射頂層可替代地經調適以反射至少95%之雷射光，更佳至少98%之雷射光，且最佳至少99.5%之雷射光。 可藉由光轉換裝置發射之光的色點在此情況中主要或甚至完全係由經轉換光判定。此一光轉換裝置可被用於投影應用中，以產生綠色、琥珀色及紅色之原色。在可將藍色光完全轉換至綠色光、琥珀色光或紅色光之光轉換器中，光轉換裝置可尤其經配置以轉換藍色光，特定言之，藍色雷射光。在此情況中，光轉換器可包括可經燒結至密緻陶瓷以形成(例如)一Lumiramic體之一光轉換材料。 在多種氮(氧)化物、氧化物或矽酸鹽材料中，用於綠色、黃色、琥珀色及紅色光之典型光轉換材料使用Ce3+ 或Eu2+ 離子。 實例為： (Ca1-x-y-z Srx Bay Mgz )1-n Al1-a+b BaSi1-b N3-b Ob :Mn ，其中0≤x,y,z≤1，0≤a≤1，0≤b≤1，0≤n≤1，且M係選自包括Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu之群組一金屬或其等混合物，以及具有可在陶瓷處理期間添加之添加劑之此等材料之一混合物。 具有以下通式之經銪(II)活化之氮氧鋁矽酸鹽EA2-z Si5-a Ala N8-b Ob :Euz ，其中0＜a≤4，0＜b≤4及0＜z≤0.2；其中EA係選自鈣、鋇及鍶之群組之至少一個鹼土金屬。 具有以下通式之經銪(II)活化之氧氮代矽酸鹽 (Sr1-a-b-c-d-e-f Cab Bac Mgd Zne Cef )Six-g Geg Ny Oz :Eua ，其中0.001≤a≤0.2，0.0≤b≤1，0.0≤c≤0.5，0.0≤d≤0.25，0.0≤e≤0.25，0≤f≤0.2，0＜g＜1，1.5≤x≤2.5，1.5≤y≤2.5及1.5＜z＜2.5。 經鈰(III)活化之石榴石材料。 可由光轉換器包括之其他光轉換材料或磷光體材料係： (Ba1-x Srx )2 SiO4 :Eu 綠色 SrGa2 S4 :Eu 綠色 SrSi2 N2 O2 :Eu 綠色 SrS:Eu 紅色 (Sr1-x-y Cax Bay )2 Si5 N8 :Eu 紅色/琥珀色 (Sr1-x-y Cax Bay )2 Si5-a Ala N8-a Oa :Eu 紅色 CaS:Eu 紅色 (Sr1-x Cax )S:Eu 紅色 光轉換裝置可包括如上文描述之配置於光轉換器與半透明體之間之一抗反射層。若(例如)反射頂層相對於雷射光之波長範圍不具有完全反射性，則抗反射層可改良色彩飽和度。 光轉換裝置可包括與半透明體相對而耦合至反射頂層之一光吸收層。光吸收層經調適以在透射雷射光通過反射頂層之後吸收該透射雷射光。光吸收層進一步經調適以在經轉換光通過反射頂層之後透射至少90%之經轉換光。 光吸收層可包括經配置為一吸收彩色濾光器之一或多個子層來吸收(例如)藍色雷射光以放止可藉由光轉換裝置發射之發射色彩之去飽和。 根據一進一步態樣，提供一種基於雷射之光源。該基於雷射之光源包括如上文描述之一光轉換裝置、一光導及一雷射。該光導耦合至光耦合結構。該光導之一光出射表面經配置使得藉由光耦合表面接收藉由該雷射發射之經由該光導之雷射光。 基於雷射之光源可包括發射例如藍色雷射光之兩個、三個、四個或更多個雷射(例如呈一陣列之形式)。光導可為例如包括一個、兩個或更多個包覆層之一光纖。光導可在穿透光轉換器之前穿透一選用散熱器。其亦可穿透半透明體之一部分。 根據一進一步態樣，提供一種車輛頭燈。該車輛頭燈包括如上文描述之至少一個基於雷射之光源。該車輛頭燈包括如上文描述之兩個、三個、四個或更多個基於雷射之光源。 用於前向照明之一車輛頭燈且特定言之一汽車頭燈之白點較佳藉由5700 K之一相關色溫(CCT)或約0.48之一v’色點特性化。以標準定義白色光區域。例如ANSI C78.377係由美國國家標準協會指定之色度標準。多數汽車頭燈使用如上文描述之5700 K範圍。或者，其亦可使用6000 K之一色溫使得增加藍色光之份額。 應瞭解，本發明之基於雷射之光源可具有特定言之如附屬技術方案及其等組合中以及上文提供之描述中定義之相似及/或相同實施例。 應瞭解，本發明之一較佳實施例亦可為附屬技術方案與各自獨立技術方案之任何組合。 下文定義進一步有利實施例。
現在將藉由圖描述本發明之多種實施例。 圖1展示包括一光轉換裝置130、一光導120及一雷射100之一第一基於雷射之光源100之一主要略圖。光轉換裝置130包括附接至一光轉換器134之一反射底層132，在此情況中，光轉換器134係一黃色磷光體石榴石(YAG：Ce)之一矩形塊(替代地可使用一圓柱體或任何其他適合形狀)。光轉換器134附接至一半透明體136，半透明體136係由具有一高導熱率之藍寶石組成以便提供光轉換器134之冷卻。在半透明體136之頂部上提供一反射頂層138。光導120耦合至一光耦合結構125。光耦合結構125包括反射底層132中之一孔及光轉換器134中呈腔之形式之一狹槽。光導120之一光出射表面經配置使得藉由一光耦合表面127接收藉由雷射110發射之經由光導120之雷射光10。具有450 nm之波長之雷射光10必須通過光轉換器134之一薄層。介於光耦合表面127與半透明體136之間之層之厚度經配置使得小於5%之雷射光10被轉換至經轉換光20以便限制光轉換器134之雷射峰值發射波長或溫度之改變之影響。經由半透明體136沿反射頂層之方向發射剩餘95%之雷射光10。到達反射頂層138之25%之雷射光10通過反射頂層(透射雷射光12)。在反射頂層138處沿光轉換器134 (經反射雷射光11 )之方向反射回雷射光10之其餘部分。光轉換器134將基本上全部經反射雷射光11轉換至經轉換光20。在反射底層132處沿反射頂層138之方向反射在黃色磷光體石榴石內產生之經轉換光20。反射頂層138經配置使得到達反射頂層138之全部經轉換光20可通過層。在此情況中，反射頂層138係包括經配置而透射僅部分雷射光10但基本上全部經轉換光之若干子層之一二向色濾光器。因此，基於雷射之光源100發射包括透射雷射光12及經轉換光20之一混合之白色光。 光轉換材料之薄板較佳具有在20 µm與100 µm之間之一厚度。光導120通常具有直徑在50 µm與100 µm之間之圓形橫截面。半透明體136之厚度經選取以實現透射雷射光12填充在一燈配置中可與基於雷射之光源耦合之光學裝置(例如，一或多個透鏡、反射器等等)之受光錐。 具有典型數字之實例： 光導之數值孔徑(NA):0.22 光導120之直徑：100 µm(此係具有50 µm核心之一多模光纖之包覆層的直徑) 半透明體136之厚度：200 µm 光轉換器134 (Lumiramic薄片)之厚度：50 µm 薄片大小：500×500 µm2 取決於在光導120之出射表面與二向色濾光器之間之半透明體(nr)或介質之折射率，藍色光將分佈在光轉換器134上之一特定區域上方。 nr=1: 無光導120之區域之光轉換器134之經照明區域與包含光導120之總區域的比率將為87% (對於光耦合表面127與反射頂層138之間之200 µm距離)。此比率考量在光耦合表面127與半透明體136之間之層中基本上未產生經轉換光(尤其在光耦合表面127係半透明體136之一表面的情況中；參見下文之圖3至圖6)。該比率愈大，經由光導120損失之光可愈少。在此情況中，經照明區域之直徑將為280 µm。 對於nr=1.5: 無光導120之區域之光轉換器134之經照明區域與包含光導120之總區域的比率將為79%(具有至光導之完美光學耦合)。在此情況中，經照明區域之直徑將為219 µm。 圖2展示一黃色磷光體石榴石之一吸收係數55。縱座標51展示吸收係數，且橫座標52展示波長。跨波長之吸收係數的光譜展示如用於現今汽車前照明應用(汽車頭燈)中之黃色磷光體石榴石(Y(3-0.4) Gd0.4 ，Al5 O12 :Ce)之一典型吸收光譜。自440 nm至460 nm(其係用於藍色雷射(二極體)發射之一典型波長範圍)，吸收係數增大2倍以上，此可導致基於雷射之光源在CIE 1976v'色點中之約0.067之一大色點移位。白色光所需的藍色雷射光10係與必須在光轉換器134內轉換之前轉換的雷射光10的主要部分分離。基於雷射之光源100的光轉換裝置130經配置，使得經轉換光20的發射基本上獨立於(例如)由下文圖1及圖3至圖6中展示之雷射110發射之雷射光10的峰值發射或波長範圍。 圖3展示一第二基於雷射之光源100之一主要略圖。基本配置與就圖1所描述者相同。在此實施例中，光耦合表面127係配置於光轉換器134與半透明體136之間的介面處。雷射光10直接進入半透明體136而不通過光轉換器134之任何材料。光轉換裝置130進一步包括一散熱器131。散熱器131之一表面經配置為藉由聚矽氧而膠合至光轉換器134之反射底層132。光轉換器134之側基本上垂直於光發射方向，且在此情況中半透明體136亦由一側塗層134a覆蓋，側塗層134a防止光透過該等側射出。包括玻璃或替代地藍寶石之散熱器131與半透明體136之組合可被用於更有效地冷卻光轉換器134，使得具有大於100 µm之一厚度之一光轉換器134可被使用以實現反射雷射光11之基本上完全光轉換。額外冷卻防止Lumiramic光轉換器134的溫度增加至遠高於150°C，且避免嚴重熱淬滅。熱淬滅可容易毀壞光轉換器134。 圖4展示一第三基於雷射之光源100之一主要略圖。基本配置與就具有散熱器131之圖2所描述者相同。在此實施例中，光耦合表面127係略微配置於半透明體136內，使得光耦合結構125包括半透明體136中之一腔。半透明體136包括由玻璃製成之一下半透明層136a，及由玻璃製成之一上半透明層136c，其中下半透明層136a經附接至光轉換器134，且上半透明層136c經附接至反射頂層138。上半透明層136c進一步經附接至一載體139，使得在下半透明層136a與上半透明層136c之間構建一半透明間距136b。此外，一偏轉層137經配置於下半透明層136a與上半透明層136c之間。在此情況中，偏轉層137係下半透明層136a之一表面，其經結構化使得雷射光之出射錐係由偏轉雷射光10來加寬。載體139以及光轉換器134之側塗層134a具有反射性，以便避免經由光轉換裝置130之側的光損失。在此情況中，反射底層132係配置於散熱器131與光轉換器134之間之一二向色濾光器，該二向色濾光器對於經轉換光20具有反射性，但是對於經反射雷射光11基本上透明。在光轉換器134中未經轉換之經反射雷射光11通過反射底層132且由散熱器131吸收。 圖5展示可用作用於投影應用之光源之一第四基於雷射之光源100之一主要略圖。基本配置與關於具有散熱器131之圖2描述之配置非常類似。反射頂層138反射雷射光10之至少99%使得基本上僅經轉換光20通過反射頂層138。因此，光源之色點藉由經轉換光20之波長範圍判定。光轉換裝置130進一步包括配置於光轉換器134與半透明體136之間之一抗反射層135。抗反射層135抑制在半透明體136與光轉換器134之間之介面處之反射雷射光11之反射。 上文具有典型數字之實例亦適用於下文根據圖5或圖6之基於雷射之光源100。 圖6展示一第五基於雷射之光源100之一主要略圖。基本配置與關於圖5描述之配置相同但是光轉換裝置130不包括在光轉換器134與半透明體136之間之一抗反射層135。一光吸收層133經附接至反射頂層138之上側使得透射雷射光12在通過反射頂層138之後在光吸收層133內被吸收以便實現由基於雷射之光源100發射之經轉換光20之一良好色彩飽和度。 根據基於雷射之光源100之預期色彩發射選取光吸收層133或彩色濾光器層。彩色濾光器層較佳係如以下之無機顏料材料： 藍色：CoO-Al2 O3 群青 綠色：TiO2 -CoO-NiO-ZrO2 CeO-Cr2 O3 -TiO2 - Al2 O3 TiO2 -ZnO-CoO-NiO 黃色：釩酸鉍 Pr,Z,Si氧化物 Ti,Sb, Cr氧化物 Ta氮氧化物 紅色：Fe2 O3 Zn,Cr,Fe氧化物 CdS-CdSe Ta ON 較佳使用粒子直徑＜200 nm之此等材料，以避免歸因於光之背向散射之光損失。 另外，可應用可選自金屬酞菁或苝之群組之溫度穩定有機顏料。 光耦合結構125之位置及尤其光耦合表面127可適於燈之總體配置(例如車輛頭燈、投影燈…)。因此，光轉換器120無需如圖1及圖3至圖6中展示般配置於光轉換器134之中心。此外，光導120及光轉換器134可圍封不同於圖1及圖3至圖6中展示之90°之一角度。 雖然已在圖式及先前描述中繪示且詳細描述本發明，但此圖解及描述應視為闡釋性或例示性且非限制性。 自閱讀本發明，熟習此項技術者將明白其他修改。此等修改可涉及其他特徵，該等其他特徵在此項技術中係已知的且可代替本文中已描述之特徵或除了本文中已描述之特徵外，亦可使用該等其他特徵。 熟習此項技術者可自對圖式、本發明及隨附發明申請專利範圍之一研究而瞭解及實現所揭示實施例之變動。在發明申請專利範圍中，字詞「包括」不排除其他元件或步驟，且不定冠詞「一」或「一個」不排除複數個元件或步驟。在互異之附屬請求項中列舉特定措施之純粹事實並不指示此等措施之一組合無法優化使用。 不應將發明申請專利範圍中之任何參考符號視為限制其範疇。
10‧‧‧雷射光11‧‧‧經反射雷射光12‧‧‧透射雷射光20‧‧‧經轉換光51‧‧‧吸收52‧‧‧波長55‧‧‧YAG：Ce磷光體之吸收係數100‧‧‧基於雷射之光源110‧‧‧雷射120‧‧‧光導125‧‧‧光耦合結構127‧‧‧光耦合表面130‧‧‧光轉換裝置131‧‧‧散熱器132‧‧‧反射底層133‧‧‧光吸收層134‧‧‧光轉換器134a‧‧‧側塗佈層135‧‧‧抗反射層136‧‧‧半透明體136a‧‧‧下半透明層136b‧‧‧半透明間距136c‧‧‧上半透明層137‧‧‧偏轉層138‧‧‧反射頂層139‧‧‧載體
本發明之此等及其他態樣將自後文描述的實施例顯而易見且將參考該等實施例闡明本發明之此等及其他態樣。 現在將藉由實例基於實施例參考隨附圖式描述本發明。 在圖式中： 圖1展示一第一基於雷射之光源之一主要略圖。 圖2展示一黃色磷光體石榴石之一吸收係數。 圖3展示一第二基於雷射之光源之一主要略圖。 圖4展示一第三基於雷射之光源之一主要略圖。 圖5展示一第四基於雷射之光源之一主要略圖。 圖6展示一第五基於雷射之光源之一主要略圖。 在圖中，相同數字指代相同物件。圖中之物件不必按比例繪製。
10‧‧‧雷射光
11‧‧‧經反射雷射光
12‧‧‧透射雷射光
20‧‧‧經轉換光
100‧‧‧基於雷射之光源
110‧‧‧雷射
120‧‧‧光導
125‧‧‧光耦合結構
127‧‧‧光耦合表面
130‧‧‧光轉換裝置
132‧‧‧反射底層
134‧‧‧光轉換器
136‧‧‧半透明體
138‧‧‧反射頂層

Claims (12)

  1. 一種光轉換裝置(130)，其包括一光轉換器(134)及一半透明體(136,translucent body)，其中該半透明體(136)之一第一表面經耦合至該光轉換器(134)之一頂表面，其中該光轉換器(134)之一底表面經耦合至一反射底層(132)，其中該光轉換裝置(130)包括一光耦合結構(125)，其中該光耦合結構(125)包括用於接納一光導(120)之該反射底層(132)中之一孔及該光轉換器(134)中之一狹槽，其中該光耦合結構(125)包括用於接收經由該光導(120)之具有一雷射峰值發射波長之雷射光(10)之一光耦合表面(127)，其中該光耦合表面(127)經配置，使得通過該光耦合表面(127)之該雷射光(10)的至少80%係由該半透明體(136)接收，其中該半透明體(136)包括與該第一表面相對之一第二表面，其中該半透明體(136)之該第二表面經耦合至用於將該雷射光(10)之至少一部分反射回至該光轉換器(134)之一反射頂層(138)，其中該光轉換器(134)經調適以將經反射雷射光(11)轉換成經轉換光(20)，其中該經轉換光(20)之一峰值發射波長係在長於該雷射峰值發射波長之一波長範圍中，且其中該反射底層(132)經調適，使得該經轉換光(20)的至少80%係經由該半透明體(136)及該反射頂層(138)發射。
  2. 如請求項1之光轉換裝置(130)，其中該光耦合結構(125)包括通過該光轉換器(134)之一孔，且其中該光耦合表面(127)包括該半透明體(136)之一表面。
  3. 如請求項1之光轉換裝置(130)，其中該光轉換器(134)經配置以轉換 或吸收進入該光轉換器(134)之該雷射光(10)的至少80%。
  4. 如請求項1、2或3之光轉換裝置(130)，其中該反射頂層(138)經調適以透射經由該光耦合表面(127)接收之該雷射光(10)的至少10%且不多於50%。
  5. 如請求項4之光轉換裝置(130)，其中該半透明體經配置以散射該雷射光(10)。
  6. 如請求項5之光轉換裝置(130)，其中該半透明體(136)包括經耦合至該光轉換器(134)之該頂表面之一下半透明層(136a)，及經耦合至該反射頂層(138)之一上半透明層(136c)。
  7. 如請求項6之光轉換裝置(130)，其中該半透明體(136)進一步包括經配置於該下半透明層(136a)與該上半透明層(136c)之間之一偏轉層(137)。
  8. 如請求項4之光轉換裝置(130)，其中該光轉換裝置(130)包括經配置於該光轉換器(134)與該半透明體(136)之間之一抗反射層(135)，其中該抗反射層(135)經調適以抑制該雷射光(10)之反射。
  9. 如請求項1、2或3之光轉換裝置(130)，其中該反射頂層(138)經調適以反射該雷射光(10)之至少95%、更佳該雷射光(10)之至少98%，及最佳該雷射光(10)之至少99.5%。
  10. 如請求項9之光轉換裝置(130)，其中該光轉換裝置(130)包括與該半透明體(136)相對而經耦合至該反射頂層(138)之一光吸收層(133)，其中該光吸收層(133)經調適以在通過該反射頂層(138)之後吸收透射雷射光(12)，且其中該光吸收層(133)進一步經調適以在通過該反射頂層(138)之後透射該經轉換光(20)之至少90%。
  11. 一種基於雷射的光源(100)，其包括一如請求項1至10中任一項之光轉換裝置(130)、一光導(120)及一雷射(110)，其中該光導經耦合至該光耦合結構(125)，其中該光導(120)之一光出射表面經配置使得由該光耦合表面(127)接收由該雷射(110)發射之經由該光導(120)的該雷射光(10)。
  12. 一種車輛頭燈，其包括至少一個如請求項11之基於雷射之光源(100)。
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