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波长转换装置及 光源系统

阅读：58发布：2020-05-08

专利汇可以提供波长转换装置及光源系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提供一种波长转换装置及光源系统，该波长转换装置包括：基体；反射层，设置于所述基体上；导热层，叠设于所述反射层背离所述基体的一侧；波长转换层，叠设于所述导热层背离所述反射层的一侧，用于接收激发光并出射受激光；以及粘结层，环绕所述反射层以及导热层的周壁设置，并位于所述波长转换层的下方，用于粘结所述波长转换层和所述基体。利用本发明，改善了波长转换装置的性能并延长了波长转换装置的使用寿命。，下面是波长转换装置及光源系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种波长转换装置，其特征在于，包括：
基体；
反射层，设置于所述基体上；
导热层，叠设于所述反射层背离所述基体的一侧；
波长转换层，叠设于所述导热层背离所述反射层的一侧，用于接收激发光并出射受激光；以及
粘结层，环绕所述反射层以及导热层的周壁设置，并位于所述波长转换层的下方，用于粘结所述波长转换层和所述基体。
2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述基体开设有第一收容槽，所述反射层、所述导热层以及所述波长转换层依序设置于所述第一收容槽中。
3.如权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换层与所述第一收容槽的侧壁之间具有间隙。
4.如权利要求2所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括盖板，所述盖板设置于所述基体上并封盖所述第一收容槽。
5.如权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，所述基体上凹陷形成有第二收容槽，所述第一收容槽由所述第二收容槽的部分底壁凹陷形成，所述盖板收容于所述第二收容槽中。
6.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述基体上设置有散热鳍片。
7.如权利要求6所述的波长转换装置，其特征在于，所述散热鳍片通过去除部分基体形成。
8.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换装置还包括驱动件，所述驱动件与所述基体相连接，用于驱动所述基体转动。
9.如权利要求1至8任一所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换层由纯相荧光陶瓷或复相荧光陶瓷制成，所述反射层由金属制成，所述粘结层由有机粘结剂制成。
10.如权利要求1至8任一所述的波长转换装置，其特征在于，所述导热层由氮化硼、氧化铝、氮化铝或氮化硅制成。
11.一种光源系统，其特征在于，包括权利要求1-10任一所述的波长转换装置。

说明书全文

波长转换装置及 光源系统

技术领域

[0001] 本发明涉及光学技术领域，尤其涉及一种波长转换装置及光源系统。

背景技术

[0002] 近年来，激光光源应用于显示领域的技术越来越成熟，激光光源激发荧光材料产生单色光，具有转换效率高、无效率骤降、亮度高、体积小以及可控性好等优势。荧光材料的选型及加工工艺，反射涂层的选材和工艺都对光源出光效率有着至关重要的影响。目前行业内常用反射层工艺总体上分为二种：一、使用无机非金属材料通过特定的成型工艺将反射层和发光层结合的方式；二、使用有机粘接剂将发光层和反射层直接粘合。以上两种方式都存在一定的局限性：前者虽然使用了无机材料但是由于成型工艺和无机粘结剂热导率的限制，产品本身的热导率会相对较低。无机粘结剂在整个材料体系中占有相当大的体积比，无机粘结剂的热导率直接限制了产品的散热性能。后者使用有机粘接剂，虽然工艺简单易操作，但是反射层和发光层的粘结剂为有机物，长期强光辐射和热震会加速有机物的老化，同时由于有机物的耐温性和导热率差的原因，限制了这种工艺在高功率产品上的应用。同时目前市场上的粘接剂多为环氧树脂，设备在长期使用过程中，随着环氧树脂的老化，粘接剂会形成多孔结构，空气中的杂质和水分会缓慢渗透到反射层和发光层中，对荧光材料的发光效率和反射材料的反射率造成影响。

发明内容

[0003] 鉴于上述情况，有必要提供一种能够同时解决或规避以上两种工艺存在的问题的波长转换装置。

[0004] 本发明提供一种波长转换装置，包括：基体；反射层，设置于所述基体上；导热层，叠设于所述反射层背离所述基体的一侧；波长转换层，叠设于所述导热层背离所述反射层的一侧，用于接收激发光并出射受激光；以及粘结层，环绕所述反射层以及导热层的周壁设置，并位于所述波长转换层的下方，用于粘结所述波长转换层和所述基体。

[0005] 本发明还提供一种光源系统，所述光源系统包括上述的波长转换装置。

[0006] 本发明提供的波长转换装置及光源系统，通过所述波长转换层以及所述粘结层共同封盖所述反射层，隔绝所述反射层与外界空气之间的接触，从而保护所述反射层，避免所述反射层被氧化或硫化。再者，将所述导热层填充于所述波长转换层和所述反射层之间，减少了所述波长转换层和所述反射层之间的空气含量，且所述导热层能够将所述波长转换层产生的热量快速转移至所述基体，提高了散热效率。另外，所述粘结层粘结于所述波长转换层的内侧边缘区域及外侧边缘区域，避开了所述波长转换层上被激发光照射的区域，减少所述波长转换装置点亮和未点亮之间的热震对于所述有机粘结剂的影响，减少因直接的光辐射造成的有机粘结剂老化的风险。因此，改善了波长转换装置的性能并延长了波长转换装置的使用寿命。附图说明

[0007] 图1为本发明第一实施例提供的波长转换装置的局部立体图。

[0008] 图2为图1所示波长转换装置沿II-II的剖视图。

[0009] 图3为本发明第二实施例提供的波长转换装置的剖视图。

[0010] 图4为本发明第三实施例提供的波长转换装置的剖视图。

[0011] 图5为本发明一实施方式提供的光源系统的示意图。

[0012] 主要元件符号说明

[0013]波长转换装置 100、200、300
基体 110、210、310
反射层 120
导热层 130
波长转换层 140、240、340
粘结层 150、350
安装孔 112
第一收容槽 114、314
预留空间 121
驱动件 170、270
散热鳍片 280
盖板 390
第二收容槽 319
台阶面 318
光源系统 400

[0014] 如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

[0015] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似应用，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

[0016] 请参阅图1以及图2，图1为本发明第一实施例提供的波长转换装置100的局部立体图，图2为图1所示波长转换装置100沿II-II的剖视图。所述波长转换装置100包括基体110、反射层120、导热层130、波长转换层140以及粘结层150。所述基体110为一散热基体，所述反射层120设置于所述基体110上。所述导热层130叠设于所述反射层120背离所述基体110的一侧。所述波长转换层140叠设于所述导热层130背离所述反射层120的一侧，用于接收激发光并出射受激光。所述粘结层150环绕所述反射层120以及导热层130的内周壁和外周壁设置，并位于所述波长转换层140的下方，用于粘结所述波长转换层140和所述基体110。其中，所述反射层120与导热层130的内周壁相对靠近基体110的中部位置、而两者的外周壁相对靠近基体110的边缘位置。

[0017] 所述基体110为整个波长转换装置100提供支撑和传动作用，同时提供动平衡调节位置，并用于散热。所述基体110大致为圆环形，包括相对设置的上表面与下表面。所述基体110的中部设置有安装孔112。所述基体110的上表面朝向下表面凹陷形成有第一收容槽
114。所述第一收容槽114沿所述基体110的圆周方向延伸，大致为圆环形。

[0018] 所述反射层120大致为圆环形，其收容于所述第一收容槽114中。所述反射层120的底面与所述第一收容槽114的底壁相接触，所述反射层120的两个侧面分别与所述第一收容槽114相应的侧壁间隔预设距离。所述反射层120的每一侧面，与所述第一收容槽114相对应的侧壁，以及所述第一收容槽114的底壁合围形成一预留空间121。具体地，所述反射层120的靠近基体110中部的一侧面，与所述第一收容槽114相对应的侧壁，以及所述第一收容槽114的底壁合围形成一预留空间121，所述反射层120另一相背的、靠近基体110边缘的侧面，与所述第一收容槽114相对应的侧壁，以及所述第一收容槽114的底壁合围形成另一预留空间121。所述反射层120由高反射材料制备形成，例如金属材料或无机非金属材料。优选地，所述反射层120由金属材料制成，例如镜面金属银、铝等。

[0019] 所述导热层130叠设于所述反射层120的顶面，并收容于所述第一收容槽114中。所述导热层130的尺寸与所述反射层120的尺寸大致相同。所述导热层130由高热导率透明粉体材料填充形成，例如片状氮化硼、氧化铝、氮化铝或氮化硅。本实施例中，所述导热层130的导热率低于所述基体110的导热率。

[0020] 所述波长转换层140叠设于所述导热层130背离所述反射层120的一侧，并收容于所述第一收容槽114中，且封盖所述预留空间121。所述波长转换层140大致为环形，所述波长转换层140的横向宽度大于所述反射层120及所述导热层130的横向宽度。所述波长转换层140由高发光效率、高热导率的波长转换材料制成，例如纯相荧光陶瓷或复相荧光陶瓷。荧光陶瓷的热导率为12～24w/m·s。所述波长转换层140用于接收激发光，并在激发光的激发下产生至少一种颜色的朗伯形式的受激光。例如，所述波长转换层140接收蓝色激发光，并产生红色、绿色、黄色等其他颜色的受激光。所述波长转换层140出射的受激光经过所述导热层130后，射入所述反射层120，经所述反射层120反射后，再依次经由所述导热层130以及波长转换层140出射。所述波长转换层140上激发光照射区域产生的热量能够经由所述导热层130快速传导至所述基体110。

[0021] 优选地，所述基体110的热膨胀系数为2.81×10-6～23×10-6/℃，所述波长转换层140的热膨胀系数为2.21×10-6～7.6×10-6/℃。考虑到所述基体110的热膨胀系数相对大于所述波长转换层140的热膨胀系数，所述波长转换层140的侧壁与所述第一收容槽114的侧壁之间具有间隙。本实施例中，所述间隙为0.05～0.25mm。正常生产过程中，所述粘结层
150中的有机粘结剂可以溢出于所述间隙中。

[0022] 所述粘结层150收容于所述预留空间121中，并粘结所述波长转换层140与所述基体110。进一步地，所述粘结层150粘结所述波长转换层140、反射层120、导热层130及基体110，所述粘结层150设置于所述波长转换层140的靠近内侧的边缘区域以及靠近外侧的边缘区域，并包覆所述反射层120以及导热层130的边缘。所述波长转换层140的边缘区域指波长转换层140朝向导热层130的一侧与基体110所构成的空间，且所述空间位于反射层120和导热层130的周壁。所述空间靠近波长转换装置100的轴心时为内侧的边缘区域，所述空间远离波长转换装置100的轴心时为外侧的边缘区域。在本实施方式中，所述波长转换层140及其他部件的内侧是指其靠近基体110中部的位置，所述波长转换层140及其他部件的外侧是指其靠近基体110边缘的位置。所述粘结层150由有机粘结剂制成。由于所述粘结层150设置于所述波长转换层140的内侧以及外侧的边缘处，避开了所述波长转换层140上被激发光照射的区域，可以减少所述波长转换装置100点亮和未点亮之间的热震对于所述有机粘结剂的影响，和减少因直接的光辐射造成的有机粘结剂老化的风险。同时，所述有机粘结剂可以很好的消除由于不同材质的波长转换层140和反射层120以固态形式大面积粘结引起的应力问题。

[0023] 优选地，所述波长转换装置100进一步包括驱动件170。所述驱动件170与所述基体110相连接，用于驱动所述基体110转动。具体地，所述驱动件170部分收容于所述安装孔112中，用于驱动所述基体110绕其中心轴转动。本实施例中，所述驱动件170为马达。

[0024] 本发明实施例一提供的波长转换装置100，通过所述波长转换层140以及所述粘结层150共同封盖所述反射层120，隔绝所述反射层120与外界空气之间的接触，从而保护所述反射层120，避免所述反射层120被氧化或硫化。再者，将所述导热层130填充于所述波长转换层140和所述反射层120之间，减少了所述波长转换层140和所述反射层120之间的空气含量，且所述导热层130能够将所述波长转换层140产生的热量快速转移至所述基体110，提高了散热效率。另外，所述粘结层150分别粘结于所述波长转换层140的内侧边缘区域以及外侧边缘区域，避开了所述波长转换层140上被激发光照射的区域，减少所述波长转换装置100点亮和未点亮之间的热震对于所述有机粘结剂的影响，减少因直接的光辐射造成的有机粘结剂老化的风险。

[0025] 请参阅图3，图3为本发明第二实施例的波长转换装置200的剖视示意图。所述波长转换装置200与第一实施例的波长转换装置100的结构基本相同，也就是说，上述对所述波长转换装置100的描述基本上可以应用于所述波长转换装置200，二者的差别主要在于：所述波长转换装置200还包括散热鳍片280。

[0026] 具体地，所述基体210的第二表面上设置有所述散热鳍片280。当所述基体210转动时，所述散热鳍片280与空气之间产生强烈的对流，从而将所述基体210上的热量快速耗散掉，提高散热效率；同时能够减少所述驱动件270表面的热量和所述波长转换层240的热辐射，防止所述波长转换层240上的波长转换材料出现热猝灭现象，降低出光效率。

[0027] 优选地，散热鳍片280通过去除部分基体210形成，例如通过切削加工等方式去除，用于减少所述基体210的重量，节省所述驱动件270额定负载的使用率，提高了所述驱动件270使用的可靠性。

[0028] 请一并参阅图4，图4为本发明第三实施例的波长转换装置300的剖视示意图。所述波长转换装置300与第二实施例的波长转换装置200的结构基本相同，也就是说，上述对所述波长转换装置200的描述基本上可以应用于所述波长转换装置300，二者的差别主要在于：所述波长转换装置300还包括盖板390。

[0029] 具体地，所述盖板390设置于所述基体310上，并位于所述波长转换层340的上方，用于封盖固定所述波长转换层340。优选的，所述基体310的上表面朝向下表面凹陷形成有第二收容槽319，所述第二收容槽319沿所述基体310的圆周方向延伸。所述第一收容槽314由所述第二收容槽319的部分底壁朝向基体310的下表面凹陷形成。所述第二收容槽319的横向宽度大于所述第一收容槽314的横向宽度，从而在所述第二收容槽319和所述第一收容槽314相连接处形成一台阶面318。本实施例中，所述台阶面318为平面且靠近基体310的边缘处。在另一种实施方式中，所述台阶面318靠近基体310的中部位置。在再一实施方式中，所述台阶面318的数量为两个，其中一个靠近基体310的边缘处、另一个靠近基体310的中部位置。所述盖板390固定收容于所述第二收容槽319中，并封盖位于所述第一收容槽314中的波长转换层340，避免在高速转动的过程中，所述波长转换层340在强大的离心力作用下从所述粘结层350脱落，进一步将所述波长转换层340固定于所述基体310上。在另一种实施方式中，所述盖板390封盖波长转换层340以及所述基体310被所述波长转换层340环绕的中部位置。

[0030] 优选地，所述盖板390由具有特定折射率的耐高温材料制成，可以改变所述波长转换层340的出射光的角度，使出射光更利于收集。

[0031] 请参阅图5所示，为一光源系统的简略示意图，所述光源系统400采用上述实施方式介绍的波长转换装置100、200或300进行照明光的转换，所述光源系统400可应用于一投影系统中。

[0032] 以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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