波长转换装置
阅读：580发布：2020-05-13
专利汇可以提供波长转换装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的目的在于提供一种 波长 转换装置，能够将来自波长转换部件的热高效地向 散热 部件排热。本发明的波长转换装置具有散热部件、设于散热部件上的波长转换部件、连接散热部件和波长转换部件的连接部件。尤其是，波长转换部件具有上面、侧面和下面，连接部件与波长转换部件的侧面及下面热连接。，下面是波长转换装置专利的具体信息内容。
1.一种波长转换装置，其具有散热部件、设于所述散热部件上的波长转换部件、含有金属材料且连接所述散热部件和所述波长转换部件的连接部件，其特征在于，所述波长转换部件具有上面、侧面和下面，
所述连接部件与所述波长转换部件的侧面及下面热连接。
2.如权利要求1所述的波长转换装置，其特征在于，所述波长转换部件的侧面以从下面朝向上面扩展的方式倾斜。
3.如权利要求1或2所述的波长转换装置，其特征在于，在所述波长转换部件的侧面及下面形成有由金属材料构成的中间膜。
4.如权利要求1或2所述的波长转换装置，其特征在于，在所述波长转换部件的下面与所述连接部件之间具有反射膜。
5.如权利要求4所述的波长转换装置，其特征在于，从所述波长转换部件的侧面到所述反射膜的下面形成有由金属材料构成的中间膜。
6.如权利要求4或5所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射膜具有由电介质材料构成的第一反射膜。
7.如权利要求6所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射膜在所述第一反射膜的下侧具有由金属材料构成的第二反射膜。
8.如权利要求7所述的波长转换装置，其特征在于，所述反射膜在所述第一反射膜与所述第二反射膜之间具有由电介质多层膜构成的第三反射膜。
9.如权利要求7或8所述的波长转换装置，其特征在于，所述第二反射膜含有银。
10.如权利要求9所述的波长转换装置，其特征在于，所述第二反射膜不在所述波长转换部件的侧面形成。
波长转换装置
技术领域
[0001] 本发明涉及能够用于投影仪等的波长转换装置。
背景技术
[0002] 专利文献1记载的光源装置具备作为激励光而发光的固体光源、含有至少一种荧光的荧光体层、散热基板，荧光体层通过接合部与散热基板接合(例如参照图2)。而且，将来自荧光体层的热经由接合部向散热基板扩散。
[0003] 专利文献1：(日本)特开2012－15001号公报
[0004] 但是，在专利文献1记载的光源装置中，荧光体层的热只能从下面散热，不能获得充分的散热效果。由此，存在波长转换部件的转换效率下降，得不到所希望的光输出的问题。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于，为了抑制热导致的荧光体的特性劣化，提供一种可高效地散热的波长转换装置。
[0006] 本发明的波长转换装置具有散热部件、设于散热部件上的波长转换部件、含有金属材料的连接散热部件和波长转换部件的连接部件。尤其是，波长转换部件具有上面、侧面和下面，连接部件与波长转换部件的侧面及下面热连接。
[0008] 图1是用于说明第一实施方式的波长转换装置的概略剖面图；
[0009] 图2是用于说明第一实施方式的波长转换装置的制造方法的示意图；
[0010] 图3是用于说明第二实施方式的波长转换装置的概略剖面图；
[0012] 标记说明
[0013] 100：波长转换装置
[0014] 10：波长转换部件
[0015] 20：反射膜
[0016] 21：第一反射膜
[0017] 22：第二反射膜
[0018] 23：第三反射膜
[0019] 30：中间膜
[0020] 40：连接部件
[0021] 50：散热部件
[0022] 60：保护膜
具体实施方式
[0023] 以下，参照附图说明用于实施本发明的方式。但是，以下所示的方式是用于将本发明的技术思想具体化的示例，不是将本发明限定于以下的意思。另外，各附图所示的部件的大小或位置关系等，为了明确地进行说明有时进行了夸张。另外，对于同一名称、标记，原则上表示同一或同质的部件，适当省略重复的说明。
[0024] ＜第一实施方式＞
[0025] 图1表示本实施方式的波长转换装置100。波长转换装置100具有散热部件50、设于散热部件50上的波长转换部件10、含有金属材料且连接散热部件50和波长转换部件10的连接部件40。尤其是，波长转换部件10具有上面、侧面和下面，连接部件40与波长转换部件10的侧面及下面热连接。
[0026] 由此，能够抑制波长转换部件10的劣化。这是因为，连接部件40不仅与下面热连接，而且也与侧面热连接，因此能够增加散热路径。
[0027] 在此，在本说明书中，为了便于说明，将图示的剖面图的下侧表示为“下”，将上侧表示为“上”。但是，显然其位置关系是相对而言的，例如即使将各图的上下反过来也在本说明书的范围内。另外，本说明书中的“热连接”不限定于直接连接的情况，也包括经由导热性的部件进行连接的情况。
[0028] 以下，对波长转换装置100的主要构成要素进行说明。
[0029] (波长转换部件10)
[0030] 波长转换部件10是对从LED或LD等光源照射的激励光进行波长转换的部件。波长转换部件10例如可以使荧光体粉末和保持体混合，使用SPS(Spark Plasma Sintering：放电等离子烧结)、HIP(Hot Isostatic Pressing：热轧静压成型)、CIP(Cold Isostatic Pressing：冷轧静压成型)等烧结法形成。在使用LD作为光源时，因为LD光的光密度高，所以波长转换部件10容易发热。但是，只要是散热性优异的波长转换装置，即使在使用LD作为光源时也能够满足使用。
[0031] 波长转换部件10的形状优选为板状体。由此，能够在散热部件50上稳定地配置波长转换部件10。在本实施方式中，通过波长440～480nm的蓝色的激励光进行激励，使用放出波长500～540nm的绿色光的荧光体。作为满足这种条件的波长转换部件10的材料，可以列举出LAG系荧光体、YAG系荧光体等。作为保持体，可以使用氧化铝、氧化镁、氧化锆、氧化镥、氧化钛、氧化铬、氧化钨、五氧化二钒、三氧化钼、氧化钠、氧化钇、二氧化硅、氧化硼、五氧化二磷等。
[0032] 波长转换部件10的侧面能够以从下面朝向上面扩展的方式倾斜设置。即，波长转换部件10的侧面形成为随着从下面朝向上面而逐渐向外侧扩展的形状。此时，倾斜角度(下面和侧面构成的角度)优选5°以上且85°以内，更优选为20°以上且70°以内，进一步优选为30°以上且60°以内。由此，能够增大波长转换部件10的侧面的表面积，故而能够使散热性提高。
[0033] 另外，未作图示，波长转换部件10的侧面也可以形成为粗糙面。由此，能够使光漫反射，因此能够高效地取出光。另外，由于通过形成为粗糙面来增加侧面的表面积，故而能够使散热性进一步提高，再者，也能够提高与向连接部件40或中间膜30等的侧面粘接的部件的密接性。
[0034] (反射膜20)
[0035] 在本实施方式中，在波长转换部件10和连接部件40之间设置反射膜20。反射膜20是用于使从波长转换部件10的上面侧入射的光再次向上面侧反射的膜。反射膜20设于波长转换部件10的下面与连接部件40之间。这样，能够高效地反射光，能够提高光的取出效率。反射膜20既可以是单膜，也可以是多层膜。在本实施方式中，作为反射膜20设有由电介质材料构成的第一反射膜21及由金属材料构成的第二反射膜22，但也可以只使用任一方，还可以采用其它的构成。以下，对第一反射膜21和第二反射膜22进行说明。
[0036] (第一反射膜21)
[0037] 第一反射膜21可以使用由电介质材料构成的膜。作为第一反射膜21，可以使用氧化硅、氧化铌、氧化铝、氧化锆、氮化铝、氮化硅等。
[0038] 第一反射膜21的膜厚可以设定为10nm以上且10000nm以下，优选100nm以上且1000nm以下。由此，能够使以小角度入射的光进行全反射。
[0039] 若第一反射膜21使用电介质材料，虽然反射率提高，光的取出效率提高，但是电介质的热传导率通常较小，散热性降低。但是，根据本发明，连接部件40不仅与波长转换部件10的下面热连接而且还与其侧面热连接，因此，能够维持高的光取出效率不变，还能够抑制散热性的降低。
[0040] (第二反射膜22)
[0041] 第二反射膜22可以设定为由金属材料构成的膜，能够设于第一反射膜21的下侧。第二反射膜22例如可以设定为含有选自铝、银、铑的至少一种金属的金属膜，但优选使用反射率高的银。由此，不能由第一反射膜21反射的光也能够进行反射，故而能够无光损失地进行反射。另外，在第二反射膜使用银的情况下，仅在波长转换部件的下面形成有反射膜。即，在波长转换部件的侧面未形成反射膜。若将反射膜一直形成到波长转换部件的侧面，则侧面的一部分就会露出，且会从露出的区域硫化并黑色化。通过仅在下面设置反射膜，能够利用中间膜完全地覆盖，故而第二反射膜不会暴露于诱发劣化的元素中。因此，能够抑制硫化。
[0042] 另外，未作图示，在反射膜20的下面也可以形成防扩散膜。即，也可以在反射膜和中间膜之间形成防扩散膜。作为防扩散膜，例如可以使用钌、钛/镍/铂、钛/镍/钌等。
[0043] (中间膜30)
[0044] 中间膜30含有金属材料，能够从波长转换部件10的侧面形成到反射膜20的下面。即，优选将波长转换部件10的侧面、反射膜20的侧面及反射膜20的下面露出的全部区域覆盖，设于波长转换部件10和连接部件40之间。在使用了共晶材料作为连接部件40的情况下，共晶材料和波长转换部件10的密接性差，接合性成为问题，结果是，通过在其间插入中间膜30而能够使密接性提高。另外，通过将反射膜20覆盖，也能够抑制反射膜20的劣化。
[0045] 作为中间膜30，例如可以使用从波长转换部件10侧起层叠有钛/铑/金、镍/铑/金等的膜。由此，能够反射从侧面漏掉的光，能够提高光取出效率。中间膜30的膜厚可以设定为1nm以上且10000nm以下，优选为100nm以上且5000nm以下。
[0046] 另外，在第二反射膜22使用银的情况下，由于第二反射膜22硫化(变为黑色)，会使反射率会大幅度降低。但是，根据本实施方式，由于第二反射膜22被中间膜30覆盖，因此也能够防止第二反射膜22的劣化。
[0047] (连接部件40)
[0048] 连接部件40含有金属材料，用于在与散热部件50和波长转换部件10机械地固定的同时，将两者进行热连接。连接部件40优选使用散热导热率良好的材料。例如，可以使用银、金、钯等导电膏、金锡等共晶焊锡、低熔点金属等焊料。其中，优选使用可在较低的温度下熔融粘接、散热性也良好的与金锡的共晶焊锡。
[0049] 连接部件40优选与除了波长转换部件10的上面以外的全部区域热连接。即，在不具有反射膜20的情况下，与波长转换部件10的侧面及下面热连接，在波长转换部件10的下侧具有反射膜20的情况下，与波长转换部件10的侧面、反射膜20的侧面及反射膜20的下面热连接即可。由此，能够确保在宽范围内的散热路径。另外，连接部件40不必与波长转换部件10直接连接，也可以例如在其间夹入中间膜30。
[0050] (散热部件50)
[0051] 散热部件50是所谓的散热片，经由连接部件40而与波长转换部件10热连接。散热部件50能够考虑导热率进行选择。具体地，可以使用金、银、铝、镍、铜、铁、钨、氧化铝、氧化锆、氮化硅、氮化铝、金刚石、不锈钢、黄铜、碳等，优选使用铁，更优选使用铜。由此，能够抑制波长转换部件10的特性劣化，故而能够提供可靠性高的波长转换装置。
[0053] (保护膜60)
[0054] 另外，也可以在波长转换部件10的上面设置由氧化硅等构成的保护膜60。由此，波长转换部件10不会直接露出，因此能够抑制劣化。
[0055] ＜波长转换装置的制造方法＞
[0056] 以下，参照图2(a)～(d)对本实施方式的波长转换装置的制造方法进行表示。
[0057] (波长转换部件10准备工序)
[0058] 首先，将荧光体和保持体混合，准备由SPS烧结法得到的晶片状的波长转换部件10。波长转换部件10的上面及下面优选在通过机械抛光而进行了粗抛光后，通过CMP进行精抛光。由此，能够去除机械抛光的损伤，故而能够制成发光效率高的波长转换部件。
[0059] (反射膜20形成工序)
[0060] 接着，如图2(a)所示，在晶片状的波长转换部件10的上面形成保护膜60，并且在波长转换部件10的下面形成反射膜20。反射膜20从波长转换部件10侧起依次具有第一反射膜21和第二反射膜22。
[0061] (单片化工序)
[0062] 接着，如图2(b)所示，将形成了反射膜20及保护膜60的波长转换部件10单片化为多个元件。在进行单片化时，使用斜面切割用刀片，以波长转换部件的侧面成为从下面朝向上面扩展的倾斜的方式进行切割。
[0063] (中间膜30形成工序)
[0064] 接着，如图2(c)所示，在单片化的元件上形成由金属材料构成的中间膜30。即，在波长转换部件10的侧面、反射膜20的侧面及反射膜20的下面形成中间膜30。作为形成中间膜30的方法，可以使用溅射法、蒸镀法、化学气相沉积(CVD)法、离子镀膜法等。在该工序中，只要波长转换部件10的侧面从下面朝向上面扩展而倾斜(斜面切割)，即使是溅射也能够在波长转换部件10的侧面整个区域高精度地形成中间膜30。
[0065] (连接工序)
[0066] 接着，如图2(d)所示，将反射膜20的下面和散热部件50用含有金属材料的连接部件40进行连接。作为连接的方法，可以举出焊锡法等。在连接工序中，引起连接部件40爬上形成有中间膜30的区域的现象。这是因为，含有金属的连接部件40由于表面张力而被金属即中间膜30拉伸。根据本实施方式的制造方法，不会露出波长转换部件的侧面而形成有中间膜30，故而连接部件40也能够高精度地覆盖波长转换部件10的上面以外的露出的全部区域。
[0067] ＜第二实施方式＞
[0068] 作为与波长转换装置100不同的方式，也可以采用图3所示的波长转换装置200那样的构成。波长转换装置200在第一实施方式所示的第一反射膜21和第二反射膜22之间具有由电介质多层膜构成的第三反射膜23。第三反射膜23相对于第一反射膜21主要能够反射在垂直方向入射的光。在该构成中，通过电介质多层膜，虽然反射率提高，但是散热性降低。但是，在本发明中，不仅在下面设于连接部件，而且在侧面也设有连接部件，因此可期待一定的效果。
[0069] 电介质多层膜可以使用以规定的膜厚交替地层叠有第一反射膜21的电介质膜的材料中、折射率不同的两种以上的层。例如，优选层叠有两对以上的氧化硅/氧化铌、氧化硅/氧化铝等。
[0070] ＜实施例1＞
[0071] 基于图1对本实施例的波长转换装置进行说明。首先，准备了通过SPS法将由粉末状的LAG系荧光体和粉末状的氧化铝构成的保持体烧结而成的晶片状的波长转换部件。在晶片状的波长转换部件的上面，使用溅射法形成由氧化硅(膜厚100nm)构成的保护膜，在波长转换部件的下面，用溅射法从波长转换部件侧起依次形成具有由氧化铝(膜厚1000nm)构成的第一反射膜、由银(膜厚1000nm)构成的第二反射膜的反射膜。
[0072] 接着，使用斜面切割用刀片，以波长转换部件的侧面从下面朝向上面扩展的方式进行切割。此时，倾斜角度(下面和侧面所成的角度)设定为45度。
[0073] 接着，用溅射法以将波长转换部件的侧面、反射膜的侧面、反射膜的下面及保护膜的侧面一体地覆盖的方式形成由钛(膜厚10nm)/铑(膜厚100nm)/金(膜厚100nm)构成的中间膜。
[0075] ＜比较例＞
[0076] 作为比较例，将仅在波长转换部件10的下面形成有中间膜30及连接部件40，波长转换部件10的侧面从下面朝向上面没有倾斜的波长转换装置与图1所示的波长转换装置100进行了比较。更详细地，比较例的波长转换装置与实施例1的波长转换装置、波长转换部件的上面的面积相同，但侧面未倾斜，故而下面的面积不同。
[0077] 图4表示实施例和比较例的发光效率的测定结果。实线为实施例，虚线为比较例。在图4中，纵轴表示发光效率，横轴表示激励光的输出。由图中可知，在比较例中，如果使激励光的输出提高，则发光效率下降，但在实施例中，即使提高激励光的输出，发光效率的降低也少(即，实施例与比较例相比，发光效率更优异)。认为与比较例相比，实施例的散热性更优异。
[0078] 在从波长转换部件获得一定明亮度的光的情况下，若波长转换部件的发光效率优异，则能够减少向光源的投入电力。由此，不仅能够延长光源的寿命，也能够抑制波长转换部件的发热，故而也能够延长波长转换部件本身的寿命。另外，通常在光源和波长转换装置之间配置有进行了涂层的透镜，但通过抑制光源的输出，也能够抑制涂层的劣化。
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