波长转换装置
阅读：999发布：2020-05-12
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。并且本技术提供了一种 波长 转换装置。该波长转换装置包括： 底板 ；至少一个波长转换模 块 ，其用于将激发光转换为出射光，所述出射光的波长不同于所述激发光的波长；以及至少一个光反射模块，其用于反射所述激发光，其中，至少一个波长转换模块和至少一个光反射模块拼装在底板的一侧表面上，每个波长转换模块包括从底板依次层叠的 基板 、漫反射层和 发光层 ，光反射模块包括从底板依次层叠的基板和漫反射层，波长转换模块中的漫反射层和发光层与光反射模块中的漫反射层都包含玻璃粉，至少一个波长转换模块中的所述基板与其他波长转换模块以及所述光反射模块中的所述基板的材料不同，玻璃粉的膨胀系数越高，对应基板的膨胀系数越高。，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，其包括：
底板；
至少一个波长转换模块，其用于将激发光转换为出射光，所述出射光的波长不同于所述激发光的波长；以及
至少一个光反射模块，其用于反射所述激发光，
其中，至少一个所述波长转换模块和至少一个所述光反射模块拼装在所述底板的一侧表面上，
其中，所述波长转换模块包括从所述底板依次层叠的基板、漫反射层和发光层，所述光反射模块包括从所述底板依次层叠的基板和漫反射层，所述波长转换模块中的所述漫反射层和所述发光层与所述光反射模块中的所述漫反射层都包含玻璃粉，
其中，至少一个所述波长转换模块中的所述基板与其他波长转换模块以及所述光反射模块中的所述基板的材料不同，
其中，在所述波长转换模块或所述光反射模块中，所述玻璃粉的膨胀系数越高，对应的所述基板的膨胀系数越高。
2.根据权利要求1所述的波长转换装置，其中，在所述波长转换模块中，反射光的波长越长，所述波长转换模块的发热量越高，所述波长转换模块中的漫反射层的厚度越小。
3.根据权利要求1所述的波长转换装置，其中，在所述波长转换模块中，反射光的波长越长，所述波长转换模块的发热量越高，所述波长转换模块中的基板的热导率系数越高。
4.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的波长转换装置，其中，在至少一个所述波长转换模块中，所述漫反射层中的所述玻璃粉为第一玻璃粉，所述发光层中的所述玻璃粉为第二玻璃粉，所述第一玻璃粉和所述第二玻璃粉的热膨胀系数约为3.0×10-6/℃，且至少一个所述波长转换模块中的所述基板为陶瓷基板。
5.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的波长转换装置，其中，在至少一个所述波长转换模块中，所述玻璃粉的热膨胀系数大于5.0×10-6/℃，且所述基板的热膨胀系数不小于
5.0×10-6/℃。
6.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的波长转换装置，其中，至少一个所述波长转换模块中的所述基板为陶瓷基板或单晶基板。
7.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的波长转换装置，其中，至少一个所述波长转换模块中的所述基板为陶瓷基板，所述陶瓷基板为氧化铝基板、蓝宝石基板、氮化铝基板、氮化硅基板、碳化硅基板、氮化硼基板或者氧化铍基板。
8.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的波长转换装置，其中，所述波长转换模块中的所述基板和所述光反射模块中的所述基板彼此不同；或者
所述波长转换模块的所述基板与所述光反射模块的所述基板中的至少两个所述基板相同。
9.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的波长转换装置，其中，所述波长转换模块和所述光反射模块的厚度相同。
10.根据权利要求1-3中任一权利要求所述的波长转换装置，其中，所述波长转换模块包括黄色段模块、红色段模块和绿色段模块，所述绿色段模块中的所述漫反射层对波长为
510～520nm的光的反射率高于对其他波长范围的光反射率，所述黄色段模块中的所述漫反射层对波长为540nm～580nm的光的反射率高于对其他波长范围的的光的反射率，所述红色段模块中的所述漫反射层对波长为580～650nm的光的反射率高于对其他波长范围的光的反射率。
波长转换装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种波长转换装置。
背景技术
[0003] 在激光光源的技术领域中，通常采用远程激发光照射旋转的荧光粉的技术。在该技术中，将激发光源发出的蓝色激光汇聚并聚焦到一个表面含有荧光粉的转盘上，从而激发荧光粉材料发光。该转盘在电动机的驱动下高速旋转，因此，含有荧光粉并受到激光激发的区域不断改变，但该转盘上的该激光照射的光斑位置不变，由此可随着转盘的转动而产生周期性的色光序列。
[0004] 在上述采用远程激发光照射色轮转盘的技术中，波长转换装置是核心器件，其主要形式为发光色轮。在该波长转换装置中通常使用硅胶来混合荧光粉，然后涂覆在金属底板上，从而获得可用于旋转的、包含有封装有荧光粉的发光层和基板的色轮结构。
[0005] 针对光源的设计会根据DMD(digital micromirror device，数字微镜芯片)光机的类型不同而选择不同的色轮样式，例如，3DMD光机一般会匹配单颜色色轮，而单DMD光机则一般采用具有多种颜色段的色轮的方案。
[0006] 单DMD光机的光源所用的色轮由于包含多种颜色段，在设计上比较复杂。各颜色段的不同特性会显著地影响色轮的制备方法和整体性能，因此如何获得具有高性能的多色段色轮是单DMD光机光源所面临的主要问题。
发明内容
[0007] 针对上述问题，本发明期望提供一种在性能设计上有针对性从而具有高性能的多色段色轮的波长转换装置及其制造方法。
[0008] 本发明提供了一种具有模块化结构的高性能多色段色轮作为波长转换装置，每一种色段作为一个单独的模块进行单独制备，最后将各色段拼接组合在一个底板之上。由此获得的模块化拼接色轮可用于超高亮度的单DMD激光光源中，也可以扩展应用到其他应用场景的光源。
[0009] 根据本发明的实施例，公开了一种波长转换装置，其包括：底板；至少一个波长转换模块，其用于将激发光转换为出射光，所述出射光的波长不同于所述激发光的波长；以及至少一个光反射模块，其用于反射所述激发光，其中，至少一个所述波长转换模块和至少一个所述光反射模块拼装在所述底板的一侧表面上，其中，每个所述波长转换模块包括从所述底板依次层叠的基板、漫反射层和发光层，所述光反射模块包括从所述底板依次层叠的基板和漫反射层，所述波长转换模块中的所述漫反射层和所述发光层与所述光反射模块中的所述漫反射层都包含玻璃粉，其中，至少一个波长转换模块中的所述基板与其他波长转换模块以及所述光反射模块中的所述基板的材料不同，其中，在所述波长转换模块或所述光反射模块中，所述玻璃粉的膨胀系数越高，对应的所述基板的膨胀系数越高。
[0010] 如上所述，根据本发明的波长转换装置至少具有如下优点：
[0011] (1)通过模块化的波长转换装置，能够使良品率更高；
[0012] (2)由于各波长转换模块能够单独设计并制备，可提高各模块的性能需求的针对性，针对各模块的不同需求采用合适且相匹配的基板、玻璃粉和荧光粉，从而能够获得更优秀的性能；
[0013] (3)由于在各模块中根据热膨胀系数采用不同且相匹配的玻璃粉和基板，即具有高膨胀系数的玻璃粉对应具有高膨胀系数的基板，具有低膨胀系数的玻璃粉对应具有低膨胀系数的基板，这解决了在先技术中一个波长转换装置只使用同一种或同一类型的玻璃粉或基板的问题。
[0015] (5)通过修正和匹配各模块的基板厚度、漫反射层厚度等对导热性能影响显著的参数，提高了波长转换装置整体的导热能力。
[0017] 图1是示出了根据本发明实施例1的波长转换装置的结构示意图；
[0018] 图2是示出了根据本发明实施例1的波长转换装置的各模块分解结构示意图；
[0019] 图3是示出了根据本发明实施例1的波长转换装置的各模块拼接后获得的结构示意图。
[0020] 图4是示出了根据本发明中波长转换装置的底板正面的结构示意图；
[0021] 图5是示出了底板的表面上环状的凹槽的俯视图；
[0022] 图6是示出了根据本发明中波长转换装置的底板背面的结构示意图。
[0023] 图7是示出了本发明实施例2中波长转换装置的俯视图。
具体实施方式
[0024] 下面，将参照附图详细说明根据本发明的各具体实施例。需要强调的是，附图中的所有尺寸仅是示意性的并且不一定是按照真实比例图示的，因而不具有限定性。例如，应当理解，图示中的各层结构中各层的尺寸、厚度、厚度比例以及角度并不是按照实际的尺寸和比例示出的，仅是为了图示方便。此外，本发明实施例中各模块的组合及颜色仅用于说明本发明的精神，而不是用于限定本发明的具体范围。本领域技术人员可以根据本领域中的常识而想到可以替代各模块组合及颜色的其他替代实施例。
[0025] 图1是示出了根据本发明实施例1的波长转换装置的结构示意图。如图1所示，波长转换装置100包括底板105以及作为波长转换模块的各色段模块101、102、103、104。
[0026] 图2是示出了根据本发明实施例1的波长转换装置100的各模块分解结构示意图。如图2所示，模块101、102、103具有层叠的三层结构。以模块101为例，其层叠的三层结构分别为层叠在底板105上的基板201、位于基板201上的漫反射层301和位于漫反射层301上的发光层401，模块102和103的结构与模块101的结构类似。模块104只有两层结构，分别为基板204和漫反射层304。
[0027] 在下述详述的具体实施例中，为便于说明，模块101为黄色段模块，模块102为红色段模块，模块103为绿色段模块，模块104为蓝色段模块，即整个波长转换装置100包含RGBY四色。但本发明并不限于此，各模块101、102、103、104也可以采用其他颜色。
[0028] 在上述各色段模块中，模块101、102、103是具有与激发光的发光颜色不同颜色的色段模块。该模块101、102、103接收激发光，并通过激发光激发设置在发光层中的荧光粉进行波长转换，从而产生与各色段模块的颜色相对应的受激光。因此，模块101、102、103具有依次层叠的基板、漫反射层和发光层的三层结构。
[0029] 此外，模块104是出射具有与激发光的发光颜色相同颜色的光的色段模块。该模块104接收激发光，并通过反射的方式产生与激发光颜色相同的光，因此模块104中不需要进行波长转换的过程，即不包含含有荧光粉的发光层，因此具有从底板105依次层叠的基板与漫反射层的两层结构。
[0030] 例如，如上所述，在本发明中示例性地使用蓝光作为激发光，因此，模块104为蓝色段模块，模块101、102、103分别为黄色、红色和绿色色段模块。
[0031] 如图1、图4和图5所示，底板105具有圆盘形状，并由金属、金属合金或者金属-无机复合材料制成，其中金属材料例如为铝和铜。该底板105需要承载整个波长转换装置的重量，并在电动机驱动下进行高速转动，因此需要最少0.5～2mm的厚度，优选厚度为1.5mm。
[0032] 需要说明的是，虽然在本案的图示和实施例中记载了底板105具有圆盘形状，但该底板105的形状并不限于此，例如也可以是半圆形、扇形等任意适于安装各波长转换模块并用作色轮的形状。
[0033] 底板105的表面可配置有环状的凹槽。如图5中阴影部分所示，该凹槽沿着底板105的外圆周形成为厚度小于该底板105的内圆周的槽部，即底板105在径向方向上的外圆周部分的厚度形成为小于内圆周部分的厚度，使得在外圆周部分上形成凹槽。该凹槽的大小和形状与各波长转换模块相匹配。结合图1和图5可知，在组装波长转换装置时，使波长转换模块在厚度方向上的至少一部分嵌入到该凹槽中，以便于通过该凹槽固定并定位各模块。由于在使波长转换模块嵌入凹槽时，通常需要在接触面上涂敷粘结胶水等粘结剂，因此该凹槽此时也可以防止粘接胶水在加热过程中四处流淌。
[0034] 在下文中结合图2详述每一模块101、102、103、104的具体结构和组成。
[0035] 模块101为黄色段模块，其包括基板201、漫反射层301和荧光粉层401，其中，荧光粉层401为发光层。
[0036] 基板201为具有致密结构的陶瓷板，例如氧化铝基板、蓝宝石基板、氮化铝基板、氮化硅基板、碳化硅基板、氮化硼基板或者氧化铍基板等，并不具有多孔结构。这些陶瓷材料的热导率在80W/(m·K)以上，且熔点基本上在2000摄氏度以上，因此它们在实现导热的同时，还可以耐受较高的温度。当然，在对陶瓷基板的热导率要求不是很高的场合中，陶瓷基板也可以采用其他种类的陶瓷板制成。本实施例中优选为氮化铝基板，厚度优选为0.7mm。
[0037] 漫反射层301设置在基板201的与底板105相反的面上。该漫反射层301包括白色散射粒子，用于对入射的激发光进行反射。白色散射粒子通常为盐类或者氧化物类粉末，例如氧化铝、氧化钛、氮化铝、氧化镁、氮化硼、氧化锌、氧化锆、硫酸钡等超白单体粉末颗粒，或者至少两种以上粉末颗粒的混合体。该白色散射粒子的粒径通常在20纳米到5微米范围内。此外，这些白色散射材料基本上不会对光进行吸收，并且性质稳定，不会在高温下氧化或分解。本实施例中优选使用氧化铝和氧化钛两种散射粒子粉末，粉末粒径为0.02～1μm。
[0038] 发光层401包括荧光粉，发光层401设置于漫反射层301的表面上。该荧光粉用于吸收激发光并由此受到激发以产生波长不同于激发光的波长的光。例如荧光粉可采用YAG(钇铝石榴石)、LuAG(镥铝石榴石)荧光粉，其中YAG荧光粉可以吸收蓝光、紫外光等而产生黄色受激光，LuAG可发出绿色受激光。
[0039] 在制作各色段模块的方法中，不同颜色的色段的制备工艺往往是不相同的，如制备的温度和工序等。在性能上，各色段模块的具体性能如导热性能、热膨胀系数等也是不同的。因此，为使得各色段模块的整体性能最优化，需要根据实际需要(例如散热性能)对基板、漫反射层和发光层进行选择。
[0040] 如上构造的黄色段模块中，黄光的发热量小于红光，但大于蓝光和绿光，因此，在该模块中应当选择热导率系数低于红光、但高于蓝光和绿光的基板。
[0041] 在该模块中所选择的的漫反射层应当对波长范围在540nm～580nm之间的光反射效果最好。此外，由于各模块的发热量不同，即红光>黄光>绿光，在同样具有三层结构的黄色、红色和绿色色段模块中，各漫反射层的厚度关系为：红色<黄色<绿色。在此，将红色段模块的漫反射层的厚度设置为相对最小是为了便于热量的导出。
[0042] 由于发光层中的主要构成组分为荧光粉和玻璃粉，在黄色段模块中的荧光粉构成为通过吸收激发光而发出黄光，从而能够与其他颜色色段模块区分开。例如，在本实施例中，模块101的荧光粉层401选用黄色YAG荧光粉制作。
[0043] 在各模块中，玻璃粉用作粘结剂和发光材料的封装基质，因此需要考虑玻璃粉的透光率、折射率、热膨胀系数等参数，根据不同类型的荧光粉匹配不同类型的玻璃粉。例如，考虑到热膨胀系数方面，具有较大热膨胀系数的玻璃粉匹配同样具有较大热膨胀系数的荧光粉。同时，当在某一色段模块中包含有具有较大热膨胀系数的玻璃粉时，该模块中所使用的基板也应当具有较大的热膨胀系数。针对透光率、折射率等参数也有相应的考量。
[0044] 在本实施例1中，模块101(黄色)的制备工艺如下：将例如氧化铝、氧化钛颗粒按一定比例与玻璃粉1A、有机载体混合均匀，例如采用丝网或钢网印刷的方式涂覆于氮化铝基板201上，但也可以采用其他方式进行涂覆操作。然后在50～130℃温度下进行预烘干，获得漫反射层301的生坯。然后，将荧光粉Y与玻璃粉1B、有机载体混合均匀，再涂覆于漫反射层301的生坯表面上，在50～130℃温度下进行预烘干，获得荧光粉层401的生坯。然后，将含有氮化铝基板、漫反射层生坯、发光层生坯的样品放入马弗炉(Muffer furnace)中在500-
1200℃的温度下烧结，从而获得模块101。
1200℃的温度下烧结，从而获得模块101。
[0045] 在本实施例1中，漫反射层的厚度在30～200μm之间，优选为50-90μm，发光层(荧光粉层)的厚度为100～250μm，优选为130～180μm。
[0046] 玻璃粉1B和荧光粉可以通过烧结成型的过程使得荧光粉层401与漫反射层301之间的结合力非常强，并且可以耐受较高的温度。类似地，白色散射粒子也需要用粘接剂粘接成一个整体。粘接剂可以是硅胶、水玻璃等。优选地，白色散射粒子通过玻璃粉1A粘接。玻璃粉1A可以是和玻璃粉1B相同的玻璃粉，也可以是不同的玻璃粉。玻璃粉代号1表示用于模块101的玻璃粉，A表示用于漫反射层的玻璃粉，B表示用于发光层的玻璃粉，下文同理。
[0047] 在本实施例中，玻璃粉1A和玻璃粉1B为同一种玻璃粉，粒径优选为1μm，热膨胀系数约为3.0×10-6/℃。荧光粉Y为YAG黄色荧光粉，粒径范围10～25μm，优选15～20μm。但玻璃粉1A和1B也可以选用具有其他热膨胀系数和粒径的玻璃粉，只要在模块中采用与该玻璃粉在热膨胀系数、导热系数等性能上相匹配的基板，就符合本发明的精神。
[0048] 红色段模块102和绿色段模块103的构造与上述黄色段101的三层层叠构造类似，但其中使用的玻璃粉、荧光粉和基板材料可以彼此不同。具体来说，在该模块中所含的玻璃粉的膨胀系数越高，该模块中的基板的膨胀系数越高，即高膨胀系数的玻璃粉对应高膨胀系数的基板，低膨胀系数的玻璃粉对应低膨胀系数的基板。
[0049] 此外，红色段模块102中的基板例如可以采用氮化铝，因为红光的发热量最高，则应当首先选择热导率系数高的基板。该红色段模块中的漫反射层对于波长范围在580nm～650nm之间的光反射效果更好。而且由于红光的发热量最高，则对应于红光的反射层应当做的相对薄一些，以便于热量的导出。
[0050] 由此，各色模块能够根据实际需要来分别选定所需的基板和玻璃粉，这就解决了在先技术中同一个波长转换装置中只使用同一种或同一类型的玻璃粉的问题。由于在本发明中，针对各颜色的模块被分别制造，且由于可根据各颜色的需要选择不同的基板和玻璃粉，由此能够使各模块具有更优秀的性能，而不需要考虑到所有颜色的需求而采取折衷的材料或制备工艺。
[0051] 尤其是当玻璃粉的膨胀系数与其对应的基板的膨胀系数相匹配时，能够提高该模块中玻璃粉的附着能力、模块整体的导热性能等。
[0052] 为便于理解本发明，将本实施例1中模块102(红色)的制备工艺详述如下：将例如氧化铝、氧化钛颗粒按一定比例与玻璃粉2A、有机载体混合均匀，采用例如丝网或钢网印刷的方式涂覆于氮化铝基板202上，在50～130℃温度下进行预烘干，获得漫反射层302的生坯。将荧光粉R与玻璃粉2B、有机载体混合均匀，再涂覆于漫反射层302的生坯表面上，在50～130℃温度下进行预烘干，获得发光层402的生坯。将含有氮化铝基板、漫反射层生坯、发光层生坯的样品放入马弗炉中在500-1200℃温度下烧结，获得模块102。
[0053] 在本实施例1中，漫反射层的厚度在30～200μm之间，优选为50-90μm，发光层的厚度为100～250μm，优选为130～180μm。
[0054] 红光段模块102中的荧光粉与例如黄光段模块101中的荧光粉可以通过颜色进行简单区分，例如在红色段模块102中的荧光粉可以是红光荧光粉，用于吸收激发光以产生红色受激光。
[0055] 与黄色段模块101相比，红色段模块102使用的荧光粉R可以是与模块101使用的荧光粉Y为同一类型的黄色YAG荧光粉，然后后期通过滤光片进行分光而将红光分出。也可以使用波长更长的黄色荧光粉以获得更多红色，或者使用红色荧光粉。对于荧光粉的具体选择与功率、发热量、模块热性能等参数有关系。在本实施例1中，荧光粉R和荧光粉Y为同一种类型的黄色YAG荧光粉。
[0056] 在绿色段模块103中，由于绿光的发热量比较低，因此受热效应的影响较小，可以采用热导率系数低的基板。例如可以根据成本和工艺选用热导率低的蓝宝石基板或其他类型的基板。
[0057] 另外，在绿色段模块103中的漫反射层可使用专门针对绿光段的漫反射层，其反射粒子例如以Al2O3颗粒为主，并以其他反射颗粒为辅，目的是对波长范围在510～520nm左右的光反射率更高。
[0058] 在绿色段模块中的荧光粉可以是绿光荧光粉。另外，在其他颜色色段模块中还可以包含产生其他颜色受激光的荧光粉。
[0059] 在本实施例1中，绿色段模块103采用绿色荧光粉G，与荧光粉G具有最佳匹配的玻璃粉3B的热膨胀系数大于5.0×10-6/℃，在热膨胀系数小于5.0×10-6/℃的基板如氮化铝上，这种玻璃粉无法牢固附着，因此需要选用热膨胀系数与之相近的基板，即在本实施例1的绿色段模块中选用热膨胀系数不小于5.0×10-6/℃的基板。本实施例中优选蓝宝石作为基板301。如上所述，本发明中的绿色段模块103也可以采用具有其他热膨胀系数的玻璃粉和基板，只要该荧光粉、玻璃粉和基板的性能相匹配，就符合本发明的精神。
[0060] 在本实施例1中，模块103(绿色)的制备工艺如下：将例如氧化铝、氧化钛颗粒按一定比例与玻璃粉3A、有机载体混合均匀，采用例如丝网或钢网印刷的方式涂覆于蓝宝石基板203上，在50～130℃温度下进行预烘干，获得漫反射层303的生坯。然后，将荧光粉R与玻璃粉3B、有机载体混合均匀，再涂覆于漫反射层303的生坯表面上，在50～130℃温度下进行预烘干，获得发光层403的生坯。将含有氮化铝基板、漫反射层生坯、发光层生坯的样品放入马弗炉中在500-1200℃温度下烧结，获得模块103。
[0061] 在本实施例1的绿色段模块中，漫反射层的厚度在30～200μm之间，优选为50-90μm，发光层的厚度为100～250μm，优选为130～180μm。荧光粉G为LuAG绿色荧光粉，粒径优选为15～25μm。
[0062] 然而上述对于各色段模块的基板、漫反射层和发光层的具体参数都仅用于对本发明进行说明，而不用于限制本发明的作用。例如，在同样具有三层层叠结构的黄色段、红色段和绿色段模块中，基板可以具有相同的厚度，也可以具有不同厚度。而且漫反射层的厚度也可以具有相同厚度，或也可以具有不同厚度。
[0063] 对于各基板和漫反射层的厚度选择的考虑应当结合对于散热性能、光学性能、模块各层的热膨胀系数的选择。例如如前文所述，根据各色的发热量选择热导率系数不同的基板，同时选择与发热量相匹配的漫反射层的厚度，使得各色段模块的发光面的平面保持一致。
[0064] 另外，还需要考虑各色段模块由于采用不同的材质而导致的重量匹配问题来设计各层的厚度，使得设置在底板上的色段模块在整个底板的范围内重量均匀，从而避免整个波长转换装置在作为色轮旋转时对旋转轴造成过大的磨损等问题。
[0065] 蓝色段模块104的主要功能是将入射的蓝色激发光散射和反射，因此其具有仅包括基板204和漫反射层304的两层结构。由于模块104只有2层结构，为了与其他具有三层结构的模块保持厚度相同需要将基板204加厚或者漫反射层304加厚。
[0066] 由于蓝色段模块需要对蓝光具有高反射率，同时也要使得该模块与其他具有三层结构的模块的厚度相匹配，因此在本实施例中采用的方式是将漫反射层加厚。此外，由于厚度增加会对结构有更高的要求，因此漫反射层304层选用的工艺与其他模块的漫反射层工艺有所不同。需要说明的是，在其他实施方式中，为保持蓝色段模块与其他发光模块的厚度相匹配，也可以将基板204加厚。
[0067] 在蓝色段模块中，由于蓝光的发热率很低，因此受到热效应的影响较小，同样可以根据成本和工艺的考虑选择热导率低的蓝宝石基板或者其他低热导率的基板。
[0068] 在本实施例1中，模块104(蓝色)的制备工艺如下：将氧化铝粉末、玻璃粉4A、有机载体混合均匀后，涂覆于蓝宝石基板之上，厚度优选为120～200μm，在50～150℃温度下预烘干后，在马弗炉中在500-1200℃温度下烧结获得模块104。
[0069] 在本实施例1中，适量的氧化铝粉末颗粒的粒径大小优选为0.2μm，有机载体优选为硅油，玻璃粉4A的粒径优选为1μm。其中，氧化铝粉末与玻璃粉粉末的质量比优选为3：1～5：1。
[0070] 需要说明的是，对于上述各模块，本发明并不限于上述具体实施例中的具体数据范围和具体材料等，可以根据模块的具体需要进行改变，该具体需要例如包括散热性能、光学性能、模块各层的热膨胀系数匹配等。
[0071] 虽然在上文中描述了根据不同色段的发热量等因素选择彼此不同的基板，但各模块101、102、103、104的基板可以是具有相同类型的基板，也可以是两两相同的基板。
[0072] 虽然在上文中描述了各模块的漫反射层的厚度例如可根据各色段的发热量而选择为彼此各不相同，然而其厚度也可以是相同的。由于漫反射层是一个多孔类型的烧结层，其厚度对漫反射层的导热系数影响最大。因此，基于对于漫反射层的厚度设定，各模块的漫反射层的导热系数可以是相等的，也可以沿着底板的排列依次增大或减小。
[0073] 另外，在上述针对绿色段模块、黄色段模块和红色段模块的说明中记载了，针对每一不同色段使用不同漫反射层，从而针对具有不同波长范围的光具有最高反射率。然而本发明并不限于此，各色段模块中的漫反射层也可以采用结构和成分完全相同的材料，从而在同一波长下的反射率是相同的。但各漫反射层针对同一波长的光的反射率也可以沿着底板的排列依次升高或降低。
[0074] 参见上述对于各色段模块的结构和制备过程的描述可知，基于各模块中包括的各玻璃粉的透光率、折射率和热膨胀系数，可以选择使各玻璃粉沿着底板的排列依次增大或减小，但也可以选择使用完全相同的玻璃粉。
[0075] 对于各模块的烧结工艺主要取决于玻璃粉的软化温度。当选择在各模块中使用不同类型的玻璃粉时，则针对各模块的烧结工艺自然也是不同的。
[0076] 参见图3，在底板105表面的凹槽底部例如涂覆导热粘接胶水等粘结剂，然后将各模块101、102、103和104拼装在底板105的一侧表面，经过50℃温度下的预固化，再经过150℃温度下的固化过程，从而得到模块式的波长转换装置100。
[0077] 如图6所示，为了增强波长转换装置的散热效果，底板105的背面可增加散热鳍片。例如，底板背面具有散热鳍片，该散热鳍片可形成为具有弯曲弧度的薄片，多个该散热鳍片以一定间隔沿着底板背面的圆周布置，如图6中散热鳍片105a所示。
[0078] 然而，该散热鳍片的形状和布置也可以设置为其他形式，例如散热鳍片具有平板状、波浪形等等。
[0079] 在上述实施例1中提供了一种波长转换装置100，其包括四个模块101、102、103、104，但本发明中另一实施例的波长转换装置可以包括具有四个以上颜色的更多个模块。
[0080] 例如，图7是示出了本发明实施例2中波长转换装置的俯视图。该实施例2中的波长转换装置可包括七个模块，具体来说，包括2个黄色段模块，2个红色段模块，2个绿色段模块和1个蓝色段模块，然后将各颜色的模块交替组装，使得该七个色段模块形成RGRGYBY的颜色顺序。
[0081] 如图7所示，红色段模块R1和R2的相对于圆盘状底板105的轴心的角度(在下文中简称为角度)是相同的，但本发明不限于此，即红色段模块R1和R2的角度也可以是不同的。当红色段模块R1和R2的角度相同时，其角度为如图1中所示情况下(即波长转换装置包括四个波长转换模块RGBY的情况下)的红色段模块的角度的一半。
[0082] 此外，图7中所示的绿色段模块G1、G2的角度和黄色段模块Y1、Y2的角度分别具有与红色段模块R1、R2相同的上述特性。
[0083] 例如，在另一实施例中，整个波长转换装置100还可包括RGYBRG六个模块。
[0084] 无论是如图7所示的实施例2还是包括六个模块的波长转换装置，其各色段的制造工艺与实施例1中相同。
[0085] 在本发明中，构成各波长转换模块的基板可以是具有相同类型的基板，也可以是两两相同的基板，也可以是各自不同的基板。根据实际需要来选定各波长转换模块需要的基板，该实际需要可包括模块的散热性能、光学性能、模块各层的热膨胀系数匹配。
[0086] 除了采用陶瓷基板作为波长转换模块中的基板，还可以采用金属材料。与金属材料的基板相匹配的是具有使用硅胶作为粘结剂的硅胶体系的漫反射层和发光层。当各基板的材料和类型两两相同或彼此不同时，可以使得其中的至少一块基板选用陶瓷/单晶基板，剩余的基板选择金属基板。
[0087] 在上述内容中记载了根据各模块的玻璃粉和基板的热膨胀系数选择匹配的玻璃粉和基板，也可以根据散热性能来选择各模块的基板。根据上述实施例中考虑到散热性能来选择各色段模块对应的基板可以看出，在激发光的照射下发出的反射光波长越长，该模块中选用的基板的热导率系数越高。
[0088] 各模块中的基板也可以根据实际需要选用同一种厚度，或者不同的厚度。这个实际需要主要是指各模块由于采用不同材质而导致的重量匹配问题、以及虽然各模块的结构层数不同但期望发光面的平面平齐的问题等。
[0089] 此外，各模块的漫反射层可以采用结构和成分完全相同的漫反射层，也可以根据实际需要选择不同的漫反射层，其主要区别在于反射粒子的类型和用量。
[0090] 在本发明中采用可在底板上拼接的波长转换模块，这样的构造使得各模块能够分别选择各自的基板以及与其匹配的玻璃粉、荧光粉，并进行单独烧结制备工艺。这样能够使得各模块获得更高的性能以及成品率。然后再选取合适的波长转换模块进行拼接并封装，使得整个波长转换装置的工艺制程简单，良品率高。
[0091] 根据本发明中模块化的波长转换装置，每个模块都可以进行单独的设计和制备，并分别选用合适且相匹配的基板、玻璃粉和荧光粉，能够在拼接波长转换模块时选择各种类型波长转换模块的组合，使得波长转换装置的组装更灵活方便，且各波长转换装置的设计以及制备工艺能够对于各色段模块的需求具有针对性，从而能够提高各模块的性能。
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
分析报告
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
波长热门专利
QQ群二维码
意见反馈
意见反馈