波長轉換裝置、發光裝置及雷射照明燈的製作方法

2024-04-01 16:23:05 1

本發明涉及照明領域，尤其涉及一種波長轉換裝置、發光裝置及雷射照明燈。

背景技術：

隨著半導體技術的發展，led(lightemittingdiode，發光二極體)光源因具有高效，節能，環保、成本低以及壽命長等優點，正逐步取代傳統的白熾燈和節能燈，成為一種通用的照明光源。

在現有的led汽車大燈中，led光源位於車燈反光碗的焦點處，led光源出射的光束經車燈反光碗收集以及後端光學系統(包括擋板、透鏡等)的配光，最終投射出所需要的遠近光場分布。該種可以得到滿足需求的汽車大燈近光的配光分布，然而在形成遠光分布時，由於受到當前led光源亮度的限制，通常存在中心照度明顯不夠的問題，在例如舞檯燈光照明、汽車大燈、投影顯示等需要超高亮度光源的應用領域，led光源便難以滿足要求了。

針對上述問題，現有技術中提出一種雷射照明燈，通過在車燈反光碗外側設置雷射源發射雷射束並投射至車燈反光碗內側的螢光材料上，激發出螢光並經過車燈反光碗反射後按指定方向出射，以形成在規定的立體角內行進的光束。由於現有技術中通常將螢光層直接至於反射基板的上表面，當雷射束投射到螢光材料上時，由於螢光材料具有一定厚度，因此有一部分光會進入螢光材料的內部並從其側面發散出去，從而形成非指定方向的雜光，降低照明效果；此外，由於螢光材料的位置需與反光碗內側的焦點對應，通常情況下要求螢光材料上表面的中心與反光碗內側的焦點重合，而上述方法對於螢光材料的定位難度大，操作麻煩，且容易存在偏差而影響照明效果。

技術實現要素：

本發明提供了一種波長轉換裝置、發光裝置及雷射照明燈，以解決現有技術中存在的照明效果不好，以及螢光層定位難度大、操作麻煩的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案是：一種波長轉換裝置，包括由上至下依次設置的第一反射基板和第二反射基板以及設於所述第一反射基板中的螢光層，所述第一反射基板中設有大於所述螢光層的通孔，所述螢光層位於所述通孔內，螢光層的側面與所述通孔的側面之間設有漫反射層，所述螢光層的下表面與所述第二反射基板的上表面接觸。

進一步的，所述螢光層的下表面與所述第二反射基板的上表面之間還設有漫反射層。

進一步的，所述漫反射層為鋁板或氧化矽和矽膠的混合物或氧化鈦和矽膠的混合物或碳化矽和矽膠的混合物。

進一步的，所述第一反射基板和第二反射基板採用鋁或陶瓷材料製成。

進一步的，所述通孔與所述第一反射基板同軸設置。

進一步的，所述第一反射基板的厚度與所述螢光層的厚度相適配。

進一步的，所述第二反射基板的上表面設有鍍銀層。

進一步的，還包括設於所述第二反射基板下方的散熱單元。

本發明還提供一種發光裝置，包括雷射源單元和反射單元，還包括如上所述的波長轉換裝置，所述反射單元為曲面鏡，所述波長轉換裝置中螢光層的上表面中心與所述曲面鏡內側的焦點重合。

本發明還提供一種雷射照明燈，包括如上所述的發光裝置。

本發明提供的波長轉換裝置、發光裝置及雷射照明燈，該波長轉換裝置包括由上至下依次設置的第一反射基板和第二反射基板以及設於所述第一反射基板中的螢光層，所述第一反射基板中設有大於所述螢光層的通孔，所述螢光層位於所述通孔內，螢光層的側面與所述通孔的內壁之間設有漫反射層，所述螢光層的下表面與所述第二反射基板的上表面接觸。通過在第一反射基板中設置大於螢光層的通孔，將螢光層置於該通孔內，並在螢光層的側面與所述通孔的內壁之間設置漫反射層，一方面便於準確定位和限位螢光層，提高螢光層的安裝和定位便捷度，避免其在使用過程中發生移動，另一方面，通過漫反射層將從螢光層的側面發散出去的光線反射回螢光層內，保證光線從螢光層上表面射出，避免形成非指定方向的雜光，提高照明效果；此外，通過在第一反射基板的下方設置第二反射基板，且螢光層的下表面與所述第二反射基板的上表面接觸，一方面起到了反射光束的作用，避免雷射束從螢光層下方發散出去，提高了光線利用率，保證了照明安全性；另一方面也起到了導熱的作用，將螢光層中產生的熱量快速導出，便於有效散熱，提高了穩定性和照明效果。

附圖說明

圖1是本發明一具體實施方式中波長轉換裝置的結構示意圖；

圖2是本發明一具體實施方式中第一反射基板和第二反射基板的結構示意圖；

圖3是本發明一具體實施方式中發光裝置的結構示意圖。

圖中所示：100、波長轉換裝置；10、第一反射基板；110、通孔；20、第二反射基板；30、螢光層；40、漫反射層；50、散熱單元；200、雷射源單元；300、反射單元；310、通光部。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作詳細描述：

如圖1-2所示，本發明提供了一種波長轉換裝置100，包括由上至下依次設置的第一反射基板10和第二反射基板20以及設於所述第一反射基板10中的螢光層30，所述第一反射基板10中設有大於所述螢光層30的通孔110，所述螢光層30位於所述通孔110內，螢光層30的側面與所述通孔110的內壁之間設有漫反射層40，所述螢光層30的下表面與所述第二反射基板20的上表面接觸。具體的，通過在第一反射基板10中設置大於螢光層30的通孔110，將螢光層30置於該通孔110內，並在螢光層30的側面與所述通孔110的內壁之間設置漫反射層40，一方面便於準確定位和限位螢光層，提高螢光層30的安裝和定位便捷度，避免其在使用過程中發生移動，另一方面，通過漫反射層40將從螢光層30的側面發散出去的光線反射回螢光層30內，保證光線從螢光層30上表面射出，避免形成非指定方向的雜光，提高照明效果。通過在第一反射基板10的下方設置第二反射基板20，且螢光層30的下表面與所述第二反射基板20的上表面接觸，一方面起到了反射光束的作用，避免雷射束從螢光層30下方發散出去，提高了光線利用率，也保證了照明安全性；另一方面也起到了導熱的作用，可以將螢光層30中產生的熱量快速導出，便於有效散熱，提高了穩定性和照明效果。

優選的，所述螢光層30的下表面與所述第二反射基板20的上表面之間還設有漫反射層40，進一步提高反射率，確保光線不會從螢光層30底部洩露出去。

優選的，所述漫反射層40為鋁板或氧化矽和矽膠的混合物或氧化鈦和矽膠的混合物或碳化矽和矽膠的混合物，當然也可以使用其他具有較高的反射率的物質，用於對雷射束進行反射，使其最終從螢光層210的上表面出射，避免出現沿非指定方向出射的雜光，提高照明效果。具體的，當使用鋁板時，可以使用一塊鋁板包覆於螢光層30側面和底面的外周或使用多塊鋁板填設於螢光層30與通孔110之間，並保證螢光層30的側面與通孔110的內壁之間沒有間隙，避免螢光層30在使用時發生移動。當使用氧化矽和矽膠的混合物或氧化鈦和矽膠的混合物時，可以將混合物填充在螢光層30的側面和底面的外周與通孔110之間，還可以起到粘結固定的作用。本發明中，漫反射層40的高度略高於螢光層30的高度，只要保證不對入射至螢光層30上的雷射束以及從螢光層30上反射並投射至反射單元300上的光線進行遮擋即可，以保證反射效果。此外，為了方便對焦，在放置或者填充漫反射層時，需保證螢光層30與通孔110同軸設置。

請繼續參照圖1，所述第一反射基板10的厚度與所述螢光層30的厚度相適配。此處的相適配不是指完全等同，在實際應用中，第一反射基板10可以略高於螢光層3或略低於螢光層30，只要不對入射至螢光層30上的雷射束以及從螢光層30上反射並投射至反射單元300上的光線進行遮擋即可。

優選的，所述通孔110與所述第一反射基板10同軸設置，即加工時以第一反射基板10的中心為中心軸加工出通孔110，提高了定位準確性。通孔110通常採用線切割的方式進行加工，由於螢光層30的厚度較小，若在第一反射基板10上僅切割出與螢光層30的厚度相適配的凹槽的難度非常大，因此本申請採用兩個反射基板，並在第一反射基板10中切割出用於定位螢光層30的通孔110，大大降低了加工難度和時間，進一步降低了加工成本。

優選的，所述第一反射基板10和第二反射基板20採用鋁或陶瓷材料製成。一方面，鋁或陶瓷材料價格低廉，降低了使用成本；另一方面，兩者均具有高反射率，不僅可以起到發射光線的作用，避免光線從螢光層30的底面或側面發散出去而降低了雷射束的利用效率，甚至還會導致雷射束外洩而引起安全問題；此外鋁或陶瓷材料還具有良好的導熱性，可以將螢光層30上產生的熱量快速導出，避免螢光層30溫度過高而影響其正常工作以及降低壽命的問題。

優選的，所述第二反射基板20的上表面設有鍍銀層(圖中未示出)。在第二反射基板20上表面鍍銀層用於進一步提高反射率和導熱效果。

優選的，所述第二反射基板20的尺寸不小於所述第一反射基板10的尺寸，本發明中主要指第二反射基板20的長和寬均不小於第一反射基板10的長和寬，以保證反射效果的同時加快導熱速度。

優選的，所述第一反射基板10和第二反射基板20同軸設置，以便於安裝和定位，同時提高對螢光層30的均勻散熱效果。需要說明的，第一反射基板10與第二反射基板20之間通過透明膠粘接或通過其他方式連接，且在使用過程中需保持兩者的位置相互穩定，不發生偏移。

優選的，上述波長轉換裝置還包括設於所述第二反射基板20下方的散熱單元50，用於將螢光層30上的熱量快速散發出去，該散熱單元50可以實鏤空或其他結構，保證散熱效果即可。

本發明還提供了一種發光裝置，包括雷射源單元200和反射單元300，還包括如上所述的波長轉換裝置100，所述反射單元300為曲面鏡，所述波長轉換裝置100中螢光層30的上表面中心與所述曲面鏡內側的焦點重合。如圖3所示，雷射源單元200發射的雷射束投射至所述波長轉換裝置100上並激發出螢光，所述螢光經過所述反射單元300反射後按指定方向出射，以形成在規定的立體角內行進的照明光束，由于波長轉換裝置100中螢光層30的上表面中心與所述曲面鏡內側的焦點重合，因此從波長轉換裝置100上激發出螢光通過反射單元300反射後便會形成沿水平方向出射的平行光。且本實施例中，所述雷射源單元200和波長轉換裝置100分設於所述反射單元300的兩側，反射單元300上設有用於透過雷射束的通光部310。

本發明還提供了一種雷射照明燈，包括如上所述的發光裝置，該照明燈可適用於舞檯燈、探照燈、汽車大燈、投影顯示等需要超高亮度光源的應用領域，如汽車前照燈。

綜上所述，本發明提供的波長轉換裝置100、發光裝置及雷射照明燈，該波長轉換裝置100包括由上至下依次設置的第一反射基板10和第二反射基板20以及設於所述第一反射基板10中的螢光層30，所述第一反射基板10中設有大於所述螢光層30的通孔110，所述螢光層30位於所述通孔110內，螢光層30的側面與所述通孔110的內壁之間設有漫反射層40，所述螢光層30的下表面與所述第二反射基板20的上表面接觸。具體的，通過在第一反射基板10中設置大於螢光層30的通孔110，將螢光層30置於該通孔110內，並在螢光層30的側面與所述通孔110的內壁之間設置漫反射層40，一方面便於準確定位和限位螢光層，提高螢光層30的安裝和定位便捷度，避免其在使用過程中發生移動，另一方面，通過漫反射層40將從螢光層30的側面發散出去的光線反射回螢光層30內，保證光線從螢光層30上表面射出，避免形成非指定方向的雜光，提高照明效果。通過在第一反射基板10的下方設置第二反射基板20，且螢光層30的下表面與所述第二反射基板20的上表面接觸，一方面起到了反射光束的作用，避免雷射束從螢光層30下方發散出去，提高了光線利用率，也保證了照明安全性；另一方面也起到了導熱的作用，可以將螢光層30中產生的熱量快速導出，便於有效散熱，提高了穩定性和照明效果。

雖然說明書中對本發明的實施方式進行了說明，但這些實施方式只是作為提示，不應限定本發明的保護範圍。在不脫離本發明宗旨的範圍內進行各種省略、置換和變更均應包含在本發明的保護範圍內。