波長轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光源領(lǐng)域，特別是涉及一種波長轉(zhuǎn)換裝置和使用該波長轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)光裝置。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]當(dāng)前，激光光源的應(yīng)用已經(jīng)越來越得到人們的重視。激光具有高亮度、長壽命的優(yōu)點，但其光譜很窄，因此在使用中往往是利用激光激發(fā)熒光材料來形成混合發(fā)光。然而，激光的指向性過強，相干性也很強，這樣就造成出射光的不均勻(包括強度不均勻和顏色不均勻)。這個問題始終沒有得到很好的解決，這也制約了激光光源用于顯示的前景。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提出一種波長轉(zhuǎn)換裝置，包括腔體，該腔體的至少部分內(nèi)表面為反射內(nèi)表面，該反射內(nèi)表面上包括波長轉(zhuǎn)換層；該腔體包括入光口和出光口，入光口用于接收入射的激發(fā)光，該激發(fā)光入射于腔體后會激發(fā)其內(nèi)表面上的波長轉(zhuǎn)換層并使其發(fā)射受激光，該受激光最終從出光口出射；其中，入光口和出光口的面積之和小于腔體其余內(nèi)表面的面積，且入光口和出光口的位置不相對。
[0006]本發(fā)明還提出一種發(fā)光裝置，包括上述的波長轉(zhuǎn)換裝置，還包括激發(fā)光源，激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光經(jīng)過入光口入射于波長轉(zhuǎn)換裝置的腔體內(nèi)并激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層使其發(fā)射受激光，該受激光從波長轉(zhuǎn)換裝置的腔體的出光口出射。
[0007]利用該波長轉(zhuǎn)換裝置，激發(fā)光和受激光在腔體內(nèi)充分反射后出射，而且激發(fā)光不能從入光口直接投射到出光口，這樣就有效保證了出光口的出光均勻性。
[0008]
【附圖說明】
[0009]圖1A表示了本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖1B是圖1A的截面圖；
圖2是本發(fā)明的發(fā)光裝置的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3是圖2實施例中的波長轉(zhuǎn)換裝置的放大示意圖。
[0010]
【具體實施方式】
[0011]本發(fā)明提出一種波長轉(zhuǎn)換裝置，其第一實施例的結(jié)構(gòu)示意圖如圖1A所示，其截面圖如圖1B所示。該波長轉(zhuǎn)換裝置包括腔體101，該腔體101的至少部分內(nèi)表面為反射內(nèi)表面，該反射內(nèi)表面上包括波長轉(zhuǎn)換層101c。該腔體101包括入光口 1la和出光口 101b，入光口 1la用于接收入射的激發(fā)光121，該激發(fā)光入射于腔體后會激發(fā)其內(nèi)表面上的波長轉(zhuǎn)換層使其發(fā)射受激光123，該受激光123最終從出光口 1lb出射。其中，入光口 1la和出光口 1lb的面積之和小于腔體101其余內(nèi)表面的面積，且入光口 1la和出光口 1lb的位置不相對。
[0012]由于入光口 1la和出光口 1lb的面積之和小于腔體101其余內(nèi)表面的面積，因此激發(fā)光和受激光在腔體內(nèi)部都會經(jīng)過多次反射后才會大部分的從出光口 1Ib出射，這樣其出射光會非常均勻。入光口 1la和出光口 1lb的位置不相對指的是，從入光口 1la垂直于入光平面看進去不能看到出光口 1lb的任何一部分，反之亦然。這樣從入光口 1la入射的激發(fā)光就不能直接從出光口出射，這保證了出光口的出光均勻性。
[0013]出射光中包括受激光123，也可能包括剩余的激發(fā)光122。舉例來說，入射的激發(fā)光為藍光，波長轉(zhuǎn)換層包括黃色波長轉(zhuǎn)換材料(例如黃色熒光粉)，這樣受激光為黃色光，那么從腔體的出光口出射的光就是黃色受激光和剩余的藍色激發(fā)光的混合光，為白光。當(dāng)然，波長轉(zhuǎn)換層也可以包括其它顏色的波長轉(zhuǎn)換材料，例如紅色或綠色波長轉(zhuǎn)換材料；也可以包括兩種顏色的波長轉(zhuǎn)換材料，例如包括黃色和紅色波長轉(zhuǎn)換材料的混合，這樣可以有效的提高出射白光的顯色指數(shù)。
[0014]由于波長轉(zhuǎn)換層所在的內(nèi)表面為反射內(nèi)表面，該反射內(nèi)表面可以反射波長轉(zhuǎn)換層發(fā)出的受激光以及從波長轉(zhuǎn)換層透過的剩余激發(fā)光，這樣能夠提高發(fā)光效率。
[0015]可以理解，會有一部分受激光從入光口 1la射出而造成光損失，但只要入光口1la的面積控制比較小，就可以使這種損失降低到可以承受的程度。尤其是當(dāng)激發(fā)光為激光時，激光可以在入光口處匯聚的很小，這樣入光口就可以很小，從入光口損失的受激光就很少。進一步的，為了減小受激光在入光口處的損失，該波長轉(zhuǎn)換裝置還可以包括覆蓋于腔體入光口上的第一濾光片(圖中未畫出)，該第一濾光片能夠透射激發(fā)光并反射受激光，這樣受激光就會被其反射回腔體內(nèi)部而不會從入光口泄露出去。
[0016]為了進一步提高從出光口出射的光的均勻性，腔體的反射內(nèi)表面具有散射反射的屬性，這樣在反射光的同時還可以對光進行散射。構(gòu)成具有散射反射屬性的腔體的方法有很多，其中最簡單的是使用白色陶瓷材料來構(gòu)成腔體。白色陶瓷材料，例如氧化鋁多孔陶瓷或氧化硅多孔陶瓷，是常用的陶瓷材料，其加工工藝成熟，成本不高，且反射率可以做的很高。當(dāng)然也可以使用具有反射性的金屬材料來構(gòu)成腔體，最常用的是金屬鋁，其光滑表面的反射率也很高，如果再經(jīng)過鍍膜其表面反射率就更好。當(dāng)然也可以采用其它工藝，例如鍍反射膜或噴反射材料，本發(fā)明對此不做限制。
[0017]本發(fā)明中的波長轉(zhuǎn)換裝置有一個特點:激發(fā)光一旦入射于腔體內(nèi)部就會被“困住”從而多次的入射于波長轉(zhuǎn)換層，這樣在制作波長轉(zhuǎn)換層時就可以做的很薄而允許部分激發(fā)光在一次入射中不被吸收，而波長轉(zhuǎn)換層做的很薄的好處在于其散熱效果會大大提高，波長轉(zhuǎn)換層上的熱量會很容易傳遞到腔體上，這在大功率激發(fā)光激發(fā)的應(yīng)用場合會有很大的有益效果。
[0018]舉例來說，如果激光只能入射于波長轉(zhuǎn)換層一次并且要求其大部分被吸收而轉(zhuǎn)換成受激光，例如要求吸收87.5%，這樣要求波長轉(zhuǎn)換層中的波長轉(zhuǎn)換材料有多層，厚度為A。而在本發(fā)明的波長轉(zhuǎn)換裝置的腔體中，假設(shè)激發(fā)光在腔體內(nèi)平均入射于波長轉(zhuǎn)換層3次，那么激發(fā)光每次入射于波長轉(zhuǎn)換層只需要有50%被吸收，則平均來說經(jīng)過3次入射后激發(fā)光就會有87.5%被吸收而轉(zhuǎn)換成受激光，剩余的12.5%則出射。而此時由于波長轉(zhuǎn)換層每次只需要吸收50%的激發(fā)光，那么與每次必須吸收87.5%相比其厚度可以減少2/3，例如只需要兩個甚至一個波長轉(zhuǎn)換材料層(例如熒光粉層)的厚度，顯然此時每一個波長轉(zhuǎn)換顆粒到腔體內(nèi)表面