波長(zhǎng)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)明涉及照明及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中的照明系統(tǒng)或者投影系統(tǒng)的發(fā)光裝置中，常采用激發(fā)光對(duì)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換層中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料進(jìn)行激發(fā)以產(chǎn)生受激光。但由于每個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料顆粒在受激發(fā)的過程中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換效率不可能是100%，其中所損失的能量都轉(zhuǎn)化為熱量，這就造成了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料顆粒的熱量的累積和溫度的快速上升，直接影響了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的發(fā)光效率和使用壽命O

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種能實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的快速散熱的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置和發(fā)光裝置。
[0004]本發(fā)明實(shí)施例提供一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，包括:
[0005]波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體，包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，用于吸收激發(fā)光以產(chǎn)生受激光，且所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體呈棒狀，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的表面包括位于兩端的第一底面和第二底面，以及除第一底面和第二底面以外的側(cè)面；
[0006]至少與所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的側(cè)面相接觸的反射裝置；
[0007]散熱裝置，與所述反射裝置背向所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的側(cè)面的一面的至少部分相接觸。
[0008]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種發(fā)光裝置，包括:
[0009]第一光源，用于產(chǎn)生第一激發(fā)光；
[0010]上述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，且所述第一激發(fā)光在所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體上形成的光斑位于所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的第二底面。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置，包括:
[0012]波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體，包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，用于吸收激發(fā)光以產(chǎn)生受激光，且所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體呈片狀，所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的表面包括相對(duì)的第一表面和第二表面，以及除第一表面和第二表面以外的側(cè)面；
[0013]至少與所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的第一表面和第二表面相接觸的反射裝置；
[0014]散熱裝置，與所述反射裝置背向所述波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的第一表面或第二表面的一面的至少部分相接觸。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明包括如下有益效果:
[0016]本發(fā)明中，由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料在反射裝置內(nèi)呈細(xì)長(zhǎng)的棒狀分布，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料與反射裝置的接觸面積夠大，使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收激發(fā)光以產(chǎn)生受激光的過程中所產(chǎn)生的熱量能夠快速傳遞到反射裝置上，同時(shí)反射裝置背向波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的一側(cè)設(shè)有散熱裝置，有利于發(fā)射裝置上的熱量能夠快速傳遞到空氣中，最終實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的快速散熱。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的發(fā)光裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；
[0018]圖2是本發(fā)明的發(fā)光裝置的又一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0020]實(shí)施例一
[0021]請(qǐng)參閱圖1，圖1是本發(fā)明的發(fā)光裝置的一個(gè)實(shí)施例的示意圖。如圖1所示，發(fā)光裝置100包括第一光源110、波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120、反射裝置130以及散熱裝置140。
[0022]波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120包括波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，用于吸收激發(fā)光以產(chǎn)生受激光。最常用的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料是熒光粉，例如釔鋁石榴石(YAG)熒光粉，它可以吸收紫外或藍(lán)光并受激產(chǎn)生黃色的受激光。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料還可能是量子點(diǎn)、熒光染料等具有波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換能力的材料，并不限于熒光粉。在很多情況下，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料往往是粉末狀或顆粒狀的，難以直接形成波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體，此時(shí)就需要使用一種粘接劑把各個(gè)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料顆粒固定在一起，并形成特定的形狀。最常用的是硅膠粘接劑，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、有較高的機(jī)械強(qiáng)度。但是硅膠粘接劑的可耐受溫度較低，一般在300攝氏度至500攝氏度。為了應(yīng)用于大功率的發(fā)光裝置中，優(yōu)選地，可以用無機(jī)粘接劑來將波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料粘接成一個(gè)整體，例如水玻璃或者玻璃粉，以實(shí)現(xiàn)耐高溫的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置。例如將熒光粉與玻璃粉(若溫度要求低，可以使用低溫玻璃粉)在一定的惰性氣氛保護(hù)下融化混合再成型。
[0023]本實(shí)施例中，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120呈棒狀。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的表面包括位于兩端的第一底面121和第二底面122，以及除第一底面121和第二底面122以外的側(cè)面，其中該側(cè)面可以是一個(gè)曲面，或者也可以是由多個(gè)平面接連而成，第一底面121和第二底面122的形狀面積可以相同也可以不同，在此不作限制。具體舉例來說，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120可以呈長(zhǎng)方體狀，則該長(zhǎng)方體面積最小的兩個(gè)底面分別為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的第一底面121和第二底面122，該長(zhǎng)方體的的四個(gè)側(cè)面為波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的側(cè)面。
[0024]本實(shí)施例中，反射裝置130具體為反射鏡，并環(huán)繞波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120，與波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的側(cè)面相接觸，且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的第一底面121和第二底面122不與反射裝置130接觸；即反射裝置130呈中空的筒狀，且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120位于反射裝置130的內(nèi)側(cè)，與反射裝置130的內(nèi)表面相貼。當(dāng)然，實(shí)際運(yùn)用中反射裝置130也可以有其他實(shí)現(xiàn)方式，在此不作限制。
[0025]散熱裝置140與反射裝置130背向波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的側(cè)面的一面的至少部分相接觸，以對(duì)反射裝置130以及反射裝置130內(nèi)側(cè)的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120進(jìn)行散熱。
[0026]第一光源110用于產(chǎn)生第一激發(fā)光。在本實(shí)施例中，第一光源110為藍(lán)色光源，第一激發(fā)光為藍(lán)光。第一光源I1優(yōu)選為激光光源,也可以為L(zhǎng)ED或者其他固態(tài)光源。當(dāng)然，實(shí)際運(yùn)用中第一光源110也可以是其他顏色的光源，在此不作限制。
[0027]來自第一光源110的第一激發(fā)光入射至波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的第二底面122上，并在第二底面122上形成激發(fā)光斑。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120中的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收該第一激發(fā)光并產(chǎn)生受激光。實(shí)際情況中，當(dāng)?shù)谝患ぐl(fā)光入射至第二底面122上時(shí)，最先受激的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料會(huì)吸收一部分激發(fā)光并產(chǎn)生受激光，未被吸收的第一激發(fā)光會(huì)穿透先受激的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料，并被位于更深處的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料所吸收。在某些應(yīng)用中，例如波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料為熒光粉顆粒，未被吸收的第一激發(fā)光穿透波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的同時(shí)會(huì)被散射，進(jìn)而被位于更深處的波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料所吸收。
[0028]由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的側(cè)面環(huán)繞有反射裝置130，且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收激發(fā)光后產(chǎn)生的受激光是各向同性出射的，該受激光在該反射裝置130的多次反射下，最終分為兩部分分別從第一底面121和第二底面122出射。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例中，由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料在反射裝置內(nèi)呈細(xì)長(zhǎng)的棒狀分布，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料與反射裝置的接觸面積夠大，使得波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料吸收激發(fā)光以產(chǎn)生受激光的過程中所產(chǎn)生的熱量能夠快速傳遞到反射裝置上，同時(shí)反射裝置背向波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的一側(cè)設(shè)有散熱裝置，有利于發(fā)射裝置上的熱量能夠快速傳遞到空氣中，最終實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料的快速散熱。而且，由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的第一底面和第二底面為受激光的出光面，那么在通過加長(zhǎng)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的長(zhǎng)度以增加波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料且提高激發(fā)光的光功率密度來增強(qiáng)受激光時(shí)，由于出光面保持不變，進(jìn)而使得受激光的光學(xué)擴(kuò)展量不變，且亮度提高。
[0030]本實(shí)施例中，由于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的第一底面和第二底面為受激光的出光面，那么可以通過設(shè)置第一底面和第二底面的形狀來對(duì)受激光的出射光斑進(jìn)行整形。優(yōu)選的，第一底面和/或第二底面的開口呈長(zhǎng)方形，其中該長(zhǎng)方形的長(zhǎng)邊與寬邊的比例為I比1、4比3或者16比9。在投影運(yùn)用中，光閥和投影的圖像一般呈4:3或16:9的長(zhǎng)方形。由于受激光的光斑面積和形狀分別等于第一底面和/或第二底面開口的面積和形狀，因此可通過控制第一底面和/或第二底面開口的形狀和光閥以及投影的圖像的形狀匹配?；蛘?，第一底面和/或第二底面的開口優(yōu)選呈圓形。例如在舞臺(tái)燈的應(yīng)用中，往往要求圓形光斑。圓形光斑雖然可以由波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置出射光路后端的整形裝置來整形獲得，但勻光裝置往往對(duì)方形或長(zhǎng)方形光斑效果較好，而獲得圓形光斑的整形裝置的效率往往較低。例如，圓形積分棒的混光效果不佳，需要很長(zhǎng)才能將光混合好，但此時(shí)效率就比較低。而具有圓形單元的復(fù)眼透鏡對(duì)則由于圓形單元透鏡的陣列組合不可能填滿整個(gè)平面，即圓形單元透鏡之間留有空隙，這造成空隙處光的損失而效率較低。而采用本發(fā)明則可以直接得到均勻的圓形光斑，是應(yīng)用于舞臺(tái)燈應(yīng)用的首選方案。
[0031]優(yōu)選地，反射裝置的長(zhǎng)度大于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的長(zhǎng)度，即波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的第一底面和/或第二底面位于反射裝置的內(nèi)部，而不是和反射裝置的一端持平。這樣，反射裝置長(zhǎng)于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的部分可以充當(dāng)勻光裝置，以對(duì)入射于波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換裝置的激發(fā)光和/或出射的受激光進(jìn)行勻光。
[0032]優(yōu)選地，第一底面或第二底面的面積小于I平方毫米。這樣，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體的任一部位都距離散熱裝置足夠近，減小了波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體到散熱裝置的熱阻，促進(jìn)波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體散熱。另外，受激光的出光面積足夠小，進(jìn)而使得光學(xué)擴(kuò)展量足夠小。
[0033]優(yōu)選地，波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的側(cè)面的面積大于該波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的表面積的70%。這樣，在波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的總體積保持不變的同時(shí)讓波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體120的第一底面121和第二底面122的面積盡量小，進(jìn)而減小受激光的出光面積，以減小受激光的光學(xué)擴(kuò)展量，提高受激光的亮度。
[0034]優(yōu)選地，沿著波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換體12