發(fā)光裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及光源領(lǐng)域，特別是涉及一種發(fā)光裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]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(diǎn)，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(qiáng)，相干性也很強(qiáng)，這樣就造成出射光的不均勻(包括強(qiáng)度不均勻和顏色不均勻)。這個(gè)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型提出一種發(fā)光裝置，包括波長轉(zhuǎn)換裝置和激發(fā)光源，激發(fā)光源發(fā)射的激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換裝置并使其發(fā)射受激光，該激發(fā)光為激光；還包括位于激發(fā)光源與波長轉(zhuǎn)換裝置光路之間的分光裝置，從波長轉(zhuǎn)換裝置出射的光面向該分光裝置發(fā)射，且該分光裝置具有透射激發(fā)光的P偏振光并反射其S偏振光的屬性；激發(fā)光以P偏振光入射于分光裝置，且分光裝置以透射的方式引導(dǎo)激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換裝置同時(shí)以反射的方式引導(dǎo)受激光形成該發(fā)光裝置出射光；或者，激發(fā)光以S偏振光入射于分光裝置，且分光裝置以反射的方式引導(dǎo)激發(fā)光入射于波長轉(zhuǎn)換裝置同時(shí)以透射的方式引導(dǎo)受激光形成該發(fā)光裝置出射光。
[0004]應(yīng)用本實(shí)用新型提出的發(fā)光裝置，激發(fā)光經(jīng)過波長轉(zhuǎn)換裝置散射后從面向分光裝置發(fā)射出來，此時(shí)的激發(fā)光的偏振態(tài)被打散并包括部分S偏振光，這部分S偏振光會被分光裝置反射并與受激光一起形成發(fā)光裝置的出射光。這樣就形成了部分激發(fā)光和受激光的混合光。
【附圖說明】
[0005]圖1表示了本實(shí)用新型的發(fā)光裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0006]圖2A至2C表示了本實(shí)用新型第一實(shí)施例中波長轉(zhuǎn)換裝置中光的作用原理；
[0007]圖3A至3E表示了本實(shí)用新型中波長轉(zhuǎn)換裝置的凹槽的可能形式；
[0008]圖4A和4B表不了本實(shí)用新型的發(fā)光裝置的另外兩個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0009]圖5A和5B表示了本實(shí)用新型的發(fā)光裝置中分光裝置的透射譜的兩個(gè)舉例；
[0010]圖6A表示了本實(shí)用新型的發(fā)光裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖6B表不了圖6A所不實(shí)施例的分光裝置的正視圖；
[0012]圖7表示了本實(shí)用新型的發(fā)光裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖8表示了本實(shí)用新型的發(fā)光裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖9表示了本實(shí)用新型的發(fā)光裝置的另一個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本實(shí)用新型提出一種發(fā)光裝置，圖1為發(fā)光裝置的第一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。該發(fā)光裝置包括波長轉(zhuǎn)換裝置。該波長轉(zhuǎn)換裝置包括基板101，該基板上包括凹槽102，該凹槽102的內(nèi)表面具有對光的散射反射性。波長轉(zhuǎn)換裝置還包括波長轉(zhuǎn)換層102a，該波長轉(zhuǎn)換層102a覆蓋于凹槽102的至少部分內(nèi)表面。具體來說在本實(shí)施例中，凹槽102的截面為矩形，即該凹槽102的內(nèi)表面包括一個(gè)平的底部和側(cè)壁，而波長轉(zhuǎn)換層102a覆蓋于凹槽102的底部。
[0016]本實(shí)施例的發(fā)光裝置還包括激發(fā)光源106和聚焦透鏡104，聚焦透鏡104的焦點(diǎn)位于波長轉(zhuǎn)換裝置的基板凹槽102的開口上。該激發(fā)光源106發(fā)射的激發(fā)光121經(jīng)過聚焦透鏡104后入射于凹槽102內(nèi)并激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層102a使其發(fā)射受激光，凹槽102的出射光122從其開口出射后經(jīng)聚焦透鏡122收集并出射。出射光122包括受激光，也可能包括剩余的激發(fā)光。
[0017]下面以圖2A來解釋本實(shí)施例中光在凹槽中的作用原理。如圖2A所示，激發(fā)光221經(jīng)過聚焦透鏡204后聚焦于基板201的凹槽202的開口處，然后分散開并入射于凹槽內(nèi)。由于凹槽的內(nèi)表面具有對光的散射反射性，因此當(dāng)這些激發(fā)光221入射于凹槽內(nèi)的波長轉(zhuǎn)換層202a時(shí)已經(jīng)可以在波長轉(zhuǎn)換層上分布的很均勻，這樣其激發(fā)波長轉(zhuǎn)換層的轉(zhuǎn)換效率就很高。接下來，從波長轉(zhuǎn)換層202a出射的受激光(以光線222為例)，和剩余的激發(fā)光，都會再次經(jīng)過凹槽202的側(cè)壁散射和反射，最終形成均勻的混合光從凹槽202的開口出射，出射光被聚焦透鏡204所收集。因此，由于有了凹槽內(nèi)表面的散射和反射，受激光本身會形成均勻的光分布出射，而受激光和剩余的激發(fā)光也會均勻的混合出射，從而解決了發(fā)光均勻性的問題。
[0018]在本實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換層102a僅覆蓋了凹槽的底部。然而在實(shí)際應(yīng)用中，波長轉(zhuǎn)換層可能覆蓋凹槽的其它內(nèi)表面，甚至波長轉(zhuǎn)換層可能覆蓋凹槽的所有內(nèi)表面。圖2B和2C用于解釋在波長轉(zhuǎn)換層覆蓋凹槽的所有內(nèi)表面的情況下光線在凹槽中的作用原理。如圖2B所示，激發(fā)光221經(jīng)過聚焦透鏡204后聚焦于基板201的凹槽202的開口處，然后分散開并入射于凹槽內(nèi)。由于凹槽內(nèi)表面都覆蓋有波長轉(zhuǎn)換層202a，因此激發(fā)光221的各光線將入射于波長轉(zhuǎn)換層202a的不同位置，這實(shí)際上就增大的波長轉(zhuǎn)換層202a被激發(fā)光照射的面積(比較圖2A可以更清楚的看出)，這就等效于降低了激發(fā)光的光功率密度，從而提高了波長轉(zhuǎn)換層的光轉(zhuǎn)換效率。另一方面，如圖2C所示，一束激發(fā)光221入射于波長轉(zhuǎn)換層后，部分會被吸收產(chǎn)生受激光222a，其它部分則被凹槽的內(nèi)表面散射反射形成反射的激發(fā)光221a，該反射的激發(fā)光221a并不能輕易的射出凹槽而是會再次入射于凹槽的內(nèi)表面從而再次產(chǎn)生受激光222b，當(dāng)然最終也會有部分剩余的激發(fā)光221b最終從凹槽出射。這樣能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)效果:第一，激發(fā)光和受激光都在凹槽內(nèi)部反復(fù)的反射和散射從而能夠充分的混合和均勻化；第二，激發(fā)光一旦入射于凹槽內(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(shí)就可以做的很薄而允許部分激發(fā)光不被吸收，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基板上，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。
[0019]舉例來說，假設(shè)激發(fā)光每次入射于波長轉(zhuǎn)換層只有50%被吸收，那么如果激發(fā)光在凹槽內(nèi)平均入射于波長轉(zhuǎn)換層3次，則平均來說激發(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，這是可以接受的。而如果波長轉(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(gè)甚至一個(gè)波長轉(zhuǎn)換顆粒層(例如熒光粉層)的厚度，顯然此時(shí)每一個(gè)波長轉(zhuǎn)換顆粒到基板距離都大大縮短了，因此散熱效果大幅度提升。目前廣泛使用的熒光粉的顆粒度大致在10微米到20微米之間，因此本實(shí)施例中優(yōu)選的很薄的波長轉(zhuǎn)換層的厚度應(yīng)不大于50微米，而若工藝控制得當(dāng)，波長轉(zhuǎn)換層的厚度應(yīng)控制在30微米左右(例如25微米至35微米之間)。當(dāng)然，此處對波長轉(zhuǎn)換層厚度的舉例并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。
[0020]在本實(shí)施例中，受激光和剩余激發(fā)光都可以在凹槽中得到充分的均勻化，而兩者之間也可以在凹槽中充分的混合。這給我們的發(fā)光裝置的設(shè)計(jì)帶來了很多便利和選擇:既可以選擇受激光和剩余激發(fā)光的混合光，也可以把剩余激發(fā)光過濾掉而至剩下受激光。例如，使用藍(lán)光作為激發(fā)光，波長轉(zhuǎn)換層中包括黃色波長轉(zhuǎn)換材料，則該發(fā)光裝置可以得到剩余藍(lán)光和受激發(fā)射的黃光的均勻混合的白光。再例如，使用藍(lán)光或紫外光為激發(fā)光，波長轉(zhuǎn)換層中包括綠色或紅色波長轉(zhuǎn)換材料，并在后續(xù)光路中把剩余激發(fā)光過濾掉，則該發(fā)光裝置可以得到均勻的綠色或紅色受激光。
[0021]綜上所述，可以理解，凹槽的深度會影響到受激光和/或剩余激發(fā)光在凹槽內(nèi)的混合程度。優(yōu)選的，凹槽的深度與其開口口徑的比值不小于1，這樣可以得到比較好的混合效果同時(shí)也不會因?yàn)楣饩€在凹槽內(nèi)部反射次數(shù)太多而影響效率。其中，凹槽的深度指的是凹槽口平面到凹槽底部的最大距離，而凹槽的開口口徑指的是凹槽開口的外接圓直徑。當(dāng)然，如果可以犧牲部分效率而提高混光均勻性，可以加大凹槽深度與開口口徑的比值，反之則減小該比值。
[0022]在本實(shí)施例中，基板的凹槽內(nèi)表面具有對光的散射反射性對本實(shí)用新型的有益效果發(fā)揮了重要作用。實(shí)現(xiàn)這一特征的方法有多種，其中最簡單的就是選擇白色陶瓷材料作為基板的材料，例如氧化鋁陶瓷、氧化硅陶瓷、氧化鋯陶瓷等，這樣就能夠通過材料選擇直接實(shí)現(xiàn)該