发光设备制造技术

本发明专利技术涉及一种发光设备，包括：衬底（102）；布置在衬底上的半透明混光元件；颜色转换元件（110），其被布置在半透明混光元件的顶部上并且被布置成使得来自半透明混光元件的光被耦合到颜色转换元件中；以及激光二极管（104），其被配置成向半透明混光元件中发射第一颜色的光（106）；其中颜色转换元件（110）被配置成将第一颜色的光的部分转换成第二颜色，将第一颜色的光与第二颜色的光混合以生成第三颜色的光，并且发射第三颜色的光；其中半透明混光元件被制成具有超过瓦特每开尔文每米、W/mK的热导率。

Luminous equipment

The invention relates to a light emitting device includes: a substrate (102) disposed on the substrate; the translucent light mixing element; color conversion element (110), which is arranged in the top element on the translucent mixed light and are arranged so that the light from the translucent light mixing element is coupled to the color conversion element; and the laser diode (104), configured to transmit a first color light translucent mixed element in light (106); the color conversion element (110) configured to convert the first color light part is converted into second colors, mixing the light color of the first color light and the second to generate third color light third, and the emission color of light; the translucent light mixing element is made with more than watts per Kelvin per meter, thermal conductivity rate of W/mK.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发光设备
本专利技术涉及利用颜色转换的发光设备。
技术介绍
为了获得例如白色光，从LED或激光二极管发射的光可以与从在已经吸收了从LED或激光二极管发射的光的磷光体层中的磷光体颗粒发射的波长转换光混合。当从LED或激光二极管发射的光被波长转换时，由于斯托克斯位移（Stokesshift）和光吸收的缘故，由磷光体层生成热量。当最初发射的光的强度或通量密度增加时，例如它是从激光二极管发射的，磷光体层的加热功率也增加。如可以从上文中理解，磷光体层的每单位面积的加热功率取决于磷光体层的面积。这意味着，当磷光体的面积是大的时，所生成的热量更容易通过例如磷光体被安装到其上的衬底驱散。另一方面，当磷光体层的面积减小时，这意味着每单位面积的加热功率增大。这可以致使磷光体层经受温度淬火，因为所有生成的热量不能驱散。温度淬火的效果是磷光体层的发射强度显著减小。在许多实施例中，有利的是，减小磷光体层的面积，因为用于包括磷光体层的发光设备的可用空间是小的。在JP2009087570（SharpKK）中，这样的减小的尺寸据称通过例如减小激光束与光导之间的耦合面积以使得激光束与光导之间的耦合面积和光导与磷光体层之间的耦合面积二者之间的比率增加来实现。然而，由于散热问题没有解决，因此磷光体层不能太小，不然温度淬火的风险增加。相应地，存在针对一种实现包括磷光体层的发光设备的改进方式的需要，其中发光设备具有改进的热特性。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是克服此问题并且提供一种具有改进的热管理的照明设备。根据本专利技术的第一方面，这个和其他目的通过一种发光设备实现，该发光设备包括：衬底；布置在衬底上的半透明混光元件；颜色转换元件，其被布置在半透明混光元件的顶部上并且被布置成使得来自半透明混光元件的光被耦合到颜色转换元件中；以及激光二极管，其被配置成向半透明混光元件中发射第一颜色的光。颜色转换元件被配置成将第一颜色的光的部分转换成第二颜色，将第一颜色的光与第二颜色的光混合以生成第三颜色的光，以及发射第三颜色的光。半透明混光元件具有超过10瓦特每开尔文每米、W/mK的热导率。措辞“半透明的”将被理解为允许光的通过。因此，半透明的将被理解为“允许光的通过”并且半透明材料可以清透的（即透明的），或者透射和漫射光以使得在光导之外的物体不能被清楚地看到。透明的将被理解为“能够被看透”。在本说明书的上下文中，术语“被配置成将第一颜色的光的部分转换成第二颜色”应当被理解为第一颜色的光的有限部分或第一颜色的所有或几乎所有光被转换成第二颜色。作为示例，第一颜色的光可以是蓝色光，其被部分地转换成第二颜色，该第二颜色为黄色。蓝色和黄色光可以混合成第三颜色的光，第三颜色可以是白色。在第二示例中，蓝色光可以被完全转换成第二颜色，第二颜色可以是琥珀色光。在此情况下，第二和第三颜色可以是相同的。在光转换元件中由于斯托克斯位移或吸收而生成的作为热量的任何功率需要被驱散到散热器。典型地，此热量经由衬底的底部被输送至发光设备附接到的散热器。一般地，通过热辐射或对流完成的驱散在这种类型的应用中是非常低的。因而，热量需要穿过半透明混光元件。通过提供发光设备，其中半透明混光元件具有至少10W/mK的特定热导率，散热器与颜色转换元件之间的所得的温度差减小。这种情况的优点在于，可以在不冒颜色转换元件的温度淬火的风险的情况下增加激光二极管的功率。可替换地或此外，可以减小半透明混光元件的面积，因为颜色转换元件中的温度差取决于激光二极管的功率、半透明混光元件的面积以及半透明混光元件的热导率之间的比率。根据本专利技术的实施例，半透明混光元件由蓝宝石、氮氧化铝、氧化钇、钇铝石榴石或氟化镁制成。所有这些材料都具有超过10W/mK的热导率。根据一些实施例，使用合成蓝宝石，其制造起来相对容易和廉价并且因而出于成本的原因是有利的。与诸如玻璃之类的常见混光元件材料相比，这些材料中的一些还具有对刮擦的改进的抵抗力。根据本专利技术的另外的实施例，颜色转换元件中的功率密度为2W/mm2或更多。此功率密度是可以在当前可用的高功率LED中实现的功率密度的2-3倍高。这允许由发光设备发射的光的更高亮度。由于半透明混光元件具有至少2W/mK的特定热导率，因此颜色转换元件可以在不冒温度淬火风险的情况下管理这样的高功率密度。根据另外的实施例，颜色转换元件中的功率密度为4W/mm2或更多。根据又一些另外的实施例，颜色转换元件中的功率密度为10W/mm2或更多。术语“功率密度”在本说明书的上下文中应当被理解为在下述二者之间的比率：-进入颜色转换元件中并且由于斯托克斯位移或吸收而被转换成热量的激光束的功率的部分，以及-颜色转换元件的面积。这将在下面进一步描述。根据本专利技术的实施例，衬底是激光二极管和颜色转换元件布置到其上的公共衬底。这促进了更小的发光设备和更容易的制造过程。根据本专利技术的实施例，激光二极管被贴近颜色转换元件布置。激光二极管（即激光二极管的用于发射光的出射窗）可以例如布置成距离颜色转换元件30-70μm。这可以减小发光设备的总尺寸。这还可以减少对用于将激光束聚焦到半透明混光元件以便进一步引导至颜色转换元件的透镜或其他准直构件的需要。而且，通过将激光二极管贴近颜色转换元件并且因而贴近半透明混光元件放置，可以减小在激光束中耦合所需的半透明混光元件的面积。这可以减小发光设备的尺寸。根据本专利技术的实施例，颜色转换元件和/或半透明混光元件包括反射涂层。因此，由颜色转换元件发射的光可以被导向某个方向。另外的效果可以是，在半透明混光元件在不用于从激光二极管向内耦合光且也不用于向外耦合光到颜色转换元件中的区域上包括反射涂层的情况下，经由半透明混光元件耦合到颜色转换元件中的光的部分增加。根据本专利技术的实施例中，激光二极管被配置成向半透明混光元件的侧面的子部分中发射第一颜色的光，并且其中半透明混光元件在除了该子部分之外的整个侧面上被提供有反射涂层。这可以增加发光设备的效果，即增加由发光设备发射的光的量，因为来自半透明混光元件的光泄漏可以得到减少。根据本专利技术的另外的实施例，激光二极管被配置成沿着衬底的表面向半透明混光元件中发射光，并且其中颜色转换元件被布置成在基本垂直于衬底的表面的方向上发射光。与激光二极管被布置在半透明混光元件下方的情况相比，这可以减小发光设备的厚度。术语“发光设备的厚度/高度”在本说明书的上下文中应当被理解为从衬底到颜色转换元件的顶部（即颜色转换元件的离衬底最远的部分）的距离。根据本专利技术的实施例，发光元件进一步包括布置在激光二极管与半透明混光元件之间的半透明波导元件，其中激光二极管被配置成经由波导元件向半透明混光元件中发射第一颜色的光。这可以在激光束撞击半透明混光元件之前减少该激光束的传播，其允许激光二极管与半透明混光元件支架的某个距离。这还创建了关于反射涂层的实现的自由，例如漫射的反射侧面涂层可以应用于预装配在衬底上的半透明混光元件，该衬底在顶部上具有光光转换元件且在侧面具有波导元件。波导元件的表面在该过程期间可以被保护，并且将不受应用侧面涂层的过程的影响。这可以进一步减小来自激光二极管的光被发射到其中的半透明混光元件的侧面的子部分的高度和宽度。这是有利的，因为它可以减少在混光元件中多次光反射之后通过此子部分的光损失。措辞“波本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光设备（100），包括：衬底（102）；半透明混光元件（108），其布置在衬底上；颜色转换元件（110），其被布置在半透明混光元件的顶部上并且被布置成使得来自半透明混光元件的光被耦合到颜色转换元件中；以及激光二极管（104），其被配置成向半透明混光元件发射第一颜色的光（106）；其中所述颜色转换元件被配置成将第一颜色的光的部分转换成第二颜色，将第一颜色的光与第二颜色的光混合以生成第三颜色的光，并且发射第三颜色的光；其中所述半透明混光元件具有超过10瓦特每开尔文每米、W/mK的热导率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.02 EP 14183236.01.一种发光设备（100），包括：衬底（102）；半透明混光元件（108），其布置在衬底上；颜色转换元件（110），其被布置在半透明混光元件的顶部上并且被布置成使得来自半透明混光元件的光被耦合到颜色转换元件中；以及激光二极管（104），其被配置成向半透明混光元件发射第一颜色的光（106）；其中所述颜色转换元件被配置成将第一颜色的光的部分转换成第二颜色，将第一颜色的光与第二颜色的光混合以生成第三颜色的光，并且发射第三颜色的光；其中所述半透明混光元件具有超过10瓦特每开尔文每米、W/mK的热导率。2.根据权利要求1的发光设备，其中所述半透明混光元件由蓝宝石、氮氧化铝、氧化钇、钇铝石榴石或氟化镁制成。3.根据权利要求1或2的发光设备，其中所述颜色转换元件适于耐受2W/mm2或更多的功率密度。4.根据权利要求1-3中任一项的发光设备，其中所述衬底是激光二极管和颜色转换元件布置于其上的公共衬底。5.根据权利要求1-4中任一项的发光设备，其中所述激光二极管被布置成贴近所述颜色转换元件。6.根据权利要求1-5中任一项的发光设备，其中所述颜色转换元件和/或所述半透明混光元件包括反射涂层（202）。7.根据权利要求1-6中任一项的发光设备，其中所述激光二极管被配置成向所述半透明混光元件的侧面的子部分（502）中发射第一颜色的光，并且其中所述半透明混光元件在除...

【专利技术属性】
技术研发人员：J舒格，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL