具有带有疏水性纳米结构的波长转换层的光转换设备制造技术

本发明专利技术涉及一种光转换设备(11)，其包括固态光源(2)和波长转换层(3)，波长转换层(3)被布置为对由固态光源(2)在使用中所发射的光进行至少部分波长转换，波长转换层(3)具有面向固态光源(2)的后侧(4)、以及与后侧(4)相对的前侧(5)，其中波长转换层(3)的前侧(5)限定光转换设备(11)的出射窗口。光转换设备(11)还包括具有被布置在波长转换层(3)的前侧(5)上的被间隔开的突起(66)的疏水性纳米结构(6)和被施加在疏水性纳米结构(6)的顶部上的保护涂层(7)。

Optical Conversion Equipment with Wavelength Conversion Layer with Hydrophobic Nanostructure

The invention relates to an optical conversion device (11), which comprises a solid-state light source (2) and a wavelength conversion layer (3), a wavelength conversion layer (3) arranged for at least partial wavelength conversion of light emitted by a solid-state light source (2) in use, and a wavelength conversion layer (3) having a rear (4) facing a solid-state light source (2) and a front (5) opposite to the rear (4). The front side (5) of the wavelength conversion layer (3) defines the emission window of the optical conversion device (11). The optical conversion device (11) also includes a hydrophobic nanostructure (6) with spaced protrusions (66) arranged on the front side (5) of the wavelength conversion layer (3) and a protective coating (7) applied on the top of the hydrophobic nanostructure (6).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有带有疏水性纳米结构的波长转换层的光转换设备
本专利技术涉及一种具有波长转换层的光转换设备。
技术介绍
基于包括波长转换层的固态照明技术的照明设备在本领域中是已知的，这种照明设备被称为光转换设备。波长转换层使得能够使用更高效的光源，这种光源在使用中不发射所期望颜色的光。波长转换层将来自光源的所发射的光转换成所期望颜色。然而，经常需要利用保护涂层来保护波长转换层的表面，并且由于保护涂层的材料具有与周围空气不同的折射率，因此，从光转换设备所发射的光的光谱归因于波长转换层与保护层之间的界面中的折射而改变。这可以通过改变由光源在使用中所发射的光的光谱或者通过改变波长转换层的折射率来被抵消。然而，不同的材料各自具有其自身的折射率，并且光转换设备因此必须针对不同的材料进行调谐，从而增加了产品和工艺的成本和复杂性。美国专利No.8,575,646提出使用疏水性表面来控制润湿以便为具有固态光源的设备产生硅树脂透镜。这种构造不能解决上述问题。因此，仍然期望找到一种解决方案，其改进光转换设备以提供所发射光的所期望的光谱而无需显著修改，从而避免了为生产工艺增加不必要的成本和复杂性。在WO2013/171284中，提供了一种表面为碳化硅或氮化镓材料表面的光学设备，该光学设备具有表面中形成的非周期性纳米结构，该纳米结构包括多个锥形结构，其非周期性地分布在表面上。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是改进现有技术，以解决上述问题中的至少一些问题，并且提供一种改进的光转换设备。这些和其他目的通过根据所附权利要求的光转换设备来实现。根据本专利技术的第一方面，提供一种光转换设备，其包括：-固态光源；-波长转换层，被布置为对由固态光源所发射的光进行至少部分波长转换，波长转换层具有面向固态光源的后侧、以及与后侧相对的前侧，其中波长转换层的前侧限定光转换设备的出射窗口；以及-其中光转换设备还包括被布置在波长转换层的前侧上的疏水性纳米结构。本专利技术基于以下认识：被放置在出射窗口附近的液体或其他不期望的材料可能导致由光转换设备在使用中所发射的光的色移，因为全内反射(TIR)未经转换的波长的渐逝波可以通过被光学耦合到不期望的材料时从光转换设备所发射的并且从而以不期望的方式改变光谱。为了防止或减少这种色移的发生，疏水性纳米结构被布置在波长转换层的前侧上。因此，液体和其他类型的不需要的材料可以至少与波长转换材料的前侧的表面疏远或者被去除，因为它们不会通过疏水性纳米结构粘附到表面。因此，疏水性纳米结构提供靠近波长转换层的前侧的空气层，使得通过允许渐逝波代替地与空气层相互作用来防止色移。因此，优点在于，提供了一种提供所期望颜色的简单且有成本效益的光转换设备。紧密接近应当被理解为足够小以使得在波长转换层与液体或其他不期望材料之间可能发生光学接触或光学耦合的距离。空气层应当被理解为在波长转换层的前侧上方的纳米结构中到纳米结构的末端的空气。疏水性纳米结构通过使用所谓的莲花效应(lotuseffect)为波长转换层的前侧提供疏水性。因此，纳米结构上的液体具有高接触角并且容易在表面上滚动。此外，疏水性使得不需要的材料不太可能粘附到纳米结构并且因此粘附到波长转换层的前侧。在至少一个示例性实施例中，疏水性纳米结构包括被间隔开的突起。备选地，疏水性纳米结构可以包括被间隔开的凹口。本领域技术人员认识到，无论哪种情况，疏水性纳米结构都使液体或其他不需要的材料与波长转换材料和周围环境之间的界面(例如，空气)保持一定距离，使得空气层被设置在波长转换层的前侧与突起的尖端之间。在至少一个示例性实施例中，被间隔开的突起的高度被选择为大于在波长转换层的前侧处被全内反射的光的渐逝波的穿透深度。在至少一个示例性实施例中，疏水性纳米结构的高度为至少50nm、或75nm、或100nm、或125nm、或150nm、或175nm、或200nm。例如，突起的高度可以是至少180nm。渐逝波在被反射的光束的界面之外呈指数衰减，因此疏水性纳米结构降低了渐逝波耦合到被放置在足够高度的疏水性纳米结构的顶部上的材料的可能性。优选地，纳米结构的高度被选择为大于渐逝波的穿透深度。在至少一个示例性实施例中，光转换设备还包括在波长转换层的前侧上的疏水性涂层。疏水性涂层包括提供低表面能量的材料。低表面能量有利于疏水性。疏水性材料(诸如氟碳化合物或苯乙烯(诸如PTFE))在本领域中是已知的为疏水性的。当然，也可以使用其他已知材料。疏水性涂层可以是被施加在前侧上并且因此也被施加在波长转换层的前侧上的疏水性纳米结构上的薄层，诸如1nm至25nm厚。在至少一个示例性实施例中，光转换设备还包括被施加在疏水性纳米结构的顶部上的保护涂层。在至少一个示例性实施例中，保护涂层是硅树脂或聚氨酯。保护涂层被施加以保护光转换设备免受例如机械磨损和颗粒的影响。疏水性纳米结构允许保护涂层远离波长转换层的前侧，并且因此提供渐逝波可以与之相互作用的空气层。根据本专利技术的另一方面，提供了一种照明系统，其包括被布置在载体上、并且彼此电连接的多个根据第一方面的光转换设备。本专利技术的该另一方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合本专利技术构思的第一方面所描述的那些。关于本专利技术的第一方面所提及的实施例与本专利技术的第二方面在很大程度上相容。因此，可以通过在载体上布置多个光转换设备并且电连接光转换设备来形成照明系统，使得与从单一光转换设备相比、从照明系统提供更多的光。照明系统可以是灯、条灯、灯具等。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于制造光转换设备的方法，该方法包括以下步骤：-提供固态光源；-布置波长转换层以对由固态光源在使用中所发射的光进行至少部分波长转换，波长转换层具有面向固态光源的后侧、以及与后侧相对的前侧，其中波长转换层的前侧限定光转换设备的出射窗口；以及-提供被布置在波长转换层的前侧上的疏水性纳米结构。本专利技术的该另一方面的效果和特征在很大程度上类似于上文结合本专利技术构思的第一方面所描述的那些。关于本专利技术的第一方面所提及的实施例与本专利技术的第二方面在很大程度上相容。在至少一个示例性实施例中，提供被布置在波长转换层的前侧上的疏水性纳米结构的步骤包括：-从波长转换层去除材料以提供疏水性纳米结构。在至少一个示例性实施例中，去除材料包括以下中的至少一项：激光烧蚀、蚀刻或相位掩模。在至少一个示例性实施例中，提供被布置在波长转换层的前侧上的疏水性纳米结构的步骤包括：-向波长转换层添加材料以提供疏水性纳米结构。在至少一个示例性实施例中，添加材料包括：利用自组装阵列或气相沉积。一般地，除非本文中另有明确定义，否则权利要求中所使用的所有术语将根据它们在
中的普通含义来解释。除非另有明确说明，否则对“一个(a)/一个(an)/该(the)[元件、设备、组件、装置、步骤等]”的所有引用将被开放式地解释为指代上述元件、设备、组件、装置、步骤等中的至少一个实例。应注意，本专利技术涉及权利要求中所记载的特征的所有可能组合。附图说明现在将参考示出本专利技术的(一个或多个)实施例的附图更详细地描述本专利技术的这个和其他方面。图1是根据本专利技术的至少一个实施例的光转换设备的侧视图；图2是根据本专利技术的至少另一实施例的光转换设备的侧视图；图3a至图3d是根据本专利技术的实施例的疏水性纳米结构的示意性侧视图和俯视图；图4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光转换设备(1、11)，包括：‑固态光源(2)；‑波长转换层(3)，被布置为对由所述固态光源(2)所发射的光进行至少部分波长转换，所述波长转换层(3)具有面向所述固态光源(2)的后侧(4)、以及与所述后侧(4)相对的前侧(5)，其中所述波长转换层的所述前侧(5)限定所述光转换设备(1)的出射窗口；以及‑其中所述光转换设备(1)还包括被设置在所述波长转换层的所述前侧(5)上的、具有被间隔开的突起的疏水性纳米结构(6)，以及其中所述光转换设备还包括被施加在所述疏水性纳米结构(6)的顶部上的保护涂层(7)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.05 EP 16163794.71.一种光转换设备(1、11)，包括：-固态光源(2)；-波长转换层(3)，被布置为对由所述固态光源(2)所发射的光进行至少部分波长转换，所述波长转换层(3)具有面向所述固态光源(2)的后侧(4)、以及与所述后侧(4)相对的前侧(5)，其中所述波长转换层的所述前侧(5)限定所述光转换设备(1)的出射窗口；以及-其中所述光转换设备(1)还包括被设置在所述波长转换层的所述前侧(5)上的、具有被间隔开的突起的疏水性纳米结构(6)，以及其中所述光转换设备还包括被施加在所述疏水性纳米结构(6)的顶部上的保护涂层(7)。2.根据权利要求1所述的光转换设备(1、11)，其中所述被间隔开的突起(66)的高度(D)被选择为大于在所述波长转换层的所述前侧(5)处被全内反射的光的渐逝波进入所述疏水性纳米结构(6)的穿透深度(dp)。3.根据权利要求1或2所述的光转换设备(1、11)，其中所述疏水性纳米结构(6)的高度(D)为至少50nm、或75nm、或100nm、或125nm、或150nm、或175nm、或200nm。4.根据前述权利要求中任一项所述的光转换设备(1、11)，还包括在所述波长转换层的所述前侧(5)上的疏水性涂层。5.根据前述权利要求中任一项所述的光转换设备(1、11)，其中所述保护涂层(7)是硅树脂或聚氨酯。6.一种照明系统，包括被布置在载体(20)上...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·B·M·舍恩马科斯，P·J·M·巴克姆斯，
申请(专利权)人：飞利浦照明控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL