发光聚集器、发光设备及投影光源制造技术

本发明专利技术公开了一种发光聚集器、发光设备及投影光源。发光聚集器具有光出射表面、光入射表面和与光出射表面相对的对侧表面。发光聚集器具有层叠的多层结构。所述多层结构包括位于中心的至少一层芯层和层叠在所述至少一层芯层两侧的包层，所述包层能够透过具有第一波长分布的光，所述至少一层芯层能够将具有所述第一波长分布的光转换为具有第二波长分布的光。所述对侧表面设置有防止光线漏出的遮光元件，并且所述光入射表面的面积大于所述光出射表面的面积。所述发光设备及投影光源设置有所述发光聚集器和光源。根据本发明专利技术，能够抑制发光聚集器的温度的剧烈变化，防止了因内部温度剧烈变化而导致的器件故障。此外，能够使发光聚集器内部热场分布更加均匀，减小了热效应。

【技术实现步骤摘要】
发光聚集器、发光设备及投影光源
本专利技术涉及发光聚集器、发光设备及投影光源。具体地，本专利技术涉及热场均匀分布的发光聚集器和使用这样的发光聚集器的发光设备及投影光源。
技术介绍
近年来，在聚光照明、数字光投影等领域，如何获得具有更高亮度并且更节能的光源一直是研究的热点。其中，使用将更短波长的光在高度透明的发光材料中转换为更长波长的光的波长转换器的发光设备成为了一个主要的研究方向。例如，飞利浦公司开发的HLD(HighLumenDensity)光源就是利用高度透明的发光材料将具有较短波长的光转换为较长波长的光，并在小面积表面对较长波长进行提取，由此实现了高亮度、小光学扩展量的光输出。在该光源中，高度透明的发光材料同时起到聚光和波长转换两个作用，可以被称为发光聚集器。如上所述的发光聚集器在波长转换过程中，由于斯托克斯位移，导致热量在其内部聚集，导致较严重的热效应。在现有技术中，通常使用周围冷却系统对发光聚集器进行冷却。但这种方式会造成发光聚集器内部的热场分布不均匀，产生较严重的热效应，从而影响器件的光学性能和机械性能。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术期望提供一种内部温度过渡均匀并且热效应减小的发光聚集器以及使用该发光聚集器的发光设备。根据本专利技术的实施例，公开了一种发光聚集器，所述发光聚集器具有光出射表面、光入射表面以及与所述光出射表面相对的对侧表面，并且所述发光聚集器具有层叠的多层结构。所述多层结构包括位于中心的至少一层芯层和层叠在所述至少一层芯层两侧的包层，所述包层能够透过具有第一波长分布的光，所述至少一层芯层能够将具有所述第一波长分布的光转换为具有第二波长分布的光。所述对侧表面设置有防止光线漏出的遮光元件，并且所述光入射表面的面积大于所述光出射表面的面积。优选地，在所述发光聚集器中，当所述至少一层芯层为奇数层时，稀土元素离子的掺杂浓度在所述多层结构的层叠方向上从所述发光聚集器的中心向两侧逐渐降低；当所述至少一层芯层为偶数层时，稀土元素离子的掺杂浓度在所述多层结构的层叠方向上从所述发光聚集器的中心向两侧逐渐降低或者从最靠近所述发光聚集器的所述中心的一个芯层的中心向两侧逐渐降低。在一些实施例中，优选地，所述至少一层芯层是由两层或两层以上的具有不同的稀土元素离子掺杂浓度的发光陶瓷层构成的。在另一些实施例中，优选地，所述至少一层芯层包括两层或两层以上的不同的发光陶瓷层。例如，各发光陶瓷层可以是由掺杂有不同的稀土元素离子的发光陶瓷材料形成的。优选地，所述遮光元件可以是镜面反射膜。此外，所述发光聚集器还可以额外地设置有反射元件，所述反射元件被布置在除了所述光入射表面和所述光出射表面之外的至少一个表面上。例如，所述反射元件是反射率大于95％的镜面反射层；或者，所述反射元件是反射率大于90％的漫反射材料层。优选地，在所述发光聚集器的所述光入射表面还设置有仅能透过具有所述第一光学分布的光的光学膜。在一些实施中，所述光学膜可以是能够透过具有所述第一波长分布的光的二向色膜。可替代地，所述光学膜可以是只能够透过以预定范围的入射角入射的具有所述第一波长分布的光的角度选择滤光膜。在一些实施例中，所述发光聚集器可以具有楔形形状，使得所述光出射表面的面积小于与其相对的表面的面积。优选地，所述包层是Al2O3陶瓷层。优选地，在所述光出射表面设置有与所述光学聚集器光学连接的光耦合元件，所述光耦合元件的折射率等于或低于所述发光聚集器的所述芯层和所述包层中的最低折射率。本专利技术还公开了一种发光设备，所述发光设备设置有如上所述的任意发光聚集器和光源。所述光源朝着所述发光聚集器的所述光入射表面布置，所述光源能够发出具有所述第一波长分布的光。本专利技术还公开了一种投影光源，所述投影光源设置有如上所述的任意发光聚集器和光源。根据本专利技术，发光聚集器具有包含芯层和包层的多层陶瓷结构，并且在所述多层结构中，芯层为掺杂有稀土元素的发光陶瓷，包层为晶体结构和物理化学性质均与芯层相近但热导率更高的不发光陶瓷。由于上述多层结构，在发光过程中产生热量的芯层并不会与周围冷却系统直接接触，包层在芯层与周围冷却系统之间起到了抑制芯层温度产生剧烈变化的作用，防止了因内部温度剧烈变化而导致的器件故障。此外，由于稀土元素离子的掺杂浓度在高度方向上从中心向两侧逐渐递减，所以使得发光聚集器内部发热的量子点的分布更加均匀，进而使得热场分布更加均匀，减小了热效应。应当理解，本专利技术的有益效果不限于上述效果，而可以是本文中说明的任何有益效果。附图说明图1是示出了根据本专利技术第一实施例的发光设备的结构示意图。图2是图1所示的发光设备中的发光聚集器的多层结构的侧示图和俯视图。图3是示出了根据本专利技术第一实施例的发光设备的变型例的结构示意图。图4是示出了根据本专利技术第一实施例的发光设备的发光聚集器中沿陶瓷厚度方向的Ce离子浓度分布示意图。图5是根据本专利技术第二实施例的发光设备的发光聚集器的多层结构的侧示图和俯视图。图6是示出了根据本专利技术第二实施例的发光设备的发光聚集器中沿陶瓷厚度方向的Ce离子浓度分布示意图。图7是根据本专利技术第三实施例的发光设备的发光聚集器的多层结构的侧示图和俯视图。图8是示出了根据本专利技术第三实施例的发光设备的发光聚集器中沿陶瓷厚度方向的Ce离子浓度分布示意图。图9是示出了根据本专利技术第三实施例的发光设备的另一发光聚集器中沿陶瓷厚度方向的Ce离子浓度分布示意图。图10是根据本专利技术第四实施例的发光设备的发光聚集器的多层结构的侧示图和俯视图。具体实施方式下面，将参照附图详细说明根据本专利技术的各具体实施例。需要强调的是，附图中的所有尺寸仅是示意性的并且不一定是按照真实比例图示的，因而不具有限定性。例如，应当理解，图示出的发光聚集器的多层结构中各层的厚度以及厚度比例并不是按照实际的尺寸和比例示出的，仅是为了图示方便。第一实施例图1是示出了根据本专利技术第一实施例的发光设备的结构示意图。如图1中所示，发光设备包括光源1和发光聚集器2。光源1包括基板10和布置在基板上的至少一个固态光源11。固态光源11原则上可以是任何类型的点光源，例如发光二极管(LED)、激光二极管或者有机发光二极管(OLED)等。在设置有多个固态光源11的情况下，多个固态光源11以二维发光阵列的形式布置。在本示例中，将以激光二极管构成的激光发光阵列为例进行说明，并且如图1所示，从发光阵列中的多个固态光源11发出的光照射至发光聚集器2的光入射表面211。此外，还可以将多个激光二极管发出的光导入光纤，然后分别引导至发光聚集器2的光入射表面，或者，可以通过光整形装置将来自光源1的光以特定的光分布引导至发光聚集器2的光入射表面。各固态光源11能够发出具有第一波长分布的光，诸如但是不限于紫外光、蓝色光、绿色光、黄色光或红色光。例如，当固体光源11为蓝色光源时，第一波长分布为300～550nm，优选为380～480nm。此外，当固体光源11为紫外(UV)或者紫色光源时，第一波长分布为420nm以下。此外，当固体光源11为红色光源时，第一波长分布为600～800nm。当包含多个固态光源11的情况下，多个固态光源11也可以是两种或者多种不同颜色的固态光源11。如图2所示，发光聚集器2一般是具有在相互垂直的方向上延伸的高度H、宽度W和长度L的棒状或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光聚集器，所述发光聚集器具有光出射表面、光入射表面以及与所述光出射表面相对的对侧表面，其特征在于，所述发光聚集器具有层叠的多层结构，所述多层结构包括位于中心的至少一层芯层和层叠在所述至少一层芯层两侧的包层，所述包层能够透过具有第一波长分布的光，所述至少一层芯层能够将具有所述第一波长分布的光转换为具有第二波长分布的光，并且所述对侧表面设置有防止光线漏出的遮光元件，并且所述光入射表面的面积大于所述光出射表面的面积。

【技术特征摘要】
1.一种发光聚集器，所述发光聚集器具有光出射表面、光入射表面以及与所述光出射表面相对的对侧表面，其特征在于，所述发光聚集器具有层叠的多层结构，所述多层结构包括位于中心的至少一层芯层和层叠在所述至少一层芯层两侧的包层，所述包层能够透过具有第一波长分布的光，所述至少一层芯层能够将具有所述第一波长分布的光转换为具有第二波长分布的光，并且所述对侧表面设置有防止光线漏出的遮光元件，并且所述光入射表面的面积大于所述光出射表面的面积。2.根据权利要求1所述的发光聚集器，其特征在于，在所述发光聚集器中，稀土元素离子的掺杂浓度在所述多层结构的层叠方向上从所述发光聚集器的中心向两侧逐渐降低；或者稀土元素离子的掺杂浓度从最靠近所述发光聚集器的所述中心的一个芯层的中心向两侧逐渐降低。3.根据权利要求2所述的发光聚集器，其特征在于，所述至少一层芯层包含两层或两层以上的具有不同的稀土元素离子掺杂浓度的发光陶瓷层。4.根据权利要求2所述的发光聚集器，其特征在于，所述至少一层芯层包括两层或两层以上的不同的发光陶瓷层。5.根据权利要求4所述的发光聚集器，其特征在于，各发光陶瓷层是由掺杂有不同的稀土元素离子的发光陶瓷材料形成的。6.根据权利要求1所述的发光聚集器，其特征在于，所述发光聚集器的除了所述光入射表面、所述光出射表面和所述对侧表面之外的至少一个表面也设置有所述遮光元件。7.根据权利要求1至6中任一项所述的发光聚集器，其特征在于，所述遮光元件是镜面反射膜。8.根据权利要求1至6中任一项所述的发光聚集器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐梦梦，胡飞，李屹，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44