用于提供电磁辐射的设备制造技术

在不同的实施例中提供一种用于提供电磁辐射的设备(10)。设备(10)具有用于产生激发辐射(14)的辐射装置(12)和至少一个用于产生转换辐射(22)的转换元件(20，26)。转换元件(20，26)具有至少一种发光材料并且与辐射装置(12)间隔开地设置在激发辐射(14)的光路中。作为发光材料适用的是d50在10至30μm的范围中的粗粒的氮化物硅酸盐。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于提供电磁辐射的设备
本专利技术涉及一种用于提供电磁辐射的设备。该设备具有用于产生激发辐射的辐射装置和至少一个用于产生转换辐射的转换元件。转换元件具有发光材料并且与辐射装置间隔开地设置在激发辐射的光路中。
技术介绍
现今，在现代的照明装置中越来越多地使用高能效的、高强度的和/或提供高的光功率密度的辐射源，例如高功率LED(lightemittingdiode，发光二极管)、激光器、例如激光二极管的形式的激光器、和/或超级发光二极管。不同于为热辐射器的白炽灯，所述辐射源在狭窄受限的光谱范围中发射光，使得其光是近似单色的或完全单色的。显示其他的光谱范围的可能性例如在于辐射转换，其中发光材料借助于LED和/或激光二极管照射并且在其方面发射其他波长的辐射。在所谓的“远程磷光体”(Fern-Phosphor)应用中，例如与辐射源间隔开的具有发光材料的层通常借助于LED或激光二极管照射并且在其方面放射另一波长的辐射。例如，所述技术能够用于将蓝色的LED的光通过混合通过激发包含发光材料的层产生的黄光转换成白光。此外，现今通常使用投影仪(Beamer)，以便光学地示出数据。这种投影仪将要示出的数据以各个静止的和/或运动的图像的形式例如投射到银幕上。已知的是，在常规的投影仪中，借助于传统的放电灯、即水银蒸汽高压灯产生必要的激发辐射。最近，但是也已经使用LARP(LaserActivatedRemotePhosphor，激光激发的远程激光体)技术。在该技术中，与辐射源间隔开地设置的具有发光材料或由发光材料构成的转换元件用激发辐射、尤其是激发射束(泵浦射束、泵浦激光射束)照射。激发射束的激发辐射由发光材料完全地或部分地吸收并且转换成转换辐射(发射辐射)，所述发射辐射的波长进而光谱特性和/或颜色通过发光材料的转换特性来确定。在降频转换的情况下，辐射源的激发辐射通过经过照射的发光材料转换成与激发辐射的波长相比具有更长波长的转换辐射。例如，因此能够借助于转换元件将蓝色的激发辐射(蓝色的激光)转换成红色的或绿色的转换辐射(转换光，照明光)。激发辐射能够将大量能量引入到转换元件中，由此所述转换元件能够强烈地加热。这能够引起转换元件和/或包含在其中的发光材料的损坏，所述发光材料作为单独发光材料或发光材料混合物存在。此外，在缺乏对发光材料的冷却的情况下，由于通过热淬火造成的效率减小而出现转换损失。为了避免过强的加热并且为了避免转换元件的或发光材料的与此关联的可能的损坏，已知的是，将多个转换元件设置在发光材料轮(通常也称作为磷光体轮、泵浦轮或色彩轮)，所述发光材料轮由激发辐射照射，所述发光材料轮同时转动。由于转动，依次照亮不同的转换元件和/或转换元件区域进而在面积方面分布所引入的光能。迄今，根据设计方案，LARP技术中的微型化程度受限，因为具有辐射源(泵浦激光器)和发光材料轮的装置需要大量结构空间。然而，对于不同的应用而言，小的结构空间是值得期望的，例如在Pico投影的领域中，即在小尺寸的移动投影仪中，和/或在所谓的嵌入式投影中的微型化的投影单元中，其中投影单元例如集成到手机或相机中。在此，转换元件的热联接是重要的，以便避免过热和损坏。
技术实现思路
为了远程磷光体应用，将薄的发光材料层、例如立方体的硅酸盐矿石、正硅酸盐、石榴石或氮化物施加到相应的载体的表面上。发光材料层在此通常借助粘合剂机械固定并且联接到光学系统(透镜、准直仪等)上，其中光耦合例如能够经由空气或借助于浸渍介质进行。为了确保光学系统与发光材料的尽可能最佳的光学联接，应确保尽可能直接的光学联接。为了远程磷光体应用，即为了在其中发光材料(磷光体)和辐射源、例如高功率激光二极管空间分开的应用，例如将薄的发光材料层施加到例如基底和/或载体的表面上，借助粘合剂机械固定并且联接到光学系统(透镜、准直仪等)上(空气、浸渍物等)。在前面提到的应用中，以通常的方式借助于具有高的光功率的LED和/或激光二极管激发发光材料以发射。在此出现的热损失例如经由载体引出，以便避免过热进而光学特性的热学相关的变化或还有发光材料的损坏。发光材料例如能够用高功率密度(几W/mm2)的光源激发以发射。在此出现的高的热损失(斯托克斯)引起发光材料层中的热量输入。如果所述温度例如由于不充分的散热而过高，那么能够引起光学特性(发射波长、转换效率等)的热学相关的变化或者最终引起发光材料或层本身的损坏。发光材料层的该退化的原因能够是发光材料和粘合剂。出于所述原因，发光材料层应构造成，使得所述发光材料层能够最佳地散热，以便避免发光材料和粘合剂的热学损坏。至少粉末状地存在的发光材料在没有附加地应用粘合剂、例如硅树脂的情况下不形成机械稳定的层，即不形成抗磨损和/或抗刮的层。但是，通常也使用粘合剂，以便将发光材料微粒聚集成随后能够涂覆到相应的表面上的状态。然而，在将粘合剂用于层稳定时，所述粘合剂本身能够与发光材料相互作用进而负面地影响其光学和热学特性、以及其使用寿命。此外，粘合剂的导热性通常在引出在转换元件中出现的热量时表现出有限的大小。此外，粘合剂本身应是热学和光谱稳定的并且几乎没有示出老化特性。出于该原因，将惰性的、光学透明的、热学和光谱稳定的粘合剂用于产生稳定且更长寿命的发光材料层是有利的。已知的是，将硅树脂作为粘合基体用于光学激发(例如LED)。然而，所述硅树脂不允许过高的光功率(功率密度为几W/mm2)或需要其他的技术耗费(例如，用于减少光作用时间的色彩轮)。已知的发光材料硅树脂混合物通常直接施加到金属的基底上。例如，发光材料在有机基体、例如硅树脂中悬浮进而例如被丝网印刷。层例如大约30μm厚。硅树脂具有为0.1W/m·K-0.2W/m·K的差的热导率，所述热导率引起发光材料在运行中更强烈加热进而效率变低。这尤其在大功率的LED中和在激光应用中是有问题的。在构成发光材料层时的覆层工艺通过基底材料的类型受限。因此，对许多塑料和金属材料(例如铝)的高温工艺由于其熔化温度或热抗性不能够考虑。而替选地，可用的良好导热的陶瓷材料(例如AlN)与提高的技术和经济耗费相关联。从不同的出版文献中已知具有改进的导热的无机基体，例如从WO2011/104364A1中已知低熔点的玻璃或从WO2011/138169A1中已知金属磷酸盐。然而，无机基体相对于有机基体具有下述缺点，当要求一定的(例如相对于UV辐射和/或湿气的)化学稳定性时，为了实现紧凑的少气泡的层通常需要相对高的温度。常见的低熔点的玻璃的典型的软化温度位于500℃至600℃。在该温度下，光电的基底、例如LED芯片或进行良好反射的基底、例如高反射率的铝或要嵌入的发光材料、尤其是氮化物已经损坏进而效率更低。作为替选方案已知的是下述转换元件，所述转换元件由包括发光材料的陶瓷或由包括发光材料的晶体形成。尤其地，发光材料能够形成陶瓷或晶体。这种转换元件能够固定粘接在冷却体上，借此能够引出在其中出现的热量。对于引出热量进行限制的变量在此是所应用的粘接剂的热导率。此外，当转换元件尤其薄地构成时，好的散热是有益的。在不同的实施例中，提供一种用于提供电磁辐射的设备，所述设备能够简单地和/或成本适当地制造和/或能够实现借助高能的激发辐射提供转换辐射。此外，在不同的实施例中，提供一种用于提供本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提供电磁辐射的设备(10)，具有用于产生激发辐射(14)的辐射装置(12)并且具有至少一个用于产生转换辐射(22)的转换元件(20，26)，所述转换元件具有至少一种第一发光材料并且所述转换元件与所述辐射装置(12)间隔开地设置在所述激发辐射(14)的光路中，其特征在于，作为第一发光材料使用M2Si5N8:D类型的氮化物硅酸盐，其中D＝活化剂并且其中M从Ba、Sr、Ca本身或其组合中选择，其中所述发光材料的平均颗粒大小d50至少为10μm。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.31 DE 102012213467.01.一种用于提供电磁辐射的设备(10)，具有用于产生激发辐射(14)的辐射装置(12)并且具有至少一个用于产生转换辐射(22)的转换元件(20，26)，所述转换元件具有至少一种第一发光材料并且所述转换元件与所述辐射装置(12)间隔开地设置在所述激发辐射(14)的光路中，其特征在于，作为第一发光材料使用M2Si5N8:D的氮化物硅酸盐，其中D＝活化剂，所述活化剂单独地包括Eu，Ce，Mn或者Tb或者包括它们的组合，并且其中M从Ba、Sr、Ca本身或其组合中选择，其中所述发光材料的平均颗粒大小d50大于20μm且小于30μm，其中活化剂D的浓度相对于M的浓度位于0.1％至1.5％的范围中。2.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述活化剂包含Eu。3.根据权利要求1所述的设备(10)，其特征在于，所述转换元件(20，26...

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·比希勒，蒂姆·菲德勒，
申请(专利权)人：欧司朗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE