波长转换元件、发光模块和灯具制造技术

提供了波长转换元件(100)、发光模块和灯具。波长转换元件包括发光元件(104)和光透射冷却支撑件(112)。发光元件包括发光材料(102)和用于保护发光材料免受环境影响的光透射密封壳(108)。密封壳具有第一导热率。冷却支撑件具有第二导热率，其至少是第一导热率的两倍。冷却支撑件包括第一表面(113)，并且密封壳包括第二表面(105)。第一表面和第二表面相互面对。第一表面热耦合至第二表面，用于允许热量通过第二表面传导朝向冷却支撑件以能够再分布发光元件中生成的热量。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于将第一颜色的光转换为另一颜色的光的波长转换元件。本专利技术还涉及发光模块和灯具。
技术介绍
磷光体转换通常被用于发光二极管(LED)或模块，其包括LED以生成白光或者不能直接通过LED有效生成的特定颜色的光。然而，一些目前使用的磷光体具有相当广泛的发射，其延伸超过人眼的敏感性，因此生成人眼“不可见”的光子，这导致LED模块的效能的降低。为了提高效能，窄带红色和绿色发射器被考虑用于这种LED模块。然而，大多数窄带发射器经受：a)对氧或水的敏感性，即导致永久性劣化；b)高温，即，在100-120℃以上时性能降低并且降低稳定性；以及c)高蓝色通量，这也会导致性能的降低并加速劣化。为了防止高蓝色通量，磷光体通常被放置为远离LED以减小通量密度。当磷光体不直接设置在LED上时，其较少被LED管芯的温度所影响。然而，磷光体仍然会变得相对温暖，因为作为磷光体的斯托克斯位移的结果，其也将吸收光的一部分转换为热量。当磷光体对氧或水敏感时，其通常被气密或半气密密封(这意味着相对较少、良好受控的气体或湿气的量能够穿透密封)。例如，文档US2013/0094176A1公开了气密密封的磷光体，其内容结合于此作为参考。所公开密封的材料不仅用于密封磷光体，而且还用于支撑磷光体并为气密密封的磷光体提供足够强的结构。换句话说，密封层相对较厚，因为它们还是成形该气密密封的磷光体并例如防止它们破裂的结构部件。然而，大多数密封的问题在于，密封的材料具有相对较低的导热率，与相对较
厚的密封层一起导致磷光体材料的过热。具体地，在磷光体材料的相对大量的光撞击于其上的特定部分处，光被转换为另一颜色的光，并且如此这些部分会变得太热。专利被应用于例如由陶瓷材料制成的密封，该陶瓷材料是透明或半透明的，并且具有相对较高的导热率。然而，相对难以以可承受的价格以足够高的精度制造这种密封。文档US 2014/0021503公开了一种半导体发光器件，其具有密封在作为发光元件操作的玻璃封壳内的磷光体层。玻璃封壳被包括陶瓷细微粒的树脂层支撑。细微粒增加了树脂的导热率，使得可以抑制由磷光体层引起的热量增加。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有更好的热管理的波长转换元件。本专利技术的一个方面提供了一种波长转换元件。本专利技术的另一方面提供了一种发光模块。本专利技术的又一方面提供了一种灯具。在从属权利要求中限定了有利的实施例。根据本专利技术第一方面的波长转换元件包括发光元件和光透射冷却支撑件。发光元件包括发光材料和用于保护发光材料免受环境影响(例如，空气和/或湿气)的光透射密封壳。发光材料被配置为吸收入射光的一部分并且将吸收光的一部分转换为另一颜色的光。密封壳包括两个玻璃层，发光材料设置在它们之间。密封壳(的材料)具有第一导热率。冷却支撑件具有第二导热率，其至少为第一导热率的两倍。冷却支撑件包括第一表面，并且密封壳包括第二表面。第一表面和第二表面相互面对。第一表面热耦合至第二表面，用于使热量通过第二表面传导朝向冷却支撑件，从而能够再分布在发光元件中生成的热量。通过冷却支撑件来提高发光元件的热管理。冷却支撑件具有相对较高的导热率，因此当其接收来自发光元件的热量时，其通过冷却支撑件(如此，整体通过波长转换元件)扩散热量。从而，这防止在特定的热点处，发光元件变得太热。此外，由于热量较好地扩散通过整
个波长转换元件，所以在波长转换元件之间的界面处，热量经由相对较大的表面提供给波长转换元件的环境，由此可以得到更好的冷却。具体地，与沿着整个表面分布热点的热量的情况相比，当对象(例如，发光元件)仅具有一些小热点，且在其大部分表面处相对较冷时，较少的热量可提供至环境。此外，冷却支撑件可以用作朝向波长转换元件可被耦合至的散热器的热传导器，从而为散热器提供具有相对低热阻的热路径。第二表面(即，密封壳的一侧)面对第一表面(即，冷却支撑件的表面)。具体地，关于密封壳的整个第二表面，密封壳热耦合至冷却支撑件，这表示面向冷却支撑件的发光元件的整个表面热耦合至冷却支撑件。因此，在相对较大的表面上方，可以通过密封壳的一个玻璃层传导热量朝向冷却支撑件，并且从发光材料到冷却支撑件的最短热路径穿过密封壳的位于发光材料和第二表面(其是朝向冷却支撑件的表面)之间的玻璃层。从而，防止在热量可以朝向冷却支撑件传导之前，来自热点的热量在横向上行进通过密封壳到达发光元件热耦合至冷却支撑件的位置。玻璃层的导热率与配置在发光材料与冷却支撑件之间的一个玻璃层的厚度的第一比率大于200W/m2K。当第一比率足够大时，密封壳的热阻充分小以防止密封壳负面地影响热量朝向冷却支撑件的扩散。注意，沿着从密封壳的面向发光材料的表面到密封壳的外表面(远离发光材料的表面)的最短线测量密封壳的厚度。换句话说，沿着从发光材料朝向冷却支撑件的最短线测量厚度，并且密封壳与该线之间的相交距离是密封壳的至少配置在发光材料与冷却支撑件之间的玻璃层的厚度。发光元件包括密封壳，其包括具有相对较低导热率(通常大约为1.1W/mK)的两个玻璃层。专利技术人意识到，第一导热率和第二导热率之间的差值必须足够大，并且第一比率足够大以克服玻璃壳是相对较差的热导体的事实。可选地，第一导热率小于5W/mK和/或第二导热率大于10W/mK。
在另一实施例中，第二导热率大于第一导热率的三倍。在该实施例中，差值甚至更大，并且因此热量更好地沿着整个波长转换元件再分布。在又一实施例中，第二导热率大于第一导热率的四倍。密封壳在发光材料的两侧包括至少两个玻璃层，然而，密封壳可以完全由玻璃制成。已知如何以足够高的精度在可负担的价格下制造玻璃密封。因此，上面讨论的波长转换元件的解决方案能够制造相对廉价的波长转换元件。密封壳的有效部分(其是光必须透射的部分)由作为光透射材料的玻璃制成，使得发光元件也是光透透射的。光透射表示：如果光入射到密封壳的一侧上，则至少一些光透射穿过密封壳并且发射到密封壳的另一表面处的环境中。在一个实施例中，至少70％的入射光发射通过密封壳。还注意，甚至更大比例的光可发射通过密封壳(例如，至少80％或至少90％)，并且光可以在密封壳的所有表面处发射到环境中。可选地，密封壳是透明的。可选地，密封壳是半透明的。在一个实施例中，密封壳部件的材料使得密封壳可以以相对较低的温度闭合(例如，通过胶)，或者密封壳可以仅通过局部地加热密封壳的材料来闭合。由于密封壳的两个玻璃层具有相对较低的导热率，则可以局部地加热两个玻璃层，而不会在朝向密封壳的其他位置传导热量的情况下结束从而损伤发光材料。例如，可以局部地加热设置在两个玻璃层之间的材料以例如通过使用激光束得到密封空气和湿气的密封壳。在该段落中，“闭合”表示在发光材料周围制造完整的壳，从而形成针对空气和湿气的阻挡。在一个实施例中，发光材料被半气密密封在密封壳中，这表示相对较少的受控量的空气和/或湿气可以穿透密封壳。在另一实施例中，发光材料通过玻璃壳被气密密封(因此保护不受空气和湿气的影响)。在该实施例中，没有湿气或空气可以穿透密封壳，从而防止由于与空气或湿气的接触引起的劣化所导致的发光材料的寿命的减少。此外，冷却支撑件还可以具有作为支撑层的功能，这允许制造良好密封发光材料但是不够强壮来支撑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长转换元件(100、130、160、201、251、300、330、360、400)，包括：发光元件(104、404)，包括发光材料(102、132)和密封壳(108)；所述发光材料(102、132)被配置为吸收入射光的一部分并将吸收光的一部分转换为另一颜色的光，所述发光材料(102、132)设置在所述密封壳(108)中；所述密封壳(108)包括两个玻璃层(138、139、168、169)，所述发光材料(102、132)设置在所述两个玻璃层之间，所述密封壳(108)是光透射的、具有第一导热率并被配置为保护所述发光材料免受环境影响，由光透射材料制成的冷却支撑件(112、142、172、262)，其具有第二导热率，所述第二导热率大于两倍的所述第一导热率，其中，所述冷却支撑件(112、142、172、262)包括第一表面(113)，所述密封壳(108)包括第二表面(105)，所述第一表面(113)面对所述第二表面(105)，并且所述第一表面(113)热耦合至所述第二表面(105)，用于使热量通过所述第二表面(105)朝向所述冷却支撑件(112、142、172、262)传导，从而能够再分布在所述发光元件(104、404)中生成的热量，其中，玻璃层的导热率与所述玻璃层中的配置在所述发光材料与所述冷却支撑件之间的一个玻璃层的厚度(th2)的第一比率大于200W/m2K。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.11 EP 14154700.01.一种波长转换元件(100、130、160、201、251、300、330、360、400)，包括：发光元件(104、404)，包括发光材料(102、132)和密封壳(108)；所述发光材料(102、132)被配置为吸收入射光的一部分并将吸收光的一部分转换为另一颜色的光，所述发光材料(102、132)设置在所述密封壳(108)中；所述密封壳(108)包括两个玻璃层(138、139、168、169)，所述发光材料(102、132)设置在所述两个玻璃层之间，所述密封壳(108)是光透射的、具有第一导热率并被配置为保护所述发光材料免受环境影响，由光透射材料制成的冷却支撑件(112、142、172、262)，其具有第二导热率，所述第二导热率大于两倍的所述第一导热率，其中，所述冷却支撑件(112、142、172、262)包括第一表面(113)，所述密封壳(108)包括第二表面(105)，所述第一表面(113)面对所述第二表面(105)，并且所述第一表面(113)热耦合至所述第二表面(105)，用于使热量通过所述第二表面(105)朝向所述冷却支撑件(112、142、172、262)传导，从而能够再分布在所述发光元件(104、404)中生成的热量，其中，玻璃层的导热率与所述玻璃层中的配置在所述发光材料与所述冷却支撑件之间的一个玻璃层的厚度(th2)的第一比率大于200W/m2K。2.根据权利要求1所述的波长转换元件(100、130、160、201、251、300、330、360、400)，其中，所述第一导热率小于5W/mK，或者所述第二导热率大于10W/mK，或者所述第一导热率小于5W/mK且所述第二导热率大于10W/mK。3.根据权利要求1所述的波长转换元件(100、130、160、201、251、300、330、360、400)，其中，所述密封壳(108)提供针对湿
\t气和/或空气的阻挡，并且具有小于10-6mbar l/s的渗透率。4.根据权利要求1所述的波长转换元件(100、130、160、201、251、300、330、360、400)，其中，所述密封壳(108)包括设置在所述两个玻璃层(138、139、168、169)之间并且配置在所述发光材料(102、132)周围的密封材料(137、167)，所述密封材料(137、167)被配置为提供针对湿气和/或空气的阻挡。5.根据权利要求1所述的波长转换元件(100、130、160、201、251、300、330、360、400)，其中，所述第一比率大于3500W/m2K。6.根据权利要求1所述的波长转换元件(100、130、160、201、251、300、330、360、400)，其中，所述冷却支撑件(112、142、172、262)经由光透射胶的层(110)热耦合至所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·伦兹，L·J·M·科普曼斯，P·朱伊德玛，H·J·B·贾格特，
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