光转换模块制造技术

本发明专利技术描述了一种光转换模块（100），其包括透明衬底（120）、附着到衬底（120）的出光侧的转换层（110），其中转换层（110）布置成将经由入光侧进入衬底（120）的第一波长范围的激光的一部分（10）转换成与第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光（20），并且透射激光（10）的另一部分，使得被透射的激光（15）和一部分被转换的激光（20）的混合物在与转换层（110）附着到衬底（120）的出光侧的侧相对的向前的方向上离开转换层（110），并且其中衬底（120）布置成使得通过布置垂直于出光侧的衬底（120）的厚度使得在衬底（120）的入光侧处全反射的、进入衬底（120）的被转换的激光（20）经过在入光侧处的一次全反射之后不到达转换层（110）来抑制经由出光侧进入衬底的被转换的激光（20）经由出光侧而再次进入转换层（110）。本发明专利技术还描述了包括这种光转换模块（100）的基于激光的光源（200），特别是汽车前灯。本发明专利技术还涉及制造这种光转换模块（100）的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光转换模块
本专利技术涉及光转换模块、包括这种光转换模块的基于激光的光源以及制造光转换模块的方法。
技术介绍
在现代汽车前灯中，强烈的趋势是自适应系统，其中光分布可以动态地改变。例如，人们想要具有远光灯图案，但是具有明确界定的和移动的黑暗部分以避让迎面而来的汽车，以避免眩光。或人们想要照射给定的路标、或例如汽车的摄像机可能已经发现的障碍物。从技术上讲，这样的系统可以用不同的途径实现，具有不断增加的性能，但也具有不断增加的复杂性：可切换的机械孔、LED矩阵灯、微型显示器（如在投影机中）或激光扫描仪。激光扫描仪的原理包括强蓝色激光束，其可以通过小型反射镜（典型为MEMS（微机电系统））进行电子切换和方向控制。以这种方式，它快速转向到光转换模块的转换器或磷光体表面之上，在光转换模块的转换器或磷光体表面处它部分地转换成黄光，黄光与剩余的蓝光加起来以形成白光。如果磷光体上的白光光斑的移动足够快，则它被认为是稳定的白光分布或图像。然后通过透镜将此图像投影到道路上。通过对反射镜运动的适当控制，与激光束的适当切换（开启和关闭、不同强度）同步，可以创建磷光体上的各种图像，并因此可以创建道路上的各种光分布。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有改进的对比度的光转换模块。根据第一方面，提供了一种光转换模块。该光转换模块包括透明衬底、附着到透明衬底的出光侧的转换层。转换层布置成将经由入光侧进入衬底的第一波长范围的激光转换成与第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光。衬底布置成使得通过布置垂直于出光侧的衬底的厚度使得在衬底的入光侧全反射的、进入衬底的被转换的激光经过在入光侧处的一次全反射之后不到达转换层来抑制经由出光侧进入衬底的被转换的激光经由出光侧而再次进入转换层。衬底必须至少在第一波长范围中是透明的。第一波长范围优选地包括蓝光。衬底的透明意味着第一波长范围中的光的透射率高于80％、更优选高于90％、并且最优选高于95％。当第一次到达转换层时，蓝色激光的强度应当是初始强度I0的至少80％，其中强度I0是从例如发射蓝色激光的激光器在进入衬底时接收到的强度。透明还意味着优选在第一波长范围中没有激光的散射。例如，蓝色激光的散射可以降低借助于转换模块发射的光的对比度。蓝色激光可以以几乎不可控制的方式进入转换层。光转换模块可以包括布置在衬底和转换层之间的反射层。反射层布置成使得第二波长范围内的光被反射并且第一波长范围内的光被透射。第二波长范围可以例如包括黄光，使得第一波长范围和第二波长范围的光的混合物产生基本上白光。反射层可以包括磷光体或转换器与衬底之间的衬底上的多层干涉层布置。如果此层布置被设计成透射例如蓝色激光并且将黄光反射回磷光体中，则衬底引起的光泄漏将大大降低。然而，干涉层布置将必须在所有角度处反射黄光，这对于干涉滤光器是不可能的。将总是会存在黄光将部分透射并仍然进入衬底以最终使对比度恶化的角度或光谱范围。衬底的厚度优选为至少10mm、更优选至少14mm、并且最优选至少16mm，使得被转换的激光和第二波长范围在全反射之后基本上不到达转换层，并因此不再次进入转换层。衬底的厚度跨过被转换层覆盖的衬底区域不一定是均匀的厚度。衬底的一侧（例如入光侧和/或出光侧）可以例如包括曲率，使得衬底的厚度垂直于转换层而变化。衬底的厚度布置成使得在背侧全反射的、进入衬底的第二波长范围中的光在两次穿过衬底厚度后不到达转换层。衬底的厚度进一步降低了在衬底的背侧或入光侧部分地反射的、第二波长范围中的光再次进入转换层的可能性。转换层可以包括例如磷光体或转换器材料，如铈掺杂的YAG（Y3Al5O12）。衬底可以包括布置成吸收第二波长范围中的光的材料。衬底可以例如布置成使得黄光在衬底或其部分内至少部分地被吸收。衬底可以包括例如吸收至少一部分黄光但透射至少80％的蓝光（第一波长范围）的有色玻璃。如果第二波长范围内的光两次穿过衬底，则在全反射之后在出光侧进入衬底的第二波长范围内的光的强度的降低可以是至少50％、更优选地至少70％、并且最优选地至少90％。强度降低可以借助于衬底或衬底的部分的相应吸收系数和厚度来控制。包含吸收第二波长范围内的光的材料的衬底可以与下面描述的每个实施例组合。衬底可以包括减反射涂层。减反射涂层布置成降低在与出光侧不同的衬底表面处的反射率，使得经由出光侧进入衬底的被转换的激光向转换层的背反射被抑制。第二波长范围内的光可以在衬底的其他侧处被部分地反射。在衬底的入光侧处可以特别地部分地反射（反射角度小于全反射的角度）经由出光侧进入衬底的、第二波长范围中的光。借助于宽带减反射涂层可以避免或至少降低这种部分反射。第二波长范围内的光（例如黄光）可以在入光侧处基本上完全离开衬底。因此避免或至少降低这种光向转换层的背反射。减反射涂层优选地布置成使得如果第二波长范围内的光以在0°与衬底材料在由减反射涂层覆盖的衬底的侧面处的全反射角度之间的角度到达由减反射涂层覆盖的衬底的侧面，则该光可以离开衬底。宽带减反射涂层优选地进一步布置成最小化第一波长范围中的光在衬底的入光侧处的反射（紧接在衬底的入光侧或背侧处的部分反射或全反射之后）。在这种情况下，宽带减反射涂层可以进一步避免或至少降低第一波长范围中的光反射回到转换器。光可以例如在衬底的出光侧处被（部分地）反射。借助于光转换模块发射的光的对比度因此可以通过借助于第一波长范围内的光（例如蓝色激光）来避免转换器的不期望的照射而被改进。衬底可以包括具有至少10W/（mK）、更优选至少20W/（mK）、并且最优选至少30W/（mK）的热导率的导热材料。导热材料可以例如是具有约40W/（MK）的热导率的蓝宝石。包括导热材料的衬底可以与上面或下面描述的每个实施例组合。衬底可以包括导热材料的层。该层的第一侧布置为出光侧。该层的第二侧平行于该层的第一侧。垂直于第一侧的层的厚度t1至少为t1=d/（2*tan（α1）），其中d是转换层平行于可以接收激光的出光侧的最大（横向）延伸。角度α1是在第二波长范围中关于导热材料的折射率和与层的第二侧毗邻的材料的折射率的全反射的角度。光转换模块可以包括孔，其可以布置在衬底和转换层之间。孔可以布置成使得第一波长范围内的激光可以仅照射转换层的限定区域。例如，可以使用该孔以便避免激光离开衬底而不穿过转换层。会由扫描仪（如，例如MEMS反射镜）的故障引起的眼睛安全问题可以借助于孔而降低。层的第二侧可以布置为衬底的入光侧。在这种情况下，衬底可以包括导热材料（如，例如蓝宝石）的均匀层。可替换的材料可以包括具有对于蓝光大于80％的透射率和大于45W/（mK）的热导率的MgO（特别是单晶）或具有约15W/（mK）的热导率的MgAl2O4。根据可替换的实施例，导热材料的层可以是第一衬底层。在此实施例中，衬底包括附着到第一衬底层的第二侧的第二衬底层。第二衬底层包括与第二衬底层附着于第一衬底层的侧相对布置的入光侧。垂直于出光侧的第二衬底层的厚度被配置成使得在衬底的入光侧全反射的、进入衬底的被转换的激光在入光侧处反射之后不立即到达转换层。选择第一衬底层的厚度，使得在转换层的中心和衬底的侧面之间的温度差异应小于35℃、更优选小于25℃、并且最优选小于20℃。因此第一衬底层的厚度取决于导热材料的热导率。第二衬底层可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光转换模块（100），包括：‑ 透明衬底（120）；‑ 附着到所述衬底（120）的出光侧的转换层（110），其中所述转换层（110）布置成‑ 将经由入光侧进入所述衬底（120）的第一波长范围的激光（10）的一部分转换成与所述第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光（20），并且‑ 透射所述激光（10）的另一部分，使得被透射的激光（15）和一部分被转换的激光（20）的混合物在与所述转换层（110）附着到所述衬底（120）的出光侧的侧相对的向前的方向上离开所述转换层（110），并且‑ 其中所述衬底（120）布置成使得通过布置垂直于所述出光侧的衬底（120）的厚度使得在所述衬底（120）的入光侧处全反射的、进入所述衬底（120）的被转换的激光（20）经过在入光侧处的一次全反射之后不到达所述转换层（110）来抑制经由所述出光侧进入衬底的被转换的激光（20）经由所述出光侧而再次进入所述转换层（110）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.23 EP 15202568.01.一种光转换模块（100），包括：-透明衬底（120）；-附着到所述衬底（120）的出光侧的转换层（110），其中所述转换层（110）布置成-将经由入光侧进入所述衬底（120）的第一波长范围的激光（10）的一部分转换成与所述第一波长范围不同的第二波长范围的被转换的激光（20），并且-透射所述激光（10）的另一部分，使得被透射的激光（15）和一部分被转换的激光（20）的混合物在与所述转换层（110）附着到所述衬底（120）的出光侧的侧相对的向前的方向上离开所述转换层（110），并且-其中所述衬底（120）布置成使得通过布置垂直于所述出光侧的衬底（120）的厚度使得在所述衬底（120）的入光侧处全反射的、进入所述衬底（120）的被转换的激光（20）经过在入光侧处的一次全反射之后不到达所述转换层（110）来抑制经由所述出光侧进入衬底的被转换的激光（20）经由所述出光侧而再次进入所述转换层（110）。2.根据权利要求1所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括布置成吸收所述第二波长范围中的光的材料，使得如果第二波长范围内的光两次穿过所述衬底（120），则在入光侧处全反射之后，在出光侧进入所述衬底（120）的、所述第二波长范围内的光的强度降低至少50％。3.根据权利要求1或2所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括减反射涂层（130），其中所述减反射涂层（130）布置成降低在与所述出光侧不同的所述衬底（120）的表面处的反射率，使得经由所述出光侧进入衬底的被转换的激光（20）向转换层（110）的背反射被抑制。4.根据权利要求3所述的光转换模块（100），其中，所述减反射涂层（130）布置在所述衬底（120）的入光侧上。5.根据权利要求1或2所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括具有至少10W/（mK）的热导率的导热材料。6.根据权利要求5所述的光转换模块（100），其中所述衬底（120）包括导热材料的层，其中所述层的第一侧布置为出光侧，其中所述层的第二侧平行于所述层的第一侧，其中垂直于所述第一侧的所述层的厚度t1至少为t1=d/（2*tan（α1）），其中d是转换层（110）平行于可以接收激光（10）的出光侧的最大延伸，并且其中α1是在第二波长范围中关于导热材料的折射率和与所述层的第二侧毗邻的材料的折射率的全反射的角度。7.根据权利要求6所述的光转换模块（100），其中所述导热材料的层是第一衬底层（120a），其中所述衬底（120）包括附着到所述第一衬底层（120a）的第二侧的第二衬底层（120b），其中所述第二衬底层包括与所述第二衬底层（120b）附着于所述第一衬底层（120a）的侧相对布置的入光侧，其中垂直于所述出光侧的、所述第二衬底层（120b）的厚度配置成使得在所述衬底（120）的入光侧处全反射的、进入所述衬底的被转换的激光（20）经过在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：U赫克特费希尔，S措斯戈尼克，
申请(专利权)人：亮锐控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL