光转换设备制造技术

本发明专利技术描述了一种光转换器（134）和半透明主体（136），其中半透明主体（136）的第一表面被耦合到光转换器（134）的顶表面，其中光转换器（134）的底表面被耦合到反射底层（132），其中光转换设备（130）包括光耦合结构（125），其中光耦合结构（125）包括反射底层（132）中的孔和用于接纳光导（120）的光转换器（134）中的至少一槽，其中光耦合结构（125）包括光耦合表面（127），该光耦合表面（127）用于经由光导（120）接收具有激光峰值发射波长的激光（10），其中光耦合表面（127）被布置使得通过光耦合表面（127）的激光（10）的至少80%被半透明主体（136）接收，其中半透明主体（136）包括与第一表面相对的第二表面，其中半透明主体（136）的第二表面被耦合到用于将激光（10）的至少一部分反射回到光转换器（134）的反射顶层（138），其中光转换器（134）被适配成将经反射激光（11）转换为经转换光（20），其中经转换光（20）的峰值发射波长在比激光峰值发射波长更长的波长范围内，并且其中反射底层（132）被适配使得经转换光（20）的至少80%经由半透明主体（136）和反射顶层（138）而被发射。本发明专利技术进一步描述了包括这种光转换设备（130）的基于激光的光源（100）和车辆前灯。

Optical conversion equipment

The present invention describes an optical converter (134) and a translucent body (136), in which the first surface of the translucent body (136) is coupled to the top surface of the optical converter (134), in which the bottom surface of the optical converter (134) is coupled to the reflective bottom layer (132), in which the optical conversion device (130) includes an optical coupling structure (125), in which the optical coupling structure (125) includes reflection. The aperture in the bottom layer (132) and at least one slot in the optical converter (134) for receiving photoconductivity (120), in which the optical coupling structure (125) includes an optical coupling surface (127), which is used to receive a laser (10) with a peak emission wavelength via the photoconductivity (120), where the optical coupling surface (127) is arranged so as to pass through the optical coupling surface (127). At least 80% of the laser (10) is received by the translucent body (136), in which the translucent body (136) includes a second surface relative to the first surface, in which the second surface of the translucent body (136) is coupled to the reflective top layer (138) for reflecting at least a portion of the laser (10) back to the optical converter (134), in which the optical converter (134) is adapted to the reflective top layer (138). Laser (11) is converted to converted light (20), in which the peak emission wavelength of converted light (20) is in the wavelength range longer than the peak emission wavelength of laser, and the reflection bottom layer (132) is adapted so that at least 80% of the converted light (20) is emitted through the translucent body (136) and the reflection top layer (138). The invention further describes a laser-based light source (100) and a vehicle headlamp comprising such an optical conversion device (130).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光转换设备
本专利技术涉及光转换设备、包括这种光转换设备的基于激光的光源、以及车辆前灯。
技术介绍
WO2010/049875A1公开了波长转换器，该波长转换器借助于波长转换材料将第一波长的激光转换为具有不同波长的第二光。激光进入波长转换材料的波长转换材料的表面与透明材料具有良好的热接触。另一方面，透明材料与散热器具有良好的热接触，该散热器具有窗口以在激光进入波长转换材料之前让激光通过。由波长转换器发射的光的色点可以在宽范围内改变。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有改善的颜色稳定性的光转换设备。本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定有利的实施例。根据第一方面，提供了一种光转换设备。该光转换设备包括光转换器和半透明主体。半透明主体的第一表面被耦合到光转换器的顶表面。光转换器的底表面被耦合到反射底层。光转换设备包括光耦合结构。光耦合结构包括反射底层中的孔和用于接纳光导的光转换器中的至少一槽。光耦合结构包括光耦合表面，该光耦合表面用于经由光导接收具有激光峰值发射波长的激光。光耦合表面被布置使得通过光耦合表面的激光的至少80%被半透明主体接收。半透明主体包括与第一表面相对的第二表面。半透明主体的第二表面被耦合到用于将激光的至少一部分反射回到光转换器的反射顶层。光转换器被适配成将经反射激光转换为经转换光。经转换光的峰值发射波长在比激光峰值发射波长更长的波长范围内。反射底层被适配使得经转换光的至少80%经由半透明主体和反射顶层而被发射。光耦合结构能够实现激光的转换的去耦合和经由反射顶层的激光的一部分的透射。经转换光的强度可能对于激光器的激光峰值发射波长的变化没那么敏感（参见图2和对应的描述）。此外，可以通过增加借助于反射顶层接收激光的光转换器的表面而避免热点。激光优选地在蓝色波长范围内。半透明主体可以包括玻璃板、由Al2O3制成的主体、蓝宝石或可以在激光的转换期间经受条件（光强度、热等）的任何其它半透明材料或材料组分。反射顶层可以是二向色滤光器，其在激光的波长范围内是至少部分反射的并且在经转换光的波长范围内是基本上透明的。光转换器中的槽可以是具有在光耦合表面和半透明主体之间的光转换材料的薄层的腔。该层非常薄使得激光的少于20%、优选地少于10%以及最优选地少于5%在此层中被转换。半透明主体可以被布置为冷却光转换器。在这种情况下可以不需要散热器。可替换地，散热器可以被附加地使用。这可以能够实现由光转换器包括的光转换材料的更厚的层，使得更多的激光可以借助于光转换材料而被转换。半透明主体可以包括具有高热导率的半透明材料（如例如蓝宝石）。光耦合结构可以包括穿过光转换器的孔。在这种情况下，光耦合表面可以包括半透明主体的一表面。光转换器中的槽可以在半透明主体的一表面处终止。光耦合表面可以优选地是光转换器和半透明主体之间的界面的一部分（第一表面的一部分）。可替换地，光耦合结构可以包括半透明主体中的腔，使得光耦合表面与光转换器和半透明主体之间的界面不在同一水平处。光转换器可以被布置为转换或吸收进入光转换器的激光的至少80%、优选地至少85%、最优选地至少90%。激光峰值发射波长通常针对不同的激光器而变化并且进一步取决于一个或多个激光器的操作温度和驱动电流。此外，激光在光转换器的光转换材料中的吸收和转换取决于激光峰值发射波长并且可以随着温度而改变。因此，进入光转换器的经往回反射的激光的主要部分应当被转换或吸收，以便减少在进入光转换器之后在光转换器内未被转换或吸收的激光的影响。因此，可以增加可以借助于光转换设备而生成的光的色点或白点的稳定性。转换设备可以被布置使得经转换光的强度在例如激光峰值发射波长（例如，450nm）附近的+/-10nm、优选地+/-5nm的预定波长范围内基本上独立于激光峰值发射波长。可以优选地是，进入光转换器的基本上所有激光被光转换材料转换和/或吸收。可以例如通过光转换材料的厚度和/或掺杂剂（例如铈）的浓度而能够实现完全转换。反射底层可以例如被布置为能够实现峰值发射波长处的激光的吸收但是被布置为反射经转换光。反射底层可以例如是二向色滤光器，其反射经转换光但是对于激光而言是透明的。光转换设备可以例如进一步包括被耦合到与光转换器相对的反射底层的下侧的吸收层或主体。光转换设备可以进一步包括被布置为反射激光和经转换光的侧覆层。反射顶层可以被适配成透射经由光耦合表面接收的激光的至少10%且不多于50%、优选地激光的至少15%且不多于45%、以及更优选地激光的至少18%且不多于40%。反射顶层的透射率可以被用来确定可以借助于光转换设备生成的混合光的色点。混合光包括透射激光和经转换光。限定的透射率与进入光转换器的激光的几乎完全转换相组合可以能够实现混合光的稳定色点而没有如上面描述的主动反馈。光转换设备可以例如被用于汽车前灯中，该汽车前灯包括发射以450nm的激光峰值发射波长的激光的一个或多个激光器。蓝色激光的大约21%可以被透射并且剩余的蓝色激光被往回反射到光转换器且被转换为黄色经转换光。在这种情况下，光转换器可以包括黄色磷光体石榴石（例如，Y(3-0.4)Gd0.4,Al5O12:Ce）或由黄色磷光体石榴石（例如，Y(3-0.4)Gd0.4,Al5O12:Ce）组成。这通过考虑例如磷光体中的斯托克斯损失（Stokeslosses）而在由前灯发射的混合光中能够实现26%蓝色激光和74%黄色经转换光的比率。半透明主体可以被布置为散射激光。可以散射激光使得激光的发射锥被拓宽。借助于光导传递的激光的出射角度借助于光导的数值孔径而被确定。如果光导包括两个或更多个包层（例如，具有两个包层的光纤），则光导可以包括多于一个数值孔径。激光在半透明主体内的分布或出射角度可以借助于散射而被增加。增加出射角度可以能够实现利用经反射激光照射光转换器的基本上整个表面。可以减少由被光耦合表面覆盖的区域导致的损失。此外，可以通过跨过整个光转换器分布激光而降低光转换器内的能量密度。光转换器的冷却（例如，借助于散热器）可以是更简单的并且可以增加由光转换器包括的光转换材料的转换效率。半透明主体可以例如包括比如散射颗粒的散射结构。半透明主体内的散射可以被用来混合激光和经转换光，以便在可以借助于包括光转换设备的基于激光的光源而被照射的预定义立体角内能够实现混合光的几乎恒定的色点。可替换地或附加地，反射顶层可以被布置为散射光或者附加的层或主体可以被耦合到远离半透明主体的反射顶层的外层以散射混合光。半透明主体可以包括被耦合到光转换器的顶表面的下半透明层和被耦合到反射顶层的上半透明层。指向远离光耦合表面的下半透明层的表面可以被粗糙化以便增加激光的出射角度。可替换地或附加地，远离反射顶层的上半透明层的表面可以被粗糙化以便增加激光的出射角度。在下半透明层和上半透明层之间可以存在气隙。在这种情况下，上半透明层可以借助于载体而被承载。可替换地或附加地，耦合材料可以被布置在上层和下层之间，该耦合材料可以在光转换期间经受光转换设备内的光和温度。半透明主体可以进一步包括偏转层，其被布置在下半透明层和上半透明层之间。偏转层可以被布置为如上面描述的那样增加激光的出射角度。光转换设备可以包括防反射层，其被布置在光转换器和半透明主体之间。防反射层可以被适配成抑制激光的反射。防本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光转换设备（130），包括光转换器（134）和半透明主体（136），其中所述半透明主体（136）的第一表面被耦合到所述光转换器（134）的顶表面，其中所述光转换器（134）的底表面被耦合到反射底层（132），其中所述光转换设备（130）包括光耦合结构（125），其中所述光耦合结构（125）包括所述反射底层（132）中的孔和用于接纳光导（120）的所述光转换器（134）中的槽，其中所述光耦合结构（125）包括光耦合表面（127），所述光耦合表面（127）用于经由所述光导（120）接收具有激光峰值发射波长的激光（10），其中所述光耦合表面（127）被布置使得通过所述光耦合表面（127）的所述激光（10）的至少80%被所述半透明主体（136）接收，其中所述半透明主体（136）包括与所述第一表面相对的第二表面，其中所述半透明主体（136）的所述第二表面被耦合到用于将所述激光（10）的至少一部分反射回到所述光转换器（134）的反射顶层（138），其中所述光转换器（134）被适配成将经反射激光（11）转换为经转换光（20），其中所述经转换光（20）的峰值发射波长在比所述激光峰值发射波长更长的波长范围内，并且其中所述反射底层（132）被适配使得所述经转换光（20）的至少80%经由所述半透明主体（136）和所述反射顶层（138）而被发射。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.03 EP 16172909.01.一种光转换设备（130），包括光转换器（134）和半透明主体（136），其中所述半透明主体（136）的第一表面被耦合到所述光转换器（134）的顶表面，其中所述光转换器（134）的底表面被耦合到反射底层（132），其中所述光转换设备（130）包括光耦合结构（125），其中所述光耦合结构（125）包括所述反射底层（132）中的孔和用于接纳光导（120）的所述光转换器（134）中的槽，其中所述光耦合结构（125）包括光耦合表面（127），所述光耦合表面（127）用于经由所述光导（120）接收具有激光峰值发射波长的激光（10），其中所述光耦合表面（127）被布置使得通过所述光耦合表面（127）的所述激光（10）的至少80%被所述半透明主体（136）接收，其中所述半透明主体（136）包括与所述第一表面相对的第二表面，其中所述半透明主体（136）的所述第二表面被耦合到用于将所述激光（10）的至少一部分反射回到所述光转换器（134）的反射顶层（138），其中所述光转换器（134）被适配成将经反射激光（11）转换为经转换光（20），其中所述经转换光（20）的峰值发射波长在比所述激光峰值发射波长更长的波长范围内，并且其中所述反射底层（132）被适配使得所述经转换光（20）的至少80%经由所述半透明主体（136）和所述反射顶层（138）而被发射。2.根据权利要求1所述的光转换设备（130），其中所述光耦合结构（125）包括穿过所述光转换器（134）的孔，并且其中所述光耦合表面（127）包括所述半透明主体（136）的一表面。3.根据权利要求1所述的光转换设备（130），其中所述光转换器（134）被布置为转换或吸收进入所述光转换器（134）的所述激光（10）的至少80%、优选地至少85%、最优选地至少90%。4.根据权利要求1、2或3所述的光转换设备（130），其中所述反射顶层（138）被适配成透射经由所述光耦合表面（127）接收的所述激光（10）的至少10%且不多于50%、优选地所述激光（10）的至少15%且不多于...

【专利技术属性】
技术研发人员：HH贝希特尔，U黑希特菲舍尔，T迪德里希，M海德曼，NJ范德费恩，
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