具有夹紧的光转换器的光转换装置制造方法及图纸

本发明专利技术描述了一种光转换装置（130），其包括：‑光转换器（134），用于将激光（10）转换为经转换光（20），经转换光（20）具有比激光（10）更长的峰值发射波长，‑散热器（131），其包括反射性结构（137），和‑夹紧结构（132），其将光转换器（134）机械耦合到散热器（131），夹紧结构（132）用于将光转换器（134）压在散热器（131）的表面上，使得光转换器（134）和散热器（131）之间的热导率增大，并且当借助于激光（10）照射时，经转换光（20）的至少一部分借助于反射性结构（137）而被反射，‑在光转换器（134）和散热器（131）之间没有任何黏合剂或连接层。本发明专利技术还描述了包括这种光转换装置（130）的基于激光器的光源（100），以及包括这种基于激光器的光源（100）的车辆头灯。

Optical Converter with Clamped Optical Converter

The invention describes an optical conversion device (130), which includes: (134) an optical converter (134) for converting a laser (10) into a converted light (20), a converted light (20) having a longer peak emission wavelength than a laser (10), and a radiator (131), including a reflective structure (137) and a clamping structure (132), which mechanically couples the optical converter (134). To the radiator (131), the clamping structure (132) is used to press the optical converter (134) onto the surface of the radiator (131) so as to increase the thermal conductivity between the optical converter (134) and the radiator (131), and when irradiated by a laser (10), at least part of the converted light (20) is reflected by a reflective structure (137), the optical converter (134) and the radiator (131). There is no adhesive or connecting layer between radiators (131). The invention also describes a laser-based light source (100) including the light conversion device (130) and a vehicle headlamp including the laser-based light source (100).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有夹紧的光转换器的光转换装置
本专利技术涉及具有夹紧的光转换器的光转换装置、包括这种光转换装置的基于激光器的光源和包括这种基于激光器的光源的车辆头灯。
技术介绍
在高亮度光源中，常常使用由例如被激光器发射的蓝光激励的光转换装置。该光转换装置的磷光体借助于被提供在散热器和磷光体之间的焊料或胶的层来粘附到散热器。尤其是蓝色激光的高强度和由借助于磷光体进行光转换导致的高温可能导致可靠性问题。代替使用这种焊料或胶的层，JP2012226986A通过使用连接部段来将磷光体层连接到基板，连接部段由具有光反射性、热传导性和流动性的材料制成；并且通过固定构件将磷光体层固定到基板，固定构件例如由从上方覆盖磷光体层并被螺接到基板的固定部件组成。
技术实现思路
本专利技术的一目的是提供一种具有改进的可靠性的光转换装置。本专利技术由独立权利要求限定。从属权利要求限定有优势的实施例。根据第一方面，提供了一种光转换装置。该光转换装置包括光转换器。该光转换器被适配为将激光转换为经转换光。经转换光的峰值发射波长比激光的激光峰值发射波长处于更长的波长范围中。光转换装置还包括散热器，散热器包括反射性结构。光转换装置还包括夹紧结构，夹紧结构将光转换器机械耦合到散热器。夹紧结构被布置为将光转换器压在散热器的表面上，使得光转换器和散热器之间的热导率增大，并且当借助于激光照射时，经转换光的至少一部分借助于反射性结构而被反射。接触压力的下界可以例如是1MPa左右，这将等效于在直径为150μm的磷光体上的0.1N的力。光转换器和散热器之间的热导率优选地大于10.000W/(m2K)，更优选地大于50.000W/(m2K)，并且最优选地大于100.000W/(m2K)。光转换器和散热器之间的相对高的热导率是通过借助于夹紧结构将光转换器压在散热器上的力而能够实现的。对于基于蓝色激光器加用于转换为白光的光转换器（如磷光体）的激光源而言，存在两种基础设置类型，透射性的和反射性的。在第一种情况中，磷光体安装在透明基底上，该透明基底同时充当散热器。在后一种情况中，基底是反射性的，其暗示常常使用金属散热器。对于两种类型而言，一关键需求是光转换器到散热器的结的低热阻。否则，热去除将被阻碍，从而导致热损坏，这可能容易地变成灾难性的，即不可逆转的。为了实现这一点，通常在光转换器和散热器之间应用“连接器材料”或黏合剂的薄层。如果所使用的连接技术是胶接，那么连接器材料或黏合剂将是布置在光转换器和散热器之间的胶（例如硅树脂）的薄层。如果连接技术是焊接，那么可焊材料、反射性材料和进一步增强反射性的二向色性滤光器的多层堆叠被附接到焊接在散热器上的光转换器或磷光体。然而，在两种情况中，这些“连接层”都导致问题：对于胶接层而言，在没有随时间的胶退化（例如褐变或开裂）的情况下的承受高温和高辐照水平的能力是有限的。对于焊接层而言，实现在磷光体的底部侧处的高反射性的努力是巨大的：磷光体板必须被抛光，并且具有高反射性层的厚的二向色性滤光器以及最后可焊金属层必须被应用。就过程成本以及还就热阻性（如果二向色性滤光器的厚度接近若干微米的话）两者而言，这都是不期望的。此外，可能借助于激光的转换而导致的高热负载可能导致多层堆叠的分层，尤其是在二向色性滤光器和下方的金属层之间。具有夹紧结构的光转换装置避免了光转换器和散热器之间的任何黏合剂或连接层。与没有附加力被施加到光转换器的情况相比，借助于夹紧结构施加的接触压力降低了光转换器和散热器之间的热阻。此外，夹紧结构和具有高强度的激光和高热负载的区域之间的距离避免或至少限制了夹紧结构的老化。如上文所描述的由黏合剂或连接层导致的可靠性问题可以因此被避免。夹紧结构可以包括固定材料，其中，固定材料被布置为将光转换器压在散热器的表面上。固定材料可以是或可以包括适合于在将光转换器压在散热器上时黏合或焊接光转换器的任何材料。固定材料还被布置为保存在固定过程期间将光转换器压在散热器上的接触压力的至少一部分。该接触压力大于由将光传感器放置在散热器上（或反之亦然）的纯粹重力导致的接触压力。光转换器可以例如借助于机械装置而被压在散热器上，并且黏合剂或胶（如例如硅树脂）可以被提供在光转换器的一个或多个边或侧表面处，以便将光转换器的边机械耦合到散热器的表面。只要黏合剂或胶在光转换器的一个或多个边和散热器表面之间提供可靠的机械耦合，压力就被施加。一旦黏合剂或胶已经硬化，就移除在形成固定期间使用的机械装置。固定材料可以可替换地包括将光转换器的至少一个侧表面固定在散热器的表面上的焊料。夹紧结构可以可替换地包括将光转换器压到散热器的表面的机械结构（如例如夹具）。该机械结构可以可移除地或永久地耦合到散热器。光转换器可以包括附接到光转换器的至少一个侧表面的夹紧耦合件。夹紧耦合件可以是适合于能够实现光转换器的侧表面的焊接或胶接的任何结构或材料。光转换器可以例如具有盘状形状，其中，在侧表面处提供涂层，这能够实现光转换器的焊接。在焊接过程期间，光转换器被压到散热器。夹紧耦合件可以可替代地是布置在光转换器周围的机械结构（如框架）。框架可以被布置成使得光转换器可以借助于该框架而被压到散热器。框架或夹紧耦合件可以进一步被布置成使得，当光转换器被压在散热器上时，该框架和散热器之间存在间隙。黏合剂或焊料可以被布置在位于框架和散热器之间的间隙中，以便将夹紧耦合件耦合到散热器并由此将光转换器耦合到散热器。夹紧耦合件或框架可以可替代地借助于螺钉而被固定。螺钉可以用于借助于夹紧耦合件而将压力施加在光转换器上，以便增加热导率。光转换器可以包括附接到光转换器的至少一个侧表面的侧反射器。侧反射器被布置为反射经转换光。侧反射器可以进一步被布置为反射激光。侧反射器可以是夹紧结构或夹紧耦合件的一部分。侧反射器可以是例如提供在光转换器和能够实现光转换器在侧表面处的胶接或焊接的层之间的二向色性涂层。散热器可以包括用于焊接光转换器的至少一个焊盘。至少一个焊盘可以被布置为避免光转换器和反射性结构之间的焊料的溢出。焊盘可以被布置在比反射性结构相对于散热器的与具有反射性结构的侧相对的一侧的水平更低的水平处。与光转换器和散热器之间的接触区域相比的焊盘的较低水平可以支撑光转换器和散热器之间的接触压力，尤其是如果在硬化期间焊料收缩的话。焊料因此可以在固定过程期间在冷却期间保持接触压力。光转换器被压到的散热器的反射性结构或整个区域可以是焊料排斥的，以便避免光转换器和反射性结构之间的焊料溢出。反射性结构可以包括二向色性滤光器和高反射性金属层（例如银或铝层），该高反射性金属层被布置在二向色性滤光器和由散热器包括的热传导材料之间。热传导材料可以具有至少20W/(mK)的热导率。光转换装置可以进一步包括夹紧板。夹紧结构可以被布置为借助于夹紧板而将光转换器压在散热器上。夹紧板可以是透明材料，其相对于激光和经转换光而言是透明的。透明材料可以例如是蓝宝石。可以是黏合剂或焊料的固定材料在此情况中可以被布置为将夹紧板固定到光转换器上。夹紧板和光转换器两者都可以借助于固定材料来固定。可替换地，仅夹紧板可以被固定，以便将光转换器压在散热器上。固定材料可以包括具有散射颗粒的胶。散射颗粒可以被布置为对激光或经转换光进行散射。夹紧结构可以包括被布置为将夹紧板夹到光转换器的至本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光转换装置（130），包括：‑ 光转换器（134），其中，所述光转换器（134）被适配为将激光（10）转换为经转换光（20），其中，所述经转换光（20）的峰值发射波长比所述激光（10）的激光峰值发射波长处于更长的波长范围中，‑ 散热器（131），所述散热器（131）包括反射性结构（137），和‑ 夹紧结构（132），所述夹紧结构（132）将所述光转换器（134）机械耦合到所述散热器（131），其中，所述夹紧结构（132）被布置为将所述光转换器（134）压在所述散热器（131）的表面上，使得所述光转换器（134）和所述散热器（131）之间的热导率增大，并且当借助于所述激光（10）照射时，所述经转换光（20）的至少一部分借助于所述反射性结构（137）而被反射，‑ 在所述光转换器（134）和所述散热器（131）之间没有任何黏合剂或连接层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.17 EP 16194142.21.一种光转换装置（130），包括：-光转换器（134），其中，所述光转换器（134）被适配为将激光（10）转换为经转换光（20），其中，所述经转换光（20）的峰值发射波长比所述激光（10）的激光峰值发射波长处于更长的波长范围中，-散热器（131），所述散热器（131）包括反射性结构（137），和-夹紧结构（132），所述夹紧结构（132）将所述光转换器（134）机械耦合到所述散热器（131），其中，所述夹紧结构（132）被布置为将所述光转换器（134）压在所述散热器（131）的表面上，使得所述光转换器（134）和所述散热器（131）之间的热导率增大，并且当借助于所述激光（10）照射时，所述经转换光（20）的至少一部分借助于所述反射性结构（137）而被反射，-在所述光转换器（134）和所述散热器（131）之间没有任何黏合剂或连接层。2.根据权利要求1所述的光转换装置（130），其中，所述夹紧结构（132）包括将所述光转换器（134）的至少一个侧表面固定在所述散热器（131）的所述表面上的固定材料，并且其中，所述固定材料被布置为将所述光转换器（134）压在所述散热器（131）的所述表面上。3.根据权利要求2所述的光转换装置，其中，所述固定材料包括焊料。4.根据权利要求2或3所述的光转换装置（130），其中，所述光转换器（134）包括夹紧耦合件（138），所述夹紧耦合件（138）被附接到所述光转换器（134）的所述至少一个侧表面。5.根据权利要求2或3所述的光转换装置（130），其中，所述光转换器（134）包括侧反射器（136），所述侧反射器（136）被附接到所述光转换器（134）的所述至少一个侧表面，其中，所述侧反射器（136）被布置为反射经转换光（20）。6.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：C戈尔德曼，C克莱吉南，R吉尔特，
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