波长转换装置制造方法及图纸

技术编号:22363323 阅读:25 留言:0更新日期:2019-10-23 04:26
本发明专利技术涉及一种波长转换装置,所述波长转换装置包括层叠设置的第一发光层和第二发光层,所述第一发光层位于光入射侧并具有入光表面,所述第二发光层位于光出射侧并具有出光表面。所述第一发光层至少由第一荧光粉和玻璃粉形成,所述第二发光层至少由第二荧光粉和玻璃粉形成,所述第一荧光粉的粒径大于所述第二荧光粉的粒径。所述第一发光层中的所述第一荧光粉与所述玻璃粉的体积比小于所述第二发光层中的所述第二荧光粉与所述玻璃粉的体积比。根据本发明专利技术的波长转换装置,既能够减少发光中心的热猝灭现象的发生又能够提高出光效率。

Wavelength conversion device

【技术实现步骤摘要】
波长转换装置
本专利技术涉及投影显示领域,具体地,涉及波长转换装置。
技术介绍
近年来,激光投影设备逐渐获得了人们的关注。在这样的设备中,使用诸如激光二极管(LD,LaserDiode)或发光二极管(LED,LightEmittingDiode)发出的具有第一波长的激发光来激发荧光材料,由此产生高亮度的具有第二波长的被激发荧光。在上述波长转换的过程中,如果想要实现高的转换效率,就要求荧光材料中的发光中心(即,荧光粉颗粒)需要具有较高的量子效率以及较少的热猝灭现象,并且还要求荧光材料具有较高的出光效率。目前,诸如YAG:Ce、LuAG:Ce等商用荧光粉的量子效率已达到80%以上。因此,如何优化荧光粉的封装方案,提高装置的出光效率并且减少荧光粉热猝灭现象的发生成为当前研究的热点。在传统的波长转换装置中,通常采用硅胶或者玻璃来封装荧光粉颗粒。在采用硅胶封装的情况下,虽然能够提供较好的发光中心分布效果,但是硅胶材料的散热性差,导致装置的热稳定性较差。在采用玻璃封装的情况下,荧光粉和玻璃粉的配比直接影响装置的光转换效率,当荧光粉:玻璃粉的比例较小时,波长转换装置的光效率较低;当荧光粉:玻璃粉的比例较大时,波长转换装置的光效率较高,但随着激光光功率的增大,又会导致热饱和现象愈发严重。
技术实现思路
针对上述问题,本专利技术期望提供一种既能够减少发光中心的热猝灭现象的发生又能够提高出光效率的波长转换装置。根据本专利技术的实施例,提供了一种波长转换装置,所述波长转换装置包括层叠设置的第一发光层和第二发光层,所述第一发光层位于光入射侧并具有入光表面,所述第二发光层位于光出射侧并具有出光表面。所述第一发光层至少由第一荧光粉和玻璃粉形成,所述第二发光层至少由第二荧光粉和玻璃粉形成,所述第一荧光粉的粒径大于所述第二荧光粉的粒径,并且所述第一发光层中的所述第一荧光粉与所述玻璃粉的体积比小于所述第二发光层中的所述第二荧光粉与所述玻璃粉的体积比。优选地,所述出光表面具有1~10微米的粗糙度。优选地,在所述第二发光层中,所述第二荧光粉的荧光颗粒突出于所述出光表面。优选地,所述第二荧光粉的荧光颗粒突出于所述出光表面的部分不小于所述荧光颗粒的粒径的1/3。在一个实施例中,在所述第一发光层中,所述第一荧光粉的粒径大小可以为10~50微米,所述第一荧光粉与所述玻璃粉的体积比可以为0.5~1.0,并且第一发光层的厚度可以为50~100微米。此外,例如,在所述第二发光层中,所述第二荧光粉的粒径大小可以为1~10微米,所述第二荧光粉与所述玻璃粉的体积比可以为1.0~2.0,并且所述第二发光层的厚度可以为50~100微米。优选地,在所述第一发光层和所述第二发光层中,所述玻璃粉的折射率在1.55~1.70的范围内。此外,在所述第一发光层与所述第二发光层之间还可以设置有至少一层中间发光层。在从所述光入射侧至所述光出射侧的方向上,各发光层中的荧光粉与玻璃粉的体积比以及荧光粉颗粒的粒径按照层叠顺序而梯度变化,使得越靠近所述光入射侧的发光层中的荧光粉与玻璃粉的体积比越小并且荧光粉颗粒的粒径越大。例如,在所述第一发光层与所述第二发光层之间,还可以设置有第三发光层,所述第三发光层至少由第三荧光粉和玻璃粉形成。在所述第一发光层中,所述第一荧光粉的粒径大小可以为30~50微米,所述第一荧光粉与所述玻璃粉的体积比可以为0.5~1.0,并且第一发光层的厚度可以为50~100微米;在所述第二发光层中,所述第二荧光粉的粒径大小可以为1~10微米,所述第二荧光粉与所述玻璃粉的体积比可以为1.5~2.0,并且所述第二发光层的厚度可以为50~100微米;在所述第三发光层中,所述第三荧光粉的粒径大小可以为10~30微米,所述第三荧光粉与所述玻璃粉的体积比可以为1.0~1.5,并且所述第三发光层的厚度可以为50~100微米。优选地,所述第一发光层与所述第二发光层的交界处不具有明显的界面。鉴于以上,根据本专利技术的波长转换装置至少具有如下优点:(1)根据本专利技术的波长转换装置包含至少两层发光层,其中,位于光入射侧的发光层中的荧光粉与玻璃粉的体积比较小,且荧光粉颗粒的粒径较大,因此能够减少热猝灭现象的发生,具有较好的热稳定性能;位于光出射侧的发光层中荧光粉与玻璃粉的体积比较大,且荧光粉颗粒的粒径较小,能够提升波长转换的光效并且能够提高出光效率;(2)发光层中的玻璃粉的折射率在1.55~1.70之间,能够适合高功率的激光光源,既能保证较高的光转化效率又能有利于提升出光效率;(3)在位于最靠近光出射侧的发光层中,荧光粉颗粒突出于出光表面且突出部分的比例优选为不小于荧光粉颗粒粒径的1/3,能够进一步提升出光效率。应当理解,本专利技术的有益效果不限于上述效果,而可以是本文中说明的任何有益效果。附图说明图1是示出了根据本专利技术实施例的波长转换装置的结构示意图;图2是示出了根据本专利技术另一实施例的波长转换装置的结构示意图;图3是示出了根据本专利技术实施例的波长转换装置的第二发光层的出光表面的粗糙状态的扫描电镜图;图4是示出了根据本专利技术实施例的波长转换装置的第一发光层和第二发光层的界面结构的扫描电镜图;图5是示出了根据本专利技术实施例的波长转换装置的第二发光层中荧光粉颗粒突出于出光表面的状态的示意图;图6是示出了用于验证第二发光层中荧光粉颗粒突出于出光表面的状态的的扫描电镜图;图7是示出了现有技术中的波长转换装置的比较样品在大功率激光照射下的状态的扫描电镜图。具体实施方式下面,将参照附图详细说明根据本专利技术的各具体实施例。需要强调的是,附图中的所有尺寸仅是示意性的并且不一定是按照真实比例图示的,因而不具有限定性。例如,应当理解,图示出的各层材料的厚度、形状、大小以及荧光粉颗粒的尺寸和分布位置等并不是按照实际的尺寸和比例示出的,仅是为了图示方便。根据本专利技术的波长转换装置的发光层采用玻璃封装荧光粉,并且具有多层发光层的层叠结构。在各发光层中,荧光粉的粒径不同,并且荧光粉与玻璃粉的体积比也不同。图1示出了根据本专利技术实施例的波长转换装置100的结构示意图。如图1所示,根据本专利技术的实施例的波长转换装置100具有入光表面101和出光表面102。具有第一波长范围的激发光L1在入光表面101处入射至波长转换装置100,在波长装换装置100的行进过程中经过波长转换,在出光表面102处出射具有第二波长范围的出射光L2。根据本专利技术的实施例的波长转换装置100在光路方向上具有双层结构。具体地,沿着光路方向,波长转换装置100具有层叠设置的第一发光层110和第二发光层120。换言之,第一发光层110设置于波长转换装置100的光入射侧并且具有入光表面101,第二发光层120设置于波长转换装置100的光出射侧并且具有出光表面102。第一发光层110主要由荧光粉111(也称为第一荧光粉)和玻璃粉形成。荧光粉111的粒径大小为10~50微米,并且荧光粉111与玻璃粉的体积比为0.5~1.0。第一发光层110的厚度为50~100微米。第二发光层120主要由荧光粉121(也称为第二荧光粉)和玻璃粉形成。荧光粉121的粒径大小为1~10微米。荧光粉121与玻璃粉的体积比为1.0~2.0。第二发光层120的厚度为50~100微米。通过设置这样的双层结构,在热效应较高的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种波长转换装置,所述波长转换装置包括层叠设置的第一发光层和第二发光层,所述第一发光层位于光入射侧并具有入光表面,所述第二发光层位于光出射侧并具有出光表面,其特征在于,所述第一发光层至少由第一荧光粉和玻璃粉形成,所述第二发光层至少由第二荧光粉和玻璃粉形成,所述第一荧光粉的粒径大于所述第二荧光粉的粒径,并且所述第一发光层中的所述第一荧光粉与所述玻璃粉的体积比小于所述第二发光层中的所述第二荧光粉与所述玻璃粉的体积比。

【技术特征摘要】
1.一种波长转换装置,所述波长转换装置包括层叠设置的第一发光层和第二发光层,所述第一发光层位于光入射侧并具有入光表面,所述第二发光层位于光出射侧并具有出光表面,其特征在于,所述第一发光层至少由第一荧光粉和玻璃粉形成,所述第二发光层至少由第二荧光粉和玻璃粉形成,所述第一荧光粉的粒径大于所述第二荧光粉的粒径,并且所述第一发光层中的所述第一荧光粉与所述玻璃粉的体积比小于所述第二发光层中的所述第二荧光粉与所述玻璃粉的体积比。2.根据权利要求1所述的波长转换装置,其特征在于,所述出光表面具有1~10微米的粗糙度。3.根据权利要求1所述的波长转换装置,其特征在于,在所述第二发光层中,所述第二荧光粉的荧光颗粒突出于所述出光表面。4.根据权利要求3所述的波长转换装置,其特征在于,所述第二荧光粉的荧光颗粒突出于所述出光表面的部分不小于所述荧光颗粒的粒径的1/3。5.根据权利要求1至4中任一项所述的波长转换装置,其特征在于,在所述第一发光层中,所述第一荧光粉的粒径大小为10~50微米,所述第一荧光粉与所述玻璃粉的体积比为0.5~1.0,并且所述第一发光层的厚度为50~100微米。6.根据权利要求5所述的波长转换装置,其特征在于,在所述第二发光层中,所述第二荧光粉的粒径大小为1~10微米,所述第二荧光粉与所述玻璃粉的体积比为1.0~2.0,并且所述第二发光层的厚度为50~100微米。7.根据权利要求1至4中任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:周萌段银祥田梓峰许颜正
申请(专利权)人:深圳光峰科技股份有限公司
类型:发明
国别省市:广东,44

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