具有受约束的光转换器的光转换设备制造技术

本发明专利技术描述了一种光转换设备，包括：‑具有入光面与发光面的光转换器（130），其中该转换器（130）被布置成将在所述入光面上进行扫描的激光（10）转换为转换光（20），其中所述转换光（20）的峰值发射波长处于比所述激光（10）的激光峰值发射波长更长的波长范围内；‑包封所述光转换器（130）的约束结构（150），其中该约束结构（150）被布置成在所述光转换器（130）发生机械故障的情况下保持所述光转换器（130）的几何形状。本发明专利技术还描述了包括这种光转换设备（130）的基于激光器的光源。本发明专利技术最后描述了包括这种基于激光器的光源的车辆头灯。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有受约束的光转换器的光转换设备
本专利技术涉及具有受约束的光转换器的光转换设备、包括这种光转换设备的基于激光器的光源、以及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，光转换设备经常被使用，该光转换设备通过例如由激光器发射的蓝色光而被激发。光转换设备的荧光体借助于胶层或焊料层被粘附到散热器，所述胶层或焊料层被置于所述散热器和所述荧光体之间。激光的高强度特别是蓝色激光的高强度和由荧光体实现的光转换造成的高温可能导致可靠性与安全性问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供具有改善的可靠性的光转换设备。根据第一方面，提供了光转换设备。所述光转换设备包括具有入光面和发光面的光转换器。所述光转换器被布置成将激光转换为转换光。所述转换光的峰值发射波长处于比所述激光的激光峰值发射波长更长的波长范围内。所述光转换设备还包括包封所述光转换器的约束结构。该约束结构被布置成在所述光转换器发生机械故障的情况下保持所述光转换器的几何形状，从而提高所述光转换设备的眼睛安全性。用于车辆特别是汽车头灯的基于激光器的（白色光）光源目前处于研究中，因为它们的约1Gcd/m2的高亮度的缘故。在这种基于激光器的光源中，强蓝色泵浦激光束被发送到光转换器（“荧光体”），光转换器将强蓝色泵浦激光束转换成白色光，该白色光包含约75%（黄色的）转换光和25%（散射的）未转换的激光。这种光源的一个众所周知的问题是激光安全性。在故障情形下，如果所述泵浦激光束未散射地离开所述基于激光器的光源，它可能导致眼睛伤害。因此，所述转换器的完整性必须得到保证。保证所述光转换器的完整性是最有挑战性的，这不是对静态光源中的小型转换器（<1mm2）而言，而是对激光扫描器系统中的大型转换器（～1cm2）来说，在激光扫描器系统中，泵浦激光束通过微反射镜在光转换器上进行扫描。约束结构约束或包封光转换器，使得即使是转换器材料的可能导致光转换器在操作期间破碎（例如，在光转换期间由热负荷导致）的材料缺陷，也不会危害到关于眼睛安全性方面的光转换器的完整性。光转换器的几何形状基本上被保持。光转换设备的完整性可以在将光转换器包封进约束结构之后通过基准测量来确定。出于光学的原因，可能不可取的是将光转换器嵌入约束结构中使得光转换器与约束结构的材料之间存在光学接口（见下文）。光转换器可进一步被布置成将准直激光转换为转换光，使得当准直激光的发射方向垂直于光转换器的入光面时，由尺寸为10000μm2的发光面的表面元件射出的未转换的激光的强度小于跨所述发光面的所述准直激光的规定的强度百分比。约束结构被布置成将光转换器约束在该约束结构中，使得在光转换器发生机械故障的情况下，由尺寸为10000μm2的发光面的表面元件射出的未转换的激光的强度低于准直激光的所述规定的强度百分比加10%，更优选地，低于准直激光的所述规定的强度百分比加5%。例如，光转换设备可以被布置成使得规定的25%的未转换的激光由根据以上描述的示例的发光面射出。该百分比取决于预期的色彩点和光转换器的转换器材料。所述规定的百分比可以在18%到32%之间的范围内，优选在20%到30%之间，且最优选在22%到28%之间。光转换器被约束结构所约束，使得光转换器的各部分之间的相对移动受到限制。由10000μm2的基准表面射出的未转换的激光的强度低于35%，优选低于30%，该基准表面例如包括由于光转换器的两部分之间的相对移动导致的光转换器的所述两部分之间的裂缝。所述光转换器的特征在于垂直于入光面的厚度d。约束结构被布置成保持具有垂直于入光面的所述厚度d的光转换器的破损部分处于光转换器的机械故障的位置。约束结构施加的几何边界条件可取决于光转换器的尺寸、厚度和形状（例如，矩形或圆形），该几何边界条件是保证眼睛安全性所必需的，即使在光转换器发生致命故障的情况下。因此，约束结构可以被布置成使得光转换器的材料的破损部分被保持靠近其在未损坏的光转换器中的最初的位置。厚度d通常可以在20微米到100微米之间。例如，约束结构可以被布置成将破损部分相对于破损部分在光转换器中的最初位置的平行于入光面的横向偏移限制成小于3μm，优选地小于2μm，最优选地小于1μm。避免或至少限制横向偏移减小了光转换器中的裂缝或窄缝的最大的可能的尺寸，没有被光转换器散射的未转换的激光通过所述裂缝或窄缝能够抵达后续的光学设备并最终进入人眼。约束结构可被布置成使得约束结构和入光面之间或者约束结构和发光面之间存在间隙。该间隙垂直于入光面或发光面的宽度可以小于2μm，优选地小于1μm且最优选地小于0.5μm。该间隙可以使光转换器的表面和约束结构的相邻表面之间光学解耦，从而减少光损耗。例如，该间隙可以被布置成使得约束结构和入光面之间或约束结构和发光面之间存在机械接触而无光学接触。无光学接触或基本上无光学接触意味着约束结构与光转换器的相应的表面之间至少存在微间隙。可以存在机械接触，但是约束结构或光转换器的对应表面的表面粗糙度避免了光转换器的材料和约束结构之间存在可同时充当该基于激光器的光源的光学设备的平滑的接口。约束结构可以包括基底和约束罩。光转换器被约束在基底和约束罩之间。将光转换器约束在至少两个分离的部件之间可以简化光转换设备的机械和光学构造。例如，约束罩可以包括作为透镜或类似物的光学元件，用于转换光和未转换的激光的光学操控。光学元件可以被集成到基于激光器的光源的光学布置中，并且特别地集成在车辆头灯的光学布置中。该光学布置可以被布置成使转换光和未转换的激光在图像平面上成像，该图像平面可以被布置在几米远的距离处。根据一个实施例，基底至少在包括激光峰值发射波长的波长范围内可以是透明的。入光面可以被布置成贴近基底。在这个实施例中，发光面不同于入光面。发光面被布置成贴近约束罩的表面。在这种透射方案中，入光面和发光面是分离的。激光经与基底毗邻的入光面进入光转换器，并且转换光和未转换的激光通常在通过光转换器的一次传播(passage)后离开发光面。入光面和发光面通常互相平行。如上所讨论的，基底可以与入光面机械接触但不光学接触。入光面与基底之间的光学接触可能增加光损耗，因为转换光和特别是未转换的激光到基底的背向反射可能增加。可选地，入光面可以被镜面层覆盖，该镜面层在转换光的波长范围内是反射性的而在激光的波长范围内是透射性的。替代地或另外地，光学元件可以与发光面机械接触但不与发光面光学接触。在光转换器和约束结构所包括的光学元件之间光学接触的情况下，光学元件的与空气相比相对高的折射率可以增加光转换器的发射数值孔径。因此，在光学接触的情况下，为避免光损耗，光学元件需要有更高的数值孔径。因此，避免这样的光学接触能够实现高效的（无光损耗）和有成本效益的基于激光器的光源（对光学设备数值孔径的降低的要求）。根据替代性实施例，光转换设备的基底可以被耦合到反射结构。反射结构被布置成反射经光转换器的入光面接收到的激光和转换光。入光面与发光面可至少部分相同。在该实施例中，光转换设备根据所谓的反射方案进行布置。转换光和未转换的激本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光转换设备，包括：/n-具有入光面和发光面的光转换器（130），其中所述光转换器被布置成将在所述入光面上进行扫描的激光（10）转换为转换光（20），其中所述转换光（20）的峰值发射波长处于比所述激光（10）的激光峰值发射波长更长的波长范围内，/n-包封所述光转换器的约束结构（150），其中所述约束结构（150）被布置成在所述光转换器（130）发生机械故障的情况下保持所述光转换器（130）的几何形状，从而提高所述光转换设备的眼睛安全性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180220 EP 18157550.71.一种光转换设备，包括：
-具有入光面和发光面的光转换器（130），其中所述光转换器被布置成将在所述入光面上进行扫描的激光（10）转换为转换光（20），其中所述转换光（20）的峰值发射波长处于比所述激光（10）的激光峰值发射波长更长的波长范围内，
-包封所述光转换器的约束结构（150），其中所述约束结构（150）被布置成在所述光转换器（130）发生机械故障的情况下保持所述光转换器（130）的几何形状，从而提高所述光转换设备的眼睛安全性。


2.根据权利要求1所述的光转换设备，其中所述光转换器（130）的特征在于垂直于所述入光面的厚度d，其中所述约束结构（150）被布置成保持具有垂直于所述入光面的所述厚度d的所述光转换器（130）的损坏部分（131）处于所述光转换器（130）的机械故障的位置。


3.根据权利要求1或2所述的光转换设备，其中所述约束结构（150）被布置成使得在所述约束结构（150）和所述入光面之间或所述约束结构（150）和所述发光面之间存在间隙，其中所述间隙垂直于所述入光面或所述发光面的宽度g小于2μm。


4.根据权利要求3所述的光转换设备，其中所述间隙被布置成使得在所述约束结构（150）和所述入光面之间或所述约束结构（150）和所述发光面之间存在机械接触而无光学接触。


5.根据权利要求1或2所述的光转换设备，其中所述约束结构（150）包括基底（115）和约束罩（140），其中所述光转换器（130）被约束在所述基底（115）和所述约束罩（140）之间。


6.根据权利要求5所述的光转换设备，其中所述基底（115）在包括所述激光峰值发射波长的波长范围内是透明的，其中所述入光面被布置成贴近所述基底（115），其中所述发光面不同于所述入光面，并...

【专利技术属性】
技术研发人员：U·黑希特菲舍尔，F·黑林，
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