光学增强的光转换器制造技术

提供了一种光转换器和光学设备，涉及光学设备技术领域。光转换器包括光转换层，该光转换层包括在粘结材料中的光转换颗粒，用于将入射在所述光转换层上的激发光生成发射光；位于所述光转换层的表面上的平面化层，以及作为所述平面化层的表面的一部分或者位于所述平面化层的所述表面上的至少一个光学涂层，所述平面化层的所述表面与所述光转换层的所述表面相比是相对光滑的。相比是相对光滑的。相比是相对光滑的。

【技术实现步骤摘要】
光学增强的光转换器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请是申请号为201680082899.3的中国专利申请的分案申请。申请号为201680082899.3的中国专利申请是国际申请PCT/CN2016/075313的中国国家阶段申请。


[0003]本专利技术涉及一种包括固态光转换材料的光转换器，该光转换器可形成诸如荧光轮等光学设备的一部分。本专利技术还提供了一种制造光转换器的方法。

技术介绍

[0004]诸如荧光体等光转换(或波长转换)材料用于各种应用，特别是用于光学设备中。图1示出现有技术的示例性光转换器100的横截面的示意图。该光转换器包括：光转换层101；以及高反射涂层102。光转换层101通常包括位于诸如固化有机硅胶101b等聚合物粘结剂内的荧光体颗粒(粉末)101a。该光转换器也被称为有机硅内具有荧光体(PIS)类型。荧光体颗粒101a通过滴涂、网印或其他涂覆方法分散在液体透明有机硅101b内，然后热固化并凝固。光转换层101具有位于与在其上提供高反射涂层102的一侧相对的一侧上的粗糙表面101c。
[0005]激发光103a入射在光转换层101上，并且荧光体粉末101a将激发光转换为发射光。高反射涂层102捕捉来自所有可能方向的这个发射光并且对其进行反射，使得发射光103b全部在与激发光103a相反的方向行进。因此，光转换器100为反射类型。还已知的是提供不具有高反射涂层102的光转换层101，并且这种光转换器为透射类型。
[0006]这种光转换器的一个应用是荧光轮，该荧光轮是用于从单个光源的激发光(通常具有窄波长范围)生成一个或通常多个不同波长的发射光。在本专利技术人的WO2014/016574中描述了示例荧光轮。
[0007]接下来参照图2a和图2b，分别示意性地示出了已知的荧光轮结构的第一和第二示例。这两个示例具有类似的特征，并且相同的参考标记用来指示相同的特征。光转换器201设置在盘形基板202上。根据图1，光转换器201是PIS类型。光转换器201被形成为单个彩色荧光环(在同心图案中，如图2a所示)或多个彩色区段201(R)(红色)、201(Y)(黄色)和201(G)(绿色)，每个彩色区段用来按照特定的颜色生成光(如图2b所示)。光转换器201将光谱从第一光谱波长范围的激发光转换为第二不同光谱波长范围的发射(或重新发射)光。当入射在光转换器201上时，激发光203a(光源，例如蓝光)致使生成发射光203b(例如，黄光，特别是在201(Y)的情况下)。发射光203b由盘形基板202反射，并且发射光203b由透镜系统(未示出)收集。通常，盘型基板202在使用期间转动，但是该设备可以在静止(非转动)配置下使用，在这种情况下，可以不被称为荧光轮。
[0008]特别是在具体用于荧光轮的光转换器的效率、输出功率和温度管理方面改善性能是显著的挑战。解决这种挑战的一种方式是通过用固态光转换材料(诸如陶瓷转换器或荧光玻璃)替换PIS类型光转换层。然而，PIS类型的材料具有优于这种固态光转换材料的优
点。例如，它们可以允许更灵活地选择颜色、更简单的结构和更低的成本。提供性能改进而不改变所使用的光转换层的类型是有益的。

技术实现思路

[0009]针对此背景，提供了一种光转换器和光学设备。还提供了一种制造光转换器的方法。参照权利要求书并且在以下描述中公开其他优选特征。
[0010]已经认识到，包括位于光转换层上的至少一个光学涂层的光转换器可以是有利的，其中，光转换层包括位于粘结材料(例如，诸如有机硅等聚合物)内的光转换颗粒(例如，荧光粉)。平面化层有利地设置在位于光转换层的表面上。光学涂层有益地被设置为平面化层的一部分或者位于平面化层的表面上。平面化层的表面(与至少一个光学涂层相邻)是光学光滑的和/或与光转换层的表面(与平面化层相邻)相比是相对光滑的。
[0011]由粘结剂中的荧光颗粒形成的光转换层可以具有粗糙表面，并且可能难以用这种光学涂层涂覆这个表面。平面化层具有更平滑的表面，例如光学平滑表面，可以在该表面上更容易地涂覆光学涂层(或多个涂层)。例如，平面化层的平均粗糙度(Ra)可以不大于0.02μm。平面化层可以包括有机硅材料、有机材料或复合材料。
[0012]平面化层可以通过滴涂、喷涂、刷涂、溅射、旋涂或丝印或网印来沉积。优选地，平面化层特别的是通过热固化来固化。热固化可以在例如不大于150℃的低温下进行和/或持续例如至少1或2个小时。这可以允许平面化层形成平滑层，而不影响下方的光转换层。
[0013]光学涂层可以是薄膜涂层，诸如抗反射(AR)涂层、高反射(HR)涂层、双向滤光片(DF)涂层和/或金属涂层。光学涂层可以改善光转换器的性能(在效率方面)5％，同时显著地降低运行温度，例如降低约9℃。
附图说明
[0014]可以按照许多方式来实施本专利技术，并且现在将仅通过示例并且参照附图描述优选实施例，在附图中：
[0015]图1示意性地示出现有示例性光转换器的剖面图；
[0016]图2a示出包括根据图1的光转换器的已知荧光轮结构的第一示例；
[0017]图2b示出包括根据图1的光转换器的已知荧光轮结构的第二示例；
[0018]图3示意性地示出根据本公开的第一光转换器实施例的剖面图；
[0019]图4示出第一荧光轮实施例的爆炸图；
[0020]图5示出第二荧光轮实施例的爆炸图；以及
[0021]图6示出用于测试图4和图5的荧光轮实施例的示意图。
具体实施方式
[0022]首先参照图3，示意性地示出光转换器300的实施例的剖面图。示出了：光转换层301；高反射涂层302；平面化层304；以及光学涂层305。
[0023]光转换层301形成在高反射涂层302上。对应于图1所示的现有技术的实施例，光转换层301包括位于诸如固化有机硅胶301b等聚合物粘结剂内的荧光体颗粒(粉末)301a。换言之，该光转换层301为有机硅内具有荧光体(PIS，phosphor
‑
in
‑
silicone)类型。光转换层
301具有位于与在其上提供的高反射涂层302的一侧相对的一侧上的颗粒状的粗糙表面301c。如图3所示，激发光303a入射在光转换层301上，该光转换层301将激发光转换为不同波长的光，然后由高反射层302反射，以提供发射光303b。
[0024]平面化层304沉积在光转换层301的粗糙表面301c上。平面化层304是有机硅粘合剂。对平面化层304的涂覆和/或厚度进行控制，使得在微观尺寸上实现光学表面(光学平滑的)。例如，平面化层304的平均粗糙度(Ra)可以小于0.02μm。平面化层304的厚度可以足够大以使得该层在光学上获得平滑性，例如400nm至1000nm或者厚度高达(并且可选地包括)100μm、150μm或200μm(400nm、1μm、100μm或150μm可以可选地是最小厚度)。平面化层被固化以提供结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光转换器，包括：光转换层，所述光转换层包括在粘结材料中的光转换颗粒，用于将入射在所述光转换层上的激发光生成发射光，其中所述粘结材料包括聚合物材料；位于所述光转换层的表面上的平面化层，其中所述平面化层包括聚合物材料或有机材料，并且其中所述平面化层具有低折射系数，所述低折射系数被设置为类似于所述光转换层的折射系数，其中所述所述平面化层的所述折射系数与所述光转换层的所述折射系数之间的差值小于所述光转换层的所述折射系数的15％；以及作为所述平面化层的表面的一部分或者位于所述平面化层的所述表面上的至少一个光学涂层，其中所述平面化层的所述表面与所述光转换层的所述表面相比是相对光滑的。2.根据权利要求1所述的光转换器，其中，所述平面化层的所述折射系数与所述光转换层的所述折射系数之间的所述差值小于所述光转换层的所述折射系数的10％。3.根据权利要求1所述的光转换器，其中，所述平面化层的所述折射系数与所述光转换层的所述折射系数之间的所述差值小于所述光转换层的所述折射系数的5％。4.根据权利要求1所述的光转换器，其中，所述至少一个光学涂层被设置在所述平面化层的所述表面上，并且包括以下各项中的一项或多项：抗反射AR涂层；高反射HR涂层；双向滤光片DF涂层；以及金属涂层。5.根据权利要求1所述的光转换器，其中，所述聚合物材料包括有机硅。6.根据权利要求1所述的光转换器，其中，所述光转换颗粒是荧光体颗粒。7.根据前述权利要求中任一项所述的光转换器，其中，所述平面化层的所述表面的平均粗糙度Ra不大于所述光转换层的所述表面的平均粗糙度Ra的0.25倍。8.根据权利要求7所述的光转换器，其中，所述平面化层的所述表面被配置为具有不大于0.02微米的所述平均粗糙度Ra。9.根据权利要求7所述的光转换器，其中，所述平面化层的所述表面的所述平均粗糙度Ra不大于所述发射光的波长的0.1倍。10.根据权利要求1所述的光转换器，其中，所述平面化层位于所述光转换层的第一表面上，所述光转换器还包括：位于所述光转换层的第二表面上的光学功能层，其中所述光转换层的所述第二表面与所述光转换层的所述第一表面相对...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文博，曹莹，白胜元，李龙，
申请(专利权)人：美题隆公司，
类型：发明
国别省市：