具有高均匀性的光转换设备制造技术

本发明专利技术涉及具有高均匀性的光转换设备。公开了一种蓝光到白光转换设备，包括：光转换子组件，其包括至少一个光转换层，所述至少一个光转换层夹在两个光透射构件之间，其中所述光转换层包括光转换材料，所述光转换材料包括磷光体和/或量子点；至少一个光漫射子组件，其邻近所述光转换子组件；以及顶框架和底框架，其分别包围所述光漫射子组件和所述光转换子组件。件。件。

【技术实现步骤摘要】
具有高均匀性的光转换设备


[0001]本专利技术涉及一种用于分析测量仪器的光转换设备。

技术介绍

[0002]近年来，可见光越来越多地用作Sybr Safe、GFP、考马斯蓝、银染和其它比色蛋白质凝胶的成像的激发源，而没有紫外(UV)光的危害。由于可见光能够透射穿过所有透明材料，因此它对于DNA迁移和蛋白质表达的实时检测和监视特别有用。在实践中，蓝光和白光主要用于实验室，这是因为蓝光和白光能够适应广泛的染色蛋白质凝胶。
[0003]蓝光和白光能够用弧灯泡或LED(发光二极管)相对直接地生成。然而，配备有这些光源的高质量设备相对复杂和昂贵。它们的一种低成本和高效的替代方案是光转换板，光转换板能够利用现有的照明器产生类似的可见光。具体而言，光转换板是这样一种设备，其吸收来自激发源的基色光，然后在不消耗任何电能的情况下以不同波长重新发射所吸收的能量。与传统光源相比，光转换板是更耐用的，较易于操作的，并且对实验室使用而言成本更低。
[0004]传统的商业光转换设备包括涂覆在透明衬底或漫射衬底上的磷光体层，并且具有覆盖所述磷光体层以用于防止污染和湿气的另一个可选的透明板。磷光体的晶体主体吸收具有特定波长的激发光子，然后将能量传送到被嵌入晶格中的激活剂离子。然后，这种能量将激活剂离子内部的电子激发到较高的能量状态，并且在所述电子松弛到较低的能量状态时，次级光子以对应于上能级与下能级的差的波长被释放。
[0005]如上文描述的磷光体荧光工艺已经成功地应用于商业UV白光转换设备，其中磷光体层通过喷雾、丝网印刷或电泳的方法产生。然而，这种磷光体涂覆方法已经被证明对于蓝白光转换器的大规模生产是无效的，为此，白光通过荧光红光和荧光绿光(例如，由蓝光激发)以及通过磷光体层泄漏的部分蓝光的组合来产生。因此，输出光的最终颜色对磷光体和粘合剂基质的质量比、磷光体颗粒大小和磷光体分散的均匀性非常敏感。例如，较高浓度的磷光体将阻挡更多的蓝光，并且因此使发射光较暖(即，较低的色温)。考虑到所有这些方面，使用上文提及的方法来保持对磷光体涂覆的一致控制是非常困难的。结果，从一个设备到另一个设备可以观察到色度图上的广泛颜色变化。
[0006]传统光转换器配置中的另一个问题是整个表面上相对较差的均匀性。光输出变化的程度能够用变化系数(CV)来表征，变化系数被定义为标准偏差与平均值的比率。当市场上的传统转换器被由传统灯管组成的光源(例如，透照器)激发时，CV水平超过20％是常见的。这意味着在这些转换器的表面点上测量的实际光强度可能平均地偏离平均强度+/
‑
20％。这是可以理解的，这是因为与两个光管之间的区域相比，线性光管正上方的表面区域将明显较亮。对于基于LED的透照器，CV主要受LED光束角和分布在衬底板上的LED的密度的影响。消除或中和从单元顶部可以观察到的LED源的亮点始终是挑战。
[0007]因此，仍然需要在这一
作出进一步贡献。

技术实现思路

[0008]本公开的目的是一种具有高转换效率、非常一致的颜色和优异的均匀性的高性能光转换设备。
[0009]在本公开的一个方面中，一种蓝光到白光转换设备，包括：光转换子组件，其包括至少一个光转换层，所述至少一个光转换层夹在两个光透射构件之间，其中，所述光转换层包括光转换材料，所述光转换材料包括磷光体和/或量子点，并且其中，所述光转换层被配置成从入射的蓝光来生成白光；至少一个光漫射子组件，其邻近所述光转换子组件；以及顶框架和底框架，其分别包围所述光漫射子组件和所述光转换子组件。
[0010]通过对使用磷光体和量子点作为光转换材料的示例性实施例的描述，公开了具有高转换效率的高性能光转换设备，该光转换设备具有非常一致的颜色和优异的均匀性。
[0011]关于光转换材料，最近在使用量子点(QD)代替磷光体方面取得了重大进展。由于量子点的高亮度和色域的增进，该技术已应用于一些LED显示器。量子点是半导体纳米晶体，其光学性质基本上由颗粒大小决定。在量子点内部，电荷载流子被限制在非常小的空间中，例如，在几纳米的尺度上，其中量子力学支配它们的行为。这种量子限制效应的结果是仅允许电荷载流子以原子中电子的类似方式来占据一组离散能级。因此，通过吸收特定波长的入射光，然后发射处于不同波长范围的入射能量，能够通过这些离散能级之间的跃迁来实现光转换。
[0012]在可选变体中，能够包括一个或多个以下特征。
[0013]在相关方面，磷光体包括黄色磷光体、绿色磷光体或红色磷光体。
[0014]在相关方面，磷光体包括铈掺杂钇铝石榴石(YAG:Ce)磷光体、铕掺杂磷光体、镱掺杂磷光体、钆掺杂荧光体、铝酸盐磷光体和氮化物磷光体中的一种或多种。
[0015]在相关方面，量子点包括硒化镉、硒化镉/硫化镉、硒化镉/硫化锌、硫化镉、碲化镉、碳、CdSeTe/ZnS、石墨烯、磷化铟/硫化锌、硒化铅、硫化铅量子点、镁掺杂氧化锌、锰掺杂氧化锌、锰掺杂硒化锌、钙钛矿、硒化锌镉/硫化锌、氧化锌、硒化锌/硫化锌、ZnCdSeS、ZnCuInS/ZnS以及前述的组合。
[0016]在相关方面，磷光体是陶瓷磷光体。
[0017]在相关方面，光转换层包括嵌入到粘合剂基质中的光转换材料。
[0018]在相关方面，粘合剂基质包括有机材料。
[0019]在相关方面，有机材料包括环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯聚酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、天然树脂或合成树脂。
[0020]在相关方面，粘合剂基质包括无机材料。
[0021]在相关方面，无机材料包括用于作为光转换材料的磷光体的块状陶瓷、玻璃磷光体或单晶磷光体。
[0022]在相关方面，无机材料包括熔点在300℃至500℃范围内的玻璃。
[0023]在相关方面，玻璃包含锂、钠、钾、钙、铁、铜、钒、钕、二氧化钛(TiO2)或银。
[0024]在相关方面，光转换材料在粘合剂基质中的浓度为按重量计40％至80％。
[0025]在相关方面，光透射构件包括玻璃、石英或塑料。
[0026]在相关的方面，塑料包括或涂覆有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氯乙烯(PVC)、
聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚酰胺、不透明玻璃、(PTFE或PTFE/FEP)、丙烯腈
‑
丁二烯
‑
苯乙烯(ABS)、苯乙烯
‑
丙烯腈(SAN)、聚乙烯或热塑性聚氨酯(TPU)。
[0027]在相关方面，通过喷砂或酸蚀刻将光透射构件纹理化(例如，磨砂)。
[0028]在相关方面，光漫射子组件包括夹在透明片或半透明片之间的漫射片。
[0029]在相关方面，透明片或半透明片包括玻璃、石英、或一种或多种塑料聚合物。
[0030]在相关的方面，塑料包括或涂覆有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光转换设备，包括：光转换子组件，所述光转换子组件包括至少一个光转换层，所述至少一个光转换层设置在两个光透射构件之间，其中，所述光转换层包括光转换材料，所述光转换材料包括磷光体和/或量子点，并且其中，所述光转换层被配置成从入射的蓝光生成白光；至少一个光漫射子组件，所述至少一个光漫射子组件邻近所述光转换子组件；以及顶框架和底框架，所述顶框架和所述底框架分别至少围住所述至少一个光漫射子组件和光转换子组件。2.根据权利要求1所述的光转换设备，其中，所述磷光体是陶瓷磷光体，或者所述磷光体包括黄色磷光体、绿色磷光体或红色磷光体，尤其是Ce掺杂YAG(YAG:Ce)磷光体、Eu掺杂磷光体、Yb掺杂磷光体、Gd掺杂磷光物、铝酸盐磷光体和氮化物磷光体中的一种或多种；和/或其中，所述量子点包括硒化镉、硒化镉/硫化镉、硒化镉/硫化锌、硫化镉、碲化镉、碳、CdSeTe/ZnS、石墨烯、磷化铟/硫化锌、硒化铅、硫化铅量子点、镁掺杂氧化锌、锰掺杂氧化锌、锰掺杂硒化锌、钙钛矿、硒化锌镉/硫化锌、氧化锌、硒化锌/硫化锌、ZnCdSeS、ZnCuInS/ZnS以及前述的组合。3.根据权利要求1所述的光转换设备，其中，所述光转换层包括嵌入到粘合剂基质中的所述光转换材料。4.根据权利要求3所述的光转换设备，其中，所述粘合剂基质包括有机材料，尤其是环氧树脂、硅树脂、丙烯酸树脂、醇酸树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚碳酸酯聚酯、聚乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯以及天然树脂和/或合成树脂中的至少一种。5.根据权利要求3所述的光转换设备，其中，所述粘合剂基质包括无机材料，其中，光转换材料包括磷光体，并且其中，所述无机材料包括块状陶瓷、玻璃磷光体或单晶磷光体。6.根据权利要求5所述的光转换设备，其中，所述无机材料包括熔点在300℃至500℃范围内的玻璃，尤其包括锂、钠、钾、钙、铁、铜、钒、钕、二氧化钛或银。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟奉，肖恩，
申请(专利权)人：耶拿分析仪器美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：