荧光粉片层、荧光粉色轮及使用该荧光粉片层的光源制造技术

本发明专利技术提供一种荧光粉片层、荧光粉色轮及使用该荧光粉片层的光源。所述荧光粉色轮包括基板和荧光粉片层；荧光粉片层包括将荧光粉颗粒与有机或无机粘结剂粘结在一起形成的薄片，荧光粉颗粒度D50大于等于20um；所述荧光粉片层覆盖基板一侧面的至少一部分或构成所述基板的至少一部分，且能被激发转换至少一种颜色的受激发光。与现有技术相比，本发明专利技术的荧光粉片层、荧光粉色轮及使用该荧光粉片层的光源采用颗粒度D50大于等于20um的荧光粉，这样的荧光粉片层在高激发光功率密度下仍然可以保持较高的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及照明和显示用的光源
，特别是涉及一种荧光粉片层、荧光粉色轮及使用该荧光粉片层的光源。
技术介绍
目前，突光粉是半导体照明的核心原材料之一，被广泛应用于LED(LightEmitting Diode)光源和激光光源之中。在LED白光光源中，荧光粉更是具有举足轻重的地位。图I所示为发表在2005年日本应用物理期干Ij (Journal of Applied Physics,Japan)第44卷第21期第649 651页的论文《在白色发光二极管中使用微荧光结构和散射 放射杯可显著提高突光效率(Strongly Enhanced Phosphor Efficiency in GaInN WhiteLight-Emitting Diodes Using Remote Phosphor Configuration and Diffuse ReflectorCup)》一文中提出的多种LED荧光粉封装方法和结构。其中，图I (a)将荧光粉涂敷与芯片表面上，并使用折射率匹配的胶体封装，是现在市场上最常见的方法。图1(b)将荧光粉均匀分布于封装胶体中，可有效避免荧光粉受芯片加热而导致的效率下降和老化。图1(c)将荧光粉层分布于封装胶体的外层，可增加发光均匀性。图1(d)在图1(c)的基础上进行了改进，使用散射放射杯(diffuse reflection cup)以期提高光的萃取效率。荧光粉本身的特性对不同的封装方式产生不同的影响。例如，对于图I (a)、(C)和(d)所示三种封装方法，荧光粉层的致密性和均匀性越好，则荧光粉效率越高；对于图1(b)来说，分散的封装于胶体中的荧光粉越均匀，荧光粉的效率越高。因此，荧光粉的颗粒度就存在一个优化的过程颗粒度过小则荧光粉本身的效率过低，而颗粒度过大则会引起涂覆不均匀，或者在胶体中沉降严重。使用LED激发荧光粉应用于传统光源中的技术比较成熟，传统光源中LED的激发光入射到荧光粉表面的光斑内部的最大光功率密度较小，以蓝光LED为例，目前其最大光功率密度大约为lW/mm2 (瓦/平方毫米)，仅对荧光粉涂层的致密性和均匀性有要求；然随着LED产业的不断进步，蓝光LED的发光功率越来越高，当达到3W/mm2时，荧光粉的效率将可能成为瓶颈。美国专利US 7，547，114 B2提出一种产生高亮度时序色光的方法，该方法将激发光源收集并聚焦于一个荧光粉转盘上激发荧光粉材料发光，并随着转盘的转动产生周期性时序的色光序列。应用该方法，以激光作为激发光源，可以制作出高亮度的投影光源。而该方案的问题是，由于激光的功率密度极高，当激发荧光粉时荧光粉本身会发生饱和效应和热淬灭效应，严重的降低了发光效率。这主要是因为，当前的商业化的荧光粉，其颗粒度是根据LED光源定制，而LED的光功率密度比激光的功率密度低一个数量级以上，因此在针对激光应用时没有达到最优的优化值。因此，需要提供一种荧光粉片层、荧光粉色轮及使用该荧光粉片层的光源，以解决现有技术中LED光源和激光光源的激发光的高功率密度所存在的上述技术问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种荧光粉片层、荧光粉色轮及使用该荧光粉片层的光源，以满足LED光源和激发光光源的高功率密度需求。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是一种荧光粉片层包括将荧光粉颗粒与有机或无机粘接剂粘结在一起形成的薄片，其中荧光粉颗粒度D50大于等于20um。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是一种荧光粉色轮，其特征在于，所述荧光粉色轮包括基板和荧光粉片层；荧光粉片层包括将荧光粉颗粒与有机或无机粘接剂粘结在一起形成的薄片，荧光粉颗粒度D50大于等于20um ;所述荧光粉片层覆盖基板一侧面的至少一部分或构成所述基板的至少一部分，且能被激发转换至少一种颜色的受激发光。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种光源，包括激发光源和荧光粉色轮，所述激发光源用于提供激发光；所述荧光粉色轮包括基板和荧光粉片层，荧光粉片层包括将荧光粉颗粒与有机或无机粘接剂粘结在一起形成的薄片，荧光粉颗粒度D50大于等于20um ;所述荧光粉片层覆盖基板一侧面的至少一部分或构成所述基板的至少一部分；当所述荧光粉色轮在驱动装置的驱动下周期运动的时候，所述激发光入射到色轮表面的光斑内部的最大光功率密度大于等于15W/mm2。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是提供一种光源，包括激发光源和荧光粉片层，所述光源用于提供激发光；荧光粉片层包括将荧光粉颗粒与有机或无机粘接剂粘结在一起形成的薄片，荧光粉颗粒度D50大于等于20um，其设置在所述激发光源的传播路径上；所述荧光粉片层与激发光源的位置相对固定，激发光源持续对荧光粉片层的同一区域提供激发光，所述激发光入射到突光粉片层的光斑内部的最大光功率密度大于等于 3W/mm2。与现有技术相比，本专利技术的荧光粉片层、荧光粉色轮及使用该荧光粉片层的光源采用颗粒度D50大于等于20um的荧光粉，并将荧光粉颗粒和有机或无机粘接剂粘结在一起形成薄片，这样的荧光粉片层在高激发光功率密度下仍然可以保持较高的效率。附图说明图I是现有技术LED荧光粉封装结构示意图。图2是本专利技术荧光粉色轮周期性运动时，不同颗粒度的荧光粉在不同光功率密度的激发光源照射下的归一化亮度曲线图。图3是本专利技术荧光粉片层的一具体实施方式示意图。图4是本专利技术光源的第一实施方式的结构示意图。图5是本专利技术光源的第二实施方式的结构示意图。图6是本专利技术荧光粉色轮的一具体实施方式示意图。图7本专利技术在低功率密度下使用LED光源激发荧光粉时荧光粉的颗粒度与效率关系实验曲线图。图8本专利技术光源的第三实施方式的结构示意图。图9本专利技术光源的第四实施方式的结构示意图。具体实施例方式为了方便起见，下面的说明中使用um代表长度单位微米。图2所示为本专利技术荧光粉色轮周期性运动时，不同颗粒度的荧光粉在不同光功率密度的激发光源照射下的归一化亮度曲线图。激发光源包括激光和LED等，本实验以激光为例，但实际应用中不局限于此。如图2可见，同一颗粒度的荧光粉的亮度和效率随着激发光源的驱动电流的变大而减小，尤其是当激发光源的光功率密度增大到某一个特定阈值时，荧光发光的亮度呈雪崩式的下降。前述光功率密度指激发光入射到荧光粉色轮表面的光斑内部的最大光功率密 度。这是由于，随着激发光的亮度不断增强，荧光粉的温度逐渐升高，同时伴随着效率不断下降，而效率的下降进一步增大了荧光粉自身发光时产生的热量，形成一个正反馈的恶性循环；当荧光粉温度高到某一个阈值温度的时候，这个恶性循环形成雪崩效应，最终导致荧光发光亮度的剧烈下降。图2还反映出不同颗粒度的荧光粉的亮度与激发光功率密度变化曲线不同，其中颗粒度D50指某一个特定颗粒的尺寸，小于该颗粒尺寸的总质量占颗粒总质量的一半。以颗粒度D50分别为10um、15um、20um和30um的荧光粉来说，当激发光功率密度较小，小于10ff/mm2时，上述四种颗粒度的荧光粉亮度差别不大；但当激发光功率密度继续增大，颗粒度小的荧光粉亮度明显没有颗粒度大的荧光粉亮度强，当光功率密度超过13W/mm2时，颗粒度D50为IOum的荧光粉亮度急剧下降；当光功率密度超过17. 5W/mm2时，颗粒度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.10.25 CN 201110327113.91.一种荧光粉片层包括将荧光粉颗粒与有机或无机粘接剂，所述有机或无机粘接剂用于将荧光粉颗粒固定在一起并形成薄片，其特征在于 荧光粉颗粒度D50大于等于20um。2.根据权利要求I所述的荧光粉片层，其特征在于所述有机粘结剂包括硅胶或者环氧树脂。3.根据权利要求I所述的荧光粉片层，其特征在于所述无机粘结剂，包括低熔点玻璃、金属氧化物颗粒等。4.根据权利要求I所述的荧光粉片层，其特征在于所述荧光粉片层进一步包括均匀混入所述薄片中防荧光粉颗粒沉淀的分散剂。5.根据权利要求I所述的荧光粉片层，其特征在于所述荧光粉片层进一步包括均匀混入所述薄片中的光散射材料。6.一种荧光粉色轮，其特征在于，所述荧光粉色轮包括 基板； 如权利要求1-5任意一项所述的荧光粉片层，所述荧光粉片层覆盖基板一侧面的至少一部分或构成所述基板的至少一部分，且能被激发光激发出至少一种颜色的受激发光；7.一种光源，其特征在于，所述光源包括 激发光源，用于提供激发光； 如权利要求6所述的荧光粉色轮，设置在所述激发光源的传播路径上； 驱动装置，可驱动荧光粉色轮周期性运动； 当所述荧光粉色轮在驱动装置的驱动下周期运动的时候，所述激发光入射...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨毅，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：