波长转换装置和发光装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提出一种波长转换装置和发光装置，该波长转换装置包括波长转换材料层，该波长转换材料层包括相对的第一表面和第二表面。该波长转换材料层用于吸收入射于第一表面的激发光并发射与激发光具有不同波长的受激光。波长转换装置还包括热电制冷装置，该热电制冷装置包括制冷面和制热面，波长转换材料层的第二表面设置于热电制冷装置的制冷面上。在本实用新型专利技术提出的波长转换装置中，利用热电制冷装置的制冷可以将波长转换材料层的表面温度降低到环境温度以下，进而有效降低了波长转换材料层内部的波长转换材料的温度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及光学
，特别是涉及一种波长转换装置和发光装置。
技术介绍
在LED(Light Emitting Diode,发光二极管)照明和投影显示行业中,波长转换材料被广泛应用。一般的用法是，将波长转换材料颗粒与硅胶或环氧树脂均匀混合在一起形成荧光浆料，再将该浆料涂敷于LED表面，固化后形成波长转换材料涂层。LED发出的光入射到其表面的波长转换材料涂层后被其中的波长转换材料吸收，并激发波长转换材料发射与激发光波长不同的受激光。在这种结构中，硅胶或环氧树脂起了粘结和固定各波长转换材料颗粒的作用。这种方法的问题在于，每个波长转换材料颗粒在受激发光的过程中，由于其波长 转换效率不可能是100%，其中所损失的能量都转化为热量，这就造成了波长转换材料颗粒的热量的累积和温度的快速上升，直接影响了波长转换材料的发光效率和使用寿命。专利200810065225. X公开了一种降低波长转换材料工作温度的方法。在这种方法中，波长转换材料片层与一个金属导热基板连接，波长转换材料片层发出的热量可以传导到该金属导热基板上并最终散失掉。这种方法的问题在于，使用金属导热基板散热时，金属导热基板的温度受限于环境温度，因此波长转换材料上的温度不可能下降得很低。如图5所示，波长转换材料片层501与金属导热基板502紧密连接于平面502a。现考察荧光粉片层501中的一个薄层509的温度。薄层509发出的热量，先在波长转换材料片层501内部传播，其传播距离为波长转换材料层到平面502a的距离L。热量传导到平面502a后，经过金属导热基板502传播到空气中。最理想的情况是，金属导热基板502被其它散热装置(图中没有画出)充分散热，其温度就等于环境温度I；。因此根据热传导定律，薄层509的温度T1可以表示为T1 = T0+ Δ T(I)= T0+r(L, α ) . P其中Λ T为薄层509的温度与平面502a的温度的温差，它可以表示为r(L，α)与P的乘积，其中r(L，α)是薄层509到平面502a之间的热阻，它是距离L与荧光粉片层材料的平均导热系数α的函数；Ρ是薄层509发出的热功率。可见，r(L, α )和P越大，温差AT就越大，薄层509的温度就越高。而波长转换材料片层一般由波长转换材料和有机粘结剂组成，其中有机粘结剂的导热系数很低，例如最常用的透明硅胶的导热系数小于lW/m · K。这就使得薄层509到平面502a之间的热阻往往很大；尤其是当薄层位于波长转换材料片层501的远离金属导热基板的表层时，由于L取最大值，热量传导的距离最远，因此热阻最大。经过实际测量，一个O. 2mm的波长转换材料片层的上表面到金属导热基板的热阻大约为5-6°C /W。对于一般的LED应用来说，发热功率低于5W，此时薄层509的温度与平面502a的温差为25-30°C。考虑环境温度为25°C，薄层509的温度为50_55°C，对于大多数波长转换材料来说属于正常工作范围。然而，随着技术的发展和高亮度光源的需求的增加，目前普通LED的亮度已经难以满足一些特殊应用场合的需求，例如投影光源。此时就需要提高波长转换材料的激发功率来提高光源亮度。而提高激发功率的同时波长转换材料的发热量必然提高。当薄层509的发出的热功率为30W时，薄层509的温度与平面502a的温差将达到150_180°C。依然考虑环境温度为25°C，则薄层509的温度为175-205°C。在这样的温度下工作，波长转换材料的可靠性难以保证。
技术实现思路
本技术解决的主要技术问题是提供一种波长转换装置及发光装置，解决波长转换材料的工作温度过高的问题。 本技术提出的一种波长转换装置，包括波长转换材料层，该波长转换材料层包括相对的第一表面和第二表面；该波长转换材料层用于吸收入射于第一表面的激发光并发射与激发光具有不同波长的受激光；热电制冷装置，该热电制冷装置包括制冷面和制热面；波长转换材料层的第二表面设置于热电制冷装置的制冷面上。本技术还提出一种发光装置，包括上述的波长转换装置；激发光源，用于发射激发光并将其投射到波长转换装置的波长转换材料层的第一表面上。与现有技术相比，本技术具有如下有益效果在本技术中的波长转换装置中，利用热电制冷装置的制冷可以将波长转换材料层的表面温度降低到环境温度以下，进而有效降低了波长转换材料层内部的波长转换材料的温度。附图说明图I是本技术第一实施例的结构示意图；图2是本技术第二实施例的结构示意图；图3是本技术第三实施例的结构示意图；图4是本技术第四实施例的结构示意图；图5是现有技术中采用金属导热基板的波长转换装置的结构示意图。具体实施方式图I是本技术的波长转换装置的工作原理示意图。波长转换装置100包括波长转换材料层101，该波长转换材料层101包括相对的第一表面IOla和第二表面101b。波长转换材料层101用于吸收入射于第一表面IOla的激发光103并发射与激发光具有不同波长的受激光104。波长转换装置100还包括热电制冷装置102，该热电制冷装置102包括制冷面102a和制热面102b。波长转换材料层101的第二表面102b设置于热电制冷装置102的制冷面102a上。波长转换材料层中包括波长转换材料。最常用的波长转换材料是荧光粉，例如YAG荧光粉，它可以吸收蓝光并受激发射黄色的受激光。波长转换材料还可能是量子点、荧光染料等具有波长转换能力的材料，并不限于荧光粉。在很多情况下，波长转换材料往往是粉末状或颗粒状的，难以直接形成波长转换材料层。此时就需要使用一种粘接剂把各个波长转换材料颗粒固定在一起，并形成特定的形状，如片层状。最常用的方法是将波长转换材料分散于一种粘结剂中，利用粘结剂作为载体来承载波长转换材料并形成特定的形状。最常用的粘结剂是有机透明粘接剂，例如硅胶和环氧树脂。做法是将波长转换材 料与有机透明粘接剂充分混合，使波长转换材料均匀分散于有机透明粘接剂之中形成荧光浆料，然后将该荧光浆料均匀涂覆于一个衬底表面形成荧光浆料涂层，然后在一定温度下使有机透明粘结剂固化形成波长转换材料层。实际上，粘结剂并不限于有机透明粘结剂，也可以是无机粘结剂，例如水玻璃、二氧化硅颗粒、二氧化钛颗粒等。无机粘结剂与波长转换材料充分混合后，可以利用颗粒间的范德华力和分子间的作用力把相邻的波长转换材料颗粒粘接在一起，起到固定和成型的作用。热电制冷装置是利用固体的热电效应，通过加在正负两个电极之间的电势差在制冷面和制热面之间产生一定的温度差的制冷装置，其中制冷面的温度低于制热面的温度。制冷面与制热面之间的温度差取决于热电制冷装置的额定制冷功率以及加在其正负两个电极之间的电势差和电流的大小。最常用的热电制冷装置是半导体制冷片，其制冷面与制热面之间的温度差从几摄氏度到上百摄氏度不等。在本实施例中，波长转换材料层101的第二表面IOlb与热电制冷装置102的制冷面102a紧密接触。波长转换材料层101中的波长转换材料受激发光的同时所产生的热量，会首先在波长转换材料层101中传导到第二表面101b，然后通过第二表面IOlb与制冷面102a的紧密接触传导到制冷面102a。如
技术介绍
中所描述的，由于热阻的存在，波长转换材料层101中任意位置都与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种波长转换装置，其特征在于，包括：波长转换材料层，该波长转换材料层包括相对的第一表面和第二表面；该波长转换材料层用于吸收入射于第一表面的激发光并发射与激发光具有不同波长的受激光；热电制冷装置，该热电制冷装置包括制冷面和制热面；波长转换材料层的第二表面设置于热电制冷装置的制冷面上。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李屹，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：