專利名稱:增強(qiáng)型波長轉(zhuǎn)換設(shè)備的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及增強(qiáng)型波長轉(zhuǎn)換設(shè)備。波長轉(zhuǎn)換設(shè)備包括：襯底；襯底上的反射樹脂層；以及反射樹脂層上的波長轉(zhuǎn)換層，其配置成接收入射光并且通過入射光的波長轉(zhuǎn)換提供輸出光，使得輸出光被反射樹脂層反射。還提供了一種用于通過將反射樹脂層應(yīng)用到襯底并且在反射樹脂層上提供波長轉(zhuǎn)換層來制造波長轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法。
【專利說明】
増強(qiáng)型波長轉(zhuǎn)換設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，諸如憐光體或色輪。還提供一種用于制造波長轉(zhuǎn)換設(shè) 備的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 投影系統(tǒng)可W使用色輪來從光源生成不同顏色的光。光源典型地提供白光。色輪 可W包括具有不同顏色的表面區(qū)段的圓形襯底。當(dāng)色輪在光入射于其上的情況下旋轉(zhuǎn)時(shí)， 其輸出提供變化顏色的光。
[0003] 憐光體輪是其中圓形襯底的表面的一些或全部區(qū)段涂敷有憐光體的類似設(shè)備。憐 光體通常與膠合劑或其它透明材料混合W用于應(yīng)用到襯底表面。可W附加地或可替換地使 用固態(tài)憐光體。可W在不同區(qū)段中使用不同憐光體W提供多于一個(gè)發(fā)射顏色輸出。
[0004] 色輪或憐光體輪可W是:透射類型，其中輸出光穿過襯底;或者反射類型，其中襯 底反射輸出光。對于反射類型色輪或憐光體輪，期望的是最大化襯底的反射系數(shù)。用于襯底 的材料的選擇由于其不同反射率而可能影響反射系數(shù)。例如，侶(Al)涂敷的襯底典型地具 有平均反射系數(shù)94%(在從大約420nm到大約680nm的波長范圍中）。相比而言，銀(Ag)涂敷的 襯底一般具有平均反射系數(shù)98%(在從大約420nm到大約680nm的波長范圍中）。因而，通過在 Ag涂敷的襯底之上使用Al涂敷的襯底，存在附加的4%反射系數(shù)損失。運(yùn)還導(dǎo)致用于光轉(zhuǎn)換 (例如針對某些類型憐光體的藍(lán)色向黃色的轉(zhuǎn)換)的收集效率的隨之發(fā)生的下降。
[0005] 魯棒性和耐用性是針對反射類型色輪或憐光體輪的另一顧慮。再次，用于襯底的 材料的選擇可能影響運(yùn)些性能特性。在高溫（15(TC W上)下工作數(shù)百小時(shí)之后，典型地在Ag 涂敷的襯底上觀察到激光入射區(qū)域中的燒蝕。在高溫下銀離子在涂敷層中的遷移可能是該 效果的起因。運(yùn)可能引起光學(xué)性能的大約9%損失。類似問題可能存在于其它類型襯底中。然 而，運(yùn)樣的效果在相同程度上沒有在Al涂敷的襯底中看到。
[0006] 已經(jīng)考慮試圖通過在襯底上添加層來改進(jìn)襯底的反射系數(shù)。例如，CN 103912848 建議在色輪的襯底上提供漫反射材料，其可W包括金屬、有機(jī)聚合物或陶瓷。色輪的光學(xué)效 率可W通過該材料而改進(jìn)。然而，一些運(yùn)樣的材料的成本可能是高的。然而，該方案沒有考 慮耐用性或魯棒性。
[0007] 實(shí)現(xiàn)高反射系數(shù)和長久耐用性二者，W及更具體地貫穿設(shè)備壽命周期的高反射系 數(shù)，在色輪或憐光體輪的設(shè)計(jì)方面W及更一般地在光學(xué)波長轉(zhuǎn)換設(shè)備的領(lǐng)域中呈現(xiàn)了明顯 挑戰(zhàn)。還將有益的是W低制造成本實(shí)現(xiàn)運(yùn)一點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[000引針對該背景知識(shí)，提供一種波長轉(zhuǎn)換設(shè)備(典型地針對光學(xué)波長），包括:襯底;襯 底上的反射樹脂層(諸如娃樹脂）；W及反射樹脂層上的波長轉(zhuǎn)換層，其配置成接收入射光 并且通過入射光的波長轉(zhuǎn)換提供輸出光，使得輸出光被反射樹脂層反射。波長轉(zhuǎn)換設(shè)備典 型地是色輪或憐光體輪。參照權(quán)利要求書并且在W下描述中公開其它優(yōu)選特征。
[0009] 有利地，襯底上(更優(yōu)選地直接在襯底上)的諸如娃樹脂層(例如包括硅氧烷，諸如 八甲基=硅氧烷)之類的反射樹脂層的添加改進(jìn)反射系數(shù)和耐用性二者。基于娃樹脂的層 是成本有效的表面處置材料，提供高反射系數(shù)（已經(jīng)觀察到發(fā)射光功率方面的9%增加），而 在環(huán)境和壽命測試中沒有觀察到光學(xué)性能降級。類似優(yōu)點(diǎn)對于其它類型反射樹脂是可能 的。相比于其它方案而言，材料和制造過程二者是低成本的，并且制造過程是靈活的。此外， 表面涂敷層不會(huì)導(dǎo)致設(shè)備的工作溫度的增加。已經(jīng)看到高溫抵抗性，在高達(dá)20(TC的溫度下 長時(shí)間工作。襯底的材料不再相關(guān)，并且運(yùn)可W等同地適用于由金屬、非金屬和/或復(fù)合材 料形成的襯底。還已經(jīng)觀察到，反射系數(shù)取決于娃樹脂層的厚度，所W運(yùn)允許將反射系數(shù)設(shè) 定為期望的水平。
[0010] 反射樹脂層可W充當(dāng)鍵合層。運(yùn)樣，反射樹脂層可W引起或者輔助波長轉(zhuǎn)換層向 襯底的粘附。附加地或可替換地，可W提供鍵合層(膠合劑和/或膠帶）W將波長轉(zhuǎn)換層粘附 到反射樹脂層和襯底。對于固態(tài)波長轉(zhuǎn)換層，諸如分散在玻璃中的憐光體顆粒、分散在晶體 中的憐光體顆?；蛘叻稚⒃谔沾刹牧现械膽z光體顆粒，運(yùn)可能尤其有用。
[0011] 另一形式的波長轉(zhuǎn)換層包括分散在(一般透明的)娃樹脂中的憐光體顆粒(諸如粉 末）。在該情況下，反射樹脂層通過其組成和/或結(jié)構(gòu)而與波長轉(zhuǎn)換層不同（并且可區(qū)分）。例 如，反射樹脂層不包括光學(xué)上大量的憐光體(或者可能地任何憐光體）。
[0012] 可W提供用于制造波長轉(zhuǎn)換設(shè)備的對應(yīng)方法。
【附圖說明】

[0013] 可W W各種方式將本發(fā)明付諸實(shí)踐，現(xiàn)在將僅通過示例的方式并且參照附圖描述 其中數(shù)個(gè)方式，在附圖中：
[0014] 圖1示意性地描繪了現(xiàn)有憐光體輪，其示出操作模式；
[0015] 圖2圖示了依照本公開并且W分解示意形式的憐光體輪的第一實(shí)施例，其也示出 操作模式；
[0016] 圖3示出了依照本公開并且W分解示意形式的憐光體輪的第二實(shí)施例，其進(jìn)一步 描繪了操作模式；
[0017] 圖4描繪了依照本公開并且W分解示意形式的憐光體輪的第=實(shí)施例，其中進(jìn)一 步示出操作模式；W及
[0018] 圖5圖示性地示出了具有不同厚度反射樹脂層的憐光體輪的效率在其壽命內(nèi)如何 變化。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 在圖1中，示出了現(xiàn)有憐光體輪，其可W用在例如光學(xué)投影儀中。憐光體輪100包 括:板102; W及波長轉(zhuǎn)換材料101。板102典型地包括涂敷有反射材料的金屬。板102可W稱 為襯底，并且在該情況下是盤或環(huán)。其附連到電機(jī)(未示出），W使其如通過箭頭110所示的 那樣旋轉(zhuǎn)，一般地高速旋轉(zhuǎn)。盡管運(yùn)被示出為憐光體輪100,但是該類設(shè)備可W更一般地稱 為波長轉(zhuǎn)換設(shè)備或光轉(zhuǎn)換器。例如，運(yùn)樣的設(shè)備可W用在靜態(tài)(非旋轉(zhuǎn))配置中。
[0020] 波長轉(zhuǎn)換材料101設(shè)置在板102上。波長轉(zhuǎn)換材料101具有環(huán)形形狀，其是典型的。 波長轉(zhuǎn)換材料101可W由憐光體和膠合劑混合物制成，或者其可W是憐光體陶瓷。在該情況 下，波長轉(zhuǎn)換材料101是憐光體和娃樹脂混合物。通常使用用于將藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成綠色或黃色 光的憐光體。通過分發(fā)或絲網(wǎng)印刷或其它涂敷方法將憐光體粉末分散在液體透明娃樹脂 中。該層然后被熱固化并且硬化到同屯、圖案中的鏡像涂敷襯底102上的顏色區(qū)段。
[0021] 當(dāng)然可W替代地使用可W與憐光體類似的方式轉(zhuǎn)換所接收光的波長的任何結(jié)構(gòu) 或材料。在該情況下示出單個(gè)顏色憐光體101，但是可W可替換地使用多個(gè)顏色區(qū)段(此處 未示出），其中每一個(gè)用于生成具有特定顏色的光。
[0022] 諸如憐光體之類的波長轉(zhuǎn)換材料接收并吸收第一波長的激勵(lì)光并且發(fā)射第二、不 同波長的光。它們可W用于生成特定波長的光，其中直接提供該波長的光源的光學(xué)功率輸 出受限。入射或激勵(lì)光103a傳播并且光照波長轉(zhuǎn)換材料(憐光體)101( W光斑的形式），其生 成具有與激勵(lì)光的波長不同的波長的發(fā)射光103b。
[0023] 該配置中的憐光體輪的板102反射經(jīng)轉(zhuǎn)換的光，使得經(jīng)轉(zhuǎn)換的光103b在與接收到 激勵(lì)光103a的板102的相同側(cè)處發(fā)射。經(jīng)轉(zhuǎn)換的光103b然后由透鏡系統(tǒng)(未示出）收集。
[0024] 現(xiàn)在參照圖2,圖示了依照本公開并且W分解示意形式的憐光體輪200的第一實(shí)施 例。憐光體輪200包括:襯底202( W盤的形式）；W及憐光體201。附加地，提供高反射率白色 反射涂敷層203。在該實(shí)施例中，運(yùn)是由Dow Corning公司在名稱CI-2001之下銷售的娃樹脂 材料。關(guān)于該材料的另外的信息可W在其技術(shù)數(shù)據(jù)工作表和安全數(shù)據(jù)工作表上找到，其內(nèi) 容通過引用并入本文。該材料的主要構(gòu)成是八甲基=硅氧烷（其是反射樹脂）并且其還包 括:二氧化鐵(濃度大約20-30%，折射率2.1);二氧化娃(大約1 -5%，RI 1.47); W及氨氧化侶 (大約1-5%，RI 1.8)。運(yùn)些附加構(gòu)成可W是用于光漫反射的另外的活性成分。該材料在室溫 下固化成堅(jiān)硬、彈性且非粘結(jié)表面并且具有低可燃性，盡管適度熱加速(在溶劑閃蒸出之 后)可W加快線上處理。材料還具有低粘性，其增強(qiáng)流動(dòng)并且填充窄間隙和空間。典型地，合 適的材料應(yīng)當(dāng)在-45-200°C (-49-392 了）的溫度范圍之內(nèi)操作長時(shí)間段(至少1500小時(shí)）。然 而，在頻譜的低溫和高溫端，材料的行為和特定應(yīng)用中的性能能夠變得更復(fù)雜并且要求附 加考慮?？赡苡绊懶阅艿囊蛩厥墙M件的配置和壓力靈敏性、冷卻速率和保持時(shí)間W及先前 溫度歷史。在高溫端，經(jīng)固化的娃樹脂彈性體的耐用性是依賴于時(shí)間和溫度的。
[0025] 娃樹脂材料涂敷在盤襯底202上。襯底典型地包括剛性材料，諸如金屬，例如侶。襯 底表面的平滑、粗糖或不平坦是不相關(guān)的。然而，高度期望的是，在其上提供娃樹脂層203的 襯底表面是干凈的而沒有污染、污點(diǎn)、油潰、有機(jī)殘留物或生物殘留物。對于低表面能量的 表面，粘附可W通過打底漆或者通過特殊表面處置而改進(jìn)，諸如化學(xué)或等離子體蝕刻和臭 氧清潔。
[0026] 娃樹脂材料在涂敷之前與有機(jī)溶劑混合，其在該情況下包括甲基硅氧烷并且由 Dow Corning公司在名稱0S-20之下銷售。關(guān)于該材料的另外的信息可W在其技術(shù)數(shù)據(jù)工作 表和安全數(shù)據(jù)工作表上找到，其內(nèi)容通過引用并入。運(yùn)是揮發(fā)性溶劑并且用作稀釋物W調(diào) 節(jié)溶液粘性?；旌系耐迾渲牧细鶕?jù)過程要求而準(zhǔn)備為均勻的，并且在將此放置到混合機(jī) 器中進(jìn)行混合之前添加較薄的硅油W調(diào)節(jié)粘性。推薦用于混合機(jī)器的兩步混合程序，其中 W600 RPM低速持續(xù)60s，然后W1200 RPM高速持續(xù)120s。
[0027] 通過噴涂在襯底202上形成娃樹脂層。通常使用室溫固化或室溫硫化(RTV)，但是 固化速率可W通過適度熱量而加速(并且到達(dá)無粘性狀態(tài)所要求的時(shí)間可W減少）?？蒞可 替換地使用熱固化。大氣濕氣可W輔助固化。應(yīng)當(dāng)允許充足時(shí)間W用于使溶劑在暴露于空 氣循環(huán)烤爐中的提升溫度之前蒸發(fā)。用于3 mil(75微米)涂層的典型固化排程是在室溫下 10分鐘，接著在60°C下10分鐘。如果涂層起泡或者包含氣泡，則允許室溫下的附加時(shí)間W用 于使溶劑在烤爐固化之前閃蒸出。娃樹脂材料的膽放時(shí)間取決于所選擇的應(yīng)用方法。為了 延長膽放時(shí)間，通過在每當(dāng)可能的時(shí)候使用干燥空氣或干燥氮?dú)庹诒蝸碜钚』瘜駳獾谋?露。娃樹脂材料的粘附典型地落后于固化并且可能花費(fèi)48小時(shí)而完成。因此固化形成娃樹 脂涂敷層203。在固化之后，溶劑(諸如0S-20)不存在于層中。該結(jié)構(gòu)一般地具有波長380nm 到SOOnm之間的高的光發(fā)射率。例如，盤表面的反射系數(shù)可W在固化之后達(dá)到98%。實(shí)現(xiàn)98% 反射系數(shù)的娃樹脂層的典型厚度為大約0.05mm到大約0.15mm。運(yùn)導(dǎo)致60W激光輸入系統(tǒng)中 的10%輸出功率增加，并且在200°C下操作1500小時(shí)之后沒有發(fā)現(xiàn)反射系數(shù)中的降低，如將 在下文討論的。
[0028] 憐光體粉末通過分發(fā)或絲網(wǎng)印刷或其它涂敷方法而分散在液體透明娃樹脂中。它 們?nèi)缓蟊粺峁袒陀不疻形成具有娃樹脂涂層203的盤襯底202上的顏色區(qū)段或色環(huán)201。 娃樹脂層203還可W改進(jìn)襯底202和色環(huán)201之間的鍵合。最后，色輪可W安裝在電機(jī)上W便 高速旋轉(zhuǎn)。與圖1中所示的設(shè)備相關(guān)聯(lián)的可選實(shí)現(xiàn)(在上文描述)也適用于該實(shí)施例。例如， 設(shè)備也可W用在靜態(tài)(非旋轉(zhuǎn))配置中。
[0029] 使用金屬涂層(與圖1的實(shí)施例一致)或娃樹脂涂層(與圖2的實(shí)施例一致)所涂敷 的盤的性能在實(shí)驗(yàn)上進(jìn)行測試。一個(gè)金屬涂敷的盤是Al涂敷的并且另一個(gè)是Ag涂敷的。對 于娃樹脂涂敷盤，一個(gè)具有0.1 mm娃樹脂層并且另一個(gè)具有0.15mm娃樹脂層。W下表格總結(jié) 了運(yùn)四個(gè)實(shí)現(xiàn)的性能。出于比較目的，Al涂敷的盤(沒有娃樹脂涂層）的效率設(shè)定為100%W 作為基準(zhǔn)。其它盤的效率然后基于該值。 r00301
[0031] 可W看到，娃樹脂涂敷的盤的性能至少像Ag涂敷的盤那樣良好，如果不是更好的 話。此外，要指出的是，娃樹脂涂層的厚度影響其反射系數(shù)?？蒞存在實(shí)現(xiàn)期望的反射系數(shù) 的最佳厚度。用于該實(shí)現(xiàn)的最佳厚度出現(xiàn)在大約0.1mm處。典型地，厚度將設(shè)定成W便最大 化反射系數(shù)。運(yùn)可W引起使用白色反射涂層的期望波長范圍或帶中的光輸出的最大轉(zhuǎn)換。 實(shí)驗(yàn)上已經(jīng)看到，較厚的涂敷層厚度提供較高的反射系數(shù)，但是較厚的涂層還可能導(dǎo)致長 期故障，例如由于反射涂層的斷裂或剝落。因而，最佳涂層厚度可W通過最佳反射系數(shù)和/ 或反射系數(shù)與耐用性之間的某種權(quán)衡來確定。實(shí)踐中，最佳厚度可W取決于應(yīng)用并且可W 通過實(shí)驗(yàn)或反復(fù)試驗(yàn)來確定。在下文討論沿著運(yùn)些線路的一些結(jié)果。
[0032] -般地，運(yùn)可W被視為波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括:襯底;襯底上的反射樹脂層；W及反射 樹脂層上的波長轉(zhuǎn)換層，其配置成接收入射光并且通過入射光的波長轉(zhuǎn)換提供輸出光。運(yùn) 樣，輸出光被反射樹脂層反射。反射樹脂層典型地覆蓋在其上應(yīng)用波長轉(zhuǎn)換層的襯底的表 面。作為結(jié)果，反射樹脂層控制設(shè)備的反射系數(shù)，而不是襯底。那么，襯底的材料未必重要， 盡管襯底有利地是剛性的并且可W包括W下之一:金屬材料;非金屬材料；W及復(fù)合材料。 反射樹脂層一般地直接在襯底上，但是在一些情況下，另一層可W可選地部分或全部插入 在襯底與反射樹脂層之間。襯底一般具有盤形形狀。在其上提供反射樹脂層的襯底的表面 可W具有反射涂層。表面可W包括侶和/或涂層可W包括侶。
[0033] 反射樹脂層典型地是白色并且在優(yōu)選實(shí)施例中配置成跨大約380nm到大約800皿 并且更優(yōu)選地從大約420nm到大約680nm的波長范圍進(jìn)行反射。反射樹脂層的反射系數(shù)典型 地為至少(或大于)90%并且更優(yōu)選地至少(或大于)94%、95%、96%、97%、98%或99%。反射樹脂 層可W包括混合的無機(jī)-有機(jī)聚合物或彈性體(并且可W是包括運(yùn)樣的聚合物或彈性體的 層）。在優(yōu)選實(shí)施例中，反射樹脂層包括娃樹脂并且更優(yōu)選地反射樹脂層是娃樹脂層。反射 樹脂層可W包括硅氧烷，諸如八甲基=硅氧烷。反射樹脂層可W包括其它構(gòu)成物質(zhì)，諸如至 少一個(gè)其它光學(xué)反射材料，但是反射樹脂材料應(yīng)當(dāng)是層的光學(xué)主導(dǎo)和/或大部分(例如通過 濃度或w/w)組分。反射樹脂可W形成反射樹脂層的至少（或大于巧0%(通過濃度或w/w)。可 W存在的其它光學(xué)反射材料可W包括或包含W下中的一個(gè)或多個(gè):二氧化鐵;二氧化娃；W 及氨氧化侶。反射樹脂層的厚度一般至少(或大于)大約0.05mm并且典型地不多于(或少于） 大約0.15mm并且更優(yōu)選地至少大約0.1 mm和/或大約0.1 mm(例如0.08mm或0.09mm到0.1 lmm 或0.12mm)。
[0034] 反射樹脂層一般通過其組成和/或結(jié)構(gòu)與波長轉(zhuǎn)換層不同（并且可區(qū)分）。特別地， 反射樹脂層一般比波長轉(zhuǎn)換層更具反射性(并且一般明顯更具反射性）。波長轉(zhuǎn)換層一般不 是反射的。附加地或可替換地，反射樹脂層典型地包括比波長轉(zhuǎn)換層更少的波長轉(zhuǎn)換材料 (諸如憐光體)并且一般地反射樹脂層不包括波長轉(zhuǎn)換材料。
[0035] 波長轉(zhuǎn)換層一般包括憐光體，盡管其可W在其它實(shí)施例中包括濾色器。波長轉(zhuǎn)換 層不需要覆蓋襯底的整個(gè)反射表面。其可W包括多個(gè)波長轉(zhuǎn)換部分，每一個(gè)配置成提供不 同波長的輸出光。例如，運(yùn)些可W形成為盤形襯底上的區(qū)段。在一個(gè)實(shí)施例中，波長轉(zhuǎn)換層 包括分散在諸如娃樹脂之類的膠合劑中的憐光體顆粒(諸如粉末）。典型地，波長轉(zhuǎn)換層的 娃樹脂一般是光學(xué)透明的并且一般不是反射的。換言之，波長轉(zhuǎn)換層的反射系數(shù)一般比反 射樹脂層明顯更低，并且典型地，波長轉(zhuǎn)換層的反射系數(shù)小于50%、40%、30%、20%、10%或5%。
[0036] 波長轉(zhuǎn)換設(shè)備可W形成為色輪或憐光體輪。運(yùn)樣的盤形(典型地環(huán)狀并且更優(yōu)選 地圓環(huán)形)襯底可W適配成由電機(jī)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)(例如借助于用于電機(jī)的合適安裝點(diǎn)，諸如一個(gè) 或多個(gè)孔）。還可W提供電機(jī)，其配置成驅(qū)動(dòng)波長轉(zhuǎn)換設(shè)備的旋轉(zhuǎn)(當(dāng)合適禪合到襯底時(shí)）。
[0037] 在另一方面中，可W考慮一種用于制造波長轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法，包括:將反射樹脂層 應(yīng)用到襯底；W及在反射樹脂層上提供波長轉(zhuǎn)換層，使得波長轉(zhuǎn)換層可W接收入射光并且 通過入射光的波長轉(zhuǎn)換提供輸出光。輸出光被反射樹脂層反射。形成如本文公開的波長轉(zhuǎn) 換設(shè)備的任何方面的可選步驟也可W與該方法結(jié)合地提供。
[0038] 另外，可W考慮其中將娃樹脂層應(yīng)用到襯底的步驟包括W下中的一個(gè)或多個(gè)的實(shí) 施例:分發(fā);噴射;刷涂;涌流；圖案涂敷；W及絲印娃樹脂。應(yīng)用反射樹脂層的步驟包括應(yīng)用 具有有機(jī)溶劑的娃樹脂的混合物，諸如娃樹脂油、二甲苯、甲基硅氧烷或另一材料。方法還 可W包括固化反射樹脂層，例如通過W下中的一個(gè)或多個(gè):室溫硫化(RTV);熱調(diào)節(jié)；W及混 合固化。進(jìn)一步可W考慮在將反射樹脂層應(yīng)用到該表面之前清洗襯底表面的另外的步驟。
[0039] 將娃樹脂層應(yīng)用到襯底的步驟有益地包括設(shè)定娃樹脂層的厚度。特別地，運(yùn)可W 執(zhí)行成W便將襯底和/或娃樹脂層的反射系數(shù)設(shè)定成期望(最大)水平?？蒞應(yīng)用已知優(yōu)化 和實(shí)驗(yàn)技術(shù)(諸如反復(fù)試驗(yàn)、內(nèi)插、外插）W便相應(yīng)地設(shè)定厚度。在一些實(shí)施例中，反射樹脂 層的最佳厚度可W為大約0.1mm或者在0.05mm和0.15mm之間。
[0040] 圖2還示出了憐光體輪200的操作模式。入射或激勵(lì)光204a(藍(lán)色)光照憐光體201。 憐光體201生成發(fā)射光并且運(yùn)被襯底202和娃樹脂層203反射W提供具有與激勵(lì)光204a的波 長不同的波長的輸出光204b(黃色）。憐光體輪200通過電機(jī)(未示出）在由箭頭110示出的方 向上旋轉(zhuǎn)。一般地說，還可W作為另一方面而提供操作如本文公開的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備的方法。
[0041] 波長轉(zhuǎn)換材料不需要具有娃樹脂中的憐光體的形式。接下來參照圖3,圖示了依照 本公開并且W分解示意形式的憐光體輪300的第二實(shí)施例。類似于圖2的實(shí)施例，在襯底302 上提供高反射率娃樹脂層303。圖3的配置在大多數(shù)方面類似于圖2的配置。例如，襯底302的 組成和結(jié)構(gòu)W及形成娃樹脂層303的組成、結(jié)構(gòu)和方法如上文所述。
[0042] 然而在圖3中，使用固態(tài)材料(諸如分散在玻璃中的憐光體、分散在晶體中的憐光 體或者分散在陶瓷材料中的憐光體)形成色環(huán)301的顏色區(qū)段。顏色區(qū)段301通過膠合劑鍵 合而鍵合到涂敷有娃樹脂303的盤襯底302。膠合劑形成鍵合層305。
[0043] 參照W上討論的一般化波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，可W考慮其中波長轉(zhuǎn)換層包括固態(tài)憐光體 的實(shí)施例。例如，波長轉(zhuǎn)換層可W包括W下中的一個(gè)或多個(gè):分散在玻璃中的憐光體顆粒； 分散在晶體中的憐光體顆粒;W及分散在陶瓷材料中的憐光體顆粒。
[0044] 附加地或可替換地，波長轉(zhuǎn)換設(shè)備還可W包括鍵合層，其布置成將波長轉(zhuǎn)換層粘 附到反射樹脂層(并且優(yōu)選地還粘附到襯底）。其然后一般地布置在波長轉(zhuǎn)換層和反射樹脂 層之間。例如，鍵合層可W包括膠合劑或膠帶。
[0045] 圖3的實(shí)施例的操作模式類似于圖2的實(shí)施例的操作模式，如上文討論的。例如，其 可W用在旋轉(zhuǎn)或靜態(tài)(非旋轉(zhuǎn))配置中。憐光體輪300通過電機(jī)(未示出）的旋轉(zhuǎn)由箭頭110示 出。入射或激勵(lì)光304a(藍(lán)色)光照憐光體301。憐光體301生成發(fā)射光并且運(yùn)被襯底302和娃 樹脂層303反射W提供具有與激勵(lì)光204a的波長不同的波長的輸出光304b(黃色）。
[0046] 接下來參照圖4,圖示了依照本公開并且W分解示意形式的憐光體輪400的第=實(shí) 施例。類似于圖2的實(shí)施例，在襯底302上提供高反射率娃樹脂層403。圖4的基本配置在許多 方面與圖2的基本配置相似。例如，襯底402的組成和結(jié)構(gòu)W及娃樹脂層403的組成和結(jié)構(gòu)如 上文所述。
[0047] 類似于圖3的實(shí)施例，色環(huán)401的顏色區(qū)段包括固態(tài)材料，諸如分散在玻璃中的憐 光體、分散在晶體中的憐光體或者分散在陶瓷材料中的憐光體。顏色區(qū)段或色環(huán)401直接放 置在娃樹脂材料層403上。然后，熱固化或RTV固化層壓結(jié)構(gòu)W形成從380nm到80化m波長具 有高的光反射率的涂敷層。此處，娃樹脂材料403還作為鍵合材料發(fā)揮作用并且有效地形成 鍵合層。
[0048] 參照W上討論的一般化波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，反射樹脂層可W配置成將波長轉(zhuǎn)換層鍵合 到襯底。因而，反射樹脂層可W形成鍵合層的至少部分(或全部），如上文所建議的。
[0049] 依照本發(fā)明的W上所述實(shí)施例的憐光體輪的耐用性已經(jīng)進(jìn)一步被測試。參照圖5， 圖示地示出了具有不同厚度的反射樹脂層的憐光體輪的效率在其壽命內(nèi)如何變化。參照被 設(shè)定為l〇〇%W作為基準(zhǔn)的Al涂敷的盤(沒有娃樹脂涂層)來測量(光轉(zhuǎn)換)效率，如上文所討 論的。W小時(shí)測量壽命，總體高達(dá)1700小時(shí)。所有設(shè)備在200°C下操作。在實(shí)驗(yàn)中，憐光體輪 W不同平均噴射厚度的反射樹脂涂層來制造(依照圖2的實(shí)施例）。運(yùn)些然后安裝到光引擎 系統(tǒng)中W測試其實(shí)際轉(zhuǎn)換光輸出。
[0050] 在圖5中示出四個(gè)繪圖。運(yùn)些表示針對W下的效率:具有厚度為0.07mm的反射娃樹 脂層的憐光體輪510;具有厚度為0.1 mm的反射娃樹脂層的憐光體輪520;具有厚度為0.15mm 的反射娃樹脂層的憐光體輪510; W及具有Al涂層（但是沒有反射娃樹脂層）的憐光體輪 540, W用于比較?？蒞看到，貫穿1000小時(shí)壽命，具有反射樹脂層的所有=種類型的憐光體 輪的效率保持明顯高于Al涂敷的襯底實(shí)施例。不管怎樣，反射娃樹脂層具有0.07mm厚度時(shí) 的效率510沒有像其它兩個(gè)娃樹脂層厚度那樣高。在運(yùn)些測試中，反射娃樹脂層具有0.1mm 厚度時(shí)的效率520-般類似于反射娃樹脂層具有0.15mm厚度時(shí)的效率530。然而，要指出的 是，在該測試中，反射娃樹脂層具有0.15mm的厚度可能導(dǎo)致娃樹脂層的逐步剝離或斷裂。此 夕h要指出的是，在W上報(bào)道的測試中，具有0.1mm厚度的反射娃樹脂層的效率一般地可能 稍微更高。在考慮到運(yùn)些問題的情況下，噴射參數(shù)最佳地考慮設(shè)定成使得娃樹脂層的厚度 為0.1mm。
[0051] 盡管已經(jīng)在上文描述了本發(fā)明的實(shí)施例，技術(shù)人員可W預(yù)期到各種修改或替換。 例如，已經(jīng)在上文的實(shí)施例公開了憐光體輪(或者色輪）。然而，波長轉(zhuǎn)換設(shè)備可W實(shí)現(xiàn)在其 它旋轉(zhuǎn)或靜態(tài)形式中W用于其它形式的照明，包括使用固態(tài)光照的頭燈(例如在汽車工業(yè) 中）或者皮可光引擎，利用使用靜態(tài)發(fā)光材料。
[0052] 在全部實(shí)施例中，襯底不需要包括金屬或僅金屬材料。例如，可W附加地或可替換 地提供非金屬材料和/或復(fù)合材料。襯底可W涂敷有反射涂層(其可W具有高反射率)或者 沒有它。襯底的形狀不需要是圓形，或者甚至可W提供盤形(環(huán)狀)和其它形狀。
[0053] 娃樹脂層可W具有不同組成并且可W考慮將它應(yīng)用到襯底的其它方法。例如，可 W使用其它類型的白色或反射樹脂材料。此外或者作為噴涂的可替換方案，反射樹脂可W 作為涂層通過刷涂、涌流或圖案涂敷來應(yīng)用。分發(fā)或絲網(wǎng)印刷是可能的，但不是優(yōu)選的，因 為所要求的熱量將引起涂層的固化。可W提供其它類型的波長轉(zhuǎn)換材料，諸如過濾器?？蒞 使用將波長轉(zhuǎn)換材料粘附到娃樹脂涂敷的襯底的可替換的鍵合層，例如膠帶。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，包括： 襯底； 襯底上的反射樹脂層；以及 反射樹脂層上的波長轉(zhuǎn)換層，其配置成接收入射光并且通過入射光的波長轉(zhuǎn)換提供輸 出光，使得輸出光被反射樹脂層反射。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中反射樹脂層包括混合的無機(jī)-有機(jī)聚合物。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中反射樹脂層跨大約420nm到大約 680nm的波長范圍進(jìn)行反射。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中反射樹脂層包括硅樹脂或硅氧 烷。5. 根據(jù)權(quán)利要求4的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中反射樹脂層還包括至少一個(gè)另外的光學(xué)反射 材料。6. 根據(jù)權(quán)利要求5的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中至少一個(gè)另外的光學(xué)反射材料包括以下中的 一個(gè)或多個(gè):二氧化鈦;二氧化娃;以及氫氧化鋁。7. 根據(jù)前述權(quán)利要求1、2、5、6的任一項(xiàng)的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中反射樹脂層具有至少大 約0.05mm和/或不多于0.15mm的厚度。8. 根據(jù)前述權(quán)利要求1、2、5、6的任一項(xiàng)的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中反射樹脂層配置成將波 長轉(zhuǎn)換層鍵合到襯底。9. 根據(jù)前述權(quán)利要求1、2、5、6的任一項(xiàng)的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，還包括： 鍵合層，其布置成將波長轉(zhuǎn)換層粘附到反射樹脂層。10. 根據(jù)權(quán)利要求9的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中鍵合層包括膠合劑或膠帶。11. 根據(jù)前述權(quán)利要求1、2、5、6、10的任一項(xiàng)的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中波長轉(zhuǎn)換層包括磷 光體。12. 根據(jù)權(quán)利要求11的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中波長轉(zhuǎn)換層包括分散在硅樹脂中的磷光體 顆粒。13. 根據(jù)權(quán)利要求11的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中波長轉(zhuǎn)換層包括固態(tài)磷光體。14. 根據(jù)權(quán)利要求13的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中波長轉(zhuǎn)換層包括以下中的一個(gè)或多個(gè):分散 在玻璃中的磷光體顆粒;分散在晶體中的磷光體顆粒；以及分散在陶瓷材料中的磷光體顆 粒。15. 根據(jù)前述權(quán)利要求1、2、5、6、10、12-14的任一項(xiàng)的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備，其中襯底包括以 下之一:金屬材料;非金屬材料;以及復(fù)合材料。16. -種包括任一項(xiàng)前述權(quán)利要求的波長轉(zhuǎn)換設(shè)備的磷光體輪，其中襯底具有盤形形 狀。17. 根據(jù)權(quán)利要求16的磷光體輪，其中襯底適配成由電機(jī)旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】G03B21/20GK205721046SQ201620126963
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年2月18日
【發(fā)明人】張文博, 曹瑩, 李龍
【申請人】萬騰榮公司