[实用新型]波长转换装置和发光装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光学技术领域，特别是涉及一种波长转换装置和发光装置。

背景技术

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T₀。因此根据热传导定律，薄层509的温度T₁可以表示为：

T₁＝T₀+ΔT

                   (1)

＝T₀+r(L，α)·P

其中ΔT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；P是薄层509发出的热功率。

可见，r(L，α)和P越大，温差ΔT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1W/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0.2mm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℃/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℃。考虑环境温度为25℃，薄层509的温度为50-55℃，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℃。依然考虑环境温度为25℃，则薄层509的温度为175-205℃。在这样的温度下工作，波长转换材料的可靠性难以保证。

实用新型内容

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。