[发明专利]波长转换装置、反光杯、光源和波长转换装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及光源领域，特别是涉及波长转换装置、反光杯和波长转换装置的制造方法。 

  

背景技术

当前，光源技术已经被应用于诸多领域，应用最多的光源是卤素灯和荧光灯。这些光源的最大的问题是亮度不足。近年来，LED光源发展迅速，利用蓝色的LED激发涂敷于LED表面的黄色荧光粉来产生白光，这种光源已经开始在市场上普及。但问题在于单颗LED光源的功率较低，依然存在亮度不足的问题。 

而高亮度光源领域，常用的是高压汞灯和氙灯光源，这样的光源依靠超短的灯弧而具有很高的亮度（能量密度），但问题在于其寿命只有1000小时左右，使用成本很高。 

目前出现了一种半导体光源，其结构如图1所示。激发光源（图中未画出）发出的激发光121经过分光滤光片111的透射入射于透镜103并经过透镜103的折射而聚焦于荧光粉层801。从荧光粉层101出射的受激光122被透镜103收集后准直，经过分光滤光片111的反射而最终出射。在该光源中，分光滤光片111透射激发光同时反射受激光，其作用在于将激发光和受激光的光路相分离。若没有该分光滤光片，则受激光将全部向激发光源方向出射从而造成严重的光损失。 

在实际应用中，常使用多个激发光源来提供激发光。此时该光源的问题在于，多束激发光在荧光粉层801上产生多个光源，需要精密的调节各个光斑的位置使其重叠或者相互靠拢，若不加控制各光斑之间可能分散，这将造成光源能量密度的严重下降。在实际生产中，光斑的精密调节难以实现自动化，因此良率低成本高，不适宜大批量的生产。 

  

发明内容

本发明提出一种波长转换装置，用于接收激发光并受激发射受激光，包括硅片，硅片包括垂直于硅晶体<100>晶向的主表面；在主表面上存在正方形或长方形开口，在该开口内腐蚀有锥形坑，该锥形坑的侧壁包括四个面，该四个面分别垂直于硅晶体的<111>晶向；锥形坑的侧壁和底部镀有反射膜；还包括波长转换层，波长转换层依附于锥形坑的底部。 

本发明还提出一种光源，包括激发光源，激发光源用于发射激发光；还包括上述的波长转换装置，激发光以特定角度入射于锥形坑的开口并最终入射于波长转换层；还包括位于激发光源与波长转换装置光路之间的分光装置，用于将波长转换层发出的受激光的光路与入射的激发光的光路分离开来；分光装置是分光滤光片，该分光滤光片透射激发光且反射受激光，或者反射激发光且透射受激光；或者，分光装置是带孔的反射装置，该反射装置具有平面或曲面的反射面，孔位于反射面内，激发光从反射装置的孔透射并入射于锥形坑的开口，受激光入射于反射面，其中入射于反射面的孔以外的部分被反射；或者，分光装置是小反射镜，激发光入射于小反射镜并被其反射而入射于锥形坑的开口，大部分受激光从小反射镜周围出射。 

本发明还提出一种光源，包括激发光源，激发光源用于发射激发光；还包括上述的波长转换装置，激发光以特定角度入射于锥形坑的开口并最终入射于波长转换层；从锥形坑的开口入射的光具有第一角度范围，在该角度范围内的光能够穿过锥形坑并到达波长转换层，在该角度范围外的光则不能穿过锥形坑；第一角度范围分为内区和外区，外区的角度大于内区的角度；激发光以属于外区的入射角度入射于锥形坑的开口；还包括位于波长转换装置光路后端的光出口，光出口的范围覆盖锥形坑的内区出射光的光通道且不覆盖锥形坑的外区出射光的光通道。 

本发明还提出一种反光杯，其特征在于，包括硅片，硅片包括垂直于硅晶体<100>晶向的主表面；在主表面上存在正方形或长方形开口，在该开口内腐蚀有锥形孔，该锥形孔穿透硅片，且该锥形孔的侧壁包括四个面，该四个面分别垂直于硅晶体的<111>晶向且均镀有反射膜。 

本发明还提出一种波长转换装置，用于接收激发光并受激发射受激光，包括波长转换层和衬底，波长转换层包括相对的第一面和第二面，波长转换层的第一面依附于衬底的第一表面上，该表面对于波长转换层发出的光具有反射性；还包括上述的反光杯，该反光杯位于波长转换层第二面一侧，反光杯具有相对的大口和小口，反光杯在硅片主表面上的开口为大口，锥形孔在主表面相对的表面上的开口为小口，该小口面向波长转换层；激发光入射于反光杯的大口并从反光杯的小口出射并最终入射于波长转换层，波长转换层发出的受激光或受激光与剩余的没有被吸收的激发光的混合光被反光杯的小口收集并最终从反光杯的大口出射。 

本发明还提出一种波长转换装置的制造方法，包括以下步骤：