[发明专利]具有带有疏水性纳米结构的波长转换层的光转换设备

说明书

本发明涉及一种光转换设备(11)，其包括固态光源(2)和波长转换层(3)，波长转换层(3)被布置为对由固态光源(2)在使用中所发射的光进行至少部分波长转换，波长转换层(3)具有面向固态光源(2)的后侧(4)、以及与后侧(4)相对的前侧(5)，其中波长转换层(3)的前侧(5)限定光转换设备(11)的出射窗口。光转换设备(11)还包括具有被布置在波长转换层(3)的前侧(5)上的被间隔开的突起(66)的疏水性纳米结构(6)和被施加在疏水性纳米结构(6)的顶部上的保护涂层(7)。

技术领域

本发明涉及一种具有波长转换层的光转换设备。

背景技术

基于包括波长转换层的固态照明技术的照明设备在本领域中是已知的，这种照明设备被称为光转换设备。波长转换层使得能够使用更高效的光源，这种光源在使用中不发射所期望颜色的光。波长转换层将来自光源的所发射的光转换成所期望颜色。然而，经常需要利用保护涂层来保护波长转换层的表面，并且由于保护涂层的材料具有与周围空气不同的折射率，因此，从光转换设备所发射的光的光谱归因于波长转换层与保护层之间的界面中的折射而改变。这可以通过改变由光源在使用中所发射的光的光谱或者通过改变波长转换层的折射率来被抵消。然而，不同的材料各自具有其自身的折射率，并且光转换设备因此必须针对不同的材料进行调谐，从而增加了产品和工艺的成本和复杂性。

美国专利No.8,575,646提出使用疏水性表面来控制润湿以便为具有固态光源的设备产生硅树脂透镜。这种构造不能解决上述问题。

因此，仍然期望找到一种解决方案，其改进光转换设备以提供所发射光的所期望的光谱而无需显著修改，从而避免了为生产工艺增加不必要的成本和复杂性。

在WO2013/171284中，提供了一种表面为碳化硅或氮化镓材料表面的光学设备，该光学设备具有表面中形成的非周期性纳米结构，该纳米结构包括多个锥形结构，其非周期性地分布在表面上。

发明内容

本发明的一个目的是改进现有技术，以解决上述问题中的至少一些问题，并且提供一种改进的光转换设备。这些和其他目的通过根据所附权利要求的光转换设备来实现。

根据本发明的第一方面，提供一种光转换设备，其包括：

-固态光源；

-波长转换层，被布置为对由固态光源所发射的光进行至少部分波长转换，波长转换层具有面向固态光源的后侧、以及与后侧相对的前侧，其中波长转换层的前侧限定光转换设备的出射窗口；以及

-其中光转换设备还包括被布置在波长转换层的前侧上的疏水性纳米结构。

本发明基于以下认识：被放置在出射窗口附近的液体或其他不期望的材料可能导致由光转换设备在使用中所发射的光的色移，因为全内反射(TIR)未经转换的波长的渐逝波可以通过被光学耦合到不期望的材料时从光转换设备所发射的并且从而以不期望的方式改变光谱。为了防止或减少这种色移的发生，疏水性纳米结构被布置在波长转换层的前侧上。因此，液体和其他类型的不需要的材料可以至少与波长转换材料的前侧的表面疏远或者被去除，因为它们不会通过疏水性纳米结构粘附到表面。因此，疏水性纳米结构提供靠近波长转换层的前侧的空气层，使得通过允许渐逝波代替地与空气层相互作用来防止色移。因此，优点在于，提供了一种提供所期望颜色的简单且有成本效益的光转换设备。

紧密接近应当被理解为足够小以使得在波长转换层与液体或其他不期望材料之间可能发生光学接触或光学耦合的距离。

空气层应当被理解为在波长转换层的前侧上方的纳米结构中到纳米结构的末端的空气。

疏水性纳米结构通过使用所谓的莲花效应(lotus effect)为波长转换层的前侧提供疏水性。因此，纳米结构上的液体具有高接触角并且容易在表面上滚动。此外，疏水性使得不需要的材料不太可能粘附到纳米结构并且因此粘附到波长转换层的前侧。