[发明专利]利用通过焊接附着的磷光体元件的高光功率的光转换装置

说明书

提供了利用通过焊接附着的磷光体元件的高光功率的光转换装置。光转换装置包括磷光体轮，所述磷光体轮包括：光电陶瓷磷光体元件，其包括嵌入陶瓷基质中的一种或多种磷光体；可焊接金属堆叠，其包括沉积在所述光电陶瓷磷光体元件的背面的一个或多个金属层；以及金属散热器，所述金属散热器是可绕中心轴旋转的金属盘，并且，所述金属散热器通过其外缘上的焊接结合部附着到所述可焊接金属堆叠。响应于光源所施加的光束能量达到有效地将光电陶瓷磷光体元件加热到磷光体猝灭点的光束，光电陶瓷磷光体元件不发生开裂。

本申请是申请号为201680067495.7的中国专利申请的分案申请。申请号为201680067495.7的中国专利申请是国际申请PCT/US2016/053367的中国国家阶段申请，该国际申请PCT/US2016/053367要求于2015年12月9日提交的标题为“HIGH OPTICAL POWERLIGHT CONVERSION DEVICE USING A PHOSPHOR ELEMENT WITH GLASS HOST(利用玻璃基质焊接的磷光体元件的高光功率的光转换装置)”的美国临时申请No.62/265,117的权益。2015年12月9日提交的美国临时申请No.62/265,117的全部内容通过引用并入本文。

该国际申请PCT/US2016/053367还要求于2015年9月25日提交的标题为“HIGHOPTICAL POWER LIGHT CONVERSION DEVICE USING AN OPTOCERAMIC PHOSPHOR ELEMENTWITH SOLDER ATTACHMENT(利用通过焊接附着的光电陶瓷磷光体元件的高光功率的光转换装置)”的美国临时申请No.62/232,702的权益。2015年9月25日提交的美国临时申请No.62/232,702的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

以下涉及光学技术、磷光体技术、波长转换技术和相关技术，并且涉及使用这些技术的光电子、光子以及类似应用，例如(但不限于)投影显示器(例如数字光处理)、汽车照明等等。

背景技术

已知用于转换光波长的磷光体装置，其通常从较短波长向一个或多个较长波长下转换。在通常的方法中，磷光体材料分散在透明或半透明的结合剂材料(如环氧树脂、硅树脂等)中。磷光体由激光或其他泵浦光源激励或“泵浦”以发射磷光。磷光体装置可以是静态的，或者可以被配置为磷光体轮，在所述磷光体轮中，磷光体被布置在旋转轮的外边缘附近。磷光体轮设计为可以通过在不同的磷光体弧段中使用不同的磷光体来有利地提供不同的颜色(或更一般地说不同的光谱)的时间序列。也可以通过在磷光体弧段之间留下弧形间隙来提供零发射周期。例如，这种轮可用于为数字光处理(digital light processing，DLP)投影仪或其他DLP显示装置提供顺序的红色、绿色和蓝色光。

高光功率应用的问题在于，通常用于磷光体中的结合剂材料容易受到由于高功率泵浦激光的加热而导致的热损害。例如，在蓝色或紫外激光被转换为白光(或与蓝色泵浦激光混合形成白光的黄色光)的典型的下转换任务中，激光功率可以为25瓦量级或更高，从而导致显著的加热。

解决这个问题的方案是用陶瓷材料来代替结合剂材料，即，使用光电陶瓷磷光体。典型的陶瓷材料是通过在高温下并可选地在高压下烧结粉末状基材、结合剂和稳定剂的混合物来制造。其他制造工艺诸如化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)或化学反应可以结合到陶瓷制造工艺中。对于光电陶瓷磷光体，选择基材以包含所需的磷光体组分，并且设计混合物和烧结以产生在工作光谱(包括泵浦光和磷光二者)上可光学透射的基质材料。陶瓷材料比诸如环氧树脂或硅树脂的常规磷光体结合剂材料更加致密，并且光电陶瓷磷光体一般耐热至少达到通常至少几百摄氏度的烧结温度，并且基于烧结工艺可以高达1000℃或更高。因此，当用高功率激光泵浦时，光电陶瓷磷光体预期是热稳定的。