[發(fā)明專利]基于熒光粉提高光轉(zhuǎn)換效率的光源結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810065225.X
• 申請日: 2008-01-29
• 公開（公告）號: CN101498401A
• 公開（公告）日: 2009-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 李屹;楊毅
• 申請（專利權(quán)）人: 繹立銳光科技開發(fā)（深圳）有限公司
• 主分類號: F21K2/08
• 分類號: F21K2/08;F21V9/00;F21Y101/02
• 代理公司: 深圳市睿智專利事務所
• 代理人: 林 青

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光源模塊，尤其涉及基于熒光粉激發(fā)的光源模塊，特別是借助元件組合使出射光更純的光源的改進結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

自二十世紀九十年代初以來，隨著以InGaAlP和InGaN為主的新一代半導體光電子材料迅速發(fā)展，各種高功率高亮度的紅、黃、藍、綠、紫外以及白光等LED光源紛紛涌現(xiàn)，層出不窮，在各種顯示和照明領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用。

獲得各種顏色光源(尤其白光光源)的方法除了采用相應顏色發(fā)光二極管外，還可以采用的主要技術(shù)方案有RGB混光和熒光轉(zhuǎn)換兩種。其中，熒光轉(zhuǎn)換方案利用來自其它光源(例如但不限于LED芯片)的發(fā)射光來激發(fā)使熒光粉產(chǎn)生較長波長的光。例如，日本日亞公司(Nichia)的白光LED專利，公開了利用470納米藍光LED芯片來激發(fā)黃色YAG熒光粉發(fā)出白光的技術(shù)方案。該方案結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、產(chǎn)品具有很強的實用性。

現(xiàn)有技術(shù)中采用熒光轉(zhuǎn)換方案的光源一般所具有的結(jié)構(gòu)是將熒光粉涂覆在發(fā)光源(尤其是發(fā)光芯片)上，例如申請?zhí)枮?00420084479的中國專利申請所公開的方案。其不足之處在于：由于發(fā)光芯片產(chǎn)生的熱量越大，對熒光粉的激發(fā)效率影響越大。這樣，隨著激發(fā)光功率的提高，熒光粉的激發(fā)效率將呈下降趨勢，從而造成受激發(fā)射的光功率隨著激發(fā)光功率的提高增長到一定程度后，反而會隨著激發(fā)光功率的繼續(xù)提高而出現(xiàn)下降現(xiàn)象。

針對上述問題，申請?zhí)枮?005100720291的中國專利申請公開了一種由熒光轉(zhuǎn)換獲得白光的方案，將熒光粉涂布在一反射鏡上，從而與發(fā)光二極管分離，利用該反射鏡使得熒光粉被激發(fā)出的光通過反射由預定出射面射出。該方案中，熒光粉因不受二極管芯片發(fā)熱的影響，可以提高較大激發(fā)光功率下的光轉(zhuǎn)換效率。其不足之處在于：隨著光源技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，光源輸出亮度和功率越來越高，該結(jié)構(gòu)因忽略了熒光粉本身所積聚熱能對大激發(fā)光功率下光轉(zhuǎn)換效率的影響，限制了光源光轉(zhuǎn)換效率的進一步提高。美國專利US7,196,354B1公開了又一種方案，如圖1a或1b所示：將熒光粉3緊貼一導熱域4，使熒光粉本身所產(chǎn)生的熱能無法積聚，既提高了光轉(zhuǎn)換效率，又有利于延長熒光粉使用壽命。同時該專利還指出可在激發(fā)光源1與熒光粉3之間增加一濾光片，用來透過預定波長的光線，同時反射其它非預定波長的光線；這樣，可以使向激發(fā)光源散射的受激發(fā)光得到利用而進一步提高光源效率。

上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處在于：雖然美國專利US?7,196,354B1所公開的方案能最大限度地提高光源效率，但該專利所公開的光源結(jié)構(gòu)中，射到所述熒光粉上未被吸收利用的激發(fā)光可以通過直射(如圖1a所示)或反射(如圖1b所示)由光源的出射面射出，從而不利于提高光輸出純度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提出一種改進的光源結(jié)構(gòu)，便于提高熒光粉光轉(zhuǎn)換效率的前提下，獲得高純度的輸出光。

為解決上述技術(shù)問題，本實發(fā)明的基本構(gòu)思為：改進光源結(jié)構(gòu)，調(diào)整元件組合的分布，使受激發(fā)光可被導向光源出射面，同時將未被熒光粉利用的激發(fā)光大部分導向其它地方，從而在同等熒光粉材料的條件下，可以獲得更純的輸出光。

作為實現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的技術(shù)方案是，提供一種基于熒光粉提高光轉(zhuǎn)換效率的光源結(jié)構(gòu)，包括激發(fā)光源、受激材料和導熱襯底，所述受激材料緊貼在所述導熱襯底上；還包括分光濾光片和轉(zhuǎn)盤(5)，所述導熱襯底(4)固定在該轉(zhuǎn)盤(5)上或者為該轉(zhuǎn)盤盤面的一部份，尤其是，所述激發(fā)光源面對所述分光濾光片，使激發(fā)光線斜射向該分光濾光片；所述受激材料大致正迎向由該分光濾光片引導來的所述激發(fā)光線。

上述方案中，所述分光濾光片設置在所述激發(fā)光源和所述受激材料之間，以穿透方式將所述激發(fā)光線導往所述受激材料，同時以反射方式將所述受激材料的受激發(fā)光導往該光源結(jié)構(gòu)的光出射面。

上述方案中，所述激發(fā)光源的光出射面與所述受激材料所在的平面大致平行，與所述分光濾光片所在的平面大致呈45度傾角。

上述方案中，所述激發(fā)光源的光出射面和所述受激材料設置在所述分光濾光片的同一側(cè)，各自所在的平面兩兩相交，從而所述分光濾光片以反射方式將所述激發(fā)光線導往所述受激材料，同時以穿透方式將受激材料的受激發(fā)光導往該光源結(jié)構(gòu)的光出射面。

上述方案中，所述激發(fā)光源光出射面和所述受激材料所在的平面大致正交，分別與所述分光濾光片所在的平面大致呈45度夾角。

上述方案中，還包括導熱反射鏡，介于所述受激材料與導熱襯底之間。

上述方案中，還包括透明導光介質(zhì)，設置在所述分光濾光片的一側(cè)或兩側(cè)。