波长转换材料阵列的制作方法
【专利摘要】波长转换材料阵列。提供了一种包括波长转换材料阵列，该波长转换材料阵列包括一系统，该系统包括：光源，该光源被配置为发射为激发波长的激发光；散热器；位于所述散热器上的波长转换材料，所述波长转换材料包括被划分为点的阵列的整体的相对波长转换面积，所述点的数量在4至12范围内，所述波长转换材料被配置为当被所述激发光照射时发射波长大于所述激发波长的光；以及小透镜的阵列，该小透镜的阵列被配置为：接收来自所述光源的激发光并且用所述激发光照射所述波长转换材料的每个点，所述小透镜与点的数量成一对一关系；以及收集由所述波长转换材料发射的光。
【专利说明】
波长转换材料阵列
技术领域
[0001]本说明书总体涉及显示系统，并且特别地，涉及一种包括波长转换材料阵列的系统。
【背景技术】
[0002]激光器-磷光体照明系统的性能的限制因素可能是高能量密度的照明点(与非激光器系统相比)、以及在热损伤发生之前从该点去除热能的能力(更确切地说是无能力)。已经使用了许多方法来散布热能，例如，通过旋转或转移磷光体或照明点，或者通过增加点尺寸并由此减小能量密度。然而，这些方法可能导致系统复杂性增加和/或光性能削损。
【发明内容】
[0003]通常，本公开在于一种系统，该系统包括散热器上的波长转换材料，所述波长转换材料具有整体(unity)但是被划分为4至12个点的阵列的相对面积。选择所述点之间的距离以使系统中的光收集效率与热流平衡。小透镜阵列被用于将来自激发光源(诸如，激光器)的激发光分布到阵列中的每个点，并且然后收集从所述点发射的光。所述点的阵列代替现有技术的波长转换材料的单个点:点的整体的组合相对面积等于一个较大原始点的整体的相对面积(组合面积不包括点之间的空间)。热学上，波长转换材料中的能量密度保持不变，然而与具有波长转换材料的一个大点的系统相比，通过将波长转换材料分成较小点的阵列，能够提高散热器效率，并且因此能够更有效地冷却磷光体。这可以允许更高能级入射到波长转换材料(例如，包括但不限于磷光体)，并且因此能够生成更多光。
[0004]然而，其它因素能够被用于确定点的布置(configurat1n)。例如，5d < t < 25d和1cK t < 20d中的一个或更多个能够被用于选择点之间的中心到中心距离，其中，d是点之间的中心到中心距离，并且t是点的最大横向尺寸;和/或点的光发射表面与小透镜的光接收表面之间的距离、以及点之间的中心到中心距离能够被选择为使得小透镜收集达到如从点的法线测量的发射角Θ为约75°的光。这样的因素可能与点的数量无关，然而假设点的数量大于或等于3。
[0005]在本说明书中，元件可以被描述为“被配置为”执行一个或更多个功能或“被配置用于”这样的功能。通常，被配置为执行功能或被配置用于执行功能的元件能够执行该功能，或者适于执行该功能，或者适合执行该功能，或者可操作以执行该功能，或者另外能够执行该功能。
[0006]将理解，为了本说明书的目的，“X、Y和Z中的至少一个”和“X、Y和Z中的一个或更多个”的语言能够被解释为仅X、仅Y、仅Z、或者X、Y和Z中的两项或更多项的任何组合(例如，ΧΥΖ、ΧΥ、ΥΖ、ΖΖ等)。在“至少一个…”和“一个或更多个…”语言中的任一个出现时，类似逻辑可以被应用于两项或更多项。
[0007]本说明书的一方面提供一种系统，所述系统包括:光源，该光源被配置为发射为激发波长的激发光;散热器;位于所述散热器上的波长转换材料，所述波长转换材料包括被划分为点的阵列的整体的相对波长转换面积，所述点的数量在4至12范围内，所述波长转换材料被配置为当被所述激发光照射时发射波长大于所述激发波长的光；以及小透镜的阵列，所述小透镜的阵列被配置为:接收来自所述光源的激发光并且用所述激发光照射所述波长转换材料的每个所述点，所述小透镜与点的数量成一对一关系；以及收集由所述波长转换材料发射的光。
[0008]所述点的光发射表面与所述小透镜的光接收表面之间的距离、以及所述点之间的中心到中心距离可以被选择为使得小透镜收集达到如从所述点的法线测量的发射角Θ为约75°的光。
[0009]5d<t< 25d和1d < t < 20d中的一个或更多个可以被用于选择所述点之间的中心到中心距离，其中，d是所述点之间的中心到中心距离，并且t是所述点的最大横向尺寸。
[0010]所述点的光发射表面与所述小透镜的光接收表面之间的距离h可以被选择为使得所述小透镜收集达到如从所述点的法线测量的的发射角为约75°的来自所述点的光。
[0011]所述点的阵列的绝对波长转换面积可以在约2mm2至约10mm2的范围内。
[0012]所述点的阵列的绝对波长转换面积可以在约4mm2至约20mm2的范围内。
[0013]所述小透镜的阵列可以包括准直透镜阵列。
[0014]所述小透镜的阵列可以包括集成透镜阵列。
[0015]所述系统还可以包括镜子，所述镜子被配置为:朝向所述小透镜的阵列反射来自所述光源的激发光；以及透射由所述波长转换材料发射的由所述透镜收集的光。
[0016]所述激发光可以包括蓝光。
[0017]由所述波长转换材料发射的光可以包括绿光和红光中的一个或更多个。
[0018]所述散热器可以包括在约50W/mK至约600W/mK范围内的热导率。
[0019]所述光源可以包括激光器。
[0020]所述光源还可以包括被配置为使所述激发光适合于所述小透镜的阵列的面积的一个或更多个光学器件。
[0021 ]所述波长转换材料可以包括磷光体。
[0022]所述波长转换材料可以包括量子点。
[0023]所述散热器可以是固定的。
[0024]所述散热器可以被配置为旋转。
[0025]本说明书还提供一种系统，该系统包括:光源，该光源被配置为发射为激发波长的激发光;散热器;位于所述散热器上的波长转换材料，所述波长转换材料包括被划分为点的阵列的整体的相对波长转换面积，其中，5d < t < 25d和1d < t < 20d中的一个或更多个被用于选择所述点之间的中心到中心距离，其中，d是所述点之间的中心到中心距离，并且t是所述点的最大横向尺寸；以及小透镜的阵列，所述小透镜的阵列被配置为:接收来自所述光源的激发光并且用所述激发光照射所述波长转换材料的每个所述点，所述小透镜与点的数量成一对一关系；以及收集由所述波长转换材料发射的光。所述点的数量可以是以下范围中的一个或更多个:大于或等于3;在3至20(包括3和20)的范围内；以及在4至16(包括4和16)的范围内。
[0026]实际上，还公开了一种系统，该系统包括:光源，该光源被配置为发射为激发波长的激发光;散热器;位于所述散热器上的波长转换材料，所述波长转换材料包括被划分为点的阵列的整体的相对波长转换面积；以及小透镜的阵列，所述小透镜的阵列被配置为:接收来自所述光源的激发光并且用所述激发光照射所述波长转换材料的每个所述点，所述小透镜与点的数量成一对一关系；以及收集由所述波长转换材料发射的光，其中，所述点的光发射表面与所述小透镜的光接收表面之间的距离、以及所述点之间的中心到中心距离被选择为使得所述小透镜收集达到如从所述点的法线测量的发射角Θ为约75°的光。所述点的数量可以是以下范围中的一个或更多个:大于或等于3;在3至20(包括3和20)的范围内；以及在4至16(包括4和16)的范围内。
【附图说明】
[0027]为了更好地理解在此描述的各种实现并且为了更清楚地示出可以如何实行这些实现，现在将仅通过示例对附图作出参考，在附图中:
[0028]图1示出根据非限制性实现的包括被激发光照射的波长转换材料阵列的系统。
[0029]图2示出根据非限制性实现的图1的收集由波长转换材料阵列发射的光的系统。
[0030]图3示出根据非限制性实现的散热器上的波长转换材料阵列的点的数量、以及具有整体的面积的波长转换材料被划分为4至12(包括4和12)个点的各种示例。
[0031]图4示出根据非限制性实现的作为波长转换材料阵列的点的数量的函数的热通量。
[0032]图5示出根据非限制性实现的具有不同数量的点的波长转换材料阵列的散热器中的热通量。
[0033]图6示出根据非限制性实现的作为波长转换材料阵列的点的数量的函数的系统100的光通量。
[0034]图7示出根据非限制性实现的作为波长转换材料阵列的点的数量的函数的系统100的光通量。
[0035]图8示出根据非限制性实现的包括被激发光照射的波长转换材料阵列的系统的几何结构。
[0036]图9示出根据非限制性实现的波长转换材料阵列的各种尺寸。
【具体实施方式】
[0037]图1和图2均示出系统100的侧视图，系统100包括:光源101，其被配置为发射为激发波长的激发光103;散热器105 (示出截面)；位于散热器105上的波长转换材料，波长转换材料包括被划分为点1 7的阵列的整体的相对波长转换面积，点的数量在4至12范围内，波长转换材料被配置为当被激发光103照射时发射波长大于激发波长的光；小透镜109的阵列，其被配置为:接收来自光源101的激发光103并且用激发光103照射波长转换材料的每个点107，小透镜109与点107的数量成一对一关系；以及收集由波长转换材料发射的光203。特别地，图1示出用激发光103照射点107，并且图2示出点107发射光203;虽然这两个处理被单独示出，但是将想到，它们同时发生和/或前后发生。因此，当用激发光103照射点107时，点107发射光203。进一步注意到，除非另外明确地阐述，否则在此提供的范围包括起始数和尾数。因此，在4至12范围内的点的数量包括:4个点、5个点、6个点等，达到并且包括12个点。
[0038]此外，虽然仅对一个点107进行了编号，但是示出了4个点107。另外，每个点107包括波长转换材料。类似地，虽然仅对激发光103的一条光线和光203的一条光线进行了编号，但是每个均示出了四条光线。
[0039]如所示，系统100还包括镜子150，镜子150被配置为:朝向小透镜109的阵列反射来自光源1I的激发光103 (如图1所示)；以及透射(transmi t)由点107发射的由小透镜109收集的光203(如图2所示)。
[0040]虽然未示出，但是系统100可以包括投射系统的组件等，使得光203照射光调制器等(包括但不限于数字微镜器件(DMD))，光调制器由处理器控制以从光203形成图像，然后图像被传送到投射光学元件。
[0041]光源101可以包括激光源，激光源包括但不限于蓝激光源。因此，在一些实现中，激发光103包括蓝光，并且特别是蓝激光。虽然未示出，但是光源101还可以包括被配置为使激光适合于小透镜109的阵列的面积的一个或更多个光学器件。其它类型的光源101在本实现的范围内，包括但不限于量子点等。
[0042 ]参照图1，由光源1I发射激发光103，并且激发光103以朝向小透镜109的阵列反射激发光103的角度撞击在镜子150上。激发光103的面积与小透镜的阵列的面积相似，并且激发光103、镜子150以及小透镜109的阵列可以被对准，使得激发光103的区域的外边缘与小透镜109的阵列的相应外边缘基本对准，以避免丢失和/或浪费激发光103。
[0043]此外，如所示，激发光103是准直的。当激发光103包括激光时，激发光103是固有准直的。然而，光源101可以包括被配置为使激发光103准直的光学组件。
[0044]镜子150包括光学组件的任何集合，其被配置为:朝向小透镜109的阵列反射来自光源101的激发光103(如图1所示)；以及透射由点107发射进而由小透镜109收集的光203(如图2所示)。镜子150可以包括但不限于一个或更多个分色镜(dichroic mirror)。
[0045]通常，激励点107发射光203的处理导致热的产生，热将被分散以防止点107和散热器105升温和/或控制点107的温度。当点107发射光203时，热从点107与散热器105之间的界面流入散热器105，所述热在散热器105处被分散。因此，散热器105包括被配置为冷却点107的散热器、箱、轮、环、一个或更多个挤压件或其它散热器设计(例如，用于空气冷却)、水箱、均热板(vapour chamber)、散热片等中的一个或更多个。同样地，散热器105可以包括被配置为冷却点107的任何材料，包括但不限于金属、铝、钢等。散热器105可以是固定的或者被配置为旋转。通常，散热器105的特征在于其热导率K，热导率K可以在从约50W/mK至约600W/mK范围内；在一些实现中，散热器105的热导率可以在约150W/mK至约400W/mK范围内。无论如何，散热器105分散热的能力随着热导率的增加而增加。
[0046]波长转换材料(S卩，每个点107)通常可以包括被配置为将激发光103转换为光203的磷光体，磷光体通常具有比激发光103更长的波长。因此，在激发光103包括蓝光(和/或照射比红光和/或绿光更短的波长)的实现中，由波长转换材料发射的光203可以包括绿光和红光中的一个或更多个。然而，在其它实现中，波长转换材料可以包括被配置为当被激发光103照射时发射光203的其它材料，该其它材料包括但不限于量子点。
[0047]此外，点107的总面积(不包括点之间的空间)具有整体但是被划分为4至12个点107(如图1和图2中所示，存在四个点107)的总相对波长转换面积，。
[0048]换言之，当配置系统100时，对将被用于达到光通量设计目标的总波长转换面积进行确定;所确定的总波长转换面积可以被分配有整体的任意值，并且在点107之间划分总面积。换言之，每个点107的面积可以包括总波长转换面积除以点的数量。这假设每个点107具有基本相同的面积，然而在其它实现中，一个或更多个点107可以具有与其它点107不同的面积，只要总波长转换面积保持相同即可。下面参照图8和图9来描述点之间的距离。
[0049]以与点107成一对一关系来设置小透镜109。换言之，小透镜109的阵列中的小透镜109的数量与点107的数量相同。此外，如所示，每个小透镜109可以以对应点107为中心。如图所示，小透镜109的阵列包括集成透镜阵列，然而在其它实现中，小透镜109的阵列可以包括单独和/或非集成透镜阵列。例如，每个小透镜109可以使用框架等固定在某一位置。
[0050]此外，如所示，光103通过每个小透镜109被聚焦在对应点107上，并且由每个点107发射的光203通过对应小透镜109收集并且使其准直，如图2所示。准直光203透射穿过镜子150并且行进至投射系统的其它组件，如上所述。
[0051]此外，散热器105上的点107的面积(包括点107之间的空间)可以小于或等于小透镜109的阵列的面积。换言之，小透镜109的阵列的外边缘可以大于点107的阵列中的外部点107的外边缘。
[0052]此外，每个小透镜109的相应面积可以大于相应点107的面积，每个小透镜109的中心与相应点107的中心基本对准，使得从每个点107发射的光203由相应小透镜109收集;虽然光203也可以由相邻小透镜109收集，但是当对应小透镜109的面积小于光203的面积时，由点107的阵列中的外部点107发射的光可能丢失。此外，小透镜109的收集效率取决于点107与小透镜109之间的距离、以及当从每个点107发射光203时光203的集光率(etendue)。当选择点107与小透镜109之间的距离时，可以进行这样的考虑。特别是，从点107到小透镜109的距离可以小于约5mm、和/或小于约2mm，如下面关于图8所述的。然而，小透镜109和点107(包括点之间的空间)的总面积可以被选择为确保如下更详细描述的最佳光通量。
[0053]实际上，当每个小透镜109朝向相应点107的中心聚焦光103时，与透镜如何将光聚焦到波长转换材料(具有与点107的总波长转换面积类似的总面积)的单个点类似，与现有技术相比，光203的集光率通常未改变。然而，当点107离得更远时，虽然能够提高散热器105中的热消散，但是因为随着点107的数量增加，变得更难以以较大角度收集光203，所以光通量可能减少。因此，点107的数量可以在4至12范围内(包括4和12)，如此后描述的。
[0054]例如，接下来将关注图3，图3示出分别包括一个点、四个点、四个点、五个点、六个点和十二个点的散热器/波长转换材料的点的阵列(此后被称为系统300、300-1、300-2、300-3、300-4、300-5)的各种示例。系统 300、300-1、300-2、300-3、300-4、300-5 中的每个均包括:与散热器105类似的相应散热器305、305-1、305-2、305-3、305-4、305-5，其边缘由外部大矩形表示；均与点107类似的由相应散热器内部的较小矩形表示的相应点307、307-1、307-2、307-3、307-4、307-5。
[0055]在系统300-1、300-2、300-3、300-4、300-5中的每个系统上方示出具有被示出为使用虚线划分为四个点、四个点、五个点、六个点和十二个点的一个点307的系统300，因此点307分别具有与四个点307-1、四个点307-2、五个点307-3、六个点307-4和十二个点307-5的总波长转换面积相同的波长转换面积。虽然每个点307、307-1、307-2、307-3、307-4、307-5均被示出为矩形，但是点307、307-1、307-2、307-3、307-4、307-5的其它形状在本实现的范围内，包括但不限于圆形、正方形、三角形等。另外，虽然点307、307-1、307-2、307-3、307-4、307-5的每个集合具有各自相同的形状，但是在其它实现中，每个集合内的点307、307-1、307-2、307-3、307-4、307-5可以具有不同形状。
[0056]无论如何，针对每个系统300-1、300-2、300-3、300-4、300-5 的每个点 307、307-1、307-2、307-3、307-4、307-5的总波长转换面积均基本相同，总波长转换面积不包括点307-1、307-2、307-3、307-4、307-5 之间的空间。换言之，针对每个系统 300-1、300-2、300-3、300-
4、300-5的波长转换材料的面积基本相同。因此，点307-1和点307-2中的每个的相应面积是点307的面积的约四分之一。类似地，每个点307-3的相应面积是点307的面积的约五分之一;每个点307-4的相应面积是点307的面积的约六分之一；以及每个点307-5的相应面积是点307的面积的约十二分之一。
[0057]换言之，如果点307被分配有整体的相对波长转换面积，则每个点307-1、307-2、307-3、307-4、307-5的总波长转换面积是整体除以4至12范围内的数。
[0058]系统300-1、300_2均具有四个点，但是以不同布置来设置，因此，每个系统300-1、300-2、300-3、300-4、300-5的点的布置可以与所示出的不同。
[0059]还将想到，当系统300-1、300-2、300-3、300-4、300-5中的任何系统被结合到系统100中时，小透镜109的阵列适合于照射相应点并且从那里收集光，如上所述。此外，系统300-1、300-2、300-3、300-4、300-5中的任何系统能够适合于包括4个点至12个点范围内的任何数量的点。
[0060]此外，假设随着点的数量增加而波长转换材料的温度极限保持不变，点的数量增加，相应散热器的相对热通量更高。例如，波长转换材料的温度极限保持不变可以包括:最大点温度在所有布置中基本相同(例如，当由于波长转换材料的点的布置导致热排出增加时，激发光的入射功率可以成比例地增加，使得点的温度在布置之间是恒定的)。
[0061]例如，接下来关注图4，图4示出了针对具有“高K”和“低K”热导率二者的散热器105的适于点107的数量在I个点至16个点的范围内的系统100的相对热性能。例如，高K热导率可以是约400W/mK，而低K热导率可以是约150W/mK。然而，用于图4的“高K”和“低K”热导率的选择通常是任意的，并且图4中的每条曲线意在证明无论散热器105的热导率如何，系统100的相对热性能保持相同。特别是，图4示出针对散热器105的不同相对热导率，随着点107的数量(即，波长转换地点的数量)增加散热器105中的相对可能热通量。然而，无论热导率如何，清楚的是，相对热通量随着点107的数量而增加。另一方面，从增加波长转换点的数量得到的热益处逐渐减少。
[0062]在图5中示意性地示出了该现象，图5示出散热器105、散热器105a、散热器150b的每个中的热通量的线(示出为点虚线)，除了位于散热器上的点107、107a、107b的数量之外，每个散热器均相似。例如，散热器105上存在四个点107，散热器105a上存在两个点107，并且散热器105b上存在一个点107b。点107、107a和107b的相应总面积均基本相同。因此，点107具有与点107b基本相同的面积，但是点107在更大面积上展开。因此，从散热器105中的热通量的线可以看出，与散热器105b中的热通量的线相比，热通量更少地聚集在散热器105中，因此散热器105能够消散比散热器105b更大量的热(例如，在相同时段内)。
[0063]具有两个点107a的散热器105a中的热通量是散热器105和散热器105b中的中间热通量。实际上，对于具有两个点107a的散热器105a，针对波长转换材料的相同的总发光面积和温度极限，潜在热负载比具有单个点107b的散热器105b大50%: S卩，基于热限制，散热器105a和点107a的布置能够比具有单个点107b的散热器105b生成多50%的转换光。
[0064]然而，如图6所示，随着点107的数量增加，光通量通常减少，这与图4相似，但是示出了随着点107的数量增加系统100的相对光通量。虽然针对具有相对高K和相对低K热导率的散热器105的光通量被示出为彼此分离，但是这样的分离仅为了清楚，并且通常，光通量不取决于散热器105的热导率。实际上，图6中的每条曲线都能够直接交叠。
[0065]在任何情况下，随着点之间的间隔开始限制小透镜109对光203的角收集角度，光通量通常随着点107的数量而减小。换言之，随着点107之间的间隔开始限制小透镜109对转换光203的角收集角度，系统100的光收集效率随着波长转换点107的数量增加而减小。
[0066]通常，精确减少在几何上取决于点107的阵列和/或小透镜109的阵列的几何结构，但是通常发生图6中示出的相对减少。换言之，随着点107的数量增加，将由小透镜109收集的光203散开，因此光203变得更难以收集。
[0067]在任何情况下，接下来关注图7，图7示出了图4中的曲线乘以图6中的相应曲线，并且因此示出了随着点107的数量增加，系统100的组合的光学性能和热性能。如从图7清楚的是，峰值性能发生在4个点至12个点(包括4和12)的范围内，如根据经验所确定的，并且如由高K曲线的在线701上方的部分和由低K曲线的在702上方的部分所指示的。此外，小透镜109的阵列的成本在约12个点之后可能增加。
[0068]无论如何，与单个点的波长转换材料系统相比，随着热性能增加，能够使用入射到波长转换材料的更高能级的光，这可能导致更多的光输出。
[0069]此外，点107的阵列的波长转换面积能够基于市场上可用的散热器的成本和尺寸、以及基于光收集效率来选择。如上所述，虽然本实现包括点的总波长转换面积，但是在此公开的阵列能够包括在约2mm2至约10mm2范围内的面积，成本和光学效率在约4mm2至约20mm2范围内可能更好。在特定非限制性实现中，点107的阵列的面积可以是约4.5mm2和/或约I.5mm X 3mm。然而，点107之间的距离和点107与小透镜109之间的距离也能够被选择为实现在散热器105中的热流与小透镜109的光收集效率之间的平衡，如此后参照图8和图9所述的。
[0070]因此，接下来关注图8，图8示出与包括具有相似标号的相似元件的系统100基本类似但是在“800”系列而非“100”系列中的系统800的非限制性实现。例如，系统800包括散热器805、波长转换材料的点807、以及小透镜809的阵列。另外，虽然仅示出两个点807和两个小透镜809，但是将想到，系统800包括在4至12范围内的多个点807、以及对应数量的小透镜809。此外，虽然未示出光源，但是将想到，存在与系统100中的光源101类似的光源、以及与镜子150类似的镜子。虽然小透镜809具有与小透镜109不同的形状，但是系统800仅表明小透镜的各种形状在本实现的范围内。
[0071]在系统800中还示出点807的光发射表面与小透镜809的光接收表面之间的距离h、以及来自点807的光833的发射角θ(如从点807的法线850测量的)。还示出了点807之间的中心到中心距离d(也可以称为点间隔距离d)。通常，小透镜809、距离h和距离d被选择为使得小透镜809收集从点807发射的达到并且包括约75°角的光833，换言之，达到发射角Θ为约75°的光。例如，距离h能够小于约5mm，和/或小于约2mm。
[0072]然而，随着点807(和/或点107等)进一步远离，虽然散热器805中的热流等可能增加，但是可能变得更难以收集所发射的光。例如，点之间的间隔可以是光收集角度和到小透镜阵列的距离的函数。如上所述，收集角度可以是75°。随着收集角度增加超过75°，对光学元件小透镜来说变得更难以接受光并使光准直。因此，随着收集角度减小到低于75°，捕获到更少量的发射光。这说明图6中的光学效率下降。尽管如此，可以选择点之间的距离以使热流与光学效率平衡。
[0073]例如，接下来关注图9，图9示出示例性两组点907a和点907b、以及点907a之间的中心到中心距离da和点907b之间的中心到中心距离db，距离da、db类似于图8中的距离d。还示出了点907a的最大横向点尺寸ta、以及点907b的最大横向点尺寸tb。在907a的情况下，因为点是圆形的，假设每个点907a具有基本相同的直径，最大横向点尺寸ta包括每个点907a的直径。在点907b的情况下，因为点是矩形的，假设每个点907b具有基本相同的矩形形状，最大横向点尺寸tb包括每个点907b的角到角对角线。然而，其它点形状在本实现的范围内，因此其它最大横向点尺寸在本实现的范围内。此外，不要求波长转换材料的每个点具有相同形状;实际上，在点为不同形状和/或不同尺寸的实现中，在以下确定中可以使用平均最大横向点尺寸和/或中间最大横向点尺寸等。
[0074]特别地，已经根据经验确定了当中心到中心距离(S卩，距离d、da、db等)是点的最大横向点尺寸的约5倍到约25倍(包括5倍和25倍)之间时，能够实现小透镜的光收集效率与散热器中的热流之间的平衡。实际上，在特定非限制性实现中，当中心到中心距离(即，距离d、da、db等)是点的最大横向点尺寸的约1倍到约20倍(包括1倍和20倍)之间时，能够实现小透镜的光收集效率与散热器中的热流之间的平衡。这可以在数学上表述为:5cK t < 25d和/或1cK t < 20d，其中，d是点之间的中心到中心距离，并且t是点的最大横向尺寸。
[0075]因此，在此还公开了一种系统，该系统包括:光源，其被配置为发射为激发波长的激发光;散热器;位于散热器上的波长转换材料，该波长转换材料包括被划分成点的阵列的整体的相对波长转换面积，其中，5d < t < 25d和1d < t < 20d中的一个或更多个被用于选择点之间的中心到中心距离，其中，d是点之间的中心到中心距离，并且t是点的最大横向尺寸；以及小透镜的阵列，其被配置为:接收来自光源的激发光并且用激发光照射波长转换材料的每个点，小透镜与点的数量成一对一关系；以及收集由波长转换材料发射的光。在这些实现中，点的数量可以是如下范围中的一个或更多个:大于或等于3;在3至20(包括3和20)的范围内；以及在4至16(包括4和16)的范围内。
[0076]实际上，还公开了一种系统，该系统包括:光源，其被配置为发射为激发波长的激发光;散热器;位于散热器上的波长转换材料，该波长转换材料包括被划分成点的阵列的整体的相对波长转换面积；以及小透镜的阵列，其被配置为:接收来自光源的激发光并且用激发光照射波长转换材料中的每个点，小透镜与点的数量成一对一关系；以及收集由波长转换材料发射的光，其中，点的光发射表面与小透镜的光接收表面之间的距离、以及点之间的中心到中心距离被选择为使得小透镜收集达到如从点的法线测量的发射角Θ为约75°的光。在这些实现中，点的数量可以是如下范围中的一个或更多个:大于或等于3;在3至20(包括3和20)的范围内；以及在4至16(包括4和16)的范围内。
[0077]在此提供了一种系统，其中，散热器上的波长转换材料被划分成4至12个点(包括4和12)以产生热益处。益处的精确量可以是散热器的材料特性(特别是热导率(K))、散热器性能、以及点尺寸和间隔的函数。此外，与波长转换材料系统的单个点相比，散热器的热性能随着点的数量增加而增加，能够使用入射到波长转换材料的更高能级的光，这可能导致更多的光输出。然而，其它因素可以被用于确定点的布置。例如，5d < t < 25d和1d <t<20d中的一个或更多个能够被用于选择点之间的中心到中心距离，其中，d是点之间的中心到中心距离，并且t是点的最大横向尺寸;和/或点的光发射表面与小透镜的光接收表面之间的距离、以及点之间的中心到中心距离能够被选择为使得小透镜收集达到如从点的法线测量的发射角Θ为约75°的光。这样的因素可以与点的数量无关，然而假设点的数量大于或等于3。
[0078]本领域技术人员将想到，还可以存在更多另选实现和修改，并且以上示例仅是一个或更多个实现的说明。因此，范围仅由所附权利要求限定。
【主权项】
1.一种系统，所述系统包括: 光源，所述光源被配置为发射为激发波长的激发光； 散热器； 位于所述散热器上的波长转换材料，所述波长转换材料包括被划分为点的阵列的整体的相对波长转换面积，所述点的数量在4至12范围内，所述波长转换材料被配置为当被所述激发光照射时发射波长大于所述激发波长的光；以及 小透镜的阵列，所述小透镜的阵列被配置为:接收来自所述光源的激发光并且用所述激发光照射所述波长转换材料的所述点中的每一个，所述小透镜与所述点的数量成一对一关系；以及收集由所述波长转换材料发射的光。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述点的光发射表面与所述小透镜的光接收表面之间的距离、以及所述点之间的中心到中心距离被选择为使得小透镜收集达到如从所述点的法线测量的发射角Θ为约75°的光。3.根据权利要求1所述的系统，其中，5d< t< 25d和1d < t< 20d中的一个或更多个被用于选择所述点之间的中心到中心距离，其中，d是所述点之间的中心到中心距离，并且t是所述点的最大横向尺寸。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述点的光发射表面与所述小透镜的光接收表面之间的距离h被选择为使得所述小透镜收集达到如从所述点的法线测量的发射角为约75°的来自所述点的光。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述点的阵列的绝对波长转换面积在约2mm2至约10mm2的范围内。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述点的阵列的绝对波长转换面积在约4mm2至约20mm2的范围内。7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述小透镜的阵列包括准直透镜阵列。8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述小透镜的阵列包括集成透镜阵列。9.根据权利要求1所述的系统，所述系统还包括镜子，所述镜子被配置为:朝向所述小透镜的阵列反射来自所述光源的激发光；以及透射由所述波长转换材料发射的由所述小透镜收集的光。10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述激发光包括蓝光。11.根据权利要求1所述的系统，其中，由所述波长转换材料发射的光包括绿光和红光中的一个或更多个。12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述散热器包括在约50W/mK至约600W/mK范围内的热导率。13.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源包括激光器。14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述光源还包括一个或更多个光学器件，所述一个或更多个光学器件被配置为使所述激发光适合于所述小透镜的阵列的面积。15.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波长转换材料包括磷光体。16.根据权利要求1所述的系统，其中，所述波长转换材料包括量子点。17.根据权利要求1所述的系统，其中，所述散热器是固定的。18.根据权利要求1所述的系统，其中，所述散热器被配置为旋转。
【文档编号】F21V29/502GK105938293SQ201610120686
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月3日
【发明人】D·R·阿德马, G·希尔, S·格思里
【申请人】美国科视数字系统公司