一种近红外波长led光源的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种近红外波长LED光源，包含激发光源、波长转换组件和波长优化组件；激发光源是可见光光源或近红外光光源；所述可见光光源或近红外光源是单颗可见光或近红外光LED芯片，或是多颗或多组可见光或近红外光LED芯片，或是可见光或近红外光LED集成光源即COB光源，或是一个可见光或近红外光激光器，或者是一组可见光或近红外光激光器阵列，提供可见光或近红外光发光光源。
【专利说明】
一种近红外波长LED光源
技术领域
[0001]本发明涉及一种红光及红外波长LED光源、制造方法及应用。
【背景技术】
[0002]在医疗行业中运用发射某种波长光线的光源(如650nm — 900nm的红光和近红外光)与某种光敏剂组合来辐照肿瘤细胞可以达到肿瘤切除术后辅助治疗的目的。现有技术是利用红光或近红外LED(或LD)作为光源。这种技术有其固有缺点，首先是红光或近红外LED(或LD)的功率较小;尽管红光或近红外LED(或LD)阵列可以提供大功率，但是光线束斑太小，且不均匀，使用过程中需要人工扫描照射，效率差，可靠性低;此外，在红光和近红外区域无法获得波长连续分布的红光或近红外LED(或LD)。目前在1.4 一 1.6μπι近红外区域尚没有近红外LED(或LD)产品。中国发明专利CN1618481A公布了一种利用PPLN光学超晶格技术将1319nm的近红外光倍频成660nm红光的技术；中国发明专利CN1845405A公布了一种利用PPLN光学超晶格技术将532nm的绿光下转换成660nm红光的技术；中国发明专利CN102244354B还公布了一种利用OPO技术(光参量振荡技术)将1064nm的近红外光下转换成
1.5μπι的近红外光的技术。上述光转换技术都是运用激光器发射某种波长的入射光线与某种光学晶体或光学超晶格通过严格的光参量匹配技术来获得某种特定波长的光线。这种光转换技术也有其固有的缺点，首先是价格昂贵;其次，效率及可靠性均不高。因为光学倍频晶体在倍频、和频等非线性晶体的参量过程后，光功率损失较大，因此要获得足够光功率的红光，需要使用大型激光器。此外，倍频过程中激光对倍频晶体也有损伤，因此在长期使用后倍频晶体的光转换效率会下降。其次，光学倍频晶体的波长适应性较差。光学倍频特性是由非线性光学晶体特定的非线性光学性质决定的，利用非线性光学倍频晶体能获得的光源的波长种类是有限的。
[0003]在医疗中典型的是光动力治疗设备:将光敏剂输入人体，在一定时间后，以特定波长(红外或近红外)的光照射病变部位，通过一系列光化学和光生物学反应，在分子氧的参与下，产生单态氧和/或自由基，氧化破坏组织和细胞中的各种生物大分子，使异常增生活跃的细胞发生不可逆的损伤，最终使细胞死亡，达到治疗目的。
[0004]光动力治疗局部应用光敏剂，由于吸收及代谢速度的不同，在一定时间后光敏剂会在靶组织中积聚较高的浓度，经过光动力的光源(非线性晶体的参量过程，需要精密温度控制系统)照射后，迅速激发光动力反应，在靶组织中产生大量的单态氧同时释放出荧光，单态氧的细胞毒性作用将导致靶组织细胞坏死或凋亡，或影响细胞功能，使病变组织脱落，恢复正常的形态和功能；而邻近正常组织则不受任何影响。光动力治疗公认效果优于局部二氧化碳激光或冷冻治疗。
[0005]因近红外无电离辐射损伤，发射和接收便于实现光谱分光或单色(波长)变化，可获定量实时信息及进行实验分子标记(在分子光谱范围)。包括光源、反射材料、光纤光导、光栅、C⑶摄像头等新元器件，性能价格比高，且还在继续提高。数字化CCD已进入实用，与计算机连接方便，如通过与USB(通用串行总线)口，便于热插拔。光学成像越来越受到重视，光学成像技术中透射成像、红外发射成像主要为连续光成像。
[0006]又如HRJ系列红外乳腺检查仪为例，需要红外透射成像设备光源，光源近红外光源或称光源探头，内有灯(发光体)、风冷系统、光导纤维等，发出近红外光用于透照乳腺。光源探头的技术性能直接影响着透射图像质量。现有技术采用红外增强镀膜技术，拓宽了红外线的反射波段，利用汇聚型反射罩来提高近红外波段出射能量。现有的红外发光体有待改进。
[0007]因近红外光对人体的穿透力最好，成像中主要依靠这部分。由于人眼看不见近红外光，故采用对近红外光敏感的高灵敏度的CCD摄像元件接收。正常脂肪组织是高透光的，纤维组织、腺体组织和皮肤是低透光的，血液透光最差，血红蛋白对近红外光有特异吸收，能产生遮光阴影。这是红外光透射诊断乳腺疾病的基本原理。
[0008]现有技术公开了一种用于临床诊断的近红外荧光成像系统。它是由发光二极管光源、光收集光学系统、波长过滤器、摄像机和系统软件工作站顺序连接，并在电脑终端成像。通过可见光和近红外激发光源(400纳米至700纳米)照射外科手术区域，然后使可见光(SP颜色)与近红外荧光分离，可以同时获得外科解剖学与近红外荧光在反射区域(即脉管位置、神经位置、肿瘤位置等)的定位图像。外科医生能够通过定位图像进行精准的病变细胞定位，进而实施完全的手术切除。
[0009]此外，光热治疗法是利用具有较高光热转换效率的材料，将其注射入人体内部，利用靶向性识别技术聚集在肿瘤组织附近，并在外部光源(一般是近红外光)的照射下将光能转化为热能来杀死癌细胞的一种治疗方法。
[0010]对肿瘤的精确定位一直是困扰医生的挑战性问题。医生对肿瘤组织切除时，少切会造成复发，多切又会对患者造成伤害。中科院自动化所田捷团队公开的光学分子影像手术导航系统成功地解决了这一难题，在光学分子影像技术的临床应用上取得重大突破。田捷团队研发出基于生物组织特异性的高阶近似数学模型和快速动态成像算法，通过中国药监局认证的ICG(吲哚菁绿，在近红外光源的激发下可以发射出840纳米的近红外光线)，在病人体内定位，精确显示肿瘤边界信息。在成像方面可实时提供荧光图像和彩色图像，为乳腺癌患者早期发现病变并进行精确切除提供了一种新的技术手段。在实际临床试验过程中，注射ICG后3分钟左右便可以看到前哨淋巴结的位置。医生根据光学分子影像手术导航系统的引导精确定位，并在图像引导下准确切除淋巴结组织。还可根据荧光的反馈判断是否有荧光残余，是否达到准确切除的目的。与传统技术相比，这一技术的应用，缩短了手术时间，改进了手术的方法，使医生能在手术过程中准确地发现、确认疾病，大幅度减少了人为失误。这种导航系统不仅可以应用在乳腺癌的诊治上，同时还可以应用在肝癌、肺癌、胃癌等多种癌症的诊治上，实现不同肿瘤的分子影像技术应用突破。
[0011]CN201210382969.0提出一种肿瘤信号响应的主动治疗光动力药物纳米载体，对体内肿瘤信号过氧化氢产生响应，启动光动力治疗药物的载体，药物纳米载体粒径在50-300nm范围内；所述药物纳米载体是包括两亲性的高分子嵌段共聚物和过氧草酸酯制备而成，所述的对体内肿瘤信号响应是基于过氧化氢和过氧草酸酯类的化学反应，激发特征染料产生化学发光的光动力治疗过程;所述的光动力治疗的药物是在光激发下产生毒性活性自由基的抗肿瘤药物，包括原卟啉、血卟啉、竹红素类或酞氰类。本发明结合了纳米技术、化学发光检测和光动力疗法，制备出同时负载有过氧草酸酯聚合物和光动力药物的纳米微粒，适用于肿瘤的早期诊断和治疗。光敏剂ALA是一种体内血红蛋白合成过程的前身物。正常情况下，ALA在细胞内的量很小，本身不产生光敏性。外源性ALA进入体内后，可被增生活跃的细胞选择性吸收和积累，并在细胞内转化为原卟啉K(PpK)等卟啉类物质。细胞内的PPK是一种很强的光敏物质，经过特定波长的红光照射后即发生光动力反应，产生活性氧如单线态氧等而杀死增生活跃的细胞。总之在医学诊疗领域840纳米的近红外光线，以及1500纳米左右的红外光线，在应用上极具意义。
【发明内容】
[0012]本发明目的，针对上述传统的医学诊疗光源、科学研究领域的近红外光源的匮乏，本发明提供一种近红外波长(包括红外)LED光源、制造方法及应用。使用可见光或近红外光LED(或LD)光源与包含具有不同受激发光特性荧光体的荧光玻璃涂层波长转换组件、或荧光树脂涂层波长转换组件、或荧光树脂波长转换组件、或荧光粉透镜波长转换组件、或荧光体厚膜波长转换组件及波长优化组件组合来获得能够发射近红外波长范围内的任意特定波长光线的光源，具有长久使用寿命和稳定性，且具有相当的功率(尤其是应用荧光玻璃涂层波长转换组件)，尤其是在查体、医疗、美容中有着特别的应用。
[0013]本发明的技术方案是，一种近红外波长LED光源，其特征在于，包含激发光源、波长转换组件和波长优化组件;激发光源是可见光或近红外光光源;所述可见光或近红外光是单颗LED(或LD)可见光或近红外光芯片，或是多颗或多组LED(或LD)可见光或近红外光芯片，或是LED可见光或近红外光集成光源S卩COB光源，或是一个可见光或近红外光激光器，或者是一组可见光或近红外光激光器阵列，提供可见光或近红外光发光光源；
[0014]波长转换组件是荧光粉与透明材质混和制备，包括荧光玻璃涂层波长转换组件、荧光树脂涂层波长转换组件、荧光树脂波长转换组件、荧光粉透镜波长转换组件;波长转换组件还可以是一种荧光体厚膜;转换组件的基本形状是透光平板或凸面板；
[0015]波长转换组件含有的均匀分布的荧光体C，荧光体C采用受激发产生近红外波长的荧光粉，荧光体C在可见光或近红外光激发下发出特定中心波长的光线；荧光体C的受激发光波长范围覆盖近红外的波长范围，即波长范围为700nm-2500nm;在可见光或近红外光光源的激发下，荧光粉所发出的光线的中心波长应该在最终所需光源的发光波长中心或附近。
[0016]荧光粉透镜波长转换组件包含一种类半球体的曲面结构;类半球体的曲面结构是一个具有较大曲率半径的壳体，是一种荧光玻璃或荧光树脂制备的远程透镜结构，包含一种透明玻璃或树脂基体H与荧光体C粉末的混合物;透明基体H的材质为玻璃、PMMA、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂、或硅胶；荧光体C在可见光或近红外光、或被波长小于其发光波长的任意光源激发下发出特定中心波长的光线;荧光体C的受激发光波长在近红外范围，即波长范围为700nm-2500nm;在可见光或近红外光光源的激发下，LED荧光粉所发出的光线的中心波长应该在最终所需光源的发光波长附近，优选与最终所需光源的发光波长一致；
[0017]荧光粉透镜波长转换组件包含一种类半球体的复合曲面结构;类半球体的复合曲面结构是一个具有较大曲率半径的壳体和一个具有较小曲率半径的实心曲面体的复合体；复合曲面结构的横截面为圆形或椭圆形，较大曲率半径的壳体和具有较小曲率半径的实心曲面体的圆形截面共有一个圆心；壳体具有一个外表面和一个内表面;壳体的外表面为球面、抛物面或光滑的其它凸面;壳体的厚度是均匀的，也可以根据其最终的应用环境来调节;壳体的厚度范围为50微米?3毫米;壳体的内表面与实心曲面体的表面物理形状完全一致，为球面、或抛物面或光滑的其它凸面;实心曲面体的表面与较大曲率半径的壳体的内表面完全贴合；
[0018]上述较小曲率半径的实心曲面体为一种透明的有机物或玻璃J，透明的有机物材质为PMMA、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂、或硅胶、玻璃;具体根据使用环境温度环境来选择;壳体的有机物基体H与实心曲面体的材质J相同或不同；壳体的有机物基体H与实心曲面体的材质J具有相同或相近的折射率，以避免光线的传播损失；
[0019]可见光或近红外光光源与波长转换组件之间有物理空间，采用远程激发设置；可见光或近红外光光源所发出的可见光或近红外光直接照射到波长转换组件上;反光罩的两端分别连接可见光或近红外光光源和波长转换组件，反射罩内部反射面上设有反光层。
[0020]所述反光罩呈柱形、锥形、半柱形或半锥形，可见光或近红外光光源和波长转换组件分别作为所述反光罩的两个底面位置;波长转换组件在反光罩的底面位置具有安装接
□ O
[0021]在反光罩中于LED激发光源与波长转换组件之间设置一个或一组透镜，透镜的作用在于扩张激发光源所发出激光束的束斑以完全照射波长转换组件的区域;或约束LED光斑。
[0022]可见光或近红外光光源与波长转换装置被设置在一个导光板周围的平面内，可见光或近红外光光源发出的光线经导光板从侧面导入，导光板平面叠加波长转换组件。
[0023]可见光或近红外光光源发出的可见光或近红外光光线照射波长转换组件上后，波长转换组件中的荧光体受激发射出具有特定波长的光线，及可见光或近红外光光源发出的可见光或近红外光光线中的部分剩余光线经过波长优化组件即滤色片后就可以获得具有特定波长的高质量单色光线；
[0024]可见光或近红外光光源与波长转换装置还可以被设置在一个导光板周围的平面内，可见光或近红外光光源发出的光线经导光板从侧面导入，导光板平面叠加波长转换组件。
[0025]可见光或近红外光光源发出的可见光或近红外光光线照射波长转换组件上后，波长转换组件中的荧光体受激发射出具有特定波长的光线，及可见光或近红外光光源发出的可见光或近红外光光线中的部分剩余光线经过波长优化组件即滤色片后就可以获得具有特定波长的高质量单色光线；
[0026]所述激发光源并不限于可见光或近红外光光源，还可以为近紫外光源，与之相对应地，荧光体C必须是近紫外光线照射下可以发射近红外光线；
[0027]采用近红外荧光粉(YpxLax)2O3:Er3+;以此为主对波长转换的波长转换组件在980nm LD近红外光照射下发出1.5μπι近红外光线；
[0028]采用近红外荧光粉Ba9.99B1.Q1(PO4)6Cl2;以此为主对波长转换的波长转换组件在690nm红光照射下可以发出1.25μηι近红外光线；
[0029]采用近红外荧光粉26.6B203-52.33Pb0-16Ge02-4Bi203-lSm203;以此为主对波长转换的波长转换组件在488nm蓝光照射下发出978nm和1.18μπι近红外光线；
[0030]采用近红外荧光粉Cr3+:GdAl3(B03)4;以此为主对波长转换的波长转换组件在420nm蓝光照射下可以发出720nm近红外光线；
[0031]采用近红外荧光粉CaMoO4:(Tb3+,Yb3+);以此为主对波长转换的波长转换组件在306nm紫外光照射下发出1.05μηι近红外光线。
[0032]综上所述，本发明有益效果，使用可见光或近红外光光源(或近紫外光源)与包含具有不同受激发光特性荧光体的荧光玻璃涂层波长转换组件、或荧光树脂涂层波长转换组件、或荧光树脂波长转换组件、或荧光粉透镜波长转换组件、或荧光体厚膜波长转换组件及波长优化组件组合来获得能够发射近红外波长范围的任意特定波长光线的光源，可以大幅度提高光源的效率，降低制造成本，提高光源的使用寿命，提高光源的安全性，并使得选择特定波长的光线变得更容易，操作更方便。
[0033]本发明是具备长久使用寿命和稳定性的并具有相当功率的(尤其是荧光玻璃涂层)波长转换器件，制备成的波长转换器件便于更换，加上滤光片的应用，尤其是通过反光罩，聚镜和多芯片组可以提供强度和发光面积均符合要求的近红外光源。采用非接触的反射筒(锥)与侧入式更便于使用单位更换和匹配，在查体、医疗、美容中有着特别的应用。
【附图说明】
[0034]图1是荧光玻璃涂层波长转换组件的结构示意图。
[0035]图2是荧光树脂涂层波长转换组件的结构示意图。
[0036]图3是荧光体厚膜波长转换组件的结构示意图。
[0037]图4是荧光树脂波长转换组件的结构示意图。
[0038]图5是荧光粉透镜波长转换组件的结构示意图。
[0039]图6是由蓝光LD、反光罩、荧光玻璃涂层波长转换组件及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。
[0040]图7是蓝光LD、反光罩、荧光树脂涂层转换组件及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。
[0041 ]图8是由红光激光器、扩束斑透镜、荧光玻璃波长转换组件及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。
[0042]图9是由COB蓝光光源、反光罩、荧光玻璃涂层波长转换组件及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。
[0043]图10是由⑶B蓝光光源、荧光粉透镜及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。
[0044]图11是由蓝光芯片、导光组件、荧光玻璃涂层波长转换组件及波长优化组件组成的侧入式光源结构示意图。
【具体实施方式】
[0045]为了更清晰地表述本发明，下面结合附图对本发明做进一步地描述。
[0046]所述荧光玻璃涂层波长转换组件为玻璃基板及荧光玻璃涂层的组合件，其结构示意图如图1所示;所述荧光玻璃涂层波长转换组件的制造方法包括以下步骤:
[0047](I)将质量比为100:1?100:150的玻璃B的粉末与荧光体C的粉末、有机溶剂及粘结剂，混合成均匀的糊状物；
[0048](2)将糊状物制备成均匀平板或透镜形成荧光玻璃涂层;或将糊状物均匀涂覆在玻璃基板A上，将涂有糊状物的玻璃基板A干燥，使有机溶剂挥发完全；
[0049](3)将干燥后荧光玻璃涂层直接参照下述工艺烧结;或涂有糊状物的玻璃基板A烧结进行烧结:在玻璃基板A表面得到含有荧光体的玻璃涂层，所述烧结的过程为:升温至温度Dl，使粘结剂分解挥发完全后，再升温至温度D2，使玻璃B的粉末软化、结合形成连续玻璃体，在玻璃基板A表面得到含有荧光体C的玻璃涂层，温度Dl低于玻璃B的玻璃化转变温度，温度D2低于玻璃A的玻璃化转变温度10°C以上。温度Dl不低于粘结剂的分解挥发温度，温度D2不低于玻璃B的软化温度。
[0050]玻璃基板A可以是有碱玻璃、无碱玻璃或石英玻璃等，也可以是利用有碱玻璃、无碱玻璃或石英玻璃制备成的磨砂玻璃。
[0051]作为本领域公知常识，玻璃基板A和玻璃B应该有匹配的热膨胀系数，以免烧结后发生开裂现象。
[0052]玻璃B 优选 S12-Nb2O5 系、B2O3-F 系、P2O5-ZnO 系、P2O5-F 系、S12-B2O3-La2O3 系或S12-B2O3系等低熔点玻璃。
[0053]所述荧光树脂涂层波长转换组件为透明树脂基板及荧光树脂涂层的组合件，其结构示意图如图2所示;所述荧光树脂涂层的制造方法包括以下步骤:
[0054](I)将树脂粉末E、荧光体C粉末、粘结剂和溶剂混和成均匀的浆料，其中树脂粉末E、荧光体C粉末的质量比为100:1 — 20:150，溶剂与粘结剂的质量比为100:1 —100:100，荧光体C粉末加树脂E粉末混合物的总体积与溶剂加粘结剂混合物的总体积的体积比为1:100 — 300:100，且树脂的粉末E和荧光体C的粉末的粒径在I微米到60微米之间；
[0055](2)将上述浆料均匀涂覆在树脂基板F上，将涂覆浆料的树脂基板F干燥，干燥温度为40 0C-130 °C,干燥时间为5分钟-1 O小时；
[0056](3)将干燥后的涂有浆料的树脂基板F烘烤，烘烤温度为1000C-260 V，升温速率为1-10°C/分钟，烘烤时间为5分钟-20小时，降温时间为20分钟-10小时，在树脂基板F表面得到含有荧光体C与树脂E的混合涂层。
[0057]其中步骤(2)中干燥过程能在空气中进行，也能在真空中进行。
[0058]其中步骤(3)中烘烤过程能在空气中进行，也能在真空中进行烘烤方式是利用红外线直接烘烤或利用电热丝加热烘烤；
[0059 ]其中步骤(2)和(3)可以合并为一个分步加热步骤进行。
[0060]为了防止树脂涂层老化，还可以在荧光体C粉末与树脂粉末E的混合粉末中加入少量紫外线吸收剂(如1^-327、群326、群328、1^531、1^-9等)、或抗氧化剂(如抗氧剂1076、抗氧剂2246、抗氧剂245、抗氧剂1010及辅助抗氧剂168等)；树脂粉末与紫外线吸收剂及树脂粉末与抗氧剂的质量比为100:0.01?100:0.7。
[0061]树脂基板F的材质是PMMA、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂;树脂粉末的材质是PMMA、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂;树脂基板F与树脂E粉末可以是同种物质，也可以是不同物质。
[0062]所述荧光树脂波长转换组件是一种树脂G荧光体C的复合物，其结构示意图如图4所示;其制备方法如下:
[0063]将质量比为100:1?100:150的透明或半透明树脂G与荧光体C的粉末充分混合均匀或造粒；
[0064]将透明或半透明树脂树脂G与荧光体C的粉末混合物或造粒利用加热模压，经冷却或退火后就可获得包含荧光体的树脂G板材或其他形状的材料；
[0065]步骤(I)中的透明或半透明树脂树脂G可以是亚克力(PMMA)、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂等；
[0066]步骤(I)中的荧光体C粉末的粒径在I微米到60微米之间；
[0067]在步骤(2)中，模压的温度在90°C到270°C之间；但低于透明或半透明树脂树脂G的分解温度；
[0068]步骤(I)中的树脂可采用粉末状，粒径在I微米到60微米之间；
[0069]在步骤(2)中，加热模压指热塑或热固性工艺，也包括注塑或挤塑等方法，不排除其他成型工艺，但需考虑到在热压成型过程中荧光体粉末流动性差；
[0070]在步骤(2)中，由于荧光体粉末不具流动性或流动性差，其他的成型方式可能导致荧光体颗粒在树脂中分布不均匀；
[0071]考虑到所述情形，在步骤(2)完成后，可以运用模具对获得的荧光树脂板材进行二次成型，获得所需要的形状的器件。
[0072]步骤(I)中为了增强透明或半透明树脂树脂G的抗老化性能，可以加入适量的紫外光吸收剂(如爪-327、1^326、1^328、1^531、1^-9等)、或抗氧化剂(如抗氧剂1076、抗氧剂2246、抗氧剂245、抗氧剂1010及辅助抗氧剂168等)；树脂与紫外线吸收剂及树脂与抗氧剂的质量比为100:0.01?100:0.7。
[0073]所述荧光粉透镜波长转换组件包含一种类半球体的曲面结构，其结构示意图如图5所示;类半球体的曲面结构是一个具有较大曲率半径的壳体，是一种荧光玻璃或荧光树脂制备的远程透镜结构，包含一种透明玻璃或树脂基体H与荧光体C粉末的混合物;透明基体H的材质为PMMA、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂、或硅胶；
[0074]荧光粉透镜波长转换组件包含一种类半球体的复合曲面结构;类半球体的复合曲面结构是一个具有较大曲率半径的壳体和一个具有较小曲率半径的实心曲面体的复合体；复合曲面结构的横截面为圆形或椭圆形，较大曲率半径的壳体和具有较小曲率半径的实心曲面体的圆形截面共有一个圆心；壳体具有一个外表面和一个内表面;壳体的外表面为球面、抛物面或光滑的其它凸面;壳体的厚度是均匀的，也可以根据其最终的应用环境来调节;壳体的厚度范围为50微米?3毫米;壳体的内表面与实心曲面体的表面物理形状完全一致，为球面、或抛物面或光滑的其它凸面;实心曲面体的表面与较大曲率半径的壳体的内表面完全贴合；
[0075]较小曲率半径的实心曲面体为一种透明的有机物或玻璃J，透明的有机物材质为PMMA、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂、或硅胶、玻璃;具体根据使用环境温度环境来选择;壳体的有机物基体H与实心曲面体的材质J相同或不同；壳体的有机物基体H与实心曲面体的材质J具有相同或相近的折射率，以避免光线的传播损失；
[0076]所述荧光体厚膜波长转换组件是一种在透明基板上生长的具有一定厚度的荧光体膜，其结构示意图如图3所示;所述荧光体膜可以是无机材质的荧光体膜，也可以是有机材质的荧光体膜；
[0077]所述透明基板是指可以透过近紫外及可见光激发光源所发出光线的透明玻璃基板、透明树脂基板、或其他任意透明基板;或是可以透过近红外激发光源所发出近红外光线的其他任意基板。
[0078]所述荧光体膜的厚度在50微米一1000微米之间；
[0079]所述无机荧光体膜的制备方法包括溶胶一凝胶法(S0l-gel)、rf—磁控溅射法、电子束蒸发法、化学汽相沉积法(CVD)、有机化学汽相沉积法(M0CVD)、脉冲激光沉积法(PLD)法等物理及化学方法。
[0080]对于玻璃材质的近红外荧光体，可以直接将荧光体玻璃直接浇铸成特定的形状，然后经切割、抛光等工序，制备成一定厚度的荧光体玻璃;玻璃的厚度范围为50微米一 5毫米;之后可以在透明衬底上采用胶水粘接、或热处理软化粘接等工艺制备成荧光体厚膜。[0081 ]所述有机材质的焚光体膜的制备方法包括旋涂法(spin-coating)及浸置法等。
[0082]术语“近紫外光”是指中心波长位于315纳米与400纳米之间的光;术语“蓝色光”是指中心波长位于400纳米与500纳米之间的光;术语“绿色光”特别涉及中心波长位于500纳米到560纳米之间的光；术语“黄色光”特别涉及中心波长约位于560纳米到590纳米之间的光;术语“红色光”特别涉及中心波长约位于590纳米到700纳米之间的光；术语“近红外光”是指中心波长位于700纳米与2500纳米之间的光;术语“近红外光荧光粉”是指，在被波长小于自身发光波长的光线所激发下，能发出中心波长约位于700纳米到2500纳米之间的受激光的发光材料；
[0083]在某些对LED光源单色性(半峰宽)要求不高的情形下，所述一种波长可调LED光源，可以仅包含激发光源及波长转换组件;所述LED光源的波长特性与其波长转换组件中所使用的荧光体C的发光波长一致。
[0084]实施例1.
[0085]图1是荧光玻璃涂层波长转换组件的结构示意图，I为玻璃基板，2为涂层玻璃，3为荧光体C。
[0086]玻璃基板I为普通钠钙玻璃，厚度为I毫米，在460纳米波长处折射率约为1.52，玻璃化转变温度570°C，软化温度620°C ;涂层玻璃2为一种低熔点磷酸盐玻璃，组分包含P2O5:41 %，ZnO: 34 %，B2O3: 19%, (Li2O 3% +Na2Ol.5 % +K2Ol.5%):6%0 在460 纳米波长处折射率约为1.49，玻璃化转变温度480°C，软化温度为526°C。
[0087]荧光体3为近红外荧光粉(Yi—xLax)203:Er3+(Journalof Rare Earths，125(2016)34)，其粒径分布d5Q为10微米。
[0088]涂层玻璃2用气流粉碎设备粉碎，其粒径分布为d5Q=15微米。
[0089]将玻璃2粉末20克与近红外荧光粉3.5克加有机液体4g(松油醇与缩丁醛树脂的混合物，质量比为6:1)进行混炼获得糊状物。
[0090]运用刀片式涂布机将上述糊状物均匀涂覆在清洁过的玻璃基板I上，涂覆糊状物的厚度通过调节刀片到玻璃基板的距离来控制，刀刃至玻璃基板的距离为0.2毫米。
[0091]为了防止玻璃基板I的成分与涂层玻璃2的成分在后面的烧结过程中相互扩散，可以在涂覆前在玻璃基板I上先涂覆一层S12膜。涂覆S12膜可以采用化学方法，如溶胶一凝胶方法，或使用物理方法，如溅射方法等。
[0092 ]将涂覆了糊状物的玻璃板在160 0C干燥I小时，然后先冷却至室温。用I小时升温到430°C保温I小时，然后用21分钟快速升温到至540°C保温I小时，再用2小时降温至室温。这样在玻璃A的基板上就获得了包含荧光体的玻璃涂层。在该实施例中包含荧光体的玻璃涂层在烧结后透明，表面光滑，边缘无翘角。该荧光玻璃涂层波长转换组件在980nm LD近红外光照射下可以发出1.5μπι近红外光线。
[0093]实施例2.
[0094]本实施例与实施例1的区别在于，将玻璃2粉末20克与近红外荧光粉Ba9.99B1.01(PO4)6Cl2 3.5克加有机液体4.5g(松油醇与缩丁醛树脂的混合物，质量比为6:1)进行混炼获得糊状物。
[0095]本实施例中的烧结过程为:将涂覆了糊状物的玻璃板在170°C干燥I小时，然后先冷却至室温。用I小时升温到450°C保温I小时，然后用21分钟快速升温到至550°C保温I小时，再用2小时降温至室温。这样在玻璃I的基板上就获得了包含荧光体的玻璃涂层。
[0096]在该实施例中包含荧光体的玻璃涂层在烧结后透明，表面光滑，边缘无翘角。
[0097]该荧光玻璃涂层波长转换组件在690nm红光照射下可以发出1.25μπι近红外光线。
[0098]实施例3.
[0099]本实施例与实施例1的区别在于，将玻璃2粉末20克与近红外荧光粉26.6Β203-52.33Pb0-16Ge02-4Bi203-lSm203 3.5克加有机液体4.5g(松油醇与缩丁醛树脂的混合物，质量比为6: I)进行混炼获得糊状物。
[0100]本实施例中的烧结过程为:将涂覆了糊状物的玻璃板在170°C干燥I小时，然后先冷却至室温。用I小时升温到450°C保温I小时，然后用21分钟快速升温到至550°C保温I小时，再用2小时降温至室温。这样在玻璃I的基板上就获得了包含荧光体的玻璃涂层。
[0101]在该实施例中包含荧光体的玻璃涂层在烧结后透明，表面光滑，边缘无翘角。
[0102]该荧光玻璃涂层波长转换组件在488nm蓝光照射下可以发出978nm和1.18μπι近红外光线。
[0103]实施例4.
[0104]本实施例与实施例1的区别在于，将玻璃2粉末20克与近红外荧光粉Cr3+:GdAl3(Β03)43.5克加有机液体4.5g(松油醇与缩丁醛树脂的混合物，质量比为6:1)进行混炼获得糊状物。
[0105]本实施例中的烧结过程为:将涂覆了糊状物的玻璃板在170°C干燥I小时，然后先冷却至室温。用I小时升温到450°C保温I小时，然后用21分钟快速升温到至550°C保温I小时，再用2小时降温至室温。这样在玻璃I的基板上就获得了包含荧光体的玻璃涂层。
[0106]在该实施例中包含荧光体的玻璃涂层在烧结后透明，表面光滑，边缘无翘角。
[0107]该荧光玻璃涂层波长转换组件在420nm蓝光照射下可以发出720nm近红外光线。
[0108]实施例5.
[0109]本实施例与实施例1的区别在于，将玻璃2粉末20克与近红外荧光粉CaMoO4:(Tb3+，Yb3+)3.5克加有机液体4.5g(松油醇与缩丁醛树脂的混合物，质量比为6:1)进行混炼获得糊状物。
[0110]本实施例中的烧结过程为:将涂覆了糊状物的玻璃板在170°C干燥I小时，然后先冷却至室温。用I小时升温到450°C保温I小时，然后用21分钟快速升温到至550°C保温I小时，再用2小时降温至室温。这样在玻璃I的基板上就获得了包含荧光体的玻璃涂层。
[0111]在该实施例中包含荧光体的玻璃涂层在烧结后透明，表面光滑，边缘无翘角。
[0112]该荧光玻璃涂层波长转换组件在306nm紫外光照射下可以发出1.05μπι近红外光线。
[0113]实施例6.
[0114]下面以图2对实施例6进行具体说明。
[0115]图2是荧光树脂涂层波长转换组件的结构示意图，4为PC基板，5为聚氨酯树脂涂层，6为近红外荧光粉(Y1-xLax)203:Er3+。
[0116]将聚氨酯树脂粉末、荧光体粉末、粘结剂和溶剂混和成均匀的浆料，其中树脂粉末、荧光体粉末的质量比为100:1 — 20:150，溶剂与粘结剂的质量比为100:1 —100:100，荧光体粉末加树脂粉末混合物的总体积与溶剂加粘结剂混合物的总体积的体积比为1:100 —300:100，且树脂的粉末和荧光体的粉末的粒径在I微米到60微米之间；将上述浆料均匀涂覆在PC树脂基板上，将涂覆浆料的PC树脂基板恒温干燥，干燥温度为40 °C-130 °C，干燥时间为5分钟-10小时；
[0117]将干燥后的涂有浆料的树脂基板烘烤，烘烤温度为100°C_260°C，升温速率为1-10°C/分钟，烘烤时间为5分钟-20小时，降温时间为20分钟-10小时，在树脂基板A表面得到含有荧光体与树脂的混合涂层。烘烤是为了使有机溶剂完全挥发或分解，使得聚氨酯粉末软化与荧光粉颗粒粘连，最终包覆荧光粉颗粒，并与树脂基板PC连成一体;为了使得PC树脂基板在烘烤过程中不变形，还可以在烘烤过程中利用模具保持其物理形状;烘烤方式可以是利用红外线直接烘烤，也可以利用电热丝加热烘烤。
[0118]该荧光树脂涂层波长转换组件在980nmLD近红外光线照射下可以发出1.5μπι近红外光线。
[0119]实施例7.
[0120]本实施例与实施例6的区别在于，近红外荧光粉为Ba^B1.0KPOACh。
[0121]该荧光树脂涂层波长转换组件在690nm红光照射下可以发出1.25μπι近红外光线。
[0122]实施例8.
[0123]下面以图3对实施例8进行具体说明。
[0124]图3是荧光体厚膜波长转换组件的结构示意图，7是石英玻璃基板，8为荧光体薄膜
0.7% ErF3:74.6Te02_8.8Zn0_16.6ZnF2。
[0125]该荧光体薄膜使用脉冲激光沉积(PLD)方法制备，具体制备工艺如下:
[0126]制备靶材采用浇铸法，将高纯的原料ErF3、Te02、Zn0和ZnF2按准确的化学配比称量后，充分混合，然后置于铂金坩祸中。缓慢加热至1100°c保温30分钟，将熔融的玻璃液体倒入特制的金属模具中，再切割并抛光，获得厚度为5毫米直径为1.5厘米的玻璃圆片。
[0127]所用派射光源为KrF准分子紫外脉冲激光器(C0MPex，Lambda Physik)，波长为248nm，脉冲宽度为30ns，溅射频率为1Hz，功率密度为1.5J/cm2，衬底温度为室温。
[0128]在沉积薄膜前，石英玻璃先在丙酮中超声清洗5分钟，然后利用去离子水超声清洗1分钟，晾干。
[0129]靶材与衬底之间的距离设定为8cm，本底真空为IX 10—5Pa，溅射气体为02，偏压为1Pa0
[0130]薄膜沉积后在空气气氛下300°C退火30分钟，就获得了荧光体厚膜，薄膜厚度为5μmD
[0131]该荧光体厚膜波长转换组件在980nmLD近红外光线照射下发出1.53μπι近红外光线。
[0132]实施例9.
[0133]本实施例与实施例8的区别在于，荧光体为玻璃材质的近红外荧光体77.29Si02_
11.86K2O-10.37Pb0-0.48Sb203(0ptical Materials 1325(2006)28)。
[0134]本实施例与实施例8的区别在于，荧光体厚膜的制备方法不同，其制备方法为:首先将将荧光体玻璃0.7% ErF3:74.6Te02_8.8Zn0_16.6ZnF2在1100 °C融化，并浇铸成I厘米厚的荧光体玻璃薄板，将其切割为0.5毫米厚度的薄板;再抛光成0.3毫米厚的荧光体玻璃薄板；
[0135]将涂覆了0.3毫米荧光体玻璃薄板的石英基板用I小时升温到650°C保温I小时，然后再用2小时降温至室温。这样在石英基板上就获得了玻璃材质的荧光体厚膜。
[0136]该荧光体厚膜波长转换组件在980nmLD近红外光线照射下发出1.53μπι近红外光线。
[0137]实施例10.
[0138]本实施例与实施例8的区别在于荧光体厚膜波长转换组件的透明基板为ΡΜΜΑ。
[0139]本实施例与实施例8的区别还在于焚光体为有机近红外焚光体(dpdq)2lr(bpiq)(Can.J.Chem.309(2006)84)。
[0140]本实施例与实施例8的区别还在于荧光体厚膜的制备方法为电子束蒸发法，具体如下:
[0141]将PMMA衬底利用酒精擦拭后，利用去离子水超声清洗10分钟，然后晾干。
[0142]将(dpdqhlHbpiq)黑色粉末放置进钼坩祸中，电子束蒸发设备本底真空为IXI(T5Pa，衬底温度200 0C，电子枪功率1500W，镀膜时间60分钟，膜厚为2500nm。
[0143]该荧光体厚膜波长转换组件在514nm绿光照射下发出922nm近红外光线。
[0144]实施例11.
[0145]本实施例与实施例8的区别在于荧光体厚膜波长转换组件的透明基板为PMMA。
[0146]本实施例与实施例8的区别还在于焚光体为有机近红外焚光体(dpdq)2lr(bpiq)。
[0147]本实施例与实施例8的区别还在于荧光体厚膜的制备方法为旋涂法(spin-coating)，具体如下:
[0148]将PMMA衬底利用酒精擦拭后，利用去离子水超声清洗10分钟，然后晾干。
[0149]将((^(^)211^口19)黑色粉末((15() = 50微米)放进稀释的甲苯溶液中，利用旋涂设备将混合溶液反复多次旋涂到PMMA基板上，之后在145°C退火40分钟，即得到了荧光体厚膜，膜厚为2000nmo
[0150]该荧光体厚膜波长转换组件在514nm绿光照射下发出922nm近红外光线。
[0151]实施例12.
[0152]下面以图4对实施例12进行具体说明。
[0153]图4是荧光树脂波长转换组件的结构示意图，9是PMMA，10为近红外荧光粉(Y1-xLax)203:Er3+。
[0154]PMMA树脂原料为光学级亚克力(PMMA VH001 )，粒径为5微米。近红外荧光粉(Y1-xLax)203:Er3+粒径为5μπι。红光线吸收剂为UV-327，抗氧剂为抗氧剂1010。
[0155]亚克力与荧光体的体积比为100:15%;亚克力与红光线吸收剂UV-327的质量比为100:0.25;亚克力与抗氧剂1010的质量比为100:0.25。
[0156]将荧光粉粉末与亚克力粉末充分混合后，在160°C模压成厚度为0.4毫米的板材，冷却至室温即得到荧光树脂。获得的荧光树脂表面光滑，无毛刺。
[0157]该荧光树脂波长转换组件在980nm LD近红外光线照射下可以发出I.5μπι近红外光线。
[0158]实施例13.
[0159]下面以图5对实施例13进行具体说明。
[0160]图5是荧光粉透镜波长转换组件的结构示意图。其中12是一个具有较大曲率半径的远程荧光粉半球型壳体，11是一个具有较小曲率半径的实心半球体，O是远程荧光粉半球型壳体12和实心半球体11共同的球心。
[0161]其中，较大曲率半径的壳体12是一种远程焚光粉结构，包含一种透明有机物基体K与荧光粉13颗粒的混合物；
[0162]透明有机物基体K的材质为ΡΜΜΑ，焚光粉11为近红外荧光粉(Y1ILax)2O3= Er3+;
[0163 ]具有较小曲率半径的实心曲面体9材质为PMMA。
[0164]将树脂PMMA的颗粒加入注塑机的料筒熔化，借助于模具通过注塑工艺获得实心曲面体9;
[0165]将树脂PMMA的粉末与荧光粉C的粉末充分混合后加入注塑机料筒熔化，借助于模具通过注塑工艺获得远程荧光粉壳体10;
[0166]将实心曲面体9放入远程荧光粉壳体10中，在真空中烘烤使得实心曲面体9的外表面与远程荧光粉壳体10的内表面充分贴合;其中烘烤温度的特征在于使得有机物C和有机物A发生软化粘连，但未形成熔化状态。
[0167]该荧光树脂波长转换组件在980nmLD近红外光线照射下可以发出1.5μπι近红外光线。
[0168]实施例14.
[0169]下面以图6对实施例14进行具体说明。
[0170]图6是由蓝光LD(488nm)、反光罩、荧光玻璃涂层波长转换组件及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。14为蓝光LD，15为圆柱形的反光罩，16为荧光玻璃涂层波长转换组件，17为波长优化组件(滤色片)。
[0171]荧光玻璃涂层波长转换组件中基板玻璃为普通钠钙玻璃，涂层玻璃为一种低熔点磷酸盐玻璃，所含荧光体为LED近红外荧光粉77.29Si02-l 1.86K2O-10.37Pb0_0.48Sb203。
[0172]反光罩15呈圆柱形，内部反射面可以镀上金属薄膜以加强光线反射效果。
[0173]蓝光LD14发出的蓝光照射到荧光玻璃涂层波长转换组件上，荧光玻璃涂层中的LED近红外荧光粉经蓝光照射后发出1530nm近红外光线。近红外光线及部分剩余透过的蓝色光线经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0174]实施例15.
[0175]下面以图7对实施例15进行具体说明。
[0176]图7是蓝光LD(488nm)、反光罩、荧光树脂涂层波长转换组件及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。14为蓝光LD，18为反光罩，19为荧光树脂涂层波长转换组件，20为波长优化组件(滤色片)。
[0177]荧光树脂涂层波长转换组件中树脂基板为PC，涂层树脂材质为聚氨酯，荧光粉为LED近红外荧光粉77.29Si02-l 1.86K2O-10.37Pb0_0.48Sb203。
[0178]反光罩呈碗形结构，内部反射面可以镀上金属薄膜以加强光线反射效果。
[0179]蓝光LD14发出的蓝光照射到荧光树脂涂层波长转换组件上，荧光树脂涂层中的LED近红外荧光粉经蓝光照射后发出近红外光线。近红外光线及部分剩余透过的蓝色光线经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0180]实施例16.
[0181]本实施例与实施例15的区别在于，激发光源为近红外LD(810nm)。
[0182]本实施例与实施例15的区别在于，荧光粉为近红外荧光粉B1:CsI(0pticalMaterials Letter 400(2013)3)。
[0183]近红外LD14发出的近红外光线照射到荧光树脂涂层波长转换组件上，荧光树脂涂层中的LED近红外荧光粉经近红外光线照射后发出1580nm近红外光线，经波长优化组件过滤后出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0184]实施例17.
[0185]本实施例与实施例15的区别在于，波长转换组件为荧光树脂。
[0186]荧光树脂为PMMA与近红外荧光粉77.29Si02_l 1.86K2O-10.37Pb0_0.48Sb203的混合物。
[0187]蓝光LD14发出的蓝光照射到荧光树脂波长转换组件上，荧光树脂中的LED近红外荧光粉经蓝光照射后发出近红外光线。近红外光线及部分剩余透过的蓝色光线经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0188]实施例18.
[0189]本实施例与实施例15的区别在于，波长转换组件为荧光树脂。
[0190]荧光树脂为PMMA与近红外荧光粉Ca2.86T_.Q7Na().()7(P04)2(Journalof AppliedPhysics 023517(2014) 116)的混合物。
[0191]本实施例与实施例15的区别还在于，激发光源为紫光芯片(359nm)。
[0192]LED紫光芯片14发出的紫外光照射到荧光树脂波长转换组件上，荧光树脂中的LED近红外荧光粉经紫光照射后发出1461nm近红外光线。近红外光线及部分剩余透过的紫外光线经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0193]实施例19.
[0194]本实施例与实施例15的区别在于，波长转换组件为荧光树脂。
[0195]荧光树脂为PMMA与近红外荧光粉Bi+: CsCdCl3( Journal of Luminescence 371(2015) 167))的混合物。
[0196]本实施例与实施例15的区别还在于，激发光源为LED红光芯片(625nm)。
[0197]LED红光芯片14发出的红光照射到荧光树脂波长转换组件上，荧光树脂中的LED近红外荧光粉经红光照射后发出1053nm近红外光线。近红外光线及部分剩余透过的红光经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0198]实施例20.
[0199]下面以图8对实施例20进行具体说明。
[0200]图8是由红光激光器(650nm，1500mW)、扩束斑透镜、荧光树脂涂层波长转换组件及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。21为红光激光器，23为扩束透镜，25为荧光玻璃涂层波长转换组件，26为波长优化组件。
[0201]荧光树脂涂层波长转换组件25中基板PMMA，涂层中的树脂也为PMMA，所含荧光体为近红外荧光粉Bi+: CsCdCl3。
[0202]红光激光器21发出较小束斑的蓝光22，经透镜23扩束后均匀照射到荧光树脂涂层波长转换组件上，荧光树脂涂层中的近红外荧光粉经红光照射后发出1053nm近红外色光线。近红外光线及部分剩余透过的红色光线经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0203]实施例21.
[0204]下面以图9对实施例21进行具体说明。
[0205]图9是由COB蓝光光源(455nm)、反光罩、荧光玻璃涂层波长转换组件及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。27为COB蓝光光源，28为反光罩，29为荧光玻璃涂层波长转换组件，30为波长优化组件。
[0206]荧光玻璃涂层波长转换组件中基板玻璃为普通钠钙玻璃，涂层玻璃为一种低熔点磷酸盐玻璃，所含荧光体为LED近红外荧光粉77.29Si02-l 1.86K2O-10.37Pb0_0.48Sb203。
[0207]反光罩呈抛物面形，内部反射面可以镀上金属薄膜以加强光线反射效果。
[0208]COB蓝光光源27发出的蓝光照射到荧光玻璃涂层波长转换组件上，荧光玻璃涂层中的近红外荧光粉经蓝光照射后发出1530nm近红外光线。近红外光线及部分剩余透过的蓝色光线经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0209]实施例22.
[0210]下面以图10对实施例22进行具体说明。
[0211]图10是由COB蓝光光源(455nm)、荧光粉透镜及波长优化组件组成的直下式光源结构示意图。31为LED蓝光芯片，32为荧光粉透镜，33为反光罩，34为波长优化组件。
[0212]较大曲率半径的壳体材质为PMMA，较小曲率半径的实心曲面体的材质也为PMMA。
[0213]荧光粉透镜壳层中的荧光体为LED近红外荧光粉TT^gS1^ll.SefcO-l0.STPbO-OjSSbsOs;
[0214]反光罩呈圆柱形，内部反射面可以镀上金属薄膜以加强光线反射效果。
[0215]COB蓝光光源31发出的蓝光照射到荧光透镜波长转换组件上，壳层中的LED近红外荧光粉经蓝光照射后发出近红外光线。近红外光线及部分剩余透过的蓝色光线经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
[0216]实施例23.
[0217]下面以图11对实施例23进行具体说明。
[0218]图11是由LD蓝光芯片(455nm)、导光组件、荧光玻璃涂层波长转换组件及波长优化组件组成的侧入式光源结构示意图。35、36为LD蓝光芯片，37为导光板，38为反光板，39为荧光玻璃涂层波长转换组件，40为波长优化组件。
[0219]荧光玻璃涂层波长转换组件中基板玻璃为普通钠钙玻璃，涂层玻璃为一种低熔点磷酸盐玻璃，所含荧光体为LED近红外荧光粉77.29Si02-l 1.86K2O-10.37Pb0_0.48Sb203。
[0220]LD蓝光芯片35、36发出的蓝光经导光板37导出，并照射到荧光玻璃涂层波长转换组件39上，部分露出的蓝光也被反光板38反射到荧光玻璃涂层波长转换组件上。荧光玻璃涂层中的LED近红外荧光粉经蓝光照射后发出近红外光线。近红外光线及部分剩余透过的蓝色光线经波长优化组件过滤后，出射纯色的近红外光线，半峰宽为20nm。
【主权项】
1.一种近红外波长LED光源，其特征在于，包含激发光源、波长转换组件和波长优化组件;激发光源是可见光光源或近红外光光源;所述可见光光源或近红外光源是单颗可见光或近红外光LED芯片，或是多颗或多组可见光或近红外光LED芯片，或是可见光或近红外光LED集成光源S卩COB光源，或是一个可见光或近红外光激光器，或者是一组可见光或近红外光激光器阵列，提供可见光或近红外光发光光源； 波长转换组件是荧光粉与透明材质混和制备，包括荧光玻璃涂层波长转换组件、荧光树脂涂层波长转换组件、荧光树脂波长转换组件、或荧光粉透镜波长转换组件及荧光体厚膜波长转换组件;转换组件的基本形状是透光平板或凸面板； 波长转换组件含有的均匀分布的荧光体C，荧光体C采用受激发产生近红外光线的荧光粉，荧光体C在可见光或近红外光、或其它波长小于其发光波长的任意光源激发下发出特定中心波长的光线；荧光体C的受激发光波长在近红外范围，即波长范围为700nm-2500nm;在可见光或近红外光光源的激发下，荧光粉所发出的光线的中心波长应该在最终所需光源的发光波长中心或附近。2.如权利要求1所述的近红外波长LED光源，其特征在于，荧光粉透镜波长转换组件包含一种类半球体的曲面结构;类半球体的曲面结构是一个具有较大曲率半径的壳体，是一种荧光玻璃或荧光树脂制备的远程透镜结构，包含一种透明玻璃或树脂基体H与荧光体C粉末的混合物;透明基体H的材质为玻璃、PMMA、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树脂、或硅胶；荧光体C在可见光或近红外光、或被波长小于其发光波长的任意光源激发下发出特定中心波长的光线；荧光体C的受激发光波长在近红外范围，即波长范围为700nm-2500nm;在可见光或近红外光光源的激发下，LED荧光粉所发出的光线的中心波长应该在最终所需光源的发光波长附近，优选与最终所需光源的发光波长一致。3.如权利要求1所述的近红外波长LED光源，其特征在于，所述荧光粉透镜波长转换组件包含一种类半球体的复合曲面结构;类半球体的复合曲面结构是一个具有较大曲率半径的壳体和一个具有较小曲率半径的实心曲面体的复合体;复合曲面结构的横截面为圆形或椭圆形，较大曲率半径的壳体和具有较小曲率半径的实心曲面体的圆形截面共有一个圆心;壳体具有一个外表面和一个内表面;壳体的外表面为球面、抛物面或光滑的其它凸面；壳体的厚度是均匀的，也可以根据其最终的应用环境来调节;壳体的厚度范围为50微米?3毫米;壳体的内表面与实心曲面体的表面物理形状完全一致，为球面、或抛物面或光滑的其它凸面;实心曲面体的表面与较大曲率半径的壳体的内表面完全贴合。4.如权利要求3所述的近红外波长LED光源，其特征在于，较小曲率半径的实心曲面体为一种透明的有机物或玻璃J，透明的有机物材质为PMMA、PMMA合金树脂、聚碳酸酯、PC合金树脂、环氧、丁苯、苯砜树脂、CR-39、MS、NAS、聚氨脂光学树脂、尼龙或PC增强的PMMA或MS树月旨、或硅胶、玻璃;具体根据使用环境温度环境来选择;壳体的有机物基体H与实心曲面体的材质J相同或不同；壳体的有机物基体H与实心曲面体的材质J具有相同或相近的折射率，以避免光线的传播损失。5.如权利要求1-4之一所述的近红外波长LED光源，其特征在于，可见光或近红外光光源与波长转换组件之间有物理空间，采用远程激发设置;可见光或近红外光光源所发出的可见光或近红外光直接照射到波长转换组件上;反光罩的两端分别连接可见光或近红外光光源和波长转换组件，反射罩内部反射面上设有反光层。6.如权利要求5所述的近红外波长LED光源，其特征在于，反光罩呈柱形、锥形、半柱形或半锥形，可见光或近红外光光源和波长转换组件分别作为所述反光罩的两个底面位置；波长转换组件在反光罩的底面位置具有安装接口。7.如权利要求5所述的近红外波长LED光源，其特征在于，在反光罩中于LED激发光源与波长转换组件之间设置一个或一组透镜，透镜的作用在于扩张激发光源所发出激光束的束斑以完全照射波长转换组件的区域;或约束LED光斑。8.如权利要求5所述的红外波长LED光源，其特征在于，可见光或近红外光光源与波长转换装置被设置在一个导光板周围的平面内，可见光或近红外光光源发出的光线经导光板从侧面导入，导光板平面叠加波长转换组件。9.如权利要求5所述的近红外波长LED光源，其特征在于，可见光或近红外光光源发出的可见光或近红外光光线照射波长转换组件上后，波长转换组件中的荧光体受激发射出具有特定波长的光线，及可见光或近红外光光源发出的可见光或近红外光光线中的部分剩余光线经过波长优化组件即滤色片后就可以获得具有特定波长的高质量单色光线。10.如权利要求9所述的近红外波长LED光源，其特征在于，采用近红外荧光粉(Y1-xLax)203:Er3+;以此为主对波长转换的波长转换组件在980nm LD近红外光照射下发出I.5μπι近红外光线； 采用近红外荧光粉Ba9.99BiQ.(n(P04)6Cl2;以此为主对波长转换的波长转换组件在690nm红光照射下可以发出1.25μπι近红外光线； 采用近红外荧光粉26.6B203-52.33Pb0-16Ge02-4Bi203-lSm203;以此为主对波长转换的波长转换组件在488nm蓝光照射下发出978nm和1.18μπι近红外光线； 采用近红外荧光粉Cr3+:GdAl3(B03)4;以此为主对波长转换的波长转换组件在420nm蓝光照射下可以发出720nm近红外光线； 或采用近红外荧光粉CaMoO4: (Tb3+，Yb3+);以此为主对波长转换的波长转换组件在306nm紫外光照射下发出1.05μηι近红外光线。
【文档编号】H01S5/00GK105932140SQ201610258411
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】殷江, 殷硕仑
【申请人】江苏脉锐光电科技有限公司