激光照明设备的制作方法

发明领域本发明涉及激光照明设备，并且尤其涉及使用具有磷光体转换的激光输出的激光光源。发明背景基于激光的光源由于其产生极高强度的潜力而引起极大的兴趣。市场上已经存在诸如汽车前照灯和投影电视的产品，其中诸如激光二极管的激光器用于泵浦磷光体。白色led源可以给出300lm/mm2的强度，而静态磷光体转换的白色激光源可以给出20，000lm/mm2。ce掺杂的石榴石(yag，luag)是最适合的发光转换器，其可用于此目的，因为在石榴石基质中，化学和温度猝灭仅在200℃以上在ce浓度低于0.5下发生。为此，可以使用尺寸范围从0.04mm2(0.2mm×0.2mm)到16mm2(4mm×4mm)的磷光体陶瓷。与这种光源相关的问题之一是陶瓷磷光体材料的热管理。为了提供磷光体的良好散热，特别是当其用于反射模式时，其需要被焊接到散热器上。然而，在诸如铝或银的反射金属之间获得良好的粘附性，并将其焊接到金属散热器上并在寿命期间保持它是不容易的。此外，当在焊接之后在约220℃下冷却时，并且在这种磷光体的泵送期间，温度可以上升到150－200℃。因此，温度在室温与200℃之间循环。为了说明可能出现的问题，将给出数值示例。yag的热膨胀系数为8×10－6k－1，而铜散热器的热膨胀系数为17×10－6k－1。锡－银－铜焊料的熔融温度为约220℃。这意味着存在以下压缩应变：δl/l＝(17－8)×10－6×(220－20)＝1.8×10－3对于300gpa的模量，将存在300×1.8×103＝0.54×109n.m－2(0.54gpa)的压缩应力。在温度循环期间，由于膨胀系数的不匹配，以及在室温下在陶瓷磷光体瓦瓦片上保持0.54gpa的连续应力，磷光体瓦瓦片可变得部分且有时完全从散热器分层和/或被破坏。us2019/219248a1公开了一种用于半导体光源的光转换封装，其包括光转换块、衬底和互连器。光转换块定位成接收来自半导体光源的入射光，并用于将入射光转换成具有不同光谱分布的光。互连器将光转换块附接到衬底并限制光转换块与衬底之间的热阻，使得衬底可有效地从光转换块散热。互连器和衬底一起仍可提供高反射率。de 102013013296a1公开了一种设备，其包括用于将第一波长的光转换成第二波长的光的陶瓷转换器、含金属的反射涂层和散热器。陶瓷转换器的表面至少部分地涂覆有含金属的反射涂层，该涂层将热量从转换器耗散到散热器中。散热器和含金属的反射涂层经由金属焊接连接而彼此连接。us2016/040857a1公开了一种荧光发射光源单元，该荧光发射光源单元包括波长转换构件，该波长转换构件包括作为用于接收激发光的光接收表面的前表面、磷光体和后表面；以及设置在所述后表面的外侧上的光反射表面。前表面具有前侧环状结构。磷光体被配置为将在光接收表面中接收的激发光转换为荧光并发射荧光。后表面设置有后侧环状结构。因此，需要改进激光光源的陶瓷磷光体瓦瓦片(特别是激光光源)与散热器之间的耦合，以防止这种热分层或破坏。

背景技术：

技术实现思路

1、本发明由权利要求限定。

2、根据本发明的一个方面的示例，提供了一种激光照明设备，该激光照明设备被配置成在工作中发射磷光体转换光，该激光照明设备包括：

3、激光光源，被配置成在工作中发射激光；

4、陶瓷磷光体瓦片，被配置成接收由所述激光光源发射的激光，其中所述陶瓷磷光体瓦片被配置成将所述激光至少部分地转换成所述磷光体转换光，所述陶瓷磷光体瓦片具有底面、顶面和布置在所述底面与所述顶面之间的至少一个侧面；

5、反射层，被配置在以下各项中的一项或多项的至少一部分上：顶面；底面；以及至少一个侧面；

6、散热器；以及

7、金属层，被布置在该散热器与该反射层之间，其中该金属层包括具有低于120℃的熔点的材料。激光照明设备被配置成在激光光源的工作期间具有液体形式的金属层的金属。

8、本发明的激光光源利用陶瓷磷光体瓦片的反射涂层和散热器之间的金属(缓冲)层。缓冲层使用具有低熔化温度，特别是低于120℃的金属和金属混合物。

9、磷光体被配置为使得在激光光源的工作期间存在液体形式的金属。优选地，金属在室温下是固体，并且在激光光源的工作期间熔化。因此，在温度升高的工作过程中，液体金属在散热器和陶瓷磷光体瓦片之间保持良好的热接触，并且没有力施加到陶瓷磷光体瓦片上。液体金属的热导率优选高于50w/m.k，并且可以高于70w/m.k，而常规锡－银－铜焊料(其已知用于将磷光体陶瓷焊接到散热器)的热导率为约60w/m.k。

10、反射涂层和金属层也例如在侧面上以及至少部分地在顶面和底面之一上。因此，可以防止在与散热器对接的所有面上对磷光体陶瓷施加力。

11、金属层例如具有高于35℃的熔点。因此，它在室温下是固体，这提供了激光照明设备的更可靠的操作，导致更长的寿命。金属层可以具有低于70℃的熔点。当金属为液体形式时，低熔点扩展了温度范围，并且因此降低了应力。

12、金属层例如包括含镓的合金。合金还可包含锡，铜，银，铋，铟，锌和锑中的一种或多种。

13、陶瓷磷光体瓦片例如包括发光材料，其中发光材料选自a3b5o12：ce类型的发光材料，其中a包括y，la，gd，tb和lu中的一种或多种，并且其中b包括al，ga，in和sc中的一种或多种。

14、陶瓷磷光体材料例如是ce掺杂的石榴石，例如ce掺杂的yag或luag。光入射面例如具有在0.04mm2至1cm2范围内的面积。

15、反射层可以包括银，铝，氧化铝，二氧化钛，硫酸钡或氮化硼。它可以是散射反射层。

16、金属层例如包括镓，低共熔镓－铟混合物或低共熔镓－铟－锡混合物。

17、激光光源包括布置在反射层和金属层之间的保护层，以保护反射层免受金属层的影响。措辞“保护”尤其是指防止反射层和金属层之间的化学反应，或防止金属层使反射层变黑，或防止金属层使反射层的反射率劣化。例如，银和铝反射涂层与金属层的优选材料选择的镓组分反应，反射器的表面可以用金属如镍、钛或金属氧化物覆盖，以保护反射层免受金属层的影响。最合适的保护层是镍、钛和/或金属氧化物。

18、陶瓷磷光体瓦片、反射涂层和金属层(和保护层，如果存在的话)可以固定形成在散热器内的阱中。然后，激光源位于陶瓷磷光体瓦片的顶部上、阱的顶部上。可以提供密封件用于将金属层密封到封闭体积中，使得其不能逸出。

19、反射层、金属层、散热器和保护层的叠层可以覆盖至少一个侧面的至少一部分和底面。这例如适用于反射装置。对于具有进入底面的激光和来自顶面的磷光体转换发射的透射布置而言，叠层可以替代地仅覆盖侧面并部分地覆盖底面。

20、陶瓷磷光体瓦片、反射层和金属层可以形成为固定在散热器内的阱中。这提供了与散热器的良好热耦合。

21、可以提供密封来密封金属层。这防止了当金属处于液态时的泄漏。

22、可以提供温度传感器来感测金属层的温度，然后控制器可以控制激光光源，其中基于由温度传感器感测的温度来控制激光光源。当温度过高时，激光器可能被调暗或关闭。

23、使用激光照明设备的激光照明系统可以选自具有灯、灯具、投影仪装置、消毒装置和光学无线通信装置的组。

24、参考下面描述的实施例，本发明的这些和其它方面将变得显而易见并且得以阐明。