波长转换装置及其制备方法与流程

本方案属于照明，具体涉及一种波长转换装置及其制备方法。

背景技术：

1、用于激光照明领域的波长转换材料通常为有机硅胶荧光体系，有机硅胶荧光材料基于亮度高，制备工艺相对简单的优势，已成为目前激光照明光源用波长转换装置的主流技术；然而，随激光光源朝更高功率、更高亮度发展，有机荧光材料导热、散热能力差，长期使用荧光层受热黄化，效率下降的问题逐渐显现。陶瓷荧光材料基于高热导率、高耐热及散热好的优势，成为极具应用前景的波长转换材料。现有技术采用热导率高的金属银作为陶瓷荧光材料的荧光反射层，而后焊接到高导热基板上，做成的陶瓷荧光材料存在光效利用率偏低的问题，基于此，需提高陶瓷荧光材料的发光效率。

技术实现思路

1、本方案旨在克服现有技术中的至少一种缺陷，提供一种波长转换装置的制备方法，使波长转换装置能够同时具备高的发光效率、高耐极限激光功率和优异的耐老化性能。

2、为了解决上述技术问题，采取下述技术方案：

3、第一方面，提供一种波长转换装置的制备方法，包括如下步骤：

4、制备荧光陶瓷：将荧光陶瓷材料加工成型为第一中空圆柱体，以轴截面为界将第一中空圆柱体切割形成两个以上具有内侧面、外侧面和切面的扇环柱体，对扇环柱体的内侧面、外侧面和切面进行抛光处理；

5、制备预粘结层：在每个扇环柱体的内侧面、外侧面和切面上涂覆反射浆料，烘烤，得到内侧面、外侧面和切面上均有预粘结层的扇环柱体；

6、拼合扇环柱体：将具有预粘结层的扇环柱体拼合在一起，预烧结，形成由四面均具有反射层的扇环柱体拼合、共烧的第二中空圆柱体；

7、制备荧光芯片：将第二中空圆柱体沿垂直于轴向的方向切割形成多个环形片，再烧结，得到荧光芯片；

8、封装荧光芯片：对荧光芯片进行封装处理，制得波长转换装置。

9、本方案先将荧光陶瓷材料加工成扇环柱，然后在扇环柱的内侧面、外侧面和切面上涂覆反射浆料，烘烤，再拼合、共烧，共烧过程中，相邻两个扇环柱体之间的由反射浆料固化形成的反射层相互熔合，实现了扇环柱体切面的两两粘接，由此形成由四面均有反射层的扇环柱体拼合共烧形成的第二中空圆柱体，两两相邻的扇环柱具备一定的粘接强度，可以便于整体切割。然后进行切割，得到环形片，该环形片整体由若干扇环形片拼合得到，再烧结，得到粘结非常牢固的荧光芯片。对于所述荧光芯片，相邻两个扇环形片由于粘结非常牢固，在使用过程中可以避免激光从相邻两个扇环形片的拼接处打到散热基板的反射层(如镀银层或者烧结银层等)上，导致该薄的反射层被烧坏，使得最终制得的波长转换装置能够耐受高的蓝光功率，极限光通量高。与此同时，反射层在扇环形片的内侧面、外侧面和切面起到反射作用，能提高荧光收集效率，光效可以与硅胶荧光色轮匹敌。反射层所起的两两粘结和反射作用，使得最终制得的波长转换装置可以实现更高的极限光通量和发光效率。此外，此种方式还可以便于实现批量化生产，便于依次制备较多片荧光芯片，提高生产效率。

10、另外，若将所述波长转换装置制作成可选择性出光的结构，即波长转换装置不是连续性旋转运动，而是可选择性地位于激光光路上，这种结构还能避免出射光溢入相邻扇环形片进而产生杂光，有利于提高出射光的纯度。

11、优选地，制备荧光陶瓷的步骤中，分别采用不同的荧光陶瓷材料制得不同材质的扇环柱体；相应地，制备拼合扇环柱体的步骤中，采用不同材质的扇环柱体拼合、共烧。

12、更优选地，制备荧光陶瓷的步骤中，分别采用第一颜色、第二颜色和第三颜色的荧光陶瓷材料制得第一颜色、第二颜色和第三颜色的扇环柱体；相应地，拼合扇环柱体的步骤中，采用第一颜色、第二颜色和第三颜色的扇环柱体拼合、共烧形成三色拼接的第二中空圆柱体。例如，第一颜色荧光陶瓷材料可以采用黄荧光粉颗粒，第二颜色荧光陶瓷材料可以采用绿荧光粉颗粒，第三颜色荧光陶瓷材料可以采用红荧光粉颗粒。

13、优选地，制备荧光陶瓷的步骤中，抛光处理使得扇环柱体的内侧面、外侧面和切面的表面粗糙度满足ra≤0.5μm。

14、可选地，拼合扇环柱体的步骤中，反射层为烧结银层，该烧结银层由0.3～3wt％玻璃粉颗粒和余量的银粉颗粒烧结得到，反射浆料为银浆，该银浆包括玻璃粉颗粒、银粉颗粒和有机溶剂。

15、优选地，制备预粘结层的步骤中，烘烤的条件为：120±10℃下烘烤30±5min。

16、优选地，所述拼合扇环柱体的步骤中，预烧结的条件为：700±50℃预烧结30±5min。

17、优选地，制备荧光芯片的步骤中，切割形成多个环形片后，于900±50℃烧结30±5min，得到荧光芯片。此种烧结方式适用于通过硅胶粘反射基底为镀银反射铝或者荧光芯片底部涂敷金属氧化物漫反射层的方案。或者，切割形成多个环形片后，在环形片的底部涂覆银浆，120±10℃下烘烤30±5min，再于900±50℃烧结30±5min，得到底部覆有烧结银的荧光芯片。此种烧结方式适用于荧光芯片底部烧结银的方案。

18、优选地，拼合扇环柱体的步骤中：烧结银层的厚度为5～15μm；玻璃粉颗粒为zn/b/si/k/o系玻璃粉；玻璃粉颗粒的软化温度为600～750℃；玻璃粉颗粒的粒径为2～5μm；银粉颗粒的粒径d50为0.3～5μm。

19、可选地，拼合扇环柱体的步骤中，反射层还可以为漫反射层，该漫反射层的厚度为50～80μm。

20、优选地，封装荧光芯片的步骤具体为：

21、通过透明胶水(硅胶)在荧光芯片底部粘接镀银反射铝；或者在荧光芯片底部涂敷金属氧化物漫反射层，再粘接散热基板；或者在散热基板表面烧结银，再将底部覆有烧结银的荧光芯片焊接到散热基板表面。

22、第二方面，提供一种由上述方法制备的波长转换装置。具体地，该波长转换装置包括依次层叠设置的荧光芯片、胶水层和镀银反射铝；或者，该波长转换装置包括依次层叠设置的荧光芯片、金属氧化物漫反射层和散热基板；或者，该波长转换装置包括依次层叠设置的荧光芯片、烧结银反射层、焊锡层和烧结银反射层、散热基板。

23、本方案与现有技术相比较有如下有益效果：本方案先将荧光陶瓷材料加工成内侧面、外侧面和切面上具有预粘结层的扇环柱体，再拼合、共烧，烧结过程中预粘结层形成反射层，相邻两个扇环柱体之间的反射层相互熔合，实现了扇环柱体的两两粘接，圆环柱两两相邻的扇环柱具备一定的粘接强度，可以便于整体切割，切割成环形片之后，再烧结得到粘结非常牢固的荧光芯片，使得最终制得的波长转换装置能够耐受高的蓝光功率。结合反射层在扇环形片内侧面、外侧面和切面所起的反射作用，使得最终制得的波长转换装置可以实现提升发光效率，且适用于批量化生产，生产效率高。

技术特征：

1.一种波长转换装置的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述波长转换装置的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求2所述波长转换装置的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述波长转换装置的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求1～4任一项所述波长转换装置的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求5所述波长转换装置的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求5所述波长转换装置的制备方法，其特征在于，所述拼合扇环柱体的步骤中：

8.根据权利要求1～4任一项所述波长转换装置的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求1～4任一项所述波长转换装置的制备方法，其特征在于，所述封装荧光芯片的步骤具体为：

10.一种如权利要求1～9任一项所述方法制备的波长转换装置。

技术总结
本方案属于照明技术领域，公开了一种波长转换装置及其制备方法。该波长转换装置制备方法包括制备荧光陶瓷：将荧光陶瓷材料加工成型为第一中空圆柱体，将第一中空圆柱体切割形成两个以上具有内侧面、外侧面和切面的扇环柱体，抛光处理；制备预粘结层：在每个扇环柱体的内侧面、外侧面和切面上涂覆反射浆料，烘烤，得到有预粘结层的扇环柱体；拼合扇环柱体：将具有预粘结层的扇环柱体拼合在一起，预烧结，形成第二中空圆柱体；制备荧光芯片：第二中空圆柱体切割形成多个环形片，再烧结得到荧光芯片；封装荧光芯片：对荧光芯片进行封装处理，制得波长转换装置。反射层实现对波长转换装置发光效率和耐受极限蓝光功率的提升。

技术研发人员：张世忠
受保护的技术使用者：深圳市光粒子技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4