一种用于照明或显示的激光白光发光装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于照明或显示的激光白光发光装置。所述激发白光发光装置包括热沉基板、半导体激光器芯片和透明荧光陶瓷；所述半导体激光器芯片激射蓝光；所述半导体激光器芯片固定于所述热沉基板上；所述半导体激光器芯片由所述透明荧光陶瓷进行封装。本实用新型将透明荧光陶瓷与激发光源的芯片结合，避免了荧光粉和硅胶因器件发热而导致发光效率的下降或光源失效；若根据应用需要，透明荧光陶瓷的耐热性能使装置工作在高电流高温度环境，避免了在高温或高注入电流工作时器件输出功率和电光转换效率的下降。
【专利说明】
-种用于照明或显示的激光白光发光装置
技术领域
[0001] 本实用新型设及一种用于照明或显示的激光白光发光装置，属于照明和显示领 域。
【背景技术】
[0002] 照明起始于爱迪生实用新型的白识灯，后来又陆续实用新型了低压钢灯、巧光灯、 高压隶灯、金属面化物灯、高压钢灯、Ξ基色巧光灯、紧凑型巧光灯、高频无极灯和发光二极 管Lm)等电光源。通常光源的评价标准有能效、光通量、显色指数、色溫等参数，其中光源能 效的高低反应了其节电能力，发光二极管LED白光光源具有高能效、长寿命等特点，被公认 为是继白识灯、日光灯之后的绿色照明光源。
[0003] 目前在照明领域，多采用发光二极管L邸做激发光源，激发相应的巧光粉获得白光 光源。W发光二极管为基础的白光光源有四个主要方案:第一种方案是用蓝光发光二极管 激发黄色巧光粉，巧光粉在蓝光的激发下发射黄光，再与透出的部分蓝光混合，由补色原理 而呈现白光，该方案制备的白光显色指数比较低且白光参数随溫度和工作电流变化比较 大;第二种方案是由红绿蓝Ξ基色发光二极管直接混合成白光，由于Ξ个发光二极管的效 率、光功率随注入电流、溫度、时间等参数不同步变化，因此要求比较高的控制电路;第Ξ种 方案是由紫外或近紫外发光二极管激发红绿蓝Ξ基色巧光粉，由于人视觉对紫外或近紫外 光不敏感，运种白光的颜色只由巧光粉决定，因此该方案显色指数高且白光参数比较稳定， 第四种方案是用蓝光激光器做光源激发黄色巧光粉，巧光粉在蓝光的激光器激发下发射黄 光，再与透出的部分蓝光混合，由补色原理而呈现白光。
[0004] 在W上运四种方案中，都是光源激发巧光粉产生白光，激发巧光粉发光的缺点有： 1、巧光粉在高溫下长时间工作衰减非常严重;2、不同颜色的巧光粉衰减不一致，使用一段 时间后光源容易产生色漂移;3、巧光粉使用使都和硅胶混合使用，硅胶在长时间高溫下黄 变导致光效下降。因此不使用巧光粉发光是目前最大的技术难点之一。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型的目的是提供一种用于照明或显示的激光白光发光装置，该激光白光 发光装置采用透明巧光陶瓷代替巧光粉发光，从而获得白光光源，具有高能效、高光通量和 高热稳定性，因此能够避免高溫时巧光粉衰减导致光源失效。
[0006] 本实用新型提供的用于照明或显示的激光白光发光装置，包括热沉基板、半导体 激光器忍片和透明巧光陶瓷；
[0007] 所述半导体激光器忍片激射蓝光；
[000引所述半导体激光器忍片固定于所述热沉基板上；
[0009] 所述半导体激光器忍片由所述透明巧光陶瓷进行封装。
[0010] 上述的激光白光发光装置中，所述半导体激光器忍片焊接于所述热沉基板上；
[0011] 所述热沉基板由侣、铜、氮化侣或氧化侣制成。
[0012] 上述的激光白光发光装置中，所述透明巧光陶瓷的出光面可为曲面，如球面。
[0013] 上述的激光白光发光装置中，所述透明巧光陶瓷的出光面锻增透膜，W提高出光 率，减少出光面的散射。
[0014] 上述的激光白光发光装置中，所述透明巧光陶瓷的入光面依次锻增透膜和反射 膜，即在所述入光面上锻两层膜，所述增透膜的作用是增加激光器入光率，所述反射膜的作 用是防止白光反射，提局白光出光率。
[0015] 上述的激光白光发光装置中，所述透明巧光陶瓷的非出光面和非入光面锻全反射 膜，即所述透明巧光陶瓷与所述热沉基板的结合面锻所述全反射膜，W减少白光损失，提高 白光出光率。
[0016] 上述的激光白光发光装置中，所述透明巧光陶瓷的分子式为Y3A1日Oi2:xCe3%其中， X为0~0.05之间的数，如0.03。
[0017] 上述的激光白光发光装置中，所述透明巧光陶瓷按照包括如下步骤的方法制备：
[0018] 陶瓷原料粉体和烧结助剂经烧结即得；
[0019] 所述陶瓷原料粉体为A!203、Y20沸Ce〇2;
[0020] 所述烧结助剂为MgO和Si化中的至少一种。
[0021] 上述的激光白光发光装置中，所述烧结包括依次进行的真空烧结和退火处理；
[0022] 所述真空烧结的溫度为1730~1800°C，保溫时间为5~30小时，真空度为10-3~10 -5化；
[0023] 所述退火处理的条件为:在1200~1500°C的条件下保溫5~40小时，然后随炉冷 却。
[0024] 所述烧结助剂的用量为所述陶瓷原料粉体的总质量的0~1%，如1% ;
[0025] 所述Al2〇3、所述Υ2〇3与所述Ce〇2的摩尔比按照分子式为Y3A1日Oi2:xCe3+中元素 A1、Y 和Ce的化学计量比计算得到。
[0026] 本实用新型激光白光发光装置可按照如下步骤进行制作：
[0027] 将所述半导体激光器忍片焊接固定于热沉基板上，将烧结制备的透明巧光陶瓷进 行锻膜处理，然后将锻膜后的透明巧光陶瓷对所述半导体激光器忍片进行封装，并固定于 所述热沉基板上，即得到了所述激光白光发光装置。
[0028] 所述半导体激光器忍片通过激发锻膜后的透明巧光陶瓷，即能使透明巧光陶瓷产 生白光。
[0029] 透明巧光陶瓷在制作用于照明或显示的激光白光发光装置中的应用也是本实用 新型的保护范围。
[0030] 本实用新型提供的用于照明或显示的激光白光发光装置，利用激射波长位于蓝光 的半导体激光器代替现有的发光二极管作为激发光源，用W激发透明巧光陶瓷使其发白 光，其优点主要表现在如下方面：
[0031] 1、半导体激光器忍片更容易实现高功率和高电光转换效率输出，而核屯、器件性能 的提高将直接导致所制备的白光光源性能的提高。
[0032] 2、本实用新型将透明巧光陶瓷与激发光源的忍片结合，避免了巧光粉和硅胶因器 件发热而导致发光效率的下降或光源失效;若根据应用需要，透明巧光陶瓷的耐热性能使 装置工作在高电流高溫度环境，避免了在高溫或高注入电流工作时器件输出功率和电光转 换效率的下降。
[0033] 3、本实用新型将透明巧光陶瓷与激发光源的忍片结合，透明巧光陶瓷的耐热稳定 性使激光白光装置的功率提高。
[0034] 4、由于半导体激光器的光斑很容易整形，甚至可禪合进入光纤输出，所W可采用 该方式制作出具有特殊用途的固态白光装置。
【附图说明】
[0035] 图1是制作本实用新型用于照明或显示的激光白光发光装置的流程图。
[0036] 图2是本实用新型用于照明或显示的激光白光发光装置的透明巧光陶瓷示意图。
[0037] 图3是本实用新型用于照明或显示的激光白光发光装置的结构示意图。
[0038] 图4是本实用新型用于照明或显示的激光白光发光装置白光光源的发光光形示意 图。
[0039] 图5是本实用新型用于照明或显示的激光白光发光装置的光谱分布曲线图。
[0040] 图中各标记如下：
[0041] 1透明巧光陶瓷、2出光增透膜层、3入光增透膜层、4入光全反射膜层、5热沉基板结 合全反射膜层、6热沉基板、7半导体激光器忍片、8激光白光装置发光方向。
【具体实施方式】
[0042] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不局限于W下实施 例。
[0043] 图1为制备用于照明或显示的激光白光发光装置的流程图，按照图1所示的流程进 行制备：
[0044] 制备透明巧光陶瓷：
[0045] 准确称取A!203、Y203和Ce〇2并进行充分研磨，其中，摩尔比Ce〇2、Y2〇3、Al2〇3的摩尔 比为18:291:5(其中X = 0.03)。向研磨好的粉体中加入烧结助剂MgO，其质量用量为总原料 粉体的1%，然后在真空度为l(T4Pa的条件下进行真空烧结，烧结溫度为1780°C，保溫时间为 20小时;最后在1400°C下保溫25小时进行退火，随炉冷却即得到透明巧光陶瓷Y3AI5O12: xCe3+，x二 0.03。
[0046] 对透明巧光陶瓷进行锻膜处理：
[0047] 将透明巧光陶瓷1的出光面锻增透膜，得到出光增透膜层2,入光面依次锻入光增 透膜层3和入光全反射膜层4，非出光和入光面锻全反射膜得到全反射膜层，即热沉基板结 合全反射膜层5,如图2所示。
[0048] 将激射波长位于蓝光的半导体激光器忍片7用焊料(锡膏等)焊接在热沉基板6上， 再将锻膜处理后的透明巧光陶瓷1固定于热沉基板（由氮化侣基板.氧化侣基板或铜基板等 其他高导热材质制成)6上，并对半导体激光器忍片7实现封装，使透明巧光陶瓷的出光面为 球面，即得到本实用新型用于照明或显示的激光白光发光装置，如图3所示。
[0049] 本实用新型制备的用于照明或显示的激光白光发光装置，使用时，半导体激光器 激发透明巧光陶瓷产生白光，如图4所示。
[0050] 本实用新型激光白光发光装置的积分球测试结果如表1中所示。
[0051]表1激光白光发光装置积分球测试数据
[0化2]
[0053] 由表1中的数据可W看出，相对于目前行业主流白光发光装置来说，采用本实用新 型的激光白光发光装置所得到的白光具有高能效、高光通量和高热稳定性的优点。
[0054] 本实用新型激光白光发光装置的光谱分布图如图5所示，由该图可W看出，采用本 实用新型的白光所得到的发射光谱连续性好、显色性好。
[0055] 由上述分析可W看出，本实用新型激光白光发光装置产生的白光具有高能效、高 光通量和高热稳定性的特点。
[0056] W上所述的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一 步详细说明，所应理解的是，W上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本 实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包 含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种用于照明或显示的激光白光发光装置，其特征在于:所述激光白光发光装置包 括热沉基板、半导体激光器芯片和透明荧光陶瓷； 所述半导体激光器芯片激射蓝光； 所述半导体激光器芯片固定于所述热沉基板上； 所述半导体激光器芯片由所述透明荧光陶瓷进行封装。2. 根据权利要求1所述的激光白光发光装置，其特征在于:所述半导体激光器芯片焊接 于所述热沉基板上。3. 根据权利要求1或2所述的激光白光发光装置，其特征在于:所述透明荧光陶瓷的出 光面为曲面。4. 根据权利要求3所述的激光白光发光装置，其特征在于:所述透明荧光陶瓷的出光面 镀增透膜。5. 根据权利要求4所述的激光白光发光装置，其特征在于:所述透明荧光陶瓷的入光面 依次镀增透膜和反射膜。6. 根据权利要求5所述的激光白光发光装置，其特征在于:所述透明荧光陶瓷的非出光 面和非入光面镀全反射膜。
【文档编号】H01L33/52GK205692859SQ201620454104
【公开日】2016年11月16日
【申请日】2016年5月18日 公开号201620454104.4, CN 201620454104, CN 205692859 U, CN 205692859U, CN-U-205692859, CN201620454104, CN201620454104.4, CN205692859 U, CN205692859U
【发明人】曹永革, 夏泽强, 申小飞, 麻朝阳
【申请人】中国人民大学