波長轉(zhuǎn)換裝置、相關(guān)發(fā)光裝置和投影系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及發(fā)光領(lǐng)域，特別是涉及一種波長轉(zhuǎn)換裝置及其制備方法、相關(guān)發(fā)光裝置和投影系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著顯示和照明技術(shù)的發(fā)展，原始的鹵素?zé)襞葑鳛楣庠丛絹碓讲荒軡M足顯示和照明高功率和高亮度的需求。采用固態(tài)光源如LD(Laser D1de，激光二極管)發(fā)出的激發(fā)光以激發(fā)波長轉(zhuǎn)換材料的方法能夠獲得各種顏色的可見光，該技術(shù)越來越多的應(yīng)用于照明和顯示中。這種技術(shù)具有效率高、能耗少、成本低、壽命長的優(yōu)勢，是現(xiàn)有白光或者單色光光源的理想替代方案。
[0003]由于反射式波長轉(zhuǎn)換裝置效率高，被廣泛的應(yīng)用于照明顯示裝置中，根據(jù)反射層材料的不同，其主要分為兩種結(jié)構(gòu):一是金屬鏡面反射層，二是漫反射層。
[0004]首先，對于金屬鏡面反射結(jié)構(gòu)，其耐候性能差，容易在高溫下出現(xiàn)硫化氧化使得可靠性較低。
[0005]其次，對于漫反射層結(jié)構(gòu)，一般以散射顆粒和玻璃粉組成，其反射率的熱穩(wěn)定性遠(yuǎn)高于金屬鏡面反射層，但是自身導(dǎo)熱性差，這將導(dǎo)致發(fā)光層產(chǎn)生的熱量難以通過漫反射層發(fā)散出去，導(dǎo)致熱量聚集，進(jìn)一步使得發(fā)光層產(chǎn)生的熱量無法發(fā)散，從而降低了光源可靠性并同時降低了發(fā)光層的發(fā)光效率，導(dǎo)致光源效率低。而對于以散射顆粒和空隙組成的漫反射層結(jié)構(gòu)，與上述散射顆粒和玻璃粉的方案相同，空隙的存在大大的增加了漫反射層的熱阻，其導(dǎo)熱效果很差，同樣會導(dǎo)致光源效率低。
[0006]因此需要一種新的波長轉(zhuǎn)換裝置結(jié)構(gòu)，能夠同時具有良好的反射和熱穩(wěn)定性，從而在大功率發(fā)光的情況下保持高效穩(wěn)定的出光。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]針對上述現(xiàn)有技術(shù)中波長轉(zhuǎn)換裝置耐溫性差和散熱差的缺陷，本實用新型提供一種耐高溫、散熱良好的波長轉(zhuǎn)換裝置。
[0008]本發(fā)明提供了一種波長轉(zhuǎn)換裝置包括依次疊置的發(fā)光層、反射層和金屬散熱層，反射層與金屬散熱層通過鍵合層連接，鍵合層為(Cu，Al) 02層。
[0009]優(yōu)選地，鍵合層為CuAlO2層。
[0010]優(yōu)選地，鍵合層的厚度為I?10 μ m。
[0011]優(yōu)選地，反射層為陶瓷反射層，該陶瓷反射層為氧化鋁陶瓷反射層、氧化鋁氮化硼復(fù)合陶瓷反射層或氧化鋁氧化鋯復(fù)合陶瓷反射層。
[0012]優(yōu)選地，反射層的厚度為50?3000 μ m，優(yōu)選地，反射層的厚度為100?1500 μ m。
[0013]優(yōu)選地，金屬散熱層為銅散熱層或銅鋁合金散熱層。
[0014]優(yōu)選地，還包括金屬鍍層，金屬鍍層貼鍍于金屬散熱層表面，金屬鍍層為鎳鍍層、金鍍層或鎳金雙鍍層。
[0015]優(yōu)選地，發(fā)光層包括波長轉(zhuǎn)換材料和粘接劑，波長轉(zhuǎn)換材料為熒光粉、納米發(fā)光材料或量子點，粘接劑為玻璃。
[0016]本實用新型還提供了一種發(fā)光裝置，包括激發(fā)光源和上述的波長轉(zhuǎn)換裝置。
[0017]本實用新型還提供了一種投影系統(tǒng)，包括上述的發(fā)光裝置。
[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型包括如下有益效果:反射層通過(&!^1)02鍵合層與金屬散熱層連接，使得反射層中的熱量能夠快速傳遞到金屬散熱層散失掉，這種連接方式不僅導(dǎo)熱高、厚度薄而且連接牢固，能夠耐受波長轉(zhuǎn)換裝置工作中的高溫，從而使波長轉(zhuǎn)換裝置在大功率發(fā)光下保持高效穩(wěn)定的出光。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型實施例一的波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本實用新型實施例一的波長轉(zhuǎn)換裝置的變形實施例的結(jié)構(gòu)示
[0021]意圖。
【具體實施方式】
[0022]正如【背景技術(shù)】所述，現(xiàn)有的波長轉(zhuǎn)換裝置要使用耐高溫的漫反射層做為反射層，則會因漫反射層散熱差而導(dǎo)致熱量積累，使得波長轉(zhuǎn)換裝置工作在高溫下發(fā)光效率降低。
[0023]發(fā)明人意圖將反射層與金屬散熱層結(jié)合在一起，以實現(xiàn)將反射層的熱量快速散失，然而常規(guī)的機(jī)械固定、粘接等方法或者界面熱阻大，或者不能承受高溫，或者結(jié)合不牢固，無法適應(yīng)波長轉(zhuǎn)換裝置長時間高功率下的工作。
[0024]此外，還要考慮在以反射層為基板制備發(fā)光層的過程中，反射層與金屬散熱層的連接結(jié)構(gòu)的熱穩(wěn)定性問題，發(fā)光層的制備方法為將波長轉(zhuǎn)換材料與玻璃在玻璃的軟化點溫度以上加熱燒結(jié)后冷卻成形，一般透過率高的玻璃的軟化點都在700°C以上。與此同時，普通的焊接連接法中，目前應(yīng)用成熟的銀、錫焊的焊接溫度約為700?800°C，那么在發(fā)光層的制備過程中，將不可避免的影響反射層與金屬散熱層的連接結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。
[0025]基于此，本實用新型提供了一種波長轉(zhuǎn)換裝置，以克服上述問題，將反射層和金屬散熱層以(Cu，ADOJl鍵合層連接，(Cu，A1)0J1可以以很薄的厚度實現(xiàn)牢固的連接，而且導(dǎo)熱性能良好，能夠使波長轉(zhuǎn)換裝置在大功率發(fā)光下保持穩(wěn)定。此外，(Cu，ADOJl的制備溫度(或者破壞其穩(wěn)定性的溫度)高于一般透過率高的玻璃的軟化點，那么在制備發(fā)光層過程中不會對(Cu，Al) O2層產(chǎn)生破壞。
[0026]以上是本實用新型的核心思想，為使本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實施方式對本實用新型實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0027]本實用新型結(jié)合結(jié)構(gòu)示意圖進(jìn)行描述，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本實用實用新型的范圍。
[0028]請參見圖1，圖1為本實用新型實施例一的波長轉(zhuǎn)換裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，該結(jié)構(gòu)示意圖為波長轉(zhuǎn)換裝置的剖面圖，以便于清楚表達(dá)各層構(gòu)成。如圖1所示，波長轉(zhuǎn)換裝置包括發(fā)光層101、反射層102和金屬散熱層103，反射層102與金屬散熱層103之間通過鍵合層104連接。在波長轉(zhuǎn)換裝置工作狀態(tài)下，激發(fā)光源發(fā)出激發(fā)光照射發(fā)光層101的光入射面，產(chǎn)生受激光并放出大量的熱量。部分受激光穿過發(fā)光層101，入射到反射層102，被反射層102反射回發(fā)光層101并最終從發(fā)光層101的光入射面出射。而發(fā)光層101產(chǎn)生的熱量到達(dá)反射層102后，經(jīng)鍵合層104擴(kuò)散到金屬散熱層103并最終散失到周圍環(huán)境中。
[0029]本實施例中，反射層102為陶瓷反射層，該層主要起兩個作用，一是反射發(fā)光層101產(chǎn)生的光，二是將發(fā)光層101產(chǎn)生的熱量迅速傳導(dǎo)到金屬散熱層103，因此要求反射層102既有較高的光反射率又有較高的熱導(dǎo)率。此外，反射層102還具有承載發(fā)光層101的作用，要求反射層102與發(fā)光層101的熱膨脹系數(shù)盡可能的接近，粘接力強(qiáng)。為實現(xiàn)上述作用，反射層102選擇含有氧化鋁的陶瓷反射層作為反射層，該陶瓷反射層為純氧化鋁陶瓷反射層，在本實用新型的其他實施方式中，陶瓷反射層也可以為氧化鋁復(fù)合陶瓷反射層，例如氧化鋁氮化硼復(fù)合陶瓷反射層、氧化鋁氧化鋯復(fù)合陶瓷反射層等，其中，氧化鋁氧化鋯復(fù)合陶瓷中的氧化鋯可以提高氧化鋁陶瓷的結(jié)構(gòu)韌性并提高反射層的反射率，是一種更優(yōu)的技術(shù)方案。
[0030]本實施例中，反射層102的厚度優(yōu)選為50?3000 μ m，在此區(qū)間內(nèi)根據(jù)結(jié)構(gòu)大小的需要而變動，反射層厚度低于50 μ m則無法滿足反射率的要求，而厚度高于3000 μ m則無法滿足散熱的要求。更優(yōu)選地，反射層的厚度選擇為100?1500 μ m。
[0031]本實施例中，金屬散熱層103為含銅的金屬散熱層，例如銅散熱層，其導(dǎo)熱性能好，成本低。此外，金屬散熱層103也可以選擇銅鋁合金散熱層，鋁的抗熱震性能更好，使得波長轉(zhuǎn)換裝置的熱穩(wěn)定性更優(yōu)。
[0032]本實施例中，鍵合層104為(Cu，A1)0J1，在低氧氣壓情況下，含氧化鋁的陶瓷反射層與含銅的金屬層在其界面高溫熔融形成共晶液實現(xiàn)兩者之間的鍵合，具體來說，銅在微量氧環(huán)境下，在其表面形成氧化亞銅，氧化亞銅在接近銅的熔點的高溫下與氧化鋁形成氧化銅鋁的共晶液(Cu，Al) O2，從而實現(xiàn)氧化鋁與銅的連接，實現(xiàn)反射層102與金屬散熱層103的結(jié)合。在本實用新型的一個實施方案中，該鍵合層104為CuA1JI，此為(Cu，A1)02層的一個特殊實例。
[0033]本實施例中，鍵合層(Cu，Al)0jl 104在很薄的厚度下實現(xiàn)反射層102與金屬散熱層103的結(jié)合，優(yōu)選地，鍵合層104的厚度為I?10 μ m。若鍵合層104厚度小于I μ m，則導(dǎo)致結(jié)合力太弱，粘接力