[发明专利]基于荧光粉提高光转换效率的光源结构

说明书

技术领域

本发明涉及光源模块，尤其涉及基于荧光粉激发的光源模块，特别是借助元件组合使出射光更纯的光源的改进结构。

背景技术

自二十世纪九十年代初以来，随着以InGaAlP和InGaN为主的新一代半导体光电子材料迅速发展，各种高功率高亮度的红、黄、蓝、绿、紫外以及白光等LED光源纷纷涌现，层出不穷，在各种显示和照明领域得到了越来越广泛的应用。

获得各种颜色光源(尤其白光光源)的方法除了采用相应颜色发光二极管外，还可以采用的主要技术方案有RGB混光和荧光转换两种。其中，荧光转换方案利用来自其它光源(例如但不限于LED芯片)的发射光来激发使荧光粉产生较长波长的光。例如，日本日亚公司(Nichia)的白光LED专利，公开了利用470纳米蓝光LED芯片来激发黄色YAG荧光粉发出白光的技术方案。该方案结构简单、制造成本低、产品具有很强的实用性。

现有技术中采用荧光转换方案的光源一般所具有的结构是将荧光粉涂覆在发光源(尤其是发光芯片)上，例如申请号为200420084479的中国专利申请所公开的方案。其不足之处在于：由于发光芯片产生的热量越大，对荧光粉的激发效率影响越大。这样，随着激发光功率的提高，荧光粉的激发效率将呈下降趋势，从而造成受激发射的光功率随着激发光功率的提高增长到一定程度后，反而会随着激发光功率的继续提高而出现下降现象。

针对上述问题，申请号为2005100720291的中国专利申请公开了一种由荧光转换获得白光的方案，将荧光粉涂布在一反射镜上，从而与发光二极管分离，利用该反射镜使得荧光粉被激发出的光通过反射由预定出射面射出。该方案中，荧光粉因不受二极管芯片发热的影响，可以提高较大激发光功率下的光转换效率。其不足之处在于：随着光源技术的继续发展，光源输出亮度和功率越来越高，该结构因忽略了荧光粉本身所积聚热能对大激发光功率下光转换效率的影响，限制了光源光转换效率的进一步提高。美国专利US7,196,354B1公开了又一种方案，如图1a或1b所示：将荧光粉3紧贴一导热域4，使荧光粉本身所产生的热能无法积聚，既提高了光转换效率，又有利于延长荧光粉使用寿命。同时该专利还指出可在激发光源1与荧光粉3之间增加一滤光片，用来透过预定波长的光线，同时反射其它非预定波长的光线；这样，可以使向激发光源散射的受激发光得到利用而进一步提高光源效率。

上述现有技术的不足之处在于：虽然美国专利US 7,196,354B1所公开的方案能最大限度地提高光源效率，但该专利所公开的光源结构中，射到所述荧光粉上未被吸收利用的激发光可以通过直射(如图1a所示)或反射(如图1b所示)由光源的出射面射出，从而不利于提高光输出纯度。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，而提出一种改进的光源结构，便于提高荧光粉光转换效率的前提下，获得高纯度的输出光。

为解决上述技术问题，本实发明的基本构思为：改进光源结构，调整元件组合的分布，使受激发光可被导向光源出射面，同时将未被荧光粉利用的激发光大部分导向其它地方，从而在同等荧光粉材料的条件下，可以获得更纯的输出光。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种基于荧光粉提高光转换效率的光源结构，包括激发光源、受激材料和导热衬底，所述受激材料紧贴在所述导热衬底上；还包括分光滤光片和转盘(5)，所述导热衬底(4)固定在该转盘(5)上或者为该转盘盘面的一部份，尤其是，所述激发光源面对所述分光滤光片，使激发光线斜射向该分光滤光片；所述受激材料大致正迎向由该分光滤光片引导来的所述激发光线。

上述方案中，所述分光滤光片设置在所述激发光源和所述受激材料之间，以穿透方式将所述激发光线导往所述受激材料，同时以反射方式将所述受激材料的受激发光导往该光源结构的光出射面。

上述方案中，所述激发光源的光出射面与所述受激材料所在的平面大致平行，与所述分光滤光片所在的平面大致呈45度倾角。

上述方案中，所述激发光源的光出射面和所述受激材料设置在所述分光滤光片的同一侧，各自所在的平面两两相交，从而所述分光滤光片以反射方式将所述激发光线导往所述受激材料，同时以穿透方式将受激材料的受激发光导往该光源结构的光出射面。

上述方案中，所述激发光源光出射面和所述受激材料所在的平面大致正交，分别与所述分光滤光片所在的平面大致呈45度夹角。

上述方案中，还包括导热反射镜，介于所述受激材料与导热衬底之间。

上述方案中，还包括透明导光介质，设置在所述分光滤光片的一侧或两侧。