[发明专利]基于光波长转换的光源及其二次激发方法

说明书

技术领域  本发明涉及带光波长转换材料的照明装置，尤其涉及所述照明装置的光激发方法及结构。

背景技术  基于光波长转换来产生白光因具有高效、低成本的优势，已成为现有光源提供白光或单色光的主流技术。

现有光波长转换材料包括荧光粉、发光染料或纳米发光材料。以荧光粉为例，美国专利US 5,998,925公开了一种使用YAG荧光粉和蓝色发光体来生成白光的技术方案，其中蓝光发光体用作为激发光源，YAG荧光粉吸收一部分蓝光，所受激发得到的黄光与剩余的蓝光混合生成白光。该方案所实现的白光具有非常高的效率。

美国专利或专利申请US6,685,852 B1、US6,294,800 B1和US 6,844,671中分别提到一种以UV LED(紫外光LED)为激发光源来生成白光的方法。由于紫外光为非可见光，因此将多种可被紫外光(UV光)激发产生不同受激发光的荧光粉相混合，利用被激发出的不同色光来混合生产白光。该方案所实现的白光具有较高的显色指数，但荧光粉之间的相互吸收制约了光源的发光效率。

美国专利US6,469,322B1公开了一种可被UV光激发产生绿光的绿色荧光粉。与此同时，针对发光染料或纳米发光材料的研发也在发展中，各种新材料不断出现。

上述现有技术的不足之处在于：各种光波长转换材料的光转换效率与激发光相关，例如，率先使用于PDP可被UV光激发产生红(R)、绿(G)、蓝(B)光的现有荧光粉中，除了蓝色荧光粉，例如(Sr，Ba，Ca，Mg)₅(PO₄)₃Cl:Eu可以使用400nm左右的近紫外光来激发外，其余荧光粉都必须使用深紫外光来激发。而现有用来提供激发光的发光体，尤其是固态光源，的发光效率又与发光波长相关：例如，根据专业技术网站(光电新闻网)所公开的数据，蓝紫光半导体发光体In_xGa_1-xN的效率如图1所示，发光的效率峰值所对应的光波长约为420nm左右，进入深紫外波段后的发光效率则快速下降。对于现有半导体发光源来说，一般近紫外波段390nm～410nm的发光效率最为高效，但此波段的光显然不宜用来激发多数的现有UV荧光粉。虽然近年来已经加快研发可被所述波段近紫外光激发的UV荧光粉，但目前已获知的UV荧光粉(除蓝色荧光粉外)不是激发效率不高，就是荧光粉本身热稳定性不好。而效率和热稳定性俱佳的荧光粉，例如YAG:Ce荧光粉或LuAG:Ce荧光粉，却又不能被近紫外光激发。

因此，半导体高效出射光与荧光粉高效吸收光之间的波段不匹配限制了现有白光光源光效率的进一步提高。

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之处，而提出一种光源及方法，来低成本地提高白光或单色光的产生效率。

为解决上述技术问题，本发明的基本构思为：基于现已有可被蓝光高效激发的第一类光波长转换材料，例如YAG荧光粉或LuAG荧光粉，以及可被近紫外光高效激发的第二类光波长转换材料，例如蓝色荧光粉，且所述两类光波长转换材料的光转换作用既高效又稳定；若以该两类光波长转换材料为例并结合之，先使用近紫外光来激发第二类光波长转换材料产生蓝光，再使用该蓝光来激发相应的第一类光波长转换材料产生各种单色光，应可以高效高效获得所要的单色光或若干单色光的混合光。

作为实现本发明构思的技术方案是，提供一种基于光波长转换的光源，包括提供具有第一峰值波长的激发光的激发光源，吸收该激发光并激发出具有第二峰值波长的光的第一光波长转换材料；尤其是，还包括吸收该具有第二峰值波长的光并激发出具有第三峰值波长的受激发光的第二光波长转换材料。

具体地说，上述方案中，所述第一光波长转换材料与所述第二光波长转换材料或者分层叠置在一起，或者同层混杂在一起。当分层叠置时，光源还可以包括介于该第一光波长转换材料和第二光波长转换材料之间的滤光片，用来透射所述具有第二峰值波长的光及反射所述受激发光。所述激发光源为UV LED或UV激光，所述第一峰值波长的可选范围为200nm～420nm；所述第二峰值波长的可选范围为420nm～480nm。所述第一光波长转换材料与所述第二光波长转换材料覆盖在所述激发光源的发光面上。

上述各方案中的光源还包括可反射具有所述第一峰值波长的激发光的滤光片；所述激发光源和所述第一、第二光波长转换材料在该滤光片的同一侧，从而阻止该激发光进入该滤光片的另一侧。