[发明专利]具有由两种材料组成的散热片的发光装置

说明书

技术领域

本说明书主要涉及发光系统，具体地涉及具有由两种材料组成的散热片(即热沉，heat sink)的发光装置。

背景技术

在光激励照明系统例如激光-陶瓷荧光体系统、激光-量子点系统等系统中，发光材料与散热片(即热沉，heat sink)的结合会因为热膨胀系数(CTE)失配而发生故障。换言之，散热片的热膨胀系数通常高于发光材料(例如荧光体、量子点等)的热膨胀系数，从而，随着运行期间系统的温度升高，发光材料以低于散热片的速率膨胀，导致系统的热-机械故障。可以通过控制激励光源例如激光器的功率，和/或通过对系统温度进行控制来处理这样的问题。然而，控制光源的功率会导致系统光输出的整体下降，控制温度则需要复杂和/或昂贵的散热片和/或温度管理方案和/或冷却方案/设备。

发明内容

本文主要涉及一种发光装置，所述发光装置包括发光材料(包括但不限于荧光体、量子点等)以及由两种具有不同热膨胀系数(CTE)的材料组成的散热片。这样的装置可以由高功率激光器和/或多个低功率激光器照射以发光，该过程也会发热并使装置的温度升高。散热片中的与发光材料相结合的第一材料通常具有比发光材料更高的热膨胀系数，这会导致热机械故障，然而，通过将第一材料结合至较低热膨胀系数的材料(例如具有与发光材料的热膨胀系数相似的热膨胀系数的材料)可以降低散热片的有效热膨胀系数。

本说明书中，元件可被描述为“构造成”执行一种或多种功能或者“构造成用于”这些功能。通常，构造成执行或构造成用于执行某种功能的元件能够执行该功能、或适合用于执行该功能、或适于执行该功能、或可操作用于执行该功能、或能够以其他方式执行该功能。

应该理解，对于本说明书的目的而言，“X，Y和Z中的至少一个”以及“X，Y和Z中的一个或多个”的用语能够被解释为仅X、仅Y、仅Z、或者X，Y和Z中的两项或更多项的任意组合(例如，XYZ、XYY、YZ、ZZ等)。相似的逻辑可应用于“至少一个...”和“一个或多个...”等用语中出现的任意的两项或更多项。

说明书的第一方面提供了一种装置，所述装置包括：发光材料；和散热片，所述散热片包括：第一材料，构造成用以冷却发光材料，所述第一材料包括第一热膨胀系数(CTE)；以及第二材料，所述第二材料在第二材料与第一材料之间的界面处结合至第一材料，所述第二材料包括低于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数，所述发光材料结合至第一材料但不结合至第二材料。

所述界面可以包括以下的一种或多种结合：第一材料和第二材料之间的应力结合；第一材料和第二材料之间的张力结合；第一材料和第二材料之间的剪切结合；第一材料和第二材料之间的剥离结合；以及第一材料和第二材料之间的压缩结合。

所述装置可以进一步包括用于将第一材料结合至第二材料的构件，该构件包括以下的至少一种：紧固件、螺钉、销钉、铆钉、环氧树脂、粘合剂、位于界面处的熔接、位于界面处的焊接以及位于界面处的钎焊。

第一材料可以包括孔，第二材料可以位于孔中，两者之间的界面位于孔的边缘处。第一材料可以围绕第二材料。

第一材料可以包括至少一个平坦表面，第二材料可以在所述至少一个平坦表面上结合至第一材料。

第二材料可以在第一材料的外边缘处结合至第一材料，两者之间的界面位于所述外边缘处。第二材料可以围绕第一材料。

第一材料在与发光材料相对的侧部上可以是非平坦的，第二材料可以结合至与发光材料相对的侧部。

散热片可以包括冷却板。

散热片可以包括冷却鼓。

第一材料可以包括第一金属和铝中的一种或多种，第二材料可以包括第二金属、不锈钢、铜-钨、铁-镍-钴合金、陶瓷和玻璃中的一种或多种。

所述装置可以进一步包括第三材料，第三材料在第三材料与第二材料之间的相应界面处结合至第二材料，以使第二材料被夹在第一材料和第三材料之间，第三材料包括低于第二热膨胀系数的第三热膨胀系数。

本说明书的另一方面提供一种方法，所述方法包括：组装一装置，所述装置包括：发光材料；构造成用以冷却发光材料的散热片，所述散热片包括：构造成用以冷却发光材料的第一材料，所述第一材料包括第一热膨胀系数(CTE)；以及第二材料，所述第二材料在第二材料与第一材料之间的界面处结合至第一材料，所述第二材料包括低于第一热膨胀系数的第二热膨胀系数，通过以下步骤将所述发光材料结合至第一材料但不结合至第二材料：在界面处向第一材料和第二材料中的一者或多者施加应力；在施加应力时结合第一材料和第二材料；以及将发光材料结合至第一材料。