[发明专利]具有夹紧的光转换器的光转换装置

说明书

本发明描述了一种光转换装置（130），其包括：‑光转换器（134），用于将激光（10）转换为经转换光（20），经转换光（20）具有比激光（10）更长的峰值发射波长，‑散热器（131），其包括反射性结构（137），和‑夹紧结构（132），其将光转换器（134）机械耦合到散热器（131），夹紧结构（132）用于将光转换器（134）压在散热器（131）的表面上，使得光转换器（134）和散热器（131）之间的热导率增大，并且当借助于激光（10）照射时，经转换光（20）的至少一部分借助于反射性结构（137）而被反射，‑在光转换器（134）和散热器（131）之间没有任何黏合剂或连接层。本发明还描述了包括这种光转换装置（130）的基于激光器的光源（100），以及包括这种基于激光器的光源（100）的车辆头灯。

技术领域

本发明涉及具有夹紧的光转换器的光转换装置、包括这种光转换装置的基于激光器的光源和包括这种基于激光器的光源的车辆头灯。

背景技术

在高亮度光源中，常常使用由例如被激光器发射的蓝光激励的光转换装置。该光转换装置的磷光体借助于被提供在散热器和磷光体之间的焊料或胶的层来粘附到散热器。尤其是蓝色激光的高强度和由借助于磷光体进行光转换导致的高温可能导致可靠性问题。

代替使用这种焊料或胶的层，JP2012226986A通过使用连接部段来将磷光体层连接到基板，连接部段由具有光反射性、热传导性和流动性的材料制成；并且通过固定构件将磷光体层固定到基板，固定构件例如由从上方覆盖磷光体层并被螺接到基板的固定部件组成。

发明内容

本发明的一目的是提供一种具有改进的可靠性的光转换装置。本发明由独立权利要求限定。从属权利要求限定有优势的实施例。

根据第一方面，提供了一种光转换装置。该光转换装置包括光转换器。该光转换器被适配为将激光转换为经转换光。经转换光的峰值发射波长比激光的激光峰值发射波长处于更长的波长范围中。光转换装置还包括散热器，散热器包括反射性结构。光转换装置还包括夹紧结构，夹紧结构将光转换器机械耦合到散热器。夹紧结构被布置为将光转换器压在散热器的表面上，使得光转换器和散热器之间的热导率增大，并且当借助于激光照射时，经转换光的至少一部分借助于反射性结构而被反射。接触压力的下界可以例如是1 MPa左右，这将等效于在直径为150 μm的磷光体上的0.1 N的力。光转换器和散热器之间的热导率优选地大于10.000 W/(m²K)，更优选地大于50.000 W/(m²K)，并且最优选地大于100.000 W/(m²K)。光转换器和散热器之间的相对高的热导率是通过借助于夹紧结构将光转换器压在散热器上的力而能够实现的。

对于基于蓝色激光器加用于转换为白光的光转换器（如磷光体）的激光源而言，存在两种基础设置类型，透射性的和反射性的。在第一种情况中，磷光体安装在透明基底上，该透明基底同时充当散热器。在后一种情况中，基底是反射性的，其暗示常常使用金属散热器。对于两种类型而言，一关键需求是光转换器到散热器的结的低热阻。否则，热去除将被阻碍，从而导致热损坏，这可能容易地变成灾难性的，即不可逆转的。为了实现这一点，通常在光转换器和散热器之间应用“连接器材料”或黏合剂的薄层。如果所使用的连接技术是胶接，那么连接器材料或黏合剂将是布置在光转换器和散热器之间的胶（例如硅树脂）的薄层。如果连接技术是焊接，那么可焊材料、反射性材料和进一步增强反射性的二向色性滤光器的多层堆叠被附接到焊接在散热器上的光转换器或磷光体。然而，在两种情况中，这些“连接层”都导致问题：对于胶接层而言，在没有随时间的胶退化（例如褐变或开裂）的情况下的承受高温和高辐照水平的能力是有限的。对于焊接层而言，实现在磷光体的底部侧处的高反射性的努力是巨大的：磷光体板必须被抛光，并且具有高反射性层的厚的二向色性滤光器以及最后可焊金属层必须被应用。就过程成本以及还就热阻性（如果二向色性滤光器的厚度接近若干微米的话）两者而言，这都是不期望的。此外，可能借助于激光的转换而导致的高热负载可能导致多层堆叠的分层，尤其是在二向色性滤光器和下方的金属层之间。