CN105465656A - 一种发光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种发光装置，本发明的发光装置包括：包括至少一个发光元件的发光元件阵列，用于产生激发光；包括入光面和出光面的导光装置；所述入光面覆盖所述发光元件阵列，且所述入光面的面积与所述发光元件阵列的面积之差不超过所述入光面的面积的四分之一；所述出光面覆盖有波长转换层，用于吸收所述激发光并产生受激光。本发明实施例能够提供一种避免波长转换层受发光元件的热量影响的发光装置。
Description
技术领域
本发明涉及显示及照明技术领域，尤其涉及一种发光装置。
背景技术
现有的发光装置中的白光LED(LightEmittingDiode，发光二极管)为发光面上涂覆有一层黄色荧光粉层的蓝光LED，该黄色荧光粉层吸收蓝光LED出射的部分蓝光以产生黄色受激光，该黄色受激光和未被吸收的蓝光合成白光出射。
然而，荧光粉的光转换效率是随着温度的升高而逐渐降低的。由于黄色荧光粉层是铺设在LED的发光面上的，LED在发光时产生的热量会被该黄色荧光粉层吸收，导致黄色荧光粉层的光转换效率低下。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种能够避免波长转换层受发光元件的热量影响的发光装置。
本发明实施例提供了一种发光装置，包括：
包括至少一个发光元件的发光元件阵列，用于产生激发光；
所述入光面覆盖所述发光元件阵列，且所述入光面的面积与所述发光元件阵列的面积之差不超过所述入光面的面积的四分之一；
所述出光面覆盖有波长转换层，用于吸收所述激发光并产生受激光。
优选的，所述导光装置包括第一复合抛物面集光器(CPC)和第二CPC，所述第一CPC和第二CPC分别包括相对的第一端面和第二端面，其中所述第一端面小于所述第二端面；
所述第一CPC的第一端面为所述导光装置的入光面，所述第二CPC的第一端面为所述导光装置的出光面，所述第一CPC的第二端面和所述第二CPC的第二端面相接或者相邻，使得从所述第一CPC的第二端面出射的光束能入射到所述第二CPC的第二端面内。
优选的，所述第一CPC的入射角度与所述发光元件的发光角度相差不超过10度，其中所述第一CPC的入射角度为从所述第一CPC的第一端面入射后最多经一次反射即从所述第一CPC的第二端面出射的入射光线的最大入射角度。
优选的，从所述第一CPC的第二端面出射的光束的最大出射角度与所述第二CPC的入射角度相差不超过10度，其中所述第二CPC的入射角度为从所述第二CPC的第二端面入射后最多经一次反射即从所述第二CPC的第一端面出射的入射光线的最大入射角度。
优选的，从所述第二CPC的第一端面出射的光线的最大出射角度大于80度。
优选的，所述第二CPC的第二端面大于或者等于所述第一CPC的第二端面。
优选的，所述第一CPC和第二CPC为实心的，且所述第一CPC和第二CPC一体成型。
优选的，所述发光元件阵列沉浸在所述第一CPC的入射口内；
和/或，
所述波长转换层沉浸在所述第二CPC的入射口内。
优选的，所述第一CPC和所述第二CPC之间设置有滤光片，用于透射所述激发光并反射所述受激光；
和/或，
所述波长转换层和所述第二CPC之间还设置有滤光片，用于透射所述激发光并反射所述受激光。
优选的，所述波长转换层背向所述第二CPC的一侧还设置有呈环形的反射面，所述反射面为球面的一部分，所述波长转换层位于所述球面的球心处，且所述反射面的中心轴过所述波长转换层。
从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：
本发明实施例中，由于波长转换层和发光元件阵列之间隔有导光装置，避免了发光元件阵列所产生的热量对波长转换层的光转换效率造成影响，而导光装置的入光面的面积和发光元件阵列的面积之差不超过入光面的面积的四分之一，避免了发光元件阵列的光束经导光装置后光学扩展量增加较大，进而避免了波长转换层出射的受激光的亮度降低的情况。
附图说明
图1为本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图；
图2为本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图；
图3为本发明的发光装置的另一个实施例的结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1，图1为本发明的发光装置的一个实施例的结构示意图。发光装置包括发光元件阵列11和导光装置12。
本实施例中，发光元件阵列11包括至少一个发光元件，用于产生激发光。发光元件可以是LED或者其他固态发光器件，在此不作限制。发光元件阵列11的排布形状可以是矩形、圆形、正六边形或者其他规则的或者不规则的排布形状，在此不作限制。具体的，本实施例中，发光元件阵列11为一个LED。
导光装置12包括入光面121和出光面122，且该入光面121覆盖发光元件阵列11，以将发光元件阵列11的出射光导向出光面122并出射。具体的，入光面121覆盖发光元件阵列11指的是入光面121覆盖该发光元件阵列11中所有发光元件的出光面，以使得发光元件阵列11出射的全部光束从入光面121入射至导光装置12内。为避免发光元件阵列11的出射光经导光装置12后光学扩张量增加较大，入光面121的面积和发光元件阵列11的面积之差不超过该入光面121的面积的四分之一。其中，发光元件阵列11的面积指的是该发光元件阵列中位于最***的所有发光元件的出光面所围的面积。
出光面122上覆盖有波长转换层13，用于吸收来自发光元件阵列11的激发光并产生受激光。本实施例中，发光元件阵列11为蓝色LED，波长转换层13具体包括黄光波长转换材料，用于吸收激发光并将其转化为黄色受激光出射。在实际运用中，波长转换层可以是由荧光粉、量子点或荧光染料等具有波长转换能力的材料形成的波长转换层。波长转换材料一般会用粘接剂粘接成一个整体，最常用的是硅胶粘接剂，其化学性质稳定、有较高的机械强度。但是硅胶粘接剂的可耐受温度较低，一般在300摄氏度至500摄氏度。在发光元件阵列发光功率较大的情况下，优选地，可以用无机粘接剂来将波长转换材料粘接成一个整体，例如水玻璃或者玻璃粉，以实现耐高温的波长转换层。例如将荧光粉与玻璃粉(若温度要求低，可以使用低温玻璃粉)在一定的惰性气氛保护下融化混合再成型。
本实施例中，由于波长转换层和发光元件阵列之间隔有导光装置，避免了发光元件阵列所产生的热量对波长转换层的光转换效率造成影响，而导光装置的入光面的面积发光元件阵列的面积之差不超过入光面的面积的四分之一，避免了发光元件阵列的光束经导光装置后光学扩展量增加较大，进而避免了波长转换层出射的受激光的亮度降低的情况。具体的，本实施例中，导光装置12包括第一复合抛物面集光器(CPC)14和第二CPC15。第一CPC14和第二CPC15分别包括相对的第一端面和第二端面，其中第一端面小于第二端面。第一CPC14的第一端面为导光装置12的入光面121，第二CPC15的第一端面为导光装置12的出光面122，且第一CPC的第二端面和第二CPC的第二端面大小一致且相互拼接，以使得从第一CPC14的第二端面出射的光束能全部入射到第二CPC15的第二端面内，进而从第二CPC15的第一端面出射。那么，第一CPC14的第一端面覆盖发光元件阵列11，第二CPC15的第一端面上覆盖有波长转换层13。
当然，实际运用中，第二CPC15的第二端面也可以稍大于第一CPC14的第二端面，这样也可以保证从第一CPC14的第二端面出射的光束能全部入射到第二CPC15的第二端面内。甚至，第二CPC的第二端面稍小于第一CPC的第二端面，或者第一CPC的第二端面和第二CPC的第二端面不是相接而是相邻，导致部分光束在从第一CPC的第二端面传输到第一CPC的第二端面时损失，也是属于本发明的保护范畴的。
本实施例中，复合抛物面集光器的截面形状可以是圆形、方形、六边形或者其他形状，在此不作限制。若复合抛物面集光器的截面形状为多边形，那么复合抛物面集光器的反射面由N个反射面围成，其中N等于该多边形的边的数量，本实施例中，且每个反射面由一个抛物线平移而成。
优选的，本实施例中，发光元件阵列11中各发光元件的发光面组成的形状与第一CPC14的第一端面的形状大小匹配，以使得发光元件阵列的各发光面能够较大程度地充满第一CPC14的第一端面，以避免发光元件阵列11的出射光经导光装置12后光学扩展量增加的程度较大。
优选的，本实施例中，第一CPC14的入射角度与发光元件阵列11的发光角度相差不超过10度。其中，第一CPC14的入射角度指的是第一CPC的反射面的设计使得从第一CPC14的第一端面入射后最多经一次反射即从该第一CPC14的第二端面出射的入射光线的最大入射角度。发光元件阵列11的发光角度指的是发光元件阵列出射的光束的最大出射角度。
这样，发光元件阵列出射的光束中大部分光束的出射角度均小于第一CPC的入射角度，因此发光元件阵列的出射光中的该大部分光线只在第一CPC内最多经一次反射即出射，避免光线在第一CPC内多次反射造成光损耗较高，进而避免第一CPC的出射光的光效低的情况，有利于得到高亮度的发光装置。
优选的，本实施例中，从第一CPC14的第二端面出射的光束的最大出射角度与第二CPC15的入射角度相差不超过10度，其中第二CPC15的入射角度为从第二CPC15的第二端面入射后最多经一次反射即从该第二CPC15的第一端面出射的入射光线的最大入射角度。
这样，从第一CPC14的第二端面出射的光束中大部分光束的出射角度均小于第二CPC15的入射角度，因此从第一CPC14的第二端面出射的光束中的该大部分光线只在第二CPC内最多经一次反射即出射，避免光线在第二CPC内多次反射造成光损耗较高，进而避免第二CPC的出射光的光效低的情况，有利于得到高亮度的发光装置。
优选的，本实施例中，从第二CPC15的第一端面出射的光束的最大出射角度大于80度，这样可以使得从第二CPC15的第一端面出射的光束在波长转换层13上形成的光斑面积较小，进而使得波长转换层13出射受激光的出射光斑面积较小，有助于提高受激光的亮度。在这种情况下，且当发光元件阵列的出射光的发光角度大于80度时，导光装置的入光面的面积和出光面的面积相差优选不超过入光面的面积的十分之一。由于发光元件阵列的出射光和导光装置的出光面出射的光束的发光角度均大于80度，导光装置的入光面的面积和出光面的面积相差优选不超过入光面的面积的十分之一，能够保证发光元件阵列的出射光在经过导光装置后光学扩展量增大的量较小。
实际运用中，第一CPC14和第二CPC15分别可以是实心的或者空心的，且第一CPC14和第二CPC15可以不用同为实心的或者同为空心的。优选的，第一CPC14和第二CPC15均为实心的，且第一CPC14和第二CPC15一体成型，这样可以避免第一CPC14的第二端面和第二CPC15的第二端面之间存在空气隙，进而避免光束在第一CPC14的第二端面和第二CPC15的第二端面上发生的菲涅尔损耗。进一步，优选的，发光元件阵列11的各发光元件的发光面浸没在第一CPC14的第一端面内，和/或波长转换层13浸没在第二CPC15的第一端面内，以避免各发光元件的发光面和/或波长转换层与CPC之间存在空气隙，从而避免了光束在该不同介质之间的界面上发生菲涅尔损耗。
优选的，第一CPC和第二CPC之间设置有滤光片。如图2所示，第一CPC14和第二CPC15之间还设置有滤光片21，用于透射激发光并反射受激光；和/或，波长转换层13和第二CPC15之间还设置有滤光片22，用于透射激发光并反射受激光。这样，波长转换层13从面向第二CPC的一侧出射的部分受激光可以在该滤光片21和/或滤光片22的反射下全部从波长转换层13背向第二CPC的一侧出射，提高发光装置出射的受激光的亮度。
其中，波长转换层13和第二CPC15之间设置有滤光片22为较优的一种方案，在该方案中，波长转换层13从面向第二CPC15的一侧出射的部分受激光无需经过第二CPC的反射面反射即可直接被滤光片22反射出射，能够避免该部分受激光中的部分受激光在被第二CPC的反射面反射时造成的光损耗。
进一步，优选的，波长转换层13背向第二CPC的一侧的出射光路上还设置有收集装置。具体如图3所示，波长转换层13背向第二CPC15的一侧还设置有呈环形的反射面31，其中该反射面31为一个球面的一部分，且波长转换层13位于该球面的球心处，该反射面31的中心轴过波长转换层13。由于波长转换层13出射受激光的出射角度较大，通过反射面31的设置，使得波长转换层13出射的受激光中，出射角度较小的部分受激光直接穿过反射面31中心的通孔出射，而出射角度较大的部分受激光入射到反射面31上，然后被该反射面反射回波长转换层13。该部分受激光在滤光片21或滤光片22的反射下再次出射。这样，与此循环，最终所有的受激光能够以较小的出射角度从反射面31的中心通孔出射。
进一步的，还可以在反射面31背向波长转换层13的一侧设有收集装置32，例如准直透镜或者收集透镜，用于对从反射面31的中心通孔出射的受激光进行收集。
以上各实施例中，导光装置12均包括第一CPC14和第二CPC15。当然，实际运用中，该导光装置12还可以是包括入光面和出光面的导光棒。该导光棒的入光面和出光面可以根据实际需要分别设置成不同的形状，例如矩形、正方形、六边形形、圆形或者其他，在此不作限制。该导光棒的入光面和出光面的形状可以相同也可以不同，该入光面和出光面的大小可以相同也可以不同。该导光棒可以为空心的，也可以为实心的。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种发光装置，其特征在于，包括：
包括至少一个发光元件的发光元件阵列，用于产生激发光；
所述入光面覆盖所述发光元件阵列，且所述入光面的面积与所述发光元件阵列的面积之差不超过所述入光面的面积的四分之一；
所述出光面覆盖有波长转换层，用于吸收所述激发光并产生受激光。
2.根据权利要求1所述的发光装置，其特征在于，
所述导光装置包括第一复合抛物面集光器(CPC)和第二CPC，所述第一CPC和第二CPC分别包括相对的第一端面和第二端面，其中所述第一端面小于所述第二端面；
所述第一CPC的第一端面为所述导光装置的入光面，所述第二CPC的第一端面为所述导光装置的出光面，所述第一CPC的第二端面和所述第二CPC的第二端面相接或者相邻，使得从所述第一CPC的第二端面出射的光束能入射到所述第二CPC的第二端面内。
3.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述第一CPC的入射角度与所述发光元件的发光角度相差不超过10度，其中所述第一CPC的入射角度为从所述第一CPC的第一端面入射后最多经一次反射即从所述第一CPC的第二端面出射的入射光线的最大入射角度。
4.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，从所述第一CPC的第二端面出射的光束的最大出射角度与所述第二CPC的入射角度相差不超过10度，其中所述第二CPC的入射角度为从所述第二CPC的第二端面入射后最多经一次反射即从所述第二CPC的第一端面出射的入射光线的最大入射角度。
5.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，从所述第二CPC的第一端面出射的光线的最大出射角度大于80度。
6.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，
所述第二CPC的第二端面大于或者等于所述第一CPC的第二端面。
7.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述第一CPC和第二CPC为实心的，且所述第一CPC和第二CPC一体成型。
8.根据权利要求7所述的发光装置，其特征在于，所述发光元件阵列沉浸在所述第一CPC的入射口内；
和/或，
所述波长转换层沉浸在所述第二CPC的入射口内。
9.根据权利要求2所述的发光装置，其特征在于，所述第一CPC和所述第二CPC之间设置有滤光片，用于透射所述激发光并反射所述受激光；
和/或，
所述波长转换层和所述第二CPC之间还设置有滤光片，用于透射所述激发光并反射所述受激光。
10.根据权利要求9所述的发光装置，其特征在于，所述波长转换层背向所述第二CPC的一侧还设置有呈环形的反射面，所述反射面为球面的一部分，所述波长转换层位于所述球面的球心处，且所述反射面的中心轴过所述波长转换层。
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