DE102017220940A1

DE102017220940A1 - Converter for a conversion light with heat conducting layer

Info

Publication number: DE102017220940A1
Application number: DE102017220940.2A
Authority: DE
Inventors: Martin Daniels
Original assignee: Osram GmbH
Current assignee: Osram GmbH
Priority date: 2017-11-23
Filing date: 2017-11-23
Publication date: 2019-05-23

Abstract

Die vorliegende Offenbarung zeigt einen Konverter umfassend eine Konversionsschicht (2) und eine Wärmeleitschicht (4) mit einer gegenüber der Konversionsschicht (2) erhöhten Wärmeleitfähigkeit. Ferner wird eine Konversionsleuchte (22) mit einer Wärmeleitschicht (4) bzw. Sicherheitsschicht (24) gezeigt, die bei entsprechend angeordneter Strahlungsquelle (26) bei einem Ablösen der Konversionsschicht (2) von der Sicherheitsschicht (24) eine interne Reflexion einer Anregungsstrahlung (8) in der Sicherheitsschicht (24) bewirkt. Schließlich wird ein Verfahren zum Erzeugen einer Wärmeleitschicht (4) mittels chemischen Gasabscheidens vorgeschlagen.The present disclosure shows a converter comprising a conversion layer (2) and a heat conduction layer (4) with a thermal conductivity increased over the conversion layer (2). Furthermore, a conversion light (22) with a heat-conducting layer (4) or security layer (24) is shown which, with a correspondingly arranged radiation source (26), when the conversion layer (2) is detached from the security layer (24), an internal reflection of an excitation radiation (8 ) in the security layer (24). Finally, a method for producing a heat conducting layer (4) by means of chemical vapor deposition is proposed.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Konverter für eine Konversionsleuchte. Eine Konversionsleuchte umfasst zumindest eine Strahlungsquelle und einen dazu separaten Konverter zum Konvertieren einer von der Strahlungsquelle abgegebenen Anregungsstrahlung in eine Konversionsstrahlung.The invention is based on a converter for a conversion light. A conversion lamp comprises at least one radiation source and a separate converter for converting an excitation radiation emitted by the radiation source into a conversion radiation.

Die Konversionsleuchte ist vorzugsweise eine Leuchte mit der sogenannten LARP-Technologie. Das fachsprachliche Akronym LARP steht für Laser Activated Remote Phosphor. Aus dem Stand der Technik sind solche LARP-Systeme bekannt, siehe beispielsweise DE102012223854 A1 und DE102012201307 A1 . Der Konverter ist dabei häufig hohen Temperaturen bzw. Wärmeenergieeinträgen ausgesetzt. Diese rühren zum Einen von der Energie der auf den Konverter einstrahlenden Strahlung und zum Anderen vom Konversionsvorgang an sich her, da die Strahlung dabei teilweise durch den Konverter absorbiert und wellenlängenumgewandelt wird, wobei beim Umwandeln einer hochenergetischer Strahlung in Strahlung mit niedriger Energie (größerer Wellenlänge) ein Teil der Energie in Wärme umgewandelt („Stokes-Shift“ oder „Stokes-Verschiebung“). Der Konverter umfasst einen Konversionsstoff bzw. Leuchtstoff (auch als Phosphor bezeichnet), und/oder er besteht daraus. Häufig werden Konversionsstoffe eingesetzt, bei denen die Konversionseffizienz von der Temperatur (Erwärmung) abhängt und mit höherer Temperatur abnimmt; dies wird auch als thermisches Quenchen oder thermisches Roll-Over bezeichnet. Hieraus folgt - bei gegebenen bauraumlichen Anforderungen, optischen Anforderungen bezüglich einer Strahlungskonzentration und/oder Kostenanforderungen bezüglich der Menge und/oder Größe des verwandten Konversionsmaterials - eine Leistungsbegrenzung der resultierenden Konversionsleuchte.The conversion lamp is preferably a luminaire with the so-called LARP technology. The acronym LARP stands for Laser Activated Remote Phosphor. Such LARP systems are known from the prior art, see, for example DE102012223854 A1 and DE102012201307 A1 , The converter is often exposed to high temperatures or thermal energy inputs. These are due, on the one hand, to the energy of the radiation radiating to the converter and, on the other hand, to the conversion process since the radiation is partially absorbed and wavelength converted by the converter, whereby when converting a high-energy radiation into low-energy (longer wavelength) radiation some of the energy is converted into heat ("Stokes shift" or "Stokes shift"). The converter comprises and / or consists of a conversion substance or phosphor (also referred to as phosphor). Frequently, conversion substances are used in which the conversion efficiency depends on the temperature (heating) and decreases with higher temperature; this is also referred to as thermal quenching or thermal roll-over. It follows - for given space requirements, optical requirements for a radiation concentration and / or cost requirements with respect to the amount and / or size of the related conversion material - a power limitation of the resulting conversion light.

Bei Konversionsleuchten mit hoher Strahlungsstärke wird häufig ein Laser, mithin eine kollimierte Strahlung hoher Strahldichte als Anregungsstrahlung verwandt. Daher ist eine Vorsichtsmaßnahme dahingehend zu treffen, dass die Laserstrahlung hoher Strahldichte nicht austritt, sodass bspw. nicht ein Mensch zu Schaden kommt (Auge, Haut). Bekannt ist, hierfür eine Rückmeldungssteuerung, wie eine sogenannte aktive SRS-Sicherheits-Sensorik (SRS = Safety Recognition Sensor), vorzusehen, welche die Unversehrtheit des Konverters erfasst, und bei Vorliegen einer Schädigung ein Erzeugen der Laser-Anregungsstrahlung unterbindet oder deren Strahlungsleistung minimiert. Solche aktiven SRS-Systeme sind in US20160290856 , DE102015213460 und DE 102015220838 beschrieben. Diese Rückmeldungssteuerung bedeutet einen konstruktiven und Hersteller-seitigen Aufwand.In the case of conversion lamps with high radiation intensity, a laser is often used, that is to say a collimated radiation of high radiance as excitation radiation. Therefore, a precautionary measure must be taken to ensure that the laser radiation of high radiance does not escape, so that, for example, not a person is harmed (eye, skin). It is known for this purpose to provide a feedback control, such as a so-called active SRS safety sensor (SRS = Safety Recognition Sensor), which detects the integrity of the converter, and in the presence of damage prevents generation of the laser excitation radiation or minimizes their radiant power. Such active SRS systems are in US20160290856 . DE102015213460 and DE 102015220838 described. This feedback control means a constructive and manufacturer-side effort.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Konversionsleuchte für eine hohe Strahldichte bzw. Leuchtdichte vorzusehen. Dabei sind nach Möglichkeit Aspekte der Serienfertigung und Funktion-erhöhende Aspekte bevorzugt.The object of the present invention is to provide a conversion lamp for a high beam density or luminance. If possible, aspects of mass production and function-enhancing aspects are preferred.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Konverter gemäß dem Anspruch 1, durch eine Konversionsleuchte gemäß dem Anspruch 13 und durch ein Verfahren zum Herstellen eines Strahlungskonverters gemäß dem Anspruch 14. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.This object is achieved by a converter according to claim 1, by a conversion lamp according to claim 13 and by a method for producing a radiation converter according to claim 14. Particularly advantageous embodiments can be found in the dependent claims.

Unabhängig beanspruchbar ist ein Konverter für eine Konversionsleuchte, umfassend zumindest eine zum zumindest teilweisen Konvertieren einer Anregungsstrahlung in eine Konversionsstrahlung konfigurierte Konversionsschicht, wobei diese zumindest einseitig mit einer Wärmeleitschicht verbunden ist, die eine gegenüber der Konversionsschicht erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweist. Eine Wärmeleitschicht kann dabei als eine Schicht aus einem zum Wärmeleiten geeigneten Material, wie einem Material mit einer Wärmeleitfähigkeit von zumindest 50 W/mK bzw. Watt je Meter mal Kelvin, definiert sein. Als eine erfindungsgemäße Wärmeleitschicht kann gemäß einem alternativ oder zusätzlich anwendbaren Verständnis eine Schicht sein, aufweisend über 50 Gew.% oder bevorzugter zumindest 75 Gew.% oder noch bevorzugter zumindest 90 Gew.% oder am bevorzugtesten etwa 100 Gew.% zumindest eines oder bevorzugter Weise eines der Materialien Diamant, Saphir, Zinksulfid, Glaskeramik und/oder dergleichen. Für reflektive LARP-Anordnungen können optische reflektierende Materialen mit hoher Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, wie beispielsweise Kupfer, Silber, Gold oder Siliziumkarbid. Durch die Wärmeleitschicht kann eine bei der Konversion entstehende Wärme abgeführt werden, sodass ein thermisches Quenchen zugunsten einer Leistungserhöhung hemmbar ist.A converter for a conversion light can be claimed independently, comprising at least one conversion layer configured to at least partially convert an excitation radiation into a conversion radiation, which is connected at least on one side to a heat conduction layer which has an increased thermal conductivity compared to the conversion layer. A heat conducting layer can be defined as a layer of a material suitable for heat-conducting, such as a material with a thermal conductivity of at least 50 W / mK or watts per meter times Kelvin. As a heat conducting layer according to the present invention, according to an alternative or additional applicable understanding, a layer having over 50% by weight or more preferably at least 75% by weight or more preferably at least 90% by weight or most preferably about 100% by weight at least one or preferably one of the materials diamond, sapphire, zinc sulfide, glass ceramic and / or the like. For LARP reflective devices, high thermal conductivity optical reflective materials such as copper, silver, gold, or silicon carbide may be used. The heat-conducting layer can dissipate heat generated during the conversion, so that thermal quenching in favor of an increase in output can be inhibited.

Der Konverter ist vorzugsweise für eine Konversionsleuchte nach der LARP-Technologie geeignet. Bei der LARP-Technologie wird durch eine Strahlungsquelle eine Anregungsstrahlung abgegeben. Die Strahlungsquelle wird häufig als Lichtquelle bezeichnet, kann aber prinzipiell auch eine elektromagnetische Strahlung außerhalb des sichtbaren Lichts abgeben. Die Anregungsstrahlung wird auch als Anregungsstrahl oder Pumpstrahl oder Pumplaserstrahl bezeichnet bzw. konfiguriert. Die von der Strahlungsquelle abgegebene Anregungsstrahlung trifft auf den Konverter bzw. der Konverter wird mit der Anregungsstrahlung bestrahlt. Der auch als Konversionselement bezeichnete Konverter ist vorzugsweise von der Strahlungsquelle beabstandet angeordnet. Er weist einen Leuchtstoff auf, und/oder er besteht daraus. Die Anregungsstrahlung wird vom Leuchtstoff zumindest teilweise absorbiert und zumindest teilweise in eine Konversionsstrahlung umgewandelt bzw. wellenlängen-umgewandelt, wobei sich dann aufgrund der Stokes-Verschiebung eine Erwärmung des Konversionsmaterial ergibt. Eine vom Konverter abgegebene Ausgangsstrahlung bzw. Nutzstrahlung umfasst also zumindest die Konversionsstrahlung. Die Ausgangsstrahlung kann die Anregungsstrahlung - genauer gesagt: einen nichtkonvertierten und/oder nicht-absorbierten Anteil der Anregungsstrahlung - umfassen. Die Konversionsstrahlung ist vorzugsweise ein Konversionslicht. Die Wellenlängen und somit die spektralen Eigenschaften und/oder Farbe der Konversionsstrahlung werden durch die Konversionseigenschaften des Leuchtstoffs bestimmt. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass die Konversionsschicht einen einkristallinen Phosphor enthält und/oder daraus besteht. Phosphor wird hier fachsprachlich als eine Gattungsbezeichnung für Leuchtstoffe verwendet. Beispielsweise weist einkristalliner Phosphor vorteilhaft eine seinerseits erhöhte Wärmeleitfähigkeit, eine Polierbarkeit und/oder eine weitgehende Porenfreiheit auf.The converter is preferably suitable for a conversion lamp according to the LARP technology. In the LARP technology, an excitation radiation is emitted by a radiation source. The radiation source is often referred to as a light source, but can in principle also emit an electromagnetic radiation outside the visible light. The excitation radiation is also called or configured as an excitation beam or pump beam or pump laser beam. The excitation radiation emitted by the radiation source impinges on the converter or the converter is irradiated with the excitation radiation. The as well Conversion element designated converter is preferably arranged at a distance from the radiation source. It has a phosphor, and / or it consists of it. The excitation radiation is at least partially absorbed by the phosphor and at least partially converted into a conversion radiation or wavelength-converted, resulting in a heating of the conversion material due to the Stokes shift. An output radiation or useful radiation emitted by the converter therefore comprises at least the conversion radiation. The output radiation may include the excitation radiation - more precisely: a non-converted and / or unabsorbed portion of the excitation radiation. The conversion radiation is preferably a conversion light. The wavelengths and thus the spectral properties and / or color of the conversion radiation are determined by the conversion properties of the phosphor. For example, it can be provided that the conversion layer contains and / or consists of a monocrystalline phosphor. Phosphorus is used here in technical terms as a generic name for phosphors. For example, monocrystalline phosphorus advantageously has in turn increased thermal conductivity, polishability and / or extensive freedom from pores.

Die Schichten Wärmeleitschicht und Konversionsschicht sind vorzugsweise so ausgebildet bzw. dazu konfiguriert, dass sie in einer Strahlungsausbreitungsrichtung einer Konversionsleuchte der Reihe nach angeordnet sind. Mit anderen Worten, wenn eine übliche Konversionsleuchte der Reihe nach die Elemente Strahlungsquelle, Primäroptik, Konverter und Sekundäroptik aufweist, dann ist der erfindungsgemäße Konverter vorzugsweise dazu konfiguriert, dass die gegenüber dem Üblichen veränderte Konversionsleuchte der Reihe nach die Elemente Strahlungsquelle, Primäroptik, Konversionsschicht oder Wärmeleitschicht, Wärmeleitschicht oder Konversionsschicht, eventuell weitere Konversionsschicht oder Konversionsschichten oder Wärmeleitschicht oder Wärmeleitschichten und Sekundäroptik aufweist. Dabei sind erfindungsgemäß zumindest eine Konversionsschicht und zumindest eine Wärmeleitschicht vorgesehen, die miteinander verbunden sind. Diese können in der Strahlungsausbreitungsrichtung am Anfang, am Ende und zwischen Anfang und Ende des Konverters angeordnet sein. Der Konverter kann noch andere Schichten aufweisen, solange zumindest die eine Konversionsschicht mit zumindest der einen Wärmeleitschicht verbunden ist.The layers of heat conduction layer and conversion layer are preferably configured to be sequentially arranged in a radiation propagation direction of a conversion light. In other words, if a conventional conversion lamp in turn comprises the elements radiation source, primary optics, converter and secondary optics, then the converter according to the invention is preferably configured so that the conversion light changed over the conventional conversion lamp in turn the elements radiation source, primary optics, conversion layer or heat conduction layer , Wärmeleitschicht or conversion layer, possibly further conversion layer or conversion layers or Wärmeleitschicht or Wärmeleitschichten and secondary optics has. In this case, at least one conversion layer and at least one heat-conducting layer are provided according to the invention, which are connected to one another. These can be arranged in the radiation propagation direction at the beginning, at the end and between the beginning and the end of the converter. The converter may have other layers as long as at least one conversion layer is connected to at least one heat-conducting layer.

Die Erfindung wird auch gelöst durch eine Konversionsleuchte mit einem Konverter wie vorstehend beschrieben und einer Strahlungsquelle (Anregungsstrahlung, Primärlichtquelle). Im Umkehrschluss kann vorgesehen sein, dass der vorstehend beschriebene Konverter für eine Strahlungsquelle wie nachfolgend dargelegt geeignet ist. Bei der Strahlungsquelle handelt es sich vorzugsweise um eine Laserdiode, insbesondere um eine blau emittierende Laserdiode, oder einer Laserdioden-Anordnung (Laserdioden-Array). Alternativ kann die lichtemittierende Komponente eine lichtemittierende Diode (LED) sein. Diese kann in Form mindestens einer einzeln gehäusten LED oder in Form mindestens eines LED-Chips, der eine oder mehrere Leuchtdioden aufweist, vorliegen. Es können mehrere LED-Chips auf einem gemeinsamen Substrat („Submount“) montiert sein und eine LED bilden, oder einzeln oder gemeinsam beispielsweise auf einer Platine (z.B. FR4, Metallkernplatine, etc.) befestigt sein („CoB“ = Chip on Board). Die mindestens eine LED und/oder die mindestens eine Laserdiode kann mit mindestens einer eigenen und/oder gemeinsamen Optik zur Strahlführung ausgerüstet sein, beispielsweise mit mindestens einer Fresnel-Linse oder einem Kollimator. Anstelle oder zusätzlich zu anorganischen LEDs, beispielsweise auf Basis von AlInGaN oder InGaN oder AlInGaP, sind allgemein auch organische LEDs (OLEDs, z.B. Polymer-OLEDs) einsetzbar. Die LED-Chips können direkt emittierend sein oder einen vorgelagerten Leuchtstoff aufweisen. Die LED-Chips können auch als Mikro-LEDs ausgeführt sein. Die Emissionswellenlängen der lichtemittierenden Komponenten können im ultravioletten, sichtbaren oder infraroten Spektralbereich liegen. Die lichtemittierenden Komponenten können zusätzlich mit einem eigenen Konverter ausgestattet sein. Bevorzugt emittieren die LED-Chips weißes Licht im genormten ECE-Weißfeld der Automobilindustrie, beispielsweise realisiert durch einen blauen Emitter und einen gelb/grünen Konverter. Ein Ausschluss einer bestimmten Strahlungsquellenart ist nicht beabsichtigt. Auch der Begriff „Leuchte“ soll eine Strahlung außerhalb des sichtbaren Bereichs nicht ausschließen. Die Strahlungsquelle kann eine rotationssymmetrische oder eine nicht-rotationssymmetrische Abstrahlcharakteristik aufweisen.The invention is also achieved by a conversion lamp with a converter as described above and a radiation source (excitation radiation, primary light source). Conversely, it can be provided that the above-described converter for a radiation source is suitable as set out below. The radiation source is preferably a laser diode, in particular a blue-emitting laser diode, or a laser diode array (laser diode array). Alternatively, the light emitting component may be a light emitting diode (LED). This may be in the form of at least one individually housed LED or in the form of at least one LED chip having one or more light-emitting diodes. Several LED chips can be mounted on a common substrate ("submount") and form an LED, or be mounted individually or together, for example, on a circuit board (eg FR4, metal core board, etc.) ("CoB" = chip on board). , The at least one LED and / or the at least one laser diode can be equipped with at least one own and / or common optics for beam guidance, for example with at least one Fresnel lens or a collimator. Instead of or in addition to inorganic LEDs, for example based on AlInGaN or InGaN or AlInGaP, it is generally also possible to use organic LEDs (OLEDs, for example polymer OLEDs). The LED chips can be directly emitting or have an upstream phosphor. The LED chips can also be designed as micro LEDs. The emission wavelengths of the light emitting components may be in the ultraviolet, visible or infrared spectral range. The light-emitting components may additionally be equipped with their own converter. Preferably, the LED chips emit white light in the standardized ECE white field of the automotive industry, for example realized by a blue emitter and a yellow / green converter. An exclusion of a certain type of radiation source is not intended. The term "luminaire" should not exclude radiation outside the visible range. The radiation source can have a rotationally symmetrical or a non-rotationally symmetrical emission characteristic.

Eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 150 W/mK führt zu einer guten Wärmeabführleistung. Bevorzugter ist eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 400W/mK. Wenn die Wärmeleitschicht eine Wärmeleitfähigkeit von zumindest 1000 W/mK aufweist, wird eine besonderes hohe Wärmeabführung erreicht.A thermal conductivity of at least 150 W / mK leads to a good heat dissipation performance. More preferable is a thermal conductivity of at least 400W / mK. If the heat conducting layer has a thermal conductivity of at least 1000 W / mK, a particularly high heat dissipation is achieved.

Wenn die Wärmeleitschicht Diamant zumindest enthält und/oder daraus besteht, wird eine besonders hohe Wärmeleitfähigkeit erreicht, mit der Folge, dass durch die bessere Entwärmung die Abnahme der temperaturabhängigen Konversionseffizienz zu höheren Strahlungsleistungen verschoben wird. Mit Diamant als Material der Wärmeleitschicht kann also eine hohe Strahlungsdichte bzw. Leuchtdichte erzielt werden. Als Diamant kann dabei ein kubisch-kristalliner Kohlenstoff und/oder mit zumindest einer zum Wärmeleiten geeigneten Reinheit bezeichnet sein. Das Material Diamant als Wärmeleitschicht weist eine Vielzahl von Vorteilen auf, es ist also synergetisch einsetzbar. Diese Vorteile sind neben eine Wärmeleitfähigkeit von circa 1200 bis 1800 W/mK: eine hohe chemische Beständigkeit, sodass Umweltschutzbestimmungen Rechnung getragen werden kann, eine hohe Härte, sodass eine Bruchsicherheit erhöht und/oder eine Materialstärke verringert werden kann, und ein hoher Brechungsindex, sodass ein später beschriebenes Brechungsindex-basiertes passives Sicherheitskonzept einsetzbar ist.If the heat conducting layer at least contains and / or consists of diamond, a particularly high thermal conductivity is achieved, with the result that the better heat dissipation shifts the decrease in the temperature-dependent conversion efficiency to higher radiant powers. With diamond as the material of the heat conducting layer, therefore, a high radiation density or luminance can be achieved. A diamond may be a cubic-crystalline carbon and / or at least one suitable for heat-conducting purity. The material diamond as a heat conducting layer has a number of advantages, So it is synergistically applicable. These advantages are in addition to a thermal conductivity of about 1200 to 1800 W / mK: a high chemical resistance, so that environmental regulations can be taken into account, high hardness, so that a fracture safety and / or a material thickness can be reduced, and a high refractive index, so a later-described refractive index-based passive safety concept can be used.

Wenn die Wärmeleitschicht kleinkristallin strukturiert ist, bzw. wenn sie kleine Kristalle enthält oder daraus etwa besteht, kann die Strahlung brechend verteilt werden, um lokale Strahlungsstärken zu reduzieren. Es können also streuende Eigenschaften von kristallinem bzw. kleinkristallinem Diamant bzw. Wärmeleitmaterial vorteilhaft genutzt werden. Somit können effiziente transmissive und/oder reflektive LARP-Systeme entworfen werden. Eine optische Streuung innerhalb der Wärmeleitschicht ist also ein synergetischer Mehrnutzen. Eine Streuung kann insbesondere zu einer Homogenisierung, wie einer Homogenisierung eines Nutzlichts, einer Farbe bezüglich eines Entstehungs-Orts, und/oder einer Anregungsstrahlungsverteilung, verwendet werden. Wenn die Wärmeleitschicht großkristallin strukturiert ist, bzw. wenn sie große Kristalle enthält oder daraus etwa besteht, kann die Anzahl bzw. Wahrscheinlichkeit von Einschlüssen reduziert werden. Neben dem Reduzieren der Anzahl bzw. Wahrscheinlichkeit von Einschlüssen hat eine einkristalline Wärmeleitschicht den Vorteil besonders großer Festigkeit.If the thermal conductivity layer is small-crystal-structured, or if it contains or consists of small crystals, the radiation can be dispersedly distributed in order to reduce local radiation levels. Thus, scattering properties of crystalline or pseudo-crystalline diamond or heat-conducting material can be advantageously used. Thus, efficient transmissive and / or reflective LARP systems can be designed. An optical scattering within the heat conducting layer is therefore a synergetic added benefit. Scattering can be used in particular for a homogenization, such as a homogenization of a useful light, a color with respect to a place of origin, and / or an excitation radiation distribution. If the heat conducting layer is structured in a large-crystal structure, or if it contains or consists of large crystals, the number or probability of inclusions can be reduced. In addition to reducing the number or probability of inclusions, a monocrystalline heat conducting layer has the advantage of particularly high strength.

Zum Wärmeüberleiten zwischen der Konversionsschicht und der Wärmeleitungsschicht ist eine unmittelbare Verbindung oder eine Verbindung mittels einer Zwischenschicht bevorzugt. Die Verbindung kann auch ein Anbringen, wie ein Anbringen der Konversionsschicht an der Wärmeleitungsschicht, oder umgekehrt, sein. Mittels der Verbindung kann eine Wärme bzw. Wärmeenergie von dem Konverter vorteilhaft abgeführt werden.For heat transfer between the conversion layer and the heat conduction layer, a direct connection or a connection by means of an intermediate layer is preferred. The connection may also be attachment, such as attachment of the conversion layer to the heat conduction layer, or vice versa. By means of the connection, a heat or heat energy can be advantageously dissipated by the converter.

Wenn die Wärmeleitschicht unmittelbar mit der Konversionsschicht verbunden ist, kann eine besonders direkte Wärmeübertragung erreicht werden. Wenn die Wärmeleitschicht mittels Abscheidens, wie direkten Abscheidens, an der Konversionsschicht gebildet ist, kann eine besonders gründliche Verbindung erzielt werden. Ein bekanntes und etabliertes Abscheidungsverfahren kann mit Kostenvorteilen und hoher Prozesssicherheit angewendet werden, wenn die Wärmeleitschicht mittels chemischen Gasabscheidens (Chemical Vapor Deposition, CVD) gebildet ist. Durch ein Abscheiden kann eine Grenzschicht eliminiert oder zumindest stark reduziert sein, sodass höchstens ein besonders geringer thermischer Widerstand einem Wärmeübergang von der Konversionsschicht zur Wärmeleitschicht entgegen steht.If the heat conducting layer is directly connected to the conversion layer, a particularly direct heat transfer can be achieved. When the heat conduction layer is formed on the conversion layer by means of deposition, such as direct deposition, a particularly thorough connection can be achieved. A known and established deposition process can be used with cost advantages and high process reliability if the thermal conductivity layer is formed by chemical vapor deposition (CVD). By deposition, an interface layer can be eliminated or at least greatly reduced, so that at most a particularly low thermal resistance precludes a heat transfer from the conversion layer to the heat-conducting layer.

Es kann ferner vorteilhaft sein, beide Schichten separat unter jeweils optimalen Bedingung zu fertigen, und danach die Wärmeleitschicht mittels Ansprengens mit der Konversionsschicht zu verbinden. Unter einem Ansprengen kann man verstehen, eine Kontaktfläche der Wärmeleitschicht und die korrespondierende Kontaktfläche der Konversionsschicht so zu polieren bzw. glätten, dass bei Berührung der beiden Kontaktflächen kovalente und/oder Wasserstoffbrücken- und/oder Van-der-Waals-Bindekräfte wirken und die Kontaktflächen aneinander binden. Dazu muss das Polieren bzw. das Glätten so erfolgen, dass die Kontaktflächen makroskopische Ebenheit der Oberflächen und mikroskopische Glattheit aufweisen.It may also be advantageous to manufacture both layers separately under each optimum condition, and then to connect the heat conducting layer by means of wringing with the conversion layer. By wringing one can understand to polish or smooth a contact surface of the heat conducting layer and the corresponding contact surface of the conversion layer so that covalent and / or hydrogen bridge and / or Van der Waals bonding forces act upon contact of the two contact surfaces and the contact surfaces bind together. For this purpose, the polishing or smoothing must be done so that the contact surfaces have macroscopic flatness of the surfaces and microscopic smoothness.

Wenn die Wärmeleitschicht und die Konversionsschicht mittels einer Zwischenschicht miteinander verbunden sind, kann ein Verbindungsprozess kostengünstig eingesetzt werden. Eine solche Zwischenschicht kann beispielsweise eine Glasschweißstelle (Glaslot-Verbindung) und/oder eine Lötstelle sein.When the heat conduction layer and the conversion layer are bonded together by means of an intermediate layer, a bonding process can be used inexpensively. Such an intermediate layer can be, for example, a glass welding point (glass solder connection) and / or a soldering point.

Die Wärmeübertragung steigt mit der Wärmeübergangsfläche, und daher ist bevorzugt, dass die Konversionsschicht flächig ist, und an zumindest einer der Hauptseiten die zumindest eine Wärmeleitschicht angebracht ist. Eine flächige Gestalt der Konversionsschicht und/oder Wärmeleitschicht kann auch getrennt beansprucht werden. Unter einer flächigen Gestalt kann eine Gestalt verstanden werden, deren Länge und Breite größer als deren Dicke sind, oder zumindest bezüglich der Größenordnung ähnlich sind. Mit vergleichbarem Vorteil kann vorgesehen sein, dass die Wärmeleitschicht flächig ist, und an zumindest einer der Hauptseiten die zumindest eine Konversionsschicht angebracht ist.The heat transfer increases with the heat transfer surface, and therefore it is preferred that the conversion layer is planar, and at least one of the main sides of the at least one heat conducting layer is attached. A planar shape of the conversion layer and / or heat conducting layer can also be claimed separately. A flat shape may be understood to mean a shape whose length and width are greater than its thickness, or at least similar in magnitude. With a comparable advantage it can be provided that the heat-conducting layer is flat, and at least one of the main sides, the at least one conversion layer is attached.

Sind zumindest jeweils zwei Wärmeleitschichten und Konversionsschichten vorgesehen, wobei jede der Schichten zu zumindest einer der Schichten des anderen Typs (Konversionsschicht bzw. Wärmeleitschicht) zumindest benachbart ist, kann eine Wärmeabführung verbessert werden.If at least two heat conduction layers and conversion layers are provided, wherein each of the layers is at least adjacent to at least one of the layers of the other type (conversion layer or heat conduction layer), heat dissipation can be improved.

Wenn in Strahlungsausbreitungsrichtung die erste und die letzte Schicht jeweils eine Wärmeleitungsschicht ist, können Vorteile des Wärmeleitmaterials, die über ein Wärmeleiten hinausgehen, genutzt werden. Wenn das Wärmeleitmaterial beispielsweise eine hohe Festigkeit aufweist, wie beispielsweise Diamant, kann das Konversionsmaterial in und/oder durch die Wärmeleitschichten eingeschlossen werden, um beispielsweise im Falle eines Versagens oder Unfalls das Konversionsmaterial im Strahlausbreitungsweg der Anregungsstrahlung zu halten, die ein hochenergetischer Laser sein kann. In einem solchen Fall kann Funktion-erhöhend die Wärmeleitschicht also auch eine Sicherheitsschicht sein.In the radiation propagation direction, if the first and the last layer are each a heat conduction layer, advantages of the heat conduction material that go beyond heat conduction can be utilized. For example, if the heat conduction material has high strength, such as diamond, the conversion material may be trapped in and / or through the heat conduction layers for example, in the event of a failure or accident, to hold the conversion material in the beam propagation path of the excitation radiation, which may be a high energy laser. In such a case, the heat-conducting layer can thus also be a safety layer to increase function.

Mit anderen Worten, es kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei beispielsweise etwa diamantene Wärmeleitschichten eine oder mehr als eine Konversionsschicht/-en kapseln und/oder einschließen und/oder abdecken, um ein Sicherheitskonzept zu entwickeln.In other words, it can be provided that at least two, for example, approximately diamond-like heat conducting layers encapsulate and / or enclose and / or cover one or more than one conversion layer (s) in order to develop a security concept.

Der Konverter kann zum transmissiven oder reflektiven Betrieb einer Konversionsleuchte vorbereitet sein.The converter can be prepared for the transmissive or reflective operation of a conversion lamp.

Der Konverter kann zumindest einseitig mit einer dichroitischen Beschichtung versehen sein. Weiterbildend kann vorgesehen sein, dass die dichroitische Beschichtung zum Durchlassen und zum Nichtdurchlassen zumindest einer und bevorzugt jeweils einer durch die Konversionsschicht bzw. durch einen in der Konversionsschicht enthaltenen Leuchtstoff passenden Strahlung bzw. Wellenlänge konfiguriert ist. Vorzugsweise ist eine anregungsstrahlungsseitige bzw. strahlungsquellenseitige dichroitische Beschichtung zum Durchlassen einer Anregungsstrahlung und/oder zum Nichtdurchlassen einer Konversionsstrahlung vorbereitet. Eine bevorzugte konversionsstrahlungsseitige bzw. einer Anregungsstrahlungsseite gegenüberliegende dichroitische Beschichtung ist zum Nichtdurchlassen einer Anregungsstrahlung und/oder zum Durchlassen einer Konversionsstrahlung vorbereitet. Mit anderen Worten, es wird gewünscht, dass in einem System vorgesehene Beschichtungen zum Konversionsleuchtenbetrieb geeignet sind. Eine dichroitische Beschichtung erhöht die Gesamteffizienz, da sie vorzugsweise zur Strahlungsquelle gestreute bzw. emittierte Strahlung reflektieren kann.The converter can be provided at least on one side with a dichroic coating. In a further development, it can be provided that the dichroic coating is configured to pass through and to prevent the passage of at least one and preferably in each case one radiation or wavelength which is matched by the conversion layer or by a phosphor contained in the conversion layer. Preferably, an excitation radiation side or radiation source side dichroic coating is prepared for passing an excitation radiation and / or for not permitting conversion radiation. A preferred conversion radiation side or an excitation radiation side opposite dichroic coating is prepared for non-transmission of excitation radiation and / or for transmitting a conversion radiation. In other words, it is desired that coatings provided in a system are suitable for conversion light operation. A dichroic coating increases the overall efficiency, as it may preferentially reflect radiation emitted or emitted to the radiation source.

Unabhängig beanspruchbar ist auch eine Konversionsleuchte umfassend eine an einer Sicherheitsschicht angeordnete Konversionsschicht, wobei ein Einfallswinkel einer Anregungsstrahlung auf die Sicherheitsschicht derart konfiguriert ist, dass die Anregungsstrahlung durch die Sicherheitsschicht in den Konverter einkoppelt, wobei der Einfallswinkel derart konfiguriert ist, dass ein Ablösen des Konverters von der Sicherheitsschicht eine interne Totalreflexion (total internal reflection, TIR) der Anregungsstrahlung in der Sicherheitsschicht bewirkt. Hierbei wird also das herkömmlich angewandte fail-safe-Prinzip, nämlich dass beispielsweise bei Versagen einer den Konverter haltenden Verbindung durch eine Rückmeldungssteuerung aktiv ein sicherer Zustand durch Abschalten einer Strahlungsquelle herbeigeführt wird, durch ein safe-fail-Prinzip ersetzt, nämlich ein Versagen ein automatisch sicheres Versagen bedeutet. Das Sicherheitsprinzip ist ein passives Sicherheitsprinzip, sodass eine Fehlerquelle wie ein elektronischer Fehler ausgeschlossen werden kann, wodurch die Sicherheit nochmals erhöht wird. Somit kann auch bei hohen Strahlungsstärken auf eine Rückmeldungssteuerung verzichtet werden. Wenn die Sicherheitsschicht zur Wärmeleitung geeignet ist, ist sie Funktion-erhöhend also auch eine Wärmeleitschicht. Wenn eine Wärmeleitschicht mit einer Konversionsschicht gemäß der vorstehenden Konversionsleuchte konfiguriert und/oder angeordnet ist, ist sie Funktion-erhöhend also auch eine Sicherheitsschicht. Mit anderen Worten, der technisch somit möglich Verzicht auf die Rückmeldungssteuerung führt zu einem deutlich vereinfachten und/oder kostengünstigeren Sicherheitssystem. Mit nochmals anderen Worten, eine mechanische Sicherung kann zum Ersatz einer elektronischen Sicherung führen.A conversion lamp comprising a conversion layer arranged on a security layer can also be claimed independently, wherein an incident angle of excitation radiation onto the security layer is configured in such a way that the excitation radiation couples into the converter through the security layer, the angle of incidence being configured such that detachment of the converter from the security layer causes a total internal reflection (TIR) of the excitation radiation in the security layer. Here, therefore, the conventionally applied fail-safe principle, namely that, for example, in case of failure of a connection holding the converter by a feedback control actively a safe state is caused by switching off a radiation source, replaced by a safe-fail principle, namely a failure automatically sure failure means. The safety principle is a passive safety principle, so that a source of error such as an electronic fault can be excluded, which further increases safety. Thus, even at high radiation levels can be dispensed with a feedback control. If the safety layer is suitable for heat conduction, it is also a heat-conducting layer that increases the function. Thus, when a heat conduction layer having a conversion layer according to the above conversion light is configured and / or arranged, it is function-enhancing as well as a security layer. In other words, the technical thus possible waiver of the feedback control leads to a much simpler and / or less expensive security system. In other words, a mechanical fuse can replace an electronic fuse.

Unabhängig beanspruchbar ist weiters ein Verfahren zum Herstellen eines Strahlungskonverters, wobei eine Konversionsschicht mittels eines Abscheidungsverfahrens zumindest einseitig mit einer Wärmeleitschicht versehen wird. Die Wärmeleitschicht kann insbesondere eine flächige Wärmeleitschicht sein. Mittels des Verfahrens kann eine besonders gründliche Verbindung erzielt werden. Weiterbildend kann ein chemisches Gasabscheidungsverfahren vorgesehen sein, sodass ein etabliertes Verfahren mit hoher Prozesssicherheit vorgesehen werden kann. Im Übrigen wird auf die vorstehende Beschreibung zur Wärmeleitschicht, insbesondere das chemisch-gasabscheidbare Material Diamant, verwiesen.Furthermore, a method for producing a radiation converter can be claimed independently, wherein a conversion layer is provided with a heat-conducting layer at least on one side by means of a deposition method. The heat-conducting layer may in particular be a flat heat-conducting layer. By means of the method, a particularly thorough connection can be achieved. Further, a chemical gas separation process can be provided, so that an established process with high process reliability can be provided. Incidentally, reference is made to the above description of the heat conducting layer, in particular the chemically gas-depositable material diamond.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die Figuren zeigen schematisch und geschnitten:

1 einen Konverter gemäß einer ersten Ausführungsform mit einer chemisch-gasabgeschiedenen Wärmeleitschicht,
2 einen Konverter gemäß einer zweiten Ausführungsform mit angesprengter Verbindung,
3 einen Konverter gemäß einer dritten Ausführungsform mit glasgeschweißter Verbindung,
4 einen Konverter gemäß einer vierten Ausführungsform mit gelöteter Verbindung,
5 einen Konverter gemäß einer fünften Ausführungsform mit zwei Konversionsschicht-Wärmeleitschicht-Paaren mit jeweils außenseitiger Wärmeleitschicht,
6 einen Konverter gemäß einer sechsten Ausführungsform mit abwechselnd gereihten Konversions- und Wärmeleitschichten, wobei jeweils außenseitig eine Wärmeleitschicht angeordnet ist,
7 einen Konverter gemäß einer siebten Ausführungsform mit abwechselnd gereihten und glasgeschweißt verbundenen Konversions- und Wärmeleitschichten, wobei jeweils außenseitig eine Wärmeleitschicht angeordnet ist,
8 einen Konverter gemäß einer achten Ausführungsform mit zwei glasgeschweißten Konversionsschicht-Wärmeleitschicht-Paaren mit jeweils außenseitiger Wärmeleitschicht,
9 einen Konverter gemäß einer neunten Ausführungsform mit kleinkristalliner Wärmeleitschicht, und
10 in zwei Teildarstellungen eine Konversionsleuchte gemäß einer zehnten Ausführungsform, wobei ein Einfallswinkel einer Anregungsstrahlung auf eine Sicherheitsschicht in Folge eines Ablösens einer Konversionsschicht zu einer inneren Reflexion der Anregungsstrahlung in der Sicherheitsschicht führt.

In the following, the invention will be explained in more detail with reference to exemplary embodiments. The figures show schematically and cut:

1 a converter according to a first embodiment with a chemically gas-deposited heat conducting layer,
2 a converter according to a second embodiment with a blown-up connection,
3 a converter according to a third embodiment with glass-welded connection,
4 a converter according to a fourth embodiment with soldered connection,
5 a converter according to a fifth embodiment with two conversion layer heat conducting layer pairs, each having an outer heat conducting layer,
6 a converter according to a sixth embodiment with alternately lined conversion and Wärmeleitschichten, wherein each outside a Wärmeleitschicht is arranged,
7 a converter according to a seventh embodiment with alternately lined and glass-welded connected conversion and Wärmeleitschichten, each outside a Wärmeleitschicht is arranged,
8th a converter according to an eighth embodiment with two glass-welded conversion layer heat-conducting layer pairs, each with an outer heat conducting layer,
9 a converter according to a ninth embodiment with a small crystalline Wärmeleitschicht, and
10 in two partial views, a conversion lamp according to a tenth embodiment, wherein an angle of incidence of excitation radiation leads to a security layer as a result of detachment of a conversion layer to an internal reflection of the excitation radiation in the security layer.

Die Figuren sind lediglich schematischer Natur und dienen nur dem Verständnis der Erfindung. Gleiche Elemente sind über die Figuren und Ausführungsformen hinweg mit denselben Merkmalen versehen. Auf eine erneute Beschreibung gleicher Merkmale wird größtenteils verzichtet. Merkmale der einen Ausführungsform können auch in der anderen Ausführungsform enthalten sein, sie sind also untereinander auch auszugsweise austauschbar.The figures are merely schematic in nature and are only for the understanding of the invention. Like elements are provided with the same features throughout the figures and embodiments. A renewed description of the same features is largely dispensed with. Features of one embodiment may also be included in the other embodiment, so they are interchangeable also partially.

Im Folgenden werden die Ausführungsformen der Erfindung kurz beschrieben.In the following, the embodiments of the invention will be briefly described.

Eine erste Ausführungsform ist in der 1 gezeigt. Ein Konverter 1 umfasst eine flächige Konversionsschicht 2, an welcher an einer Hauptseite eine flächige Wärmeleitschicht 4 aus Gas-abgeschiedenem Diamant angeordnet ist.A first embodiment is in the 1 shown. A converter 1 comprises a planar conversion layer 2 , on which on one main side a flat heat-conducting layer 4 is disposed of gas-deposited diamond.

Die Konversionsschicht 2 kann auf der der Wärmeleitschicht 4 abgewandten Hauptseite eine dichroitische Beschichtung 6 aufweisen. Vorzugsweise trifft eine Anregungsstrahlung 8 auf die dichroitische Beschichtung 6, und wird von dieser durchgelassen. Andererseits wird im Transmissionsbetrieb vorzugsweise eine von der Konversionsschicht 2 beispielsweise lambertsch abgestrahlte Konversionsstrahlung 10 durch die dichroitische Beschichtung hin zu der gegenüberliegenden Hauptseite reflektiert.The conversion layer 2 can on the the heat conducting layer 4 facing away from the main side a dichroic coating 6 respectively. Preferably, an excitation radiation hits 8th on the dichroic coating 6 , and is let through by this. On the other hand, in the transmission mode, one of the conversion layer is preferable 2 for example lambertsch radiated conversion radiation 10 reflected by the dichroic coating toward the opposite major side.

Die Wärmeleitschicht gemäß der ersten Ausführungsform ist beispielsweise weniger als 500µm dick.The heat conducting layer according to the first embodiment is, for example, less than 500 μm thick.

Die Konversionsschicht 2 kann eine einen Leuchtstoff enthaltende Konversionsschicht sein. Sie kann auch einkristallinen Phosphor (hier als allgemeine Bezeichnung für Leuchtstoff verwendet) enthalten und/oder daraus bestehen. Einkristalliner Phosphor (Single-Crystal Phosphor SCP) kann beispielsweise ein Cer-dotiertes Yttrium Aluminium Granat (Ce:Y₃Al₅O₁₂) enthalten oder daraus bestehen. Sie kann insbesondere auch Phosphor in einem Matrixwerkstoff, wie Glas und/oder Silikon und/oder Wasserglas oder dergleichen, enthalten.The conversion layer 2 may be a conversion layer containing a phosphor. It may also contain and / or consist of monocrystalline phosphorus (used herein as a generic name for phosphor). Single-crystal phosphorus (SCP), for example, may contain or consist of a cerium-doped yttrium aluminum garnet (Ce: Y ₃ Al ₅ O ₁₂ ). In particular, it can also contain phosphorus in a matrix material, such as glass and / or silicone and / or water glass or the like.

Eine zweite Ausführungsform ist in der 2 gezeigt. Im Gegensatz zur ersten Ausführungsform sind die Konverterschicht 2 und die Wärmeleitschicht 4 vorliegend mittels Ansprengens verbunden. D.h. kurz gesagt, die Konversionsschicht 2 und die Wärmeleitschicht 4 werden derart poliert und/oder aneinander gerieben, dass sie danach mittels molekularer Kräfte aneinander festgelegt sind (siehe Beschreibungsteil). Ferner sind hier die Schichten 2, 4 von der Reihenfolge her vertauscht, wobei die dichroitische Beschichtung 6 an einer der Anregungsstrahlung zugewandten Seite der Wärmeleitschicht 4 angeordnet ist, welche die der Konversionsschicht 2 gegenüberliegende Seite ist. Es ist auch möglich, die durch Ansprengen verbundenen Schichten beispielsweise durch eine zusätzliche Verklebung zu sichern.A second embodiment is in 2 shown. In contrast to the first embodiment, the converter layer 2 and the heat conducting layer 4 in this case connected by means of wringing. In short, the conversion layer 2 and the heat conducting layer 4 are polished and / or rubbed against each other so that they are then fixed together by means of molecular forces (see description part). Furthermore, here are the layers 2 . 4 reversed in order, with the dichroic coating 6 on one of the excitation radiation side facing the Wärmeleitschicht 4 is arranged, which the conversion layer 2 opposite side is. It is also possible to secure the layers joined by wringing, for example by additional bonding.

Die in der 3 gezeigte dritte Ausführungsform unterscheidet sich gegenüber der zweiten Ausführungsform zumindest darin, dass die Schichten 2, 4 mittels eines im Glas-Schweiß-Verfahren, auch als Glas-Bond-Verfahren bezeichnet, eingebrachten Glas-Werkstoffs 12 verbunden sind. Eine Glass-Bond-Vergussmasse kann beispielsweise aus einem niedrig schmelzenden Glas bestehen, vorzugsweise ein TeO2-Glas (z.B. Te-Zn-Na-Oxyd-Glas).The in the 3 The third embodiment shown differs from the second embodiment at least in that the layers 2 . 4 by means of a glass material introduced in the glass-welding process, also referred to as glass bonding process 12 are connected. A glass bond potting compound may for example consist of a low-melting glass, preferably a TeO2 glass (eg Te-Zn-Na-oxide glass).

In der vierten Ausführungsform der 4 sind die Konversionsschichten 2, 4 mittels Lötens verbunden, beispielsweise mit einem Lot, das Sn-Ag-Ti-Mg enthält. Eine Lötschicht 14 kann dabei eine Aussparung 16, wie eine Blenden-artige Öffnung, bereitstellen. Alternativ dazu kann ein Kleben, wie ein hochtemperaturfestes Silikonkleben, Verwendung finden.In the fourth embodiment of the 4 are the conversion layers 2 . 4 by soldering, for example, with a solder containing Sn-Ag-Ti-Mg. A solder layer 14 can be a recess 16 as a shutter-like opening provide. Alternatively, gluing such as high temperature silicone bonding may be used.

Die fünfte Ausführungsform der 5 zeigt, dass in einer Strahlungsausbreitungsrichtung von der Anregungsstrahlung 8 zur Konversionsstrahlung 10 die erste und die letzte Schicht 4 jeweils eine Wärmeleitschicht 4 ist, um die Konversionsschichten 2 kapselnd zu sichern. Dabei können die beiden abgebildeten Konversionsschichten 2 miteinander in Kontakt stehen, oder zwischen ihnen kann wie abgebildet ein Spalt 18, wie ein Luftspalt, vorgesehen sein. The fifth embodiment of 5 shows that in a radiation propagation direction of the excitation radiation 8th for conversion radiation 10 the first and the last layer 4 one heat-conducting layer each 4 is to the conversion layers 2 to secure capsule. The two conversion layers shown can be used here 2 in contact with each other, or between them as shown a gap 18 , as an air gap, be provided.

Die 6 zeigt anhand einer sechsten Ausführungsform sowohl, dass in Strahlungsausbreitungsrichtung die erste und die letzte Schicht 4 jeweils eine Wärmeleitschicht 4 ist, wie auch zumindest jeweils zwei Wärmeleitschichten 4 und Konversionsschichten 2, wobei jede der Schichten 2, 4 zu zumindest einer der Schichten 2, 4 des anderen Typs zumindest benachbart ist. Die Schichten 2, 4 sind bei der sechsten Ausführungsform durch ein Ansprengen verbunden. Anstelle einer Verbindung durch Ansprengen kann auch eine Glaslotverbindung und/oder eine weitere Verbindungstechnik verwendet werden.The 6 shows in a sixth embodiment, both that in the radiation propagation direction, the first and the last layer 4 one heat-conducting layer each 4 is, as well as at least two heat conducting layers 4 and conversion layers 2 where each of the layers 2 . 4 to at least one of the layers 2 . 4 of the other type is at least adjacent. The layers 2 . 4 are connected in the sixth embodiment by a wringing. Instead of a compound by wringing, a glass solder connection and / or a further connection technique can also be used.

Demgegenüber sind die zur sechsten Ausführungsform vergleichbar gereihten Schichten 2, 4 der in der 7 gezeigten siebten Ausführungsform im Glas-Schweiß-Verfahren mit dem Glas-Werkstoff 12 verbunden. Gemäß einer Variante ist anstelle einer Schweißung mit dem Glas-Werkstoff 12 ein Spalt 18 vorsehbar, wie in der 7 durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist. Als Glass-Bond-Vergussmasse kann auch hier ein niedrig-schmelzendes Te-O2-Glas verwendet werden.On the other hand, the layers ranked similarly to the sixth embodiment are 2 . 4 the Indian 7 shown seventh embodiment in the glass-welding method with the glass material 12 connected. According to a variant, instead of welding with the glass material 12 A gap 18 Predictable, as in the 7 is indicated by a dashed line. As a glass-bond potting compound, a low-melting Te-O2 glass can also be used here.

Die 8 zeigt eine achte Ausführungsform, welche sich von der in der 5 gezeigten fünften Ausführungsform durch die Verwendung des Glas-Werkstoffs 12 zum Verbinden der Schichten 2, 4 statt eines Ansprengens unterscheidet.The 8th shows an eighth embodiment, which differs from that in the 5 shown fifth embodiment by the use of the glass material 12 for joining the layers 2 . 4 instead of a wringing difference.

Die 9 zeigt anhand der neunten Ausführungsform als die Wärmeleitschicht 4 eine Schicht aus kleinkristallinem Diamant 20. Eine kleinkristalline Diamantstruktur kann beispielsweise mittels eines CVD-Verfahrens (CVD = Chemical Vapor Deposition) oder einer Heißdraht-Gasphasenabscheidung an der Konversionsschicht 2 aufgedampft bzw. abgeschieden werden. Auch für diese Ausführungsform gilt, dass sie mit den anderen Ausführungsformen kombinierbar ist. Der kleinkristalline Diamant 20 weist streuende Eigenschaften auf, und er wird hier zum Verteilen einer Anregungsstrahlungsverteilung anregungsstrahlungsseitig angeordnet, um heiße Stellen, sogenannte Hotspots, zu vermeiden.The 9 shows on the basis of the ninth embodiment as the heat conducting layer 4 a layer of small-crystalline diamond 20 , A small-crystal diamond structure can be produced, for example, by means of a CVD (Chemical Vapor Deposition) method or hot-wire vapor deposition at the conversion layer 2 evaporated or deposited. Also applies to this embodiment that it can be combined with the other embodiments. The small-crystalline diamond 20 has scattering properties, and it is arranged here for distributing an excitation radiation distribution excitation radiation side to avoid hot spots, so-called hotspots.

Schließlich zeigen die 10a und 10b eine zehnte Ausführungsform der Erfindung. Sie stellen einen Konverter 1 in einer ansonsten nicht näher gezeigten Konversionsleuchte 22 dar. Indem vorliegend ein Diamant als das Material der Wärmeleitschicht 4 bzw. Sicherheitsschicht 24 verwendet wird, folgt aus dem hohen Brechungsindex von Diamant, der z.B. für sichtbare Strahlung etwa zwischen 2,4 und 2,5 und beispielsweise bei 2,42 liegen kann, ein Brewster-Winkel von beispielsweise etwa 67,5° bis 68°. Eine Strahlungsquelle 26 ist dementsprechend angeordnet.Finally, the show 10a and 10b A tenth embodiment of the invention. You put a converter 1 in a conversion lamp not otherwise shown in detail 22 In the present case, a diamond as the material of the heat conducting layer 4 or security layer 24 is used, follows from the high refractive index of diamond, which may be for visible radiation, for example between 2.4 and 2.5 and for example at 2.42, a Brewster angle of, for example, about 67.5 ° to 68 °. A radiation source 26 is arranged accordingly.

In der 10a ist ein Normalbetrieb dargestellt. Die von der Strahlungsquelle 26 abgegebene Anregungsstrahlung 8 trifft auf die Sicherheitsschicht 24 bzw. Wärmeleitschicht 4, geht von dieser in die daran angesprengte oder mittels chemischen Gasabscheidens verbundene Konversionsschicht 2 über, wird beispielsweise vollständig in Konversionsstrahlung 10 umgewandelt, und von der Konversionsschicht beispielsweise lambertsch ausgekoppelt.In the 10a is a normal operation shown. The of the radiation source 26 emitted excitation radiation 8th meets the security layer 24 or heat-conducting layer 4 , goes from this into the applied or chemical vapor deposition associated conversion layer 2 over, for example, becomes completely in conversion radiation 10 converted and decoupled from the conversion layer, for example lambertsch.

In der 10b ist ein Versagensfall dargestellt. Aufgrund eines Unfalls oder dergleichen ist die Konversionsschicht 2 von der Sicherheitsschicht 24 bzw. Wärmeleitschicht 4 unter Bildung eines Spalts 18 abgelöst, welcher dann mit Luft aufgefüllt ist. Dies hat wegen des Brewster-Winkels eine totale interne Reflexion der Anregungsstrahlung 8 in der Sicherheitsschicht 24 zur Folge, so dass keine Anregungsstrahlung 8 an der der Strahlungsquelle 26 abgewandten Seite der Sicherheitsschicht 24 aus der Sicherheitsschicht 24 austritt.In the 10b is a failure case shown. Due to an accident or the like, the conversion layer is 2 from the security layer 24 or heat-conducting layer 4 forming a gap 18 detached, which is then filled with air. This has a total internal reflection of the excitation radiation because of the Brewster angle 8th in the security layer 24 as a result, so no excitation radiation 8th at the radiation source 26 opposite side of the security layer 24 from the security layer 24 exit.

Die vorliegende Offenbarung zeigt also einen Konverter umfassend eine Konversionsschicht 2 und eine Wärmeleitschicht 4 mit einer gegenüber der Konversionsschicht 2 erhöhten Wärmeleitfähigkeit. Ferner wird eine Konversionsleuchte 22 mit einer Wärmeleitschicht 4 bzw. Sicherheitsschicht 24 gezeigt, die bei entsprechend angeordneter Strahlungsquelle 26 bei Ablösen der Konversionsschicht 2 von der Sicherheitsschicht 24 eine interne Reflexion einer Anregungsstrahlung in der Sicherheitsschicht 24 bewirkt. Schließlich wird ein Verfahren zum Erzeugen einer Wärmeleitschicht 4 mittels chemischen Gasabscheidens vorgeschlagen.The present disclosure thus shows a converter comprising a conversion layer 2 and a heat conducting layer 4 with one opposite the conversion layer 2 increased thermal conductivity. Furthermore, a conversion light 22 with a heat conducting layer 4 or security layer 24 shown in the correspondingly arranged radiation source 26 upon detachment of the conversion layer 2 from the security layer 24 an internal reflection of an excitation radiation in the security layer 24 causes. Finally, a method for producing a heat conducting layer 4 proposed by chemical vapor deposition.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

Konverterconverter 11 Konversionsschichtconversion layer 22 Wärmeleitschichtheat conducting 44 dichroische Beschichtungdichroic coating 66 Anregungsstrahlungexcitation radiation 88th Konversionsstrahlungconversion radiation 1010 Glas-WerkstoffGlass Material 1212 Lötschichtsolder layer 1414 Aussparungrecess 1616 Spaltgap 1818 kleinkristalliner Diamantsmall-crystalline diamond 2020 Konversionsleuchteconversion lamp 2222 Sicherheitsschichtsecurity layer 2424

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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DE 102015220838 [0003]DE 102015220838 [0003]

Claims

Konverter für eine Konversionsleuchte (22), umfassen zumindest eine zum zumindest teilweisen Konvertieren einer Anregungsstrahlung (8) in eine Konversionsstrahlung (10) konfigurierte Konversionsschicht (2), dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest einseitig mit einer Wärmeleitschicht (4) verbunden ist, die eine gegenüber der Konversionsschicht (2) erhöhte Wärmeleitfähigkeit aufweist.Converter for a conversion lamp (22) comprise at least one conversion layer (2) configured for at least partially converting an excitation radiation (8) into a conversion radiation (10), characterized in that it is connected at least on one side to a heat conduction layer (4) comprising a opposite the conversion layer (2) has increased thermal conductivity.

Konverter gemäß dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (4) Diamant zumindest enthält und/oder daraus besteht.Converter according to the Claim 1 , characterized in that the heat-conducting layer (4) contains at least diamond and / or consists thereof.

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (4) kleinkristallin strukturiert ist.Converter according to one of Claims 1 to 2 , characterized in that the Wärmeleitschicht (4) is small crystal structured.

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (4) unmittelbar mit der Konversionsschicht (2) verbunden ist.Converter according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the heat conducting layer (4) is directly connected to the conversion layer (2).

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (4) mittels Abscheidens an der Konversionsschicht (2) gebildet ist.Converter according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the heat conducting layer (4) is formed by means of deposition on the conversion layer (2).

Konverter gemäß dem Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (4) mittels chemischen Gasabscheidens gebildet ist.Converter according to the Claim 5 , characterized in that the heat conducting layer (4) is formed by means of chemical vapor deposition.

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (4) mittels Ansprengens mit der Konversionsschicht (2) verbunden ist.Converter according to one of Claims 1 to 4 , characterized in that the heat conducting layer (4) is connected by means of wringing with the conversion layer (2).

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (4) und die Konversionsschicht (2) mittels einer Zwischenschicht (12, 14) miteinander verbunden sind.Converter according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the heat conducting layer (4) and the conversion layer (2) by means of an intermediate layer (12, 14) are interconnected.

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Konversionsschicht (2) flächig ist, und an zumindest einer der Hauptseiten der Konversionsschicht (2) die zumindest eine Wärmeleitschicht (4) angebracht ist.Converter according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the conversion layer (2) is planar, and at least one of the main sides of the conversion layer (2), the at least one heat conducting layer (4) is mounted.

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Wärmeleitschicht (4) flächig ist, und an zumindest einer der Hauptseiten der Wärmeleitschicht (4) die zumindest eine Konversionsschicht (2) angebracht ist.Converter according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the heat conducting layer (4) is planar, and at least one of the main sides of the heat conducting layer (4), the at least one conversion layer (2) is mounted.

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest jeweils zwei Wärmeleitschichten (4) und Konversionsschichten (2) vorgesehen sind, wobei jede der Schichten (2, 4) zu zumindest einer der Schichten (2, 4) des anderen Typs zumindest benachbart ist.Converter according to one of Claims 1 to 10 , characterized in that at least two respective heat conducting layers (4) and conversion layers (2) are provided, wherein each of the layers (2, 4) is at least adjacent to at least one of the layers (2, 4) of the other type.

Konverter gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Strahlungsausbreitungsrichtung die erste und die letzte Schicht jeweils eine Wärmeleitschicht (4) ist.Converter according to one of Claims 1 to 11 , characterized in that in a radiation propagation direction the first and the last layer are each a heat conducting layer (4).

Konversionsleuchte umfassend eine an einer Sicherheitsschicht (24) angeordnete Konversionsschicht (2), wobei ein Einfallswinkel einer Anregungsstrahlung (8) auf die Sicherheitsschicht (24) derart konfiguriert ist, dass die Anregungsstrahlung (8) durch die Sicherheitsschicht (24) in den Konverter einkoppelt, dadurch gekennzeichnet dass der Einfallswinkel derart konfiguriert ist, dass ein Ablösen des Konverters (2) von der Sicherheitsschicht (24) eine interne Reflexion der Anregungsstrahlung (8) in der Sicherheitsschicht (24) bewirkt.Conversion luminaire comprising a conversion layer (2) arranged on a security layer (24), wherein an incident angle of an excitation radiation (8) on the security layer (24) is configured such that the excitation radiation (8) couples into the converter through the security layer (24), characterized in that the angle of incidence is configured such that detachment of the converter (2) from the security layer (24) causes internal reflection of the excitation radiation (8) in the security layer (24).

Verfahren zum Herstellen eines Strahlungskonverters (1), wobei eine Konversionsschicht (2) mittels eines Abscheidungsverfahrens zumindest einseitig mit einer Wärmeleitschicht (4) versehen wird.Method for producing a radiation converter (1), wherein a conversion layer (2) is provided by means of a deposition method at least on one side with a heat conducting layer (4).

Verfahren gemäß dem Anspruch 14, wobei ein chemisches Gasabscheidungsverfahren vorgesehen ist.Method according to Claim 14 wherein a chemical vapor deposition process is provided.