CN111520618A - 一种激光光源封装结构 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及半导体照明领域，具体公开了一种激光光源封装结构，包括壳体、激光光源和荧光材料，其中，所述壳体顶部为开口，所述激光光源设置在所述壳体的内底部，所述荧光材料与所述壳体形成密闭空间，所述荧光材料的底面包括边缘区域和中心区域，所述边缘区域及所述荧光材料的侧面设置有高反射材料层，所述中心区域配置为入光孔，所述激光光源正对所述入光孔。本发明能够提高激光光源的光效。
Description
技术领域
本发明涉及半导体照明领域，具体涉及一种激光光源封装结构。
背景技术
目前，半导体照明光源主要有两种：
1.LED，LED因其具有高亮度、低能耗、长寿命、小体积等优点而被广泛关注，不断有研究人员对其展开深入研究，使其较为成熟地应用于多种场合，比如照明与显示。但是，LED因为有缘区的载流子的自发辐射而发出光线，在其输出光的时候存在着一个棘手的问题--“效率下降”，即增大输入电流密度，LED的出光效率会出现明显的下降，据有分析,俄歇复合、载流子溢出、空穴注入效率低等原因造成“效率下降”。“效率下降”使单颗LED芯片的功率与出光量的增加困难，成为制约LED发展的一个难以突破的瓶颈，至今研究人员还未找到该问题的突破性的解决方案；
2.半导体激光器，与LED相比半导体激光器的亮度更高，体积更小，并且具有独特的方向性与相干性。通常，半导体激光光源通过半导体激光激发荧光粉的方式实现白光。激光的功率高且光斑面积小，当光激发荧光粉时，一部分光能量被荧光粉吸收并转化为热，造成荧光粉的温度急剧上升，当温度上升到一定程度时，荧光粉就会发生严重的热猝灭，光转换效下降，出光量减少，光谱红移。因此，耐热性能更好、热导率更高的陶瓷、单晶、玻璃等荧光材料更适合匹配半导体激光。然而，陶瓷、单晶、玻璃等荧光材料具有更高的折射率，大多数光在经过荧光材料出光表面时会全内反射而发生光波导效应，如图1所示，大量的光子经荧光材料的出光面反射后会从荧光材料表面逸出，从而造成光效降低。
发明内容
本发明为解决现有技术中大量的光子经荧光材料的出表面反射后会从荧光材料表面逸出，从而造成光效降低的问题，提供了一种激光光源封装结构，可以提高激光光源的出光效率。
一种激光光源封装结构，包括：
壳体，所述壳体顶部为开口；
激光光源，所述激光光源设置在所述壳体的内底部；
荧光材料，所述荧光材料与所述壳体形成密闭空间，所述荧光材料的底面包括边缘区域和中心区域，所述边缘区域及所述荧光材料的侧面设置有高反射材料层，所述中心区域配置为入光孔，所述激光光源正对所述入光孔。
进一步地，所述荧光材料设置为“碗”状或锥台状。
进一步地，所述荧光材料的出光面为粗糙平面，粗糙度范围为Ra 0.3至Ra 2。
进一步地，所述入光孔为光滑平面。
进一步地，所述荧光材料采用陶瓷荧光材料、单晶荧光材料、玻璃荧光材料或者硅胶荧光材料。
进一步地，所述荧光材料激发峰值波长范围为400nm至500nm，发射峰值波长范围为500nm至650nm。
进一步地，所述高反射材料层为银、镍或铬材料。
进一步地，所述激光光源为蓝光激光光源。
进一步地，所述激光光源的峰值波长范围为400nm至500nm，半波宽不大于30度。
进一步地，所述壳体材质为铝或铜。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
1.本发明通过在荧光材料的侧面及底面的边缘设置高反射材料层，当光子经荧光材料的出光面反射后，高反射材料层可以将该反射光折射至出光面，解决了现有技术中因荧光材料的出表面反射光子造成光子溢出，从而造成光效降低的问题，本发明提高了激光光源的光效；
2.本发明通过将荧光材料设置为“碗”状或锥台状，可以利用该荧光材料的侧面增加光子折射率，进一步提高本发明的光效；
3.本发明通过将荧光材料的出光面设置为粗糙平面，该粗糙平面可以减少荧光材料内部光全内反射。
附图说明
图1为普通荧光材料结构仿真示意图；
图2为本发明实施例提供的激光光源封装结构示意图；
图3为本发明实施例提供的荧光材料内光路示意图；
图4为本发明实施例提供的荧光材料结构仿真示意图；
图5为普通荧光材料与本实施例提供的荧光材料相对光通量比较结果示意图。
图中：1为激光光源，2为荧光材料，2’为普通荧光材料，21为边缘区域，211为入光孔，22为出光面，23为高反射材料层，3为壳体。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图2示出了本发明实施例提供的激光光源封装结构示意图，该激光光源封装结构包括壳体3、激光光源1和荧光材料2，其中，该壳体3为空心圆柱体结构且顶部为开口，激光光源1设置在壳体3的内底部，荧光材料2与壳体3形成密闭空间，荧光材料2的底面包括边缘区域21和中心区域，边缘区域21及荧光材料2的侧面设置有高反射材料层23，中心区域配置为入光孔211，激光光源1正对入光孔211，本实施例通过在荧光材料2的侧面及底面的边缘设置高反射材料层23，当光子经荧光材料2的出光面22反射后，高反射材料层23可以将该反射光折射至出光面22，解决了现有技术中因荧光材料2的出表面反射光子造成光子溢出，从而造成光效降低的问题，从而提高了本发明的光效。
作为本发明荧光材料2的具体实施例，如图3所示，本实施例提供的荧光材料2设置为“碗”状，如图4所示，本实施例提供的“碗”状荧光材料2结构方便将经过侧面的光反射至出光面22，使大部分光子会在出光面22逸出。
需要说明的是，如果荧光材料2的侧面与底面边缘区域21镀有高折射率反射层，但是荧光材料2结构采用圆柱状，此时荧光材料2中发生全反射的光经侧面涂层反射后，沿原来的反方向传输，仍旧发生全反射，从而难以溢出荧光材料2，达不到提高光效的作用，当然本实施例荧光材料2的结构还可以设置为锥台状，只要能实现将侧面光反射至出光面22即可，对此不做过多限制。
进一步地，如图5所示，与普通荧光材料2’相比，本实施例提供的荧光材料2的相对光通量明显提高。
具体地，荧光材料2的出光面22为粗糙平面，粗糙度范围为Ra0.3至Ra 2，能够减少荧光材料2内部发生全内反射。
具体地，入光孔211为光滑平面，方便入射光进入荧光材料2内部。
具体地，荧光材料2采用陶瓷荧光材料2、单晶荧光材料2、玻璃荧光材料2或者硅胶荧光材料2。
具体地，荧光材料2激发峰值波长范围为400nm至500nm，发射峰值波长范围为500nm至650nm。
优选地，高反射材料层23为银、镍或铬材料，当然，高反射材料层23还可以采用其他材料，只要能实现光反射即可，对此不做过多限制。
作为本发明激光光源1的具体实施例，本实施例中激光光源1为蓝光激光光源1，激光光源1出射光经入光孔211进入荧光材料2，荧光材料2吸收部分短波长蓝光并释放长波长的黄光或者红光，剩余部分蓝光与荧光材料2释放的光混合，从而形成白光。
具体地，激光光源1的峰值波长范围为400nm至500nm，半波宽不大于30度。
作为本实施例壳体3的具体实施例，壳体3材质为铝或铜，当然本实施中壳体3还可以采用其他金属或合金材质，只要具有高强度、高导热率即可，对此不做过多限制。
综上，本实施例提供的激光光源封装结构能够解决现有技术中因普通荧光材料2’的出表面反射光子造成光子溢出，从而造成光效降低的问题，从而提高了本发明的光效。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种激光光源封装结构，其特征在于，包括：
壳体(3)，所述壳体(3)顶部为开口；
激光光源(1)，所述激光光源(1)设置在所述壳体(3)的内底部；
荧光材料(2)，所述荧光材料(2)与所述壳体(3)形成密闭空间，所述荧光材料(2)的底面包括边缘区域(21)和中心区域，所述边缘区域(21)及所述荧光材料(2)的侧面设置有高反射材料层(23)，所述中心区域配置为入光孔(211)，所述激光光源(1)正对所述入光孔(211)。
2.根据权利要求1所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述荧光材料(2)设置为“碗”状或锥台状。
3.根据权利要求2所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述荧光材料(2)的出光面(22)为粗糙平面，粗糙度范围为Ra 0.3至Ra 2。
4.根据权利要求3所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述入光孔(211)为光滑平面。
5.根据权利要求1所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述荧光材料(2)采用陶瓷荧光材料(2)、单晶荧光材料(2)、玻璃荧光材料(2)或者硅胶荧光材料(2)。
6.根据权利要求5所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述荧光材料(2)激发峰值波长范围为400nm至500nm，发射峰值波长范围为500nm至650nm。
7.根据权利要求1所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述高反射材料层(23)为银、镍或铬材料。
8.根据权利要求1所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述激光光源(1)为蓝光激光光源(1)。
9.根据权利要求8所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述激光光源(1)的峰值波长范围为400nm至500nm，半波宽不大于30度。
10.根据权利要求1所述的激光光源封装结构，其特征在于，所述壳体(3)材质为铝或铜。
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