[发明专利]用于波长转换装置的耐高温反射层

说明书

一种波长转换装置(100)，包括：基板(110)、在基板(110)上的反射层(120)以及在反射层(120)上的波长转换层(130)。该反射层(120)包括粘合剂(121)和反射性二氧化钛纳米粒子(122)。纳米粒子(122)具有约200纳米至约500纳米的颗粒尺寸。反射层(120)具有增强的热稳定性。本文还公开了制造波长转换装置的方法。

技术领域

本公开涉及诸如荧光轮等具有耐高温反射层的波长转换装置。因此，该波长转换装置特别适用于使用固态激光器作为光源的投影显示系统和光学光转换装置。

背景技术

荧光轮可以用于从单个光源产生具有不同波长的光。该荧光轮包括具有不同颜色的表面区段的圆形基板。当荧光轮与入射到其上的光(来自光源)一起旋转时，表面区段将光转换成不同的波长。

对于反射型荧光轮，该基板反射光，因此期望基板的反射率最大化。对于约420nm(纳米)至约680nm的波长，涂覆铝(Al)的基材通常具有94％的平均反射率，而涂覆银(Ag)的基材具有98％的平均反射率。

然而，稳定性和耐久性也是反射型波长转换装置的关注点。在高温(大于150℃)下工作数百小时后，在涂有银(Ag)的基材上观察到了激光入射区域中的燃烧现象。银离子在高温下在涂层中迁移可能是这种效应的原因。银离子迁移可能导致光学性能损失约9％。

具有高反射率(﹥95％)的有机硅已用于形成波长转换装置的反射层。然而，有机硅的热稳定性差。在超过200℃的温度下，有机硅会降解，通常开始变黄，并逐渐开始燃烧。在超过195℃的温度下，反射层上的荧光体层在约1000小时后也会破裂。不期望的是，荧光体层破裂导致荧光轮的使用寿命变短，并且已经观察到光转换效率由于热猝灭而急剧下降(﹥10％在200℃时)。在高亮度应用中(例如，300W的激光功率)，荧光轮的工作温度通常预期为高于200℃，因此不期望使用有机硅。

期望的是在其整个使用寿命期间都具有高反射率的基板。还期望以低成本增加基板反射率同时维持和增加可靠的使用寿命性能。这种基板和反射涂层/层可有利地用于各种应用中，例如光隧道、投影显示系统和用于这种系统中的诸如荧光轮等光学光转换装置。

发明内容

本公开涉及用于在诸如荧光轮或色轮等波长转换装置中形成反射层的组合物；含有某些材料的反射层；以及含有这种反射层的波长转换装置。这种反射层在高工作温度(例如大于200℃甚至高达250℃)下抵抗温度降解。本文还公开了制备和使用这种组合物、层和装置的方法。

本文的各种实施例中公开了波长转换装置，包括：基板；在该基板上的反射层；以及在该反射层上的波长转换层。反射层包括粘合剂(A)；和反射性纳米粒子(B)，该反射性纳米粒子具有约200纳米至约500纳米的颗粒尺寸。

在一些实施方式中，反射性纳米粒子是纯二氧化钛(TiO₂)、或氧化铝(Al₂O₃)、或氧化镁(MgO)。在其它实施方式中，反射性纳米粒子是用有机醇、硅氧烷、氧化铝(Al₂O₃)、二氧化锆(ZrO₂)或二氧化硅(SiO₂)进行表面改性的二氧化钛(TiO₂)。

反射层可以具有约0.05mm至约0.15mm的厚度。反射性纳米粒子(B)与粘合剂(A)的重量比可为约1:2.5至约1:0.8。

粘合剂可以是有机粘合剂或无机粘合剂。有机粘合剂的示例包括诸如八甲基三硅氧烷等的有机硅。无机粘合剂的示例包括硅酸钠。

期望的是，反射层对波长为约420nm至约680nm的光具有至少95％的反射率。荧光体层可以包括分散在玻璃中、或晶体中、或陶瓷材料中的荧光体粒子。基板可以具有盘形形状。波长转换器还可以包括用于使基板旋转的电动机。基板可以是金属或非金属材料或复合材料的。