本发明专利技术属于照明与显示技术领域，具体涉及一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体。包括金属腔体，金属腔体的顶部设置有上盖板，金属腔体的底部设置有下盖板，金属腔体内流通有散热介质，散热介质为高透过率高热容的透明导热液体；上盖板、下盖板中至少有一个负载了透过式荧光薄膜；金属腔体内壁生长有高反射率材料。本发明专利技术提出的荧光体结构不仅有效解决了传统透过式激光光源的散热难、散热效率低下的问题，而且大幅提升了透过式激光光源的功率限制；改善了传统透过式激光光源的光色不均的问题，双侧盖板的荧光层可按需进行图形化制备，针对性地消除激光照明器件出光的不均匀区域，是对激光照明器件的初步二次光学设计。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于照明与显示，具体涉及一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体。
技术介绍
1、在激光照明应用中采用蓝光激光光源作为激发源，蓝色激光照射到黄色荧光体发生荧光转换，将部分入射的蓝光转换为黄光，剩余蓝光则直接透过荧光体；荧光转换的黄光与剩余蓝光叠加后出射为白光。
2、基于激光的固有特性，激光照明器件的主要特征有光斑小(<5mm2)、功率密度高(>10w/mm2)、局部热流密度大(>500w/cm2)等。因此，激光照明的荧光体中极易产生热量堆积，造成光斑处热场分布不均。局部的高温(>250℃)如不能快速耗散，将引起封装材料的失效、荧光体热淬灭等不良工况，进而引起激光照明器件整体性能下降甚至失效。
3、激光照明常见两种封装布置形式，分别为透过式和反射式。在反射式激光照明中，光路无需贯穿通过盖板，因而较易于在荧光薄膜和导热盖板背向实现接触式高功率散热，故反射式激光光源功率输入受散热影响小，可以实现较大的激光功率输入，但反射式激光光源光路径长，盖板吸收、荧光体重吸收等过程均会造成光损耗，使得荧光转换效率较低。透过式激光照明因其结构制约，无法对荧光体光斑处进行有效散热。
4、目前商业化激光照明器件均采用在荧光体四周的非光斑处固定支撑的物理接触方式进行热传导散热，散热效率低下，热量堆积导致荧光体发光饱和阈值降低，进而使其更加难以实现高功率蓝光输入、白光输出，光斑处散热问题更为显著，因此亟需一种透过式激光照明封装形式，在保证高光转换效率的前提下实现高效散热。
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br/>技术实现思路
1、针对上述存在的技术不足，本专利技术提供了一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，本专利技术提出的荧光体结构不仅有效解决了传统透过式激光光源的散热难、散热效率低下的问题，而且大幅提升了透过式激光光源的功率限制；更以一种突破式创新改善了传统透过式激光光源的光色不均的问题，双侧盖板的荧光层可按需进行图形化制备，针对性地消除激光照明器件出光的不均匀区域，是对激光照明器件的初步二次光学设计。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，包括金属腔体，金属腔体为顶部、底部均开口的管体，所述金属腔体的顶部设置有上盖板，所述金属腔体的底部设置有下盖板，上盖板、下盖板分别固接于金属腔体顶部、底部的开口上，金属腔体、上盖板、下盖板共同组成密闭空间，所述金属腔体内流通有散热介质，所述散热介质为高透过率高热容的透明导热液体，散热介质能够带走荧光体内的热量，继而有效解决了传统透过式激光光源的散热难、散热效率低下的问题，而且大幅提升了透过式激光光源的功率限制；
4、所述上盖板、所述下盖板均为透明盖板，所述上盖板、所述下盖板中至少有一个负载了透过式荧光薄膜，此时入射激光依次通过所述上盖板、所述散热介质、所述下盖板出射；
5、所述金属腔体内壁生长有高反射率材料，由于金属腔体能吸收光，所以于金属腔体内壁生长高反射率材料后，采用高反射率材料实现光的高效反射，也克服金属腔体对光的吸收。
6、优选的，所述上盖板、所述下盖板选自高透过率高导热率基片，高透过率高导热率基片包括石英玻璃、蓝宝石、金刚石、氮化铝、碳化硅，高透过率高导热率基片不仅实现了光的透过而且实现了散热；
7、优选的，于所述上盖板、所述下盖板的单侧或两侧采用透过式荧光薄膜覆盖，得到覆盖层，于上盖板、下盖板上的透过式荧光薄膜的厚度、颜色均可不同，透过式荧光薄膜的厚度、颜色选择不同之后，得到的荧光体可按需进行图形化制备，且能够改善传统透过式激光光源的光色不均的问题；所述覆盖层的制备方法为丝网印刷法或刮涂后共烧结法，丝网印刷工艺自身具有可图案化、精度高等特点，适合于工业化生产。
8、优选的，所述金属腔体为高热导率低热膨胀系数的金属腔体，其结构为环形，因为光斑是环形的。
9、优选的，所述金属腔体选自合金腔体、铝腔体或铜腔体。
10、优选的，所述高反射率材料于所述金属腔体内壁生长的方法为结晶生长法、电镀法、沉积法或化学镀法，能够实现高反射率材料于金属腔体内壁上生长的方法均能够应用于本申请。
11、优选的，所述高反射率材料包括金属铝层、金属银层、硅基反射膜层。
12、优选的，所述散热介质选自纯水、冷却油或润滑油，以通过采用散热介质实现对荧光体的散热。
13、优选的，所述金属腔体上还贯通设置有流体管路，所述流体管路上设置有微泵，所述微泵流量为5-30ml/min，所述流体管路及所述微泵均与流体不发生化学反应，在微泵的作用下，使得金属腔体内的散热介质进行流动；流体管路中，上游是任意形式的低温储液槽用以存放低温液体，中间是本申请中欲保护的集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，下游是任意形式的高温储液槽，低温液体在微泵作用下经流体管路，流经荧光体时低温液体与高温上盖板、下盖板接触，通过热对流带走热量，液体升温后流至后方排出，本申请中不限制前后端管路连接件；当然，为了节省资源消耗，本申请中的散热介质还可循环利用，而不仅限于排出的方式。
14、优选的，所述上盖板、所述下盖板与所述金属腔体之间分别通过气密封装进行连接，所述气密封装选自粘接法、焊料焊接法、电阻压焊法、激光焊接法或机械固定法；封装是指将各零部件通过某些手段方法连接、固定而形成整体结构的过程，气密封装是指将带有腔体的结构封装后实现腔体内与外界环境气密隔绝的一类封装，在本专利技术中，上盖板、下盖板与金属腔体共同围出一个密闭空间，在制备过程中欲使密闭空间与外界充分隔绝形成气密，则必须采用气密封装方法。由于封闭腔体内部需通冷却液体，故必须保证其气密性，否则液体存在泄漏风险，为保证腔体的气密性，本专利技术采用的是气密封装方法中常用的粘接法、焊料焊接法、电阻压焊法、激光焊接法或机械固定法。
15、与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
16、1、本专利技术创新的使用双层盖板加气密封装结构，在光斑处制造液冷散热通道，液冷散热通道即为由本申请荧光体与流体管路共同形成一个空间，在其中流通导热液体，导热液体流经金属腔体时与高温的荧光薄膜接触，热量随着导热液体流动而导出至下游；光斑位于上盖板或下盖板中的荧光层上，蓝色激光照射在荧光薄膜上会产生一个光斑，同时发生荧光转换过程得到想要的光和不希望出现的热，入射的蓝光激光依次穿过上盖板、金属腔体、下盖板，其中上盖板、下盖板中至少有一个是透过式荧光薄膜；通过在通道中通入高透过率、高热容的冷却液实现对光斑处的直接散热，热量由荧光体传导至导热液体后，导热液体通过热对流的自我更新方式带走热量，极大的提高了透过式激光光源的散热效率；双盖板的创新设计，使得上盖板、下盖板能够使用不同颜色、不同图案的荧光体，从而很好的改善了透过式激光光源的光色不均问题。
17、2、针对传统透过式激光光源存在的散热难、散热效率低下的问题，传统方法散热仅靠荧光体与空气自然对流冷却，而本申请本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，包括金属腔体(2)，所述金属腔体(2)的顶部设置有上盖板(1)，所述金属腔体(2)的底部设置有下盖板(4)，所述金属腔体(2)内流通有散热介质(3)，所述散热介质(3)为高透过率高热容的透明导热液体；
2.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述上盖板(1)、所述下盖板(4)选自高透过率高导热率基片，高透过率高导热率基片包括石英玻璃、蓝宝石、金刚石、氮化铝、碳化硅。
3.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，于所述上盖板(1)、所述下盖板(4)的单侧或两侧采用透过式荧光薄膜覆盖，得到覆盖层，所述覆盖层的制备方法为丝网印刷法或刮涂后共烧结法。
4.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述金属腔体(2)为高热导率低热膨胀系数的金属腔体，其结构为环形。
5.根据权利要求4所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述金属腔体(2)选自合金腔体、铝腔体或铜腔体。
6.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述高反射率材料于所述金属腔体(2)内壁生长的方法为结晶生长法、电镀法、沉积法或化学镀法。
7.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述高反射率材料包括金属铝层、金属银层、硅基反射膜层。
8.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述散热介质选自纯水、冷却油或润滑油。
9.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述金属腔体(2)上还贯通设置有流体管路(6)，所述流体管路(6)上设置有微泵(5)，所述微泵(5)流量为5-30mL/min，所述流体管路(6)及所述微泵(5)均与流体不发生化学反应。
10.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述上盖板(1)、所述下盖板(4)与所述金属腔体(2)之间分别通过气密封装进行连接，所述气密封装选自粘接法、焊料焊接法、电阻压焊法、激光焊接法或机械固定法。
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【技术特征摘要】
1.一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，包括金属腔体(2)，所述金属腔体(2)的顶部设置有上盖板(1)，所述金属腔体(2)的底部设置有下盖板(4)，所述金属腔体(2)内流通有散热介质(3)，所述散热介质(3)为高透过率高热容的透明导热液体；
2.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述上盖板(1)、所述下盖板(4)选自高透过率高导热率基片，高透过率高导热率基片包括石英玻璃、蓝宝石、金刚石、氮化铝、碳化硅。
3.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，于所述上盖板(1)、所述下盖板(4)的单侧或两侧采用透过式荧光薄膜覆盖，得到覆盖层，所述覆盖层的制备方法为丝网印刷法或刮涂后共烧结法。
4.根据权利要求1所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述金属腔体(2)为高热导率低热膨胀系数的金属腔体，其结构为环形。
5.根据权利要求4所述的一种集成液冷主动散热封装的透过式激光照明用荧光体，其特征在于，所述金属腔体(2)选自合金腔体、铝腔体或铜...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭洋，张子香，赵九洲，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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