一种具有光引导结构的荧光元件及其制备方法
技术领域
本发明涉及照明和显示技术领域，特别涉及一种具有光引导结构的荧光元件及其制备方法。
背景技术
相比起传统的LED，激光二极管照明具有更高的流明效率，更好的光色均匀性，以及更准的定向性，被广泛地用于车灯，文物保护单位的照明，以及显示领域。但是由于激光的能量密度过高，容易造成荧光元件表面热量集中，入射光线难以激发内部荧光材料，造成荧光元件表层碳化失效，同时也急剧降低了荧光粉的荧光转换效率。为了解决这一问题，目前很多产品都采用热管和热沉来散热，但用于荧光元件本身的热阻较高，难以将直接面对激光光源一面的热量传导至热管和热沉，效果不是很理想，同时这样的方法没有解决荧光转换效率的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有光引导结构的荧光元件，解决了现有的荧光元件表面热量集中和转换效率低的问题。
本发明的另一目的在于，提供一种上述具有光引导结构的荧光元件的制备方法。
本发明的技术方案为：一种具有光引导结构的荧光元件，包括荧光本体，所述荧光本体的顶面具有光引导结构阵列，所述光引导结构阵列为自荧光本体顶面向下凹设的多个凹槽，凹槽内还填充有填充物，填充物的折射率大于荧光本体的折射率。
进一步，所述填充物的填充量为凹槽深度的10％-100％，所述填充物的材质为玻璃、硅胶或环氧树脂。
进一步，所述凹槽的深度为荧光本体厚度的10％-90％，凹槽的孔径在100μm以下。
进一步，所述荧光本体的材质为聚二甲基硅氧烷或有机硅胶。
进一步，还包括光引导球体，所述凹槽的底部设有光引导球体，光引导球体的折射率大于填充物的折射率。
进一步，所述光引导球体的半径为凹槽半径的50％-150％，光引导球体的材质为玻璃、塑料或聚甲基丙烯酸甲酯。
进一步，所述光引导结构阵列中的多个凹槽的深度分布呈中间深、两边浅。
本发明的另一技术方案为：上述具有光引导结构的荧光元件的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：选取模具，模具上设有阵列针，在模具中加入聚二甲基硅氧烷或有机硅胶，将荧光粉混入其中；
步骤S2：一次加热固化，温度为50-300摄氏度，加热时间为0.5-3.0小时，固化后拔出模具，得到荧光本体，荧光本体的上光引导结构阵列由模具上的阵列针取出后形成；
步骤S3：在光引导结构阵列中加入填充物；
步骤S4：二次加热固化，温度为50-300摄氏度，加热时间为0.5-3.0小时，固化后取出进行质量检测。
进一步，步骤S2得到荧光本体后，在光引导结构阵列中压入光引导球体。
进一步，所述荧光粉的材料为钇铝石榴石或氮化物荧光粉，所述荧光粉与聚二甲基硅氧烷或有机硅胶的质量比为1:1-1:10。
本发明相对于现有技术，具有以下有益效果：
本发明的具有光引导结构的荧光元件，激光射到荧光元件时，光线进入光引导结构阵列，在凹槽中的填充物中进行内全反射，产生光波导效果，陷入其内，不断地激发荧光，分散能量，光线进一步进入光引导球体，光引导球体的折射率比荧光本体和填充物的低，故射入其中的光线可以进行内全反射，被陷入其中，分散激光的能量，继续进行内全反射，并难以逃逸，故可提高荧光转换效率，减少热量集中，可靠性较高，十分适用于大功率激光车灯等应用环境。
附图说明
图1为本发明实施例1中的荧光元件的结构示意图。
图2为本发明实施例1中的荧光元件的俯视图。
图3为图2沿D-D线的剖视图。
图4为本发明实施例1中的光引导原理图。
图5为本发明实施例1中的模具结构示意图。
图6为本发明实施例2中的荧光元件的俯视图。
图7为图6沿A-A线的剖视图。
图8为本发明实施例2中的光引导原理图。
图9为本发明实施例3中的荧光元件的结构示意图。
图10为本发明实施例3中的荧光元件的另一结构示意图。
图11为本发明实施例4中的荧光元件的结构示意图。
图12为本发明实施例4中的模具结构示意图。
图13为本发明实施例5中的荧光元件的俯视图。
图14为图13沿B-B线的剖视图。
图15为本发明实施例6中的荧光元件的结构示意图。
图16为本发明实施例6中的模具结构示意图。
图17为本发明实施例7中的模具结构示意图。
荧光本体1、凹槽2、光引导球体3、填充物4、模具5、阵列针6。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
本实施例提供了一种具有光引导结构的荧光元件，包括荧光本体。
如图1、图2和图3所示，荧光本体1为圆盘状，厚度为0.5mm-50mm，半径为10mm-100mm，荧光本体的材质为聚二甲基硅氧烷，在其它实施例中，荧光本体的材质可为商品牌号为OE6650的有机硅胶，荧光本体的顶面具有光引导结构阵列，光引导结构阵列为自荧光本体顶面向下凹设的多个凹槽2，凹槽的深度为荧光本体厚度的10％-90％，凹槽的孔径在100μm以下，凹槽内填充有填充物4，填充物的材质为玻璃、硅胶或环氧树脂，填充物的填充量为凹槽深度的10％-100％，填充物的折射率大于荧光本体的折射率。
上述具有光引导结构的荧光元件的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：选取模具5，模具上设有阵列针6，在模具中加入聚二甲基硅氧烷，将荧光粉混入其中，荧光粉和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，荧光粉的材料为钇铝石榴石，在其它实施例中，荧光粉可为氮化物荧光粉；
步骤S2：一次加热固化，温度为300摄氏度，加热时间为0.5小时，固化后拔出模具，得到荧光本体，荧光本体的上光引导结构阵列由模具上的阵列针取出后形成；
步骤S3：在光引导结构阵列中加入填充物；
步骤S4：二次加热固化，温度为300摄氏度，加热时间为0.5小时，固化后取出进行质量检测。
如图1和图5所示，荧光本体的形状与模具形状相同，均为圆盘状，凹槽的截面形状为圆形，光引导结构阵列呈矩形分布，模具上的阵列针为钢针阵列，阵列针的形状为圆形，阵列针的分布呈矩形分布。
如图4所示，激光射到荧光元件时，光线进入光引导结构阵列，在凹槽中的填充物中进行内全反射，产生光波导效果，陷入其内，不断地激发荧光，分散能量。
实施例2
本实施例与实施例1的区别在于，还包括光引导球体。
如图6和图7所示，凹槽的底部设有光引导球体3，光引导球体的折射率大于填充物的折射率，光引导球体的半径为凹槽半径的50％-150％，光引导球体的材质为玻璃、塑料或聚甲基丙烯酸甲酯。
上述具有光引导结构的荧光元件的制备方法，包括以下步骤：
步骤S1：选取模具5，模具上设有阵列针6，在模具中加入聚二甲基硅氧烷，将荧光粉混入其中，荧光粉和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:1，荧光粉的材料为钇铝石榴石，在其它实施例中，荧光粉可为氮化物荧光粉；
步骤S2：一次加热固化，温度为300摄氏度，加热时间为0.5小时，固化后拔出模具，得到荧光本体，荧光本体的上光引导结构阵列由模具上的阵列针取出后形成；
步骤S3：在光引导结构阵列中压入光引导球体；
步骤S4：在光引导结构阵列中加入填充物；
步骤S5：二次加热固化，温度为300摄氏度，加热时间为0.5小时，固化后取出进行质量检测。
如图5和图6所示，荧光本体的形状与模具形状相同，均为圆盘状，凹槽的截面形状为圆形，光引导结构阵列呈矩形分布，模具上的阵列针为钢针阵列，阵列针的形状为圆形，阵列针的分布呈矩形分布。
如图8所示，激光射到荧光元件时，光线进入光引导结构阵列，在凹槽中的填充物中进行内全反射，产生光波导效果，陷入其内，不断地激发荧光，分散能量，光线进一步进入光引导球体，光引导球体的折射率比荧光本体和填充物的低，故射入其中的光线可以进行内全反射，被陷入其中，分散激光的能量，继续进行内全反射，并难以逃逸。
实施例3
本实施例与实施例1的区别在于，所述凹槽的截面形状为三角形(如图9所示)或者矩形(如图10所示)，光引导结构阵列呈矩形分布，一次加热固化，温度为50摄氏度，加热时间为3.0小时，二次加热固化，温度为50摄氏度，加热时间为3.0小时，荧光粉和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:10。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，如图11和图12所示，所述荧光本体的形状与模具均为圆盘状，光引导结构阵列呈圆形分布；一次加热固化，温度为150摄氏度，加热时间为1.5小时，二次加热固化，温度为150摄氏度，加热时间为1.5小时，荧光粉和聚二甲基硅氧烷的质量比为1:5。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，如图13和图14所示，所述光引导结构阵列中的多个凹槽的深度分布呈中间深、两边浅，符合光斑能量分布，能更好的分散入射光的能量。
实施例6
本实施例与实施例1的区别在于，如图15和图16所示，荧光本体的形状和模具的形状为半球形，荧光本体的半径在10mm到100mm之间，光引导结构阵列呈现环形分布，凹槽深度在荧光本体半径的10％-70％。
实施例7
本实施例与实施例1的区别在于，如图17所示，荧光本体的形状和模具的形状为方形，荧光本体的长宽高均在10mm到100mm之间，光引导结构阵列呈矩形分布，其深度在荧光本体高度的10％-90％。
如上所述，便可较好地实现本发明，上述实施例仅为本发明的较佳实施例，并非用来限定本发明的实施范围；即凡依本发明内容所作的均等变化与修饰，都为本发明权利要求所要求保护的范围所涵盖。
