技术领域
[0001] 本发明涉及激光照明领域,具体涉及一种高显指高亮度的激光照明光源。
相关背景技术
[0002] 激光照明是一种先进的照明技术,利用激光器产生的高亮度、高聚焦度的激光束来实现照明。相比传统的白炽灯、荧光灯或LED灯等光源,激光照明具有许多优势,包括高效能、节能、可调节光谱、寿命长、色彩鲜艳等。激光照明是基于半导体激光器和荧光转换材料的照明方案,目前正逐渐取代传统的LED照明,成为新一代固态照明光源。而荧光材料作为极光照明光源的核心元件,为了提升照明光源的显色性能,通常采用叠层结构的荧光体,如YAG:Ce/YAG:Ce,Cr,(Y,Gd)AG:Ce/YAG:Ce,Pr,LuAG:Ce/LuAG:Mn等,文献(Unique sandwich design of high‑efficiency heat‑conducting phosphor‑in‑glass film for high‑quality laser‑driven white lighting.J ADV CERAM,11(12)2022.)报道中采用红粉层与绿粉层的复合,制备而成用于提高显色指数。然而这种垂直结构的荧光体,它存在着被RGB荧光体重吸收的现象,最终导致发光效率的下降。
[0003] 此外,针对不同照明应用的场所中,如一些室内照明、医疗照明和商场货架照明,都对显色指数有这更高的要求,一般为80~90左右,并且对于光源的亮度也是具有一些要求。在面对激光激发时,荧光转换的过程中会不可避免的产生大量的热量,如果温度过高会造成发光强度降低,进而影响照明质量。例如CN115490508A公开了一种用于白光LD照明的复合荧光陶瓷及其制备方法,采用红光层、绿光层和黄光层的三层复合,提升了显色指数,但是这种结构存在着荧光重吸收的影响,并且也没有考虑陶瓷结构的散热,在面对大功率激光照明时,由于热效应的存在,可能会引起发光效率的严重下降。
[0004] 因此,鉴于以上问题,有必要提出一种显色指数更高,且具有更好的发光亮度和散热性能的激光照明光源,以满足照明领域对此的需求。
具体实施方式
[0027] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
[0028] 实施例1
[0029] 如图1所示的一种高显指高亮度的激光照明光源,包括蓝光激光器1、光纤2、散热基底3、复合荧光陶瓷4以及外壳5。
[0030] 蓝光激光器1适用于发射激光激发复合荧光陶瓷4,蓝光激光器1的输出波长为450nm,输出功率为20W;光纤2用于传输蓝色激光,芯径为250μm;散热基底3为铜或氮化铝,用于散热;外壳5为PC材质,光透过率为75%。
[0031] 如图2、图3所示,YAG:Ce陶瓷7用于吸收蓝光产生黄光发射,YAG:Ce,Mn陶瓷8用于吸收蓝光补充红光发射,LuAG:Ce陶瓷9用于吸收蓝光产生绿光发射,YAG陶瓷6则作为散热通道提供散热。YAG:Ce陶瓷中,Ce掺杂浓度为0.05at%;YAG:Ce,Mn的Ce掺杂浓度为0.5at%,Mn的掺杂浓度为0.8at%;LuAG:Ce的Ce掺杂浓度为0.01at%。复合荧光陶瓷的具体制备方法,包含一下步骤:
[0032] 步骤一:分别制备YAG粉体、YAG:Ce粉体、YAG:Ce,Mn粉体和LuAG:Ce粉体;
[0033] 步骤二:将50gYAG:Ce粉体、50gYAG:Ce,Mn粉体和50gLuAG:Ce粉体分别与加入0.15g的分散剂柠檬酸胺、0.45g的pH调节剂四甲基氢氧化铵、0.75g的单体丙烯酰胺、0.1g的N‑N’亚甲基双丙烯酰胺、纯水和Al2O3磨球,在140r/min球磨8h后过滤出浆料,浆料固含量为40vol.%,真空除泡后加入80μL四甲基乙二胺,混合均匀;
[0034] 步骤三:将采用凝胶注模方式将所制备的YAG:Ce、YAG:Ce,Mn和LuAG:Ce浆料注入120°扇形结构、高度1mm、半径3mm的模具中,在50℃下进行热引发,凝固成型后的坯体在恒温恒湿箱中25℃、湿度为30%环境下干燥12h,干燥后放入马弗炉中排胶,排胶温度为600℃,排胶时间24h,得到陶瓷素坯;
[0035] 步骤四:将YAG:Ce、YAG:Ce,Mn和LuAG:Ce素坯放入干压模具中,并且在素坯四周包裹YAG粉体,干压成型,得到复合陶瓷坯体圆片;将复合陶瓷坯体圆片放入真空烧结炉中烧结,真空烧结温度为1800℃,保温时间8h得到复合荧光陶瓷,在马弗炉中进行空气退火,退火温度为1400℃,退火时间8h,陶瓷表面抛光处理后得到0.8mm的复合荧光陶瓷器件。
[0036] 蓝光激光器1发射的蓝光经过光纤2传输到复合荧光陶瓷4的表面发出白光,光源的显色指数为81.8,色温4900K。并且发光亮度在入射功率5W时仍能保持1025lm,具有优异的发光性能。
[0037] 实施例2
[0038] 如图1所示的一种高显指高亮度的激光照明光源,包括蓝光激光器1、光纤2、散热基底3、复合荧光陶瓷4以及外壳5。
[0039] 蓝光激光器1用于发射激光激发复合荧光陶瓷4,蓝光激光器1的输出波长为450nm,输出功率为20W;光纤2用于传输蓝色激光,芯径为250μm;散热基底3为铜或氮化铝,用于散热;外壳5为PC材质,光透过率为75%。
[0040] 如图2、图3所示,YAG:Ce陶瓷7用于吸收蓝光产生黄光发射,YAG:Ce,Mn陶瓷8用于吸收蓝光补充红光发射,LuAG:Ce陶瓷9用于吸收蓝光产生绿光发射,YAG陶瓷6则作为散热通道提供散热。YAG:Ce陶瓷中,Ce掺杂浓度为0.1at%;YAG:Ce,Mn的Ce掺杂浓度为1at%,Mn的掺杂浓度为1.2at%;LuAG:Ce的Ce掺杂浓度为0.1at%。复合荧光陶瓷的具体制备方法,包含一下步骤:
[0041] 步骤一:分别制备YAG粉体、YAG:Ce粉体、YAG:Ce,Mn粉体和LuAG:Ce粉体;
[0042] 步骤二:将50gYAG:Ce粉体、50g YAG:Ce,Mn粉体和50g LuAG:Ce粉体分别与加入0.25g的分散剂柠檬酸胺、0.6g的pH调节剂四甲基氢氧化铵、1.3g的单体丙烯酰胺、0.15g的N‑N’亚甲基双丙烯酰胺、纯水和Al2O3磨球,在200r/min球磨12h后过滤出浆料,浆料固含量为40vol.%,真空除泡后加入80μL四甲基乙二胺,混合均匀;
[0043] 步骤三:将采用凝胶注模方式将所制备的YAG:Ce、YAG:Ce,Mn和LuAG:Ce浆料分别注入140°、120°和100°的扇形结构、高度2mm、半径5mm的模具中,在80℃下进行热引发,凝固成型后的坯体在恒温恒湿箱中40℃、湿度为60%环境下干燥15h,干燥后放入马弗炉中排胶,排胶温度为800℃,排胶时间36h,得到陶瓷素坯;
[0044] 步骤四:将YAG:Ce、YAG:Ce,Mn和LuAG:Ce素坯放入干压模具中,并且在素坯四周包裹YAG粉体,干压成型,得到复合陶瓷坯体圆片,将复合陶瓷坯体圆片放入真空烧结炉中烧结,真空烧结温度为1800℃,保温时间15h得到复合荧光陶瓷,在马弗炉中进行空气退火,退火温度为1450℃,退火时间15h,陶瓷表面抛光处理后得到1.2mm的复合荧光陶瓷器件。
[0045] 蓝光激光器1发射的蓝光经过光纤2传输到复合荧光陶瓷4的表面发出白光,光源的显色指数为84.5,色温4900K。发光亮度在入射功率5W时为923lm。
[0046] 以上所述,仅为本发明的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,都应涵盖在本发明的保护范围之内。