本發(fā)明涉及半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，具體涉及一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)

背景技術(shù)：

1、激光照明因其高亮度和低展率而被廣泛認(rèn)為是新一代固態(tài)照明技術(shù)。與三色激光二極管的組合相比，基于藍(lán)色ld的熒光粉轉(zhuǎn)換技術(shù)具有更簡(jiǎn)單的集成技術(shù)和更低的制造成本，使其成為最受歡迎的方式。熒光粉作為熒光粉轉(zhuǎn)換技術(shù)的關(guān)鍵組成部分，決定著發(fā)光的顏色、強(qiáng)度、效率。傳統(tǒng)的有機(jī)樹脂基熒光粉由于穩(wěn)定性差和導(dǎo)熱性低(0.1～0.5w?m-1k-1)，當(dāng)藍(lán)色ld的功率密度超過10w/mm2時(shí)，通常會(huì)發(fā)生碳化，已被證明不是激光照明的候選者。近年來，所有具有較高導(dǎo)熱性的無機(jī)塊體熒光粉，如玻熒光玻璃(～1w?m-1k-1)、單晶(9～14w?m-1k-1)和透明陶瓷(7～9w?m-1k-1)、復(fù)相熒光陶瓷(20～60w?m-1k-1)，可以承受藍(lán)色ld的～40w/mm2的功率密度，近年來已被驗(yàn)證適用于激光照明。

2、ce:luag熒光陶瓷具有高效、高熱穩(wěn)定性等優(yōu)異性能，是目前激光照明用熒光陶瓷的研究熱點(diǎn)。特別是在沒有封裝的情況下，發(fā)光效率可以保持在250-300lm/w的范圍內(nèi)(專利：一種激光照明用高熱導(dǎo)mgo/luag:ce復(fù)合熒光陶瓷及其制備方法)。然而，對(duì)于陶瓷基封裝ld照明器件，由于光收集的方向以及次級(jí)光學(xué)元件的光損失，與任意發(fā)射的ce:luag陶瓷磷光體相比，發(fā)光效率通常會(huì)降低。例如，在存在al2o3、au金屬膜等反射層的情況下，反射封裝的效率接近200lm/w。值得一提的是，在透射模式下(具有技術(shù)更簡(jiǎn)單、無激光散斑的優(yōu)點(diǎn)，使其成為商業(yè)技術(shù)解決方案)，發(fā)光效率通常低于100lm/w，這主要是由于陶瓷板的熒光發(fā)射中正向光僅占33％，光整形系統(tǒng)的封裝角度將進(jìn)一步減少有效光的收集量。例如，用于汽車前照燈的典型商用激光照明模塊(歐司朗商用產(chǎn)品，基于ce:yag陶瓷板)的發(fā)光效率相對(duì)較低，通常集中在100-120lm/w。有論文證明(文獻(xiàn)co-sintered?ceramic?converter?fortransmissive?laser-activated?remote?phosphor?conversion)，采用al2o3側(cè)面包裹和二向色鏡底部濺射的方案改變了熒光的發(fā)射方向，將照明設(shè)備的正面發(fā)光效率提高到150-160lm/w。但是，這增加了材料制備和設(shè)備封裝的難度，同時(shí)也增加了制造成本。

3、因此，迫切需要設(shè)計(jì)一種簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)的透射模式，應(yīng)用于高效大功率的激光照明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為半導(dǎo)體照明領(lǐng)域，尤其是激光照明系統(tǒng)領(lǐng)域提供一種簡(jiǎn)單、高效的透射式封裝，以提升前置光發(fā)光效率。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

3、一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，包括光整形元件、ce:luag陶瓷棒、硅膠、連接元件、尾纖激光器、散熱器；所述ce:luag陶瓷棒置于光整形元件內(nèi)中央，其底部與光整形元件通過硅膠連接，所述尾纖激光器通過連接元件與光整形元件連接，所述散熱器位于尾纖激光器底部；所述尾纖激光器發(fā)射藍(lán)光照射在ce:luag陶瓷棒上；所述ce:luag陶瓷棒發(fā)射熒光，經(jīng)光整形元件出射；所述硅膠、散熱器用于系統(tǒng)散熱。

4、優(yōu)選的，所述光整形元件為橘面反光杯，表面反射率為95～98％，底面直徑為5～9mm；

5、優(yōu)選的，所述ce:luag陶瓷棒在800nm處的透過率為74.3～78.1％。

6、優(yōu)選的，所述ce:luag陶瓷棒(02)中ce摻雜濃度為0.01～0.1at.％，陶瓷棒的截面為邊長(zhǎng)0.9～1.0mm的正方形，陶瓷棒的長(zhǎng)度為10mm。

7、優(yōu)選的，所述硅膠為ab膠，a膠與b膠的質(zhì)量比為100:10～12，厚度為0.8～1.0mm，固化時(shí)間為5～6h。

8、優(yōu)選的，所述連接元件為光纖連接器，類型為fc、sc端口。

9、優(yōu)選的，所述尾纖激光器為藍(lán)色激光二極管，光纖輸出端類型為fc或sc；發(fā)射波長(zhǎng)為445～465nm，光斑大小為0.1mm2，功率4～4.7w。

10、優(yōu)選的，所述散熱器為紫銅或金屬鋁。

11、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

12、1.相比當(dāng)前的透射式系統(tǒng)常用的片狀陶瓷，本發(fā)明采用棒狀luag陶瓷，可以實(shí)現(xiàn)更高的光通量。當(dāng)前，片狀的熒光陶瓷由于4π發(fā)光和收光系統(tǒng)的原因，導(dǎo)致光源的前置光效率僅100lm/w，進(jìn)一步提升的鍍膜工藝難度大，對(duì)材料提出了更高的要求(如表面拋光、濺射厚度等)。本發(fā)明創(chuàng)新設(shè)計(jì)棒狀luag陶瓷，其4π發(fā)光可通過反光杯進(jìn)行收集，大大提升了前置光的效率。更重要的是，采用硅膠封裝可實(shí)現(xiàn)其穩(wěn)定運(yùn)行，在滿足高效率的前提下，功率密度可達(dá)47w/mm2。

13、2.本發(fā)明用硅膠將熒光轉(zhuǎn)換元件和光整形元件組合在一起，采用光纖連接端子將激發(fā)光元件與上述組件進(jìn)行組合，且能夠穩(wěn)定運(yùn)行；工藝簡(jiǎn)單，光源集成度高，適合產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)特征：

1.一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，其特征在于，包括光整形元件(01)、ce:luag陶瓷棒(02)、硅膠(03)、連接元件(04)、尾纖激光器(05)、散熱器(06)；所述ce:luag陶瓷棒(02)置于光整形元件(01)內(nèi)中央，其底部與光整形元件(01)通過硅膠(03)連接，所述尾纖激光器(05)通過連接元件(04)與光整形元件(01)連接，所述散熱器(06)位于尾纖激光器(05)底部；所述尾纖激光器(05)發(fā)射藍(lán)光照射在ce:luag陶瓷棒(02)上；所述ce:luag陶瓷棒(02)發(fā)射熒光，經(jīng)光整形元件(01)出射；所述硅膠(03)、散熱器(05)用于系統(tǒng)散熱。

2.如權(quán)利要求1所述的一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，其特征在于，所述光整形元件(01)為橘面反光杯，表面反射率為95～98％，底面直徑為5～9mm。

3.如權(quán)利要求1所述的一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，其特征在于，所述ce:luag陶瓷棒(02)在800nm處的透過率為74.3～78.1％。

4.如權(quán)利要求1所述的一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，其特征在于，所述ce:luag陶瓷棒(02)中ce摻雜濃度為0.01～0.1at.％，陶瓷棒的截面為邊長(zhǎng)0.9～1.0mm的正方形，陶瓷棒的長(zhǎng)度為10mm。

5.如權(quán)利要求1所述的一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，其特征在于，所述硅膠(03)為ab膠，a膠與b膠的質(zhì)量比為100:10～12，厚度為0.8～1.0mm，固化時(shí)間為5～6h。

6.如權(quán)利要求1所述的一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，其特征在于，所述連接元件(04)為光纖連接器，類型為fc、sc端口。

7.如權(quán)利要求1所述的一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，其特征在于，所述尾纖激光器(05)為藍(lán)色激光二極管，光纖輸出端類型為fc或sc；發(fā)射波長(zhǎng)為445～465nm，光斑大小為0.1mm2，功率4～4.7w。

8.如權(quán)利要求1所述的一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，其特征在于，所述散熱器(06)為紫銅或金屬鋁。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種高前置光效率的透射式激光照明系統(tǒng)，包括光整形元件、Ce:LuAG陶瓷棒、硅膠、連接元件、尾纖激光器、散熱器；所述Ce:LuAG陶瓷棒與光整形元件通過硅膠進(jìn)行連接，所述尾纖激光器通過連接元件與光整形元件進(jìn)行連接，所述散熱器位于尾纖激光器底部。本發(fā)明設(shè)計(jì)的照明系統(tǒng)，耐藍(lán)光功率高；光源發(fā)光效率高、集成度高；工藝簡(jiǎn)單，適合產(chǎn)業(yè)化。

技術(shù)研發(fā)人員：張樂,胡運(yùn)生,康健,邵岑,李延彬,周天元,張洪浩,周春鳴,陳浩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇錫沂高新材料產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19