[發明專利]一種基于棒狀光轉換材料的高亮度綠光光源裝置

有效

• 申請號: 202011118334.0
• 申請日: 2020-10-19
• 公開（公告）號: CN112130411B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 張樂;康健;陳東順;邵岑;周天元;王騁;李明;李延彬;陳浩
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: G03B21/20
• 分類號: G03B21/20;G03B21/16;F21V7/00;F21V9/32;F21V19/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 周敏

本發明公開了一種基于棒狀光轉換材料的高亮度綠光光源裝置，包括激光器、反射鏡、熒光轉換棒、散熱基底；其中，激光器傾斜放置在熒光轉換棒的右端面上方，激光器的出光方向與水平面的夾角為30～40°；反射鏡位于熒光轉換棒的右端面一側，反射鏡與熒光轉換棒右端的距離為1.0mm～5.0mm，熒光轉換棒呈圓柱狀，左端面為拋光斜面，拋光斜面的方向與激光器的出光方向垂直；激光器和熒光轉換棒內置在散熱基底中，與散熱基底緊密貼合，散熱基底左端面為斜面，傾斜角度與熒光轉換棒左端面的傾斜角度相同。本發明采用斜面拋光的光轉換材料，打破了傳統豎直拋光的光材料的全反射效應和發光對稱性，極大地提高了光轉換材料的綠光輸出效率和光源的發光效率。

技術領域

本發明涉及激光顯示技術領域，具體涉及一種基于棒狀光轉換材料的高亮度綠光光源裝置。

背景技術

激光顯示技術(Laser display technique,LDT)具有色彩豐富、飽和度高、對比度強等顯著優勢，被廣泛認為是大屏幕投影、激光電視、手機投影等未來高端顯示的主流技術。其色域覆蓋率可以達到人眼所能識別色彩空間的90％以上，最真實地再現客觀世界豐富、艷麗的色彩，稱為“人類視覺史上的革命”。激光顯示主要有投影式和掃描式兩種形態，核心背光源主要為三基色光源，即藍光、綠光、紅光。其中，綠光具有最高的視見函數，對人眼在可見光范圍內最敏感，在混合的過程中占據極其重要的位置。因此，高亮度綠光光源的合成技術和集成器件是獲得高亮度激光顯示光源必不可少的一環。

當前高亮度綠光光源的合成方式主要有兩種：一種是多個綠光半導體激光器(LD)組合作為泵浦源模組，但由于LD固有的半導體材料發光屬性，其電光轉換效率也只有10％，接近500RMB/W綠光光源((NUGM03T,520nm)；另外一種為“LED/LD+光轉換材料”的熒光轉換合成技術，此方案結構簡單，效率更高，成本較低，是當前高亮度綠光光源最佳合成方案。其一般采用低濃度摻雜的棒狀熒光材料作為光轉換材料，有利于解決光轉換材料的“熱猝滅”和“濃度猝滅”效應引起低轉換效率的問題，極大提高器件的發光效率。文獻1(Light-emitting diode pumped luminescent concentrators:a new opportunity for low-cost solid-state lasers)和文獻2(基于Ce:YAG熒光晶體的高流明密度光源)均提出采用藍光LED模組作為泵浦源對單晶片(棒)進行側面泵浦。但存在一些難以避免的問題：1)藍光LED作為目前固態照明中應用最廣泛的泵浦源，其固有的效率驟降和功率密度低(2W/mm2)的特征限制其集成化和小型化；2)采用LED側面泵浦，藍光均勻照射，這會導致遠離輸出端面的熒光再吸收，如文獻3(Low Etendue Yellow-Green Solid-State Light Generationby Laser-pumped LuAG:Ce Ceramic)，同樣存在類似的現象；3)兩篇文獻中均選擇鍍膜方案來提高藍光的吸收率和黃光的利用率，成本較高。綜合來看，采用LED側面泵浦源和進一步對棒狀材料鍍膜的方式不是獲得高亮度光源及實現產業化最有效的途徑。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于棒狀光轉換材料的高亮度綠光光源裝置。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：一種基于棒狀光轉換材料的高亮度綠光光源裝置，包括激光器、反射鏡、熒光轉換棒、散熱基底；其中，

所述激光器傾斜放置在熒光轉換棒的右端面上方，所述激光器的出光方向與水平面的夾角為30～40°；所述反射鏡位于所述熒光轉換棒的右端面一側，反射鏡與熒光轉換棒右端的距離為1.0mm～5.0mm，所述熒光轉換棒呈圓柱狀，左端面為拋光斜面，拋光斜面的方向與激光器的出光方向垂直；所述激光器和熒光轉換棒均內置在所述散熱基底中，與散熱基底緊密貼合，所述散熱基底左端面為斜面，傾斜角度與熒光轉換棒左端面的傾斜角度相同。

優選的，所述激光器的出光方向與水平面的夾角為33.3°。

優選的，所述激光器入射至反射鏡的表面的光斑半徑為0.5mm～1.0mm。