[發明專利]一種基于多功能熒光陶瓷的綠光光源

有效

• 申請號: 202011561206.3
• 申請日: 2020-12-25
• 公開（公告）號: CN112563880B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 陳浩;康健;邵岑;申冰磊;張永麗;羅澤;邱凡
• 申請（專利權）人: 新沂市錫沂高新材料產業技術研究院有限公司
• 主分類號: H01S5/06
• 分類號: H01S5/06;H01S5/026;H01S5/024;H01S5/00;C04B35/622;C04B35/50;C04B35/44
• 代理公司: 蘇州市方略專利代理事務所(普通合伙) 32267
• 代理人: 朱智杰

本發明公開了一種基于多功能熒光陶瓷的綠光光源，包括激光器，散熱基底，透鏡，光纖，熒光陶瓷，外殼。激光器發射的藍光經透鏡耦合進入光纖，藍光經光纖傳輸到熒光陶瓷的表面，激發熒光陶瓷變成綠光，隨后經熒光陶瓷的整形輸出高亮度綠光光源。本發明的熒光陶瓷為平凸透鏡形狀，集發光和整形為一體，節省照明元件，亮度更高。

技術領域

本發明涉及激光照明領域，尤其涉及一種基于多功能熒光陶瓷材料的綠光光源。

背景技術

綠光在生物、工業、印刷、醫療、存儲、顯示和軍事等方面具有廣泛的應用。為了獲得高亮度綠光光源，一般有兩種方案：一是采用綠光半導體激光器或對其進行合束，二是采用藍光激光激發光轉換材料。兩者均涉及激光照明領域。

在第一種技術方案可以獲得極好的激光光譜和波束特性，可以獲得高能量綠光輸出。但是，綠光激光器相對藍光激光器來說它，需要更高的銦組分；由此引發了主要的物理變化，使得晶格常數發生變化并且縮短了帶隙，光輸出功率將會下降，價格昂貴。若采用光纖合束的方案來提高光輸出功率，價格和成本也由此提升，性價比不高。同時，此綠光為激光，只能將用于激光醫療或對其擴束后用于激光投影，不適合應用在一般照明領域。

第二種技術方案優勢顯著。其成本較低、工藝簡單；在保持光轉換材料穩定發光的前提下，只需增加藍光激光器的功率便可獲得更高亮度。近年來，國內學者緊跟世界潮流，針對藍光半導體激光器進行開發，目前已經實現量產，成本進一步下降；同時，國內針對光轉換材料的研究也不斷拓展，由熒光粉到熒光玻璃，再到熒光陶瓷，目前均可實現量產化。

熒光轉換方案，一種是采用透鏡聚焦藍光，用于傳輸到熒光陶瓷的表面，隨后激發熒光陶瓷；另一種是光纖傳導激光藍光傳輸到熒光陶瓷的表面，隨后激發熒光陶瓷。相比前者，光纖傳導激光藍光的方案能將激發源和發射源這兩個熱源分離，單獨進行散熱處理；兩者的相對位置隨意調節，設計靈活性高。同時，光纖直接導出藍光相比采用透鏡將藍光聚焦到陶瓷表面的方式，系統穩定性更好。但是，熒光轉換的兩種方案存在以下問題：1）光學系統仍較為復雜；2）針對熒光陶瓷，還需采用二次光學設計元件誘導發光、設計相關散熱裝置穩定器件運行。因此，熒光轉換綠光光源有待進一步設計與延伸，來獲得高亮度的綠光光源。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題，提出一種基于多功能熒光陶瓷的激光照明用綠光光源，簡化激光照明光源系統構成。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：

一種基于多功能熒光陶瓷的綠光光源，包括激光器，散熱基底，透鏡，光纖，熒光陶瓷，外殼。

所述熒光陶瓷為平凸透鏡形狀，集發光和整形為一體；所述激光器發射的藍光經透鏡耦合進入光纖，藍光經光纖傳輸到熒光陶瓷的表面，激發熒光陶瓷變成綠光，產生的綠光經熒光陶瓷的整形變成平行光束。

優選的，所述激光器發射的波長為450~465 nm；

優選的，所述散熱基底的材質為紫銅或鋁；

優選的，所述透鏡為球面透鏡、漸變折射率透鏡中的一種；

優選的，所述熒光陶瓷為Ce:LuAG熒光陶瓷；Ce摻雜濃度為0.05~1.0 at%。

優選的，所述“平凸透鏡型熒光陶瓷”的制作方式為“凝膠注模成型+真空燒結”；即光學設計結合制備工藝過程。具體制作步驟如下：