新一代高功率、高亮度激光照明技术研究获重大突破

固态激光照明因其体积小、效率高、亮度大，在照明应用中发挥着重要的作用。目前，人们将蓝色LD芯片用来激发黄色荧光粉，通过蓝光和黄光结合形成白光。然而由于蓝光芯片可以在高激发功率密度下快速达到高温，有机树脂较低的热导率(0.1-0.4 W m-1K-1)，较差的热稳定性和化学稳定性导致它并不是蓝色LD应用的理想色彩转换器。幸运的是，当把荧光粉均匀地分散到玻璃基体中，然后在低温烧结时，荧光玻璃(PiG)表现出了很高的化学稳定性和热稳定性。它不仅可以与各种荧光粉结合，实现全光谱照明，还可以通过调节荧光粉的浓度和样品的厚度，发出白光。因此，PiG已经成为最常用的色彩转换材料。此外，由于蓝宝石具有较高的热导率，PiGF通过在蓝宝石衬底上印刷PiG来增强耐热性。荧光玻璃蓝宝石薄膜具有较高的光效和激光饱和阈值，这使其成为激光照明领域下一个有前途的候选者。

近日，温州大学向卫东教授课题组采用简便、通用的共烧方法在较低温度下制备了YAG: Ce PiG。确定了最佳烧结温度(900 ℃)和最佳玻璃粉粒径(50 μm)。优化后的样品具有较高的量子效率。为了获得白光并获得高的激光饱和阈值，将优化后的YAG: Ce PiG通过简单的方法涂敷在蓝宝石衬底上获得YAG: Ce PiGF。结果表明，荧光粉与玻璃基体的腐蚀反应轻微。因此，YAG: Ce PiG和YAG: Ce PiGF具有优异的热发光性能。优化后的YAG: Ce PiG的LE为240 lm/W (2.18 W/mm2)，YAG: Ce PiGF的LE为251.5 lm/W (激光功率密度为8 W/mm2时)。这些结果为高功率和高亮度LD照明提供了巨大潜力。本文的研究成果为新一代高功率、高亮度激光照明技术的发展提供了系统的研究思路。

相关科研成果发表在近期的《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》期刊上（DOI: 10.1021/acssuschemeng.2c02657），温州大学为第一通讯单位，20级硕士研究生包舒扬为第一作者，我院向卫东教授和梁晓娟研究员为论文的共同通讯作者，相关工作受到浙江省重点研发项目（No. 2021C01024）的支持。

原文链接：

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssuschemeng.2c02657

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