一种透射式激光照明系统技术方案

本发明专利技术公开的一种透射式激光照明系统，涉及激光照明技术领域。该系统包括依次设置的蓝光激光器、陶瓷组合件、透镜以及散热基底，散热基底分别与蓝光激光器和透明陶瓷片连接；陶瓷组合件包括用于导热的透明陶瓷片以及用于吸收蓝光转换发出黄光的荧光陶瓷片，透明陶瓷片为YAG或LuAG体系，荧光陶瓷片为Ce掺杂的Al2O3‑

【技术实现步骤摘要】
一种透射式激光照明系统


[0001]本专利技术涉及激光照明
，具体涉及一种透射式激光照明系统。

技术介绍

[0002]激光照明是继白光发光二极管(Light
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emitting
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diode,LED)照明技术之后的下一代照明技术，具环保节能、高光效、高效率、体积小等显著优点。在远超LED功率密度(>10W/mm2)的激发下，激光对光转换材料的服役稳定性和发光稳定性提出了新的要求。相比目前广泛使用的荧光粉体，有且只有荧光陶瓷具有高的热导率，并可通过Al2O3掺杂进一步提升热导率，这是荧光陶瓷第一个显著优势。荧光陶瓷允许通过离子掺杂、微结构设计(如孔隙、第二相、晶粒尺寸)、改变厚度和表面状态等手段实现不同应用场景下性能的调控。这是荧光陶瓷区别荧光粉的第二个显著优势。因此，具有高导热系数、良好热猝灭性能的Al2O3‑
Ce:YAG荧光陶瓷是最有前景的激光照明用荧光转换材料。
[0003]激光照明追求高功率、高亮度，因此发光元件的面积要尽可能小。在封装形式上，荧光陶瓷的封装是大家忽略的，也是最关键的一环。目前小尺寸Al2O3‑
Ce:YAG荧光陶瓷的封装方式及优缺点如下：
[0004]1.硅胶+白胶：荧光陶瓷的四周涂覆白胶，并与蓝宝石基底进行贴合。应用场景主要为激光大灯。这种采用蓝宝石基底的方案，具有高的发光效率。然而，荧光陶瓷产生的热量首先通过硅胶，随后才能进入散热基底。硅胶的热导率较差，不能够及时散热基底中，只适用蓝光功率3.0～5.0W。
[0005]2.机械固定：荧光陶瓷四周与散热基底接触。应用场景主要为激光手电。这种方案散热性能较好。为实现稳定固定和增加接触面积，当前设计中增大了荧光陶瓷的尺寸(约)，亮度下降幅度很大。
[0006]3.焊料焊接：陶瓷底面与散热基底接触。应用场景主要为激光投影仪。这种散热性能最好，然而，焊接的封装形式意味着荧光陶瓷只能应用于反射式照明系统；且照明系统中存在明显的蓝色光斑，不能用于一般照明。
[0007]另外，在陶瓷结构设计上，中国专利技术专利CN113024253A公开了一种用于激光照明的高显色性包边复合结构波长转换陶瓷及其制备方法，将荧光陶瓷应用于反射式照明系统，红光与黄光中心部激发后产生的黄光以及陶瓷表面反射的蓝光混合，提高光源显色性。中国专利技术专利CN111285680A公开了用于激光照明的包边复合结构荧光陶瓷及制备方法，其采用非发光元件与发光中心圆部激发后产生的黄光混合，来消除荧光陶瓷周边黄光圈现象。以上两个专利也存在一些共性问题：
[0008]1.均适合反射式照明系统，若用于透射式照明系统，两种材料的种类、结构、尺寸尚需进一步优化。
[0009]2.设计方案都增大了陶瓷的发光面积，不利于获得高亮度光源。
[0010]3.没有对荧光陶瓷的封装提出进一步的设计。
[0011]4.包边陶瓷的组合方式上存在重大隐患。两类陶瓷分开制备，随后组合在一起，中
间接触面存在大量空气，极不利于陶瓷的散热，严重影响陶瓷发光，甚至死灯。
[0012]因此，需要一种既不增加荧光陶瓷的发光面积，又能够实现优异散热性能的激光照明结构和系统。

技术实现思路

[0013]鉴于此，本专利技术公开了一种透射式激光照明系统，能有效提高荧光材料的运行稳定性，并显著提升光源的光源效率。
[0014]根据本专利技术的目的提出的一种透射式激光照明系统，包括依次设置的用于发射激光的蓝光激光器、陶瓷组合件、用于汇聚蓝光和黄光的透镜以及设置于整个系统外、用于系统散热的散热基底，所述散热基底分别与蓝光激光器和透明陶瓷片连接；所述陶瓷组合件包括用于导热的透明陶瓷片以及用于吸收蓝光转换发出黄光的荧光陶瓷片，所述透明陶瓷片为YAG或LuAG体系，所述荧光陶瓷片为Ce掺杂的Al2O3‑
YAG或Al2O3‑
LuAG体系，所述荧光陶瓷片与透明陶瓷片通过凝胶注模和真空烧结组合在一起。
[0015]优选的，所述荧光陶瓷片厚度为0.1～0.2mm，半径为1.0～2.0mm；透明陶瓷片厚度为0.2～0.4mm，半径为4.0～6.0mm，在555nm的直线透过率为79.0～81.0％；所述荧光陶瓷片设置于透明陶瓷片中部成型的凹槽内。
[0016]优选的，所述凝胶注模采用的体系为PIBM或AM体系。
[0017]优选的，所述蓝光激光器的输出波长为450nm，蓝光输出功率为5.0～10.0W，经透镜出射的光束，发光效率为155～220lm/W，光通量为1100～1550lm。
[0018]优选的，所述散热基底为金属铝或紫铜。
[0019]优选的，所述透镜为非球面透镜或菲涅尔透镜。
[0020]优选的，所述陶瓷组合件制备步骤包括：
[0021]步骤一：根据透明陶瓷片的尺寸设计模具，将透明陶瓷浆料导入模具中，静置2.0～10.0h，形成素坯。
[0022]步骤二：将荧光陶瓷浆料导入透明陶瓷素坯中，静置2.0～10.0h。
[0023]步骤三：排胶，排胶温度800～900℃，时间12.0～24.0h。
[0024]步骤四：真空烧结，烧结温度1780～1820℃，时间12.0～24.0h。
[0025]与现有技术相比，本专利技术公开的一种透射式激光照明系统的优点是：
[0026](1)本专利技术在荧光陶瓷周围烧制不发光、高导热的透明陶瓷，导热系数和膨胀系数与荧光陶瓷一致，因此在降低发光面积基础上，同样实现了优异的散热性能，运行稳定性更好。
[0027](2)本专利技术中荧光陶瓷的尺寸在2.0mm以下，发光面积小，光学扩展量更低，亮度更高。
[0028](3)本专利技术采用蓝光激光器、荧光材料、透镜元件一体化封装，减少照明系统中的散热元件和光整形元件，集成化更高。
附图说明
[0029]为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发
明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。
[0030]图1为本专利技术公开的一种透射式激光照明系统示意图。
[0031]图2为本专利技术公开的一种透射式激光照明系统光路图。
[0032]图中：1
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蓝光激光器；2
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散热基底；3
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荧光陶瓷片；4
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透明陶瓷片；5
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透镜。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本专利技术保护的范围。
[0034]图1
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图2示出本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种透射式激光照明系统，其特征在于，包括依次设置的用于发射激光的蓝光激光器(1)、陶瓷组合件、用于汇聚蓝光和黄光的透镜(5)以及设置于整个系统外、用于系统散热的散热基底(2)，所述散热基底(2)分别与蓝光激光器(1)和透明陶瓷片(4)连接；所述陶瓷组合件包括用于导热的透明陶瓷片(4)以及用于吸收蓝光转换发出黄光的荧光陶瓷片(3)，所述透明陶瓷片(4)为YAG或LuAG体系，所述荧光陶瓷片(3)为Ce掺杂的Al2O3‑
YAG或Al2O3‑
LuAG体系，所述荧光陶瓷片(3)与透明陶瓷片(4)通过凝胶注模和真空烧结组合在一起。2.根据权利要求1所述的一种透射式激光照明系统，其特征在于，所述荧光陶瓷片(3)厚度为0.1～0.2mm，半径为1.0～2.0mm；透明陶瓷片(4)厚度为0.2～0.4mm，半径为4.0～6.0mm，在555nm的直线透过率为79.0～81.0％；所述荧光陶瓷片(3)设置于透明陶瓷片(4)中部成型的凹槽内。3.根据权利要求1所述的一种透射式激...

【专利技术属性】
技术研发人员：张乐，康健，陈东顺，陈士卫，贺凌晨，陈浩，
申请(专利权)人：江苏锡沂高新材料产业技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：