CN110360469A - 一种基于荧光体的全光谱激光 - Google Patents
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Abstract
本发明属于LED照明领域,公开了一种基于荧光体的全光谱激光,包括近紫外激光器、准直器、扩束器和混合荧光体,准直器设于近紫外激光器与扩束器之间,近紫外激光器输出近紫外光,先经准直器校准后再经扩束器扩束,照射到混合荧光体上,激发混合荧光体产生蓝光、绿光和红光,并混合成白光。本发明具有光电转换效率高、发光强度大、功率小、结构简单等优点,解决了现有大功率白光LED存在散热、功率增大、电源设计复杂的问题。
Description
技术领域
本发明属于LED照明领域,涉及一种基于荧光体的全光谱激光。
背景技术
近几年来,在全球节能减排的倡导以及各国政府的政策扶持下,LED照明在全世界内得到了快速发展,LED不仅没有传统的荧光灯、白炽灯所具有的缺点,而且还有着体积小、寿命长等诸多优点。
目前市场上的家用LED灯具已经趋于饱和,因此一些研究人员开始向工业照明研究,而工业上常常需要用到大功率白光照明,想要提高LED的发光强度,一种办法是提高LED单灯的功率,而另一种是使用LED阵列来实现。LED是光致发光的方式,80%~90%的电能都会以热能的形式释放,因此,上述两种方法必然都会增加整灯的功率从而引发散热问题,导致LED寿命的减少、光衰的加剧。
另一方面,白光LED照明的实现常常使用的手段是利用多种荧光粉混合封装或者是RGB混合,前者需要考虑到温度对荧光的影响,后者则要对电源进行设计,两种方式的实现都比较复杂。如中国专利文献CN 105578678A公开的“一种白光大功率LED驱动电路”,提出的电路包括LED模块、驱动模块、DC/AC模块、功率因数校正模块以及保护模块,所述的功率因数校正模块是8-450V转换为稳定的7.5V电压,虽然解决了大功率LED白光的电路问题,但不仅增加了研发成本,大大降低了驱动电源的便携性。因此,目前大功率白光LED存在散热、功率增大、电源设计复杂的问题。
发明内容
为了解决现有大功率白光LED存在散热、功率增大、电源设计复杂的问题,本发明提供一种基于荧光体的全光谱激光。
本发明的技术方案如下:
一种基于荧光体的全光谱激光,包括近紫外激光器、准直器、扩束器和混合荧光体,所述的准直器设于所述的近紫外激光器与所述的扩束器之间,所述的近紫外激光器输出近紫外光,先经所述的准直器校准后再经所述的扩束器扩束,照射到所述的混合荧光体上,激发所述的混合荧光体产生蓝光、绿光和红光,并混合成白光,
其中,所述的混合荧光体分三个区,分别为蓝色荧光区、红色荧光区以及绿色荧光体区,体积比分别为1~3∶1~3∶1~3,
所述的蓝色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加硅酸铯盐基质掺杂Eu2+稀土元素在1100℃~1200℃下烧结8min~25min,再在400℃~500℃温度下处理2h~5h形成的蓝色荧光体;
所述的红色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钼酸盐基质、氧化镥基质掺杂Eu3+稀土元素在1100℃~1200℃下烧结8min~25min,再在400℃~500℃温度下处理2h~5h形成的红色荧光体;
所述的绿色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钡长石掺杂Ce3+或者Tb3+稀土元素在1100℃~1200℃下烧结8min~25min,再在400℃~500℃温度下处理2h~5h形成的绿色荧光体。
本发明的一实施例,所述的近紫外激光器输出近紫外光的波长为340~370nm。
本发明的一实施例,所述的准直器为激光准直仪。
本发明的一实施例,所述的扩束器为衍射型、反射型或多波长激光扩束器。
本发明的一实施例,所述的混合荧光体的形状为圆柱、直三棱柱或长方体。
本发明的一实施例,所述的混合荧光体的厚度为5~15mm。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
本发明创造性地选择由近紫外激光器输出特定波长的近紫外光,先经准直器校准后,输入至扩束器中,降低近紫外光的能量,以适应荧光体材料本身可接受的强度,同时该荧光体由多种材料组成,包括蓝色荧光区、红色荧光区以及绿色荧光体区,近紫外光照射后,可产生蓝色光、红色光和绿色光,且将这三种光混合后产生白光,因此,本发明具有光电转换效率高、发光强度大、功率小、结构简单等优点。
附图说明
图1为本发明实施例的一种基于荧光体的全光谱激光的结构示意图。
图中标记:1-近紫外激光器、2-准直器、3-扩束器、4-混合荧光体。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应该理解,这些实施例仅用于说明本发明,而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
为了更好的说明本发明,下方结合附图对本发明进行详细的描述。
实施例1
如图1所示,一种基于荧光体的全光谱激光,包括近紫外激光器1、准直器2、衍射型扩束器3和混合荧光体4,其中,准直器2设于近紫外激光器1与衍射型扩束器3之间,近紫外光通过准直器2校准后经过扩束器3将光线大小匹配混合荧光体4的表面,得到扩束的光线照射到混合荧光体4上,产生蓝光、绿光和红光,并混合成白光。所述的混合荧光体4由三个区域构成,分别是蓝色荧光区、红色荧光区以及绿色荧光区,三种颜色的荧光区的体积比为1∶1∶1,蓝色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加硅酸铯盐基质掺杂Eu2+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的蓝色荧光体;红色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钼酸盐基质、氧化镥基质掺杂Eu3+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的红色荧光体;绿色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钡长石掺杂Ce3+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的绿色荧光体。
其中,所述的近紫外激光器1发射的波长为360nm。
所述的扩束器3为衍射型激光扩束器。
所述的准直器2为激光准直仪。
所述的混合荧光体4的形状为圆柱,混合荧光体的厚度为7.5mm。
实施例2
如图1所示,一种基于荧光体的全光谱激光的制备方法,其包括:近紫外激光器1、准直器2、衍射型扩束器3和混合荧光体4,准直器2设于近紫外激光器1与衍射型扩束器3之间,近紫外光通过准直器2校准后经过扩束器3将光线大小匹配混合荧光体4的表面,得到扩束的光线照射到混合荧光体4上,产生蓝光、绿光和红光,并混合成白光。所述的混合荧光体4由三个区域构成,分别是蓝色荧光区、红色荧光区以及绿色荧光区,三种颜色的荧光区的体积比为1∶2∶1,蓝色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加硅酸铯盐基质掺杂Eu2+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的蓝色荧光体;红色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钼酸盐基质、氧化镥基质掺杂Eu3+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的红色荧光体;绿色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钡长石掺杂Ce3+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的绿色荧光体。
其中,所述的近紫外激光器1发射的波长为360nm。
所述的扩束器3为衍射型激光扩束器。
所述的准直器3为激光准直仪。
所述的混合荧光体4的形状为圆柱,混合荧光体的厚度为7.5mm。
实施例3
如图1所示,一种基于荧光体的全光谱激光的制备方法,包括近紫外激光器1、准直器2、衍射型扩束器3和混合荧光体4,准直器2设于近紫外激光器1与衍射型扩束器3之间,近紫外光通过准直器2校准后经过扩束器3将光线大小匹配混合荧光体4的表面,得到扩束的光线照射到混合荧光体4上,产生蓝光、绿光和红光,并混合成白光。所述的混合荧光体4由三个区域构成,分别是蓝色荧光区、红色荧光区以及绿色荧光区,三种颜色的荧光区的体积比为1∶1∶1,蓝色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加硅酸铯盐基质掺杂Eu2+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的蓝色荧光体;红色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钼酸盐基质、氧化镥基质掺杂Eu3+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的红色荧光体;绿色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钡长石掺杂Ce3+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的绿色荧光体。。
其中,所述的近紫外激光器1发射的波长为360nm。
所述的扩束器3为衍射型激光扩束器。
所述的准直器2为激光准直仪。
所述的混合荧光体4的形状为长方体,混合荧光体的厚度为7.5mm。
实施例4
如图1所示,一种基于荧光体的全光谱激光的制备方法,包括近紫外激光器1、准直器2、衍射型扩束器3和混合荧光体4,准直器2设于近紫外激光器1与衍射型扩束器3之间,近紫外光通过准直器2校准后经过扩束器3将光线大小匹配混合荧光体4的表面,得到扩束的光线照射到混合荧光体4上,产生蓝光、绿光和红光,并混合成白光。所述的混合荧光体4由三个区域构成,分别是蓝色荧光区、红色荧光区以及绿色荧光区,三种颜色的荧光区的体积比为1∶2∶1,蓝色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加硅酸铯盐基质掺杂Eu2+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的蓝色荧光体;红色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钼酸盐基质、氧化镥基质掺杂Eu3+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的红色荧光体;绿色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钡长石掺杂Ce3+稀土元素在1150℃下烧结10min,再在450℃温度下处理3h形成的绿色荧光体。。
其中,所述的近紫外激光器1发射的波长为360nm。
所述的扩束器3为衍射型激光扩束器。
所述的准直器2为激光准直仪。
所述的混合荧光体4的形状为长方体,混合荧光体的厚度为7.5mm。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节,也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然,根据本说明书的内容,可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例,是为了更好地解释本发明的原理和实际应用,从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种基于荧光体的全光谱激光,其特征在于,包括近紫外激光器、准直器、扩束器和混合荧光体,所述的准直器设于所述的近紫外激光器与所述的扩束器之间,所述的近紫外激光器输出近紫外光,先经所述的准直器校准后再经所述的扩束器扩束,照射到所述的混合荧光体上,激发所述的混合荧光体产生蓝光、绿光和红光,并混合成白光,
其中,所述的混合荧光体分三个区,分别为蓝色荧光区、红色荧光区以及绿色荧光体区,其体积比分别为1~3∶1~3∶1~3;
所述的蓝色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加硅酸铯盐基质掺杂Eu2+稀土元素在1100℃~1200℃下烧结8min~25min,再在400℃~500℃温度下处理2h~5h形成的蓝色荧光体;
所述的红色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钼酸盐基质、氧化镥基质掺杂Eu3+稀土元素在1100℃~1200℃下烧结8min~25min,再在400℃~500℃温度下处理2h~5h形成的红色荧光体;
所述的绿色荧光区为硼硅酸盐玻璃基质加钡长石掺杂Ce3+或者Tb3+稀土元素在1100℃~1200℃下烧结8min~25min,再在400℃~500℃温度下处理2h~5h形成的绿色荧光体。
2.根据权利要求1所述的基于荧光体的全光谱激光,其特征在于,所述的近紫外激光器输出的近紫外光的波长为340~370nm。
3.根据权利要求1所述的基于荧光体的全光谱激光,其特征在于,所述的准直器为激光准直仪。
4.根据权利要求1所述的基于荧光体的全光谱激光,其特征在于,所述的扩束器为衍射型、反射型或多波长激光扩束器。
5.根据权利要求1所述的基于荧光体的全光谱激光,其特征在于,所述的混合荧光体的形状为圆柱、直三棱柱或长方体。
6.根据权利要求1所述的基于荧光体的全光谱激光,其特征在于,所述的混合荧光体的厚度为5~15mm。
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