CN110360469B - 一种基于荧光体的全光谱激光装置 - 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

一种基于荧光体的全光谱激光装置
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装置。
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装置。
本发明的技术方案如下：
一种基于荧光体的全光谱激光装置，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装置，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装置，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区，其体积比分别为1：1：1或1：2：1；
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装置，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装置，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装置，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装置，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装置，其特征在于，所述的混合荧光体的厚度为5～15mm。
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