[科技金融网]激光照明未来将在超大功率超高亮度照明领域大放溢彩

来源: 光学与电子科技学院 添加日期:2018-11-06 09:13:22 阅读次数: 187

  

近年来,白光LED灯作为固态照明领域中高效节能光源,逐渐取代了传统照明光源。但随着人们对超大功率超高亮度照明领域的需求,例如航空航天、投影显示、汽车大灯等照明领域,新一代的激光照明技术(Laser lighting)应运而生。与现有LED照明光源相比,激光照明光源具有大功率、高亮度、智能控制都彰显出独特优势,拥有广阔的市场前景。

 

  在浙江省自然科学基金资助下,中国计量大学教授王乐承担的“面向激光白光照明应用的激光荧光粉材料设计与光谱特性研究”项目于今年不久前通过了结题验收,三位验收专家意见均为优秀。在此项研究工作的基础上,王乐教授的后续研究工作获浙江省自然科学基金杰青项目、国家自然科学基金重点项目和国家重点研发计划项目支持。

  王乐告诉记者,以白光LED为代表的半导体照明技术以其高效节能、超长寿命、绿色环保安全等优点,成为近几年来重要的新型照明光源。然而,白光LED的一个主要工作原理是利用紫外或者蓝光芯片激发涂敷在其表面的荧光粉且通过合适的混光技术实现白光。由于蓝光LED芯片具有效率骤降,也就是随着电流密度的增大,达到某一阈值时出现发光效率下降的现象,导致目前单颗白光LED的功率和流明都相对比较小。因此,大流明、高功率白光照明器件仅能通过简单地增加LED的数量来实现,但却由此带来诸如照明器件成本上升、结构复杂等问题,这些问题使得白光LED很难在诸如汽车前照大灯、航空照明等大功率高亮度照明产品中得以广泛的应用。

  显然,为突破白光LED在制备超高亮度、大功率、长寿命白光光源时面临的瓶颈,必须通过技术革新和材料革新而施以解决。诺贝尔奖获得者中村修二先生曾预测激光照明未来在超大功率超高亮度领域有望取代白光LED。

  因此,激光照明技术是半导体照明技术的又一次技术革新和升级,是实现超高亮度和超大功率照明的必然选择。由于基于三基色激光芯片的激光白光光源存在成本高和散斑等问题,因此采用激光蓝光芯片与荧光粉的方案可有效解决上述问题,得到了研究者的关注和认可,并在多个应用领域崭露头角,比如2014年和2015年国际消费类电子产品展览会(CES2014& CES2015)中,德国奥迪公司和宝马公司分别在新推出的概念车中采用了激光大灯技术。

 

 

  由于激光荧光粉存在发光饱和的问题,随着大功率密度激光芯片的激发下荧光粉的发光强度不随电流密度的增大而线性增加。中国计量大学教授王乐和她的团队为解决上述问题,从材料设计和激光白光光谱特性分析的角度开展了系统性基础研究,为开发新型高效激光荧光粉和激光白光光源提供实验和理论指导。揭示了荧光粉发光饱和的机理和本质,在此基础上通过材料设计开发了响应材料,可适用于在高通量密度的激光激发下实现激光白光照明;在激光白光光谱配色调控及其封装方面,通过计算仿真的方法,研究总结了激光芯片光谱与荧光粉配比形貌对白光发光效率和显色指数的影响规律;开发了配色封装荧光粉数据库,研究出适用于激光白光照明的红色CaAlSiN3:Eu2+微晶玻璃和黄色YAG-PiG荧光材料,设计并实现了高光效、高显色性的激光白光光源的方案。相关研究成果(论文28篇)发表在包括Nature旗下Light-Sci. Appl.在内的多个知名国际期刊上,获授权国家发明专利6 项。与厦门大学联合研发的激光荧光材料目前已初步应用于汽车激光大灯照明光源中。

  该项研究工作具有一定的前瞻性和创新性,研究成果对开发高效高显色性的激光白光光源具有重大的经济效益和社会价值,市场前景广阔,将极大地推动浙江省乃至中国照明产业发展,促进经济平稳较快发展,推动节能减排,有效引导我国半导体照明应用的健康快速发展,促进产业核心技术研发与创新能力的提高。

  记者 金乐平 通讯员 周丽敏 韩亮

[编辑: 王姝]

(本文来源:科技金融时报)


原文链接:http://www.kjjrw.com.cn/system/2018/11/05/013411827.shtml

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