激光白光照明及车用照明使用优点与缺陷剖析？吊灯大厅灯

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激光白光照明及车用照明使用优点与缺陷剖析

2022-01-18    

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　　现在，激光光源基于半极性GaN激光二极管，并连系先进的荧光粉手艺。由于激光集中于荧光粉上某个细小点发射光线并转换成白光，光源能够输出平安且高度准直的白光。基于激光的方式，其属性包罗温度的升高远低于led。激光泵浦也是适用的，由于在近紫外发射的装置很容易获得，而且可以有用地起到这种作用。基于激光二极管的固态照明系统已经在高亮度照明应用中获得了应用，而且现在有几家制造商已经生产了。

激光二极管泵浦灯具生长的动力之一是阻止LED效率下降。现在，除了Soraa和其他几家外，其他LED源的制造商使用的芯片不包罗短于约450nm的波长。因此，当接纳这些峰值波长为450-460nm的廉价LED用于磷光体泵浦时，获得的光源在光谱的紫色部门会不足。使用405nm紫外发光激光二极管的白光灯可以阻止这种情形。使用短波长磷光体泵浦，光谱输出更厚实，光谱笼罩率更大，而且显色指数高于典型的LED泵浦白光源(参见图1)。

　　图1.来自激光二极管泵浦白光灯的光的色度点险些是中性的(x=0.3305，y=0.3309)，证实晰光源的光谱厚实度。图中的黑线是普朗克轨迹。

　　在许多情形下，比白光质量更主要的是数目。以这种方式判断，激光二极管泵浦发出的光线很强，因此它们是修建照明、探照灯和汽车前灯理想的高强度光源。激光源的另一个属性是发出的光光束发散性极小，险些靠近平行。激光泵浦光源的优点引起了汽车制造商的注重，它们正在起劲为高端车型安装上激秃顶灯。就像LED照明在汽车行业的渗透一样，高端车型引领潮水，其中就包罗宝马的一些车型(见图2)。

　　图2.宝马的激光前照灯具有单独的激光二极管、光束组合器、荧光体靶和反射器组件。

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　　激光泵浦结构

　　与LED差异，当使用激光二极管来泵浦荧光体时，需要差其余结构。由于激光辐射的定向特征及其高强度，不能能简朴地就把磷光体沉积在泵装置的顶部。相反，需要更多的光学设计，例如磷光体板和反射器的组合，或者使用磷光体涂覆的积分球(参见图3)。对于这两种方式，只要使用合适的手艺来组合多个激光束，就可以使用一个或两个以上的二极管举行泵浦。这意味着激光泵浦光模块的光功率没有上限。使用远程泵浦结构的另外一个优点是磷光体不在热部件上，这可以防止荧光体在操作时代加热，大大延伸其使用寿命。激光泵浦的一个相对简朴的方式是将激光器指导到荧光体板而且用反射器准直所获得的辐射(参见图3(a))。然而，在光功率转换方面，使用荧光体涂覆的积分球更有用(参见图3(b))。

　　图3. 激光二极管泵浦的典型光学设置。

虽然激光泵浦发生的白光源有许多的优点，然则也必须要思量其局限性。就像基于LED的灯一样，发射的光线包罗两个差其余组成部门：来自磷光体的下转换光，以及剩余的未转换的激光。差其余是，使用激光最大的区别就是内在的一致性，这会导致黑点，即在亮面上泛起可见光及暗点。这些黑点是不能忽视的，黑点不仅让人分心，还对视觉感知有负面影响，故障了检测照明物体的空间细节。测试解释，黑点将视力敏度降低了40%，降低了感知崎岖空间频率的能力。这些问题是直接激光照明未能盛行的一部门缘故原由。请注重，使用激光投影机时，通过一些手段来削减激光的相关性，可以将黑点转化为可接受的水平。然则使用激光照射荧光体，黑点甚至可以降到更低的水平。在这种情形下，黑点很小，可以完全忽略。最佳的光学设计可以确保大多数激光被转换成不发出黑点的较长波长，同时剩余的激鲜明示出异常小的黑点，这是由于当它通过荧光体层时履历多次散射，其相关性降低。磷光泵浦激光系统发生的光线强、色彩厚实、无黑点，优于LED灯具发生的光。

关于激光泵浦白光源的讨论

激光泵浦白光源的最大瑕玷与二极管相关。首先，这款芯片的价钱比LED要高许多。只管在数据存储应用中普遍应用，但对于等效的发光水平，激光二极管比LED要贵得多。由于成本高，激光泵浦磷光系一切价钱昂贵，现在只能部署在专门的、不那么在乎成本的照明应用中。

激光泵浦照明系统的一个优点是可以笼罩普遍的输出功率。商用激光二极管的功率额定值从几毫瓦到几瓦，通过组合几个激光器的输出可以形成更壮大的源。然则，这晦气于系统的寿命。这是由于二极管寿命低于LED的寿命，稀奇是当它们在高驱动电流下事情时。寿命短的缘故原由可以追溯到激光结构中细小的、预先存在的晶体位错。当器件以高功率驱动时，这些缺陷会随之增大。以这种方式运行会逐渐形成普遍的位错网络，称为暗线缺陷。它们作为非辐射复合的位点，削减了装备的光输出。二极管的亮度会随着时间的推移而削减，而且由于泵浦的光源输出下降，亮度太低直到灯灭。然则，随着激光二极管的成熟度增添，以上这些问题的严重水平会削弱，直至消除。

虽然LED照明无疑在今天处于领先职位，但在随后的几年中，激光系统将会由飞速生长。

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