一种高显色指数高稳定性的白光LD的制作方法

本实用新型涉及一种ld。具体地，本实用新型涉及一种高显色指数高稳定性的白光ld。

背景技术：

随着照明技术的发展，光源从最开始的油灯，历经后来的乙炔灯、白炽灯、卤素灯、钨丝灯、氙气灯，发展到现在的led灯，而激光二极管（laserdiode，ld）光源为led光源之后又一类新型发光光源，相较led光源，ld光源解决了led光效随着电流密的增加出现光效骤降的问题，其发光效率随着输入电功率线性增加，作为下一代大功率照明技术，激光照明引起了极大的关注。

白光ld具有与激光相似的高亮度和高准直性的特点，这是白光led所不能取代的。在特种照明、车辆照明、军工照明、医疗照明等领域，白光ld都已经崭露头角。而作为白光ld中最重要的组成部分和显示技术之一，光转换材料必须能够忍受强入射功率，高激光照射密度和热量攻击，这意味着，当考虑到低导热系数(0.1-0.4wm^-1k^-1)时以及环氧树脂或者硅树脂的黄化时，传统的封装技术，即使用与环氧树脂或硅树脂混合的磷光体不应该是一个好的选择，相比之下，导热系数范围为(0.8-2wm^-1k^-1)的荧光薄膜是更好的选择，即便如此荧光薄膜的导热系数也只是相对高一点点，所以它的应用很少。

另外一方面，显色指数cri(colorrenderingindex)作为评价照明光源质量的重要参数，平均显色指数ra越高，光源还原物体色彩的能力越好，越能反应物体真实的颜色。通常太阳光的显色指数为100。由于激光本身的相干性较高，利用激光形成的光源往往无法具有较高的显色指数。

因此，提高白光ld耐热性能和显色指数成为业界普遍关注的问题。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本实用新型要解决的问题在于提供了一种高显色指数高稳定性的白光ld，该白光ld能够克服现有技术中荧光封装材料受热黄化的问题，以及能够显著提高白光ld的显色指数。

为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案为：提供一种高显色指数高稳定性的白光ld，包括蓝光激光光源1、荧光玻璃膜3和基底2，所述荧光玻璃膜为叠层膜结构，该荧光玻璃膜包括至少一层绿粉膜31和一层红粉膜32，所述绿粉膜和所述红粉膜受所述蓝色激光光源的激发而发射对应的光。

优选的，所述绿粉膜的光转换材料为β-sialon:eu²⁺。

优选的，所述β-sialon的化学式为：si6-zalzozn8-z，其中z为摩尔数，取值范围为：0<z≤4.2。

优选的，所述红粉膜的光转换材料为caalsin3:eu²⁺。

优选的，所述绿粉膜和/或红粉膜中掺杂eu2⁺离子，eu2⁺离子的掺杂浓度不超过eu2⁺离子在所述绿粉膜和/或红粉膜中的猝灭浓度。

优选的，所述叠层膜结构的膜层数量2≤i≤6。

优选的，所述基底从激光出射方向依次包括增透膜，第一蓝宝石衬底、增反膜和第二蓝宝石衬底。

优选的，所述蓝色激光光源的发射波峰为450nm。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型中用到的ld光源解决了当前使用的led光源的光效骤降问题以及在汽车照明等方面的高亮度、大功率照明光源的问题；

2、本实用新型用到的荧光薄膜相比传统的荧光粉的包装技术解决了环氧树脂或硅胶树脂的黄化问题，提高了其热稳定性进而提高了光效；

3、通过荧光薄膜层的叠层提高了白光ld显色指数。

附图说明

图1是本实用新型一种高显色指数高稳定性的白光ld的结构示意图。

图2是本实用新型测试一种高显色指数高稳定性的白光ld显示指数的实验装置示意图。

图3是本实用新型比较例1的光谱图，其平均颜色系数为36；

图4是本实用新型实施例1的光谱图，其平均颜色系数为60；

图5是本实用新型实施例2的光谱图，其平均颜色系数为62。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述，但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

针对现有技术中，白光ld耐热性能差和显色指数不高的缺陷，本实用新型公开一种高显色指数高稳定性的白光ld，能够有效提高耐热性能和显色指数。

下面将结合附图对本实用新型的白光ld做详细描述。

请参见图1，图1是本实用新型白光ld的结构示意图。如图所示，该白光ld包括：蓝光激光光源1、基底2和荧光玻璃膜3。其中，蓝光激光光源1是一种发出蓝光的半导体蓝光激光光源，其工作原理是通过一定的激励方式，在半导体物质的能带（导带与价带）之间，或者半导体物质的能带与杂质（受主或施主）能级之间，实现非平衡载流子的粒子数反转，当处于粒子数反转状态的大量电子与空穴复合时，便产生受激发射作用。该蓝光半导体激光光源的激励方式可以为电注入式、光泵式或高能电子束激励式中的一种。其工作物质比如是gan、gaas、znse等，发光波峰为450nm。

在一种优选地实施方式中，基底2从激光出射方向依次包括增透膜21，第一蓝宝石衬底22、增反膜23和第二蓝宝石衬底24。其中增透膜21的作用是减少入射蓝光的反射损耗，增反膜22的作用是反射荧光玻璃膜的后向发射光，而第一蓝宝石衬底22和第二蓝宝石衬底24一方面作为衬底材料提供上述膜层材料制备的基础，另一方面因其高透射率、高导热系数被用来提高荧光玻璃膜的耐热能力。

荧光玻璃膜3的主要作用是在受蓝光激发之后能够发出绿光和红光，从而与蓝光激光光源发出的未被吸收的蓝光一起合成白光。在本实用新型中，该荧光玻璃膜3为叠层膜结构，该荧光玻璃膜3包括至少一层绿粉膜31和至少一层红粉膜32。该绿粉膜31和红粉膜32的激发光谱与该蓝色激光的发射光谱相近，这样就可以被所述蓝色激光光源1激发。

在本实用新型中，绿粉膜31的光转换材料为：

β-sialon:eu2⁺

红粉膜32的光转换材料为：

caalsin3:eu2⁺

所述β-sialon的化学式为：si6-zalzozn8-z(0<z≤4.2)；这两种荧光玻璃膜都是掺杂eu²⁺离子，eu²⁺离子的掺杂浓度不超过eu²⁺离子在这两种材料中的猝灭浓度，在一种实施方式中，eu²⁺离子的掺杂浓度比如是0.01。

上述叠层膜结构的膜层数量2≤i≤6。由于荧光膜本身存在光吸收和损耗，因此膜层过多的话反而影响光源的发光效率。

两种荧光玻璃膜的制备工艺都是采用高温固相烧结法制备，包括以下步骤：

1）将所需样品按照所含荧光粉化学式中各元素的计量比称量并混合均匀后，在马弗炉中600℃~900℃煅烧5h，冷却至室温并破碎研磨，经退火工序后研磨、过筛，制得所含荧光粉；

2）将步骤1）制得的荧光粉样品与玻璃粉按照一定比例混合均匀，加入有机胶料搅拌至凝胶状，在加热台上固化成型后于马弗炉中850℃下煅烧10min，得到荧光玻璃膜。

作为优选所述所有荧光薄膜的烧结温度为700~900℃，进一步优选，煅烧温度是850℃；

作为优选，所述玻璃粉体系为熔点低的k2o-na2o-al2o3-sio2体系玻璃粉；

作为优选，所述荧光玻璃膜中荧光粉和玻璃的比例为1：1；

作为优选，所述单层单色荧光玻璃膜的厚度均为50um。

为了验证本实用新型的白光ld的显色指数，本实用新型通过如图2所示的实验装置测试该白光ld显示指数。请参见图2。

该实验装置主要是把白光ld发出的光导入到积分球6内，利用积分球6得到衰减之后的均匀漫射光束，然后接到测试仪器5上获得该白光ld的平均显色指数。为了将该白光ld的出光口对准积分球口，采用蓝光激光光源1远程激发荧光玻璃膜3的方式，即把荧光玻璃膜3放置在积分球6入口处，然后将蓝光激光光源1放置在能保证激光被充分接收的距离下。为了确保激光的充分接收，在蓝光激光光源1和荧光玻璃膜3之间还设置了一组非球面光学透镜4，起到准直和会聚的作用。最后用积分球，ccd光谱分析仪进行光谱光色性能数据采集分析。

下面结合实施例对本实用新型进行阐释。

实例1：

在本实施例中，荧光玻璃膜采用一层绿粉膜和一层红粉膜的结构。即一层β-sialon:eu²⁺和一层caalsin3:eu²⁺的堆叠结构，其它结构不变。

实例2：

在本实施例中，荧光玻璃膜采用一层绿粉膜和两层红粉膜的结构。即一层β-sialon:eu²⁺和两层caalsin3:eu²⁺的堆叠结构，其它结构不变。

比较例1：

在比较例1中荧光玻璃膜层仅包括一层荧光玻璃膜：β-sialon:eu²⁺，其它不变。

通过用峰值波长为450nm的蓝光激光远程激发上述实施例1、实施例2和比较例1。通过图3，4，5可以看出，本实用新型获得的白光ld在满足室外照明及其他光质参数要求的条件下，二组实例中的显色指数和比较例1中的平均显色指数相比，由比较例1中的ra=36上升到实例1中的ra=60再上升到实例2中的ra=62。因此，本实用新型解决了在大功率照明白光ld的光质参数要求的条件下，通过远程激发叠层荧光玻璃膜的方法，获得了显色指数的提高。

综上所述，本实用新型公开了一种高显色指数高稳定性的白光ld，通过采用堆叠式荧光玻璃膜的方式，使得白光ld的显色指数能够显著提高。并且本实用新型的荧光玻璃膜相比普通的荧光封装，热稳定性大大提高，使得ld的使用寿命大大提高。

尽管为示例目的，已经公开了本实用新型的优选实施方式，但是本领域的普通技术人员将意识到，在不脱离由所附的权利要求书公开的本实用新型的范围和精神的情况下，各种改进、增加以及取代是可能的。