摘要
蓝色激光二极管（Laser Diode,LD）结合荧光转换材料能实现白色发光而被认为是下一代照明光源，其中的荧光转换材料对于整体光源的色温、发光效率、显色指数等至关重要。当前荧光粉结合有机硅胶的封装模式热导率低且存在“效率骤降”现象，难以满足荧光转换材料对色坐标、光通量、流明效率及显色指数等综合性能的要求，制约了高功率照明光源的发展。因此，制备导热性好、发光性能优良的白光转换材料对于下一代激光照明光源的发展具有重要意义。 本课题采用熔体水淬法制备了三种玻璃基质（BaO-B2O3-SiO2、ZnO-B2O3-Bi2O3、MgO-BaO-SiO2玻璃体系），探索了其与商用Ce∶YAG荧光粉合成蓝光激光转换白光用黄色荧光玻璃材料的可行性。通过DTA、XRD、SEM、TEM、荧光光谱等表征方法对样品的微观结构和发光性能等进行了系统研究，在此基础上将所制备的荧光玻璃样品与450nm LD蓝光芯片耦合成电子器件，探究了器件的发光性能。 研究表明，BaO-B2O3-SiO2体系玻璃对Ce∶YAG荧光粉热侵蚀严重，且玻璃高温粘度大、内部气泡难以消除，难以获得高质量荧光转换材料。ZnO-B2O3-Bi2O3体系玻璃熔融温度较低，可以减轻高温烧结过程中Ce∶YAG荧光粉结构的破坏，但该配方玻璃烧结温度区间较窄，气孔很容易长大，不宜作为荧光转换材料。MgO-BaO-SiO2体系玻璃对荧光粉的热侵蚀较小，尽管荧光粉中有部分Al3+与玻璃中Ga3+发生了同晶置换并生成了新相Y3Al2.1Ga2.9O12，但新相的生成并未影响荧光玻璃的发光性能，且烧结温度区间较宽，玻璃内部气泡较少，因而MgO-BaO-SiO2玻璃是制备荧光玻璃的理想基质。 以MgO-BaO-SiO2体系玻璃为基质，当荧光粉（Ce∶YAG）添加量为2wt.%-12wt.%时，荧光玻璃的最佳烧结温度为1150℃。相同温度条件下制得的荧光玻璃发射光谱强度与所添加荧光粉浓度成正比，与受激发光功率成反比；导热辅助材料可以改善荧光材料的散热效果，使得发射波长向短波方向移动，同时提高发射光强度。 将所制得的MgO-BaO-SiO2荧光玻璃与450nm LD蓝光芯片耦合封装成电子器件，在3.50W激发功率下，可以获得CIE坐标为(0.33，0.33)的正白光输出，其发光效率为116.74lm/W、色温为5287K，满足国际标准（AN-SIC78.377）对通用白光照明的要求。将所制得的MgO-BaO-SiO2荧光玻璃与5W蓝光激光模组封装成LD器件，实现了正白光发光，成功应用于汽车照明系统，其照射距离可达300m以上。
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