高功率激光照明用Al_(2)O_(3)-YAG:Ce复相陶瓷荧光体的组分设计与性能优化

摘要

结合蓝色激光二极管和黄色荧光转换器制备的固态激光照明引起了人们极大的关注,但荧光转换材料的热猝灭效应显著影响了高功率激光照明的实现。通过组分设计和性能优化可以提高荧光转换器的热导率和发光均匀性。本工作采用固相反应烧结技术制备了一系列不同Al_(2)O_(3)含量的Al_(2)O_(3)-YAG:Ce复相陶瓷荧光体,研究了Al_(2)O_(3)含量对Al_(2)O_(3)-YAG:Ce陶瓷荧光体微观结构、相组成、光学性能和热学性能的影响。Al_(2)O_(3)-YAG:Ce陶瓷荧光体在800 nm处的总透过率随着Al_(2)O_(3)含量的增加(0→90%)而下降(82.6%→23.6%)。Al_(2)O_(3)-YAG:Ce陶瓷荧光体的激发和发射强度随Al_(2)O_(3)含量的增加先增大后减小。当Al_(2)O_(3)/Al_(2)O_(3)-YAG:Ce的质量比为70%时,陶瓷荧光体在室温下的热导率高达25.7W·m^(-1)·K^(-1),且表现出最高的发射强度。当采用功率密度为20W·mm^(-2)的蓝光二极管泵浦70%Al_(2)O_(3)-YAG:Ce复相陶瓷荧光体时,可获得3724lm的高光通量和239.4lm·W^(-1)的高流明效率。此外,当功率密度从1 W·mm^(-2)增大到20 W·mm^(-2)时,流明效率仅下降10.5%,光通量持续增加且未出现发光饱和。上述结果显示,Al_(2)O_(3)-YAG:Ce复相陶瓷荧光体具有良好的发光效率和热稳定性,将在高功率激光照明中具有广阔的应用前景。