基于蓝光LD激发荧光粉获取高品质白光的技术研究

发布时间：2017-04-30 21:11

  本文关键词：基于蓝光LD激发荧光粉获取高品质白光的技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：通过半导体激光器激发荧光粉合成白光光源已成为固态照明领域的研究热点之一。尤其是在宝马和奥迪公司相继推出激光汽车前照灯后,各国科学家围绕LD白光光源的研究展开了新一轮的角逐,本文旨在为提高LD白光的光色品质开展研究并提供理论依据。首先阐述了课题的研究目的和意义,分析了几种LD白光产生模式的特点,介绍了LD白光的发展历程、分类及优缺点、应用前景以及国内外对该技术的研究现状,并分析了其应用于照明领域的可行性。重点介绍了LD白光的形成原理及关键器件,根据不同种类激光器的不同性质结合课题要求选择了456nm半导体激光器作为LD白光的激发源,根据不同荧光粉的化学特性、发射光谱结合456nm激光器选择了YAG荧光粉与氮化物荧光粉作为激发对象。1.利用Matlab理论计算并分析了电流密度对蓝光LDLED芯片的辐射量子效率的影响。结果表明,LED在低电流密度时可获得很高的辐射量子效率,峰值效率于电流密度为2.44A/cm2产生,此后随着电流密度的增大而骤减;LD在电流密度低于出光阈值时辐射量子效率为零,待达到出光阈值后,LD的辐射量子效率迅速上升并在电流密度为4.85×10~3A/cm~2时超越LED。2.利用Tracepro软件模拟研究了LDLED蓝光芯片等功率、等峰值波长下,远程激发YAG荧光粉所获白光在色温、色坐标、配光曲线等方面的差异,通过改变激光发散角及荧光粉浓度使LD白光的色温、色坐标等参数基本达到了理想光源的相关值,并采用利用实验进行了相关验证,实验中采用积分球与光谱分析仪进行光源数据的采集与分析。3.利用Matlab理论计算并分析了给定荧光粉发射光谱下LD白光光源显色指数随荧光粉中黄、红色荧光光谱功率比率的变化规律。结果表明,课题给定的荧光粉中黄、红荧光光谱功率比率为1:0.7时显色指数达到最高为79.21。4.采用直径为1m的积分球结合SL-300光谱分析进行了LD远程激发试验,激发光源采用波长为456nm的蓝光半导体激光器,研究不同黄、红配比的荧光粉对LD白光显色指数的影响。实验结果表明,随着荧光粉中红粉比例的增大,LD白光光源显色指数得到了明显的提升,本文得到的最佳显色指数为76.6;此外,验证了增大激光发散角可以有效改善LD白光的光色品质。
【关键词】：固态照明 LD白光光源 荧光粉 量子效率 显色指数
【学位授予单位】：大连工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN248.4;O482.31;TN312.8
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 照明电光源的发展历程10-11
• 1.2 LD白光光源的分类11-12
• 1.3 LD白光光源的优点12-13
• 1.4 LD白光光源的研究现状与发展13-15
• 1.5 论文研究内容15-16
• 第二章 LD白光关键器件的选取16-22
• 2.1 LD白光的形成原理16-17
• 2.2 激光器的分类及选取17-18
• 2.3 荧光粉的分类及选取18-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第三章 蓝光LD&LED远程激发YAG荧光粉所获白光的性能比较22-35
• 3.1 LD&LED辐射量子效率的比较分析22-25
• 3.1.1 LED量子效率分析22-23
• 3.1.2 LD量子效率分析23-24
• 3.1.3 分析与讨论24-25
• 3.2 LD白光与LED白光的仿真模拟25-27
• 3.3 LD&LED白光仿真模拟比较研究27-31
• 3.3.1 LD&LED白光中心色温的研究27-30
• 3.3.2 LD&LED白光的配光曲线比较30-31
• 3.4 LD&LED白光实验验证31-33
• 3.5 本章小结33-35
• 第四章 LD远程激发白光光色品质改善的理论模拟与分析35-45
• 4.1 荧光粉配比对LD白光的影响35-39
• 4.2 荧光粉摩尔浓度对LD白光的影响39-42
• 4.3 激光发散角对LD白光的影响42-44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 LD远程激发白光光色品质改善的实验验证45-55
• 5.1 测试方案45-46
• 5.2 实验装置46-51
• 5.3 实验结果与分析51-54
• 5.3.1 混合荧光粉对LD白光的影响51-52
• 5.3.2 激光发散角对LD白光的影响52-54
• 5.4 本章小节54-55
• 第六章 总结与展望55-57
• 6.1 总结55-56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 攻读硕士学位期间发表论文61

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