Laser Diode-Pumped Phosphor Light Sources (findlight.net)

激光二级泵浦光源、LED和HID的比较

当今社会正在大力推动提供更明亮、更清晰以及更节能的光源。多年来，人们选择LED而不是其他光源。然而，新的研究分析了激光二极管泵浦的荧光体光源如何提供以前看不见的好处。它们提供了更高的亮度和可扩展的效率，适用于许多应用，包括投影显示器。

尤其是白光激光器继续挑战LED。虽然LED效率高、寿命长，但它们产生的发散角却难以控制。最近，位于加利福尼亚州戈列塔的索拉激光公司（SoraaLaser）的工程师们研制了一种白光激光源，其发光强度比LED照明设备高出100倍。这种特殊的激光表面安装设备使用半极性氮化镓（GaN）激光二极管和荧光体，可以从300 um的发射区域产生高达500流明的输出。

即使是高强度放电（HID）光源也会出现问题。许多室外灯（如体育场灯）使用非常高的亮度源对灯光进行光学控制，以实现复杂的照度模式并保持可管理的小灯具尺寸。然而，通常情况下，超过约1.8平方米的初始表面积，HID就会开始变暗。

二极管泵浦荧光体激光器的发展需求

由于改进了的角度放置和控制，许多科学家和工程师都在推动发展激光二极管泵浦荧光体。激光二极管泵浦的荧光体光源的效率不会像其他光源一样下降。此外，与更传统的c面铟镓氮(InGaN)LED相比，基于氮化镓(GaN)半极性取向的LED的增益要高3到5倍。它们也不会加热太多，并且能提供LED和其他类型灯无法提供的特定波长。换言之，它们更可控且能更有效地分配电力和能源。因此，它们更明亮，能提供更多的颜色。这也是为什么激光二极管泵浦的荧光体灯可以更好地用于娱乐目的，如假日灯。

解释科学原理以及之前的问题是如何克服的

LED和其他灯的问题之一是，它们使用的芯片波长不包含那些小于450纳米的。然而，采用405 nm紫光发射激光二极管的白灯克服了产生紫光的这一缺陷。这也有助于它们的价格低廉，并且已经大规模生产用于光数据存储。此外，还有色度的问题，又或者颜色的质量与亮度无关。如下图所示，激光二极管泵浦的光（在本例中为白光灯）的色度点几乎为中性（x=0.3305，y=0.3309）。这有助于说明这些新光源有多么丰富。

如前所述，这些光源利用高功率蓝色InGaN激光二极管激发直径约300微米的非常小的荧光体目标。二极管泵中的荧光体将激光转换为广谱、非相干白光，从而消除激光眼睛安全风险，并允许更好的光学控制。这也意味着可以创建极窄的光束角度、具有高对比度的尖锐图案和空间动态光投影。

实施注意事项：激光泵浦结构

尽管如此，工程师们经常考虑如何实现这些类型的灯。当工程师使用激光二极管而不是LED来泵浦荧光体时，这种安排就不同了。在这种情况下，激光辐射具有更高的强度，并向不同的方向传播。结果，不能简单地将荧光体沉积在泵浦装置的顶部。这就是为什么工程师在设计这些光源时要使用新的光学布置，例如荧光体板和反射器的组合或荧光体涂层的积分球。

设计者可以选择使用多个二极管进行泵浦。这种方法将多个激光束组合在一起，防止激光泵浦光模块的可用光功率出现上限。此外，这种设计选择还可以防止荧光体长时间放置在热组件上。这是一个好处，因为荧光体不会显著加热，并且持续时间更长。其他技术包括将激光定向在荧光体板上并用反射器准直产生的辐射，或使用能够通过光束扩展透镜泵浦整个荧光体板的小型灯具。

新技术的未来方向

这项技术有许多不同的实现方式和潜在的使用场所。建筑照明、车辆前照灯和室外照明显示只是众多示例中的一部分。然而，在世界许多地区，制造激光二极管泵浦的荧光体光源所需的组件价格昂贵，有时甚至无法广泛获得。此外，与更广泛使用的LED相比，许多二极管的寿命相对较短，尤其是在高驱动电流下工作时。

在许多情况下，最终目标是构建更亮的灯光，且能均匀地覆盖更大的区域，而不会显著减少传播轴。许多发展已经到位，以扩大每个光源的更高流明输出水平。多个光束之间还可能存在相关色温（CCTs）和显色指数（CRIs）。只有未来才能告诉我们这项技术将如何实施以及在哪里使用。