孙炳恒， 姜本学， 范金太， 张 龙

(1． 中国科学院上海光学精密机械研究所 中国科学院强激光材料重点实验室， 上海 201800；2. 中国科学院大学， 北京 100049)

1 引 言

21世纪以来，基于半导体芯片的固态照明技术(Solid-state lighting)因具有寿命长、能耗低以及环境友好等优点，被学术和产业界认为是21世纪最具发展潜力的绿色照明光源[1-6]。受限于俄歇复合诱导的“效率下降”现象(Efficiency droop)，传统的发光二极管(Light-emitting diode,LED)仅在低电流密度注入下(<10 W/cm2)可保持较高的发光效率[7-9]。为了提升LED光源的整体亮度，只能通过增加单个LED芯片的数量，即COB(Chip-on-board)封装方案，但该方案同时伴随着热量堆积、结构复杂、成本提升等弊端。与之相比，基于激光二极管(Laser diode，LD)的激光照明技术在高功率照明领域下仍能维持较高的发光效率，并兼具亮度更高、体积更小、寿命更长、探照距离更远等显著优势[4-7,10]。以单颗芯片为例，蓝光LD的最高亮度是LED亮度的1 000倍，耗能却只有LED的2/3。LD固态照明技术已成为照明领域的重点发展方向，广泛应用于汽车大灯、投影光源、背光显示、航天航海照明等领域。

与白光LED类似，白光LD照明光源的实现方式主要有两种途径：(1)三基色芯片组合型，即直接将红、绿、蓝三色LD芯片封装，组合形成白光[11-14]。该方案的优势主要在于LD谱线宽度窄，可减少光对人眼不敏感波段的波长的溢出。然而，该方案整体结构复杂，对控制电路要求高，并且各组芯片老化衰减特性存在差异，长期服役下易产生色漂移等。另外，目前缺乏成熟的绿光激光器，难以实现全光谱发光。(2)荧光转换型：利用单个蓝光或近紫外LD激发具有不同发射波长的荧光转换材料从而产生白光[15-18]。荧光转换型白光LD光源因成本较低、工艺简单、无斑点噪声等优势在照明市场中占据主导地位。

在整个荧光转换型激光白光光源中，荧光转换材料无疑是影响光源各项指标的核心模块。由于LD激发的功率密度是LED的数倍以上，传统的荧光粉与有机树脂的“贴片式”封装模式受限于热导率较低(～0.1～0. 4 W·m-1·K-1)，难以承受长时间强烈的热冲击，从而易产生温度猝灭、发光饱和甚至局部碳化[19]。因此，采用具有较强热鲁棒性(Thermally robust)的无机荧光转换材料结合“远程激发”封装模式成为当前的研究热点[20-24]。……