徐 坚， 江 志， 徐 鹏， 刘丙国， 杜保立

(河南理工大学 物理与电子信息学院， 河南 焦作 454000)

1 引 言

经过近三十年的高速发展，荧光转换型白光发光二极管技术(Phosphor-converted white light-emitting diode, pc-wLED)已经在普通照明与显示领域实现广泛的商业化。但在一些细分市场，如超高亮度照明和显示领域，由于LED存在“Efficiency drop”问题(即随着输入功率密度的增加，能量转换效率显著下降)，使得pc-wLED的峰值亮度难以满足应用需求[1-2]。与LED不同的是，激光二极管(Laser diode,LD)在很大的功率密度范围内(5～30 kW/cm2)不存在“Efficiency drop”问题，这意味着在同等尺寸与工艺水平条件下，LD可实现远高于LED的最高光输出功率。因此，基于蓝光LD激发荧光材料的荧光转换型白光激光二极管技术(Phosphor-converted white laser diode,pc-wLD)为实现超高亮度固态光源提供了可能[1-4]。

荧光材料作为pc-wLD的核心部件，其量子效率(Quantum efficiency，QE)、光谱特性以及封装方式都将直接影响整个器件的能量效率和色度品质(相关色温、色坐标、色域、显色指数等)[4-6]。与pc-wLED不同的是，荧光材料应用于pc-wLD时将面临“荧光饱和”(Luminescence saturation)问题，即当入射激光的功率(或功率密度)达到一定数值时，荧光材料的发光强度不再随着入射激光强度的增加而上升，甚至会下降[7-14]。因此，荧光材料具备较高的饱和阈值(荧光材料在激光辐射下获得峰值光通量时对应的激光功率密度数值)是pc-wLD器件实现高亮度的一个前提条件。

根据亮度的定义(光源在给定方向上单位面积的发光强度，如图1(a)所示)，在同等光分布和光通量下光源的亮度与发光面积成反比。因此，pc-wLD实现高亮度仍需满足另外一个条件：可控(或较小)发光光斑尺寸(实际发光光斑的直径)。……