一种全光谱激光装置及LED装置的制作方法

本发明属于白光照明领域，提供一种全光谱合成技术，尤其涉及一种全光谱激光装置及led装置。

背景技术：

led作为第四代照明光源，具有体积小、寿命长、低功耗等优点迅速占据照明市场，目前实现白光led最为成熟的一种是采用蓝光芯片上涂敷黄色荧光粉，使蓝光和黄光混合成白光，但这种方法直接导致光效不高、显示指数低、色温空间分布不均匀等现象，而led应用于照明市场，人们对光源的品质是有一定要求的。

目前人们为解决上述方法存在的问题提出了多种led混色方案来达到色温可调和提高显示指数：白光+单色led、白光+暖白光led和多基色led等，具有一定的应用价值，但目前工业照明追求高流明，高光效，高色温将成为主流趋势，led的发光强度越来越大，即单位发光面积内的光通量越来越大，因此单led芯片已无法满足，只能通过多芯片的组合来提高流明，这样势必会增加白光led中蓝光的剂量以及整灯的功率，其中蓝光的剂量可以通过提高荧光粉的荧光转换效率进而降低蓝光led芯片发出的蓝光剂量，另外整灯功率的提高会导致led芯片产生并堆积大量的热量，而荧光粉受温度的影响比较大，高温会加速荧光粉黄化以及老化，进而影响荧光转换效率。目前解决温度问题，一是通过改进散热结构，二是提高荧光粉承受高温的能力。

如中国专利文献cn109585632a公开的“大功率远程荧光粉型白光led散热封装”，其封装结构由基板、芯片、导热环、聚光透镜、支撑透镜和荧光粉结构层，通过在封装结构里加上导热环增加芯片的散热性能，但此类方法增加了生产工艺的复杂度，难以实现大规模生产。

又如中国专利文献cn208336277u公开的“一种新型大功率白光led扇热结构”，使用了散热硅胶和散热基板将led芯片所产生的热量散发出去，但硅胶本身不耐热且导热性能差，可能会发生热量散发不够快导致led芯片的热量在树脂内积累，从而使led的发光性能下降。因此寻找一种高流明、高光质而且耐高温的荧光材料尤为重要。

技术实现要素：

本发明提供一种全光谱激光装置及led装置，通过多个发光体设置实现rgb三种颜色混合为白光，同时黄光混入白光可以提高整个光的显色指数，同时具有耐高温的性能。

本发明的技术方案如下：

一种全光谱激光装置及led装置，包括蓝色激光器、扩束镜、荧光体，所述荧光体包括绿色荧光体、红色荧光体和黄色荧光体，所述绿色荧光体上沿其厚度方向设置有通孔，所述绿色荧光体上表面上所述通孔四周设置有所述红色荧光体、黄色荧光体；所述绿色荧光体的所述通孔下方设置有所述扩束镜，所述扩束镜下方设置有所述蓝色激光器；

所述蓝色激光器发射的蓝光光束经所述扩束镜扩大，扩大后的光束激发所述绿色荧光体发出绿色光束，所述绿色光束分别激发红色荧光体、黄色荧光体分别发出红色光束、黄色光束，所述的蓝色光束、绿色光束、黄色光束、红色光束合成为混合光束成为白光。

优选的，所述红色荧光体、绿色荧光体、黄色荧光体的厚度均为0.01mm～5mm。

优选的，所述红色荧光体、绿色荧光体、黄色荧光体的厚度相等。

优选的，所述红色荧光体、绿色荧光体、黄色荧光体均具有相互平行的上底面、下底面的柱体结构，所述上底面和下底面的表面粗糙度为ra0.2～ra0.8。

优选的，所述绿色荧光体、红色荧光体、黄色荧光体的下底面的面积比例为4～7：2～3：2～3，所述绿色荧光体、红色荧光体、黄色荧光体的上底面的面积比例也为4～7：2～3：2～3。

优选的，所述荧光体为掺杂荧光粉的玻璃或者陶瓷。

优选的，所述绿色荧光体3为掺杂mn²⁺或er³⁺的硅酸锌、或掺杂ce³⁺的钪酸钙的绿色荧光玻璃、或绿色荧光陶瓷中的一种。

优选的，所述绿色荧光体与所述通孔的体积比为1.0～3.0：0.2～0.6

优选的，所述扩束镜的扩束波长为400～480nm，扩束倍数为6～8。

本发明还提供一种led装置，所述装置包括如上任一项所述的全光谱激光装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(一)使用荧光体，如基质为玻璃或者陶瓷，荧光体材料相比于荧光粉更能承受高温，稳定性更强，荧光玻璃/陶瓷在经过150℃处理600h后，色坐标、显示指数、色温都没有明显变化，而荧光粉在经过相同处理后封装硅胶呈现黄色，透明度降低；

(二)在结构上实现红、绿、蓝混合，就是rgb三种颜色混合为白光，并且黄色荧光体被激发发出的黄光混入白光可以提高整个光的显色指数，因此，发出的白光不仅达到了高光质的目的，使用激光激发也满足了工业照明的要求；

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明的结构立体图；

图2为本发明的正视结构图；

图3为本发明的光路示意图；

图4为本发明的实施例1～5的el图；

图5为本发明的实施例6～8的el图；

图6为本发明的实施例9的pl图；

图中标记：1-蓝色激光器1，2-扩束镜，3-绿色荧光体，4-红色荧光体，5-黄色荧光体，6-通孔。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应该理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限定本发明的保护范围。在实际应用中本领域技术人员根据本发明做出的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。

为了更好的说明本发明，下方结合附图对本发明进行详细的描述。

实施例1

一种全光谱激光装置及led装置，参见图1-3，所述结构由下至上为蓝色激光器1、扩束镜2、绿色荧光玻璃3、位于同一层的红色荧光玻璃4和黄色荧光玻璃5四层结构，所述绿色荧光玻璃3上沿其厚度方向设置有通孔，所述绿色荧光玻璃3上表面上所述通孔四周设置有所述红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5，所述绿色荧光玻璃3的所述通孔下方设置有所述扩束镜2，所述扩束镜2下方设置有所述蓝色激光器1；所述的蓝色激光器1发射蓝光经7倍扩束镜2将蓝光光束扩大，再用此光束激发绿色荧光玻璃3发出绿色光束、再通过该绿色光束来激发红色荧光玻璃4和黄色荧光玻璃5分别发出红色光束、黄色光束，最后将所述的蓝光光束、红光光束、绿光光束和黄光光束混合成白光。

进一步的，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度均为0.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的表面粗糙度均为ra0.4，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的上底面积比例为绿色荧光玻璃3上底面积：红色荧光玻璃4上底面积：黄色荧光玻璃5上底面积4：2：2，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的下底面积比例也为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积4：2：2。

所述绿色荧光玻璃3为硅酸锌掺杂mn²⁺的绿色荧光玻璃3，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比为1.0：0.2；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

得到的pl图见图4，测得色温为4700k，光效为336lm/w。

本实施例中，荧光体为圆柱状的绿色荧光玻璃3、红色荧光玻璃4和黄色荧光玻璃5，当然也可设置为其它柱状荧光玻璃或者荧光陶瓷，如棱柱。

实施例2

在实施例1的基础上，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度替换为1.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的表面粗糙度均为ra0.4，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的上底面积比例为绿色荧光玻璃3底面积：红色荧光玻璃4底面积：黄色荧光玻璃5底面积4：2：2，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的下底面积比例为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积4：2：2。

进一步的，所述绿色荧光玻璃3为掺杂mn²⁺的硅酸锌绿色荧光材料，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比为1.0：0.2；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

得到的pl图见图4，色温为4612k，光效为337lm/w。

实施例3

在实施例1的基础上，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度替换为3.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的表面粗糙度均为ra0.4，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的底面积比例为绿色荧光玻璃3上底面积：红色荧光玻璃4上底面积：黄色荧光玻璃5上底面积4：2：2，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的下底面积比例为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积4：2：2。

所述绿色荧光玻璃3为掺杂mn²⁺的硅酸锌绿色荧光材料，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比为1.0：0.2；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

得到的光谱如图4所示，色温为4490k，光效为337lm/w。

如将实施例3所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5对应替换成绿色荧光粉混合环氧树脂的绿色荧光薄膜、黄色荧光粉混合环氧树脂的黄色荧光薄膜、红色荧光粉混合环氧树脂的红色荧光薄膜，在蓝色激光器12激发下，三层荧光薄膜在激发后的20～30秒内出现黑化，荧光薄膜由于无法承受高温而损坏。

实施例4

在实施例1的基础上，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度均替换为3.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的表面粗糙度均为ra0.4，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的上底面积比例为绿色荧光玻璃3上底面积：红色荧光玻璃4上底面积：黄色荧光玻璃5上底面积替换为5：2：2，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的下底面积比例为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积替换为5：2：2。

所述绿色荧光玻璃3为掺杂mn²⁺的硅酸锌绿色荧光材料，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比为1.0：0.2；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

得到的pl图如图4所示，色温为4385k，光效为337lm/w。

实施例5

在实施例1的基础上，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度均替换为3.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的表面粗糙度均为ra0.4，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的上底面积比例为绿色荧光玻璃3上底面积：红色荧光玻璃4上底面积：黄色荧光玻璃5上底面积替换为5：3：3，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的底面积比例为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积替换为5：3：3。

所述绿色荧光玻璃3为掺杂mn²⁺的硅酸锌绿色荧光材料，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比为1.0：0.2；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

得到的pl图如图4所示，色温为4310k，光效为337lm/w。

实施例6

在实施例1的基础上，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度均替换为3.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的表面粗糙度为ra0.4，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的上底面积比例为绿色荧光玻璃3上底面积：红色荧光玻璃4上底面积：黄色荧光玻璃5上底面积替换为5：3：3，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的下底面积比例为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积替换为5：3：3。

所述绿色荧光玻璃3为掺杂mn²⁺的硅酸锌绿色荧光材料，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比替换为1.0：0.4；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

得到的pl图如图5，色温为3960k，光效为366lm/w。

实施例7

在实施例1的基础上，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度均替换为3.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的表面粗糙度为ra0.4，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的上底面积比例为绿色荧光玻璃3上底面积：红色荧光玻璃4上底面积：黄色荧光玻璃5上底面积替换为5：3：3，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的下底面积比例为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积替换为5：3：3。

所述绿色荧光玻璃3为掺杂mn²⁺的硅酸锌绿色荧光材料，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比替换为1.0：0.5；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

得到的pl图如图5，色温为3714k，光效为366lm/w。

实施例8

在实施例1的基础上，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度均替换为3.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的表面粗糙度为ra0.4，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的上底面积比例为绿色荧光玻璃3上底面积：红色荧光玻璃4上底面积：黄色荧光玻璃5上底面积替换为5：3：3，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的下底面积比例为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积替换为5：3：3。

所述绿色荧光玻璃3为掺杂mn²⁺的硅酸锌绿色荧光材料，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比替换为2.0：0.4；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

得到的光谱图如图5，色温为4300k，光效为366lm/w。

实施例9

在实施例1的基础上，所述的红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5的厚度均替换为3.5mm，红色荧光玻璃4、绿色荧光玻璃3、黄色荧光玻璃5均有上底面、下底面，上底面、下底面的底面光滑，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的上底面积比例为绿色荧光玻璃3上底面积：红色荧光玻璃4上底面积：黄色荧光玻璃5上底面积替换为5：3：3，绿色荧光玻璃3与红色荧光玻璃4、黄色荧光玻璃5的下底面积比例为绿色荧光玻璃3下底面积：红色荧光玻璃4下底面积：黄色荧光玻璃5下底面积替换为5：3：3。

所述绿色荧光玻璃3为掺杂mn²⁺的硅酸锌绿色荧光材料，绿色荧光玻璃3的形状为圆柱，并且绿色荧光玻璃3中间有通孔6，所述通孔6的形状为圆柱；

所述绿色荧光玻璃3与通孔6的体积比替换为2.0：0.9；

所述的红色荧光玻璃4为掺杂钼酸盐红色荧光粉的荧光玻璃。

所述的黄色荧光玻璃5为yag荧光粉掺杂eu³⁺的荧光玻璃。

实施例9得到的pl图如图6。

将实施例9所述的黄色荧光玻璃5的设置项去掉，得到的色温为11209k，光效为224lm/w，得到的光基本属于蓝光，由于缺乏黄光部分来激发红光荧光玻璃，导致色温骤升。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。