一种高品质远程激发荧光陶瓷型绿光LD装置及其使用方法

本发明涉及激光显示，特别是指一种高品质远程激发荧光陶瓷型绿光ld装置及其使用方法。

背景技术：

1、激光显示具有大色域、几何和颜色双高清的视频图像再现等优势，被国际业界视为继黑白显示、标准彩色显示和数字显示后的下一代显示技术。激光显示是以红、绿、蓝三基色或多基色激光为光源的新型显示技术产品，因制造成本较高且人类眼睛对绿光最敏感，使得绿光激光光源成为其核心部件。受目前半导体制造工艺的限制，ld的极限光电转换效率仅为40%，废热沉积将直接影响绿光ld的综合性能。在强激光照射下，荧光粉末热猝灭现象严重，硅树脂也会发生不可逆转的热碳化。上述弊端将严重影响绿光ld的工作可靠性和绿光品质，限制其在激光显示领域的应用前景。

2、荧光陶瓷不仅具有荧光粉的发光特性，还拥有陶瓷材料的导热性，且转换效率高、发光稳定性强，使其有望成为代替“荧光粉末和硅树脂”的关键性材料。国内外学者对绿光荧光陶瓷进行了大量剪裁设计和性能精细化调控，并取得了显著的研究成果。文献（journal of advanced ceramics,2019,8(3):0-0）通过掺杂ga，调控y2.985al5 -xga xo12:ce荧光陶瓷的发光性能，然而对热稳定性提升却十分有限。因此外部散热设计和物理距离调控将是改善绿光ld热稳定性和光学品质的有效途径。

3、现有技术中如cn217903679u公布了一种单激光二极管远程激发绿光陶瓷发光的散热装置：该专利主要依靠器件的自然对流对现有陶瓷进行散热，未从陶瓷组分设计方面考虑，且激发光源仅为单个二极管，无法适用于大功率激光照明与显示领域。现有技术中如cn115360282a的中国专利公布了一种带有散热技术的高功率远程激发荧光陶瓷型白光led：该专利对激发光源和发光材料分别进行散热设计，且只考虑到发光面积与荧光陶瓷空间距离的数学关系，并未兼顾发光品质。led为面光源，ld为点光源，两者的散热设计和荧光材料的使用要求存在本质区别。现有技术中如cn113683407a公布了一种高亮度高热稳定性黄绿光荧光陶瓷及其制备方法：该专利着重突出li+掺杂对荧光陶瓷发光热稳定性的提升，却忽略该荧光陶瓷实际封装后的光学性能。现有技术中如cn115102027a公布了一种小型化高功率高亮度绿光激光器：该专利只是简单地将绿光发光光源进行简单的集成，并未考虑器件散热问题以及绿光发光材料的热稳性性。现有技术中如cn114665359a的中国专利公布了一种高稳定性风冷绿光激光器：该专利在经过二次谐波等非线性变换会造成跳模、线宽较大等问题，单一的散热方式无法解决倍频晶体本身的热沉积问题。现有技术中如cn216794221u的实用新型专利公布了一种风冷式超快绿光激光器：该专利仅仅对绿光激光器外部加装了旋转基座，并未对绿光激光器进行具体性能调控。

4、综上所述，目前荧光陶瓷的发光热稳定性差，极易出现热猝灭，而绿光激光器件并未注重散热设计，工作时激发光源处温度过高，严重影响其在激光显示领域的使用价值。因此，设计一款散热性能优异的高品质绿光ld已经刻不容缓。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的不足，本发明提出高品质远程激发荧光陶瓷型绿光ld装置及其使用方法，解决了现有技术中绿光激光光源散热以及发光材料热猝灭的技术问题。

2、本发明的技术方案是这样实现的：一种高品质远程激发荧光陶瓷型绿光ld，包括激光光源组件、镜筒、绿光荧光陶瓷和菲涅尔透镜，镜筒的一端连接有沿轴向滑动的滑动镜头，绿光荧光陶瓷安装在滑动镜头内；镜筒的另一端安装有菲涅尔透镜并通过激光光源组件固定在镜筒内，激光光源组件与镜筒可拆卸连接，镜筒外侧设有与激光光源组件配合的散热组件。

3、进一步的，所述绿光荧光陶瓷（1）的化学式为 ymgo- xtio2- w(y 1-zce z)3sc2.5al2.5o12，其中x为tio2添加量，y为mgo添加量， w为(y 1-zce z)3sc2.5al2.5o12添加量，z为ce掺杂量，0.2≤ y≤0.4，0.1≤ x≤0.2，0.02≤ z≤0.04，且 w=1- x- y，绿光荧光陶瓷的吸收峰为440nm~460nm、发射峰为500nm~530nm，绿光荧光陶瓷的厚度为0.2mm~0.5mm。

4、进一步的，所述滑动镜头包括滑动镜筒和端盖，滑动镜筒的一端设有安装环，安装环内设有与荧光陶瓷配合的安装槽，安装环上还设有与环形槽，端盖与环形槽配合并将绿光荧光陶瓷封装在滑动镜筒和端盖之间；滑动镜筒的另一端滑动设置在镜筒内，且滑动镜筒的外壁上设有齿条，齿条与转动设置在镜筒上的齿轮啮合。

5、进一步的，所述端盖的端部设有与绿光荧光陶瓷相对应的低折射率光学玻璃，端盖的外侧设有外螺纹，外螺纹与设置在环形槽槽壁上的内螺纹螺纹配合实现端盖与滑动镜头的螺纹连接。

6、进一步的，所述镜筒内的一端设有与滑动镜头配合的滑道槽，滑道槽的槽壁上设有与齿条配合的限位槽，限位槽的槽底设有通孔，通孔内设有转轴，齿轮设置在通孔内并与转轴转动连接；镜筒的另一端设有凹槽，菲涅尔透镜设置在凹槽内并通过激光光源组件封装在镜筒内。

7、进一步的，所述激光光源组件包括光源基座，光源基座内安装有与绿光荧光陶瓷厚度相对应的激光光源件，光源基座的上部设有用于顶紧菲涅尔透镜的顶紧环，光源基座与镜筒可拆卸连接。

8、进一步的，所述激光光源件为单个ld激光二极管或ld激光二极管模组。所述散热组件包括若干与单个ld相对应的散热翅，散热翅固定在镜筒的外壁上。

9、进一步的，所述散热组件包括若干重力热管和若干散热翅，重力热管为u型管，重力热管的散热端连接在光源基座上且延伸至镜筒内，重力热管的冷凝端与散热翅连接。

10、一种高品质远程激发荧光陶瓷型绿光ld的封装及使用方法，包括高品质远程激发荧光陶瓷型绿光ld装置，还包括以下步骤：s1：参数选择：绿光荧光陶瓷厚度为a（a=0.2mm~0.5mm），根据绿光荧光陶瓷的厚度选择相对应功率的激光光源件、并确定绿光荧光陶瓷与激光光源件之间的距离为b（b=20mm~50mm），根据激光光源件的功率选择重力热管为n（n=0~4）根，散热翅为m（m=6~12）片；其中随着绿光荧光陶瓷的厚度增加，选择的激光光源件的功率变大，进而选择的重力热管与散热翅的数量变多；

11、s2：将步骤s1中选择的厚度为a的绿光荧光陶瓷的边缘处涂覆导热树脂后安装在滑动镜筒上部安装环的安装槽内，并通过端盖将绿光荧光陶瓷固定在滑动镜筒内，完成滑动镜头的安装，得到第一组装部件；

12、s3：将步骤s1中选择的激光光源件上涂覆导热硅脂及固晶胶并将激光光源件固定在光源基座内部、并使激光光源件的引脚伸出光源基座，完成激光光源组件的安装；

13、s4：将菲涅尔透镜的边缘处涂覆散热硅脂并安装在镜筒下部的安装槽内，采用步骤s3获得的激光光源组件抵紧镜筒内菲涅尔透镜，而后在镜筒外壁上安装m片散热翅，并将n根重力热管的蒸发端安装在光源基座和镜筒内、重力热管的冷凝端安装在散热翅上，完成镜筒的安装，得到第二组装部件；

14、s5：将步骤s2获得的第一组装部件安装在s4获得的第二组装部件的镜筒上部的滑道槽内，此时滑动镜筒上的齿条卡接在限位槽内并与转动设置在镜筒上的齿轮啮合，转动齿轮调整荧光陶瓷与激光光源件之间的距离为b，完成封装，得到完整的高品质远程激发荧光陶瓷型绿光ld装置；

15、s6：激光光源件的引脚与电源接通，步骤s5获得的高品质远程激发荧光陶瓷型绿光ld装置进入工作状态，激光光源件发出蓝光，蓝光经菲涅尔透镜照射绿光荧光陶瓷并通过端盖上的光学玻璃射出绿光，此时，高品质远程激发荧光陶瓷型绿光ld装置的最高温度在110℃以内，且激光光源件能够持续稳定发光。

16、本发明的有益效果为：本发明采用端盖、滑动镜筒和低折射率光学玻璃配合的封装方式，解决荧光陶瓷透过率低的问题。通过齿轮调节滑动镜头与激发光源的距离远近，可灵活切换绿光ld的色调和色温。当滑动镜头与激发光源之间的距离较远时，发射光为冷色调，距离较近时，发射光为暖色调。

17、本发明采用化学式为 ymgo- xtio2- w(y 1-zce z)3sc2.5al2.5o12的绿光荧光陶瓷作为发光材料，通过调节tio2与mgo之间的掺杂比例，使荧光陶瓷拥有高导热率，同时兼顾发光均匀性和光吸收率等性能。从微观调控角度，增强绿光发光材料的热稳定性和发光强度，进而使绿光ld的性能得到进一步提升。

18、本发明采用u型重力热管穿插散热翅片结构的散热装置，能够有效地解决激发光源和荧光陶瓷的散热问题，极大的提高了绿光ld在高功率持续工作下的服役稳定性。

19、本发明设计多固定位的光源基座，可搭配单个ld激光二极管或ld激光二极管模组，并通过螺钉与镜筒连接，解决了激发光源功率调节装配问题，结构简单，安装方便，适用于远程激发荧光陶瓷型绿光ld装置。