目前，激光光源基于半極性GaN激光二極管，并結(jié)合先進(jìn)的熒光粉技術(shù)。由于激光集中于熒光粉上某個(gè)微小點(diǎn)發(fā)射光線(xiàn)并轉(zhuǎn)換成白光，光源能夠輸出安全且高度準(zhǔn)直的白光?；诩す獾姆椒?，其屬性包括溫度的升高遠(yuǎn)低于LED。激光泵浦也是實(shí)用的，因?yàn)樵诮贤獍l(fā)射的裝置很容易獲得，并且可以有效地起到這種作用。基于激光二極管的固態(tài)照明系統(tǒng)已經(jīng)在高亮度照明應(yīng)用中獲得了應(yīng)用，并且現(xiàn)在有幾家制造商已經(jīng)生產(chǎn)了。

激光二極管泵浦燈具發(fā)展的動(dòng)力之一是避免LED效率下降。目前，除了Soraa和其他幾家外，其他LED源的制造商使用的芯片不包含短于約450nm的波長(zhǎng)。因此，當(dāng)采用這些峰值波長(zhǎng)為450-460nm的廉價(jià)LED用于磷光體泵浦時(shí)，得到的光源在光譜的紫色部分會(huì)不足。使用405nm紫外發(fā)光激光二極管的白光燈可以避免這種情況。使用短波長(zhǎng)磷光體泵浦，光譜輸出更豐富，光譜覆蓋率更大，而且顯色指數(shù)高于典型的LED泵浦白光源(參見(jiàn)圖1)。

圖1.來(lái)自激光二極管泵浦白光燈的光的色度點(diǎn)幾乎是中性的(x=0.3305，y=0.3309)，證明了光源的光譜豐富度。圖中的黑線(xiàn)是普朗克軌跡。

在許多情況下，比白光質(zhì)量更重要的是數(shù)量。以這種方式判斷，激光二極管泵浦發(fā)出的光線(xiàn)很強(qiáng)，因此它們是建筑照明、探照燈和汽車(chē)前燈理想的高強(qiáng)度光源。激光源的另一個(gè)屬性是發(fā)出的光光束發(fā)散性極小，幾乎接近平行。激光泵浦光源的優(yōu)點(diǎn)引起了汽車(chē)制造商的注意，它們正在積極為高端車(chē)型安裝上激光頭燈。*像LED照明在汽車(chē)行業(yè)的滲透一樣，高端車(chē)型*潮流，其中*包括寶馬的一些車(chē)型(見(jiàn)圖2)。

圖2.寶馬的激光前照燈具有單獨(dú)的激光二極管、光束組合器、熒光體靶和反射器組件

激光泵浦結(jié)構(gòu)

與LED不同，當(dāng)使用激光二極管來(lái)泵浦熒光體時(shí)，需要不同的結(jié)構(gòu)。由于激光輻射的定向特性及其高強(qiáng)度，不可能簡(jiǎn)單地*把磷光體沉積在泵裝置的頂部。相反，需要更多的光學(xué)設(shè)計(jì)，例如磷光體板和反射器的組合，或者使用磷光體涂覆的積分球(參見(jiàn)圖3)。對(duì)于這兩種方法，只要使用合適的技術(shù)來(lái)組合多個(gè)激光束，*可以使用一個(gè)或兩個(gè)以上的二極管進(jìn)行泵浦。這意味著激光泵浦光模塊的光功率沒(méi)有上限。使用遠(yuǎn)程泵浦結(jié)構(gòu)的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是磷光體不在熱部件上，這可以防止熒光體在操作期間加熱，大大延長(zhǎng)其使用壽命。激光泵浦的一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的方法是將激光器引導(dǎo)到熒光體板并且用反射器準(zhǔn)直所得到的輻射(參見(jiàn)圖3(a))。然而，在光功率轉(zhuǎn)換方面，使用熒光體涂覆的積分球更有效(參見(jiàn)圖3(b))。

圖3.激光二極管泵浦的典型光學(xué)設(shè)置

雖然激光泵浦產(chǎn)生的白光源有很多的優(yōu)點(diǎn)，但是也必須要考慮其局限性。*像基于LED的燈一樣，發(fā)射的光線(xiàn)包含兩個(gè)不同的組成部分：來(lái)自磷光體的下轉(zhuǎn)換光，以及剩余的未轉(zhuǎn)換的激光。不同的是，使用激光*的區(qū)別*是內(nèi)在的一致性，這會(huì)導(dǎo)致斑點(diǎn)，即在亮面上出現(xiàn)可見(jiàn)光及暗點(diǎn)。這些斑點(diǎn)是不能忽視的，斑點(diǎn)不僅讓人分心，還對(duì)視覺(jué)感知有負(fù)面影響，妨礙了檢測(cè)照明物體的空間細(xì)節(jié)。測(cè)試表明，斑點(diǎn)將視力敏度降低了40%，降低了感知高低空間頻率的能力。這些問(wèn)題是直接激光照明未能流行的一部分原因。請(qǐng)注意，使用激光投影機(jī)時(shí)，通過(guò)一些手段來(lái)減少激光的相干性，可以將斑點(diǎn)轉(zhuǎn)化為可接受的水平。但是使用激光照射熒光體，斑點(diǎn)甚至可以降到更低的水平。在這種情況下，斑點(diǎn)很小，可以完全忽略。*的光學(xué)設(shè)計(jì)可以確保大多數(shù)激光被轉(zhuǎn)換成不發(fā)出斑點(diǎn)的較長(zhǎng)波長(zhǎng)，同時(shí)剩余的激光表現(xiàn)出非常小的斑點(diǎn)，這是由于當(dāng)它通過(guò)熒光體層時(shí)經(jīng)歷多次散射，其相干性降低。磷光泵浦激光系統(tǒng)產(chǎn)生的光線(xiàn)強(qiáng)、色彩豐富、無(wú)斑點(diǎn)，優(yōu)于LED燈具產(chǎn)生的光。

關(guān)于激光泵浦白光源的討論

激光泵浦白光源的*缺點(diǎn)與二極管相關(guān)。首先，這款芯片的價(jià)格比LED要高很多。盡管在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用中廣泛應(yīng)用，但對(duì)于等效的發(fā)光水平，激光二極管比LED要貴得多。由于成本高，激光泵浦磷光體系統(tǒng)價(jià)格昂貴，目前只能部署在專(zhuān)門(mén)的、不那么在乎成本的照明應(yīng)用中。

激光泵浦照明系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可以覆蓋廣泛的輸出功率。商用激光二極管的功率額定值從幾毫瓦到幾瓦，通過(guò)組合幾個(gè)激光器的輸出可以形成更強(qiáng)大的源。但是，這不利于系統(tǒng)的壽命。這是因?yàn)槎O管壽命低于LED的壽命，特別是當(dāng)它們?cè)诟唑?qū)動(dòng)電流下工作時(shí)。壽命短的原因可以追溯到激光結(jié)構(gòu)中微小的、預(yù)先存在的晶體位錯(cuò)。當(dāng)器件以高功率驅(qū)動(dòng)時(shí)，這些缺陷會(huì)隨之增大。以這種方式運(yùn)行會(huì)逐漸形成廣泛的位錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)，稱(chēng)為暗線(xiàn)缺陷。它們作為非輻射復(fù)合的位點(diǎn)，減少了設(shè)備的光輸出。二極管的亮度會(huì)隨著時(shí)間的推移而減少，并且由于泵浦的光源輸出下降，亮度太低直到燈滅。但是，隨著激光二極管的成熟度增加，以上這些問(wèn)題的嚴(yán)重程度會(huì)減弱，直至消除。