河南理工大学 物理与电子信息学院，河南 焦作 454000
伴随大功率LED和激光照明技术的快速进步，相关的材料学研究也越来越多地涉及到封装技术、光学设计、模块化、光热一体化等内容。在此背景下，研究者在专注于优化荧光材料性能的基础上，需要越来越多地涉及基于光度学参数的材料设计。因此，系统掌握相关光度学参数的定义和表征原理，可对新型荧光材料的设计和开发起到促进作用。本文旨在向荧光材料领域简明扼要地介绍包括“光强”、“光出射度”、“光亮度”、“光照度”等参数在内的光度学基础知识，并结合实际的研究案例，阐述上述参数的测试方法和原理。最后展望以各光度学参数为导向的研究策略，为相关荧光材料的研究提供思路。
荧光材料 固态照明 光度学 激光照明 phosphors solid-state lighting photometry laser lighting
河南理工大学 物理与电子信息学院，河南 焦作 454000
激光照明用荧光材料已成为固态照明领域的研究热点。随着相关研究的不断深入和细化，科研人员对于荧光材料的认知也在不断提升。然而，现有激光照明用荧光材料的设计和研究思路在很大程度上仍受到wLED产业的影响，在材料器件化的过程中会存在种种问题。本文旨在从工程应用角度出发，探讨激光照明用荧光材料应具备的核心特性。首先简述荧光材料应用于激光照明和大功率wLED场景下的区别；其次指出一些现有荧光材料设计和表征中存在的误区；再次归纳荧光材料在面向激光照明应用时的设计规则及其机理；然后，介绍一些商用荧光材料的设计和封装方案，并探讨几种潜力较好的材料设计和制备方案；最后，展望相关研究的发展趋势。
激光照明 固态照明 荧光材料 laser lighting solid-state lighting phosphor
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 季华实验室, 广东 佛山 528200
3 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所, 江苏 苏州 215163
4 北京华夏光谷科光电技有限公司, 北京 100088
偏振图像比传统图像包含更为丰富的来自物体表面及浅表信息, 因此可通过获取皮肤异常区与正常区的偏振信息进行皮肤状态的检测与评估。本项目搭建多波段激光照明式皮肤偏振成像系统, 开展了蓝绿红三波段偏振激光照明下的正常皮肤、色素沉积皮肤和炎症皮肤的激光偏振成像实验。主要结果: 1)488 nm蓝光和520 nm绿光激光照明下, 色素沉积区、炎症区和正常皮肤区的偏振度数据有明显差异; 2)660 nm红光激光照明下, 色素沉积区和正常皮肤区有明显差异, 但炎症区和正常皮肤区数据接近; 3)针对色素沉积区的三波长激光偏振图像信息比较相似。综合分析表明: 在绿激光照明下获得模拟皮肤的偏振图像与偏振度数据, 较容易区分正常皮肤与色素沉积及炎症皮肤区域之间的界面与差异; 色素沉积区域偏振图像更为相似, 表现为皮下同一深度信息; 炎症区域偏振图像差异性大, 为不同深度下皮肤的偏振信息。
激光照明 皮肤偏振成像 色素沉积 炎症 偏振度 Laser illumination skin polarization imaging pigment deposition inflammation degree of polarization
激光照明光源具有高功率密度、高亮度、长寿命等优点，逐渐成为固态照明领域新的研究热点。激光光斑大小对正确评价激光荧光材料的光学性能具有十分重要的影响，然而一直以来领域内缺乏对这一问题的深刻而系统认知。本文以Y3Al5O12∶Ce3+-Al2O3(YAG∶Ce-Al2O3)荧光薄膜为例，通过对蓝光激光激发荧光薄膜的光斑尺寸的调控，系统研究了激光荧光材料的最大输出光通量、发光饱和阈值、色温、色坐标、光均匀性等光学性能随光斑面积的变化情况，揭示了光斑大小对最大输出光通量、发光饱和阈值以及光均匀性的显著影响，这将对规范激光荧光材料的性能评价提供指导性思路。
激光照明 激光荧光材料 光斑调控 光学性能 laser lighting laser phosphor laser spot regulation optical performance
河南理工大学 物理与电子信息学院， 河南 焦作 454000
基于半导体激光器激发荧光材料的白光激光照明(wLD)技术在超高亮度照明和显示领域具有重要的应用价值。兼具“高光通量”和“可控发光面积”是wLD实现高亮度的前提条件。因此，荧光材料如何在具备高饱和阈值的前提下，有效地限定发光光斑尺寸，成为该领域的一个热点问题。基于荧光材料微结构设计的散射调控技术为解决该问题提供了可能。本文首先对荧光材料中通过散射设计实现可控发光面积的研究进行了总结; 其次探讨了散射系数对材料发光特性的影响; 然后介绍了相关研究中的两个关键技术: 发光光斑尺寸的测量方法和基于数值模拟的光斑尺寸预测方法; 最后展望了相关研究的发展趋势。
激光照明 荧光材料 散射系数 光斑尺寸 高亮度 laser lighting phosphor scattering coefficient spot size high-luminance
1 上海大学 材料科学与工程学院， 上海 200444
2 桂林电子科技大学 材料科学与工程学院， 广西 桂林 541004
通过将玻璃粉体与发射波长为535~550 nm的黄绿色和660 nm的红色荧光粉混合制备出浆料，采用丝网印刷方法将其印刷在高热导蓝宝石片上，在较低烧结温度下成功制备出具有高显指白光的PiG荧光薄膜(Phosphors in glass flim，PiGF)，并系统地研究了玻璃/荧光粉比例及荧光粉配比对PiGF在色温(CCT)、显色指数(CRI)、发光效率(LE)等方面的影响规律。在12.5 W电功率的蓝光激光(455 nm)激发下，当荧光粉/玻璃质量比例为1∶4、535 nm/660 nm荧光粉质量比为9∶1时，可产生色温为5 500 K、显色指数达92的高显指白光PiGF。该结果表明PiGF在高显指、白光激光照明领域具有极大的应用价值。
荧光薄膜 激光照明 高显色指数 PiG荧光薄膜 fluorescent film laser-driven lighting high CRI phosphors in glass flim(PiGF)
中国计量大学 光学与电子科技学院， 浙江 杭州 310018
Y3Al5O12∶Ce3+(YAG∶Ce3+)荧光玻璃由于光谱中缺少红绿光成分，难以满足高显色激光照明的应用需求。本研究工作基于钇铝石榴石结构荧光材料宽光谱、高光效及高稳定的特性，选用绿色发光Y3(Ga,Al)5O12∶Ce3+(YAGG∶Ce3+)和橙色发光(Y,Gd)3Al5O12∶Ce3+(GdYAG∶Ce3+)荧光材料作为荧光玻璃中的荧光组分，获得了具有较高显色性能的荧光玻璃材料。详细研究了制备温度、荧光粉和玻璃粉的比例、YAGG∶Ce3+ 和GdYAG∶Ce3+ 荧光粉的比例以及样品厚度对其性能的影响。通过制备工艺及材料组分的优化，YAGG∶Ce3+/GdYAG∶Ce3+ 荧光玻璃样品在蓝色激光激发下的显色指数(Ra)可以达到79.7，相比YAG∶Ce3+ 荧光玻璃提升了13.7%左右。具有最优Ra的荧光玻璃样品的发光饱和阈值为1.63 W/mm2，此时样品的发光效率可以达到163.14 lm/W，可应用于激光照明领域实现白光照明品质的提升。
激光照明 钇铝石榴石 荧光玻璃 高显色 laser lighting yttrium aluminum garnet phosphor-in-glass high color-rendering
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
基于荧光陶瓷、荧光玻璃以及荧光晶体等远程荧光转换材料的新一代激光固态光源具有热稳定性高、热承载能力强、荧光特性稳定等特点，在汽车大灯、投影显示以及航天航海照明等领域具有广阔的应用前景。但其目前面临的瓶颈之一是难以实现可见光宽光谱发射，照明品质较低。本综述重点总结了近年来可应用于高显指、低色温激光白光光源的各类远程荧光转换材料的研究进展，分析了高流明密度激发下，激光光源光色品质下降的原因。阐述了现有单色和多色荧光体的光谱调控方案以及封装光源的显色指数、色温的提升效果。针对荧光转换材料需要重点解决的几个重要问题展开讨论，包括效能提升、高温猝灭和评判标准等三个方面。最后对宽光谱发射的远程荧光转换材料在固态照明与显示领域的应用前景进行了展望。
激光照明 宽光谱发射 光色品质 固溶/掺杂 多色复合 laser-driven lighting broadband-emitting light quality solid solution/doping multi color combination
华南理工大学 发光材料与器件国家重点实验室， 广东省光纤激光材料与应用技术重点实验室，光通信材料研究所， 广东 广州 510640
激光照明是下一代大功率固体照明重要的发展方向之一。目前，主流白光激光器件所采用的黄光/绿光陶瓷或晶体的发射光谱中红光组分不足，使得采用这类单一材料的激光照明器件色温偏高、显色指数较低。本文报道了液相法制备的高效率高稳定的Rb2SiF6∶Mn4+ (RSFM)红光单晶，该材料具有宽带蓝光吸收(~450 nm)和窄带红光发射(~630 nm)特征，外量子效率达55.8%。利用该材料组装的暖白光激光照明器件在7 W/mm2功率密度激发下，光效达104.3 lm/W、色温为2 633 K、显色指数为78.3。研究表明，高性能Mn4+激活氟化物红光单晶有望促进暖白光激光照明应用。
Mn4+掺杂 氟化物 红光单晶 激光照明 Mn4+-doped fluorides red-emitting single crystal laser lighting
1 中山大学化学学院 生物无机与合成化学教育部重点实验室, 光电材料与技术国家重点实验室, 广东 广州 510275
2 中山大学 材料科学与工程学院， 广东 广州 510275
面对市场对高功率高质量照明的强烈需求，开发兼具优良发光性能和稳定性的红色荧光玻璃陶瓷来提高白光显色指数(CRI)显得尤为重要。本文采用低温共烧结法制备了一种镶嵌K2SiF6∶Mn4+(KSF)商用红色荧光粉的新型荧光玻璃陶瓷。研究结果表明，共烧结时前驱玻璃熔体对KSF荧光粉的热侵蚀作用较小，荧光粉的发光特性基本得到保持; 相比于初始荧光粉，玻璃陶瓷的热猝灭性能得到大幅的改善; 构建的激光照明光源在55.56 W/cm2蓝光功率密度激发下，光通量为32.77 lm，色温为5073 K，CRI为74.86，色坐标为(0.341,0.321)。经过系统的热管理优化，KSF荧光玻璃陶瓷可望应用于高功率室内照明领域。
K2SiF6∶Mn4+玻璃陶瓷 低熔点玻璃 激光照明 K2SiF6∶Mn4+ phosphor-in-glass low melting glass laser lighting
