Lu3Al5O12∶Ce/Al2O3复合陶瓷激光激发下的极限亮度探索

翟世荣; 翟月利; 乔静茹; 刘丙国; 徐坚; 杜保立; JENSEN Ole Bjarlin

doi:10.3724/CJL.20260143

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Lu₃Al₅O₁₂∶Ce/Al₂O₃复合陶瓷激光激发下的极限亮度探索

材料合成及性能 | 更新时间：2026-10-30

- Lu₃Al₅O₁₂∶Ce/Al₂O₃复合陶瓷激光激发下的极限亮度探索
  增强出版
- Exploration of Brightness Limits of Lu₃Al₅O₁₂∶Ce/Al₂O₃ Composite Ceramics Under Laser Excitation
- 发光学报 2026年47卷第10期页码：1825-1834
- 作者机构：
  
  1.河南理工大学物理与电子信息学院，河南焦作 454000
  2.河南聚盏光电有限公司，河南焦作 454003
  3.焦作市吉成磁电有限公司，河南焦作 454350
  4.丹麦技术大学，丹麦罗斯基勒 4000
- 作者简介：
  
  翟世荣（2001-），男，河南许昌人，硕士研究生，2024年于河南科技学院获得学士学位，主要从事大功率固态照明用发光材料以及无线光通信研究。E-mail： 212412020013@home.hpu.edu.cn
  徐坚（1988-），男，河南焦作人，博士，副教授，2016年于厦门大学获得博士学位，主要从事稀土发光材料的制备与精密加工、大功率特种光源的构建以及低空光学保障技术的相关产业研究。 E-mail： xujian@hpu.edu.cn
  杜保立（1978-），男，河南焦作人，博士，教授，硕士研究生导师，2011年于武汉理工大学获得博士学位，主要从事新能源材料与器件（光电、介电和热电方向）研究。 E-mail： dbl@hpu.edu.cn
- 基金信息：
  
  重点新材料研发及应用国家科技重大专项(2025ZD0617201)
- DOI：10.3724/CJL.20260143
  中图分类号： O482.31
- CSTR：32170.14.CJL.20260143
- 收稿：2026-04-20，
  
  修回：2026-05-05，
  
  纸质出版：2026-10-25
- 稿件说明：
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翟世荣,翟月利,乔静茹等.Lu₃Al₅O₁₂∶Ce/Al₂O₃复合陶瓷激光激发下的极限亮度探索[J].发光学报,2026,47(10):1825-1834. DOI: 10.3724/CJL.20260143. CSTR: 32170.14.CJL.20260143.

ZHAI Shirong,ZHAI Yueli,QIAO Jingru,et al.Exploration of Brightness Limits of Lu₃Al₅O₁₂∶Ce/Al₂O₃ Composite Ceramics Under Laser Excitation[J].Chinese Journal of Luminescence,2026,47(10):1825-1834. DOI: 10.3724/CJL.20260143. CSTR: 32170.14.CJL.20260143.
翟世荣,翟月利,乔静茹等.Lu₃Al₅O₁₂∶Ce/Al₂O₃复合陶瓷激光激发下的极限亮度探索[J].发光学报,2026,47(10):1825-1834. DOI: 10.3724/CJL.20260143. CSTR: 32170.14.CJL.20260143. DOI：

ZHAI Shirong,ZHAI Yueli,QIAO Jingru,et al.Exploration of Brightness Limits of Lu₃Al₅O₁₂∶Ce/Al₂O₃ Composite Ceramics Under Laser Excitation[J].Chinese Journal of Luminescence,2026,47(10):1825-1834. DOI: 10.3724/CJL.20260143. CSTR: 32170.14.CJL.20260143. DOI：

摘要

∶Ce/Al

（L/A）荧光陶瓷具有低热猝灭、高热导率和短荧光寿命等特性，在激光激发下具备超高饱和阈值，是构建高光输出激光照明光源的重要荧光转换材料。此前大量的研究因封装方法、激光系统以及光学系统等方面的限制，难以充分探究L/A荧光陶瓷光输出和光出射度的极限。该工作基于改良的激光系统和光学系统，在高功率（High power，HP）模式下最高输出功率可达100 W，在高功率密度（High power density，HPD）模式下最高激发功率密度可达390 W·mm

-2

。样品的光学性能测试结果表明，在HP模式下，样品在78.5 W激发时获得12 035 lm的光通量和153 lm·W

-1

的发光效能；继续提高输入功率时，由于局部产热过多且热量不能有效扩散，样品热应力增加并发生破损。在HPD模式下，样品在最高390 W·mm

-2

的激发功率密度下未出现明显发光饱和，并获得550.8 lm的光通量和172 lm·W

-1

的发光效能。该研究探索了荧光陶瓷在高功率和高功率密度激光激发下的饱和阈值与光出射度极限，为进一步提高荧光转换材料的性能提供了思路。

Abstract

∶Ce/Al

（L/A） fluorescent ceramics exhibit low thermal quenching， high thermal conductivity， and a short fluorescence lifetime. Owing to their ultrahigh saturation threshold under laser excitation， they are important fluorescent conversion materials for high-output laser lighting sources. However， previous studies have been limited by packaging methods， laser systems， and optical systems， making it difficult to fully explore the limits of optical output and luminous exitance of L/A fluorescent ceramics. In this work， based on improved laser and optical systems， the maximum output power could reach 100 W in the high-power （HP） mode， while the maximum excitation power density could reach 390 W·mm

-2

in the high-power-density （HPD） mode. The optical performance test results show that， in the HP mode， the sample achieved a luminous flux of 12 035 lm and a luminous efficacy of 153 lm·W

-1

under 78.5 W excitation. When the input power was further increased， excessive local heat generation and insufficient heat dissipation increased the thermal stress of the sample and caused damage. In the HPD mode， no obvious luminescence saturation was observed at the maximum excitation power density of 390 W·mm

-2

， and a luminous flux of 550.8 lm and a luminous efficacy of 172 lm·W

-1

were obtained. This study explores the saturation threshold and luminous-exitance limit of fluorescent ceramics under high-power and high-power-density laser excitation， providing insights for further improving the performance of fluorescent conversion materials.

关键词

Keywords

references

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