爱迪生发明电灯之后,照明技术历经白炽灯、荧光灯和LED阶段,当前正迈向激光照明时代。为什么激光照明得到越来越广泛的应用,它的优势是什么?
激光是受激辐射产生的光,相比于传统照明光源LED自发辐射产生的光,激光具有方向性好、光束质量高、电光转换效率高、寿命长等优势,在某些特殊照明场景有其天然优势。
照射距离远
传统LED最远能够实现百米级照明,而激光能达到千米级。激光光源方向性好、光束质量高,能轻松将百瓦级光功率耦合进百微米级直径的光纤中,方便镜头整形设计,从而实现远距离传输,如铁路、高速公路、海岸线、边境、油田等场景的远距离夜视安防照明。
夜视安防照明
结构紧凑 灵活小巧
我们先看看半导体激光器本身具有的某些特点:
体积小且热源集中。
电光转换效率比LED光源高,因此相同功率下,LD光源的产热量小。
通过光纤输出的圆形激光光斑具有均匀且对称的的光强分布,光斑小且发散角小,因此光学镜头简单小巧。
激光借助柔性光纤传输,可实现复杂形状的照明,如科技感、未来感十足的汽车装饰照明;光纤电光分离的传输方式更适合安全要求较高的场所,如博物馆、加油站等。
以上特点方便了用户进行紧凑的散热结构和光学整形设计,最终呈现的照明设备也更灵巧安全。
半导体激光器照明光源家族
寿命长
半导体激光器LD和LED都是半导体器件,实际寿命直接受封装洁净度、工作温度等因素的影响。
相较而言,LD的封装环境洁净度更高,且LD由干燥空气密封,有效隔绝了污染源带来的负面影响。
另外,LD电光转换效率高,相同出光功率下,LD产生的热量更少,其小体积也更利于先进的温控技术的介入,从而达到更长寿命。
基于激光光源的照明产品弥补了传统照明的某些不足,拓宽了应用场景,满足了特殊需求,也越来越深地渗入我们的生活。那么,不同波长的激光照明光源又分别对应哪些应用场景呢?
凯普林激光照明光源部分选型
445nm蓝光
基于蓝光半导体激光器的蓝转白光源技术可应用于汽车激光大灯,科技感柔性光纤装饰,电光分离远距离传输照明,激光显示投影等应用场景。今年冬奥会开幕式深圳分会场在天空投射的“天下一家”四个大字和五环标志采用的就是激光显示投影技术。
图源网络
和其它波长相比,蓝光波段在海水中传输的衰减最小,因此蓝光波段被称为海水光谱透射窗口,常用于水下通讯、水下探测、水下照明等应用。
水的吸收曲线(图源网络)
另外,蓝光对高反金属材料的高吸收率实在过于耀眼,常应用于铜材金属加工,不过已超出照明范畴,今天就不展开讨论了。
525nm绿光
根据国际照明委员会(CIE) 制定的相对光谱光视效率曲线(或称为相对光谱灵敏度曲线)可知,人眼明视觉和暗视觉的最大光谱光视效率对应波长为绿光波段。简单理解,就是人眼对绿光最为敏感,也因此常应用于激光眩目、激光驱鸟、城市景观、舞台灯光等应用场景。
相对光谱光视效率曲线(图源网络)
比如下面某款戴森吸尘器就采用了绿光照明技术,通过绿光照射让灰尘无处遁形。
图源网络
638nm红光
红光常应用于指示光、激光显示、机器视觉、医疗、传感检测等应用领域。
RGB白光
基于红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三基色的激光光源技术,相比于蓝光照荧光粉蓝转白的传统技术,具有色域广、寿命长、光束质量高等优势,可应用于激光显示、激光投影、机器视觉等领域。
808nm、940nm近红外
808nm和940nm是红外夜视照明主动补光光源。凯普林独创的捆绑对接匀化光斑方案有效降低了散斑,确保图像清晰;功率段全面,从瓦级覆盖至百瓦级;目前主要用于智慧城市、夜视安防、铁路轨边检测等场景。
1550nm
作为短波红外中较长的波长,此波段有相当高的大气透过率,在雨、雾、霾等能见度低的天气依然表现不凡。短波红外波长对人眼、热像仪等都不可见,因此可在保持自身隐蔽的同时进行主动夜间照明补光。相比于热成像而言,短波红外成像是利用被测物体光反射成像,因此图像具有阴影反差,在分辨率和细节上类似于可见光图像,更容易识别辨认。以短波红外为基础的成像技术在工业、医疗、农业、航天、科研等领域均有广泛应用。
半导体激光器照明光源家族
凯普林在半导体激光照明领域深耕多年,产品光斑均匀性好、可靠性高,波长和功率段覆盖范围广,且能满足不同用户定制化需求;紧贴用户应用场景,结合激光前沿技术,帮助用户提升产品竞争力。
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