Nyligen har Infrared Optical Materials Research Center vid Shanghai Institute of Optical Machinery (SIOM), Chinese Academy of Sciences (CAS), gjort framsteg i forskningen om 3D-utskrift av transparent keramik för laserbelysning - arbetet har realiserat 3D-utskrift av transparent keramik för laserbelysning genom Digital Light Processing Printing (DLP), som bryter igenom begränsningarna för den traditionella keramiska gjutningsprocessen. Resultaten publicerades i tidskriften "Ceramics International" (Ceramics International).
LED-belysning har fördelarna med energibesparing, låg förorening, hög effektivitet och lång livslängd, men effektiviteten kommer att sjunka efter att ha överskridit en viss ström. Laserbelysningssystem kan uppnå hög uteffekt (100-1000 gånger så stor som LED) vid högre effektdensiteter, vilket gör att laserdrivna belysningssystem kan ge fördelar för framtida halvledarbelysning, såsom hög ljusstyrka, kompakt storlek och riktad belysning. De laserdrivna solid-state belysningsanordningarna för den optiska strukturen i detta system är dock mycket komplexa, och 3D-utskrift blir en kraftfull lösning.
(a) Schematisk beskrivning av DLP 3D-tryckta transparenta keramiska ämnen; fotografier av tryckta LuAG:Ce keramiska ämnen: (b) honeycomb, (c) minimal yta, (d) superhemisphere och (e) superhemisphere av olika storlekar. (f) Schematisk över sintringsprocessen för 3D-utskriven LTC; g) Laserbelysningsanordning. (h) polerad 3D-utskriven LTC placerad på "SIOM"-bokstäver i dagsljus; (i) ljustransmittansspektra; och (j) sintrad super-hemisfärisk 3D-printad LTC inkapslad i ett LD-belysningschip.
DLP är en fotopolymerisationstillverkningsteknik som använder en digital projektor för att härda bläck lager för lager för att skapa objekt med komplexa former. Den kan härda ett helt lager samtidigt, vilket möjliggör snabb produktion. Den stöder även högupplöst utskrift, vilket gör det möjligt att skapa komplexa och detaljerade objekt.
3D-utskrift av transparent keramik för laserdriven SSL har inte tidigare utforskats. I denna studie utvecklade forskare vid Shanghai Institute of Optics and Mechanics (SIOM) ljushärdande keramiska bläck för DLP för tillverkning av laserdrivna belysta ceriumaktiverade lutetium-aluminiumgranat (LuAG:Ce) ljusavgivande transparenta keramiska komponenter med hög utskriftsupplösning. Bläcket för DLP-utskrift har ett fast innehåll på upp till 50 vol% och utmärkta skjuvförtunningsegenskaper. Studien introducerade självlysande färgämnen i DLP-bläcken för att minska den överhärdande breddeffekten som orsakas av spridningen av UV-ljus av de keramiska pulvren. Dessutom förbättrade forskarna styrkan hos råämnena ytterligare genom att lägga till ett försintringssteg efter avfettningsprocessen, en assisterad tvåstegssintringsmetod - de 3D-printade keramiska komponenterna sintrade till en färdig relativ densitet på 96,4 % och uppvisade utmärkta ljustransmission (~40%).
Det sista experimentet visar att tillämpningen av LuAG:Ce LTCs 3D-utskriftsteknik med fri geometridesign och hög laserfluenströskel ger en mer effektiv och pålitlig lösning för laserdriven belysning med hög effekt.
