基于激光二极管的照明系统因其高亮度、出色的定向性以及紧凑的系统集成优势，已在汽车前灯、专业投影以及特殊工业照明等领域展现出巨大应用潜力[[1], [2], [3], [4], [5]]。因此，它也成为了下一代高端固态照明产品发展的关键方向[[6], [7], [8], [9]]。然而，这一技术的实际应用仍面临两大挑战。首先，在高功率激光激发作用下，荧光粉材料内部会出现局部热量积聚，进而引发严重的热淬灭现象，导致光效降低、光谱稳定性下降以及材料老化加速[[10], [11], [12], [13], [14], [15]]。此外，大多数单色荧光粉材料的发射光谱较窄[16,17]，尤其是在红色光谱区域存在明显缺陷，这便难以实现高显色指数，从而严重限制了它们在高质量白光照明场景中的应用[[18], [19], [20], [21], [22], [23]]。
为减轻荧光粉材料所承受的热负荷，研究人员从两个主要方向展开探索。第一种方法是通过使用高导热性的基底来提升荧光粉材料的导热性能[[24], [25], [26], [27]]。例如，PiGF@diamond复合材料就展现了高达599瓦/（米·开尔文）的导热系数，这类复合材料能够承受高达40.24瓦/平方毫米的激光功率密度，同时还能实现5602流明的最大光通量[28]。第二种方法则是引入外部热管理系统来散发局部热量[[29], [30], [31], [32]]。比如，就有研究人员设计并制造出了用于荧光粉材料的水冷散热系统[33]。在这种结构中，YAG: Ce荧光粉陶瓷通过纳米银焊接方式与铜块相连，其背面还配备了循环水冷装置。在73.1瓦的蓝色激光最大激发功率作用下，该系统在连续运行60分钟后仍能将荧光粉陶瓷的中心温度控制在110摄氏度以下，从而显著提升了光源的热管理能力。不过，虽然热管理效果得到了改善[[34], [35], [36], [37]]，但这些额外的冷却结构无疑会增加系统的复杂度与能耗，同时也会使光源的体积大幅增大。
为解决单色荧光粉色彩呈现效果不佳的问题，复合化策略已被证明是提升色彩表现力的有效方法[[38], [39], [40]]。研究人员通过将LuAG: Ce和CASN: Eu荧光粉嵌入高导热性的AlN基质中，成功制备出了二色复合荧光粉陶瓷[41]。在蓝色激光激发作用下，这种复合材料能够实现从475纳米到750纳米的宽范围发光，其显色指数也提升到了82.6。在激光驱动的白光照明系统中，复合化策略已被广泛用于提升显色指数[[42], [43], [44]]。不过，目前尚未有研究探讨将复合荧光粉材料，尤其是荧光粉薄膜，直接应用于百瓦级激光光源且不配备额外散热装置的情况。
因此，为解决因额外冷却系统而导致的光源体积增大以及封装工艺复杂度上升等问题，本文提出了一种全新的分布式激发结构：将三个小型激光芯片以等边三角形阵列的方式排列，用来同时激发多个复合荧光粉薄膜。对于荧光粉而言，通过增加总散热面积并降低局部功率密度，无需任何额外的冷却装置即可在百瓦级激发功率下实现较低的的工作温度。此外，我们此前研发的氢氧化物催化键合技术[45]能够在室温条件下将荧光粉薄膜键合到蓝宝石基底上，同时还能保留荧光粉自身的发光特性。在本研究中，也正是利用这种氢氧化物催化键合技术制备了LuAG和CASN复合荧光粉薄膜。在分布式激发结构下，研究人员系统地研究了不同荧光粉比例对封装后光源发光性能的影响，并挑选出色彩呈现性能最佳的荧光粉薄膜用于激发测试，以验证这种分布式封装光源的实际运行稳定性。全面的实验结果表明，这种分布式封装光源无需任何额外的散热装置，便能在120瓦的蓝色激光激发作用下正常工作。该光源在光通量、色彩呈现能力以及热稳定性方面都实现了协同优化。这项研究为紧凑型封装技术的应用提供了极具可行性的技术路径，有助于让百瓦级激光光源在保持高光通量和高显色指数的同时，大幅降低整体系统成本。
