Наскоро Центърът за изследване на инфрачервени оптични материали към Шанхайския институт по оптични машини (SIOM), Китайската академия на науките (CAS), постигна напредък в изследването на 3D отпечатване на прозрачна керамика за лазерно осветление - работата реализира 3D отпечатването на прозрачна керамика за лазерно осветяване чрез Digital Light Processing Printing (DLP), което преодолява ограниченията на традиционния процес на формоване на керамика. Резултатите са публикувани в списание "Керамикс Интернешънъл" (Ceramics International).
LED осветлението има предимствата на спестяване на енергия, ниско замърсяване, висока ефективност и дълъг живот, но ефективността ще падне след превишаване на определен ток. Лазерните осветителни системи са в състояние да постигнат висока изходна ефективност (100-1000 пъти тази на светодиодите) при по-висока плътност на мощността, което позволява на лазерно управляваните осветителни системи да осигурят предимства за бъдещо твърдотелно осветление, като висока яркост, компактен размер и насочено осветление. Въпреки това лазерно управляваните твърдотелни осветителни устройства за оптичната структура на тази система са много сложни и 3D печатът се превръща в мощно решение.
(a) Схема на DLP 3D отпечатани прозрачни керамични заготовки; снимки на отпечатани LuAG:Ce керамични заготовки: (b) пчелна пита, (c) минимална повърхност, (d) суперполусфера и (e) суперполусфера с различни размери. (f) Схема на процеса на синтероване на 3D отпечатан LTC; ж) устройство за лазерно осветяване; (з) полиран 3D отпечатан LTC, поставен върху букви „SIOM“ на дневна светлина; (i) спектри на пропускливост на светлина; и (j) синтерован суперполусферичен 3D отпечатан LTC, капсулиран в LD осветителен чип.
DLP е технология за производство на добавки за фотополимеризация, която използва цифров проектор за втвърдяване на мастило слой по слой за създаване на обекти със сложни форми. Може да втвърди цял слой едновременно, като по този начин позволява бързо производство. Той също така поддържа печат с висока разделителна способност, което позволява създаването на сложни и детайлни обекти.
3D печатът на прозрачна керамика за лазерно управляван SSL не е бил изследван досега. В това проучване изследователи от Шанхайския институт по оптика и механика (SIOM) разработиха светлинно втвърдяващи се керамични мастила за DLP за производството на лазерно управлявани осветени церий-активирани лутециево-алуминиев гранат (LuAG:Ce) излъчващи светлина прозрачни керамични компоненти с висока резолюция на печат. Мастилото за DLP печат има съдържание на твърдо вещество до 50 об.% и отлични свойства на разреждане при срязване. Проучването въвежда луминесцентни багрила в DLP мастилата, за да намали ефекта на прекомерно втвърдяване, причинен от разсейването на UV светлина от керамичните прахове. В допълнение, изследователите допълнително подобриха здравината на суровите заготовки, като добавиха стъпка на предварително синтероване след процеса на обезмасляване, метод за асистирано двуетапно синтероване - 3D отпечатаните керамични компоненти се синтероват до крайна относителна плътност от 96,4% и показват отлични резултати пропускливост на светлина (~40%).
Последният експеримент показва, че прилагането на технологията за 3D печат LuAG:Ce LTCs със свободен геометричен дизайн и висок праг на флуенс на лазера осигурява по-ефективно и надеждно решение за лазерно управлявано осветление с висока мощност.
