CN102959309A - 光源装置 - Google Patents

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CN102959309A CN2011800280914A CN201180028091A CN102959309A CN 102959309 A CN102959309 A CN 102959309A CN 2011800280914 A CN2011800280914 A CN 2011800280914A CN 201180028091 A CN201180028091 A CN 201180028091A CN 102959309 A CN102959309 A CN 102959309A
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Abstract

本发明是使用激光二极管（LD）的电灯泡式的光源，获得光通量高而且向所有方向几乎都一样的白色光。光源装置成为有透光性的发光管(11)和有透光性的外管(15)的双重管结构，发光管(11)成为直管(111)前端被整形成圆弧的密封(112)的形状。在密封(112)附近的发光管(11)的发光区域(11a)的内表面形成有荧光体层(12)，在发光管(11)的非发光部即直管区域(11b)内表面形成有反射膜(13)。外管(15)加工有毛面(151)。安装于散热器(17)而被抑制了温度上升的LD(16)配置在发光管(11)的开放端部，通过对荧光体层(12)照射激光光束从而使荧光体发光。能在使用LD的同时获得光通量高而且从光源向所有方向几乎都一样的白色光。

Description

光源装置
技术领域
本发明的实施方式涉及使激光二极管（LD）所发出的光作为荧光体的激发光照射到荧光体来获得白色光的电灯泡式的光源装置。
背景技术
以往，在采用紫外发光二极管（UV-LED）、蓝色发光二极管的光源装置中，通过使紫外光、蓝光照射到荧光体来发出白色的光。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2001－156338号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
上述的专利文献1的技术中，由于从UV-LED向玻璃管前端的内表面的荧光体层照射紫外光，由荧光体辐射可见光，因此有如下优点：与白炽灯相比耗电较低，通过对荧光体的调配比例进行调整从而能获得任意颜色的发光，因不使用汞而比荧光汞灯更环保。
然而，由于从UV-LED辐射的紫外线仅照射到玻璃管的头部，因此具有如下问题：不仅只有玻璃管的头部发光而不美观，而且由于LED芯片处于漂在玻璃管内的状态，因此LED芯片的温度容易升高，难以对UV-LED接入大功率，无法获得光通量高的光。
本实施方式提供一种能获得光通量高而且从光源向所有方向几乎都一样的白色光的光源装置。
[解决技术问题所采用的技术方案]
根据实施方式，具备：发光管，该发光管是通过将有透光性的直管的成为前端的一端进行密封而形成的；荧光体层，该荧光体层形成在所述发光管的前端部分；激光二极管，该激光二极管配置在所述直管的另一端的开放端部内且对所述荧光体层照射激光光束；以及散热器，该散热器支承所述激光二极管且抑制该二极管的发热。
附图说明
图1是用于对与光源装置相关的实施方式1进行说明的外观图。
图2是用于对图1的结构进行说明的剖视图。
图3是放大示出图2的主要部分的剖视图。
图4是用于对与光源装置相关的实施方式2进行说明的剖视图。
图5是用于对与光源装置相关的实施方式3进行说明的剖视图。
图6是用于对与光源装置相关的实施方式4进行说明的外观图。
图7是图6的俯视图。
图8是图7的Ia-Ib线剖视图。
图9是图7中拆下发光管和保护盖之后的状态的俯视图。
具体实施方式
以下，对实施方式参照附图进行详细说明。
（实施方式1）
图1和图2用于对与光源装置相关的实施方式1进行说明，图1是外观图，图2是用于对图1的内表面结构进行说明的剖视图。
在图1和图2中，11是直管111的一个端部进行球状密封112的例如石英玻璃制、硼硅酸玻璃制或透明树脂制的发光管。在发光管11的前端的发光区域11a的内表面形成有涂布了荧光体的荧光体层12。在发光管11的从发光区域11a到另一个端部一侧的直管区域11b的内表面例如形成有由硫酸钡层制成的反射膜13。
14是有耐热性且在中央形成了开口141的例如合成树脂制的支承构件。使用粘合剂等固定物将直管区域11b的发光管11的开放端安装于在开口141设置台阶部而形成的支承部142上。虽然支承部142是在开口141设置台阶部而形成的，但是也可以配合发光管11的开放部的形状成为槽状。
15是收纳发光管11的例如有透光性的玻璃制或透光树脂制的白炽灯形状的外管。外管15由成为发光部的圆顶状的发光区域15a和成为安装部的基部区域15b构成，使用粘合剂等固定物将基部区域15b的外管15的开放端安装在形成于支承构件14的支承部143上。虽然支承部143配合外管15的开放部而成为槽状，但也可以与支承发光管11的支承部142同样地在支承构件14的外侧形成台阶部。在外管15的内表面实施用于使入射光扩散的毛面151的加工。
此外，外管15是用于使外观与现有的白炽灯相类似的一种设计，但并不一定需要这样。毛面151在外管15的外表面形成的情况下也具有同样的扩散效果。
16是以产生激光光束的辐射部与荧光体层12相对的状态配置在发光管11的开放端内部的LD。LD16固定于安装部171，该安装部171的一部分在支承构件14的开口141内穿过且形成为散热器17的一部分，该散热器17内置了未图示的电源电路，该电源电路获得用于驱动LD16所必需的直流电压。
此外，LD16具有例如10°左右的扇形的配光。虽然LD的配光角在水平方向为10°左右在垂直方向与水平方向不同为40°左右，照射面积呈长方形的形状，但是这里都作为相同的10°进行说明如下。
18是收纳散热器17的有底的有导电性的灯头。在灯头18的外周面形成外螺纹181，并且在底部形成透孔182。灯头18与电源电路的一个输入端电连接。使用粘合剂等固定物将灯头18的开放端安装在形成于支承构件14的槽中。
在透孔182中固定有电极20，该电极20经由绝缘材料19与电源电路的另一个输入端电连接，绝缘材料19用于实现与灯头18绝缘。由此，灯头18和电极20以与电源电路电连接的状态与支承构件14、发光管11、外管15构成为一体。
22是有底且呈圆筒形的有绝缘性的灯座。在灯座22的内侧面安装有导电性的承口23，该承口23形成有内螺纹231，灯头18的外螺纹181拧入内螺纹231。在灯座22的底部，在灯头18拧入的状态下，配置与电极19电连接的连接端子24。一般来说，灯座22安装在电灯的灯具一侧，灯头18可自由装卸地安装于该灯具。
而且，灯头18与交流电源25的一个电极连接，连接端子24与交流电源25的另一个电极连接。交流电源25被提供给电源电路，这里从交流转换为直流，向LD16提供驱动功率。
这里，对于图2的光源装置的发光，连同放大示出图2的发光管11部分的图3进行说明。
首先，若将交流电源25的交流电压提供给收纳在散热器17内的电源电路，则在该电源电路中转换为直流电压。通过将该直流电压提供给LD16，从而LD16辐射出VU激光光束。激光光束具有10°左右展宽的指向性，进入发光管11内部，最终到达前端部的荧光体层12，通过由荧光体层12进行吸收从而发出白色的光。基于荧光体层12的发光向外管15一侧照射白色光。
通过使图3中以虚线的箭头号示出的没有被荧光体层12吸收而反射的激光光束和以点划线示出的从LD16扩展至10°以上的激光光束在反射膜13上进行反射，再次照射到荧光体层12，从而转换为白色光。
这样，从LD 16辐射的激光光束以10°左右的扇形的配光进行照射，由于在发光管11的直管区域11b的内表面形成有反射膜13，因此只在发光管11前端的发光区域11a出现带状的强光。在从外管15外对其进行观察时，就好像可以看到白炽灯中的灯丝发光那样。
而且，通过利用在外管15的内表面形成的毛面151使照射到外管15一侧的白色光进行扩散，从而能从外管15的外侧获得相同的照度。
在该实施方式中，通过使用指向性比LED更强的LD来作为荧光体激发光源，从而能将激光光束高效地引导到荧光管前端的荧光体涂布部。另外，由于能将LD配置在光源的端部，因此能利用散热器等散热单元容易地进行LD的散热，从而能接入更大功率，能获得光通量高的光。
这里，对于图2示出的实施方式的发光管11的形成方法的概念性的例子，参照以下的（1）～（5）的各个步骤进行说明。
（1）利用加热器对直管的玻璃管的一个端部进行加热。
（2）将玻璃管的另一个端部放入有余热的金属模具中，向玻璃管内冲入高压空气，使发光区域11a成为圆形。
（3）缓慢冷却玻璃管前端部以使其不残留变形。
（4）在成为发光区域11a的内表面形成荧光体层12。
（5）在作为玻璃管内的直管部的直管区域11b的内表面形成成为反射膜13的硫酸钡层。
这样，经过（1）～（5）的各个步骤能够在发光管11的内部形成荧光体层12和反射膜13。
另外，在步骤（5）的硫酸钡层的反射膜13的形成步骤中，也可以与荧光体层12一起形成双层结构。在这种情况下，荧光体层12形成为位于玻璃管一侧。
接着，对于在直管区域11b的发光管11形成荧光体层12和反射膜13的方法的概念性的例子，参照以下的（a）～（f）的各个步骤进行说明。
（a）将例如使磷灰石类蓝色荧光体（I）和硅酸盐类黄色荧光体（II）成为最佳色温的混合比例（I：II）为例如（90wt/％：10wt/％）～（95wt/％：5wt/％）的荧光体粉末、以及例如由乙酸丁酯、硝化棉、焦磷酸钙的溶剂所组成的荧光体悬浮液灌入玻璃管内。
（b）以发光管11前端朝上的状态，使用细金属管将干燥用空气送入发光管11内，使荧光体干燥。
（c）使用梳子状的细夹具刮去位于直管区域11b的荧光体。
（d）以发光管11的前端朝上的状态，将直管区域11b的部分浸入硫酸钡粉末和溶剂（乙酸丁酯、硝化棉、焦磷酸钙）所组成的硫酸钡悬浮液。但是，如果在浸入时发光管11内的气压与大气压相同的话，则硫酸钡悬浮液不会进入发光管11内。因此，以在发光管11内放入金属棒的状态将发光管11浸入硫酸钡悬浮液内，保持浸入的状态拔出金属棒，通过降低发光管11内的压力从而使硫酸钡悬浮液灌入发光管11内。
（e）以发光管11的前端朝上的状态，使用细金属管将干燥空气送入发光管内，使硫酸钡层干燥。
（f）以大约500℃对发光管加热10分钟左右，在除去荧光体层12及硫酸钡层内的溶剂的同时，使粘合剂溶化以将荧光体及硫酸钡粘着在发光管内表面。
此外，在将形成于直管区域11b的硫酸钡层形成在荧光体层12上的情况下，具有能够省略步骤（c）的优点。
到此为止的说明中，虽然对将荧光体层和反射膜层设置在直管内侧的情况进行了说明，但是也可以将它们设置在直管的外侧。在这种情况下也能获得与设置在直管内侧的情况下相同的效果。
另外，作为激光光束的波长和荧光体的组合，考虑有波长为405nm的激光光束和磷灰石类蓝色荧光体和硅酸盐类黄色荧光体、波长为455nm的激光光束和硅酸盐类黄色荧光体、波长为455nm的激光光束和YAG类黄色荧光体等。
（实施方式2）
图4用于对与光源装置相关的实施方式2进行说明。该实施方式确保了在构成使用LD的光源的情况下的安全性。此外，对与上述实施方式相同的构成部分标注相同的标号，在此省略说明。这一点在以下实施方式中也相同。
在光源装置中配置有传感器41，该传感器41对驱动时发光管11或外管15从支承构件14脱落、或者导致发光管11与外管15中的任意一个可能裂开的与通常所不同的冲击或外部压力的施加或者裂开的情况等的异常模式进行检测。作为传感器41，考虑有对玻璃裂开的声音进行检测且输出检测信号的声音传感器、对因施加冲击或外部压力而产生的振动进行检测且输出检测信号的振动冲击传感器等。
在传感器41检测出异常模式的情况下，从传感器41输出检测信号。基于检测到的信号停止电源电路，并停止LD16。在发光管11或外管15裂开时的状况下，通过停止从LD16辐射激光光束从而能消除安全上的问题。
（实施方式3）
图5用于对与光源装置相关的实施方式3进行说明。在该实施方式中，使发光管11的发光区域11a的部分成为与直管区域11b的外形相比外侧更大的圆顶状。在这种情况下，荧光体层12也成为露出与相比直管区域11b的外形更向外侧露出的部分相当的大小的形状。
在该实施方式的情况下，如图中空心的箭头号所示，能向灯头18的方向也发出白色光，能实现更接近于白炽灯的电灯。因此如果是在带反射罩的嵌顶灯的情况下，能有效利用反射罩。
（实施方式4）
图6～图9用于对与光源装置相关的实施方式4进行说明，图6是外观图，图7是图6的俯视图，图8是图7的Ia-Ib线剖视图，图9是图7中拆下发光管和保护盖之后的状态的俯视图。该实施方式是使用多个LD的情况。
首先，参照图6和图7对该实施方式的外观进行说明。61是散热板也是基座。在散热板61上安装有保护盖62。再在保护盖62上，例如圆顶形的石英玻璃制发光管63由几乎等间隔配置的4个保持构件64所保持。4个保持构件中的至少2个的拆卸部或钩部为可动式，使发光管63能够装卸。在发光管63的内表面涂布荧光体层65。
此外，虽然保持构件设为4处，但是其数量既可以在这以上也可以在这以下，只要能保持住发光管63，则对其数量没有限定。
如图8、图9所示，在保护盖62内的散热板61上的中央部设置八角锤状的反射体81。在反射体81的表面施加作为能有效反射激光光束的材料而为人所知的银蒸镀。在与反射体81相对的保护盖62上形成有用于使激光光束通过的照射孔621。
从反射体81的反射面呈辐射状地隔开规定间隔地在散热板61上安装分别对应的LD16。在LD16的激光光束输出部和反射体81之间，分别配置棒状的例如石英玻璃制的导光构件82。导光部件82安装于安装在散热板61上的支承部83上。
这样构成的光源装置中，分别从电源电路接收直流电压供给的LD16一起辐射激光光束。激光光束经由导光构件82在对应的反射体81上反射，经由照射孔621使发光管63的内表面的荧光体65发光，从发光管63向外部照射。
在该实施方式中，由于从8个LD经由导光构件进行照射，因此各个LD能分散配置，从而能将LD的温度抑制得较低。其结果是能实现高光速且高效的光通量大的光源。由此，能得到耗电低且无汞的光源。
此外，如果改变反射体81的有8个面的反射面的角度的话，可具有在图2的外管15的内表面施加的毛面151的效果。另外，通过在散热板61上形成散热片等增加表面积来进一步提高散热效果，从而能提高可接入LD16的功率从而能进一步提高照度。
再有，该实施方式的情况下的LD不限于8个，只要是多个且配置在不同位置即可。但是，通过将其配置得平衡性较好，从而能抑制LD相互的发热影响，进而，有助于提高发光效率。由于从LD发出的激光光束的直线性较好，导光构件82并不一定是必须的，也可以将其省略以使激光光束直接在反射体上反射。
虽然对几个实施方式进行了说明，但是这些实施方式都是作为例子而被提出，并无意对发明的范围进行限定。这些新的实施方式也能以其他各种各样的方式来进行实施，在不脱离本发明的要点的范围内，能进行各种省略、置换及改变。这些实施方式及其变形被包含在发明的范围和要点内，并且被包含在权利要求书所记载的发明及其等同的范围内。
标号说明
11，63：发光管
111：直管
112：密封
11a：发光区域
11b：直管区域
12：荧光体层
13：反射膜
14：支承构件
15：外管
151：毛面
15a：发光区域
16：LD
17：散热器
171：安装部
18：灯头
181：外螺纹
20：电极
22：灯座
23：承口
231：内螺纹
61：散热板
65：荧光体层
81：反射体
82：光学导光构件

Claims (9)

1.一种光源装置，其特征在于，具备：
发光管，该发光管是通过将有透光性的直管的成为前端的一端进行密封而形成的；
荧光体层，该荧光体层形成在所述发光管的前端部分；
激光二极管，该激光二极管配置在所述直管的另一端的开放端部内且对所述荧光体层照射激光光束；以及
散热器，该散热器支承所述激光二极管且抑制该二极管的发热。
2.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
在所述发光管的直管部分形成有反射膜。
3.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
由有透光性的外管收纳所述发光管，该外管具有使从所述发光管发出的可见光扩散的功能。
4.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，
由有透光性的外管收纳所述发光管，该外管具有使从所述发光管发出的可见光扩散的功能。
5.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
安装有接收来自外部的供电的灯头，该灯头安装于支承构件，该支承构件对所述发光管和所述外管的开放端部进行支承。
6.如权利要求2所述的光源装置，其特征在于，
安装有接收来自外部的供电的灯头，该灯头安装于支承构件，该支承构件对所述发光管和所述外管的开放端部进行支承。
7.如权利要求3所述的光源装置，其特征在于，
安装有接收来自外部的供电的灯头，该灯头安装于支承构件，该支承构件对所述发光管和所述外管的开放端部进行支承。
8.如权利要求4所述的光源装置，其特征在于，
安装有接收来自外部的供电的灯头，该灯头安装于支承构件，该支承构件对所述发光管和所述外管的开放端部进行支承。
9.如权利要求1所述的光源装置，其特征在于，
在不同位置配置多个所述激光二极管，将从该二极管辐射的激光光束经由反射体照射到所述荧光体层。
CN2011800280914A 2010-07-12 2011-07-08 光源装置 Pending CN102959309A (zh)

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