CN104033753A - 照明装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种提高光取出效率及安全性的照明装置。本发明的照明装置具有放出激光（70）的照射部（10）、散射部（20）、波长转换部（40）。所述散射部（20）具有以与所述激光（70）的光轴交叉的方式设置的主面，并且具有将入射的所述激光（70）反射并作为散射光（72）放出的光散射材料。所述波长转换部（40）吸收从第1面入射的所述散射光（72），并从所述第1面的相反侧的第2面放出具有比所述激光（70）的波长更长的波长的波长转换光。所述散射光在所述波长转换部（40）内进行散射的同时穿过，并且从所述第2面放出。

Description

照明装置
技术领域
本发明涉及一种照明装置。
背景技术
作为使用了固体发光元件的白色固体照明（SSL：Solid State Lighting）装置的光源，LED（Light Emitting Diode）成为主流。
此时，如果具有荧光体的白色发光部以覆盖LED（Light Emitting Diode）芯片的方式设置，则需要用于LED芯片的散热和供电的基板。如果白色发光部仅由光学系构成，则发热较少、且可以小型轻型化，从而能够提高照明装置的设计自由度。
为此，例如可以采用使来自蓝紫色～蓝色波长范围的半导体激光器的激光有效地与导光体等配合，照射从固体发光元件离开的荧光体等波长转换层而获得白色光的结构。
此时，为了降低激光的相干性，可以考虑在激光透过光散射层之后将散射光向波长转换层照射的结构。在该结构中，波长转换层在激光的光轴上。因此，如果光散射层及波长转换层发生损伤等，则激光的一部分会直接照射照明对象物，从安全性等方面考虑需要进一步进行改进。
而且，光散射层或者波长转换层的反射光及波长转换光的一部分向照明方向的相反方向放出。因此，光取出效率会下降。
发明内容
本发明提供一种提高光取出效率及安全性的照明装置。
本发明的照明装置具有放出激光的照射部、散射部、波长转换部。所述散射部具有以与所述激光的光轴交叉的方式设置的主面，含有将入射的所述激光反射而作为散射光放出的光散射材料。所述波长转换部吸收从第1面入射的所述散射光，并从所述第1面的相反侧即第2面放出具有比所述激光的波长更长的波长的波长转换光。所述散射光在所述波长转换部内散射的同时通过，从所述第2面放出。
采用本发明，能够提供一种提高光取出效率及安全性的照明装置。
附图说明
图1（a）是第1实施方式所涉及的照明装置的示意俯视图，图1（b）是沿A-A线的示意剖视图。
图2是第1实施方式所涉及的照明装置的沿A-A线剖开的照明装置的示意剖视图。
图3（a）是第1变形例的示意俯视图，图3（b）是第2变形例的示意剖视图。
图4是第2实施方式所涉及的照明装置的示意剖视图。
图5是第3实施方式所涉及的照明装置的示意剖视图。
图6（a）是第3实施方式的第1变形例的示意剖视图，图6（b）是第3实施方式的第2变形例的示意剖视图。
图7是第4实施方式所涉及的照明装置的示意剖视图。
图8是第5实施方式所涉及的照明装置的示意剖视图。
图9（a）是第6实施方式所涉及的固体照明装置的示意立体图，图9（b）是沿B-B线的示意剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图，对本发明的实施方式进行说明。
图1（a）是第1实施方式所涉及的照明装置的示意俯视图，图1（b）是沿A-A线的示意剖视图。
固体照明装置具有照射部10、散射部20、波长转换部40。照射部10具有半导体激光等光源，并放出激光70。
激光70的波长例如可以是380～490nm的波长。另外，照射部10还具有导光体（光纤）11，将来自光源的激光传送后放出。
散射部20含有将入射的激光70反射而作为散射光72放出的光散射材料20s。散射部20含有Al2O3、Ca2P2O7、BaSO4等微粒子（粒径：1～20μm等）。可以在陶瓷板上分散配置所述微粒子而成。
波长转换部40吸收入射的散射光72并放出具有比激光70的波长更长的波长的波长转换光。波长转换部40可以使用由YAG（Yttrium-Aluminum-Garnet）等构成的荧光体粒子。荧光体粒子例如吸收380～490nm的散射光72，并放出黄色、绿色、红色等波长转换光。
未被波长转换部40吸收而在波长转换部40内进行反射或散射的同时穿过的散射光72和波长转换光从波长转换部40放出之后产生混合光74。如果将散射光的波长设为380～490nm，波长转换光设为黄色光，则混合光74成为白色光。
波长转换部40吸收散射光72，放出具有包括比激发光G1的波长更长波长的发光光谱的波长转换光。波长转换部40例如可以使用（Ca、Sr）2Si5N8：Eu、（Ca、Sr）AlSiN3：Eu等氮化物系荧光体、Cax（Si、Al）12（O，N）16：Eu、（Si、Al）6（O、N）8：Eu、BaSi2O2N2：Eu、BaSi2O2N2：Eu等氮氧化物系荧光体、Lu3Al5O12：Ce、（Y、Gd）3（Al、Ga）5O12：Ce、（Sr、Ba）2SiO4：Eu、Ca3Sc2Si3O12：Ce、Sr4Al14O25：Eu等氧化物系荧光体、（Ca、Sr）S：Eu、CaGa2S4：Eu、ZnS：Cu、Al等硫化物系荧光体等中选择的单体或者至少混合了一种以上的荧光体。
在第1实施方式中，激光70的光轴10a与散射部20的主面20p交叉。在图1中表示了激光70的光轴10a和散射部20的主面20p倾斜交叉的例子，但是也可以是垂直交叉的结构。从主面20p入射到散射部20的激光70由于分散于散射部20内的光散射材料20s而发生反射、散射并放出。因此，即使散射部20或波长转换部40发生损伤，也能够抑制激光70直接照射照明对象物。能够对人眼等确保安全。
照明装置还可以具有基底部60。在基底部60设置有从其上表面60b后退的凹部60a。凹部60a具有内壁60b、60c。散射部20设置于凹部60a的内部60b。而且，照射部10设置于凹部60a的内壁60c中与散射部20对置的区域。
在图1（a）中，波长转换部40呈大致正方形。而且，散射部20设置于凹部60a的内壁60b且呈矩形。
如果激光70的输出变高，则波长转换部40或散射部20中的发热量变大。如果基底部60由Al、Cu、Ti、Si、Ag、Au、Ni、Mo、W、Fe、Nd等金属构成，则散热得到改善，从而能够改善发光效率或可靠性。如果激光70为低输出时，则基底部60可以不使用金属而使用陶瓷、导热性树脂等。
照明装置还可以具有第1保持板50。第1保持板50具有第1面50a、与第1面50a相反的一侧的第2面50b。
而且，波长转换部40可以是涂覆于第1保持板50的第1面50a上并进行硬化的涂覆层。第1保持板50的第2面50b成为光射出面。另外，第1保持板50可以使用玻璃或透明陶瓷等。
第1保持板50设置成使基底部60的凹部60a成为密闭空间。如果将第1保持板50的第1面50a和基底部60的上表面60d粘接，则能够将吸收激光70而在波长转换部40产生的热量向基底部60散热。因此，能够抑制由于波长转换部40的温度上升而导致的转换效率的下降。另外，可以在基底部60的上表面60d设置切口部，将第1保持板50插入于切口部并进行粘接。
图2是第1实施方式所涉及的照明装置的沿A-A线剖开的照明装置的示意剖视图。
当光源为半导体激光器时，导光体11的一侧端面可以设为研磨面。在端面弯曲的激光70照射散射部20。
图3（a）是第1实施方式的第1变形例的示意俯视图，图3（b）是第2变形例的示意俯视图。
散射部20在图3（a）中为梯形形状，在图3（b）中，设置有基底部60切取成半圆锥状的凹部，散射部20设置于其内壁。另外，散射部20从上方目视可以是多边形或椭圆形的一部分等。
图4是第2实施方式所涉及的照明装置的示意剖视图。
照明装置还可以具有设置于凹部60a的内壁60b上的第2保持板64。第2保持板64例如可以使用玻璃板、透明树脂板、陶瓷板等，并在其表面涂覆Al2O3、Ca2P2O7、BaSO4等微粒子并进行硬化而成。或者，也可以在将第2保持板64粘接于基底部60之后形成散射部。陶瓷板还可以使用白色（反射性）陶瓷。
图5是第3实施方式所涉及的照明装置的示意剖视图。
照明装置还可以在凹部60a内具有反射部66。反射部66可以设置于基底部60的凹部60a的内壁60b和散射部20之间。而且，反射部66可以使用如Ag或Al等在490nm的光反射率高的金属。
图6（a）是第3实施方式的第1变形例的示意剖视图，图6（b）是第3实施方式的第2变形例的示意剖视图。
在图6（a）中，反射部66设置于凹部60a的内壁60b和第2保持板64之间。
而且，在图6（b）中，反射部66设置于第2保持板64和散射部20之间。Ag或Al在490nm以下波长中光反射率不会下降，保持较高的光反射率。因此，能够朝向波长转换部40反射更多的散射光。因此，能够提高光取出效率。
图7是第4实施方式所涉及的照明装置的示意剖视图。
照明装置在第1保持板50的第1面50a上具有第2散射部20b、在第2保持板64上具有第1散射部20a。通过第1散射部20a反射及散射后的散射光72，通过第2散射部20b进一步散射，激励设置于第1保持板50的第2面50b上的波长转换部40。
因此，能够进一步提高波长转换效率。另外，如该图所示，照明部10可以将来自半导体激光器的激光70经由导光体11照射第1散射部20a。
图8是第5实施方式所涉及的照明装置的示意剖视图。
照明装置具有大致五角形截面的凹部。从导光体11放出来的激光70照射第1散射部20a。入射的激光70在第1散射部20a内进行反射的同时散射并放出。
第2散射部20b、第3散射部20c、第4散射部20d等也同样重复进行散射和放出。如此被多次散射的光有效地入射到波长转换部40。因此，能够提高散射光72的光反射率，并进一步提高波长转换效率。
图9（a）是第6实施方式所涉及的固体照明装置的示意立体图，图9（b）是沿B-B线的示意剖视图。
照明装置具有照射部10、散射部20、第1保持板50、波长转换部40、照射区域移动单元24。
照射部10的导光体（光纤）11向散射部20放出激光。散射部20例如具有光散射材料的含量不同的第1～第6的区域20a～20f。照射区域移动单元24使从照射部10朝向光散射部20a～20f放出的激光的照射区域的位置移动。
例如，第1区域20a和其相反侧的第4区域20d放出具有大致相同的第1发光强度的散射光。而且，第2区域20b和其相反侧的第5区域20e放出具有与第1发光强度不同的第2发光强度的散射光。而且，第3区域20c和其相反侧的第6区域20f放出具有与第1及第2发光强度不同的第3发光强度的散射光。
通过使基底部60以导光体11的轴向为中心轴11c转动，将激光70的照射位置切换到第1区域20a和第4区域20d的位置、或者第2区域20b和第5区域20e的位置、或者第3区域20c和第6区域20f的位置，从而改变散射光的发光强度。根据散射光的发光强度的变化，波长转换光的强度也变化，从而能够改变混合光74的色度。例如，能够控制蓝紫色～蓝色散射光和波长转换光即黄色光的混合光的色度。
第1～第6实施方式所涉及的照明装置容易提高光取出效率及安全性。因此，能够广泛应用于普通照明、聚光灯、车载用照明等。
以上对本发明的若干实施方式进行了说明，但是这些实施方式只是举例说明，并没有限制本发明范围的意图。这些新实施方式能够以其他各种方式进行实施，在不脱离本发明宗旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更。这些实施方式及其变形包含于本发明的范围和宗旨内，并且包含于权利要求书所记载的发明及其等同范围之内。

Claims (7)

1.一种照明装置，其特征在于，
具备：照射部（10），其放出激光；
散射部（20），其具有以与所述激光（70）的光轴交叉的方式设置的主面，并且含有将入射的所述激光（70）反射而作为散射光（72）放出的光散射材料；
波长转换部（40），其吸收从第1面入射的所述散射光（72），并从与所述第1面相反的一侧的第2面放出具有比所述激光（70）的波长更长的波长的波长转换光，
所述散射光在所述波长转换部内散射的同时穿过，从所述第2面放出。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述照明装置还具备基底部（60），该基底部具有上表面，且设置有从所述上表面后退的凹部，
所述散射部（20）设置于所述凹部的内壁，
所述照射部（10）朝向所述散射部（20）放出所述激光（70）。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，
所述照明装置还具备第1保持板（50），且该第1保持板具有与所述基底部（60）的所述上表面粘接的第1面和与所述第1面相反的一侧的第2面，
所述波长转换部（40）为设置于所述第1保持板（50）的所述第1面的涂覆层，
所述第1保持板（50）的所述第2面成为光射出面。
4.根据权利要求2或3所述的照明装置，其特征在于，
所述照明装置还具备反射部（66），且该反射部设置于所述基底部（60）的所述内壁和所述散射部（20）之间。
5.根据权利要求2或3所述的照明装置，其特征在于，
所述照明装置还具备第2保持板（64），且该第2保持板设置于所述凹部的所述内壁，
所述散射部（20）设置于所述第2保持板（64）的表面。
6.根据权利要求5所述的照明装置，其特征在于，
所述照明装置还具备反射部（66），且该反射部设置于所述基底部（60）的所述凹部的所述内壁和所述第2保持板（64）之间、或者设置于所述第2保持板（64）和所述散射部（20）之间。
7.根据权利要求5或6所述的照明装置，其特征在于，
所述第2保持板（64）包括白色陶瓷。
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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140910