CN104075251A - 固体照明装置 - Google Patents

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CN104075251A CN201310405156.3A CN201310405156A CN104075251A CN 104075251 A CN104075251 A CN 104075251A CN 201310405156 A CN201310405156 A CN 201310405156A CN 104075251 A CN104075251 A CN 104075251A
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Abstract

本发明提供一种固体照明装置，其具有照射部（10）、散射部（20）、波长转换层（40）、支承板（50）、返回光导光部（90）、受光部（94）、控制电路（80）。照射部发出激光束（70）。散射部具有以与激光束的光轴交叉的方式设置的主面，且包含使激光束反射并作为散射光（72）发出的光散射材料。波长转换层（40）吸收入射的散射光，并发出具有比散射光的波长更长的波长的波长转换光。支承板（50）具有设置了波长转换层的光入射面及光出射面，使散射光和波长转换光成为返回光并在内部传播。返回光向返回光导光部导入。受光部检测返回光。控制电路当通过从受光部输出的电信号检测到返回光的光量为规定的范围外时，向照射部输出激光束的发出停止信号。

Description

固体照明装置
技术领域
本发明涉及一种固体照明装置。
背景技术
白色固体照明（SSL：Solid-State Lighting）装置具有LED（LightEmitting Diode）或LD（Laser Diode）等半导体发光元件或波长转换层。
固体照明装置被强烈地要求高亮度化·高输出化。因此，半导体发光元件的发出光或波长转换层产生的波长转换光越发要求高输出。
因此，在从发光元件或波长转换层发出的光未正常地发出时，出于安全的考虑，固体照明装置优选具有能够检测异常的自诊断功能。
当使用照明装置内产生的返回光时，能够检测照明光的异常。但是，若未适当地选择检测返回光的位置，则异常检测灵敏度变得不充分。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够灵敏度良好地检测照明光的异常，且安全性提高了的固体照明装置。
本发明提供一种固体照明装置，其具备：照射部，其发出激光束；散射部，其具有以与所述激光束的光轴交叉的方式设置的主面，且包含使入射的所述激光束反射并作为散射光发出的光散射材料；波长转换层，其吸收从第一面入射的所述散射光，并将具有比所述散射光的波长更长的波长的波长转换光从成为与所述第一面相反的一侧的第二面发出；支承板，其具有设置了所述波长转换层的光入射面和成为与所述光入射面相反的一侧的光出射面，使所述散射光的一部分和所述波长转换光的一部分成为返回光并在内部传播；返回光导光部，其向一个端部导入所述返回光；受光部，其检测从成为与所述一个端部相反的一侧的第二端部发出的所述返回光；控制电路，其利用从所述受光部输出的电信号，当检测到所述返回光的光量为规定的范围外时，将所述激光束的发出停止信号朝向所述照射部输出。
此外，本发明还提供一种固体照明装置，其具备：照射部，其发出激光束；第一波长转换层，其具有以与所述激光束的光轴交叉的方式设置的主面，吸收入射的所述激光束，并将具有比所述激光束的波长更长的波长的第一波长转换光和从所述激光束转换的散射光向所述主面的上方发出；支承板，其具有供所述第一波长转换光和所述散射光入射的光入射面和成为与所述光入射面相反的一侧的光出射面，使所述散射光的一部分和所述第一波长转换光的一部分成为返回光而在内部传播；返回光导光部，其向一个端部导入所述返回光；受光部，其检测从成为与所述一个端部相反的一侧的第二端部发出的所述返回光；控制电路，其通过从所述受光部输出的电信号，当检测到所述返回光的光量为规定的范围外时，将所述激光束的发出停止信号朝向所述照射部输出。
此外，本发明还提供一种固体照明装置，其中，具备：照射部，其发出激光束；反射层，其以与所述激光束的光轴交叉的方式设置，并将所述激光束向上方反射；波长转换层，其吸收由所述反射层反射的反射光，并发出具有比所述激光束的波长更长的波长的波长转换光和从所述激光束转换的散射光；支承板，其具有设置了所述波长转换层的光入射面和成为与所述光入射面相反的一侧的光出射面，使所述散射光的一部分和所述波长转换光的一部分成为返回光并在内部传播；返回光导光部，其向一个端部导入所述返回光；受光部，其检测从成为与所述一个端部相反的一侧的第二端部发出的所述返回光；控制电路，其通过从所述受光部输出的电信号，当检测到所述返回光的光量为规定的范围外时，将所述激光束的发出停止信号朝向所述照射部输出。
根据本发明，能够提供一种灵敏度良好地检测照明光的异常，且安全性提高了的固体照明装置。
附图说明
图1是第一实施方式的固体照明装置的结构图。
图2是比较例的固体照明装置的结构图。
图3中，图3（a）是第二实施方式的固体照明装置的示意俯视图，图3（b）是沿着A-A线的示意剖视图。
图4是第三实施方式的固体照明装置的结构图。
图5是第四实施方式的固体照明装置的结构图。
图6是第五实施方式的固体照明装置的结构图。
图7是第六实施方式的固体照明装置的结构图。
图8是说明自诊断系统的时序图。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。
图1是第一实施方式的固体照明装置的结构图。
固体照明装置具有照射部10、散射部20、波长转换层40、支承板50、返回光导光部90、受光部94、控制电路80。
照射部10具有半导体激光元件等光源12、其驱动电路13。照射部10还可以具有对来自光源12的激光束70进行传送的导光部11。若将导光部11设为光纤，则能够对导入到一个端部的激光束进行导光，并从另一个端部朝向散射部20发出。激光束70的波长可以为例如380～490nm的波长。
散射部20具有以与激光束70的光轴10a交叉的方式设置的主面20p。散射部20包含使入射的激光束70反射并作为散射光72发出的光散射材料20s。光散射材料20s可以包含Al2O3、Ca2P2O7、BaSO4等的微粒子（粒子径：1～20μm等）。而且，散射部20可以是使上述微粒子分散配置在陶瓷板上的结构。
波长转换层40吸收从第一面40a入射的散射光72，并将具有比激光束70的波长更长的波长的波长转换光73从与第一面40a相反的一侧的第二面40b发出。波长转换部40可以设为由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，并发出黄色、绿色、红色等的波长转换光。
未由波长转换部40吸收而在波长转换部40内边反射或散射边透过的散射光72、及波长转换光73在从波长转换部40发出之后，产生混合光74。在散射光72的波长为380～490nm且波长转换光73为黄色光时，混合光74可以为白色光等。
支承板50具有设置了波长转换层40的光入射面50a和成为与光入射面50a相反的一侧的光出射面50b，散射光72的一部分和波长转换光73的一部分在内部传播之后，成为返回光92a，向外部发出。
发出的返回光92b向返回光导光部90的一个端部90a导入。若返回光导光部90为光纤，则将在光纤内导光的返回光92从另一个端部发出。
受光部94检测从光纤的另一个端部90b发出的返回光92。受光部94可以设为硅光电二极管等。
在第一实施方式中，激光束70的光轴10a与散射部20的主面20p倾斜地交叉。即，散射部20具有以与激光束70的光轴10a倾斜（表示未垂直）地交叉的方式设置的主面20p。从主面20p向散射部20入射的激光束70由分散在散射部20内的光散射材料20s反射而散射并发出。即使散射部20或波长转换部40发生损伤，也能够抑制激光束70直接照射照明对象物的情况。因此，对于人眼等能够确保安全。
另外，控制电路80通过从受光部94输出的电信号S1，检测到返回光92的光量为规定的范围外时，将激光束70的发出停止信号S2朝向构成照射部10的驱动电路13输出。
图2是比较例的固体照明装置的结构图。
光源、驱动电路、受光部、控制电路未图示。波长转换层140设置在支承板150的光入射面150a上。而且，波长转换层141以与激光束170的光轴110a交叉的方式设置。从波长转换层141朝向支承板150发出波长转换光173和散射光172。
构成返回光导光部的光纤190在向波长转换层141入射的入射侧检测返回光192，但在波长转换层140的出射侧未能检测返回光。因此，无法说是能够实现即使波长转换层140、141或支承板150破损，返回光192的变动水平也小，异常检测灵敏度也充分这样的情况。因此，难以确保安全性。相对于此，第一实施方式直接监控向受光部94入射的返回光92向对象物的照明光的一部分。因此，能够较高地确保异常检测灵敏度，能够进一步提高安全性。
图3（a）是第二实施方式的固体照明装置的示意俯视图，图3（b）是沿着A-A线的示意剖视图。
固体照明装置可以还具有基体部60。在基体部60设有从其上表面60d后退的凹部60a。凹部60a具有内壁60b、60c。散射部20设于凹部60a的内壁60b。而且，照射部10设置在凹部60a的内壁60c中的与散射部20对置的区域。
在图3（a）中，波长转换部40为大致正方形。而且，散射部20为设于凹部60a的内壁60b的矩形。本实施方式的形状并未限定于此，散射部20的形状也可以是多边形、梯形等。而且，凹部60a可以是从基体部60的上表面60d切除圆锥或棱锥后的残余部分。
当激光束70的输出升高时，波长转换部40或散射部20中的发热量增大。当基体部60由Al、Cu、Ti、Si、Ag、Au、Ni、Mo、W、Fe、Nb等金属构成时，散热得到改善，发光效率或可靠性也能改善。激光束70为低输出时，基体部60可以不为金属，而为陶瓷、导热性树脂等。
另外，波长转换部40可以为涂敷在支承板50的光入射面50a之上并硬化而得到的涂敷层。需要说明的是，支承板50可以为玻璃或透明陶瓷等。
如图3（b）表示，支承板50以使基体部60的凹部60a成为闭空间的方式设置。当将支承板50的光入射面50a与基体部60的上表面60d粘接时，能够吸收激光束70而将波长转换部40产生的热量向基体部60散热。因此，能够抑制波长转换部40的温度上升引起的转换效率的下降。需要说明的是，也可以在基体部60的上表面60d设置切口部，将支承板50向切口部插入而粘接。需要说明的是，也可以省略散射部20，利用基体部60的内壁60b使激光束70反射，朝向支承板50发出。
图4是第三实施方式的固体照明装置的结构图。
支承板50还具有设置在第一面50a与第二面50b之间的侧面50c。
构成返回光导光部90的光纤的一个端部具有斜切断面90c。
从支承板50的侧面50c发出的返回光92b由斜切断面90c反射而向光纤可靠地导入。
图5是第四实施方式的固体照明装置的结构图。
支承板50的侧面50c相对于支承板50的光入射面50a为锐角α。在支承板50内传播的返回光92a中的、相对于倾斜的侧面50c的入射角比临界角大的光被全反射而朝向光纤的一个端部行进。
另外，可以在支承板50的倾斜的侧面50c上还设置反射层96。当反射层96由对蓝色光的反射率高的Ag或Al构成时，能够使向侧面50c入射的光的大部分反射，能够以更高的灵敏度来检测返回光92。
图6是第五实施方式的固体照明装置的结构图。
也可以取代散射部，而向第一波长转换层40的主面照射激光束70。激光束70将具有比激光束70的波长更长的波长的第一波长转换光和在第一波长转换层40内从激光束70转变的散射光72朝向支承板50发出。固体照明装置在支承板50的光入射面50a侧可以还具有包含散射材料的散射部20或第二波长转换层41。在设有散射部20时，第一波长转换光及散射光72进一步散射，从光出射面50b发出。
另外，在设有第二波长转换层41时，吸收来自第一波长转换层40的散射光72，并将波长比散射光72长的第二波长转换光从支承板50的光出射面50b发出。同时，第一波长转换光及散射光72也从光出射面50b发出。
图7是第六实施方式的固体照明装置的结构图。
第六实施方式的固体照明装置具有由多个半导体激光元件等构成的光源12。在包含多个半导体激光元件和多个光纤时，即使在任一个光路发生异常，返回光92的变化量从整体来看也非常小，因此异常检测灵敏度并不充分。而且，在具有多个半导体激光元件的固体照明装置时，需要确定异常发生部位。第五实施方式是具备确定发生了异常的半导体激光元件的自诊断系统的固体照明装置。
在图7中，固体照明装置具有3个半导体激光元件12a、12b、12c、对蓝色激光束BL分别导光的3个光纤11a、11b、11c。来自半导体激光元件的各个蓝色激光束BL向对置的光纤11的一个端面分别入射并导光之后，从光纤11的另一个端面分别射出，并照射散射部20。
返回光92在返回光导光部90（光纤）内被导光，向蓝色截止滤光器93入射。返回光92中的、蓝色光BL附近的发光光谱被截止的成分向受光部94入射。
图8是说明自诊断系统的时序图。
驱动电路13以重复频率f产生脉冲宽度为Tp的基本脉冲信号。重复频率f可以设为例如人眼难以感知的几百Hz。时间T1～（T1+Tp）期间，仅第一半导体激光元件12a成为导通。若受光部94检测到第一半导体激光元件12a的光量为规定的范围，则判断为动作正常。
另一方面，如时间T4～（T4+Tp）期间表示，若受光部94检测到第一半导体激光元件12a的光量为规定的范围外的情况，则判断为光纤11a的破损、或波长转换层40的破损、或半导体激光元件12a的劣化等异常。
同样地，时间T2～（T2+Tp）期间，仅第二半导体激光元件12b成为导通，时间T3～（T3+Tp）期间，仅第三半导体激光元件12c成为导通。基本脉冲信号的发生轮一圈之后，重复其过程。其结果是，能够进行固体照明装置5的动作是否正常的自诊断。
即，在设有包含半导体激光元件12、光纤11、波长转换层40的多个独立的光路时，确定发生了异常的光路，将激光束70的发出停止信号S2朝向照射部10输出。因此，使发生了异常的光路的半导体激光元件的驱动停止，由此能够提高固体照明装置的安全性。
根据第一～第六实施方式，激光束70的光轴10a与散射部20的主面20p倾斜地交叉。因此，即使散射部20或波长转换部40发生了损伤，也能够抑制激光束70直接照射照明对象物的情况。而且，直接监控向受光部94入射的返回光92照射对象物的照明光的一部分。因此，能够较高地确保异常检测灵敏度。上述的结果是，能够得到提高了安全性的固体照明装置。
虽然说明了本发明的几个实施方式，但这些实施方式是作为例子而提示的实施方式，没有限定发明的范围。这些实施方式能够以其他的各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更。这些实施方式或其变形包含在发明的范围或主旨内，并包含在权利要求书记载的发明及其等同的范围内。

Claims (9)

1.一种固体照明装置，其中，具备：
照射部（10），其发出激光束（70）；
散射部（20），其具有以与所述激光束（70）的光轴交叉的方式设置的主面，且包含使入射的所述激光束（70）反射并作为散射光（72）发出的光散射材料；
波长转换层（40），其吸收从第一面入射的所述散射光（72），并将具有比所述散射光（72）的波长更长的波长的波长转换光（73）从成为与所述第一面相反的一侧的第二面发出；
支承板（50），其具有设置了所述波长转换层（40）的光入射面和成为与所述光入射面相反的一侧的光出射面，使所述散射光（72）的一部分和所述波长转换光（73）的一部分成为返回光（92）并在内部传播；
返回光导光部（90），其向一个端部导入所述返回光（92）；
受光部（94），其检测从成为与所述一个端部相反的一侧的第二端部发出的所述返回光（92）；
控制电路（80），其通过从所述受光部（94）输出的电信号，当检测到所述返回光的光量为规定的范围外时，向所述照射部（10）输出所述激光束（70）的发出停止信号。
2.一种固体照明装置，其中，具备：
照射部（10），其发出激光束（70）；
第一波长转换层（40），其具有以与所述激光束（70）的光轴交叉的方式设置的主面，吸收入射的所述激光束（70），并将具有比所述激光束（70）的波长更长的波长的第一波长转换光（73）和从所述激光束（70）转变的散射光（72）向所述主面的上方发出；
支承板（50），其具有供所述第一波长转换光（73）和所述散射光（72）入射的光入射面和成为与所述光入射面相反的一侧的光出射面，使所述散射光（72）的一部分和所述第一波长转换光（73）的一部分成为返回光（92）而在内部传播；
返回光导光部（90），其向一个端部导入所述返回光（92）；
受光部（94），其检测从成为与所述一个端部相反的一侧的第二端部发出的所述返回光（92）；
控制电路（80），其通过从所述受光部（94）输出的电信号，当检测到所述返回光的光量为规定的范围外时，向所述照射部（10）输出所述激光束（70）的发出停止信号。
3.根据权利要求2所述的固体照明装置，其中，
还具备第二波长转换层（41），该第二波长转换层（41）设置在所述支承板（50）的所述光入射面上，吸收所述散射光（72），使具有比所述散射光（72）的波长更长的波长的第二波长转换光（73）向所述光入射面入射，并使所述散射光（72）进一步散射而向所述光入射面入射。
4.根据权利要求2所述的固体照明装置，其中，
还具备散射部（20），该散射部（20）设置在所述支承板（50）的所述光入射面上，且包含使所述第一波长转换光（73）和所述散射光（72）进一步散射的光散射材料。
5.一种固体照明装置，其中，具备：
照射部（10），其发出激光束（70）；
反射层（96），其以与所述激光束（70）的光轴交叉的方式设置，并将所述激光束（70）向上方反射；
波长转换层（40），其吸收由所述反射层（96）反射的反射光，并发出具有比所述激光束（70）的波长更长的波长的波长转换光（73）和从所述激光束（70）转变的散射光（72）；
支承板（50），其具有设置了所述波长转换层（40）的光入射面和成为与所述光入射面相反的一侧的光出射面，使所述散射光（72）的一部分和所述波长转换光（73）的一部分成为返回光并在内部传播；
返回光导光部（90），其向一个端部导入所述返回光（92）；
受光部（94），其检测从成为与所述一个端部相反的一侧的第二端部发出的所述返回光（92）；
控制电路（80），其通过从所述受光部（94）输出的电信号，当检测到所述返回光（92）的光量为规定的范围外时，向所述照射部（10）输出所述激光束（70）的发出停止信号。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的固体照明装置，其中，
所述返回光导光部（90）包含光纤。
7.根据权利要求6所述的固体照明装置，其中，
所述支承板（50）还具有设置在所述光入射面与所述光出射面之间的侧面，
所述光纤的所述一个端部具有斜切断面，
从所述侧面发出的所述返回光由所述斜切断面反射并导入所述光纤。
8.根据权利要求6所述的固体照明装置，其中，
所述支承板（50）的所述侧面相对于所述支承板（50）的所述光入射面为锐角。
9.根据权利要求8所述的固体照明装置，其中，
还具有在所述支承板（50）的所述侧面上设置的反射层（96）。
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