CN111149024B - 波长转换部件以及光源模块 - Google Patents

Abstract

一种波长转换部件(20)，包括：波长转换部(21)，对规定波长的一次光进行波长转换、射出二次光；以及光反射部(22)，与波长转换部(21)相邻配置，反射一次光和二次光；光反射部(22)由复合了SiO₂相(23)和TiO₂相(24)的陶瓷烧结体构成。

Description

波长转换部件以及光源模块

技术领域

本公开涉及波长转换部件以及光源模块。

背景技术

以下这样的发光装置正被使用：将LED(Light Emitting Diode：发光二极管)或半导体激光器作为光源，用含有荧光体材料的波长转换部件对其进行波长转换而得到白色光。在这样的发光装置中，从光源发出蓝色光或紫外光等的一次光，向波长转换部件照射，波长转换部件所含有的荧光体被一次光激发，发出黄色光等的二次光，一次光和二次光混色，向外部照射白色光。

专利文献1提出了将半导体激光器用作光源的车辆用灯具。作为光源使用半导体激光器时，能以大输出得到波长宽度较窄的一次光，但具有指向性非常强、光所照射的区域小这样的特征。因此，相比于使用LED作为光源的情况，对波长转换部件的极小的区域照射大输出的一次光而射出白色光，能得到指向性高的发光装置。

专利文献2中记载了如下这样的光半导体发光装置，其包括在波长转换部件的周围临接光漫反射部件的光学部件，向波长转换部件照射来自半导体激光器的一次光，以光散射反射部件反射从波长转换部件的侧面朝向外部的二次光。在该现有技术中，由于被照射到波长转换部件而散射的一次光和被波长转换后的二次光中的、从侧面朝向外部的光再次折向波长转换部件方向，因此能够进一步提高一次光的利用效率和二次光的指向性。

图7的A是示意性地表示现有的光学部件的结构的剖视图，示出使用树脂作为光散射反射部件的示例。图7的B是示意性地示出现有的光学部件的结构的剖视图，示出使用陶瓷作为光散射反射部件的示例。如图7的A以及图7的B所示，现有的光学部件包括波长转换部件1和光散射反射部件2，相邻于波长转换部件1的周围地配置有光散射反射部件2。在图7的A所示的例子中，作为光散射反射部件2，在低折射率的树脂3中分散有高折射率的光散射颗粒4。在图7的B示出的例子中，作为光散射反射部件2，使用陶瓷材料5，在陶瓷材料5的内部含有多晶晶界和气泡6。在这些现有技术中，以树脂3和光散射颗粒4的折射率差、或陶瓷材料5和气泡6的折射率差来使一次光和二次光散射反射。

[现有技术文献]

[专利文献]

专利文献1：日本国特开2012－221633号公报

专利文献2：日本国特开2015－023215号公报

发明内容

[发明要解决的课题]

但是，在图7的A示出的使用树脂3的现有技术中，问题在于，照射短波长的光即一次光会导致树脂3老化，此外，伴随于波长转换部件1中的波长转换的热会导致树脂3老化，难以提高树脂3的耐久性。另外，在图7的B示出的使用陶瓷材料5的现有技术中，陶瓷材料5的烧结体的密度高，陶瓷材料5中所包含的气泡6的密度低，能够以折射率差使光散射的界面少，难以提高反射率。

因此，本公开的目的在于，提供一种波长转换部件和光源模块，其包括耐久性优异并且能够良好地反射一次光和二次光的光反射部。

[用于解决课题的方法]

为了解决上述课题，本公开的波长转换部件，包括：波长转换部，对规定波长的一次光进行波长转换，射出二次光，以及光反射部，与所述波长转换部相邻配置，反射所述一次光和所述二次光；所述光反射部由复合了SiO₂和TiO₂的陶瓷烧结体构成。

在这样的本公开的波长转换部件中，与波长转换部相邻配置的光反射部由复合SiO₂和TiO₂的陶瓷烧结体构成，因此耐久性优异并且良好地反射一次光和二次光。

另外，在本公开的一方式中，所述光反射部以20体积％以上80体积％以下的范围含有TiO₂。

另外，在本公开的一方式中，所述SiO₂或所述TiO₂中的、在所述光反射部中占的体积％小的材料的平均粒径为10μm以下。

另外，在本公开的一方式中，所述波长转换部的整个侧面接触于所述光反射部。

另外，为了解决上述课题，本公开的光源模块包括：上述任一项所述的波长转换部件，以及对所述波长转换部件照射所述一次光的半导体发光元件。

另外，为了解决上述课题，本公开的波长转换部件包括：波长转换部，对规定波长的一次光进行波长转换，射出二次光，以及光反射部，与所述波长转换部相邻配置，反射所述一次光和所述二次光；所述光反射部由包含10体积％以上50体积％以下的闭气孔的陶瓷烧结体构成。

[发明效果]

本公开中，能够提供一种波长转换部件和光源模块，其包括耐久性优异并且能够良好地反射一次光和二次光的光反射部。

附图说明

图1是表示第一实施方式的光源模块10的示意剖视图。

图2是示意性示出第一实施方式的波长转换部件20的结构的局部放大剖视图。

图3是表示第二实施方式的光源模块30的示意剖视图。

图4是表示第三实施方式的光源模块40的示意剖视图。

图5是表示第四实施方式的光源模块50的示意剖视图。

图6是示意性表示第五实施方式的波长转换部件60的结构的局部放大剖视图。

图7的A是示意性示出现有的光学部件的结构的剖视图，示出使用树脂作为光散射反射部件的示例。

图7的B是示意性示出现有的光学部件的结构的剖视图，示出使用陶瓷作为光散射反射部件的示例。

具体实施方式

(第一实施方式)

下面，针对本公开的实施方式，参照附图详细地说明。对各附图中所示的相同或同等的构成要素、部件、处理，标注相同的附图标记，适当省略重复的说明。图1是表示本实施方式的光源模块10的示意剖视图。

光源模块10包括基座11、发光元件12、侧壁13、顶面14、波长转换部件20。在光源模块10中，从发光元件12如图中箭头所示向波长转换部件20照射一次光，并与被波长转换部件20波长转换后的二次光混色，白色光如图中箭头所示射出至外部。在图1中作为光源模块10示出所谓CAN型封装，并不限定于CAN型封装，能够使用各种半导体激光器用的封装。

基座11是搭载发光元件12并固定侧壁13的部件。基座11包括未图示的引脚等，从外部向发光元件12供给电力，并且包括散热件等，将在发光元件12中产生的热传递至外部。构成基座11的材料没有特别的限定，但优选散热性良好的铜等金属。

发光元件12是被供给电力、振荡出激光的半导体激光器。构成发光元件12的材料没有特别的限定，但在作为一次光而照射蓝色光或紫外光的情况下，使用氮化物系半导体，并且发光元件12的谐振器结构或电极结构、电流限制结构等的元件结构也没有特别地限定，为了获得必要的发光强度和振荡波长可以采用适当的结构。在本实施方式中示出使用半导体激光器作为发出一次光的发光元件12的装置，但只要是射出被波长转换部件20波长转换的一次光的元件即可，并不限定于半导体激光器，也可以是发光二极管或有机EL等。

侧壁13是被立设在基座11上的筒状的部件，在基座11上围着发光元件12的周围配置。顶面14是在侧壁13上覆盖发光元件12地配置的平板状部件，在中央设置开口部，固定有波长转换部件20。构成侧壁13和顶面14的材料并没有限定，但为了将在波长转换部件20产生的热良好地传递给基座11而优选导热性优异的金属材料。

图2是示意性示出本实施方式的波长转换部件20的结构的局部放大剖视图。如图2所示，波长转换部件20是波长转换部21和光反射部22彼此接触地被成形为一体的烧结体。波长转换部件20被固定于侧壁13的开口部，作为来自光源模块10的光取出部发挥功能。

波长转换部21是由从发光元件12照射的一次光激发而发出二次光的含有荧光体材料的部分，一次光和二次光混色，向外部照射白色光。在此，示出以一次光和二次光的混色照射白色光的示例，但也可以是具有多个荧光体材料而发出多种色的二次光，通过二次光彼此的混色照射白色光的构成。另外，作为照射的光，示出白色光的示例，但也可以是其他的单色光，也可以是混合多色的白色以外的色。

波长转换部21的尺寸只要大于来自发光元件12的一次光所照射的区域，适当地将一次光波长转换为二次光即可，例如厚度为几百μm左右，直径为0.1～几mm左右。波长转换部21所含有的荧光体材料由于与光反射部22同时烧结因而优选为陶瓷荧光体。作为具体的材料，最优选将使用Y₃Al₅O₁₂、即YAG(Yttrium Alminum Garnet：钇铝石榴石)粉末制作的陶瓷坯烧结所得到的陶瓷荧光体。通过将YAG烧结体用作波长转换部21，对一次光的蓝色光进行波长转换，射出二次光的黄色光，通过一次光和二次光的混色得到白色。

在本实施方式中，作为波长转换部21，例示出与光反射部22一体地成形的烧结体的示例，但也可以是与光反射部22单独成形后组合的结构，也可以是树脂中分散荧光体颗粒的结构。

光反射部22是在波长转换部21的周围接触于侧面整体地保持波长转换部21的部件，由复合SiO₂和TiO₂的陶瓷烧结体构成。光反射部22优选与波长转换部21一体地成形、同时被烧结，但也可以是与波长转换部21单独成形后组合的结构。

如图2所示，光反射部22具有在SiO₂相23的内部三维地缠绕TiO₂相24的结构。SiO₂相23是与波长转换部21接触，遍及光反射部22的整个区域连续地形成的相，在内部三维地缠绕TiO₂相24。在图2中，示出在SiO₂相23的内部三维地缠绕TiO₂相24的结构，但也可以是在TiO₂相24的内部三维地缠绕SiO₂相23的结构。

光反射部22所包含的SiO₂相23的折射率为1.4左右，TiO₂相24的折射率为2.5～2.7左右，SiO₂相23和TiO₂相24的折射率差为1.1～1.3左右。这样，增大SiO₂相23和TiO₂相24的折射率差时，如图2中箭头所示，在三维地缠绕的SiO₂相23和TiO₂相24的界面反射从波长转换部21在光反射部22方向上前进的光。由此，光反射部22整体上形成白色的区域，可以防止向横方向的光泄漏，光返回波长转换部21方向，从波长转换部21被取出至外部。

光反射部22所包含的TiO₂相24的比率优选为20体积％以上80体积％以下的范围。TiO₂相24的比率小于20体积％或超过80体积％时，SiO₂相23和TiO₂相24的复合不充分，具有折射率差的界面的面积变小因而难以得到充足的反射率。另外，光反射部22所包含的SiO₂相23或TiO₂相24中，优选光反射部22中占的体积％小的材料的平均粒径为10μm以下。平均粒径大于10μm时，具有折射率差的界面的面积变小因而难以得到充足的反射率。

在本实施方式中，由于以复合了SiO₂相23和TiO₂相24的陶瓷烧结体构成光反射部22，通过三维地缠绕SiO₂相23和TiO₂相24的结构，SiO₂相23和TiO₂相24的界面的面积增大，能够良好地反射一次光和二次光。另外，由于光反射部22是陶瓷烧结体，相比于利用树脂和光散射剂的现有技术，能够提高对热或光的耐久性。

(第二实施方式)

接着，针对本公开的第二实施方式，使用图3进行说明。与第一实施方式重复的内容省略说明。图3是表示本实施方式的光源模块30的示意剖视图。

光源模块30包括基座11、发光元件12、波长转换部件20。在光源模块30中，从发光元件12向波长转换部件20照射一次光，与在波长转换部件20中被波长转换后的二次光混色，向外部照射白色光。

在本实施方式中，波长转换部件20的波长转换部21和光反射部22彼此接触，光反射部22由复合SiO₂相23和TiO₂相24的陶瓷烧结体构成。在图2中，示出波长转换部21的侧面接触于光反射部22、底面接触于基座11的示例，但也可以是在光反射部22形成凹部，在凹部内埋入波长转换部21的结构。

发光元件12被配置在波长转换部21的露出面侧，向波长转换部21照射一次光。入射到波长转换部21的一次光被荧光体材料进行波长转换，从露出面被取出至外部。

在本实施方式中，由于以复合SiO₂相23和TiO₂相24的陶瓷烧结体构成复合光反射部22，通过三维地缠绕SiO₂相23和TiO₂相24的结构，SiO₂相23和TiO₂相24的界面的面积增大，能够良好地反射一次光和二次光。另外，由于光反射部22是陶瓷烧结体，相比于利用树脂和光散射剂的现有技术，能够提高对热或光的耐久性。

(第三实施方式)

接着，针对本公开的第三实施方式，使用图4进行说明。与第一实施方式重复的内容省略说明。图4是表示本实施方式的光源模块40的示意剖视图。

本实施方式的光源模块40包括基座11、发光元件12、波长转换部件20，使用面发光的LED作为发光元件12。另外，光源模块40构成为在基座11上搭载多个发光元件12，在发光元件12的上部配置波长转换部件20，波长转换部21覆盖发光元件12的光出射位置。在多个发光元件12的侧面设置有空隙41。在这样的光源模块40中，从发光元件12向波长转换部件20照射一次光，与在波长转换部件20中被波长转换后的二次光混色，向外部射出白色光。

在本实施方式中，以复合SiO₂相23和TiO₂相24的陶瓷烧结体构成光反射部22，因此通过三维地缠绕SiO₂相23和TiO₂相24的结构，SiO₂相23和TiO₂相24的界面的面积增大，能够良好地反射一次光和二次光。另外，光反射部22为陶瓷烧结体，因此相比于使用树脂和光散射剂的现有技术，能够提高对热或光的耐久性。

(第四实施方式)

接着，针对本公开的第四实施方式，使用图5进行说明。与第三实施方式重复的内容省略说明。图5是表示本实施方式的光源模块50的示意剖视图。

本实施方式的光源模块50包括基座11、发光元件12、波长转换部件20，使用面发光的LED作为发光元件12。另外，光源模块50构成为在基座11上搭载多个发光元件12，在发光元件12的上部配置有波长转换部件20，波长转换部21覆盖发光元件12的光射出位置。在多个发光元件12的侧面填充反射树脂51。在光源模块50中，从发光元件12向波长转换部件20照射一次光，与在波长转换部件20中被波长转换后的二次光混色，向外部射出白色光。

反射树脂51是在树脂材料中分散光散射颗粒，通过树脂和光散射颗粒的折射率差反射光的部件。构成反射树脂51的树脂材料并没有限定，例如能够使用环氧树脂或硅树脂。另外，构成光散射颗粒的材料也并不限定，例如可以举出TiO₂、Al₂O₃、SiO₂、ZrO₂等。

在本实施方式中，用反射树脂51填充发光元件12的侧面，因此从发光元件12的侧面射出的一次光在反射树脂51处反射，回到发光元件12方向上，从发光元件12的上面侧被取出，入射至波长转换部21。由此，能够高效地使从发光元件12射出的一次光到达波长转换部21，波长转换为二次光。

另外，在本实施方式中，以复合SiO₂相23和TiO₂相24的陶瓷烧结体构成光反射部22，因此通过三维地缠绕SiO₂相23和TiO₂相24的结构，SiO₂相23和TiO₂相24的界面的面积增大，能够良好地反射一次光和二次光。另外，光反射部22为陶瓷烧结体，因此相比于使用树脂和光散射剂的现有技术，能够提高对热或光的耐久性。

(第五实施方式)

接着，针对本公开的第五实施方式，使用图6进行说明。与第一实施方式重复的内容省略说明。图6是示意性示出本实施方式的波长转换部件60的结构的局部放大剖视图。如图6所示，本实施方式的波长转换部件60是波长转换部61和光反射部62互相接触、一体地成形的烧结体。

波长转换部61是由从发光元件12所照射的一次光激发、发出二次光的含有荧光体材料的部分，一次光和二次光混色，向外部照射白色光。在本实施方式中，示出作为波长转换部61与光反射部62一体地成形的烧结体的示例，但也可以是与光反射部62单独成形后组合的结构，也可以是在树脂中分散荧光体颗粒的结构。

光反射部62是在波长转换部61的周围接触于整个侧面地保持波长转换部61的部件，由陶瓷烧结体构成。光反射部62优选与波长转换部61一体地成形同时被烧结，但也可以作为与波长转换部61单独成形后组合的结构。构成光反射部62的陶瓷材料并不特地限定，优选光的吸收端为400nm以下、不会吸收可见光的材料，例如可以举出TiO₂，Al₂O₃，SiO₂，ZrO₂，Y₂O₃，YAG等。

如图6所示，光反射部62在陶瓷相63中含有多个闭气孔64。闭气孔64是不包含陶瓷材料的气泡，因此折射率低，与陶瓷相63的折射率差大。因此，入射到光反射部62的光在陶瓷相63和闭气孔64的界面处良好地漫射反射，光反射部62整体上成为白色的区域。由此，可以防止光反射部62向横方向泄漏光，如图6箭头所示，光返回波长转换部61方向，被从波长转换部61取出至外部。

另外，光反射部62中的闭气孔64的比率优选为10体积％以上50体积％以下的范围。在闭气孔64为小于10体积％的情况下，陶瓷相63和闭气孔64的界面的面积少，因此难以提高反射率。另外，在闭气孔64多于50体积％的情况下，难以保持光反射部62的机械性强度。

在本实施方式中，在作为光反射部62、光的吸收端为400nm以下的陶瓷相63中，使用含有10体积％以上50体积％以下的闭气孔64的材料。由此，陶瓷相63和闭气孔64的界面的面积增大，能够良好地反射一次光和二次光。另外，光反射部62为陶瓷烧结体，因此相比于使用树脂和光散射剂的现有技术，能够提高对热或光的耐久性。

本发明并不限定于上述的各实施方式，在权利要求示出的范围能够进行各种变更，关于适当组合不同实施方式分别公开的技术方案所得到的实施方式，也包含在本发明的技术范围中。

本申请基于2017年10月2日提出的日本国专利申请(特愿2017－192537号)，其内容作为参照引用至此。

Claims (6)

1.一种波长转换部件，包括：

波长转换部，对规定波长的一次光进行波长转换，射出二次光，以及

光反射部，与所述波长转换部相邻配置，反射所述一次光和所述二次光；

所述光反射部由具有复合并且三维地缠绕了SiO₂和TiO₂的结构的陶瓷烧结体构成。

2.如权利要求1所述的波长转换部件，

所述光反射部以20体积％以上80体积％以下的范围含有TiO₂。

3.如权利要求1或2所述的波长转换部件，

所述SiO₂或所述TiO₂中的、在所述光反射部中占的体积％小的材料的平均粒径为10μm以下。

4.如权利要求1至3中任一项所述的波长转换部件，

所述波长转换部的整个侧面接触于所述光反射部。

5.一种光源模块，包括：

权利要求1至4中任一项所述的波长转换部件；以及

对所述波长转换部件照射所述一次光的半导体发光元件。

6.一种波长转换部件，包括：

波长转换部，对规定波长的一次光进行波长转换，射出二次光，以及

光反射部，与所述波长转换部相邻配置，反射所述一次光和所述二次光；

所述光反射部由包含10体积％以上50体积％以下的闭气孔并且具有三维地缠绕结构的陶瓷烧结体构成。

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