DE102015113692A1 - Wellenlängen-Umwandlungs-Element, Licht-emittierende Vorrichtung, Projektor und Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements - Google Patents

Wellenlängen-Umwandlungs-Element, Licht-emittierende Vorrichtung, Projektor und Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements Download PDF

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Ran ZHENG
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Takahiro Hamada
Mitsuru Nitta
Takashi Maniwa
Toshio Mori
Kazuhiro Matsuo
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Abstract

Ein Wellenlängen-Umwandlungs-Element enthält ein Substrat, ein dichroitische Spiegel-Schicht, eine SiO2-Schicht, eine ZnO-Schicht und eine Leuchtstoff-Schicht, welche nacheinander auf dem Substrat gestapelt sind. Die dichroitische Spiegel-Schicht reflektiert zumindest einen Teil des von oben einfallenden Lichts. Die Leuchtstoff-Schicht enthält eine Mehrzahl von Leuchtstoffen und ZnO zwischen den Leuchtstoffen.

Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • 1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Leuchtstoffe und dergleichen enthaltendes Wellenlängen-Umwandlungs-Element zur Verwendung in Projektoren und dergleichen.
  • 2. Beschreibung des technischen Gebiets
  • Üblicherweise sind Projektoren bekannt, die ein Bild auf einen Schirm projizieren. Projektoren führen im Allgemeinen eine räumliche Modulation an aus einer Lichtquelle emittiertem Licht durch Anwendung einer digitalen Mikrospiegel-Vorrichtung, eines Flüssig-Kristall-Anzeige-Elements und dergleichen aus, um schließlich das resultierende Bild zu projizieren (anzuzeigen).
  • In den letzten Jahren ist eine für Projektoren bestimmte Lichtquelle, welche Licht aus einer Licht-emittierenden Diode (LED), einer Halbleiter-Laser-Diode (LD) oder dergleichen zum Bestrahlen eines Leuchtstoffe enthaltenden Wellenlängen-Umwandlungs-Elements zur Erzeugung des gewünschten Lichts emittiert, bekannt geworden.
  • In einem solchen Wellenlängen-Umwandlungs-Element sind Leuchtstoffe üblicherweise von Harz eingekapselt. Jedoch wird auch vorgeschlagen, Lücken zwischen den Leuchtstoffen mit Zinkoxiden (ZnO) zu füllen (zum Beispiel Internationale Veröffentlichungen Nm. 2013/172025 und 2013/175773 ).
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Für das wie vorstehend beschriebene Wellenlängen-Umwandlungs-Element wurden Verbesserungen der Licht-Extraktions-Effizienz und Standzeit gefordert.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Wellenlängen-Umwandlungs-Element und dergleichen mit verbesserter Licht-Extraktions-Effizienz und höherer Standzeit bereitzustellen.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Wellenlängen-Umwandlungs-Element bereitgestellt, enthaltend:
    ein Substrat; eine reflektierende Schicht über dem Substrat, wobei die reflektierende Schicht zumindest einen Teil des Lichts, der von oben einfällt, reflektiert;
    eine amorphe Schicht über der reflektierenden Schicht, wobei die amorphe Schicht Licht aussendet; eine Metall-Oxid-Schicht über der amorphen Schicht, wobei die Metall-Oxid-Schicht Licht aussendet; und eine Leuchtstoff-Schicht auf der Metall-Oxid-Schicht, wobei die Leuchtstoff-Schicht eine Mehrzahl von Leuchtstoffen einschließt, wobei die Leuchtstoff-Schicht weiterhin ein Metall-Oxid zwischen der Mehrzahl von Leuchtstoffen enthält, und das Metall-Oxid in der Leuchtstoff-Schicht und ein Metall-Oxid in der Metall-Oxid-Schicht dieselben sind.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements bereitgestellt, wobei das Verfahren einschließt: Bilden einer reflektierenden Schicht über einem Substrat, wobei die reflektierende Schicht zumindest einen Teil des Lichts, das von oben einfällt, reflektiert; Bilden einer amorphen Schicht über der reflektierenden Schicht, wobei die amorphe Schicht Licht aussendet; Bilden einer Metall-Oxid-Schicht über der amorphen Schicht, wobei die Metall-Oxid-Schicht Licht aussendet; Abscheiden einer Mehrzahl von Leuchtstoffen auf der Metall-Oxid-Schicht; und Bilden einer Leuchtstoff-Schicht, die ein Metall-Oxid einschließt, zwischen der Mehrzahl von Leuchtstoffen durch Kristall-Wachstum der Metall-Oxid-Schicht und das Metall-Oxid, in dem Leuchtstoff und ein Metall-Oxid in der Metall-Oxid-Schicht dieselben sind.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, ein Wellenlängen-Umwandlungs-Element mit verbesserter Licht-Extraktions-Effizienz und höherer Standzeit und auch eine Licht-emittierende Vorrichtung und einen Projektor, wobei jeder davon ein Wellenlängen-Umwandlungs-Element enthält, bereitzustellen.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Diese und andere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachstehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen, die spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung erläutern, deutlich.
  • 1 ist eine äußere perspektivische Ansicht eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 2 ist eine Schnittansicht des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements (genommen entlang Linie II-II von 1) gemäß Ausführungsform 1.
  • 3A ist die erste Schnittansicht zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 3B ist die zweite Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 3C ist die dritte Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 3D ist die vierte Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 3E ist die fünfte Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 3F ist die sechste Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 3G ist die siebente Schnittansicht zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 4 ist ein Ablaufplan des Verfahrens zur Herstellung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1.
  • 5 ist eine Schnittansicht eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 2.
  • 6 ist ein Schema, das einen Aufbau eines Projektors gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht.
  • 7 ist eine äußere perspektivische Ansicht des Projektors gemäß Ausführungsform 3.
  • 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Licht-emittierenden Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4.
  • 9 ist eine Schnittansicht der Licht-emittierenden Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4.
  • 10 ist eine schematische Darstellung eines Querschnitts zwischen einem keramischen Leuchtstoff und einem Kühlkörper in der Licht-emittierenden Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4.
  • 11 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Licht-emittierenden Vorrichtung gemäß Ausführungsform 5.
  • 12 ist eine Schnittansicht der Licht-emittierenden Vorrichtung gemäß Ausführungsform 5.
  • 13 ist eine Schnittansicht einer Licht-emittierenden Vorrichtung gemäß Variante 1 von Ausführungsform 5.
  • 14 ist eine Schnittansicht einer Licht-emittierenden Vorrichtung gemäß Variante 2 von Ausführungsform 5.
  • BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN IM EINZELNEN
  • Hierin anschließend werden bestimmte beispielhafte Ausführungsformen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen genauer beschrieben. Es sollte angemerkt werden, dass alle nachstehend beschriebenen Ausführungsformen nur Beispiele der vorliegenden Offenbarung darstellen. Zahlen-Werte, Formen, Substanzen, Struktur-Elemente, Anordnungs-Positionen und Anschluss-Konfiguration der Struktur-Elemente und dergleichen, die in den nachstehenden Ausführungsformen beschrieben werden, sind nur Beispiele und sind nicht vorgesehen, die vorliegende Offenbarung zu begrenzen. Deshalb werden unter den Bestandteils-Elementen in den nachstehenden Ausführungsformen Bestandteils-Elemente, die nicht in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben werden, welche am stärksten das generische Konzept der vorliegenden Offenbarung aufzeigen, als Elemente beschrieben, die wünschenswertere Konfigurationen darstellen.
  • Es sollte auch angemerkt werden, dass diese Figuren in den Zeichnungen schematische Darstellungen sind und nicht notwendigerweise exakte Veranschaulichungen darstellen. Außerdem werden die gleichen Bezugsziffern den identischen Struktur-Elementen innerhalb der gesamten Figuren zugeordnet, so dass wiederholte Erläuterung der gleichen Struktur-Elemente manchmal weggelassen oder vereinfacht wird.
  • Ausführungsform 1
  • [Struktur]
  • Zuerst wird eine Struktur eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1 mit Bezug auf 1 und 2 beschrieben. 1 ist eine äußere perspektivische Ansicht des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 1. 2 ist eine Schnittansicht des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements (genommen entlang Linie II-II von 1) gemäß Ausführungsform 1.
  • Bezugnehmend auf 1 ist Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 gemäß Ausführungsform 1 ein so genanntes Leuchtstoff-Rad, ausgestattet mit Leuchtstoff-Schicht 15, und hauptsächlich in Projektoren verwendet.
  • Genauer enthält, wie in 1 und 2 veranschaulicht, Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 Substrat 11, dichroitische Spiegel-Schicht 12, Siliziumdioxid(SiO2)-Schicht 13, ZnO-Schicht 14 und Leuchtstoff-Schicht 15, die Leuchtstoffe 16 enthält.
  • Substrat 11 ist in der Form eine kreisförmige flache Platte. Substrat 11 kann, aber muss nicht, durchscheinend sein. Beispiele für Substrat 11 sind ein Glas-Substrat, ein Quarz-Substrat, ein Galliumnitrid(GaN)-Substrat, ein Saphir-Substrat und ein Silizium-Substrat. Substrat 11 kann eine Folie, umfassend Kunststoff, wie eine Polyethylen-naphthalat(PEN)-Folie oder eine Polyethylenterephthalat(PET)-Folie, sein.
  • Obwohl es in Ausführungsform 1 beschrieben wird, dass Substrat 11 ist in Form einer flachen Platte vorliegt, kann Substrat 11 eine gekrümmte Fläche aufweisen. Wenn Substrat 11 eine gekrümmte Fläche aufweist, ist Substrat 11 wünschenswerterweise ein Glas-Substrat, das leicht verarbeitet werden kann.
  • Dichroitische Spiegel-Schicht 12 ist ein Beispiel einer reflektierenden Schicht, die über Substrat 11 bereitgestellt wird und reflektiert zumindest einen Teil des von oben einfallenden Lichts. Es sollte angemerkt werden, dass ”oben” zu der SiO2-Schicht 13-Seite von dichroitischer Spiegel-Schicht 12 bedeutet.
  • Genauer ist dichroitische Spiegel-Schicht 12 eine Mehrschicht-Folie (verteilte Braggsche reflektierende Schicht), in der wenig brechende Schichten 12a jeweils mit einem niederen Brechungsindex und stark brechende Schichten 12b jeweils mit einem hohen Brechungsindex abwechselnd geschichtet sind.
  • Insbesondere kann jede wenig brechende Schicht 12a, die in dichroitischer Spiegel-Schicht 12 enthalten ist, ein Oxid von leichtem Element, wie SiO2 oder Aluminiumoxid (Al2O3), umfassen. Im Gegensatz dazu kann jede stark brechende Schicht 12b, die in dichroitischer Spiegel-Schicht 12 enthalten ist, ein Oxid oder Oxynitrid von einem eher schweren Element, wie Titanoxid (TiO2), Nb2O3, ZnO oder Aluminiumoxynitrid (AlON), umfassen.
  • Es ist auch möglich, dass jede von den wenig brechenden Schichten 12a, die in dichroitischem Spiegel-Schicht 12 enthalten sind, einen Nitrid-Halbleiter, der Aluminium (Al) enthält, wie Aluminiumnitrid (AlN), Aluminiumgalliumnitrid (AlGaN) mit hoher Al-Zusammensetzung oder Aluminiumindiumnitrid (AlInN), umfasst und dass jede von den stark brechenden Schichten 12b, die in dichroitischer Spiegel-Schicht 12 enthalten sind, einen Nitrid-Halbleiter, der Gallium (Ga) enthält, wie GaN oder AlGaN mit niedriger Al-Zusammensetzung, umfasst.
  • Gemäß Ausführungsform 1 reflektiert dichroitische Spiegel-Schicht 12 Licht in einem Bereich von sichtbarem Licht. Jedoch ist es auch möglich, dass die dichroitische Spiegel-Schicht 12 nur Licht in einem speziellen Wellenlängen-Bereich reflektiert und Licht in den anderen Wellenlängen-Bereich sendet, ausgenommen den speziellen Wellenlängen-Bereich.
  • SiO2-Schicht 13 ist eine amorphe SiO2-Schicht, bereitgestellt über dichroitischer Spiegel-Schicht 12. In anderen Worten ist SiO2-Schicht 13 ein Beispiel von einer amorphen Schicht, die Licht aussendet. SiO2-Schicht 13 ist ein charakteristisches Struktur-Element in Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10. SiO2-Schicht 13 beeinflusst vorteilhafterweise das Kristall-Wachstum von ZnO-Schicht 14 über SiO2-Schicht 13 beim Bilden von Leuchtstoff-Schicht 15.
  • ZnO-Schicht 14 ist ein Beispiel einer Metall-Oxid-Schicht, die über SiO2-Schicht 13 bereitgestellt wird und Licht sendet. Insbesondere ist ZnO-Schicht 14 eine Schicht, umfassend ZnO, das c-Achsen-orientiert ist. Beispielsweise kann ZnO-Schicht 14 ZnO umfassen, das mit statistischer Kristallorientierung in einer Ebene wachsen lassen wurde.
  • Es sollte angemerkt werden, dass ZnO-Schicht 14 Einkristall-ZnO, gewachsen mit gleichförmiger Kristallorientierung in einer Ebene, umfassen kann. Da ein Einkristall wenig niedrige Korngrenze aufweist, ist ein Einkristall zur Verminderung von Lichtstreuung bevorzugt.
  • Leuchtstoff-Schicht 15 ist eine ZnO-Schicht, die auf ZnO-Schicht 14 bereitgestellt ist und eine Mehrzahl von Leuchtstoffen 16 (Leuchtstoff-Teilchen) enthält. In anderen Worten enthält Leuchtstoff-Schicht 15 die gleichen Metall-Oxide, wie die Metall-Oxide von ZnO-Schicht 14 zum Füllen der Lücken zwischen der Mehrzahl von Leuchtstoffen 16 mit den Metall-Oxiden. Leuchtstoff-Schicht 15 wird durch Abscheiden von Leuchtstoffen auf ZnO-Schicht 14 und unter Wachsen von Kristallen von ZnO-Schicht 14 gebildet.
  • In Ausführungsform 1 sind Leuchtstoffe 16 gelbe Leuchtstoffe von Yttrium-Aluminium-Granat (YAG). Jedoch sind Leuchtstoffe 16 nicht auf das Beispiel begrenzt und können rote Leuchtstoffe oder grüne Leuchtstoffe sein. Es ist auch möglich, dass Leuchtstoff-Schicht 15 andere Arten von Leuchtstoffen 16 mit unterschiedlichen Mittel-Wellenlängen von Emissionsspektrum enthält. Es ist weiterhin möglich, dass Leuchtstoff-Schicht 15 zu einer Mehrzahl von Regionen in einer Draufsicht verteilt wird und unterschiedliche Arten von Leuchtstoffen 16 in den jeweiligen Regionen enthält.
  • Wenn wie vorstehend beschriebenes Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 blaues Licht auf Leuchtstoff-Schicht 15 empfängt, werden Leuchtstoffe 16 angeregt, gelbes Licht zu emittieren. Hierin werden ein Teil des blauen Lichts und ein Teil des gelben Lichts von dichroitischer Spiegel-Schicht 12 reflektiert. Im Ergebnis werden das reflektierte blaue Licht und das reflektierte gelbe Licht zusammen zu weißem Licht vermischt, welches Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 schließlich emittiert.
  • [Verfahren zur Herstellung von Wellenlängen-Umwandlungs-Element]
  • Nun wird das Verfahren zur Herstellung von Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 beschrieben. 3A bis 3G sind Schnittansichten zur Erläuterung des Verfahrens zur Herstellung von Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10. 4 ist ein Ablaufplan des Verfahrens zur Herstellung von Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10.
  • In Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 gemäß Ausführungsform 1 füllt das Kristall-Wachstum von ZnO-Schicht 14 Lücken unter Leuchtstoffen 16 mit ZnO, um Leuchtstoff-Schicht 15 zu bilden.
  • Bezugnehmend zunächst auf 3A und 3B wird dichroitische Spiegel-Schicht 12 über Substrat 11 (S11) gebildet.
  • Wenn jede der wenig brechenden Schichten 12a und stark brechenden Schichten 12b, die in der dichroitischen Spiegel-Schicht 12 enthalten sind, Oxid oder Oxynitrid umfasst, wird jede der Schichten durch Film-Bildung, wie Elektronenstrahl-Verdampfung, Widerstands-Verdampfung, reaktive Plasma-Abscheidung oder Sputtern, gebildet.
  • Wenn wenig brechende Schichten 12a und stark brechende Schichten 12b, die in dichroitischer Spiegel-Schicht 12 enthalten sind, einen Nitrid-Halbleiter umfassen, wird jede der Schichten durch Film-Bildung, wie Metall-organische Dampfphasenepitaxie oder Molekularstrahlepitaxie, gebildet.
  • Bezugnehmend nun auf 3C wird SiO2-Schicht 13 über dichroitischer Spiegel-Schicht 12 (S12) gebildet. Die Bildung von SiO2-Schicht 13 wendet Film-Bildung, wie Elektronenstrahl-Verdampfung, Widerstands-Verdampfung, reaktive Plasma-Abscheidung, Sputtern, Metall-organische Dampfphasenepitaxie, Molekularstrahlepitaxie oder Laserablation, an.
  • Bezugnehmend nun auf 3D wird ZnO-Schicht 14 über SiO2-Schicht 13 (S12) gebildet. Die Bildung von ZnO-Schicht 14 wendet Film-Bildung, wie Elektronenstrahl-Verdampfung, Widerstands-Verdampfung, reaktive Plasma-Abscheidung, Sputtern, Metall-organische Dampfphasenepitaxie, Molekularstrahlepitaxie oder Laserablation, an.
  • Hierin wird ein Lösungs-Wachstums-Verfahren unter Verwendung einer Zink(Zn)-Ionen enthaltenden Lösung zum Wachsen von ZnO-Kristallen verwendet. Bei dem Lösungs-Wachstums-Verfahren wird Abscheidung im chemischen Bad, ausgeführt bei Atmosphärendruck, hydrothermale Synthese, ausgeführt bei Atmosphärendruck oder höher, elektrochemische Abscheidung mit Spannungs- oder Strom-Zuführung oder dergleichen verwendet. Da ZnO wahrscheinlich mit c-Achsen-Orientierung gewachsen ist, ist es möglich, leicht c-Achsen-orientierte ZnO-Schicht 14 durch Steuern der Film-Bildungs-Bedingungen, wie eine Temperatur und eine Film-Bildungs-Geschwindigkeit, zu bilden.
  • Es sollte angemerkt werden, dass, um ZnO-Schicht 14 mit niedrigem elektrischem Widerstand zu bilden, ein Dotierungsmittel von Ga, Al, Indium (In), Bor (B) oder dergleichen zu ZnO-Schicht 14 gegeben werden kann.
  • Bezugnehmend nun auf 3E werden Leuchtstoffe 16 auf ZnO-Schicht 14 (S14) abgeschieden. Ein Beispiel des Verfahrens zum Abscheiden der Leuchtstoffe 16 ist eine Technik des Abscheidens (integrierend) von Leuchtstoffen 16 auf ZnO-Schicht 14 durch Elektrophorese unter Verwendung einer Leuchtstoffdispergierten Lösung, in der Leuchtstoffe 16 dispergiert sind. Es ist auch möglich, Leuchtstoffe 16 auf ZnO-Schicht 14 abzusetzen zu lassen, um Leuchtstoff 16 abzuscheiden. Es ist weiterhin möglich, die Leuchtstoff-dispergierte Lösung auf ZnO-Schicht 14 aufzutragen und die Lösung zu trocknen.
  • In jedem Fall werden Leuchtstoffe 16 in Leuchtstoff-Schicht 15 aggregiert, um eine andere Struktur zu bilden, welche von den üblichen Techniken zum Bilden einer fluoreszierenden Schicht verschieden ist, wobei Leuchtstoffe in einer Harzmatrix dispergiert sind. Im Ergebnis, da es nicht notwendig ist, die Dispersion von Leuchtstoffen 16 in der Matrix zu steuern bzw. zu regeln, macht lediglich Steuern einer Menge von Leuchtstoffen 16 Leuchtstoff-Schicht 15 stabil, um die notwendige Fluoreszenz bereitzustellen.
  • Bezugnehmend auf 3F und 3G ist ZnO-Schicht 14 Kristall-gewachsen, um Leuchtstoff-Schicht 15 (S15) zu bilden. Insbesondere sind ZnO-Kristalle aus ZnO-Schicht 14 durch ein Lösungs-Wachstums-Verfahren unter Verwendung einer Zn-Ionen enthaltenden Lösung gewachsen, so dass Lücken unter Leuchtstoffen 16 mit dem ZnO gefüllt werden.
  • Bei dem Lösungs-Wachstums-Verfahren wird Abscheidung im chemischen Bad, ausgeführt bei Atmosphärendruck, hydrothermale Synthese, ausgeführt bei Atmosphärendruck oder höher, elektrochemische Abscheidung oder dergleichen verwendet.
  • Die bei dem Kristall-Wachstum verwendete Lösung ist zum Beispiel eine Zinknitrat-Lösung, die Hexamethylentetramin ((CH2)6N4) enthält. Eine Zinknitrat-Lösung weist zum Beispiel einen pH-Wert im Bereich von 5 bis 7, inklusive, auf. ZnO weist solche Eigenschaften, wie in einer nahezu neutralen Lösung wachsen zu können, auf, was andere Oxide nicht haben.
  • Das ZnO-Wachstum in einer nahezu neutralen Lösung ergibt ein geringes Risiko, dass chemisches Ätzen Nicht-Licht-emittierendes Rekoppeln an den Flächen von Leuchtstoffen 16 verursacht, was von Glas-Füllen verschieden ist, das eine alkalische Reaktionsflüssigkeit erfordert. Deshalb kann das ZnO-Füllen die Senkung von Quanten-Effizienz in Leuchtstoffen 16 im Vergleich zum Glas-Füllen stärker unterdrücken.
  • 3F ist eine Ansicht, die einen Zustand bei dem Vorgang des Wachsens der ZnO-Kristalle aus ZnO-Schicht 14 von 3E veranschaulicht. Durch Anwendung eines Lösungs-Wachstums-Verfahrens, das Kristalle in einem nahezu Gleichgewichts-Zustand mit ZnO-Schicht 14 als Kern des Kristall-Wachstums (in anderen Worten als Impf-Kristalle) wachsen lassen kann, werden ZnO-Kristalle, die nacheinander aus ZnO-Schicht 14 gewachsen sind, unter Leuchtstoffen 16 aufwärts angeordnet. Im Ergebnis hält das durch das Kristall-Wachstum gebildete ZnO den Kristall-Zustand von ZnO-Schicht 14, die als eine Unterschicht dient.
  • Deshalb weist Leuchtstoff-Schicht 15 die gleichen feinen ZnO-Kristalle wie jene in ZnO-Schicht 14 auf. Nachdem das durch das Kristall-Wachstum gebildete ZnO wächst, um Lücken zwischen Leuchtstoffen 16 zu füllen, wächst das ZnO dann in eine seitliche Richtung, um eine obere Region von Leuchtstoffen 16 zu bedecken. Es sollte angemerkt werden, dass Leuchtstoff-Schicht 15 mit Dotierungsmittel, wie Magnesium (Mg), versetzt werden kann.
  • In dem Lösungs-Wachstums-Verfahren ist eine Roh-Substanz-Lösung verdünnt und weist eine niedrige Viskosität auf, so dass die Lösung leicht die Lücken zwischen Leuchtstoffen 16 erreichen kann. Außerdem sind Zn-Ionen, die als ZnO-Kristall-Wachstum verursachende Substanz dienen, klein genug, um leicht zu diffundieren und erreichen das Innere der Leuchtstoff-Schicht 15 aus der Roh-Lösung außerhalb von Leuchtstoff-Schicht 15, auch wenn ein Teil der Zn-Ionen bei dem ZnO-Kristall-Wachstum verbraucht wird. Dies kann einen Hohlraum in der Leuchtstoff-Schicht 15, der durch Roh-Substanz-Verknappung veranlasst wird, verhindern.
  • [Wirkungen und Anderes]
  • In Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 wird ZnO-Schicht 14 über SiO2-Schicht 13 bereitgestellt. In Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 wird, im Vergleich zu dem Fall ohne Bereitstellung von SiO2-Schicht 13, Kristall-Wachstum von ZnO-Schicht 14 weiterhin erleichtert, um Kristallines von ZnO in Leuchtstoff-Schicht 15 zu erhöhen, und Lücken zwischen Leuchtstoffen 16 werden dabei mit ZnO (unter Verschließen von Leuchtstoffen 16) dichter gefüllt.
  • Wenn Lücken zwischen Leuchtstoffen 16 in Leuchtstoff-Schicht 15 gebildet werden, gibt es einen Fall, bei dem die Lücken zum Beispiel die Lichtstreuung erhöhen und die Wärmeleitfähigkeit vermindern, um die Licht-Extraktions-Effizienz schließlich zu senken. Um dies anzusprechen, ist Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 mit SiO2-Schicht 13 ausgestattet, um das Auftreten von Lücken zwischen Leuchtstoffen 16 in Leuchtstoff-Schicht 15 zu unterdrücken und dadurch Licht-Extraktions-Effizienz zu erhöhen.
  • Außerdem ist SiO2-Schicht 13 zwischen Leuchtstoff-Schicht 15 und dichroitischer Spiegel-Schicht 12 angeordnet. Hierin dient SiO2-Schicht 13 auch als Sperr-Schicht zum Vermindern des Einflusses auf dichroitische Spiegel-Schicht 12, von in Leuchtstoff-Schicht 15 verursachter Wärme, wenn blaues Licht auf Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 einfällt (hierin anschließend auch ausgedrückt als ”wenn Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 verwendet wird” oder ”in Anwendung von Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10”). Im Ergebnis ist es möglich, die durch die Wärme verursachte Verschlechterung von dichroitischer Spiegel-Schicht 12 zu unterdrücken und dadurch die Standzeit zu erhöhen (Betriebssicherheit).
  • Es sollte angemerkt werden, dass wenn SiO2-Schicht 13 zu dünn ist, es einen Fall gibt, bei dem die Wirkungen des Erhöhens der Kristallinität von ZnO in Leuchtstoff-Schicht 15 nicht ausreichend erzeugt werden. Um dies anzusprechen, ist zum Beispiel eine Dicke von SiO2-Schicht 13 wünschenswerterweise größer als oder gleich einer Dicke von wenig brechender Schicht 12a, die in dichroitischer Spiegel-Schicht 12 enthalten ist.
  • Wenn darüber hinaus die SiO2-Schicht 13 zu dünn ist, gibt es ein weiteres Risiko, dass die Verschlechterung der Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften der SiO2-Schicht 13 die Temperatur der Leuchtstoff-Schicht 15 in Anwendung von Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 erhöht, wodurch die Licht-Emissions-Effizienz von Leuchtstoffen 16 abnimmt. In einem solchen Fall kann die Dicke von SiO2-Schicht 13 eine obere Grenze aufweisen. In der Praxis wird die Dicke von SiO2-Schicht 13 in einem Bereich von etwa 500 nm bis 200 nm, inklusive, erwartet.
  • Ausführungsform 2
  • Obwohl dichroitische Spiegel-Schicht 12 als reflektierende Schicht in Ausführungsform 1 verwendet wird, ist es auch möglich, eine reflektierende Schicht aus Metall als reflektierende Schicht anzuwenden. In Ausführungsform 2 wird eine Beschreibung für Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10a, ausgestattet mit einem Beispiel für eine solche reflektierende Schicht aus Metall, gegeben. In diesem Beispiel enthält die reflektierende Schicht aus Metall eine reflektierende Al-Schicht. Es sollte angemerkt werden, dass in Ausführungsform 2 hauptsächlich Unterschiede aus Ausführungsform 1 beschrieben werden und die gleiche Erläuterung, wie in Ausführungsform 1 gegeben, wird nicht wiederholt.
  • [Struktur]
  • Zuerst wird eine Struktur eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 2 mit Bezug auf 5 beschrieben. 5 ist eine Schnittansicht des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements gemäß Ausführungsform 2.
  • Bezugnehmend auf 5 enthält Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10a Substrat 11, reflektierende Schicht aus Metall 17, SiO2-Schicht 13, ZnO-Schicht 14 und Leuchtstoff-Schicht 15, die Leuchtstoffe 16 einschließt.
  • Metall-reflektierende Schicht 17 enthält Reflexions-erhöhende Schicht 18 und Al reflektierende Schicht 19b. Reflexions-erhöhende Schicht 18 ist in einem oberen Teil von reflektierender Schicht aus Metall 17 angeordnet, und enthält wenig brechende Schicht 18a mit einem niederen Brechungsindex und stark brechende Schicht 18b mit einem hohen Brechungsindex. Metall-reflektierende Schicht 17 enthält auch Niob(Nb)-Adhäsions-Schicht 19a.
  • Nb-Adhäsions-Schicht 19a wird zum Erhöhen der Adhäsions-Eigenschaften von Al reflektierender Schicht 19b an Substrat 11 bereitgestellt. Nb-Adhäsions-Schicht 19a wird über Substrat 11 gebildet.
  • Al reflektierende Schicht 19b ist eine reflektierende Schicht, umfassend Al. Al reflektierende Schicht 19b wird über Nb-Adhäsions-Schicht 19a bereitgestellt.
  • Reflexions-verstärkende Schicht 18 wird zum Vermindern eines durch Lichtstreuung an einer Grenzfläche zwischen Al reflektierender Schicht 19b und SiO2-Schicht 13 verursachten Verlusts bereitgestellt und über Al reflektierender Schicht 19b gebildet. Reflexions-verstärkende Schicht 18 enthält wenig brechende Schicht 18a und stark brechende Schicht 18b.
  • Insbesondere umfasst wenig brechende Schicht 18a Oxid von einem leichten Element, wie SiO2 oder Al2O3. Im Gegensatz dazu umfasst stark brechende Schicht 18b Oxid oder Oxynitrid von eher schwerem Element, wie TiO2, Nb2O3, ZnO oder AlON.
  • Es sollte angemerkt werden, dass Nb-Adhäsions-Schicht 19a und Reflexionserhöhende Schicht 18 nicht notwendigerweise bereitgestellt werden müssen.
  • [Wirkungen und Anderes]
  • Auch in Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10a wird ZnO-Schicht 14 über SiO2-Schicht 13 bereitgestellt. Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10a kann deshalb das Kristall-Wachstum von ZnO-Schicht 14 erleichtern, um Kristallinität von ZnO in Leuchtstoff-Schicht 15 zu erhöhen, wodurch Lücken zwischen Leuchtstoffen 16 mit ZnO (unter Verschließen von Leuchtstoffen 16) dichter gefüllt werden. In anderen Worten kann Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10a das Auftreten der Lücken zwischen Leuchtstoffen 16 in Leuchtstoff-Schicht 15 unterdrücken und dadurch Licht-Extraktions-Effizienz steigern.
  • Außerdem ist SiO2-Schicht 13 zwischen Leuchtstoff-Schicht 15 und Al reflektierender Schicht 19b angeordnet. Hierin dient SiO2-Schicht 13 auch als eine Sperr-Schicht zum Vermindern des Einflusses auf Al reflektierende Schicht 19b, von in Leuchtstoff-Schicht 15 in Anwendung von Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10a verursachter Wärme. Im Ergebnis ist es möglich, die durch die Wärme verursachte Verschlechterung von Al reflektierender Schicht 19b zu unterdrücken und dabei die Standzeit zu erhöhen (Betriebssicherheit).
  • Es wird festgestellt, dass die SiO2-Schicht 13 weitere Wirkungen zur Unterdrückung der Verschlechterung (Senkung des Reflexionsgrads, verursacht durch Oxidation) erzeugt, indem nicht nur Wärme blockiert wird, sondern auch kein Sauerstoff in die Al reflektierende Schicht 19b eindringt.
  • Wenn SiO2-Schicht 13 zu dünn ist, gibt es einen Fall, bei dem die Wirkungen der Unterdrückung der Oxidation von Al reflektierender Schicht 19b nicht ausreichend erzeugt werden. Um dies anzusprechen, ist die Dicke von SiO2-Schicht 13 zum Beispiel wünschenswerterweise größer als oder gleich einer Dicke von wenig brechender Schicht 18a, enthalten in reflektierender Metall-Schicht 17.
  • Ausführungsform 3
  • [Struktur]
  • Die vorliegende Offenbarung kann in einem Projektor, der das Wellenlängen-Umwandlungs-Element gemäß einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen enthält, eingesetzt werden. Das Nachstehende beschreibt einen Projektor gemäß Ausführungsform 3 mit Bezug auf 6. 6 ist ein Schema, das eine Struktur des Projektors gemäß Ausführungsform 3 veranschaulicht.
  • Es wird in Ausführungsform 3 angenommen, dass dichroitische Spiegel-Schicht 12 in Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 Eigenschaften des Reflektierens von durch Leuchtstoffe 16 emittiertem gelbem Licht und unter Aussenden von blauem Licht aufweist, und dass Substrat 11 ein durchscheinendes Substrat, umfassend Saphir oder dergleichen, ist.
  • Bezugnehmend auf 6 enthält Projektor 20 Licht-emittierende Vorrichtung 200, optische Einheit 300 und Controller 400.
  • Licht-emittierende Vorrichtung 200 ist eine Vorrichtung, die als eine Lichtquelle von Projektor 20 dient. Licht-emittierende Vorrichtung 200 enthält Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 und Bestrahlungs-Einheit 100. Licht-emittierende Vorrichtung 200 enthält weiterhin dichroitischen Spiegel 220 und reflektierende Spiegel 231, 232 und 233.
  • Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 wird an Motor 213 befestigt, um zu rotieren. Motor 213 wird gemäß Treiber-Steuer-Signal, geliefert von Controller 400, betrieben.
  • Bestrahlungs-Einheit 100 emittiert Licht zum Anregen von Leuchtstoffen 16 gegen Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 von der Leuchtstoff-Schicht 15-Seite. Insbesondere enthält Bestrahlungs-Einheit 100 eine Mehrzahl von Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelementen 111 (Anregungs-Lichtquellen), Sammellinse 120 zum Sammeln des aus Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelementen 111 emittierten Lichts und Kühlkörper 130.
  • Licht-emittierende Halbleiter-Bauelemente 111 sind zum Beispiel Halbleiter-Laser oder Licht-emittierende Dioden (LEDs) und werden durch Steuern von Strom zum Emittieren von Licht mit einer vorbestimmten Farbe (Wellenlänge) betrieben. In Ausführungsform 3 werden blaues Licht emittierende Halbleiter-Laser mit einer Wellenlänge im Bereich von 360 nm bis 480 nm, inklusive, als Licht-emittierende Halbleiter-Bauelemente 111 verwendet. Controller 400 steuert Lichtemission von Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelementen 111. Obwohl eine Mehrzahl von Licht-emittierenden Halbleiter-Bauelementen 111 in diesem Beispiel bereitgestellt werden, ist es auch möglich, ein einzelnes Lichtemittierendes Halbleiter-Bauelement 111 bereitzustellen.
  • Dichroitischer Spiegel 220 weist Eigenschaften auf, blaues Licht (Anregungs-Licht), geliefert von Bestrahlungs-Einheit 100, auszusenden und Licht mit einer längeren Wellenlänge als eine Wellenlänge von diesem blauen Licht zu reflektieren. In anderen Worten reflektiert dichroitischer Spiegel 220 gelbes Licht, geliefert von Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10.
  • Optische Einheit 300 enthält Kondensorlinse 310, Stab-Integrator 320, Linsen-Gruppe 330, Projektions-Linse 340 und Anzeige-Element 350.
  • Kondensorlinse 310 sammelt von Licht-emittierender Vorrichtung 200 geliefertes Licht, welches auf eine Endfläche von Stab-Integrator 320 fällt.
  • Stab-Integrator 320 empfängt das durch Kondensorlinse 310 auf der einfallenden Endfläche gesammelte Licht, und veranlasst Luminanz-Verteilung des empfangenen Lichts, sodass es homogen wird und gibt das resultierende Licht aus. Stab-Integrator 320 ist in der Form zum Beispiel eine viereckige Säule. Das Licht fällt auf Stab-Integrator 320 ein, wiederholt die Total-Reflexion in dem Medium der viereckigen Säule, um homogene Luminanz-Verteilung aufzuweisen und wird dann ausgegeben.
  • Linsen-Gruppe 330 veranlasst, dass das von Stab-Integrator 320 gelieferte Licht auf Anzeige-Element 350 fällt. Linsen-Gruppe 330 ist eine Linsen-Einheit, die eine Mehrzahl von Linsen enthält. Beispielsweise enthält Linsen-Gruppe 330 eine Kondensorlinse, eine Staffel-Linse und dergleichen.
  • Projektions-Linse 340 ist eine Linse, die von Anzeige-Element 350 zu außerhalb von Projektor 20 geliefertem Licht projiziert. Projektions-Linse 340 ist eine Projektions-Linsen-Gruppe (Projektions-Einheit), die eine oder mehrere Linsen enthält. Beispielsweise enthält Projektions-Linse 340 eine bikonvexe Linse, ein Diaphragma, eine plan-konkave Linse und dergleichen.
  • Anzeige-Element 350 steuert das von Linsen-Gruppe 330 gelieferte Licht, um als Bild ausgegeben zu werden. Insbesondere ist Anzeige-Element 350 eine digitale Spiegel-Vorrichtung (DMD), die als eine Bild-Vorrichtung dient.
  • Controller 400 steuert Licht-emittierende Vorrichtung 200 (Bestrahlungs-Einheit 100 und Motor 213) und Anzeige-Element 350. In der Praxis wird Controller 400 zu einem Mikro-Computer, einem Prozessor, einem dedizierten Kreis oder dergleichen implementiert.
  • [Funktionen]
  • Nun werden durch Projektor 20 ausgeführte Funktionen beschrieben.
  • Aus Bestrahlungs-Einheit 100 emittiertes blaues Licht gelangt über dichroitischen Spiegel 220, um auf Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 zu fallen. Hierin veranlassen die vorstehend beschriebenen Eigenschaften von dichroitischer Spiegel-Schicht 12 Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 blaues Licht auszusenden und gelbes Licht an Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 zu reflektieren. Insbesondere strahlt Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 gelbes Licht zu dichroitischem Spiegel 220 und blaues Licht zu reflektierendem Spiegel 231. Hierbei wird Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 durch Motor 213 gedreht.
  • Das an Wellenlängen-Umwandlungs-Element reflektierte gelbe Licht 10 wird dann an dichroitischem Spiegel 220 reflektiert, um zu optischer Einheit 300 geleitet zu werden. Andererseits wird das über Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 gelangende blaue Licht an reflektierendem Spiegel 231, reflektierendem Spiegel 232 und reflektierendem Spiegel 233 nacheinander reflektiert, und gelangt dann über dichroitischen Spiegel 220, um zu optischer Einheit 300 geleitet zu werden. In anderen Worten empfängt optische Einheit 300 weißes Licht, das ein Gemisch des blauen Lichts und des gelben Lichts ist.
  • Das für optische Einheit 300 bereitgestellte weiße Licht wird zu Anzeige-Element 350 über Kondensorlinse 310, Stab-Integrator 320 und Linsen-Gruppe 330 geleitet und dann in Anzeige-Element 350 gebildet, um ein Bild (Projektions-Licht), basierend auf Projektionssignal, geliefert von Controller 400, darzustellen und wird aus Anzeige-Element 350 ausgegeben. In diesem Fall ist das Bild monochrom.
  • Dann wird das aus Anzeige-Element 350 ausgegebene Bild aus Projektions-Linse 340 auf einen Gegenstand, wie einen Bildschirm, projiziert.
  • In Projektor 20 werden, wie in 7 veranschaulicht, Licht-emittierende Vorrichtung 200, optische Einheit 300 und Controller 400 in Gehäuse 500 untergebracht. 7 ist eine äußere perspektivische Ansicht von Projektor 20.
  • [Schlussfolgerung]
  • Wie vorstehend beschrieben, wird in die vorliegende Offenbarung Projektor 20, einschließlich Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10, implementiert. In anderen Worten ermöglicht Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10, dass Projektor 20 verbesserte Licht-Extraktions-Effizienz und höhere Standzeit aufweist.
  • Es sollte angemerkt werden, dass Projektor 20 ein Beispiel ist und das Wellenlängen-Umwandlungs-Element gemäß der vorliegenden Offenbarung als Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10 beispielhaft angegeben wird und Wellenlängen-Umwandlungs-Element 10a in Projektoren mit diversen vorliegenden optischen Systemen verwendbar ist.
  • Außerdem kann die vorliegende Offenbarung in einer Licht-emittierenden Vorrichtung implementiert werden (zum Beispiel Licht-emittierende Vorrichtung 200), enthalten in Projektoren.
  • Varianten
  • Obwohl Ausführungsformen 1 bis 3 vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf diese Ausführungsformen begrenzt.
  • Obwohl SiO2-Schicht 13 (amorphe Schicht, umfassend SiO2) als eine amorphe Schicht in den vorstehend genannten Ausführungsformen verwendet wird, kann die amorphe Schicht eine andere amorphe Schicht, wie eine TiO2 umfassende amorphe Schicht, sein.
  • Obwohl ZnO-Schicht 14 als eine Metall-Oxid-Schicht in den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, kann die Metall-Oxid-Schicht andere Schichten, die andere Metall-Oxide umfassen, darstellen.
  • Obwohl das in einem Projektor verwendete Wellenlängen-Umwandlungs-Element in den vorstehenden Ausführungsformen beschrieben wurde, ist die Verwendung des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements nicht speziell begrenzt. Das Wellenlängen-Umwandlungs-Element gemäß der vorliegenden Offenbarung kann für andere Anwendungen, wie Beleuchtung oder Anzeige, angepasst werden.
  • Die in den Schnittansichten gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen veranschaulichte Mehrschicht-Struktur ist nur ein Beispiel. Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf diese Mehrschicht-Struktur begrenzt. In anderen Worten sind andere Mehrschicht-Strukturen, die die charakteristischen Funktionen der vorliegenden Offenbarung in derselben Weise wie die vorstehend beschriebene Mehrschicht-Struktur ausbilden können, auch in der vorliegenden Offenbarung enthalten. Beispielsweise ist es möglich, eine andere Schicht zwischen den Schichten in der vorstehend beschriebenen Mehrschicht-Struktur bereitzustellen, solange die gleichen Funktionen, wie jene der Mehrschicht-Struktur ausgeführt werden können.
  • Es sollte auch angemerkt werden, dass die Substanz von jeder der Schichten in der Mehrschicht-Struktur als ein Beispiel einer Haupt-Substanz beschrieben wird. Jede der Schichten kann eine weitere Substanz einschließen, solange die gleichen Funktionen, wie jene der Mehrschicht-Struktur, ausgeführt werden können.
  • Ausführungsform 4
  • Anschließend wird eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4 beschrieben.
  • Üblicherweise ist eine Licht-emittierende Vorrichtung, die Leuchtstoffe einschließt, die durch Laser angeregt werden, bekannt (zum Beispiel Japanische ungeprüfte veröffentlichte Patentanmeldungen Nrn. 2012-54272 und 2013-12358 ). Ein Leuchtstoff sendet Licht (Fluoreszenz), wenn Laser-Licht auf den Leuchtstoff fällt und Elektronen in dem Leuchtstoff werden dabei angeregt, um zu deren Grund-Zustand zurückzufallen. Durch Leiten der aus den Leuchtstoffen emittierten Fluoreszenz in eine gewünschte Richtung kann diese Fluoreszenz für Beleuchtungs-Einrichtungen und dergleichen verwendet werden.
  • Beispielsweise offenbart Japanische ungeprüfte veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 2012-54272 eine Beleuchtungs-Einrichtung, die Fluoreszenz extrahiert, welche aus Leuchtstoffen emittiert wurde, wenn Laser-Licht direkt auf die Leuchtstoffe einfällt, über ein über den Leuchtstoffen bereitgestelltes durchscheinendes Fenster. Japanische ungeprüfte veröffentlichte Patentanmeldung Nr. 2013-12358 offenbart eine Laser-Lichtquellen-Vorrichtung, die einen reflektierenden Spiegel einschließt, der aus Leuchtstoffen emittierte Fluoreszenz zu einer vorbestimmten Richtung leitet.
  • Jedoch weisen die vorstehend beschriebenen üblichen Licht-emittierenden Vorrichtungen eine Schwierigkeit beim Erhöhen der Wärme-Ableitungs-Eigenschaften auf, während ein hoher Reflexionsgrad beibehalten wird.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der nachstehenden Ausführungsformen, eine Vorrichtung bereitzustellen, die die Wärme-Ableitungs-Eigenschaften steigern kann, während ein hoher Reflexionsgrad beibehalten wird.
  • Um auf die vorstehende Aufgabe gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung einzugehen, wird eine Licht-emittierende Vorrichtung bereitgestellt, die enthält: einen keramischen Leuchtstoff, der durch Laser angeregt wird; und eine reflektierende Schicht mit einem Licht-Reflexionsgrad, wobei die reflektierende Schicht mit einer Fläche des keramischen Leuchtstoffs in Kontakt ist, die von einer Fläche verschieden ist, auf welche der Laser einfällt.
  • Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist es möglich, Wärme-Ableitungs-Eigenschaften zu erhöhen, während ein hoher Reflexionsgrad beibehalten wird.
  • [Licht-emittierende Vorrichtung]
  • Zuerst wird eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß Ausführungsform 4 mit Bezug auf 8 und 9 beschrieben. 8 ist eine schematische perspektivische Ansicht von Licht-emittierender Vorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 9 ist eine Schnittansicht von Licht-emittierender Vorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf 8 und 9 enthält Licht-emittierende Vorrichtung 601 Laser-Lichtquelle 610, keramischen Leuchtstoff 620, reflektierende Schicht 630, Kühlkörper 640 und Adhäsions-Schicht 650.
  • Wenn Laser-Lichtquelle 610 Laser-Licht 611 zu keramischem Leuchtstoff 620 emittiert, emittiert keramischer Leuchtstoff 620 Licht 621. Keramischer Leuchtstoff 620 wird an Bestückungs-Fläche 641 von Kühlkörper 640 fixiert, um reflektierende Schicht 630 und Adhäsions-Schicht 650 sandwichartig einzufassen.
  • In jeder von 8 und 9 wird eine normale bzw. senkrechte Richtung von Bestückungs-Fläche 641 von Kühlkörper 640 als eine Z-Achsen-Richtung ausgedrückt, und zwei Richtungen parallel zu der normalen Richtung und rechtwinklig zu jeder anderen werden als eine X-Achsen-Richtung und eine Y-Achsen-Richtung ausgedrückt. Deshalb ist Bestückungs-Fläche 641 parallel zu einer XY-Ebene.
  • Das Nachstehende beschreibt jedes von Struktur-Elementen in Licht-emittierender Vorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform genauer.
  • [Laser-Lichtquelle]
  • Laser-Lichtquelle 610 ist zum Beispiel ein Halbleiter-Laser oder eine LED. Laser-Lichtquelle 610 wird durch Steuern von Strom zum Emittieren von Laser-Licht mit einer vorbestimmten Farbe (Wellenlänge) gegen keramischen Leuchtstoff 620 betrieben. Insbesondere emittiert Laser-Lichtquelle 610 Ultraviolett-Licht oder violettes oder blaues sichtbares Licht als Laser-Licht 611. Laser-Licht 611 ist Anregungs-Licht zum Anregen von in keramischem Leuchtstoff 620 enthaltenden Leuchtstoffen. Eine Strahlungs-Intensität und eine Wellenlänge von Laser-Licht 611 sind nicht begrenzt, solange Laser-Licht 611 Elektronen der Leuchtstoffe anregen kann.
  • Obwohl 8 eine einzelne Laser-Lichtquelle 610 veranschaulicht, ist es auch möglich, dass Licht-emittierende Vorrichtung 601 eine Mehrzahl von Laser-Lichtquellen 610 enthält, wie in 9 veranschaulicht. Die Mehrzahl von Laser-Lichtquellen 610 ist so angeordnet, um Laser-Licht 611 aus jeweiligen unterschiedlichen Richtungen zu keramischem Leuchtstoff 620 zu emittieren. Beispielsweise können Laser-Lichtquellen 610 in einem kreisförmigen Muster, das keramischen Leuchtstoff 620 umgibt, angeordnet sein.
  • [Keramischer Leuchtstoff]
  • Keramischer Leuchtstoff 620 ist ein keramischer Leuchtstoff, der durch Laser angeregt wird, und weist eine Platten-förmige keramische Struktur, die Leuchtstoffe enthält, auf. Insbesondere umfasst, wie in 8 und 9 veranschaulicht, keramischer Leuchtstoff 620 Keramik in Form einer einzigen flachen Platte mit zwei Haupt-Flächen, die zueinander weisen. Die Leuchtstoffe sind in gesamtem keramischem Leuchtstoff 620 dispergiert. Eine der zwei Haupt-Flächen (obere Fläche) ist eine Fläche, auf welcher Laser-Licht 611 einfällt (hierin anschließend auch als ”Laser-Auftreff-Fläche” bezeichnet). Die andere Haupt-Fläche (untere Fläche) ist mit reflektierender Schicht 630 ausgestattet.
  • Bezugnehmend auf 8 ist die Form von keramischem Leuchtstoff 620 in der Draufsicht zum Beispiel ein Rechteck. Hierin bedeutet in der vorliegenden Ausführungsform ”Draufsicht” eine Ansicht aus einer durch Laser-Licht 611 bestrahlten Seite (in anderen Worten eine Ansicht aus einer positiven Z-Achsen-Richtung). Jedoch ist die Form von keramischem Leuchtstoff 620 in der Draufsicht nicht auf ein Rechteck begrenzt, sondern kann andere Formen, wie ein Quadrat, einen Kreis und eine Ellipse, sein.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist keramischer Leuchtstoff 620 in Form einer flachen Platte, umfassend Keramik, wie Aluminiumoxid (Tonerde (Al2O3)). Jedoch ist die Keramik nicht auf Aluminiumoxid begrenzt, kann jedoch Zirkonoxid (Zirkoniumoxid (ZrO2)), Zinkoxid (ZnO) oder dergleichen sein.
  • Keramischer Leuchtstoff 620 wird durch Sintern keramischer Teilchen gebildet. Insbesondere werden eine keramische Substanz, wie Aluminiumoxid-Teilchen, streuende Substanz oder Sintermittel (Zusatzmittel) und Leuchtstoffe zusammen vermischt und dann wird das erhaltene Gemisch mit Bindemittel versetzt und heiß-geformt und dann gebrannt, um keramischen Leuchtstoff 620 zu bilden.
  • Die Leuchtstoffe sind nicht begrenzt und können beliebige Leuchtstoffe, wie gelbe Leuchtstoffe, rote Leuchtstoffe oder grüne Leuchtstoffe oder eine Kombination von diesen Farb-Leuchtstoffen sein. Beispielsweise können YAG Leuchtstoff-Teilchen, CASN (CaAlSiN3) oder dergleichen als die Leuchtstoffe verwendet werden.
  • Wenn keramischer Leuchtstoff 620 durch Laser-Licht 611 bestrahlt wird, werden Elektronen des Leuchtstoffs angeregt. Wenn die angeregten Elektronen zu deren Grund-Zustand zurückfallen, wird Licht emittiert (Fluoreszenz). Die Fluoreszenz wird teilweise direkt zu der durch Laser 611 bestrahlten Seite emittiert (hierin anschließend als ”Licht-emittierende Seite” bezeichnet) und teilweise an reflektierender Schicht 630 reflektiert, um zu der Licht-emittierenden Seite von Laser-Licht 611 geführt zu werden.
  • Aus keramischem Leuchtstoff 620 emittiertes Licht 621 kann durch die Leuchtstoffe emittierte Fluoreszenz und Laser-Licht 611, das Anregungs-Licht ist, einschließen. In anderen Worten kann Licht-emittierende Vorrichtung 601 synthetisches Licht der Fluoreszenz und Laser-Licht 611 nach außerhalb als Licht 621 emittieren. Wenn beispielsweise blaues Licht als Laser-Licht 611 verwendet wird, wird Laser-Licht 611 in keramischem Leuchtstoff 620 so gestreut, dass ein Teil von Laser-Licht 611 als blaues Licht, ohne absorbiert zu werden, ausgestrahlt wird und in den Leuchtstoffen umgewandelt wird. Deshalb kann keramischer Leuchtstoff 620 weißes Licht 621 emittieren, das aus dem blauen Licht und der Fluoreszenz (zum Beispiel gelbes Licht), emittiert aus den Leuchtstoffen, erzeugt wird.
  • [Reflektierende Schicht]
  • Reflektierende Schicht 630 weist einen Licht-Reflexionsgrad auf und wird in Kontakt mit einer Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 bereitgestellt, die von der Laser-Auftreff-Fläche (obere Fläche) verschieden ist. Insbesondere ist reflektierende Schicht 630 in Kontakt mit der Fläche (untere Fläche) gegenüberliegend der Laser-Auftreff-Fläche. Insbesondere ist reflektierende Schicht 630 ein Metalldünnfilm in Kontakt mit der gesamten unteren Fläche von keramischem Leuchtstoff 620.
  • Reflektierende Schicht 630 reflektiert Licht 621, das aus keramischem Leuchtstoff 620 emittiert wird. In anderen Worten reflektiert reflektierende Schicht 630 Laser-Licht 611 und Fluoreszenz, die durch die Leuchtstoffe emittiert wird, ist in keramischem Leuchtstoff 620 enthalten. Die Reflexion der Fluoreszenz auf reflektierender Schicht 630 erhöht die Licht-Extraktions-Effizienz von Licht, das zu der oberen Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 emittiert wird. Außerdem kann, da reflektierende Schicht 630 Laser-Licht 611 reflektiert, reflektiertes Laser-Licht 611 die Elektronen der Leuchtstoffe in keramischem Leuchtstoff 620 weiter anregen. Dies kann die Lichtmenge der Fluoreszenz erhöhen, wodurch sich die Licht-Extraktions-Effizienz weiter erhöht.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist reflektierende Schicht 630 ein aufgedampfter Metallfilm. In anderen Worten wird reflektierende Schicht 630 durch Abscheiden eines Metalls auf der unteren Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 durch Dampfabscheidung gebildet. Beispiele der Dampfabscheidung sind Vakuum-Verdampfung, chemische Dampfabscheidung (CVD), Ionenstrahl-unterstützte Abscheidung und dergleichen. Jedoch verwendet das Bilden von reflektierender Schicht 630 nicht nur Dampfabscheidung, sondern kann auch Beschichtung, Sputtern, Gas-Cluster-Ionenstrahl (GCIB) und dergleichen verwenden. Eine Dicke von reflektierender Schicht 630 liegt zum Beispiel in einem Bereich von 0,1 μm bis 1 μm, inklusive.
  • Reflektierende Schicht 630 weist einen hohen Licht-Reflexionsgrad und eine niedrige Lichtabsorption auf. Es sollte angemerkt werden, dass die Licht-Reflexion auf reflektierender Schicht 630 nicht auf Spiegel-Reflexion begrenzt ist, sondern auch diffuse Reflexion sein kann. Der Licht-Reflexionsgrad an reflektierender Schicht 630 ist zum Beispiel 80% oder höher oder vorzugsweise 90% oder höher. Die Lichtabsorption in reflektierender Schicht 630 ist zum Beispiel 20% oder geringer oder vorzugsweise 10% oder geringer.
  • In der vorliegenden Ausführungsform umfasst reflektierende Schicht 630 ein wärmeleitfähiges Material (Wärme-Grenzflächen-Material (TIM)). Beispielsweise umfasst reflektierende Schicht 630 ein Metall, wie Aluminium oder Silber. Insbesondere kann reflektierende Schicht 630 eine Substanz mit einer Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich aus 50 W/m·K bis 400 W/m·K oder mehr als der Bereich umfassen. Jedoch umfasst reflektierende Schicht 630 nicht Siliziumoxid (SiO2) und Titanoxid (TiO2).
  • [Kühlkörper]
  • Kühlkörper 640 ist ein Beispiel eines Wärme-Ableiters, auf welchem keramischer Leuchtstoff 620 angeordnet ist. Kühlkörper 640 ist ein Wärme-Ableiter-Bauteil, das in Leuchtstoffen erzeugte Wärme, enthalten in keramischem Leuchtstoff 620, nach außen (Atmosphäre) ableitet. Deshalb wird Kühlkörper 640 vorzugsweise so gebildet, dass er aus einem Material mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie einem Metall, besteht. Kühlkörper 640 umfasst zum Beispiel Aluminium-Druckgießen, das eine Aluminium-Legierung einschließt. Außerdem kann Kühlkörper 640 zum Beispiel mit einer Mehrzahl von Wärme-Ableiter-Lamellen ausgestattet sein (nicht veranschaulicht).
  • Bestückungs-Fläche 641 von Kühlkörper 640 ist eine der Flächen von Kühlkörper 640 und ist eine Fläche, auf welcher keramischer Leuchtstoff 620 angeordnet ist. Insbesondere ist keramischer Leuchtstoff 620 auf Bestückungs-Fläche 641 angeordnet, wobei er reflektierende Schicht 630 zwischen keramischem Leuchtstoff 620 und Adhäsions-Schicht 650 sandwichartig einfasst. Insbesondere ist keramischer Leuchtstoff 620 mit einer unteren Fläche, ausgestattet mit reflektierender Schicht 630, auf Bestückungs-Fläche 641, beschichtet mit adhäsiver Substanz (Adhäsions-Schicht 650), angeordnet. Diese Struktur erlaubt keramischem Leuchtstoff 620, leicht an Kühlkörper 640 fixiert zu werden.
  • [Adhäsions-Schicht]
  • Adhäsions-Schicht 650 umfasst ein wärmeleitfähiges Material und veranlasst reflektierende Schicht 630 und Kühlkörper 640, aneinander zu haften. Beispielsweise ist Adhäsions-Schicht 650 Lot, Silberpaste oder dergleichen. Für Adhäsions-Schicht 650 kann nicht nur ein Metall, sondern auch ein Harz, wie Fett oder SARCON-Folie, verwendet werden. Beispielsweise kann für Adhäsions-Schicht 650 eine Substanz mit einer Wärmeleitfähigkeit in einem Bereich von 1 W/m·K bis 100 W/m·K oder mehr als der Bereich verwendet werden.
  • [Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften]
  • Das Nachstehende beschreibt Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften von in keramischem Leuchtstoff 620 erzeugter Wärme in Licht-emittierender Vorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 10. 10 ist eine schematische Darstellung, die einen Querschnitt zwischen keramischem Leuchtstoff 620 und Kühlkörper 640 in Licht-emittierender Vorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht.
  • Bezugnehmend auf 10 hat die geringe Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 feine, unebene Textur 622. Reflektierende Schicht 630 wird bereitgestellt, um Textur 622 zum Ebnen der unteren Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 zu bedecken.
  • Gleichfalls hat Bestückungs-Fläche 641 von Kühlkörper 640 auch feine, unebene Textur 642. Die Adhäsions-Schicht 650 wird bereitgestellt, um Textur 642 zum Ebnen der Bestückungs-Fläche 641 von Kühlkörper 640 zu bedecken.
  • Wenn beispielsweise reflektierende Schicht 630 und Adhäsions-Schicht 650 nicht bereitgestellt werden, ist die Textur 622 von keramischem Leuchtstoff 620 in Kontakt mit Textur 642 von Kühlkörper 640, so dass ein Gebiet, bei dem keramischer Leuchtstoff 620 und Kühlkörper 640 in Kontakt sind, klein ist. Außerdem enthält ein Teil, bei dem Textur 622 und Textur 642 nicht in Kontakt miteinander sind, Luft wodurch die Wärmeleitfähigkeit sinkt.
  • Im Gegensatz dazu sind in der vorliegenden Ausführungsform die ebene Fläche von reflektierender Schicht 630 und die ebene Fläche von Adhäsions-Schicht 650 in Kontakt miteinander. Im Ergebnis ist ein Gebiet, bei dem reflektierende Schicht 630 und Adhäsions-Schicht 650 tatsächlich in Kontakt miteinander sind, erhöht. Deshalb wird aus keramischem Leuchtstoff 620 erzeugte Wärme effizient über reflektierende Schicht 630 und Adhäsions-Schicht 650 und schließlich zu Kühlkörper 640 geleitet.
  • [Wirkungen usw.]
  • Wird keramischer Leuchtstoff 620, der durch Laser angeregt wird, verwendet, ist es, wie bei Licht-emittierender Vorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, erforderlich, in keramischem Leuchtstoff 620 erzeugte Wärme effizient zu Kühlkörper 640 zu leiten. Wenn beispielsweise keramischer Leuchtstoff 620 und Kühlkörper 640 direkt miteinander in Kontakt sind, kann in keramischem Leuchtstoff 620 erzeugte Wärme effizient zu Kühlkörper 640 geleitet werden.
  • Hierin ist es notwendig, um zu veranlassen, dass keramischer Leuchtstoff 620 und Kühlkörper 640 direkt miteinander in Kontakt sind, keramischen Leuchtstoff 620 auf Kühlkörper 640 zu pressen. Jedoch wird keramischer Leuchtstoff 620, der Keramik, umfasst, durch Druckkraft leicht beschädigt. Wenn beispielsweise keramischer Leuchtstoff 620 durch starke Kraft auf Kühlkörper 640 gepresst wird, besteht die Gefahr, dass keramischer Leuchtstoff 620 der Wärmeausdehnung nicht widerstehen kann und zerbrochen wird.
  • Bezüglich dieses Punkts wird festgestellt, dass keramischer Leuchtstoff 620 an Kühlkörper 640 durch Anwendung einer adhäsiven Substanz mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit fixiert wird, nicht durch Pressen von keramischem Leuchtstoff 620 auf Kühlkörper 640.
  • Im Allgemeinen ist die adhäsive Substanz Fett oder SARCON-Folie. Jedoch umfasst jedes von Fett oder SARCON-Folie hauptsächlich Harz bzw. Kunststoff, so dass die Gefahr besteht, dass Strahlung von Hoch-Energie-Laser-Licht 611 veranlasst, dass das Fett oder die SARCON-Folie örtlich eine Temperatur aufweisen, die ihre obere Temperatur-Grenze übersteigt. Darüber hinaus absorbiert Fett oder SARCON-Folie Laser-Licht 611, welches über die untere Flächenseite von keramischem Leuchtstoff 620 gelangt. Deshalb wird die Anzahl von durch Laser-Licht 611 angeregten Elektronen gesenkt, und schließlich wird extrahiertes Licht 621 (Fluoreszenz) vermindert.
  • Es ist daher unmöglich, eine Harz umfassende adhäsive Substanz anzuwenden, um keramischen Leuchtstoff 620 und Kühlkörper 640 zu veranlassen, direkt aneinander zu haften.
  • Im Gegensatz dazu enthält Licht-emittierende Vorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform: keramischen Leuchtstoff 620, der durch Laser angeregt wird; und reflektierende Schicht 630, die einen Licht-Reflexionsgrad aufweist, und mit einer Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 in Kontakt ist, welche von der Fläche verschieden ist, auf welche der Laser trifft. Außerdem weist keramischer Leuchtstoff 620 eine Platten-förmige keramische Struktur mit zwei Haupt-Flächen, die zueinander weisen, auf und eine der zwei Haupt-Flächen ist eine Fläche, auf die der Laser trifft, und reflektierende Schicht 630 wird auf der anderen der zwei Haupt-Flächen bereitgestellt.
  • Mit der vorstehenden Struktur wird reflektierende Schicht 630 auf der Fläche von keramischem Leuchtstoff 620, die sich gegenüber der Laser-Auftreff-Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 befindet, bereitgestellt, so dass Licht 621 (Laser-Licht 611 und Fluoreszenz) an reflektierender Schicht 630 reflektiert werden. Es ist deshalb möglich, die Anzahl von angeregten Elektronen zu erhöhen und die Fluoreszenz nach außen zu emittieren. Im Ergebnis dessen kann die Abnahme von Licht-Extraktions-Effizienz unterdrückt werden.
  • Da außerdem Licht 621 an reflektierender Schicht 630 reflektiert wird, kann ein adhäsives Bauteil, wie Harz, das Licht absorbiert, auf der Fläche von reflektierender Schicht 630, die entgegengesetzt der Fläche ist, die zu keramischem Leuchtstoff 620 zeigt, bereitgestellt werden. Im Ergebnis kann keramischer Leuchtstoff 620 an Kühlkörper 640 fixiert werden.
  • Es ist auch möglich, dass reflektierende Schicht 630 feine, unebene Textur 622 auf der Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 abdeckt. Es ist deshalb möglich, zu verhindern, dass zwischen keramischen Leuchtstoff 620 und Kühlkörper 640 Luft kommt. Im Ergebnis können Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften verbessert werden.
  • Außerdem ist zum Beispiel reflektierende Schicht 630 ein aufgedampfter Metallfilm.
  • Diese Struktur, bei der reflektierende Schicht 630 ein aufgedampfter Metallfilm ist, kann Textur 622 der Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 geeignet abdecken. Im Ergebnis können Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften verbessert werden.
  • Außerdem ist es durch Bereitstellen von reflektierender Schicht 630, welche ein aufgedampfter Metallfilm ist, auf keramischem Leuchtstoff 620, möglich, die Stärke des keramischen Substrats (keramischer Leuchtstoff 620 und reflektierende Schicht 630) zu erhöhen und das keramische Substrat fest an Kühlkörper 640 oder dergleichen zu fixieren. Außerdem macht es die Zunahme der Stärke des keramischen Substrats unwahrscheinlich, dass das keramische Substrat zerbrochen wird. Im Ergebnis ist es möglich, das keramische Substrat leicht zu handhaben.
  • Außerdem ist es möglich, zwischen der Vorderseite und der Rückseite des keramischen Substrats zu unterscheiden. Im Ergebnis kann eine Montage-Verarbeitbarkeit verbessert sein. Insbesondere ist die vorstehende Struktur verwendbar, wenn anti-reflektierende (AR) Beschichtung, Antioxidation oder Feuchtigkeits-beständige Beschichtung oder dergleichen auf die Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 angewendet wird.
  • Außerdem umfasst zum Beispiel reflektierende Schicht 630 ein wärmeleitfähiges Material.
  • Im Ergebnis kann in keramischem Leuchtstoff 620 erzeugte Wärme effizient über reflektierende Schicht 630 zu Kühlkörper 640 abgeleitet werden.
  • Außerdem enthält zum Beispiel Licht-emittierende Vorrichtung 601 weiterhin Kühlkörper 640 und Adhäsions-Schicht 650, die ein wärmeleitfähiges Material umfasst und reflektierende Schicht 630 und Kühlkörper 640 veranlasst, aneinander zu haften.
  • Im Ergebnis kann in keramischem Leuchtstoff 620 erzeugte Wärme effizient über reflektierende Schicht 630 und Adhäsions-Schicht 650 und schließlich zu Kühlkörper 640 geleitet werden.
  • Es sollte angemerkt werden, dass Licht-emittierende Vorrichtung 601 gemäß der vorliegenden Ausführungsform nicht notwendigerweise mit Adhäsions-Schicht 650 ausgestattet werden muss. Auch in diesem Fall ist, da die untere Fläche von reflektierender Schicht 630 eben ist, ein Gebiet, in dem reflektierende Schicht 630 mit Bestückungs-Fläche 641 von Kühlkörper 640 in Kontakt ist, im Vergleich mit der Struktur ohne reflektierende Schicht 630, erhöht. Im Ergebnis dessen können Wärmeleitfähigkeits-Eigenschaften verbessert werden.
  • [Andere Varianten]
  • Obwohl es in Ausführungsform 4 beschrieben wurde, dass zum Beispiel keramischer Leuchtstoff 620 durch Sintern von keramischen Teilchen, erzeugt durch Mischen von Leuchtstoffen, gebildet wird, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Beispielsweise kann keramischer Leuchtstoff 620 durch Bilden von Dünnfilm von Keramik hergestellt werden.
  • Außerdem ist es zum Beispiel auch möglich, Laser-Licht 611 aus einer End-Fläche von keramischem Leuchtstoff 620 zu emittieren, obwohl es als ein Beispiel in Ausführungsform 4 beschrieben wurde, dass Laser-Licht 611 aus einer der zwei Haupt-Flächen von keramischem Leuchtstoff 620 gestrahlt wurde.
  • Ausführungsform 5
  • Anschließend wird eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß Ausführungsform 5 beschrieben.
  • Die Licht-emittierenden Vorrichtungen gemäß vorstehend beschriebenen Japanischen ungeprüften veröffentlichten Patentanmeldungen Nm. 2012-54272 und 2013-12358 weisen ein Problem auf, indem die Wärme-Ableitungs-Eigenschaften nicht ausreichend erhöht werden. Außerdem weisen die üblichen Licht-emittierenden Vorrichtungen ein Problem auf, indem es schwierig ist, das Verdichten der Fluoreszenz bei der optischen Steuerung zu steuern oder zu regeln.
  • Um das Vorstehende anzusprechen, ist es eine Aufgabe der vorliegenden Ausführungsform, eine Licht-emittierende Vorrichtung bereitzustellen, die sowohl gute Wärme-Ableitungs-Eigenschaften als auch optische Steuerung erreichen kann.
  • Um die vorstehende Aufgabe zu erreichen, wird gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung eine Licht-emittierende Vorrichtung bereitgestellt, die einen keramischen Leuchtstoff enthält, der durch Laser angeregt wird. Der keramische Leuchtstoff weist eine Platten-förmige keramische Struktur auf und enthält: einen Emissions-Teil, der einen Leuchtstoff enthält, der durch Laser angeregt wird; und einen reflektierenden Teil, der angeordnet ist, um den Emissions-Teil zu umgeben und aus dem Emissions-Teil emittiertes Licht reflektiert.
  • Gemäß der vorliegenden Offenbarung können sowohl gute Wärme-Ableitungs-Eigenschaften als auch optische Steuerung bzw. Regelung erreicht werden.
  • [Licht-emittierende Vorrichtung]
  • Zuerst wird eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform mit Bezug auf 11 und 12 beschrieben. 11 ist eine schematische perspektivische Ansicht von Licht-emittierender Vorrichtung 701 gemäß der vorliegenden Ausführungsform. 12 ist eine Schnittansicht von Licht-emittierender Vorrichtung 701 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
  • Bezugnehmend auf 11 und 12 enthält Licht-emittierende Vorrichtung 701 Laser-Lichtquelle 710, keramischen Leuchtstoff 720 und Kühlkörper 730. Keramischer Leuchtstoff 720 enthält Emissions-Teil 721 und reflektierenden Teil 722.
  • Wenn Laser-Lichtquelle 710 Laser-Licht 711 zu Emissions-Teil 721 von keramischem Leuchtstoff 720 emittiert, emittiert Emissions-Teil 721 Licht 723. Keramischer Leuchtstoff 720 ist auf Bestückungs-Fläche 731 von Kühlkörper 730 angeordnet und auf Bestückungs-Fläche 731 fixiert.
  • In jeder von 11 und 12 wird eine normale bzw. senkrechte Richtung von Bestückungs-Fläche 731 von Kühlkörper 730 als eine Z-Achsen-Richtung ausgedrückt und zwei Richtungen parallel zu der normalen Richtung und rechtwinklig zueinander werden als eine X-Achsen-Richtung und eine Y-Achsen-Richtung ausgedrückt. Kurz gefasst ist Bestückungs-Fläche 731 parallel zu einer XY-Ebene.
  • Das Nachstehende beschreibt ein beliebiges von Struktur-Elementen in Licht-emittierender Vorrichtung 701 gemäß der vorliegenden Ausführungsform genauer.
  • [Laser-Lichtquelle]
  • Laser-Lichtquelle 710 ist zum Beispiel ein Halbleiter-Laser oder eine LED. Laser-Lichtquelle 710 wird durch Steuern von Strom betrieben, um Laser-Licht mit einer vorbestimmten Farbe (Wellenlänge) zum Emissions-Teil 721 zu emittieren. Insbesondere emittiert Laser-Lichtquelle 710 Ultraviolett-Licht oder violettes oder blaues sichtbares Licht als Laser-Licht 711. Laser-Licht 711 ist Anregungs-Licht von Leuchtstoffen, die in keramischem Leuchtstoff 720 enthalten sind. Eine Strahlungs-Intensität und eine Wellenlänge von Laser-Licht 711 sind nicht begrenzt, solange Laser-Licht 711 Elektronen des Leuchtstoffs anregen kann.
  • Obwohl 11 eine einzelne Laser-Lichtquelle 710 veranschaulicht, es ist auch möglich, dass Licht-emittierende Vorrichtung 701 eine Mehrzahl von Laser-Lichtquellen 710 enthält, wie in 12 veranschaulicht. Die Mehrzahl von Laser-Lichtquellen 710 ist so angeordnet, um Laser-Licht 711 aus jeweilig unterschiedlichen Richtungen zu Emissions-Teil 721 zu emittieren. Beispielsweise können Laser-Lichtquellen 710 in einem kreisförmigen Muster, das Emissions-Teil 721 umgibt, angeordnet sein.
  • [Keramischer Leuchtstoff]
  • Keramischer Leuchtstoff 720 ist ein keramischer Leuchtstoff, der durch Laser angeregt wird, und weist eine Platten-förmige keramische Struktur auf. In der vorliegenden Ausführungsform sind Emissions-Teil 721 und reflektierender Teil 722 in der gleichen Schicht enthalten, wie in 12 veranschaulicht. In anderen Worten ist keramischer Leuchtstoff 720 eine einzelne flache Platte in der Form und jeder von Emissions-Teil 721 und reflektierender Teil 722 ist in der Form eine Platte.
  • Bezugnehmend auf 11 ist die Form von keramischem Leuchtstoff 720 in der Draufsicht zum Beispiel ein Rechteck. Hierin bedeutet in der vorliegenden Ausführungsform ”Draufsicht” eine Ansicht aus einer durch Laser-Licht 711 bestrahlten Seite (in anderen Worten eine Ansicht aus einer positiven Z-Achsen-Richtung). Jedoch ist die Form von keramischem Leuchtstoff 720 in der Draufsicht nicht auf ein Rechteck begrenzt, sondern kann anderer Gestalt sein, wie ein Quadrat, ein Kreis und eine Ellipse.
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist keramischer Leuchtstoff 720 in der Form eine flache Platte, umfassend Keramik, wie Aluminiumoxid (Tonerde (Al2O3)).
  • Jedoch ist die Keramik ist nicht auf Aluminiumoxid begrenzt, sondern kann Zirkonoxid (Zirkoniumoxid (ZrO2)), Zinkoxid (ZnO) oder dergleichen sein.
  • Keramischer Leuchtstoff 720 wird durch Sintern keramischer Teilchen gebildet. Insbesondere werden eine keramische Substanz, wie Aluminiumoxid-Teilchen, streuende Substanz oder Sintermittel (Zusatzmittel), und Leuchtstoffe zusammen vermischt, und dann wird das resultierende Gemisch mit Bindemittel versetzt und heiß-geformt, und dann gebrannt, um keramischen Leuchtstoff 720 zu bilden.
  • In diesem Fall wird Emissions-Teil 721 durch Zusetzen von Leuchtstoffen zu einer vorbestimmten Region gebildet, in welcher Emissions-Teil 721 gebildet werden soll. Beispielsweise ist Emissions-Teil 721 Aluminiumoxid, einschließlich Leuchtstoffe. Emissions-Teil 21 ist zum Beispiel in dem Mittel-Teil von keramischem Leuchtstoff 720 angeordnet. Der Mittel-Teil ist zum Beispiel eine Region, einschließlich der Mitte (oder Schwerpunkt) von keramischem Leuchtstoff 720. Emissions-Teil 721 ist zum Beispiel eine Kreis-Form in der Draufsicht. Jedoch kann Emissions-Teil 721 beliebige Formen aufweisen. Die Form von Emissions-Teil 721 in der Draufsicht kann andere Formen aufweisen, wie ein Quadrat, ein Rechteck und eine Ellipse.
  • Die Leuchtstoffe sind nicht begrenzt und können beliebige Leuchtstoffe, wie gelbe Leuchtstoffe, rote Leuchtstoffe oder grüne Leuchtstoffe, oder eine Kombination dieser farbigen Leuchtstoffe sein. Beispielsweise können YAG Leuchtstoff-Teilchen, CASN (CaAlSiN3) oder dergleichen als die Leuchtstoffe verwendet werden.
  • Wenn Emissions-Teil 721 durch Laser-Licht 711 bestrahlt wird, werden die Elektronen der Leuchtstoffe angeregt. Wenn die angeregten Elektronen zu deren Grund-Zustand zurückfallen, wird Licht (Fluoreszenz) emittiert. Die Fluoreszenz wird teilweise direkt zu einer durch Laser 711 bestrahlten Seite emittiert (hierin anschließend als ”Licht-emittierende Seite” bezeichnet), und teilweise an reflektierendem Teil 722 reflektiert (Grenze 724 zwischen reflektierendem Teil 722 und Emissions-Teil 721) oder Bestückungs-Fläche 731 von Kühlkörper 730, um zu der Licht-emittierenden Seite von Laser-Licht 711 geleitet zu werden.
  • Außerdem kann aus Emissions-Teil 721 emittiertes Licht 723 durch die Leuchtstoffe und Laser-Licht 711, das Anregungs-Licht ist, emittierte Fluoreszenz einschließen. In anderen Worten kann Licht-emittierende Vorrichtung 701 synthetisches Licht der Fluoreszenz und Laser-Licht 711 nach außen als Licht 723 emittieren. Beispielsweise, wenn blaues Licht als Laser-Licht 711 verwendet wird, wird Laser-Licht 711 in keramischem Leuchtstoff 721 gestreut, so dass Teil von Laser-Licht 711 aus keramischem Leuchtstoff 721 als blaues Licht emittiert wird, ohne absorbiert zu werden und in den Leuchtstoffen umgewandelt. Deshalb ist keramischer Leuchtstoff 721 in der Lage, weißes Licht 723 zu emittieren, das aus dem blauen Licht und die Fluoreszenz (zum Beispiel gelbes Licht), emittiert aus den Leuchtstoffen, erzeugt wird.
  • Reflektierender Teil 722 ist angeordnet, um Emissions-Teil 721 zu umgeben und reflektiert Licht 723, emittiert aus Emissions-Teil 721. In der vorliegenden Ausführungsform ist reflektierender Teil 722 an dem Rand von keramischem Leuchtstoff 720 angeordnet und weist einen Licht-Reflexionsgrad auf. Insbesondere ist reflektierender Teil 722 ein Teil von keramischem Leuchtstoff 720, der keine Leuchtstoffe einschließt. Die Form von reflektierendem Teil 722 in der Draufsicht hängt von der Form von keramischem Leuchtstoff 720 und der Form von Emissions-Teil 721 ab. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Form von reflektierendem Teil 722 in der Draufsicht eine Schleife, deren äußerer Rand Seiten eines Rechtecks bildet und der innere Rand ist kreisförmig.
  • Reflektierender Teil 722 weist einen hohen Licht-Reflexionsgrad und eine geringe Licht-Absorption auf. Es sollte angemerkt werden, dass die Licht-Reflexion auf reflektierenden Teil 722 nicht auf Spiegel-Reflexion begrenzt ist, sondern auch diffuse Reflexion sein kann. Der Licht-Reflexionsgrad auf reflektierendem Teil 722 ist zum Beispiel 80% oder höher oder vorzugsweise 90% oder höher. Die Licht-Absorption in reflektierendem Teil 722 ist zum Beispiel 20% oder geringer oder vorzugsweise 10% oder geringer. Beispielsweise ist reflektierender Teil 722 weißes Aluminiumoxid, das keine Leuchtstoffe enthält.
  • Keramischer Leuchtstoff 720 wird auf Kühlkörper 730 angeordnet und an Kühlkörper 730 fixiert. Beispielsweise durch Drücken des äußeren Rands von keramischem Leuchtstoff 720, in anderen Worten reflektierender Teil 722, wird keramischer Leuchtstoff 720 an Kühlkörper 730 fixiert. Das Verfahren zum Drücken von reflektierendem Teil 722 ist nicht begrenzt. Beispielsweise ist es möglich, Haken-förmige Nägel, die aus Bestückungs-Fläche 731 von Kühlkörper 730 herausragen, zu verwenden, um die obere Fläche von reflektierendem Teil 722 zu drücken (die Laser-Einfalls-Fläche, auf welcher Laser-Licht 711 auftrifft). Es ist weiterhin möglich, reflektierenden Teil 722 durch Schrauben oder Hämmern zu drücken.
  • Diese Struktur hindert Emissions-Teil 721 daran, gedrückt zu werden. Im Ergebnis ist es möglich, keramischen Leuchtstoff 720 ohne Blockieren der Emission von Licht 723 aus Emissions-Teil 721 zu fixieren.
  • [Kühlkörper]
  • Kühlkörper 730 ist ein Beispiel eines Wärme-Ableiters, auf welchem keramischer Leuchtstoff 720 angeordnet ist. Kühlkörper 730 ist ein Wärme-Ableiter-Bauteil, das in Emissions-Teil 721 (spezieller Leuchtstoffe) in keramischem Leuchtstoff 720 erzeugte Wärme nach außen (Atmosphäre) ableitet. Deshalb wird Kühlkörper 730 vorzugsweise so gebildet, dass er aus einer Substanz mit einer hohen Wärmeleitfähigkeit, wie ein Metall, besteht. Kühlkörper 730 umfasst zum Beispiel Aluminium-Druckgießen, einschließlich Aluminium-Legierung. Außerdem kann Kühlkörper 730 zum Beispiel mit einer Mehrzahl von Wärme-ableitenden Lamellen ausgestattet sein (nicht veranschaulicht).
  • Bestückungs-Fläche 731 von Kühlkörper 730 ist eine der Flächen von Kühlkörper 730, und ist eine Fläche, auf welcher keramischer Leuchtstoff 720 angeordnet ist. Bestückungs-Fläche 731 ist verspiegelt. Beispielsweise durch Polieren von einer der Flächen von Kühlkörper 730 wird Bestückungs-Fläche 731 mit der sich ergebenden verspiegelten Fläche gebildet. Dies erlaubt Bestückungs-Fläche 731 aus Emissions-Teil 721 emittiertes Licht 723 zu reflektieren. Im Ergebnis kann die Licht-Extraktions-Effizienz verbessert werden.
  • [Wirkungen usw.]
  • Wird ein Leuchtstoff, der durch Laser angeregt wird, verwendet, ist es, wie bei Licht-emittierender Vorrichtung 701 gemäß Ausführungsform 5 erforderlich, in dem Leuchtstoff erzeugte Wärme zu einem Kühlkörper effizient abzuleiten. Beispielsweise ist es durch Erhöhen eines Gebiets, wobei der Leuchtstoff und der Kühlkörper in Kontakt miteinander sind, möglich, die in dem Leuchtstoff erzeugte Wärme zu dem Kühlkörper effizient abzuleiten.
  • Jedoch, wenn das Gebiet des Leuchtstoffs (Emissions-Teil 721) erhöht ist, ist ein Gebiet, aus welchem Licht emittiert wird, auch erhöht, so dass optische Steuerung bzw. Regelung schwierig wird. Die Fluoreszenz (und Laser-Licht), verursacht durch Strahlung von Laser-Licht, wandert in den Leuchtstoff und wird dann nach außen emittiert. Das Erhöhen des Gebiets des Leuchtstoffs erhöht die Region, über welche das Licht wandert, was schließlich ein Gebiet erhöht, aus welchem das Licht emittiert wird. Deshalb nimmt zum Beispiel eine Linse zum Sammeln der Fluoreszenz in der Größe zu, was die optische Steuerung bzw. Regelung schwierig macht. Um die optische Steuerung bzw. Regelung leicht zu machen, ist es bevorzugt, dass Licht aus einer engen Region emittiert wird.
  • Um dies anzusprechen, enthält Licht-emittierende Vorrichtung 701 gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend beschrieben, keramischen Leuchtstoff 720, der durch Laser angeregt wird. Keramischer Leuchtstoff 720 weist eine Platten-förmige keramische Struktur auf und enthält: Emissions-Teil 721, der einen Leuchtstoff enthält, der durch Laser angeregt wird; und reflektierenden Teil 722, der bereitgestellt wird, um Emissions-Teil 721 zu umgeben und reflektiertes Licht 723, das aus Emissions-Teil 721 emittiert wird. Außerdem enthält zum Beispiel Licht-emittierende Vorrichtung 701 auch Kühlkörper 730, auf welchem keramischer Leuchtstoff 720 angeordnet ist.
  • Bei der vorstehend genannten Struktur wandert die in Emissions-Teil 721 erzeugte Wärme, die durch reflektierenden Teil 722 umgeben ist, zu den End-Teilen von keramischem Leuchtstoff 720 hinter Grenze 724 zwischen Emissions-Teil 721 und reflektierendem Teil 722. In anderen Worten, da sowohl Emissions-Teil 721 als auch reflektierender Teil 722 Keramik umfassen, wird Wärme an Grenze 724 zwischen Emissions-Teil 721 und reflektierendem Teil 722 glatt geleitet. Deshalb verbreitet sich die in Emissions-Teil 721 erzeugte Wärme in eine ebene Richtung. Im Ergebnis ist es möglich, die Wärme aus gesamten keramischen Leuchtstoff 720 effizient zu Kühlkörper 730 zu leiten.
  • Andererseits wird aus Emissions-Teil 721 emittiertes Licht 723 an Grenze 724 zwischen Emissions-Teil 721 und reflektierendem Teil 722 reflektiert. Deshalb wird Licht 723 aus Emissions-Teil 721 ohne in eine ebene Richtung verbreitet zu werden emittiert. Im Ergebnis kann eine Linse in der Größe verkleinert werden und die Freiheit des optischen Aufbaus ist verbessert.
  • Wie vorstehend beschrieben, kann Licht-emittierende Vorrichtung 701 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Gebiet von Emissions-Teil 721 verringern und ein Gebiet erhöhen, bei dem keramischer Leuchtstoff 720 und Kühlkörper 730 in Kontakt miteinander sind. Im Ergebnis können gute Wärme-Ableitungs-Eigenschaften und optische Steuerung bzw. Regelung erreicht werden.
  • Außerdem sind zum Beispiel Emissions-Teil 721 und reflektierender Teil 722 in der gleichen Schicht enthalten.
  • Diese Struktur kann die Dicke von keramischem Leuchtstoff 720 senken und eine Größe von Licht-emittierender Vorrichtung 701 vermindern. Da außerdem Licht an Grenze 724 zwischen Emissions-Teil 721 und reflektierendem Teil 722 reflektiert werden kann, können Licht-Sammel-Eigenschaften von Licht 723 erhöht werden.
  • Außerdem ist zum Beispiel Bestückungs-Fläche 731, an welcher keramischer Leuchtstoff 720 von Kühlkörper 730 angeordnet ist, verspiegelt.
  • Diese Struktur erlaubt Bestückungs-Fläche 731, aus Emissions-Teil 721 emittiertes Licht 723 zu reflektieren. Im Ergebnis kann Licht-Extraktions-Effizienz verbessert werden.
  • [Variante 1]
  • Das Nachstehende beschreibt eine Variante von Licht-emittierender Vorrichtung 701 gemäß Ausführungsform 5 mit Bezug auf 13.
  • Es wurde in Ausführungsform 5 beschrieben, dass Licht-emittierende Vorrichtung 701 Licht 723 gegen eine durch Laser-Licht 711 bestrahlte Seite emittiert (in anderen Worten in eine positive Z-Achsen-Richtung). Jedoch ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Beispielsweise ist es möglich, Licht 723 zu der Seite gegenüber der durch Laser-Licht 711 bestrahlten Seite (in eine negative Z-Achsen-Richtung), in anderen Worten zu Kühlkörper 730 zu emittieren. Es ist weiterhin möglich, Licht 723 zu den beiden Seiten zu emittieren.
  • 13 ist eine Schnittansicht von Licht-emittierender Vorrichtung 701a gemäß Variante 1 von Ausführungsform 5.
  • Bezugnehmend auf 13 unterscheidet sich Licht-emittierende Vorrichtung 701a von Licht-emittierender Vorrichtung 701, veranschaulicht in 12, dahingehend, dass Kühlkörper 730 durch Kühlkörper 730a neu angeordnet ist. Die nachstehende Beschreibung wird hauptsächlich für die Unterschiede aus Ausführungsform 5 angegeben.
  • Kühlkörper 730a unterscheidet sich von Kühlkörper 730 in der Bereitstellung von Durchbrechung 732. Durchbrechung 732 dringt in Kühlkörper 730 in einer Dicken-Richtung (Z-Achsen-Richtung).
  • Durchbrechung 732 wird in der gleichen Region wie Emissions-Teil 721 bereitgestellt, wenn aus der Dicken-Richtung von keramischem Leuchtstoff 720 (Z-Achsen-Richtung) betrachtet. Beispielsweise weisen in der Draufsicht Emissions-Teil 721 und Durchbrechung 732 die identischen Formen auf.
  • Diese Struktur erlaubt aus Emissions-Teil 721 emittiertem Licht 723 gegen Kühlkörper 730 über Durchbrechung 732 zu wandern.
  • [Variante 2]
  • Das Nachstehende beschreibt eine Licht-emittierende Vorrichtung gemäß Variante 2 von Ausführungsform 5 mit Bezug auf 14.
  • 14 ist eine Schnittansicht von Licht-emittierender Vorrichtung 701b gemäß Variante 2 von Ausführungsform 5.
  • Bezugnehmend auf 14 unterscheidet sich Licht-emittierende Vorrichtung 701b von Licht-emittierender Vorrichtung 701, veranschaulicht in 12, dahingehend, dass keramischer Leuchtstoff 720 durch keramischen Leuchtstoff 720b neu angeordnet ist. Keramischer Leuchtstoff 720b enthält Emissions-Teil 721b und reflektierenden Teil 722b.
  • Obwohl Emissions-Teil 721b und reflektierender Teil 722b die gleichen Funktionen wie jene von Emissions-Teil 721 bzw. reflektierendem Teil 722 gemäß Ausführungsform 5 aufweisen, ist die Grenze zwischen Emissions-Teil 721b und reflektierendem Teil 722b verschieden von der Grenze zwischen Emissions-Teil 721 und reflektierendem Teil 722. Insbesondere neigt sich Grenze 724b zwischen Emissions-Teil 721b und reflektierendem Teil 722b hinsichtlich einer Dicken-Richtung von keramischem Leuchtstoff 720b (Z-Achsen-Richtung). Die Neigung ist ein beliebiger gewünschter Winkel.
  • Durch Einstellen des Neigungswinkels bei der Herstellung von keramischem Leuchtstoff 720b ist es möglich, Licht 723 zu sammeln. In anderen Worten kann die gewünschte Licht-Verteilung erreicht werden.
  • Anderes
  • Daher ist, obwohl die Licht-emittierende Vorrichtung gemäß der vorliegenden Offenbarung, basierend auf Ausführungsformen 4 und 5 und Varianten 1 und 2 von Ausführungsform 5, beschrieben wurde, die vorliegende Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Varianten begrenzt.
  • Beispielsweise wurde es in Ausführungsformen 4 und 5 beschrieben, dass Licht-emittierende Vorrichtungen 601 und 701 Laser-Lichtquellen 610 bzw. 710 einschließen. Jedoch schließen Licht-emittierende Vorrichtungen 601 und 701 nicht notwendigerweise Laser-Lichtquellen 610 bzw. 710 ein. Beispielsweise können keramischer Leuchtstoff 620 oder 720 Licht 621 oder 723 emittieren, durch aus einer anderen Laser-Lichtquelle emittiertes Laser-Licht.
  • Obwohl es zum Beispiel in Ausführungsformen 4 und 5 beschrieben wurde, dass Licht-emittierende Vorrichtungen 601 und 701 Kühlkörper 640 bzw. 730 einschließen, schließen Licht-emittierende Vorrichtungen 601 und 701 nicht notwendigerweise einen Wärme-Ableiter, wie Kühlkörper 640 bzw. 730, ein. Beispielsweise kann jeder von keramischen Leuchtstoffen 620 und 720 auf einem Bauteil angeordnet sein, das kein Wärme-Ableiter ist, oder durch ein Halte-Bauteil, wie eine Klammer, gehalten werden. Auch wenn Kühlkörper 640 nicht bereitgestellt wird, kann reflektierende Schicht 630 Licht 621 reflektieren, wodurch sich die Licht-Extraktions-Effizienz erhöht. Auch wenn Kühlkörper 730 nicht bereitgestellt wird, verbreitet sich in Emissions-Teil 721 erzeugte Wärme in gesamtem keramischem Leuchtstoff 720. Deshalb ist zum Beispiel ein Gebiet in Kontakt mit Luft (Atmosphäre) erhöht, um Wärme-Ableitungs-Eigenschaften zu erhöhen.
  • Obwohl es in Ausführungsformen 4 und 5 beschrieben wurde, dass zum Beispiel keramische Teilchen, die mit Leuchtstoffen in einer vorbestimmten Region vermischt werden, gesintert werden, um keramischen Leuchtstoff 720 zu bilden, ist die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Beispielsweise kann keramischer Leuchtstoff 720 durch Bilden eines Dünnfilms von Keramik gebildet werden. Beispielsweise ist es möglich, Keramik direkt von Bestückungs-Fläche 731 von Kühlkörper 730 zur Bildung von keramischem Leuchtstoff 720 aufwachsen zu lassen. In anderen Worten können keramischer Leuchtstoff 720 und Kühlkörper 730 integriert sein.
  • Außerdem sind zum Beispiel, obwohl es in Ausführungsformen 4 und 5 beschrieben wurde, dass jeder von keramischen Leuchtstoffen 620 und 720 in der Form eine einzige ebene Platte ist, die Formen der keramischen Leuchtstoffe nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Beispielsweise kann keramischer Leuchtstoff 720 reflektierenden Teil 722 einschließen, der in der Form eine flache Platte ist, und Emissions-Teil 721, der auf einer Haupt-Fläche von reflektierendem Teil 722 bereitgestellt wird. In anderen Worten können reflektierender Teil 722 und Emissions-Teil 721 übereinander gestapelt werden. Darüber hinaus ist die Form von jedem der keramischen Leuchtstoffe 620 und 720 nicht auf die ebene Platte (im Wesentlichen würfelförmig mit ebenen Flächen) begrenzt, kann jedoch ein Polyeder sein, das wie eine flache Spanplatte bzw. eine abgeplatzte ebene Platte aussieht.
  • Beispielsweise ist, obwohl es in Ausführungsformen 4 und 5 beschrieben wurde, dass der Mittel-Teil von keramischem Leuchtstoff 720 mit Emissions-Teil 721 ausgestattet ist, die vorliegende Offenbarung nicht auf dieses Beispiel begrenzt. Beispielsweise kann Emissions-Teil 721 in einer Region bereitgestellt werden, die nicht die Mitte von keramischem Leuchtstoff 720 einschließt. Außerdem ist die Anzahl von bereitgestelltem Emissions-Teil 721 nicht auf eine begrenzt. Eine Mehrzahl von Emissions-Teilen 721 kann für keramischen Leuchtstoff 720 bereitgestellt werden.
  • Außerdem ist es zum Beispiel möglich, eine reflektierende Schicht auf einer unteren Fläche von keramischem Leuchtstoff 720 (eine Fläche in Kontakt mit Kühlkörper 730) bereitzustellen. Insbesondere kann die reflektierende Schicht in Kontakt mit der unteren Fläche von keramischem Leuchtstoff 720 sein und zum Beispiel ein aufgedampfter Metallfilm, umfassend Aluminium, Silber oder dergleichen, sein. Die reflektierende Schicht ist nicht auf ein Metall begrenzt, sondern kann andere wärmeleitfähige Materialien (TIM) sein.
  • Es ist auch möglich, eine Adhäsions-Schicht bereitzustellen, umfassend ein wärmeleitfähiges Material zwischen der reflektierenden Schicht und Kühlkörper 730 (Bestückungs-Fläche 731), um die reflektierende Schicht und Kühlkörper 730 aneinander anzuhaften. Die Adhäsions-Schicht ist zum Beispiel Lot, Silberpaste oder dergleichen.
  • Jede von Licht-emittierenden Vorrichtungen 601, 701, 701a und 710b kann bei verschiedenen Licht-emittierenden Vorrichtungen, wie Beleuchtungs-Einrichtungen, Projektoren und Laser-Pointern, anwendbar sein.
  • Die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Varianten begrenzt. Obwohl das Vorangehende, was als die beste Ausführungsform betrachtet wird, und/oder andere Beispiele beschrieben hat, ist es verständlich, dass verschiedene Modifizierungen darin vorgenommen werden können und der hierin offenbarte Gegenstand in verschiedenen Formen und Beispielen implementiert werden kann, und dass sie in zahlreichen Anwendungen angewendet werden können, wobei nur einige von ihnen hierin beschrieben wurden. Es ist durch die nachstehenden Ansprüche vorgesehen, dass beliebige und alle Modifizierungen und Varianten, die in den tatsächlichen Umfang der vorliegenden Lehren fallen, beansprucht werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 10, 10a
    Wellenlängen-Umwandlungs-Element
    11
    Substrat
    12
    dichroitische Spiegel-Schicht
    12a, 18a
    wenig brechende Schicht
    12b, 18b
    stark brechende Schicht
    13
    SiO2-Schicht
    14
    ZnO-Schicht
    15
    Leuchtstoff-Schicht
    16
    Leuchtstoff
    17
    Metall-Schicht
    18
    Reflexsions-verstärkende Schicht
    19b
    Al reflektierende Schicht
    20
    Projektor
    100
    Bestrahlungs-Einheit
    200, 601, 701, 701a, 701b
    Licht-emittierender Vorrichtung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • WO 2013/175773 [0004]
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    • JP 2013-12358 [0116, 0117, 0170]

Claims (13)

  1. Wellenlängen-Umwandlungs-Element mit: einem Substrat; einer reflektierenden Schicht über dem Substrat, wobei die reflektierende Schicht zumindest einen Teil des Lichts, der von oben einfällt, reflektiert; einer amorphen Schicht über der reflektierenden Schicht, wobei die amorphe Schicht Licht aussendet; einer Metall-Oxid-Schicht über der amorphen Schicht, wobei die Metall-Oxid-Schicht Licht aussendet; und einer Leuchtstoff-Schicht auf der Metall-Oxid-Schicht, wobei die Leuchtstoff-Schicht eine Mehrzahl von Leuchtstoffen einschließt, wobei die Leuchtstoff-Schicht weiterhin ein Metall-Oxid zwischen der Mehrzahl von Leuchtstoffen enthält, und das Metall-Oxid in der Leuchtstoff-Schicht und ein Metall-Oxid in der Metall-Oxid-Schicht dasselbe sind.
  2. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Schicht eine dichroitische Spiegel-Schicht ist.
  3. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach Anspruch 2, wobei die dichroitische Spiegel-Schicht eine wenig brechende Schicht und eine stark brechende Schicht enthält, und die amorphe Schicht eine Dicke größer als oder gleich einer Dicke der wenig brechenden Schicht aufweist.
  4. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach Anspruch 1, wobei die reflektierende Schicht eine reflektierende Schicht aus Metall ist.
  5. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach Anspruch 4, wobei die reflektierende Schicht aus Metall eine die Reflexion erhöhende Schicht enthält, die eine wenig brechende Schicht und eine stark brechende Schicht enthält, und die amorphe Schicht eine Dicke größer als oder gleich einer Dicke der wenig brechenden Schicht aufweist.
  6. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, wobei die reflektierende Schicht aus Metall eine reflektierende Schicht enthält, die Aluminium (Al) umfasst.
  7. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die amorphe Schicht eines von SiO2 und TiO2 umfasst.
  8. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Metall-Oxid-Schicht ZnO umfasst.
  9. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach Anspruch 3 oder Anspruch 5, wobei die wenig brechende Schicht eines von SiO2 und Al2O3 umfasst, und die stark brechende Schicht eines von TiO2 und Nb2O3 umfasst.
  10. Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Substrat eines von einem Saphir-Substrat und einem Silizium-Substrat umfasst.
  11. Licht-emittierende Vorrichtung mit: dem Wellenlängen-Umwandlungs-Element nach einem der Ansprüche 1 bis 10; und einer Bestrahlungs-Einheit, konfiguriert zum Bestrahlen des Wellenlängen-Umwandlungs-Elements mit Licht, das die Mehrzahl von Leuchtstoffen anregt.
  12. Projektor, umfassend die Licht-emittierende Vorrichtung nach Anspruch 11.
  13. Verfahren zur Herstellung eines Wellenlängen-Umwandlungs-Elements, wobei das Verfahren umfasst: Bilden einer reflektierenden Schicht über einem Substrat, wobei die reflektierende Schicht zumindest einen Teil des Lichts, das von oben einfällt, reflektiert; Bilden einer amorphen Schicht über der reflektierenden Schicht, wobei die amorphe Schicht Licht aussendet; Bilden einer Metall-Oxid-Schicht über der amorphen Schicht, wobei die Metall-Oxid-Schicht Licht aussendet; Abscheiden einer Mehrzahl von Leuchtstoffen auf der Metall-Oxid-Schicht; und Bilden einer Leuchtstoff-Schicht, die ein Metall-Oxid einschließt, zwischen der Mehrzahl von Leuchtstoffen durch Kristall-Wachstum der Metall-Oxid-Schicht, und das Metall-Oxid in dem Leuchtstoff und ein Metall-Oxid in der Metall-Oxid-Schicht dieselben sind.
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