DE102016118978B4

DE102016118978B4 - Beleuchtungsvorrichtung und Beleuchtungsgerät

Info

Publication number: DE102016118978B4
Application number: DE102016118978.2A
Authority: DE
Inventors: Noboru IIZAWA; Masahito Yamana; Yoshiyuki Nakano
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2015-10-09
Filing date: 2016-10-06
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2036-10-07
Also published as: JP2017073368A; US20170102139A1; DE102016118978A1; JP6604473B2; CN106838844A

Abstract

Beleuchtungsvorrichtung (10), umfassend:ein Substrat (22), das lichtdurchlässig ist und mehrere Bereiche aufweist, in denen eine Leuchtstoffschicht (24) ausgebildet ist;eine Wärmeübertragungsplatte (26), die eine erste Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats (22) aufweist und mehrere erste Öffnungen (27) aufweist, die die mehreren Bereiche überlappen; undeine Wärmeableitungsplatte (28), die eine Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer zweiten Oberfläche der Wärmeübertragungsplattem (26) gegenüber der ersten Oberfläche aufweist und eine zweite Öffnung (29) aufweist, welche die mehreren ersten Öffnungen (27) überlappt, wobeidas Substrat (22) eine Mehrzahl der Bereiche aufweist unddie Wärmeübertragungsplatte (26) eine Mehrzahl der ersten Öffnungen (27) aufweist, von denen jede einen anderen Bereich der Mehrzahl von Bereichen überlappt.

Description

[Technisches Gebiet]
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungsvorrichtung und ein Beleuchtungsgerät.
[Stand der Technik]
Es ist eine Beleuchtungsvorrichtung bekannt, die weißes Licht durch Umwandeln eines Teils von blauem Licht von einer Lichtquelle (Laserdiode (LD)) oder einer Leuchtdiode (LED) mittels eines Leuchtstoffs in gelbes Licht umwandelt (vgl. z.B. das Patentdokument (PTL) 1).
Weiter sind aus [PTL 2] Beleuchtungsmodule mit hohem Ausgabelichtstrom und hoher Helligkeit bekannt, die eine Anregungslichtquelle und ein Wellenlängenumwandlungsteil mit mehrkanaliger Wärmeableitung verwenden. Die Anregungslichtquelle ist eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode, die im UV- und/oder Blaubereich emittiert. Das lumineszierende Material im Wellenlängenkonversionsteil absorbiert das Anregungslicht und emittiert Licht längerer Wellenlänge.
Im Hinblick auf die Unterstützung eines Einbaus an verschiedenen Stellen, die Ästhetik und die Herstellungskosten besteht ein Bedarf zur Verminderung der Größe von Beleuchtungsvorrichtungen.
[Dokumentenliste]
[Patentdokument]

[PTL 1] JP 5 556 256 B2
[PTL 2] US 2013 / 0 100 635 A1

[Zusammenfassung der Erfindung]
[Technisches Problem]
Die Wärmemenge, die durch den Leuchtstoff beim Umwandeln der Farbe (Wellenlänge) des Lichts erzeugt wird, nimmt mit der Intensität des Lichts zu, das den Leuchtstoff anregt. Typischerweise verschlechtert sich das Lichtumwandlungsleistungsvermögen eines Leuchtstoffs in Hochtemperaturumgebungen. Folglich besteht ein Bedarf für eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Verschlechterung des Lichtumwandlungsleistungsvermögens durch effizientes Ableiten von Wärme, die durch den Leuchtstoff erzeugt worden ist, aus der Beleuchtungsvorrichtung heraus verhindert, so dass verhindert wird, dass sich die Temperatur des Leuchtstoffs erhöht. Die Wärmemenge, die aus der Beleuchtungsvorrichtung abgeleitet wird, nimmt typischerweise durch Vergrößern der Oberfläche des Wärmeableitungsmechanismus in der Beleuchtungsvorrichtung zu, jedoch ist das Vergrößern der Oberfläche des Wärmeableitungsmechanismus dahingehend problematisch, das dies zu einer Erhöhung der Gesamtgröße der Beleuchtungsvorrichtung führt, was im Gegensatz zu dem vorstehend beschriebenen Bedarf zur Verminderung der Größe von Beleuchtungsvorrichtungen steht.
Im Hinblick darauf ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Beleuchtungsvorrichtung bereitzustellen, bei der sowohl eine Zunahme der Gesamtgröße vermieden wird, als auch Wärme effizient abgeleitet wird.
[Lösung des Problems]
Zum Lösen der vorstehend genannten Aufgabe umfasst eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß eines Aspekts der vorliegenden Erfindung ein Substrat, das lichtdurchlässig ist und einen oder mehrere Bereich(e) aufweist, in dem oder denen eine Leuchtstoffschicht ausgebildet ist, eine Wärmeübertragungsplatte, die eine erste Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats aufweist und eine oder mehrere erste Öffnung(en) aufweist, die den einen oder die mehreren Bereich(e) überlappt oder überlappen, und eine Wärmeableitungsplatte, die eine Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer zweiten Oberfläche der Wärmeübertragungsplatte gegenüber der ersten Oberfläche aufweist und eine zweite Öffnung aufweist, welche die eine oder die mehreren erste(n) Öffnung(en) überlappt.
[Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung]
Mit der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Zunahme der Gesamtgröße verhindert werden und Wärme kann effizient abgeleitet werden.
Figurenliste

1 ist eine Außenansicht eines Beleuchtungsgeräts gemäß einer Ausführungsform,
2 ist eine Querschnittsansicht der Innenstruktur einer Beleuchtungsvorrichtung, die in das Beleuchtungsgerät gemäß der Ausführungsform einbezogen ist,
3 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht eines Halters und einer Leuchtstoffkomponente, die in die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform einbezogen sind,
4 ist eine Querschnittsansicht des Halters und der Leuchtstoffkomponente, die in die Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform einbezogen sind,
5 ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats gemäß der Ausführungsform,
6 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmeübertragungsplatte gemäß der Ausführungsform,
7 ist eine Querschnittsansicht der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform,
8 zeigt eine Temperaturverteilung eines Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der verwandten Technologie 1,
9 zeigt eine Temperaturverteilung eines Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der verwandten Technologie 2,
10 zeigt eine Temperaturverteilung eines Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der verwandten Technologie 3,
11 zeigt eine Temperaturverteilung eines Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform,
12 ist eine perspektivische Ansicht, welche die detaillierte Struktur einer Linse der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt,
13 ist eine Draufsicht einer Beugungslinsengruppierung gemäß der Ausführungsform,
14 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV in der 13,
15 ist eine perspektivische Ansicht, die Wege von Licht zeigt, das durch die Beugungslinsengruppierung gemäß der Ausführungsform hindurchtritt,
16 ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats gemäß der Variation 1 der Ausführungsform,
17 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmeübertragungsplatte gemäß der Variation 1 der Ausführungsform,
18 ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats gemäß der Variation 2 der Ausführungsform und
19 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmeübertragungsplatte gemäß der Variation 2 der Ausführungsform.

[Beschreibung von Ausführungsformen]
Im Folgenden wird eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die nachstehend beschriebene Ausführungsform ein spezifisches, bevorzugtes Beispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Zahlenwerte, Formen, Materialien, Elemente, die Anordnung und die Verbindung der Elemente, Schritte, die Reihenfolge der Schritte, usw., die in der folgenden Ausführungsform gezeigt sind, sind lediglich Beispiele und beschränken daher die vorliegende Erfindung nicht. Daher sind von den Elementen in der folgenden Ausführungsform diejenigen, die nicht in irgendeinem der unabhängigen Ansprüche angegeben sind, die den allgemeinsten Teil der vorliegenden Erfindung festlegen, als optionale Elemente beschrieben. Es sollte auch beachtet werden, dass die Zeichnungen schematisch und nicht notwendigerweise genaue Darstellungen sind.
AUSFÜHRUNGSFORM
In dieser Ausführungsform wird eine Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, bei der sowohl eine Zunahme der Gesamtgröße vermieden wird, als auch Wärme effizient abgeleitet wird. Es sollte beachtet werden, dass entsprechende Bezugszeichen entsprechende Elemente bezeichnen. Dabei kann eine überlappende Beschreibung weggelassen sein. Es sollte auch beachtet werden, dass in der folgenden Beschreibung auf die XYZ-Koordinatenachsen, die in den Zeichnungen angegeben sind, Bezug genommen werden kann.
Die 1 ist eine Außenansicht eines Beleuchtungsgeräts 1 gemäß einer Ausführungsform.
Wie es in der 1 gezeigt ist, umfasst das Beleuchtungsgerät 1 eine Lichtquelle S, eine Lichtleitfaser F und eine Beleuchtungsvorrichtung 10.
Die Lichtquelle S ist eine Lichtquelle, die Licht emittiert, und ist z.B. eine Laserdiode (LD) oder eine Leuchtdiode (LED). Insbesondere ist die Lichtquelle S eine LD oder LED, die blaues Licht emittiert, jedoch kann die Lichtquelle S Licht mit einer anderen Farbe emittieren.
Die Lichtleitfaser F weist eine zweiteilige Struktur auf, die aus einem Kern mit einem hohen Brechungsindex und einer Hülle mit einem niedrigen Brechungsindex ausgebildet ist, die den Kern umgibt. Die Lichtleitfaser F wirkt als Lichtübertragungsweg zum Leiten von Licht von der Lichtquelle S zu der Beleuchtungsvorrichtung 10. Der Kern und die Hülle sind beide aus Quarzglas oder einem Kunststoff, der eine hohe Lichtdurchlässigkeit aufweist, hergestellt.
Die Beleuchtungsvorrichtung 10 beleuchtet deren umgebenden Bereich durch Emittieren von Licht, das von der Lichtquelle S mittels der Lichtleitfaser F übertragen worden ist. Die Beleuchtungsvorrichtung 10 weist eine Leuchtstoffschicht auf, welche die Farbe (Wellenlänge) des gesamten oder eines Teils des Lichts umwandelt, das von der Lichtleitfaser F erhalten worden ist. Beispielsweise ist die Leuchtstoffschicht aus einem gelben Leuchtstoff ausgebildet, der blaues Licht in gelbes Licht umwandelt, und der z.B. mit einem Harz eingekapselt ist. In diesem Fall erzeugt die Beleuchtungsvorrichtung 10 weißes Licht und beleuchtet deren Umgebungsbereich mit weißem Licht als Folge davon, dass der gelbe Leuchtstoff einen Teil des blauen Lichts, das von der Lichtquelle S übertragen worden ist, in gelbes Licht umwandelt.
Nachstehend wird der Aufbau der Beleuchtungsvorrichtung 10 detailliert beschrieben.
Die 2 ist eine Querschnittsansicht der Innenstruktur der Beleuchtungsvorrichtung 10, die in das Beleuchtungsgerät 1 gemäß einer Ausführungsform einbezogen ist. Der Querschnitt der Beleuchtungsvorrichtung 10, der in der 2 gezeigt ist, verläuft entlang der Linie II-II, die in der 1 gezeigt ist.
Wie es in der 2 gezeigt ist, umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 10 die Faserkupplung 12, die Linse 14, die Linse 30, die Linsengruppierung 15, den Halter 16 und die Leuchtstoffkomponente 20.
Die Faserkupplung 12 ist eine optische Komponente, die mit der Lichtleitfaser F verbunden ist und Licht, das in der positiven Richtung entlang der Z-Achse von der Lichtquelle S über die Lichtleitfaser F übertragen worden ist, in die Beleuchtungsvorrichtung 10 leitet.
Die Linse 14 ist eine optische Komponente, die den Weg von Licht ändert, das von der Faserkupplung 12 darauf einfällt.
Die Linsengruppierung 15 ist eine optische Komponente, die den Weg von Licht ändert, das durch die Linse 14 durchgelassen worden ist. Insbesondere ändert (trennt) die Linsengruppierung 15 den Weg von Licht durch Trennen des darauf einfallenden Lichts in eine Mehrzahl von Wegen (z.B. drei), so dass die Wege des getrennten Lichts auf die Leuchtstoffkomponente 20 in zueinander verschiedenen Positionen einfallen. Der spezifische Aufbau der Linsengruppierung 15 wird später mit einem spezifischen Beispiel beschrieben. Es sollte beachtet werden, dass die Linsengruppierung 15 zwischen der Faserkupplung 12 und der Leuchtstoffkomponente 20 angeordnet sein kann. Insbesondere kann die Linsengruppierung 15 so angeordnet sein, dass sie mit der Linse 14 in Kontakt ist, und sie kann mit einem Abschnitt der Linse 14 gekoppelt sein (d.h., sie kann integriert mit der Linse 14 ausgebildet sein).
Der Halter 16 ist ein Gehäuse, das die Elemente der Beleuchtungsvorrichtung 10 aufnimmt.
Die Leuchtstoffkomponente 20 umfasst einen Leuchtstoff, der Licht erhält, das durch die Linsengruppierung 15 durchgelassen worden ist, die Farbe des aufgenommenen Lichts umwandelt und das umgewandelte Licht emittiert. Zusätzlich zu dem Leuchtstoff umfasst die Leuchtstoffkomponente 20 auch eine Wärmeübertragungsplatte und eine Wärmeableitungsplatte, die als Wärmeableitungsmechanismus wirken, der Wärme, die durch den Leuchtstoff erzeugt wird, aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 ableitet. Der Aufbau dieser Elemente wird später detailliert beschrieben.
Die Linse 30 ist eine optische Komponente, welche die Verteilungseigenschaften von Licht von der Leuchtstoffkomponente 20 einstellt, wenn es aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 (in der positiven Richtung entlang der Z-Achse) austritt. Abhängig von deren Form wird der Verteilungswinkel des austretenden Lichts durch die Linse 30 entweder vermindert oder vergrößert. Als die Linse 30 kann eine Linse mit Lichtverteilungseigenschaften verwendet werden, die für die Nutzung der Beleuchtungsvorrichtung 10 geeignet sind.
Nachstehend wird der Aufbau der Leuchtstoffkomponente 20, usw., der Beleuchtungsvorrichtung 10 detailliert beschrieben.
Die 3 ist eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Halters 16 und der Leuchtstoffkomponente 20, die in die Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform einbezogen sind. Die 4 ist eine Querschnittsansicht des Halters 16 und der Leuchtstoffkomponente 20, die in die Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform einbezogen sind. Der in der 4 gezeigte Querschnitt ist ein vergrößerter Bereich des Halters 16 und der Leuchtstoffkomponente 20 in dem in der 2 gezeigten Querschnitt.
Wie es in der 3 und der 4 gezeigt ist, umfasst die Leuchtstoffkomponente 20 das Substrat 22, die Leuchtstoffschicht 24, die Wärmeübertragungsplatte 26 und die Wärmeableitungsplatte 28.
Das Substrat 22 ist lichtdurchlässig. Licht von der Lichtquelle S wird mittels der Lichtleitfaser F auf das Substrat 22 emittiert. Das Substrat 22 weist einen Bereich auf, bei dem die Leuchtstoffschicht 24 bereitgestellt ist. Die Leuchtstoffschicht 24 ändert die Farbe des Lichts, das von der Lichtquelle S mittels der Lichtleitfaser F erhalten wird. Die Leuchtstoffschicht 24 ist beispielhaft so gezeigt, dass sie auf dem Substrat 22 aufgebracht ist, jedoch ist das Verfahren des Bildens der Leuchtstoffschicht 24 auf dem Substrat 22 nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Es sollte beachtet werden, dass die Oberfläche, die den Bereich aufweist, in dem die Leuchtstoffschicht 24 aufgebracht ist, auch als die erste Oberfläche bezeichnet wird, und die Oberfläche auf der Rückseite des Substrats 22 auch als die zweite Oberfläche bezeichnet wird. Darüber hinaus ist Licht von der Lichtleitfaser F auch beispielhaft so angegeben, dass es das Substrat 22 durch die zweite Oberfläche verlässt. Das Substrat 22 ist z.B. ein Saphirsubstrat.
Das Substrat 22 kann z.B. aus einem beliebigen Material wie z.B. Glas oder einem Kunststoff hergestellt sein. Dabei kann das Glas z.B. Natronglas oder alkalifreies Glas sein. Darüber hinaus kann der Kunststoff z.B. ein Acrylharz, Polycarbonat, Polyethylenterephthalat (PET) oder Polyethylennaphthalat (PEN) sein. Wenn das Substrat 22 aus einem Material hergestellt ist, das transparent ist und Licht nicht absorbiert - d.h., wenn es aus einem Material hergestellt ist, das einen Extinktionskoeffizienten von etwa Null aufweist - besteht der Vorteil, dass die Lichtmenge, die durch das Substrat 22 hindurchtritt, erhöht werden kann, was zu einer Zunahme des Lichts führt, das den Bereich beleuchtet, der die Beleuchtungsvorrichtung 10 umgibt.
Die Leuchtstoffschicht 24 ist ein Wellenlängenumwandlungsmaterial, das Licht von der Lichtquelle S mittels der Lichtleitfaser F und der Faserkupplung 12 erhält und die Farbe (Wellenlänge) des erhaltenen Lichts mit Leuchtstoffteilchen umwandelt. Der Leuchtstoff 24 erzeugt beim Umwandeln der Farbe des Lichts Wärme.
Insbesondere umfasst die Leuchtstoffschicht 24 gelbe Leuchtstoffteilchen, wie z.B. Yttrium-Aluminium-Granat (YAG)-Leuchtstoffteilchen, die blaues Licht von der Lichtquelle S erhalten und gelbes Licht emittieren, und ein Harz, wie z.B. Silikon oder Epoxy, das die Leuchtstoffteilchen einkapselt. Die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt als Ergebnis des Mischens des gelben Lichts, das von einem Teil des blauen Lichts von der Lichtquelle S durch die Leuchtstoffteilchen durch Umwandeln erzeugt worden ist, und des nicht umgewandelten, restlichen blauen Lichts weißes Licht und emittiert das erzeugte weiße Licht in der positiven Richtung entlang der Z-Achse. Typischerweise nimmt die Farbumwandlungseffizienz der Leuchtstoffschicht 24 in Hochtemperaturumgebungen ab (verschlechtert sich). Im Hinblick darauf verhindert die Beleuchtungsvorrichtung 10 durch ausreichendes Ableiten der Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 durch die Wärmeübertragungsplatte 26 und die Wärmeableitungsplatte 28, die als ein Wärmeableitungsmechanismus wirken, dass die Leuchtstoffschicht 24 hohe Temperaturen erreicht. Es sollte beachtet werden, dass ein Material, das eine hohe Wärmeleitungsrate aufweist, wie z.B. ein anorganisches Oxid wie ZnO, in das Harz gemischt werden kann, das in die Leuchtstoffschicht 24 einbezogen ist, so dass die Wärmeableitung erhöht wird.
Die Wärmeübertragungsplatte 26 ist ein Wärmeübertragungskörper in der Form einer Platte und überträgt Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, zu der Wärmeableitungsplatte 28. Die Wärmeübertragungsplatte 26 weist eine Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats 22 auf und verhindert dadurch, dass Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, mittels des Substrats 22 absorbiert wird, und dass ferner diese Wärme zu der Wärmeableitungsplatte 28 überführt wird, dass die Leuchtstoffschicht 24 hohe Temperaturen erreicht. Darüber hinaus absorbiert die Wärmeübertragungsplatte 26 in Abschnitten, die mit der Leuchtstoffschicht 24 direkt in Kontakt sind, Wärme von der Leuchtstoffschicht 24 direkt anstatt durch das Substrat 22. Dies hindert die Leuchtstoffschicht 24 daran, hohe Temperaturen zu erreichen. Die Wärmeübertragungsplatte 26 ist aus einem Metall mit einer relativ hohen Wärmeübertragungsrate hergestellt (wie z.B. Aluminium oder Kupfer), oder aus einem anderen Material, das eine relativ hohe Wärmeübertragungsrate aufweist (z.B. einer Keramik oder einem Harz). Die Oberfläche der Wärmeübertragungsplatte 26, die mit der Wärmeableitungsplatte 28 in Kontakt ist, wird als die erste Oberfläche bezeichnet, und die Oberfläche, die mit dem Substrat 22 auf der Rückseite der ersten Oberfläche in Kontakt ist, wird als die zweite Oberfläche bezeichnet. Die Wärmeübertragungsplatte 26 ist derart angeordnet, dass deren zweite Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit der Oberfläche des Substrats 22 steht, die mit der Leuchtstoffschicht 24 beschichtet ist, und umfasst eine Öffnung 27 an einer Stelle, die einen Bereich überlappt, in dem die Leuchtstoffschicht 24 auf der zweiten Oberfläche aufgebracht ist.
Die Öffnung 27 dient zum Durchlassen von Licht, das durch die Leuchtstoffschicht 24 hindurchtritt oder durch diese erzeugt worden ist, in der positiven Richtung entlang der Z-Achse. Insbesondere befindet sich die Öffnung 27 auf einer Verlängerung eines Wegs des blauen Lichts, das von der Leuchtstoffschicht 24 erhalten worden ist, und lässt weißes Licht, das aus dem blauen Licht erzeugt worden ist, das die Leuchtstoffschicht 24 erhalten hat, und das gelbe Licht, das durch die Umwandlung durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt worden ist, durch. Es sollte beachtet werden, dass die Öffnung 27 der ersten Öffnung entspricht.
Die Wärmeableitungsplatte 28 ist so angeordnet, dass sie eine Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit der ersten Oberfläche der Wärmeübertragungsplatte 26 aufweist, und sie weist eine Öffnung 29 an einer Stelle auf, welche die Öffnung 27 der Wärmeübertragungsplatte 26 überlappt. Die Wärmeableitungsplatte 28 absorbiert Wärme von der Leuchtstoffschicht 24 mittels der Wärmeübertragungsplatte 26 und leitet die absorbierte Wärme aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 ab. Es sollte beachtet werden, dass Rippen auf der Oberfläche der Wärmeableitungsplatte 28 ausgebildet sind, so dass die Oberfläche vergrößert wird und folglich Wärme effizienter aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 abgeleitet wird.
Die Öffnung 29 dient zum Durchlassen von Licht, das durch die Leuchtstoffschicht 24 hindurchtritt oder durch diese erzeugt worden ist - d.h., von Licht, das durch die Öffnung 27 durchgelassen worden ist - in der positiven Richtung entlang der Z-Achse, so dass Licht aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 emittiert wird. Insbesondere befindet sich die Öffnung 29 auf einer Verlängerung eines Lichtwegs und lässt weißes Licht, das durch die Öffnung 27 der Wärmeübertragungsplatte 26 durchgelassen worden ist, aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 austreten. Es sollte beachtet werden, dass die Öffnung 29 der zweiten Öffnung entspricht.
Es sollte beachtet werden, dass die Dicke der Leuchtstoffschicht 24 in der Z-Achse so gestaltet ist, dass sie kleiner als die Dicke der Wärmeübertragungsplatte 26 in der Z-Achse oder identisch mit dieser ist. Darüber hinaus ist die Dicke der Leuchtstoffschicht 24 in der Z-Achse so gestaltet, dass sie im Wesentlichen identisch mit der Dicke der Wärmeübertragungsplatte 26 in der Z-Achse ist- d.h., sie ist so gestaltet, dass die Grenzfläche zwischen der Leuchtstoffschicht 24 und der Wärmeableitungsplatte 28 und die Grenzfläche zwischen der Wärmeübertragungsplatte 26 und der Wärmeableitungsplatte 28 miteinander bündig sind. Dadurch absorbiert die Wärmeableitungsplatte 28 Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, direkt anstatt durch das Substrat 22 und die Wärmeübertragungsplatte 26, was die übertragene Wärmemenge erhöht.
Die 5 ist eine perspektivische Ansicht des Substrats 22 gemäß dieser Ausführungsform. In der 5 ist die erste Oberfläche des Substrats 22 als Oberfläche 22A gezeigt und die zweite Oberfläche des Substrats 22 ist als Oberfläche 22B gezeigt.
Wie es in der 5 gezeigt ist, umfasst das Substrat 22 auf der Oberfläche 22A Bereiche, in denen Leuchtstoffschichten 24A, 24B und 24C (nachstehend auch als „Leuchtstoffschichten 24A, usw.“ bezeichnet), die der vorstehend beschriebenen Leuchtstoffschicht 24 entsprechen, aufgebracht sind. Die Leuchtstoffschichten 24A, usw., erhalten von der Seite der Oberfläche 22B her Strahlen von Licht 42A, 42B und 42C (nachstehend auch als „Licht 42A, usw.“ bezeichnet), die von der Lichtleitfaser F und die Faserkupplung 12 in die Beleuchtungsvorrichtung 10 eingeführt und durch die Linsengruppierung 15 durchgelassen worden sind. Die Bereiche, in denen das Licht 42A, usw., auf das Substrat 22 auftrifft, sind in der 5 als Bereiche 62A, 62B und 62C angegeben. Der Bereich, in dem die Leuchtstoffschicht 24 aufgebracht ist, ist z.B. ein im Wesentlichen kreisförmiger Bereich. Das Substrat 22 umfasst Bereiche 54A, 54B und 54C, in denen die Leuchtstoffschicht 24 nicht aufgebracht ist. Die Bereiche 54A, 54B und 54C befinden sich auf Linien, die sich von dem zentralen Bereich 50 des kreisförmigen Bereichs in die Richtung des Umfangsbereichs 52 erstrecken.
Die 6 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmeübertragungsplatte 26 gemäß dieser Ausführungsform. In der 6 ist die erste Oberfläche der Wärmeübertragungsplatte 26 als Oberfläche 26A gezeigt und die zweite Oberfläche der Wärmeübertragungsplatte 26 ist als Oberfläche 26B gezeigt.
Wie es in der 6 gezeigt ist, umfasst die Wärmeübertragungsplatte 26 Öffnungen 27A, 27B und 27C (nachstehend auch als „Öffnungen 27A, usw.“ bezeichnet). Die Öffnungen 27A, usw., sind in der gleichen Form wie die Leuchtstoffschichten 24A, usw., ausgebildet, wie es in der 5 gezeigt ist. Dadurch überlappen als Ergebnis des Anordnens des Substrats 22 und der Wärmeübertragungsplatte 26 übereinander die Leuchtstoffschichten 24A, usw., und die Öffnungen 27A, usw., und Licht, das in der positiven Richtung entlang der Z-Achse durch die Leuchtstoffschichten 24A, usw., hindurchtritt oder durch diese erzeugt wird, wird durch die Öffnungen 27A, usw., durchgelassen.
Darüber hinaus bilden die Öffnungen 27A, usw., zusammen eine im Wesentlichen kreisförmige Form und die Wärmeübertragungsplatte 26 kann Wärmeübertragungskörper 74A, 74B und 74C (nachstehend auch als „Wärmeübertragungskörper 74A, usw.“ bezeichnet) umfassen, welche die Öffnungen 27A, usw., aufteilen. Dadurch können die Wärmeübertragungskörper 74A, usw., in einer geeigneten Weise Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, durch Übertragen der Wärme auf den Umfangsbereich 52 der Wärmeübertragungsplatte 26 aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 ableiten.
Darüber hinaus können sich die Wärmeübertragungskörper 74A, usw., von dem zentralen Bereich 70 zu dem Umfangsbereich 72 der kreisförmigen Form erstrecken, die durch die Öffnungen 27A, usw., gebildet wird. Insbesondere können sich die Wärmeübertragungskörper 74A, usw., in einer im Wesentlichen geraden Linie von dem zentralen Bereich 70 zu dem Umfangsbereich 72 der kreisförmigen Form erstrecken, die durch die Öffnungen 27A, usw., gebildet wird - d.h., sie können radial angeordnet sein. Da Licht von der Linsengruppierung 15 an einer Stelle, die relativ nahe an dem zentralen Bereich 50 vorliegt, auf das Substrat 22 einfällt, und da die Wärmewege von dem zentralen Bereich 50 zu dem Umfangsbereich 52 relativ lang sind, sammelt sich Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, leicht in der Umgebung des zentralen Bereichs 50 des Substrats 22. Im Hinblick darauf können die Wärmeübertragungskörper 74A, usw., die in der vorstehend beschriebenen Weise angeordnet sind, Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, in einer geeigneten Weise aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 durch Übertragen von Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, von dem zentralen Bereich 50 zu dem Umfangsbereich 52 ableiten.
Es sollte beachtet werden, dass die Wärmeübertragungskörper 74A, usw., mit dem gleichen Winkel um den zentralen Bereich 70 beabstandet sein können. Dadurch kann eine Ungleichmäßigkeit der Richtung der Wärmewege von dem zentralen Bereich 50 zu dem Umfangsbereich 52 des Substrats 22 vermindert werden und die Temperatur der Leuchtstoffschicht 24 kann vermindert werden.
Als nächstes werden Ergebnisse einer Simulation der Bewertung von Wärmeübertragungseigenschaften im Inneren der vorstehend beschriebenen Beleuchtungsvorrichtung 10 beschrieben.
Die 7 ist eine Querschnittsansicht der Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform. Insbesondere ist der Querschnitt der Beleuchtungsvorrichtung 10, der in der 7 gezeigt ist, entlang der Linie VII-VII ausgeführt, die in der 1 gezeigt ist.
Der Querschnitt in der 7 zeigt den Halter 16, das Substrat 22, die Leuchtstoffschicht 24, die Wärmeübertragungsplatte 26, die Wärmeableitungsplatte 28 und die Linse 30 der Beleuchtungsvorrichtung 10. Nachstehend werden in diesem Querschnitt eine Temperaturverteilung für die vorstehend genannten Elemente, wenn die Beleuchtungsvorrichtung 10 Licht emittiert, und eine Temperaturverteilung für die Leuchtstoffschicht 24 gezeigt. Darüber hinaus werden die gleichen Temperaturverteilungen für verwandte Technologien 1, 2 und 3 gezeigt, bei denen es sich um drei Technologien handelt, die mit der Beleuchtungsvorrichtung 10 zusammenhängen, und diese werden mit den Temperaturverteilungen für die Beleuchtungsvorrichtung 10 verglichen. Dabei ist die verwandte Technologie 1 eine Beleuchtungsvorrichtung, die keine in die Beleuchtungsvorrichtung 10 einbezogene Wärmeübertragungsplatte 26 oder Wärmeableitungsplatte 28 umfasst. Die verwandte Technologie 2 ist eine Beleuchtungsvorrichtung, die keine in die Beleuchtungsvorrichtung 10 einbezogene Wärmeübertragungsplatte 26 umfasst. Die verwandte Technologie 3 ist eine Beleuchtungsvorrichtung, die keine in die Beleuchtungsvorrichtung 10 einbezogene Wärmeableitungsplatte 28 umfasst.
Es sollte beachtet werden, dass die Simulation durch Bewerten der Temperatur der Leuchtstoffschicht in einem stationären Zustand durchgeführt wird, bei dem die Temperaturen von jeder Komponente in der Beleuchtungsvorrichtung einen im Wesentlichen gleichbleibenden Wert erreicht (d.h., einem Zustand, bei dem die Temperaturen der Komponenten gesättigt sind), wenn jede der vorstehend genannten Beleuchtungsvorrichtungen in einer 30 °C-Umgebung angeordnet ist, während sie Licht emittieren.
Die 8 zeigt eine Temperaturverteilung eines Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der verwandten Technologie 1 und eine Temperaturverteilung für die Leuchtstoffschicht. Die 9 zeigt eine Temperaturverteilung eines Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der verwandten Technologie 2 und eine Temperaturverteilung für die Leuchtstoffschicht. Die 10 zeigt eine Temperaturverteilung eines Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung gemäß der verwandten Technologie 3 und eine Temperaturverteilung für die Leuchtstoffschicht. Die 11 zeigt eine Temperaturverteilung eines Querschnitts der Beleuchtungsvorrichtung 10 und eine Temperaturverteilung für die Leuchtstoffschicht 24.
Die Ergebnisse der Simulationen zeigen, dass die höchsten Temperaturwerte für die Leuchtstoffschichten bei den verwandten Technologien 1, 2, 3 und der Beleuchtungsvorrichtung 10 159,6 °C, 146,9 °C, 152,7 °C bzw. 144,7 °C betrugen.
Wie die Ergebnisse zeigen, ist bei den vier Beleuchtungsvorrichtungen, die der Simulation unterzogen worden sind, die Leuchtstoffschichttemperatur am höchsten, wenn weder die Wärmeübertragungsplatte 26 noch die Wärmeableitungsplatte 28 einbezogen sind, wie dies bei der verwandten Technologie 1 der Fall ist, und folglich ist diese in Bezug auf die Wärmeableitung am wenigsten effizient. Wenn eine der Wärmeübertragungsplatte 26 oder der Wärmeableitungsplatte 28 einbezogen wird (verwandte Technologien 2 und 3), verbessert sich die Wärmeableitungseffizienz gegenüber der verwandten Technologie 1 um ein gewisses Ausmaß. Schließlich war, wie die Ergebnisse zeigen, die Leuchtstoffschichttemperatur in der Beleuchtungsvorrichtung 10 von allen Simulationsergebnissen am niedrigsten, da die Beleuchtungsvorrichtung 10 sowohl die Wärmeübertragungsplatte 26 als auch die Wärmeableitungsplatte 28 umfasst und folglich Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, effizient aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 abgeleitet werden kann.
Nachstehend wird der spezifische Aufbau der Linsengruppierung 15 beschrieben.
Die 12 ist eine perspektivische Ansicht der Linsengruppierung 15 der Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform. Die 13 ist eine Draufsicht einer Beugungslinsengruppierung 142 der Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform. Die 14 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie XIV-XIV in der 13.
Die Linsengruppierung 15 ist zwischen der Faserkupplung 12 und der Leuchtstoffkomponente 20 angeordnet und teilt und trennt Licht, das von der Lichtquelle S mittels der Lichtleitfaser F und der Faserkupplung 12 in die Beleuchtungsvorrichtung 10 geleitet wird, und emittiert das geteilte und getrennte Licht in die Richtung der Leuchtstoffkomponente 20. Die Linsengruppierung 15 ist ein Beispiel von z.B. einer Mikrolinsengruppierung und umfasst z.B. das Substrat 141 und die Beugungslinsengruppierung 142, wie es in der 12 gezeigt ist.
Das Substrat 141 ist ein Mikrolinsengruppierungssubstrat. Die Beugungslinsengruppierung 142 ist auf dem Substrat 141 ausgebildet. Es sollte beachtet werden, dass das Substrat 141 aus einem beliebigen Material wie z.B. Glas oder einem Kunststoff hergestellt sein kann, wie dies bei dem Substrat 22 der Fall ist.
Die Beugungslinsengruppierung 142 teilt und trennt Licht, das in die Beleuchtungsvorrichtung 10 geleitet worden ist, und emittiert das geteilte und getrennte Licht in die Richtung der Leuchtstoffkomponente 20. Die Beugungslinsengruppierung 142 weist eine gezackte Querschnittsform in einer Ebene senkrecht zur Einfallsoberfläche der Leuchtstoffkomponente 20 auf. Darüber hinaus weist die Beugungslinsengruppierung 142 eine Mehrzahl von Bereichen auf. Innerhalb jedes Bereichs ist das Gitter in der gleichen Richtung ausgerichtet. Die Ausrichtung des Gitters ist für jeden Bereich verschieden.
In dieser Ausführungsform ist die Beugungslinsengruppierung 142 beispielhaft so dargestellt, dass sie drei Bereiche 142A, 142B und 142C umfasst (nachstehend auch als „Bereiche 142A, usw.“ bezeichnet), die zueinander verschiedene Gitterausrichtungsrichtungen aufweisen, wie es in der 12 und der 13 gezeigt ist. In der 12 und der 13 umfassen die drei Bereiche 142A, usw., jeweils eine Mehrzahl von linear ausgerichteten Linsenelementen, die eine Linsengruppierung bilden. in jedem Bereich sind die Linsenelemente in der gleichen Richtung angeordnet. Wenn die Wellenlänge von blauem Licht von der Lichtquelle S z.B. 460 nm beträgt, beträgt der Gitterabstand der Linsengruppierung z.B. 5 Mikrometer, und die Gitterhöhe beträgt z.B. 1 Mikrometer. Darüber hinaus weist der Querschnitt entlang der Linie XIV-XIV in der 13 eine gezackte Form auf, wie es in der 14 gezeigt ist. Dabei entspricht der Querschnitt entlang der Linie XIV-XIV einer Ebene senkrecht zu der Einfallsoberfläche der Leuchtstoffkomponente 20. Die 14 zeigt die Querschnittsform der Beugungslinsengruppierung 142 in dem Bereich 142A, jedoch weisen die Bereiche 142B und 142C auch die gleichen gezackten Querschnittsformen auf. Mit anderen Worten, bei der Beugungslinsengruppierung 142 handelt es sich um dasjenige, was als Blazegitterlinsenanordnung bekannt ist. Dadurch kann die Beugungslinsengruppierung 142 den Lichtverlust (optischen Verlust) vermindern und die primäre Beugungseffizienz erhöhen.
Darüber hinaus ist in den drei Bereichen 142A, usw., der Beugungslinsengruppierung 142 die Richtung, in der das Gitter ausgerichtet ist, unterschiedlich, wie es z.B. in der 13 gezeigt ist. Mit dieser Konfiguration kann selbst dann, wenn die Beugungslinsengruppierung 142 Licht, das in die Beleuchtungsvorrichtung 10 geleitet wird, teilt und trennt, und das geteilte und getrennte Licht in die Richtung der Leuchtstoffkomponente 20 emittiert, eine Konzentration von Energie auf der Einfallsoberfläche der Leuchtstoffkomponente 20 verhindert werden.
Es sollte beachtet werden, dass das Material, das für die Beugungslinsengruppierung 142 verwendet wird, abhängig von dem Bildungsverfahren, der Wärmebeständigkeit und dem Brechungsindex der Beugungslinsengruppierung 142 ausgewählt wird. Verfahren zur Bildung der Beugungslinsengruppierung 142 umfassen z.B. ein Nanodrucken, ein Drucken, eine Photolithographie, eine Elektronenstrahllithographie und eine Teilchenorientierung. Bezüglich des Materials, das für die Beugungslinsengruppierung 142 verwendet wird, kann, wenn die Beugungslinsengruppierung 142 z.B. nicht durch Drucken oder durch Drucken ausgebildet wird, ein Epoxy- oder Acrylharz als UV-aushärtendes Harz ausgewählt werden, oder Polymethylmethacrylat (PMMA) kann als thermoplastisches Harz ausgewählt werden. Darüber hinaus kann unter Berücksichtigung der Wärmebeständigkeit Glas oder Quarz als Material ausgewählt werden, das für die Beugungslinsengruppierung 142 verwendet wird, und die Beugungslinsengruppierung 142 kann durch Photolithographie oder Elektronenstrahllithographie gebildet werden. Darüber hinaus kann die Beugungslinsengruppierung 142 unter Verwendung eines Materials mit etwa dem gleichen Brechungsindex wie das Substrat 141 gebildet werden, so dass Licht leichter in das Substrat 141 eintreten kann. Ferner ist die Beugungslinsengruppierung 142 wie das Substrat 141 vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das transparent ist und Licht nicht absorbiert- d.h., sie ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das einen Extinktionskoeffizienten von etwa Null aufweist.
Als nächstes werden Wege von Licht innerhalb der Beleuchtungsvorrichtung 10 beschrieben, wenn die vorstehend beschriebene Beugungslinsengruppierung 142 verwendet wird.
Die 15 ist eine perspektivische Ansicht, die Wege von Licht zeigt, das durch die Beugungslinsengruppierung 142 der Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform hindurchtritt.
Wie es in der 15 gezeigt ist, teilt und trennt in der Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform die Beugungslinsengruppierung 142 Licht 40, das in die Beleuchtungsvorrichtung 10 geleitet wird, in drei Lichtstrahlen 42A, 42B und 42C (nachstehend auch als „Licht 42A, usw.“ bezeichnet), wodurch die drei Lichtstrahlen 42A, 42B und 42C in die Richtung der Leuchtstoffkomponente 20 emittiert werden. Auf diese Weise kann Licht 40, das in die Beleuchtungsvorrichtung 10 geführt wird, geteilt und getrennt werden, ohne dass der Fleckdurchmesser des Lichts 40 stark geändert wird, und zu der Leuchtstoffkomponente 20 emittiert werden. Da darüber hinaus das geteilte und getrennte Licht 42A, usw., in verschiedenen Bereichen auf der Einfallsoberfläche der Leuchtstoffkomponente 20 einfällt, kann verhindert werden, dass sich Energie auf der Einfallsoberfläche der Leuchtstoffkomponente 20 konzentriert. Dann kann die Leuchtstoffkomponente 20 weißes Licht 44 unter Verwendung des einfallenden Lichts 42A, usw., erzeugen.
Nachstehend werden zwei Variationen des Substrats 22 und der Wärmeübertragungsplatte 26 beschrieben.
(Variation 1 der Ausführungsform)
In dieser Variation wird eine Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, die eine Wärmeübertragungsplatte mit nur einer Öffnung umfasst. Es sollte beachtet werden, dass in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Variation Elemente, die auch in der Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß der vorstehenden Ausführungsform vorliegen, die gleichen Bezugszeichen aufweisen, und deren Beschreibung weggelassen ist.
Wie die Beleuchtungsvorrichtung 10 umfasst die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Variation die Faserkupplung 12, die Linse 14, die Linse 30, die Linsengruppierung 15, den Halter 16 und die Leuchtstoffkomponente 20. Darüber hinaus umfasst die Leuchtstoffkomponente 20 das Substrat 82, die Leuchtstoffschicht 24, die Wärmeübertragungsplatte 86 und die Wärmeableitungsplatte 28. Alle der vorstehend genannten Elemente mit Ausnahme des Substrats 82 und der Wärmeübertragungsplatte 86 sind mit den Elementen identisch, die in der vorstehenden Ausführungsform gleich bezeichnet sind, und deshalb wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die 16 ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats 82 gemäß dieser Variation.
Das Substrat 82 ist ein lichtdurchlässiges Substrat, das nur einen Bereich aufweist, in dem eine Leuchtstoffschicht 84 angeordnet ist. Die Leuchtstoffschicht 84 erhält von der Seite der Oberfläche 82B her Lichtstrahlen 42A, 42B und 42C (5), die von der Lichtleitfaser F in die Beleuchtungsvorrichtung 10 eingeführt und durch die Linsengruppierung 15 durchgelassen worden ist. Die 16 zeigt die Bereiche 62A, 62B und 62C, in denen diese Lichtstrahlen einfallen.
Die 17 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmeübertragungsplatte 86 gemäß dieser Variation.
Die Wärmeübertragungsplatte 86 ist so angeordnet, dass deren zweite Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit der Oberfläche des Substrats 82 vorliegt, die mit der Leuchtstoffschicht 84 beschichtet ist, und umfasst eine Öffnung 87 in der zweiten Oberfläche an einer Stelle, die einen Bereich überlappt, in dem die einzelne Leuchtstoffschicht 84 aufgebracht ist. Die Öffnung 87 dient zum Durchlassen von Licht, das durch die Leuchtstoffschicht 84 hindurchtritt oder durch diese erzeugt wird, in der positiven Richtung entlang der Z-Achse.
Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Variation kann Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 84 erzeugt wird, über die Wärmeübertragungsplatte 86 effizient zu der Wärmeableitungsplatte 28 übertragen. Mit anderen Worten, die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Variation kann die Wärmeableitungseffizienz mit der Wärmeübertragungsplatte 86 erhöhen.
(Variation 2 der Ausführungsform)
In dieser Variation wird eine Beleuchtungsvorrichtung beschrieben, die eine Wärmeübertragungsplatte mit zwei Öffnungen umfasst. Es sollte beachtet werden, dass in der Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Variation Elemente, die auch in der Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß der vorstehenden Ausführungsform vorliegen, die gleichen Bezugszeichen aufweisen, und deren Beschreibung weggelassen ist.
Wie die Beleuchtungsvorrichtung 10 umfasst die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Variation die Faserkupplung 12, die Linse 14, die Linse 30, die Linsengruppierung 15, den Halter 16 und die Leuchtstoffkomponente 20. Darüber hinaus umfasst die Leuchtstoffkomponente 20 das Substrat 92, die Leuchtstoffschicht 24, die Wärmeübertragungsplatte 96 und die Wärmeableitungsplatte 28. Alle der vorstehend genannten Elemente mit Ausnahme des Substrats 92 und der Wärmeübertragungsplatte 96 sind mit den Elementen identisch, die in der vorstehenden Ausführungsform gleich bezeichnet sind, und deshalb wird deren detaillierte Beschreibung weggelassen.
Die 18 ist eine perspektivische Ansicht eines Substrats 92 gemäß dieser Variation.
Das Substrat 92 ist ein lichtdurchlässiges Substrat, das zwei Bereiche aufweist, in denen eine Leuchtstoffschicht 94A bzw. eine Leuchtstoffschicht 94B angeordnet sind. Die Leuchtstoffschichten 94A und 94B erhalten von der Seite der Oberfläche 92B her Lichtstrahlen, die von der Lichtleitfaser F in die Beleuchtungsvorrichtung 10 eingeführt und durch die Linsengruppierung 15 durchgelassen worden sind. Die 18 zeigt die Bereiche 62E und 62F, in denen diese Lichtstrahlen einfallen.
Die 19 ist eine perspektivische Ansicht einer Wärmeübertragungsplatte 96 gemäß dieser Variation.
Die Wärmeübertragungsplatte 96 ist so angeordnet, dass deren zweite Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit der Oberfläche des Substrats 92 vorliegt, die mit den Leuchtstoffschichten 94A und 94B beschichtet ist, und umfasst Öffnungen 97A und 97B in der zweiten Oberfläche an einer Stelle, die Bereiche überlappt, in denen die Leuchtstoffschichten 94A und 94B aufgebracht sind. Die Öffnungen 97A und 97B dienen zum Durchlassen von Licht, das durch die Leuchtstoffschichten 94A und 94B hindurchtritt oder durch diese erzeugt wird, in der positiven Richtung entlang der Z-Achse.
Die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Variation kann Wärme, die durch die Leuchtstoffschichten 94A und 94B erzeugt wird, über die Wärmeübertragungsplatte 96 effizient zu der Wärmeableitungsplatte 28 übertragen. Mit anderen Worten, die Beleuchtungsvorrichtung gemäß dieser Variation kann die Wärmeableitungseffizienz mit der Wärmeübertragungsplatte 96 erhöhen.
Wie es vorstehend beschrieben worden ist, umfasst die Beleuchtungsvorrichtung 10 gemäß dieser Ausführungsform ein Substrat 22, das lichtdurchlässig ist und einen oder mehrere Bereich(e) aufweist, in dem oder denen eine Leuchtstoffschicht 24 ausgebildet ist, eine Wärmeübertragungsplatte 26, die eine erste Oberfläche 26B in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats 22 aufweist und eine oder mehrere Öffnung(en) 27 aufweist, die den einen oder die mehreren Bereich(e) überlappt oder überlappen, und eine Wärmeableitungsplatte 28, die eine Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer Oberfläche 26A der Wärmeübertragungsplatte 26 gegenüber der Oberfläche 26B aufweist und eine Öffnung 29 aufweist, welche die eine oder mehreren Öffnung(en) 27 überlappt.
Dadurch wird Wärme, die erzeugt wird, wenn die Leuchtstoffschicht 24 die Wellenlänge des Lichts umwandelt, durch die Wärmeübertragungsplatte 26 sowohl direkt als auch mittels des Substrats 22 absorbiert und dann auf die Wärmeableitungsplatte 28 übertragen. Auf diese Weise ermöglicht es das Einbeziehen der Wärmeübertragungsplatte 26, zu verhindern, dass die Leuchtstoffschicht 24 hohe Temperaturen erreicht. Folglich kann mit der Beleuchtungsvorrichtung 10 ein Anstieg der Gesamtgröße vermieden werden und Wärme effizient abgeleitet werden.
Beispielsweise kann das Substrat 22 eine Mehrzahl der Bereiche aufweisen und die Wärmeübertragungsplatte 26 kann eine Mehrzahl von Öffnungen 27 aufweisen, die jeweils einen anderen Bereich der Mehrzahl von Bereichen überlappt.
Dadurch überträgt die Wärmeübertragungsplatte 26 Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, selbst dann auf die Wärmeableitungsplatte 28, wenn die Leuchtstoffschicht 24 an einer Mehrzahl von Stellen auf dem Substrat 22 angeordnet ist. Folglich ist es mit der Beleuchtungsvorrichtung 10 möglich, eine Zunahme der Gesamtgröße zu vermeiden und Wärme effizient abzuleiten.
Beispielsweise kann die Wärmeübertragungsplatte 26 Wärmeübertragungskörper 74A, 74B und 74C aufweisen, die sich von dem zentralen Bereich 70 der Wärmeübertragungsplatte 26 zu dem Umfangsbereich 72 der Wärmeübertragungsplatte 26 erstrecken.
Dadurch überträgt die Wärmeübertragungsplatte 26 Wärme, die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt wird, von dem zentralen Bereich 70 der Wärmeübertragungsplatte 26 zu dem Umfangsbereich 72 mittels der Wärmeübertragungskörper sowie zu der Wärmeableitungsplatte 28. Dadurch kann verhindert werden, dass der zentrale Bereich 50 der Leuchtstoffschicht 24, wo sich die durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugte Wärme leicht ansammelt, hohe Temperaturen erreicht.
Beispielsweise können die Wärmeübertragungskörper 74A, 74B und 74C mit dem gleichen Winkel um den zentralen Bereich 70 beabstandet sein.
Dadurch können die Wärmeübertragungskörper 74A, 74B und 74C Wärme ohne eine richtungsmäßige Ungleichmäßigkeit gleichmäßig von dem zentralen Bereich 70 der Wärmeübertragungsplatte 26 auf den Umfangsbereich 72 übertragen. Dadurch kann verhindert werden, dass die Leuchtstoffschicht 24 gleichmäßig hohe Temperaturen erreicht, ohne dass eine richtungsmäßige Ungleichmäßigkeit im Hinblick auf den zentralen Bereich 70 der Wärmeübertragungsplatte 26 vorliegt.
Beispielsweise kann eine Grenzfläche zwischen der Leuchtstoffschicht 24 und der Wärmeableitungsplatte 28 bündig mit einer Grenzfläche zwischen der Wärmeübertragungsplatte 26 und der Wärmeableitungsplatte 28 sein.
Dadurch absorbiert die Wärmeableitungsplatte 28 die durch den Leuchtstoff 24 erzeugte Wärme direkt anstatt durch das Substrat 22 und die Wärmeübertragungsplatte 26, was die übertragene Wärmemenge erhöht. Dadurch kann die Leuchtstoffschicht 24 noch besser daran gehindert werden, hohe Temperaturen zu erreichen.
Beispielsweise kann die Leuchtstoffschicht 24 einfallendes blaues Licht erhalten und einen Teil des erhaltenen blauen Lichts in gelbes Licht umwandeln. Die eine oder mehreren Öffnung(en) 27 der Wärmeübertragungsplatte 26 kann oder können sich auf einer Verlängerung eines Wegs des blauen Lichts befinden, das von der Leuchtstoffschicht 24 erhalten wird, und lässt oder lassen weißes Licht durch, das aus dem blauen Licht, das von der Leuchtstoffschicht 24 erhalten worden ist, und dem gelben Licht, das durch Umwandeln durch die Leuchtstoffschicht 24 erzeugt worden ist. Die Öffnung 29 der Wärmeableitungsplatte 28 kann sich auf der Verlängerung des Wegs des blauen Lichts befinden und in einer Richtung, die aus der Beleuchtungsvorrichtung 10 herausführt, das weiße Licht durchlassen, das durch die eine oder mehreren Öffnung(en) 27 der Wärmeübertragungsplatte 26 durchgelassen worden ist.
Dadurch kann die Beleuchtungsvorrichtung 10 einfallendes blaues Licht zum Erzeugen und Emittieren von weißem Licht nutzen und verhindern, dass die Leuchtstoffschicht 24 hohe Temperaturen erreicht.
Das Beleuchtungsgerät 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst die vorstehend beschriebene Beleuchtungsvorrichtung 10, die Lichtquelle S und die Lichtleitfaser F, die Licht von der Lichtquelle S zu der Beleuchtungsvorrichtung 10 leitet. Die Leuchtstoffschicht 24 auf dem Substrat 22 in der Beleuchtungsvorrichtung 10 erhält das Licht, das durch die Lichtleitfaser F geleitet wird.
Dadurch erreicht die Beleuchtungsvorrichtung 1 die gleichen vorteilhaften Effekte wie die Beleuchtungsvorrichtung 10.
(Weitere Anmerkungen)
Vorstehend wurde eine Beleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auf der Basis der vorstehenden Ausführungsform beschrieben, jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehende Ausführungsform beschränkt.
Obwohl vorstehend nur einige beispielhafte Ausführungsformen dieser Erfindung detailliert beschrieben worden sind, ist einem Fachmann klar, dass die beispielhaften Ausführungsformen vielfältig modifiziert werden können, ohne wesentlich von den neuen Lehren und Vorteilen dieser Erfindung abzuweichen. Demgemäß sollen alle derartigen Modifizierungen vom Umfang dieser Erfindung umfasst sein.
Bezugszeichenliste

1: Beleuchtungsgerät
10: Beleuchtungsvorrichtung
22, 82,: 92 Substrat
22A, 22B, 26A, 26B, 82A, 82B, 92A, 92B: Oberfläche
24, 24A, 24B, 24C, 84, 94A, 94B: Leuchtstoffschicht
26, 86, 96: Wärmeübertragungsplatte
27, 27A, 27B, 27C, 29, 87, 97A, 97B: Öffnung
28: Wärmeableitungsplatte
40, 42, 42A, 42B, 42C, 44: Licht
50, 50B, 70, 70B: Zentraler Bereich
52, 52B, 72, 72B: Umfangsbereich
74A, 74B, 74C, 74E, 74F: Wärmeübertragungskörper
F: Lichtleitfaser
S: Lichtquelle

Claims

Beleuchtungsvorrichtung (10), umfassend: ein Substrat (22), das lichtdurchlässig ist und mehrere Bereiche aufweist, in denen eine Leuchtstoffschicht (24) ausgebildet ist; eine Wärmeübertragungsplatte (26), die eine erste Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats (22) aufweist und mehrere erste Öffnungen (27) aufweist, die die mehreren Bereiche überlappen; und eine Wärmeableitungsplatte (28), die eine Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer zweiten Oberfläche der Wärmeübertragungsplattem (26) gegenüber der ersten Oberfläche aufweist und eine zweite Öffnung (29) aufweist, welche die mehreren ersten Öffnungen (27) überlappt, wobei das Substrat (22) eine Mehrzahl der Bereiche aufweist und die Wärmeübertragungsplatte (26) eine Mehrzahl der ersten Öffnungen (27) aufweist, von denen jede einen anderen Bereich der Mehrzahl von Bereichen überlappt.
Beleuchtungsvorrichtung (10), umfassend: ein Substrat (22), das lichtdurchlässig ist und einen oder mehrere Bereich(e) aufweist, in dem oder denen eine Leuchtstoffschicht (24) ausgebildet ist; eine Wärmeübertragungsplatte (26), die eine erste Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer Oberfläche des Substrats (22) aufweist und eine oder mehrere erste Öffnung(en) (27) aufweist, die den einen oder die mehreren Bereich(e) überlappt oder überlappen; und eine Wärmeableitungsplatte (28), die eine Oberfläche in einem Oberfläche-zu-Oberfläche-Kontakt mit einer zweiten Oberfläche der Wärmeübertragungsplatte (26) gegenüber der ersten Oberfläche aufweist und eine zweite Öffnung (29) aufweist, welche die eine oder die mehreren erste(n) Öffnung(en) (27) überlappt, wobei eine Grenzfläche zwischen der Leuchtstoffschicht (24) und der Wärmeableitungsplatte (28) bündig mit einer Grenzfläche zwischen der Wärmeübertragungsplatte (26) und der Wärmeableitungsplatte (28) ist.
Beleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Wärmeübertragungsplatte (26) einen Wärmeübertragungskörper (74A) aufweist, der sich von einem zentralen Bereich der Wärmeübertragungsplatte (26) zu einem Umfangsbereich der Wärmeübertragungsplatte (26) erstreckt.
Beleuchtungsvorrichtung (10) nach Anspruch 3, wobei der Wärmeübertragungskörper (74A) eine Mehrzahl von Wärmeübertragungskörpern umfasst, die mit dem gleichen Winkel um den zentralen Bereich beabstandet sind.
Beleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Leuchtstoffschicht (24) einfallendes blaues Licht erhält und einen Teil des erhaltenen blauen Lichts in gelbes Licht umwandelt, die eine oder mehreren erste(n) Öffnung(en) (27) der Wärmeübertragungsplatte (26) auf einer Verlängerung eines Wegs des blauen Lichts sich befindet oder befinden, das die Leuchtstoffschicht (24) erhalten hat, und weißes Licht durchlässt oder durchlassen, das aus dem blauen Licht, das die Leuchtstoffschicht (24) erhalten hat, und dem gelben Licht erzeugt wurde, das durch die Umwandlung durch die Leuchtstoffschicht (24) erzeugt worden ist, und die zweite Öffnung (29) der Wärmeableitungsplatte (28) auf der Verlängerung des Wegs des blauen Lichts sich befindet und in einer Richtung, die aus der Beleuchtungsvorrichtung (10) herausführt, das weiße Licht durch die eine oder mehreren erste(n) Öffnung(en) (27) der Wärmeübertragungsplatte (26) durchlässt.
Beleuchtungsgerät (1), umfassend: die Beleuchtungsvorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5; eine Lichtquelle (S); und eine Lichtleitfaser (F), die Licht von der Lichtquelle (S) zu der Beleuchtungsvorrichtung (10) leitet, wobei die Leuchtstoffschicht (24) auf dem Substrat (22) in der Beleuchtungsvorrichtung (10) das durch die Lichtleitfaser (F) geleitete Licht erhält.