DE102018115041A1

DE102018115041A1 - Lichtemitter und Licht emittierende Vorrichtung

Info

Publication number: DE102018115041A1
Application number: DE102018115041.5A
Authority: DE
Inventors: Kazuyuki Yamae
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-06-30
Filing date: 2018-06-22
Publication date: 2019-01-03
Also published as: JP7016037B2; JP2019012160A; US20190003681A1; US10344947B2

Abstract

Ein Lichtemitter (1) beinhaltet eine Licht emittierende Schicht (100) und eine Reflexionsschicht (200). Die Reflexionsschicht (200) beinhaltet einen ersten dielektrischen Film (201) und einen dielektrischen Mehrschichtenfilm (210). Der dielektrische Mehrschichtenfilm (210) beinhaltet wenigstens eine Schicht eines laminierten Filmes, wobei jede Schicht des laminierten Filmes ein Paar aus einem zweiten dielektrischen Film (202) und einem dritten dielektrischen Film (203) beinhaltet. Der erste dielektrische Film (201) weist einen Brechungsindex auf, der niedriger als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht (100) und des zweiten dielektrischen Filmes (202) ist. Der dritte dielektrische Film (203) weist einen Brechungsindex auf, der niedriger als der Brechungsindex des zweiten dielektrischen Filmes (202) ist. Die Beziehung d₁ ≥ λ_ave / n₁ ist erfüllt, wobei λ_ave eine Durchschnittswellenlänge eines Spektrums von sichtbarem Licht, das über die Licht emittierende Schicht (100) emittiert wird, bezeichnet, n₁ den Brechungsindex des ersten dielektrischen Filmes (201) bezeichnet und d₁ eine Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes (201) bezeichnet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft Lichtemitter und Licht emittierende Vorrichtungen und insbesondere einen Lichtemitter, der Licht beim Empfangen von Anregungslicht emittiert, und eine Licht emittierende Vorrichtung, die den Lichtemitter beinhaltet.
Hintergrund
Allgemein vorgeschlagen worden ist eine Technik zum Bilden eines Reflexionsfilmes an einer Oberfläche, die entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu einer Lichtemissionsoberfläche (Lichtextraktionsoberfläche) einer Licht emittierenden Schicht ist, um hierdurch die Lichtextraktionseffizienz eines Licht emittierenden Solid-State-Elementes, so beispielsweise eines Licht emittierenden Halbleiterelementes, zu erhöhen.
Das Bilden eines derartigen Reflexionsfilmes ermöglicht das Verhindern eines in der Licht emittierenden Schicht erzeugten Lichtverlustes infolge einer Mehrfachreflexion innerhalb des Elementes. Insbesondere weist, wie in 15 dargestellt ist, in einer Licht emittierenden Schicht erzeugtes Licht die Eigenschaft auf, sich in alle Richtungen auszubreiten, wobei die Menge desjenigen Lichtes, das in einer Richtung schräg zu einem Leuchtpunkt emittiert wird (das heißt Licht mit kleinem Emissionswinkel) größer als die Menge desjenigen Lichtes ist, das von dem Leuchtpunkt aus direkt nach oben emittiert wird (das heißt Licht mit großem Emissionswinkel). Entsprechend geht ein Großteil des in der Licht emittierenden Schicht erzeugten Lichtes infolge einer Mehrfachreflexion innerhalb des Elementes verloren. Eingedenk des Vorbeschriebenen wird ein Reflexionsfilm an einer Oberfläche, die entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu einer Lichtemissionsoberfläche der Licht emittierenden Schicht ist, gebildet, wodurch bewirkt wird, dass in der Licht emittierenden Schicht erzeugtes Licht durch den Reflexionsfilm reflektiert wird. Auf diese Weise ist es möglich, den in der Licht emittierenden Schicht infolge einer Mehrfachreflexion innerhalb des Elementes erzeugten Lichtverlust zu verhindern. Hierdurch wird es möglich, die Lichtextraktionseffizienz zu erhöhen.
16 zeigt eine Beziehung zwischen der Reflektanz und der Lichtextraktionseffizienz eines derartigen Reflexionsfilmes. Wie aus 16 ersichtlich ist, wird, um die Lichtextraktionseffizienz auf 70% oder mehr zu erhöhen, die Reflektanz des Reflexionsfilmes bei 95% oder mehr gewählt. Zusätzlich ist in einem Bereich, in dem die Reflektanz 95% oder mehr ist, die Kurve, die die Lichtextraktionseffizienz beschreibt, steil, wobei die Lichtextraktionseffizienz bei einer Erhöhung der Reflektanz um nur 1% um annähernd 6% zunimmt.
Unter den vorbeschriebenen Umständen wird bei herkömmlichen Licht emittierenden Halbleiterelementen, so beispielsweise bei Licht emittierenden Dioden (LEDs) oder bei Halbleiterlasern), die Lichtextraktionseffizienz unter Verwendung eines Metallreflexionsfilmes in einem Abschnitt einer Elektrode zum Zuleiten von Strom zu einer Licht emittierenden Schicht, die einen Verbundhalbleiter beinhaltet, erhöht (siehe beispielsweise Patentdruckschrift PTL 1).
Zitierstellenliste
Patentliteratur
PTL 1: ungeprüfte japanische Patentanmeldung mit der Veröffentlichungsnummer 2007-258276
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
Gleichwohl weisen Materialien, die für eine Licht emittierende Solid-State-Vorrichtung verwendet werden, einen vergleichsweise hohen Brechungsindex auf, weshalb wahrscheinlich eine Totalreflexion an einer Grenzfläche (Lichtextraktionsoberfläche) zwischen der Licht emittierenden Solid-State-Vorrichtung und der Luft auftritt. Entsprechend ist es schwierig zu verhindern, dass in der Licht emittierenden Schicht erzeugtes Licht reflektiert wird und das Licht direkt nach außen extrahiert wird. Aus diesem Grunde wird das in der Licht emittierenden Schicht erzeugte Licht durch mehrere Wellenleiter wellengeleitet und nach außen extrahiert. In diesem Fall wird das in der Licht emittierenden Schicht erzeugte Licht wellengeleitet und dabei innerhalb des Elementes reflektiert, wodurch ein Lichtabsorptionsverlust auftritt. Im Ergebnis ist es schwierig, einen ausreichenden Grad der Lichtextraktionseffizienz zu erreichen.
Insbesondere weist ein Lichtemitter, der eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp (Leuchtstoffschicht und dergleichen), die Licht beim Empfangen von Anregungslicht emittiert, beinhaltet, eine großen Lichtabsorptionsverlust innerhalb des Lichtemitters auf, weshalb es schwierig wird, einen ausreichenden Grad der Lichtextraktionseffizienz zu erreichen. Bei einem reflektiven und Remote-Leuchtstoff-Lichtemitter, der eine Leuchtstoffschicht beinhaltet, ist die Lichtextraktionseffizienz beispielsweise nicht größer als annähernd 60%.
Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung des vorbeschriebenen Problems gemacht. Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Lichtemitters und einer Licht emittierenden Vorrichtung mit einem hohen Grad der Lichtextraktionseffizienz.
Lösung des Problems
Um die vorbeschriebene Aufgabe zu lösen, beinhaltet ein Lichtemitter entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung: eine Licht emittierende Schicht, die eine Lichtemissionsoberfläche beinhaltet und sichtbares Licht über die Lichtemissionsoberfläche emittiert; und eine Reflexionsschicht, die an einer Oberfläche der Licht emittierenden Schicht, die von der Lichtemissionsoberfläche verschieden ist, angeordnet ist, die das sichtbare Licht, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert wird, reflektiert, und die einen ersten dielektrischen Film, der zu der Licht emittierenden Schicht weist, und einen dielektrischen Mehrschichtenfilm, der derart unter dem ersten dielektrischen Film angeordnet ist, dass er im Vergleich zu dem ersten dielektrischen Film weiter von der Licht emittierenden Schicht weg ist, beinhaltet. Bei dem Lichtemitter beinhaltet der dielektrische Mehrschichtenfilm wenigstens eine Schicht eines laminierten Filmes, wobei jede Schicht der wenigstens einen Schicht des laminierten Filmes ein Paar aus einem zweiten dielektrischen Film und einem dritten dielektrischen Film beinhaltet, der zweite dielektrische Film derart angeordnet ist, dass er im Vergleich zu dem dritten dielektrischen Film näher an der Licht emittierenden Schicht ist, der erste dielektrische Film einen Brechungsindex aufweist, der niedriger als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht ist, der zweite dielektrische Film einen Brechungsindex aufweist, der höher als der Brechungsindex des ersten dielektrischen Filmes ist, der dritte dielektrische Film einen Brechungsindex aufweist, der niedriger als der Brechungsindex des zweiten dielektrischen Filmes ist, und d₁ ≥ λ_ave / n₁ erfüllt ist, wobei λ_ave eine Durchschnittswellenlänge eines Spektrums des sichtbaren Lichtes, das über die Licht emittierende Schicht emittiert wird, bezeichnet, n₁ den Brechungsindex des ersten dielektrischen Filmes bezeichnet und d₁ eine Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes bezeichnet.
Zusätzlich beinhaltet eine Licht emittierende Vorrichtung entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung den vorbeschriebenen Lichtemitter; und eine Lichtquelle, die Anregungslicht emittiert. Bei der Licht emittierenden Vorrichtung ist die Licht emittierende Schicht des Lichtemitters eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp, die Licht beim Empfangen des von der Lichtquelle emittierten Anregungslichtes emittiert.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die Lichtextraktionseffizienz zu erhöhen.
Figurenliste

1 ist eine Querschnittsansicht eines Lichtemitters entsprechend einer ersten Ausführungsform.
2 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels, bei dem der Lichtemitter entsprechend der ersten Ausführungsform bei einer Licht emittierenden Vorrichtung eingesetzt wird.
3 ist ein Diagramm zur Darstellung :einer Beziehung zwischen einem Einfallswinkel und einer Reflektanz einer Reflexionsschicht bei Licht mit λ = 550 nm bei dem Lichtemitter entsprechend der ersten Ausführungsform.
4 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen einer Wellenlänge und einer Reflektanz bei der Reflexionsschicht für den Fall, dass die Filmdicke d₁ eines ersten dielektrischen Filmes N = 4 (d₁ = 398,4 nm) ist, bei dem Lichtemitter entsprechend der ersten Ausführungsform.
5 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen einer Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes und einer für alle Winkel geltenden Durchschnittsreflektanz R_int einer Reflexionsschicht bei dem Lichtemitter entsprechend der ersten Ausführungsform.
6 ist eine Querschnittsansicht eines Lichtemitters entsprechend einer zweiten Ausführungsform.
7 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Beispiels, bei dem der Lichtemitter entsprechend einer zweiten Ausführungsform bei einer Lichtemissionsvorrichtung dargestellt wird.
8 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Einfallswinkel und einer Reflektanz einer Reflexionsschicht bei Licht mit λ = 550 nm bei dem Lichtemitter entsprechend der zweiten Ausführungsform.
9 ist eine Querschnittsansicht des Lichtemitters entsprechend der zweiten Ausführungsform für den Fall M = 1.
10 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Einfallswinkel und einer Reflektanz einer Reflexionsschicht bei Licht mit λ = 550 nm bei dem Lichtemitter entsprechend einer Abwandlung der zweiten Ausführungsform.
11 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Ausgestaltung einer Licht emittierenden Vorrichtung entsprechend einer dritten Ausführungsform.
12 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Ausgestaltung eines Lichtemitters entsprechend einer ersten Abwandlung.
13 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Ausgestaltung eines weiteren Aspektes des Lichtemitters entsprechend der ersten Ausgestaltung.
14 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Ausgestaltung eines Lichtemitters entsprechend einer zweiten Abwandlung.
15 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen einem Emissionswinkel und einem Lichtstrom, der von einer Licht emittierenden Schicht emittiert wird (das heißt eine Winkelverteilung eines Radiantenstromes gegenüber einem festen Winkel).
16 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Beziehung zwischen der Reflektanz und der Lichtextraktionseffizienz eines Reflexionsfilmes, der an einer Licht emittierenden Schicht ausgebildet ist.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Man beachte, dass die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen jeweils ein spezifisches Beispiel der vorliegenden Erfindung angeben. Daher sind die nummerischen Werte, Formen, Materialien, Strukturkomponenten sowie die Anordnung und Verbindung der Strukturkomponenten und anderes so, wie sie bei den nachfolgenden Ausführungsformen beschrieben werden, bloße Beispiele und sollen die vorliegende Erfindung nicht beschränken. Des Weiteren sind von den Strukturkomponenten bei den nachfolgenden Ausführungsformen diejenigen Komponenten, die nicht in den unabhängigen Ansprüchen, die jeweils das allgemeinste Konzept der vorliegenden Erfindung angeben, aufgeführt sind, als beliebige Strukturkomponenten beschrieben.
Man beachte, dass die Figuren schematische Diagramme und nicht unbedingt genaue Darstellungen sind. Entsprechend sind beispielsweise Skalierungsgrößen und dergleichen nicht unbedingt genau dargestellt. Darüber hinaus sind im Wesentlichen identischen Komponenten in den Figuren die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, wobei eine überlappende Beschreibung derselben unterbleibt oder vereinfacht ist.
Erste Ausführungsform
Zunächst wird eine Ausgestaltung eines Lichtemitters 1 entsprechend einer ersten Ausführungsform anhand 1 beschrieben. 1 ist eine Querschnittsansicht des Lichtemitters 1 entsprechend der ersten Ausführungsform.
Wie in 1 dargestellt ist, beinhaltet der Lichtemitter 1 eine Licht emittierende Schicht 100 und eine Reflexionsschicht 200. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet der Lichtemitter 1 des Weiteren ein Substrat 300. Die Licht emittierende Schicht 100 und die Reflexionsschicht 200 sind über dem Substrat 300 angeordnet. Insbesondere ist die Reflexionsschicht 200 auf dem Substrat 300 angeordnet, während die Licht emittierende Schicht 100 an der Reflexionsschicht 200 angeordnet ist.
Die Licht emittierende Schicht 100 emittiert Licht in einem sichtbaren Lichtbereich (sichtbares Licht) nach außen. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist die Licht emittierende Schicht 100 eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp, die Licht beim Empfangen von Anregungslicht emittiert. Die Licht emittierende Schicht 100 dient auch als Wellenlängenwandler, der die Wellenlänge des Anregungslichtes, das auf die Licht emittierende Schicht 100 einfällt, umwandelt.
Insbesondere ist die Licht emittierende Schicht 100 eine Leuchtstoffschicht, die einen Leuchtstoff (Leuchtstoffteilchen) beinhaltet, und emittiert fluoreszierendes Licht mit einer vorbestimmten Wellenlänge in einem sichtbaren Lichtbereich als Ergebnis der Anregung beim Empfangen des Anregungslichtes. Bei einem Beispiel ist die Licht emittierende Schicht 100 eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff, die einen gelben Leuchtstoff, so beispielsweise einen YAG-Leuchtstoff (Yttrium-Aluminium-Granat YAG), beinhaltet. In diesem Fall emittiert die Licht emittierende Schicht 100, die eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff ist, fluoreszierendes Licht als Ergebnis der Anregung beim Empfangen von Licht mit einer Wellenlänge, die kürzer als die Wellenlänge des gelben Lichtes ist (beispielsweise ultraviolettes Licht bis blaues Licht) als Anregungslicht. Mit anderen Worten, in der Schicht mit gelbem Leuchtstoff wird die Wellenlänge des Anregungslichtes in eine Wellenlänge des gelben Lichtes, die länger als die Wellenlänge des Anregungslichtes ist, umgewandelt.
Als Leuchtstoffsohicht können die folgenden Schichten verwendet werden: eine leuchtstoffhaltige Harzschicht, in der ein Leuchtstoff durch ein transparentes Harz mit einem Brechungsindex von annähernd 1,5 versiegelt ist; eine leuchtstoffhaltige Glasschicht, in der ein Leuchtstoff durch ein Flüssigglas mit einem Brechungsindex von annähernd 1,5 versiegelt ist; eine leuchtstoffhaltige anorganische Schicht, bei der ein Leuchtstoff durch ein transparentes anorganisches Material wie Zinkoxid (ZnO) mit einem Brechungsindex von annähernd 2,0 versiegelt ist; eine keramische Leuchtstoffschicht, in der ein Leuchtstoff durch einen keramischen gesinterten Pressling mit einem Brechungsindex von annähernd 1,8 als Monokristall versiegelt ist, oder dergleichen mehr.
Die Licht emittierende Schicht 100 beinhaltet eine erste Oberfläche 101 und eine zweite Oberfläche 102, die eine Oberfläche an der Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche 101 ist. Die erste Oberfläche 101 ist eine Lichtemissionsoberfläche, wobei Licht der Licht emittierenden Schicht 100 von der ersten Oberfläche 101, die die Lichtemissionsoberfläche ist, nach außen emittiert wird. Die erste Oberfläche 101 ist eine Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und einer Luftschicht und eine Lichtextraktionsoberfläche des Lichtemitters 1. Die zweite Oberfläche 102 ist eine Oberfläche der Licht emittierenden Schicht 100, die an der Seite, die zu der Reflexionsschicht 200 weist, befindlich ist. Zusätzlich ist die zweite Oberfläche eine Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und der Reflexionsschicht 200.
In einem Fall, in dem die Licht emittierende Schicht 100 beispielsweise eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff ist, die einen gelben Leuchtstoff beinhaltet, absorbiert, wenn blaues Licht auf die Licht emittierende Schicht 100 einfällt, der gelbe Leuchtstoff in der Licht emittierenden Schicht 100 einen Teil des blauen Lichtes und wird dazu angeregt, gelbes fluoreszierendes Licht zu emittieren. Das gelbe fluoreszierende Licht und ein anderer Teil des blauen Lichtes, der von dem gelben Leuchtstoff nicht absorbiert worden ist, werden zu weißem Licht gemischt, und es wird das weiße Licht von der ersten Oberfläche 101 (Lichtemissionsoberfläche) der Licht emittierenden Schicht 100 nach außen emittiert. In diesem Fall ist der Lichtemitter 1 eine Weißlichtquelle, wobei das weiße Licht, das eine Blaulichtkomponente und eine Gelblichtkomponente beinhaltet, von der ersten Oberfläche 101 (Lichtemissionsoberfläche) der Licht emittierenden Schicht 100 als Licht im sichtbaren Lichtbereich emittiert wird.
Man beachte, dass in einem Fall, in dem die Licht emittierende Schicht 100 eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff ist, die gelben Leuchtstoff beinhaltet, der gelbe Leuchtstoff in der Licht emittierenden Schicht 100 dann, wenn ultraviolettes Licht auf die Licht emittierende Schicht 100 einfällt, einen Teil des ultravioletten Lichtes emittiert und angeregt wird, um gelbes fluoreszierendes Licht zu emittieren. In diesem Fall ist der Lichtemitter 1 eine Gelblichtquelle, wobei nur das gelbe fluoreszierende Licht von der ersten Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 als Licht im sichtbaren Lichtbereich emittiert wird.
Die Reflexionsschicht 200 reflektiert das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittierte Licht. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform weist die Reflexionsschicht 200 eine Eigenschaft dahingehend auf, dass sie von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiertes Licht reflektiert und Anregungslicht transmittiert. Ist die Licht emittierende Schicht 100 beispielsweise eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff und ist das Anregungslicht ultraviolettes Licht oder blaues Licht, so weist die Reflexionsschicht 200 eine Eigenschaft dahingehend auf, dass sie wenigstens gelbes Licht reflektiert und ultraviolettes Licht oder blaues Licht transmittiert.
Die Reflexionsschicht 200 ist an einer Oberfläche der Licht emittierenden Schicht 100, die von der ersten Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 verschieden ist, ausgebildet. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist die Reflexionsschicht 200 an der zweiten Oberfläche 102 der Licht emittierenden Schicht 100 ausgebildet. Mit anderen Worten, die Licht emittierende Schicht 100 ist an der oberen Oberfläche der Reflexionsschicht 200 ausgebildet.
Die Reflexionsschicht 200 beinhaltet einen ersten dielektrischen Film 201, der zu der Licht emittierenden Schicht 100 (und zwar auf der Seite näher an der Licht emittierenden Schicht 100) weist, und einen dielektrischen Mehrschichtenfilm 200 über den ersten dielektrischen Film 201 hinweg von der Licht emittierenden Schicht 100 her (und zwar auf der Seite, die von der Licht emittierenden Schicht 100 entfernt ist). Insbesondere ist der dielektrische Mehrschichtenfilm 210 auf dem Substrat 300 angeordnet, während der erste dielektrische Film 201 an dem dielektrischen Mehrschichtenfilm 210 angeordnet ist.
Der erste dielektrische Film 201 ist eine Schicht, die zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und dem dielektrischen Mehrschichtenfilm 210 eingefügt ist. Der erste dielektrische Film 201 beinhaltet lediglich eine Schicht (Einzelschicht).
Der dielektrische Mehrschichtenfilm 210 beinhaltet wenigstens einen laminierten Film, der ein Paar von dielektrischen Filmen beinhaltet, nämlich einen zweiten dielektrischen Film 202 und einen dritten dielektrischen Film 203. In dem laminierten Film ist der zweite dielektrische Film 202 auf der Seite, die näher an der Licht emittierenden Schicht 100 ist, angeordnet, während der dritte dielektrische Film auf der Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der Licht emittierenden Schicht 100 angeordnet ist. Mit anderen Worten, der dielektrische Mehrschichtenfilm 210 beinhaltet einen oder mehrere laminierte Filme, die jeweils einen als Paar gegebenen Satz aus einem zweiten dielektrischen Film 202, der auf der Seite näher an der Licht emittierenden Schicht 100 angeordnet ist, und einem dritten dielektrischen Film 203, der auf der Seite entfernt von der Licht emittierenden Schicht 100 angeordnet ist, beinhaltet.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform sind mehrere laminierte Filme, die jeweils den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhalten, aufeinandergeschichtet. Insbesondere wird der laminierte Film, der den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhaltet, wiederholt aufgeschichtet und bildet vier Schichten (das heißt vier Paare). Mit anderen Worten, in einer Richtung weg von dem ersten dielektrischen Film 201 sind der zweite dielektrische Film 202 und der dritte dielektrische Film 203 abwechselnd in dieser Reihenfolge aufeinandergeschichtet und bilden jeweils vier Schichten. Entsprechend wird der dielektrische Mehrschichtenfilm 210 von einer Stapelstruktur gebildet, die eine Gesamtzahl von acht Schichten der dielektrischen Filme beinhaltet.
In den drei dielektrischen Filmen (erster dielektrischer Film 201, zweiter dielektrischer Film 202 und dritter dielektrischer Film 203), die in der Reflexionsschicht 200 beinhaltet sind, weist der zweite dielektrische Film 202 den höchsten Brechungsindex auf. Insbesondere ist der Brechungsindex n₂ des zweiten dielektrischen Filmes 202 größer als der Brechungsindex n₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 (n₂ > n₁), während der Brechungsindex n₃ des dritten dielektrischen Filmes 203 kleiner als der Brechungsindex n₂ des zweiten dielektrischen Filmes 202 ist (n₃ < n₂).
Zudem ist der Brechungsindex n₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 kleiner als der Brechungsindex n_E der Licht emittierenden Schicht 100 (n₁ < n_E). Des Weiteren ist der Brechungsindex n₃ des dritten dielektrischen Filmes 203 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ebenfalls kleiner als der Brechungsindex n_E der Licht emittierenden Schicht 100 (n₃ < n_E). Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass der erste dielektrische Film 201 und der dritte dielektrische Film 203 unter Verwendung desselben Materials gebildet werden können (das heißt, denselben Brechungsindex aufweisen können) und der erste dielektrische Film 201 und der dritte dielektrische Film 203 auch unter Verwendung verschiedener Materialien gebildet werden können (das heißt verschiedene Brechungsindizes aufweisen können).
Wie vorstehend beschrieben worden ist, weist die Reflexionsschicht 200 eine Ausgestaltung auf, bei der der zweite dielektrische Film 202, der einen hohen Brechungsindex aufweist, zwischen dem: ersten dielektrischen Film 201, der eine niedrigen Brechungsindex aufweist, und dem dritten dielektrischen Film 203, der einen niedrigen Brechungsindex aufweist, schichtartig eingeschlossen ist.
Werden die Durchschnittswellenlänge, die man durch über den sichtbaren Lichtbereich erfolgendes Integrieren eines Spektrums von Licht, das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird, mit λ_ave bezeichnet, der Brechungsindex des ersten dielektrischen Filmes 201 mit n₁ bezeichnet und die Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes 201 mit d₁ bezeichnet, so ist zudem die Beziehung d₁ ≥ λ_ave / n₁ erfüllt.
In einem Fall, in dem die Licht emittierende Schicht 100 beispielsweise eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff ist, die einen gelben Leuchtstoff beinhaltet, wie dies beim vorbeschriebenen Szenario der Fall war, wird, wenn blaues Licht auf die Licht emittierende Schicht 100 einfällt, weißes Licht von der ersten Oberfläche 101 (Lichtemissionsoberfläche) der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert. In diesem Fall ist das Spektrum von Licht (weißes Licht), das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird, ein synthetisches Spektrum, das sich aus einer Synthetisierung des Spektrums des blauen Lichtes, das auf die Licht emittierende Schicht 100 einfällt, und des Spektrums des gelben fluoreszierenden Lichtes, das in der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird, ergibt. Dabei ist die Durchschnittswellenlänge λ_ave ein Durchschnittswert, den man durch Integrieren des synthetischen Spektrums erhält. Bei einem Beispiel ist die Durchschnittswellenlänge λ_ave gleich 550 nm.
Man beachte, dass in einem Fall, in dem die Licht emittierende Schicht 100 eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff ist und das Licht, das auf die Licht emittierende Schicht 100 einfällt, ultraviolettes Licht ist, das Spektrum des von der Licht emittierenden Schicht 100 emittierten Lichtes das Spektrum lediglich des gelben fluoreszierenden Lichtes, das in der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird, ist. Dabei ist die Durchschnittswellenlänge λ_ave ein Durchschnittswert, den,man durch Integrieren des Spektrums lediglich des gelben fluoreszierenden Lichtes erhält.
Das Substrat 300 kann beispielsweise ein beliebiges aus einem lichttransmissiven Substrat und einem nichttransmissiven Substrat sein. Fällt Anregungslicht beispielsweise auf eine rückwärtige Oberfläche des Substrates 300, so kann das lichttransmissive Substrat als Substrat 300 verwendet werden. Als lichttransmissives Substrat verwendet werden kann beispielsweise ein transparentes Substrat, das hohe Wärmebeständigkeit und Lichttransmittanz aufweist, wie es beispielsweise bei einem Saphirsubstrat, einem Glassubstrat und dergleichen mehr der Fall ist. Man beachte, dass das lichttransmissive Substrat ein transparentes Harzsubstrat sein kann, das ein Harz beinhaltet. Als nichttransmissives Substrat kann auch ein Metallsubstrat, so beispielsweise ein Aluminiumsubstrat und dergleichen, oder ein Halbleitersubstrat, so beispielsweise ein Siliziumsubstrat und dergleichen, Verwendung finden.
Im Folgenden wird ein Beispiel für den Einsatz des Lichtemitters 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform anhand 2 beschrieben. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem der Lichtemitter 1 entsprechend der ersten Ausführungsform bei der Licht emittierenden Vorrichtung 10 eingesetzt wird.
Wie in 2 dargestellt ist, beinhaltet die Licht emittierende Vorrichtung 10 den Lichtemitter 1 und die Lichtquelle 2. Die Lichtquelle 2 ist eine Anregungslichtquelle, die Anregungslicht emittiert, das bewirkt, dass die Licht emittierende Schicht 100 des Lichtemitters 1 Licht emittiert. Die Licht emittierende Schicht 100 des Lichtemitters 1 emittiert Licht beim Empfangen des von der Lichtquelle 2 emittierten Anregungslichtes.
Als Lichtquelle 2 kann beispielsweise ein Halbleiterlaser, der Laserlicht eines ultravioletten Lichtes oder blauen Lichtes emittiert, Verwendung finden. Da Laserlicht die Eigenschaft, sich geradlinig auszubreiten, in besonderem Maße aufweist, ist es möglich zu bewirken, dass das Laserlicht (Anregungslicht) auf den Lichtemitter 1 unter Verwendung des Halbleiterlasers als Lichtquelle 2 unter einem gewünschten Einfallswinkel einfällt. Man beachte, dass man bei der Lichtquelle 2 nicht auf den Halbleiterlaser beschränkt ist, sondern auch eine andere Anregungslichtquelle, so beispielsweise eine LED, und dergleichen mehr eingesetzt werden kann.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird der Lichtemitter 1 als lichttransmissives Wellenlängenumwandlungselement verwendet. Entsprechend ist die Lichtquelle 2 unter dem Lichtemitter 1 (das heißt auf einer Seite, die zu dem Substrat 300 weist) befindlich und bewirkt, dass das Anregungslicht der Lichtquelle 2 auf die rückwärtige Oberfläche des Substrates 300 einfällt. Bei dieser Ausgestaltung wird das Anregungslicht, das auf die rückwärtige Oberfläche des Substrates 300 des Lichtemitters 1 einfällt, durch das Substrat 300 und die Reflexionsschicht 200 transmittiert und erreicht die Licht emittierende Schicht 100. In der Licht emittierenden Schicht 100 wird eine Wellenlänge des Anregungslichtes in eine vorbestimmte Wellenlänge des Lichtes umgewandelt. Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass in 2 das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht senkrecht auf die rückwärtige Oberfläche des Substrates 300 einfällt, das Licht auch schräg zu der rückwärtigen Oberfläche des Substrates 300 einfallen kann.
Zusätzlich ist der Lichtemitter 1 ein Remote-Leuchtstoff-Lichtemitter. Entsprechend sind der Lichtemitter 1 und die Lichtquelle 2 räumlich getrennt. Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, eine Verschlechterung des Lichtemitters 1 (insbesondere der Licht emittierenden Schicht 100) infolge der in der Lichtquelle 2 erzeugten Wärme zu verhindern.

Nachstehend werden ein spezifisches Arbeitsbeispiel für die Licht emittierende Vorrichtung 10 entsprechend der ersten Ausführungsform und deren optische Eigenschaften beschrieben. Entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel zeigt die nachstehende Tabelle 1 ein Beispiel für die Bedingungen, die für jede der Strukturkomponenten des Lichtemitters 1 gewählt sind. Zusätzlich ist die Lichtquelle 2 ein Halbleiterlaser und emittiert blaues Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 450 nm. Tabelle 1

		Material	Brechungsindex	Dicke pro Schicht (nm)
Licht emittierende Schicht 100		gelber Leuchtstoff (YAG-Leuchtstoff)	n_E = 1,8	100.000 (100 µm)
Reflexionsschicht 200	erster dielektrischer Film 201	MgF₂	n₁ = 1,38	d₁ = N ■ (λ_ave/4/n₁)
	zweiter dielektrischer Film 202	Ta₂O₅	n₂= 2,19	d₂ = λ_ave /4/ n₂ = 62,8
	dritter dielektrischer Film 203	MgF₂	n₃ = 1,38	d₃ = λ_ave/4/n₃ = 99,6
Substrat 300		Saphir	-	500.000 (500 µm)

Der in der Licht emittierenden Schicht 100 beinhaltete Leuchtstoff ist lediglich der gelbe Leuchtstoff. Entsprechend ist die Durchschnittswellenlänge λ_ave, die man durch Integrieren eines Spektrums von Licht im sichtbaren Lichtbereich, das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird, erhält, ein Durchschnittswert, den man durch Integrieren eines synthetischen Spektrums erhält, das sich durch Synthetisieren des Spektrums des von der Lichtquelle 2 emittierten blauen Lichtes und des Spektrums des gelben Lichtes der Licht emittierenden Schicht 100 ergibt. Entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel ist λ_ave gleich 550 nm.
Zusätzlich beinhaltet der erste dielektrische Film 201 lediglich eine Schicht, während der zweite dielektrische Film 202 und der dritte dielektrische Film 203 jeweils vier Schichten umfassen.
Man beachte, dass in Tabelle 1 in dem Ausdruck d₁ = N ■ (λ_ave/4/n₁), der die Filmdicke d₁ (nm) des ersten dielektrischen Filmes 201 angibt, N eine indefinite Zahl der Filmdicke d₁ ist und eine natürliche Zahl (N = 1, 2, 3, 4, ...) bezeichnet.
Wie in 2 dargestellt ist, fällt, da die Licht emittierende Vorrichtung 10 entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel einen Lichtemitter 1 beinhaltet, der ein lichttransmissiver und Remote-Leuchtstoff-Lichtemitter ist, von der Lichtquelle 2 emittiertes Anregungslicht auf die rückwärtige Oberfläche des Substrates 300 des Lichtemitters 1 ein. Insbesondere sind die Licht emittierende Schicht 100 und die Reflexionsschicht 200 derart angeordnet, dass das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht (Anregungslicht) auf die Reflexionsschicht 200 und die Licht emittierende Schicht 100 in dieser Reihenfolge einfällt, wobei das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht durch das Substrat 300 und die Reflexionsschicht 200 transmittiert wird und die Licht emittierende Schicht 100 erreicht.
Wenn sodann das von der Lichtquelle 2 emittierte blaue Licht auf die Licht emittierende Schicht 100 einfällt, absorbiert der gelbe Leuchtstoff (YAG-Leuchtstoff) der Licht emittierenden Schicht 100 einen Teil des von der Lichtquelle 2 emittierten blauen Lichtes und wird dazu angeregt, gelbes fluoreszierendes Licht zu emittieren. Entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel wird das gelbe fluoreszierende Licht in der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert. Sodann werden das gelbe Licht und das blaue Licht der Lichtquelle 2, das nicht von dem gelben Leuchtstoff absorbiert worden ist, zu weißem Licht gemischt, und es wird das weiße Licht von der ersten Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert. Mit anderen Worten, das weiße Licht wird aus der Licht emittierenden Schicht 100 extrahiert.
Nunmehr wird, wie in 2 dargestellt ist, beispielsweise ein Teil des blauen Lichtes, der von der Lichtquelle 2 emittiert wird und den Leuchtpunkt P erreicht, von dem gelben Leuchtstoff absorbiert und in gelbes Licht umgewandelt, während ein anderer Teil des blauen lichtes nicht von dem gelben Leuchtstoff absorbiert wird und von dem gelben Leuchtstoff gestreut wird. Entsprechend werden das gelbe Licht und das blaue Licht von dem Leuchtpunkt P aus in alle Richtungen emittiert. In diesem Fall gelangt ein Teil des Lichtes (gelbes Licht und blaues Licht), der sich von dem Leuchtpunkt P aus nach oben ausbreitet, durch die erste Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 und wird nach außen emittiert. Ein weiterer Teil des Lichtes (gelbes Licht und blaues Licht), der sich von dem Leuchtpunkt P aus nach oben ausbreitet, wird von der ersten Oberfläche 101 totalreflektiert und breitet sich zu der Reflexionsschicht 200 aus. Zusätzlich breitet sich Licht (gelbes Licht und blaues Licht), das sich von dem Leuchtpunkt P aus nach unten ausbreitet, zu der Reflexionsschicht 200 aus.
Hat das Licht, das sich zu der Reflexionsschicht 200 ausbreitet, die Reflexionsschicht 200 erreicht, so hängt der Umstand, ob das Licht von der Reflexionsschicht 200 reflektiert wird, vom Einfallswinkel des auf die Reflexionsschicht 200 einfallenden Lichtes und der Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 ab. Mit anderen Worten, die Reflektanz des Lichtes im sichtbaren Lichtbereich, der von der Reflexionsschicht 200 reflektiert wird, hängt vom Einfallswinkel des auf die Reflexionsschicht 200 einfallenden Lichtes und der Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 ab.
Bei Licht mit A = 550 nm weist die Reflexionsschicht 200 beispielsweise Reflexionseigenschaften auf, wie sie in 3 dargestellt sind. 3 zeigt eine Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und der Reflektanz der Reflexionsschicht 200 bei Licht mit A = 550 nm. Insbesondere zeigt 3 die Reflektanz der Reflexionsschicht 200, wenn die Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 variiert (mit anderen Worten, wenn N variiert).
Entsprechend den Bedingungen der in vorbeschriebener Tabelle 1 gezeigten Einstellungen ist der kritische Winkel, bei dem das Licht, das auf die Reflexionsschicht 200 einfällt, an der Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und der Reflexionsschicht 200 (erster dielektrischer Film 201) totalreflektiert wird, gleich 50°. In diesem Fall nimmt, wie in 3 gezeigt ist, wenn der kritische Winkel größer oder gleich 50° ist, die Reflektanz mit zunehmender Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 (das heißt, wenn N größer wird) zu.
3 zeigt insbesondere, dass es durch Erhöhen der Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 zu einer Filmdicke, die einem N entspricht, das größer oder gleich 4 ist, möglich wird, vorteilhafte Wirkungen im Wesentlichen für die Totalreflexion zu erhalten. Insbesondere ist es, wenn N ≥ 4 bei d₁ = N ■ (λ_ave/4/n₁) angewandt wird, was die Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes 201 angibt, und d₁ ≥ 4 ■ (λ_ave/4/n₁) = λ_ave/n₁ erfüllt ist, möglich, vorteilhafte Wirkungen für die Totalreflexion in einem weiten Bereich der Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und der Reflexionsschicht 200 (erster dielektrischer Film 201) bei Licht am Leuchtpunkt P zu erhalten. Auf diese Weise wird es möglich, eine hohe Reflektanz bei Licht, das auf die Reflexionsschicht 200 unter einem großen Einfallswinkel einfällt, zu erhalten.
Des Weiteren weist, wie in 3 gezeigt ist, die Reflexionsschicht 200 Reflexionseigenschaften dahingehend auf, dass sie eine hohe Reflektanz bei Licht, das unter einem kleinen Einfallswinkel auf die Reflexionsschicht 200 einfällt, aufweist. Dies rührt daher, dass Licht, das sich von dem Leuchtpunkt P zu der Reflexionsschicht 200 unter einem kleinen Einfallswinkel ausbreitet und durch den ersten dielektrischen Film 201 transmittiert wird, zu der Licht emittierenden Schicht 100 infolge einer Bragg-Reflexion reflektiert wird, die durch den laminierten Film bewirkt wird, der den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhaltet, die verschiedene Brechungsindizes aufweisen.
4 zeigt eine Beziehung zwischen der Wellenlänge und der Reflektanz der Reflexionsschicht 200 des Lichtemitters 1, wenn die Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 N = 4 (d₁ = 398,4 nm): entspricht. 4 zeigt die Fälle, wo der Einfallswinkel des Lichtes, das auf die Reflexionsschicht 200 einfällt, gleich 0° ist und wo der Einfallswinkel gleich 60° ist.
4 zeigt, dass man bei der Reflexionsschicht 200 entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel eine hohe Reflektanz über einen weiten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtbereiches erhält. Zudem wird gezeigt, dass das sich geradlinig ausbreitende Licht (mit einem Einfallswinkel von 0°), das für die Licht emittierende Schicht 100 als Anregungslicht dienen kann, in dem Wellenlängenbereich von Ultraviolett bis Blau durch die Reflexionsschicht 200 transmittiert werden kann. Insbesondere kann das sich geradlinig ausbreitende ultraviolette Licht mit einer geringeren Reflexion in der Reflexionsschicht 200 transmittiert werden.
5 zeigt das Ergebnis einer für die Reflexionsschicht 200 mit vorstehend beschriebener Ausgestaltung erfolgenden Berechnung einer für alle Winkel geltenden Durchschnittsreflektanz R_int in Abhängigkeit von der Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes. 5 zeigt eine Beziehung zwischen der Filmdicke des dielektrischen Filmes 201 und der für alle Winkel geltenden Durchschnittsreflektanz R_int der Reflexionsschicht 200 in dem Lichtemitter 1 entsprechend der ersten Ausführungsform.
Zu diesem Zeitpunkt kann die für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int als Integralreflektanz unter Verwendung des nachstehenden Ausdrucks 1 berechnet werden. In Ausdruck 1 bezeichnet R(θ) eine Einfallswinkelverteilung mit Reflektanz an einer Grenzfläche.
[Math. 1] $R_{int} = \frac{\int_{0}^{π / 2} R (θ) sin θ d θ}{\int_{0}^{π / 2} sin θ d θ}$
Wie in 5 gezeigt ist, ermöglicht die Verwendung der Reflexionsschicht 200 entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel, dass man in einem weiten Bereich von kleinen Einfallswinkeln zu großen Einfallswinkeln sogar dann eine hohe Reflektanz erhält, wenn der Einfallswinkel kleiner als 50° ist, was den kritischen Winkel darstellt. Auf diese Weise wird es möglich, eine hohe für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int zu erhalten. Insbesondere wird die Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 bei N = 4 (398,4 nm) oder mehr gewählt, um die Beziehung d₁ ≥ λ_ave/n₁ zu erfüllen, wodurch es möglich wird, eine für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int von annähernd 85% zu erhalten.
Mit anderen Worten, durch Wählen der Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 bei N = 4 (398,4 nm) oder mehr wird es möglich zu verhindern, dass Licht (evaneszente Welle), das sich von der Licht emittierenden Schicht 100 zu der Reflexionsschicht 200 ausbreitet und an der Grenzfläche zu der Reflexionsschicht 200 ohne Totalreflektion durch die Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und der Reflexionsschicht 200 (erster dielektrischer Film 201) austritt, gekoppelt wird. Auf diese Weise wird es möglich, den Bereich, in dem das Licht an der Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und der Reflexionsschicht 200 (erster dielektrischer Film 201) totalreflektiert wird, zu vergrößern.
Man beachte, dass mit Blick auf die Vergrößerung des Bereiches, in dem das Licht an der Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und dem ersten dielektrischen Film 201 totalreflektiert wird, die Differenz der Brechungsindizes des ersten dielektrischen Filmes 201 und der Licht emittierenden Schicht 100 groß sein kann. Wenn eine Leuchtstoffschicht als Licht emittierende Schicht 100 verwendet wird, kann ein Leuchtstoffteilchen entsprechend durch ZnO (mit einem Brechungsindex von annähernd 2,0) oder durch einen keramischen gesinterten Pressling (mit einem Brechungsindex von annähernd 1,8 als Monokristall) in der Licht emittierenden Schicht 100 versiegelt werden, anstatt dass ein Leuchtstoff unter Verwendung eines transparenten Harzes oder Flüssigglases versiegelt wird. Zusätzlich kann als erster dielektrischer Film 201 ein Material mit einem niedrigen Brechungsindex verwendet werden, um die Differenz der Brechungsindizes des ersten dielektrischen Filmes 201 und der Licht emittierenden Schicht 100 zu vergrößern.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, weist der Lichtemitter 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform eine Ausgestaltung auf, bei der der Brechungsindex n_E der Licht emittierenden Schicht 100 und die Brechungsindizes der drei dielektrischen Filme, die in der Reflexionsschicht 200 beinhaltet sind (das heißt der Brechungsindex n₁ des ersten dielektrischen Filmes 201, der Brechungsindex n₂ des zweiten dielektrischen Feldes 202 und der Brechungsindex n₃ des dritten dielektrischen Feldes 203) n₁ < n_E, n₂ > n₁ und n₃ < n₂ erfüllen.
Bei dieser Ausgestaltung ist es aufgrund der Wirkung der Bragg-Reflexion, die von dem zweiten dielektrischen Film 202 und dem dritten dielektrischen Film 203 bewirkt wird, möglich zu bewirken, dass Licht im sichtbaren Lichtbereich, das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird und auf die Reflexionsschicht 200 unter einem kleinen Einfallswinkel einfällt, effektiv reflektiert wird, wie in 3 und 4 dargestellt ist.
Zusätzlich weist bei dem Lichtemitter 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform der erste dielektrische Film 201, dessen Brechungsindex niedrig ist, eine Filmdicke d₁ auf, die derart vergrößert ist, dass sie d₁ ≥ λ_ave/n₁ erfüllt.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist es, wie in 3 und 4 dargestellt ist, möglich, Licht im sichtbaren Lichtbereich, das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird und auf die Reflexionsschicht 200 unter einem großen Einfallswinkel einfällt, effektiv an einer Grenzfläche zwischen dem ersten dielektrischen Film 201 und der Licht emittierenden Schicht 100 total zu reflektieren.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es bei dem Lichtemitter 1 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform aufgrund dessen, dass die Totalreflexion und die Bragg-Reflexion beide durch die Reflexionsschicht 200 verwirklicht werden, möglich, Licht im sichtbaren Lichtbereich, das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird und auf die Reflexionsschicht 200 einfällt, in einem weiten Bereich von kleinen Einfallswinkeln zu großen Einfallswinkeln effektiv zu reflektieren. Auf diese Weise ist es möglich, eine hohe für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int durch die Reflexionsschicht 200, wie in 5 dargestellt ist, zu erhalten. Entsprechend wird ein Lichtabsorptionsverlust innerhalb des Lichtemitters 1 verhindert, wodurch es möglich wird, einen Lichtemitter 1 mit einem hohen Grad der Lichtextraktionseffizienz zu implementieren.
Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass entsprechend dem vorbeschriebenen Arbeitsbeispiel weißes Licht von der Licht emittierenden Schicht 100 unter Verwendung von blauem Licht (Anregungslicht), das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, und gelbem Licht (fluoreszierendes Licht) der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird, die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt ist.
Es kann beispielsweise auch ultraviolettes Licht (beispielsweise mit einer Spitzenwellenlänge von 405 nm) als von der Lichtquelle 2 emittiertes Anregungslicht anstelle von blauem Licht verwendet werden. In diesem Fall ist die Licht emittierende Schicht 100 des Lichtemitters 1 eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp, die Licht beim Empfangen von Anregungslicht mit einer Wellenlänge von weniger als der Wellenlänge des Lichtes in einem effektiven Reflexionsbereich der Reflexionsschicht 200 emittiert. Der effektive Reflexionsbereich der Reflexionsschicht 200 ist ein Bereich, in dem man Reflexionseigenschaften in der Reflexionsschicht 200 erhält, und ist entsprechend der vorliegenden Ausführungsform der sichtbare Lichtbereich. Entsprechend emittiert die Licht emittierende Schicht 100 Licht beim Empfangen von Anregungslicht mit einer Wellenlänge, die im Vergleich zur Wellenlänge des Lichtes im sichtbaren Lichtbereich kürzer ist (das heißt ultraviolettes Licht).
Wird ultraviolettes Licht als von der Lichtquelle 2 emittiertes Anregungslicht verwendet, so können ein gelber Leuchtstoff, ein roter Leuchtstoff, ein grüner Leuchtstoff und ein blauer Leuchtstoff als in der Licht emittierenden Schicht 100 enthaltene Leuchtstoffe verwendet werden. Bei dieser Ausgestaltung werden aufgrund dessen, dass die Leuchtstoffe dazu angeregt werden, jeweils gelbes fluoreszierendes Licht, rotes fluoreszierendes Licht, grünes fluoreszierendes Licht und blaues fluoreszierendes Licht aus der Licht emittierenden Schicht 100 zu emittieren, die Farben des Lichtes gemischt, und es kann weißes Licht von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert werden.
In diesem Fall ist es bei einem Beispiel möglich, einen YAG-Leuchtstoff als gelben Leuchtstoff, einen SCASN-Leuchtstoff oder einen CASN-Leuchtstoff als roten Leuchtstoff, einen LuAG-Leuchtstoff als grünen Leuchtstoff und einen BAM-Leuchtstoff als blauen Leuchtstoff zu verwenden. Zudem ist es möglich, weißes Licht mit einer beabsichtigten Farbtemperatur durch geeignetes Einstellen der Dichte und dergleichen eines jeden der Leuchtstoffe zu erhalten.
Man beachte, dass aufgrund dessen, dass beim vorliegenden Beispiel ultraviolettes Licht als Anregungslicht verwendet wird, die Reflexionsschicht 200 wie beim vorbeschriebenen Arbeitsbeispiel für Licht mit λ = 550 nm ausgestaltet sein kann, wobei das Material und die Filmdicke eines jeden von dem ersten dielektrischen Film 201, dem zweiten dielektrischen Film 202 und dem dritten dielektrischen Film 203 die gleichen wie beim vorbeschriebenen Arbeitsbeispiel sein können.
Zudem kann blaues Licht (beispielsweise mit einer Spitzenwellenlänge von 450 nm) als von der Lichtquelle 2 emittiertes Anregungslicht anstelle von ultraviolettem Licht verwendet werden. In diesem Fall ist es möglich, einen gelben Leuchtstoff, einen roten Leuchtstoff und einen grünen Leuchtstoff als in der Licht emittierenden Schicht 100 enthaltene Leuchtstoffe zu verwenden. Bei der vorliegenden Ausgestaltung werden aufgrund dessen, dass die Leuchtstoffe dazu angeregt werden, bezugsrichtig gelbes fluoreszierendes Licht, rotes fluoreszierendes Licht und grünes fluoreszierendes Licht aus der Licht emittierenden Schicht 100 zu emittieren, die Farben des Lichtes gemischt, und es kann weißes Licht von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert werden.
Im vorliegenden Fall ist es bei einem Beispiel möglich, einen YAG-Leuchtstoff als gelben Leuchtstoff, einen SCASN-Leuchtstoff oder einen CASN-Leuchtstoff als roten Leuchtstoff und einen LuAG-Leuchtstoff als grünen Leuchtstoff zu verwenden. Zusätzlich ist es möglich, weißes Licht mit gewünschter Farbetemperatur durch geeignetes Einstellen der Dichte und dergleichen eines jeden der Leuchtstoffe zu erhalten.
Man beachte, dass aufgrund dessen, dass beim vorliegenden Beispiel blaues Licht als Anregungslicht verwendet wird, die Reflexionsschicht 200 für Licht, dessen Wellenlänge zu den längereh Wellenlängen hin (beispielsweise λ_ave = 600 nm) verschoben ist, ausgestaltet werden kann, während bewirkt wird, dass blaues Licht durch die Reflexionsschicht 200 transmittiert wird. In diesem Fall können mit Blick auf Material und Filmdicke eines jeden der dielektrischen Filme, die in der Reflexionsschicht 200 beinhaltet sind, beispielsweise der erste dielektrische Film 201 ein MgF₂-Film (n₁ = 1,38, d₁ = 434,8 nm (N = 4)), der zweite dielektrische Film 202 ein Ta₂O₅-Film (n₂ = 2,19, d₂ = 69,1 nm) und der dritte dielektrische Film 203 ein MgF₂-Film (n₃ = 1,38, d₃ = 108,7 nm) sein.
Zweite Ausführungsform
Im Folgenden wird ein Lichtemitter 1A entsprechend einer zweiten Ausführungsform anhand 6 beschrieben. 6 ist eine Querschnittsansicht des Lichtemitters 1A entsprechend der zweiten Ausführungsform.
Wie in 6 dargestellt ist, unterscheidet sich der Lichtemitter 1A entsprechend der vorliegenden Ausführungsform von dem Lichtemitter 1 entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform dadurch, dass die Reflexionsschicht 200A einen metallischen Film 204 beinhaltet. Man beachte, dass der Lichtemitter 1A dieselbe Ausgestaltung wie der Lichtemitter 1 entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform aufweist, jedoch mit Ausnahme dessen, dass die Reflexionsschicht 200A den metallischen Film 204 beinhaltet.
Der metallische Film 204 ist an einer Oberfläche eines dielektrischen Mehrschichtenfilmes 210 auf der Seite entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der Oberfläche, die näher an der Licht emittierenden Schicht 100 ist, angeordnet. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist der metallische Film 204 zwischen dem Substrat 300 und dem dritten dielektrischen Film 203 angeordnet.
Es ist möglich,, als metallischen Film 204 beispielsweise einen Aluminiumfilm, der Aluminium (Al) beinhaltet, oder einen Silberfilm, der Silber (Ag) beinhaltet, und dergleichen mehr zu verwenden. Die Dicke des metallischen Filmes 204 reicht beispielsweise von 50 nm bis 200 nm.
Im Folgenden wird ein Anwendungsbeispiel des Lichtemitters 1A entsprechend der vorliegenden Ausführungsform anhand 7 beschrieben. 7 zeigt ein Beispiel, bei dem der Lichtemitter 1A entsprechend der zweiten Ausführungsform bei der Licht emittierenden Vorrichtung 10A Verwendung findet.
Wie in 7 gezeigt ist, beinhaltet die Licht emittierende Vorrichtung 10A den Lichtemitter 1A und die Lichtquelle 2. Auf dieselbe Weise wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform ist die Lichtquelle 2 eine Anregungslichtquelle, die Anregungslicht emittiert, das bewirkt, dass die Licht emittierende Schicht 100 des Lichtemitters 1A Licht emittiert, wobei die Licht emittierende Schicht 100 des Lichtemitters 1A Licht beim Empfangen des von der Lichtquelle 2 emittierten Anregungslichtes emittiert.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform wird der Lichtemitter 1A nicht als lichttransmissives Wellenlängenumwandlungselement, sondern als reflektives Wellenlängenumwandlungselement verwendet. Entsprechend ist die Lichtquelle 2 über dem Lichtemitter 1 (das heißt auf einer Seite, die zu der Licht emittierenden Schicht 100 weist) angeordnet, um zu bewirken, dass das Anregungslicht der Lichtquelle 2 auf die erste Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 einfällt. Mit anderen Worten, die erste Oberfläche 101 ist eine Lichteinfallsoberfläche wie auch eine Lichtemissionsoberfläche (Lichtextraktionsoberfläche). Bei der vorliegenden Ausgestaltung erreicht das von der Lichtquelle 2 emittierte Anregungslicht direkt die Licht emittierende Schicht 100. Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass von der Lichtquelle 2 emittiertes Licht schräg auf die erste Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 in 7 einfällt, von der Lichtquelle 2 emittiertes Licht auch senkrecht auf die erste Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 einfallen kann.
Zusätzlich ist der Lichtemitter 1A wie auch der Lichtemitter 1 entsprechend der ersten Ausführungsform ein Remote-Leuchtstoff-Lichtemitter. Entsprechend sind der Lichtemitter 1A und die Lichtquelle 2 räumlich getrennt.

Nunmehr werden ein spezielles Arbeitsbeispiel der Licht emittierenden Vorrichtung 10A entsprechend einer zweiten Ausführungsform sowie deren optische Eigenschaften beschrieben. Entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel zeigt Tabelle 2 ein Beispiel für Bedingungen, die für jede der Strukturkomponenten des Lichtemitters 1A gewählt sind. Ein Halbleiterlaser, der blaues Laserlicht mit einer Spitzenwellenlänge von 450 nm emittiert, wird als Lichtquelle 2 verwendet. Tabelle 2

		Material	Brechungsindex	Dicke pro Schicht (nm)
Licht emittierende Schicht 100		gelber Leuchtstoff (YAG-Leuchtstoff)	n_E = 1,8	100.000 (100 µm)
Reflexionsschicht 200A	erster dielektrischer Film 201	MgF₂	n₁ = 1,38	d₁ = 398,4 (N = 4)
	zweiter dielektrischer Film 202	Ta₂O₅	n₂ = 2,19	d₂ = M ■ (λ_ave/4/n₂)
	dritter dielektrischer Film 203	MgF₂	n₃ = 1,38	d₃= M ■ (λ_ave/4/n₃)
	metallische Schicht 204	Al	-	100
Substrat 300		Saphir	-	500.000 (500 µm)

Der in der Licht emittierenden Schicht 100 beinhaltete Leuchtstoff ist lediglich der gelbe Leuchtstoff. Entsprechend ist die Durchschnittswellenlänge λ_ave, die man durch Integrieren eines Lichtspektrums im sichtbaren Lichtbereich, das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird, erhält, gleich 550 nm wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform.
Zusätzlich beinhaltet der erste dielektrische Film 201 lediglich eine Schicht, wobei die Zahl der Schichten des laminierten Filmes, der den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhaltet, gleich M ist. Mit anderen Worten, die Anzahl der laminierten Filme (das heißt die Anzahl der Paare der dielektrischen Filme), die den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhalten, ist M, wobei der zweite dielektrische Film 202 und der dritte dielektrische Film 203 M zweite dielektrische Filme 202 beziehungsweise M dielektrische Filme 203 umfassen. Man beachte, dass M eine natürliche Zahl ist (M = 1, 2, 3, 4, ...).
Wie in 7 dargestellt ist, wird bei der Licht emittierenden Vorrichtung 10A entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel auf dieselbe Weise wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform der gelbe Leuchtstoff in der Licht emittierenden Schicht 100 dazu angeregt, gelbes fluoreszierendes Licht zu erzeugen, wenn von der Lichtquelle 2 emittiertes blaues Licht auf die Licht emittierende Schicht einfällt. Sodann werden das gelbe Licht und das von der Lichtquelle 2 emittierte blaue Licht zu weißem Licht gemischt, und es wird das weiße Licht von der ersten Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert.
Nunmehr hängt, wie in 7 dargestellt ist, der Umstand, ob das Licht, das sich von dem Leuchtpunkt P aus zu der Reflexionsschicht 200A (gelbes Licht und blaues Licht) ausbreitet, von der Reflexionsschicht 200A reflektiert wird, vom Einfallswinkel des Lichtes, das auf die Reflexionsschicht 200A einfällt, und der Filmdicke des laminierten Filmes, der den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhaltet, ab. Mit anderen Worten, die Reflektanz von Licht im sichtbaren Lichtbereich, das durch die Reflexionsschicht 200A reflektiert wird, hängt vom Einfallswinkel des Lichtes, das auf die Reflexionsschicht 200A einfällt, und der Filmdicke des laminierten Filmes, der den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhaltet, ab.
Bei Licht mit λ = 550 nm weist die Reflexionsschicht 200A beispielsweise Reflexionseigenschaften auf, die in 8 dargestellt sind. 8 zeigt eine Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und der Reflektanz in der Reflexionsschicht 200A bei Licht mit λ = 550 nm. Zudem zeigt 8 auch die Reflektanz der Reflexionsschicht 200, wenn die Filmdicke des laminierten Filmes des zweiten dielektrischen Filmes 202 und des dritten dielektrischen Filmes 203 variiert wird (mit anderen Worten, wenn M variiert).
Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass die Reflektanz von Licht im sichtbaren Lichtbereich, das von der Reflexionsschicht 200A reflektiert wird, auch von der Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes 201 abhängt, die Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes 201 entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel bei 398,4 nm (N = 4) als minimaler Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes 201 gewählt ist, wo die Reflexionsschicht 200A eine hohe Reflexionswirkung aufweist, wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform berechnet worden ist.
Zusätzlich ist sogar bei den Bedingungen der in vorstehender Tabelle 2 gezeigten Einstellungen der kritische Winkel, wenn das Licht, das auf die Reflexionsschicht 200A einfällt, an der Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und der Reflexionsschicht 200A (erster dielektrischer Film 201) totalreflektiert wird, gleich 50° wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform.
In 8 geben gekrümmte Linien, die mit „Arbeitsbeispiel 2-1(M = 1)“, „Arbeitsbeispiel 2-2 (M = 4)“ und „Arbeitsbeispiel 2-3 (M = 8)“ bezeichnet sind, jeweils Reflexionseigenschaften der Reflexionsschicht 200A entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel an. Mit Blick auf „Arbeitsbeispiel 2-1 (M = 1)“, „Arbeitsbeispiel 2-2 (M = 4)“ und „Arbeitsbeispiel 2-3 (M=8)“ sind die Anzahlen der laminierten Filme M, die den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhalten, voneinander verschieden.
Zusätzlich gibt in 8 die gekrümmte Linie, die mit „Vergleich 1 (nur AI)“ bezeichnet ist, die Reflexionseigenschaften der Reflexionsschicht 200A des Lichtemitters 1A an, wobei hier der erste dielektrische Film 201, der zweite dielektrische Film 202 und der dritte dielektrische Film 203 nicht beinhaltet sind. Mit anderen Worten, „Vergleich 1 (nur AI)“ bezeichnet den Umstand, dass die Reflexionsschicht 200A lediglich den metallischen Film 204 beinhaltet.
8 gibt an, dass entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel, bei dem der metallische Film 204 in die Reflexionsschicht 200A eingeführt ist, die Reflektanz in einem weiten Bereich von Einfallwinkeln im Vergleich zur vorbeschriebenen ersten Ausführungsform (siehe 3) merklich verbessert wird.
Mit anderen Worten, da die Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201 beim vorliegenden Arbeitsbeispiel auf dieselbe Weise wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform als die Filmdicke gewählt ist, die N = 4 entspricht, ist es möglich, die vorteilhafte Wirkung der Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen der Licht emittierenden Schicht 100 und der Reflexionsschicht 200A (erster dielektrischer Film 201) effektiv zu erhalten. Auf diese Weise ist es möglich, bei Licht, das auf die Reflexionsschicht 200A unter einem großen Einfallswinkel einfällt, eine hohe Reflektanz zu erhalten.
Zusätzlich ist es auf dieselbe Weise wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform möglich zu bewirken, dass Licht, das auf die Reflexionsschicht 200A unter einem kleinen Einfallswinkel einfällt, effektiv zu der Licht emittierenden Schicht 100 durch die Bragg-Reflexion reflektiert wird, die durch den laminierten Film bewirkt wird, der den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203, die verschiedene Brechungsindizes aufweisen, beinhaltet.
Zusätzlich werden aufgrund dessen, dass entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel der metallische Film 204 in der Reflexionsschicht 200A verwendet wird, der Grad der Reflexionswirkung, die durch die vorbeschriebene Totalreflexion bewirkt wird, und der Grad der Reflexionswirkung, die durch die vorbeschriebene Bragg-Reflexion bewirkt wird, durch die durch den metallischen Film 204 bewirkte metallische Reflexion erhöht. Auf diese Weise ist es, wie in 8 dargestellt ist, möglich, eine hohe Reflektanz bei Licht, das auf die Reflexionsschicht 200A unter einem großen Einfallswinkel einfällt, wie auch bei Licht, das auf die Reflexionsschicht 200A unter einem kleinen Einfallswinkel einfällt, zu erhalten.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ermöglicht die Verwendung der Reflexionsschicht 200A entsprechend dem vorliegenden Arbeitsbeispiel, eine hohe Reflektanz in einem weiten Bereich von kleinen Einfallswinkeln zu großen Einfallswinkeln zu erhalten. Auf diese Weise ist es möglich, eine für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int zu erhalten, die annähernd gleich 95% ist, wie in 8 gezeigt ist.
Insbesondere ist einsichtig, dass man die hohe für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int sogar im Vergleich zu einem Fall erhalten kann, in dem die Reflexionsschicht 200A nur den metallischen Film 204 beinhaltet (Fall „Vergleich 1 (nur AI)“ in 8).
Man beachte, dass dann, wenn die Anzahl der laminierten Filme M, die den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhalten, erhöht wird, die für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int nicht zunimmt, sondern eher leicht abnimmt. Dies rührt daher, dass ungeachtet dessen, dass die Reflektanz des Lichtes, das auf die Reflexionsschicht 200A unter einem kleinen Einfallswinkel einfällt (beispielsweise Licht, das senkrecht auf die Reflexionsschicht 200A einfällt), dadurch verbessert wird, dass die Anzahl M der laminierten Filme erhöht wird, die Reflektanz des Lichtes, das auf die Reflexionsschicht 200A unter einem großen Einfallswinkel einfällt, abnimmt. Insbesondere nimmt die Reflektanz dann merklich ab, wenn der Einfallswinkel in der Nähe des kritischen Winkels von 50° ist. Man geht davon aus, dass dies von der Tatsache herrührt, dass der Interferenzeffekt von Licht als Ergebnis einer Erhöhung der Anzahl M der laminierten Filme zunimmt.
Wird entsprechend der metallische Film 204 für die Reflexionsschicht 200A verwendet, so ist die Anzahl M der laminierten Filme, die den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhalten, beispielsweise gleich 1 (M = 1), wie in 9 gezeigt ist. 9 ist eine Querschnittsansicht des Lichtemitters 1A entsprechend der zweiten Ausführungsform für den Fall M = 1.
Im Folgenden werden die Reflexionseigenschaften der Reflexionsschicht 200A des Lichtemitters 1A mit der in 9 dargestellten Ausgestaltung bewertet. Das Ergebnis der Bewertung ist in 10 dargestellt. 10 zeigt eine Beziehung zwischen einem Einfallswinkel und der Reflektanz in der Reflexionsschicht 200A des Lichtemitters 1A mit der in 9 dargestellten Ausgestaltung bei Licht mit λ = 550 nm. Man beachte, dass bei der vorliegenden Abwandlung der metallische Film 204 der Reflexionsschicht 200A kein Aluminiumfilm, sondern ein Silberfilm (mit einer Filmdicke von 150 nm) ist.
In 10 stellt die gekrümmte Linie, die mit „Arbeitsbeispiel 2-4“ bezeichnet ist, die Reflexionseigenschaften der Reflexionsschicht 200A entsprechend der vorliegenden Abwandlung dar. Insbesondere betrifft „Arbeitsbeispiel 2-4“ einen Aspekt, bei dem der metallische Film 204 der Reflexionsschicht 200A von einem Aluminiumfilm (100 nm) zu einem Silberfilm (150 nm) mit der Ausgestaltung von „Arbeitsbeispiel 2-1 (M = 1)“, wie in 8 dargestellt ist, geändert worden ist.
Die gekrümmte Linie, die mit „Vergleich 2“ bezeichnet ist, gibt Reflexionseigenschaften entsprechend einem dritten Aspekt an, bei dem der zweite dielektrische Film 202 (Ta₂O₅) aus der Reflexionsschicht 200A mit der Ausgestaltung von „Arbeitsbeispiel 2-4“ entfernt worden ist.
Die gekrümmte Linie, die mit „Vergleich 3“ bezeichnet ist, gibt die Reflexionseigenschaften entsprechend einem Aspekt an, bei dem der zweite dielektrische Film 202 (Ta₂O₅) und der dritte dielektrische Film 203 (MgF₂) aus der Reflexionsschicht 200A mit der Ausgestaltung von „Arbeitsbeispiel 2-4“ entfernt sind, wobei der erste dielektrische Film 201 von dem MgF₂-Film zu dem SiO₂-Film (n₁ = 1,46, d₁ = λ_ave/n₁ = 376,7 nm) geändert worden ist. Mit anderen Worten, der Aspekt von „Vergleich 3“ ist ein Aspekt, bei dem der erste dielektrische Film 201 von dem MgF₂-Film zu dem SiO₂-Film mit der Ausgestaltung von „Vergleich 2“ geändert worden ist.
Die gekrümmte Linie, die mit „Vergleich 4“ bezeichnet ist, gibt die Reflexionseigenschaften entsprechend einer Ausgestaltung an, bei der der erste dielektrische Film 201, der zweite dielektrische Film 202 und der dritte dielektrische Film 203 in der Ausgestaltung von „Arbeitsbeispiel 2-4“ nicht beinhaltet sind. Mit anderen Worten, „Vergleich 4“ betrifft einen Aspekt, bei dem die Reflexionsschicht 200A lediglich den metallischen Film 204, der aus einem Silberfilm gebildet ist, beinhaltet.
Wie in 10 dargestellt ist, beinhaltet entsprechend dem Aspekt von „Arbeitsbeispiel 2-4“ die Reflexionsschicht 200A den ersten dielektrischen Film 201, den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203, wobei einsichtig sein sollte, dass sich die Reflektanz in einem weiten Bereich von Einfallswinkeln verbessert und man eine hohe für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int im Vergleich zu einem Aspekt erhalten kann, bei dem der erste dielektrische Film 201, der zweite dielektrische Film 202 und der dritte dielektrische Film 203 in der Reflexionsschicht 200A („Vergleich 2“, „Vergleich 3“ und „Vergleich 4“) nicht beinhaltet sind.
Zusätzlich ist ungeachtet dessen, dass die Anzahl M der laminierten Filme, die den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 beinhalten, gleich 1 ist, bei jedem von dem Aspekt von „Arbeitsbeispiel 2-4“ gemäß Darstellung in 10 und dem Aspekt von „Arbeitsbeispiel 2-1 (M = 1)“ gemäß Darstellung in 8 die für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int bei dem Aspekt von „Arbeitsbeispiel 2-4“ gemäß Darstellung in 10 höher als bei dem Aspekt von „Arbeitsbeispiel 2-1 (M = 1)“ gemäß Darstellung in 8.
Zudem ist die für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int des Aspektes von „Arbeitsbeispiel 2-1 (M = 1)“ gemäß Darstellung in 8 gleich 96,3%, während die für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int des Aspektes von „Arbeitsbeispiel 2-4“ gemäß Darstellung in 10 gleich 99,4% ist. Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es möglich, die für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int durch Ändern des metallischen Filmes 204 der Reflexionsschicht 200A von einem Aluminiumfilm zu einem Silberfilm zu verbessern.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, weist auf dieselbe Weise wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform der Lichtemitter 1A entsprechend der vorliegenden Ausführungsform eine Ausgestaltung auf, bei der der Brechungsindex n_E der Licht emittierenden Schicht 100 und die Brechungsindizes der drei dielektrischen Filme, die in der Reflexionsschicht 200A beinhaltet sind (das heißt der Brechungsindex n₁ des ersten dielektrischen. Filmes 201, der Brechungsindex n₂ des zweiten dielektrischen Filmes 202 und der Brechungsindex n₃ des dritten dielektrischen Filmes 203) die Beziehungen n₁ < n_E, n₂ > n₁ und n₃ < n₂ erfüllen.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist es möglich zu bewirken, dass Licht im sichtbaren Lichtbereich, das von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird und auf die Reflexionsschicht 200A unter einem kleinen Einfallswinkel einfällt, effektiv durch die Bragg-Reflexion reflektiert wird, die durch den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203 bewirkt wird.
Zusätzlich wird auf dieselbe Weise wie bei der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform bei dem Lichtemitter 1A entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Filmdicke d₁ des ersten dielektrischen Filmes 201, die einen niedrigen Brechungsindex aufweist, derart erhöht, dass d₁ ≥ λ_ave/n₁ erfüllt ist.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist es möglich zu bewirken, dass Licht im sichtbaren Lichtbereich, das auf die Reflexionsschicht 200A von der Licht emittierenden Schicht 100 her unter einem großen Einfallswinkel einfällt, an der Grenzfläche zwischen dem ersten dielektrischen Film 201 und der Licht emittierenden Schicht 100 effektiv totalreflektiert wird.
Darüber hinaus beinhaltet die Reflexionsschicht 200A bei dem Lichtemitter 1A entsprechend der vorliegenden Ausführungsform den metallischen Film 204.
Bei der vorliegenden Ausgestaltung ist es, wie in 8 und 10 dargestellt ist, möglich, eine hohe Reflektanz in einem weiten Bereich von Einfallswinkeln des Lichtes, das auf die Reflexionsschicht 200A von der Licht emittierenden Schicht 100 einfällt, zu erhalten, wodurch es möglich wird, die für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int zu verbessern.
Auf diese Weise wird bei dem Lichtemitter 1A entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die metallische Reflexion eingesetzt, während die Totalreflexion und die Bragg-Reflexion beide durch die Reflexionsschicht 200A bewirkt werden, wodurch es möglich wird, eine für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int zu erhalten, die größer als die bei der ersten Ausführungsform erhaltene für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int ist. Bei der vorliegenden Ausgestaltung wird der Lichtabsorptionsverlust innerhalb des Lichtemitters 1A verhindert, wodurch es möglich wird, einen Lichtemitter 1A mit einem hohen Grad der Lichtextraktionseffizienz zu implementieren.
Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass entsprechend der vorliegenden Ausführungsform auf dieselbe Weise wie bei der ersten Ausführungsform weißes Licht von der Licht emittierenden Schicht 100 unter Verwendung von blauem Licht (Anregungslicht), das von der Lichtquelle 2 emittiert wird, und gelbem Licht (Leuchtstoff) der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird, die vorliegende Erfindung: nicht hierauf beschränkt ist
Wie vorstehend beschrieben worden ist, kann das von der Lichtquelle 2 emittierte Anregungslicht beispielsweise ultraviolettes Licht (mit einer Spitzenwellenlänge von beispielsweise 405 nm) sein, und es können ein gelber Leuchtstoff, ein roter Leuchtstoff, ein grüner Leuchtstoff und ein blauer Leuchtstoff als in der Licht emittierenden Schicht 100 beinhaltete Leuchtstoffe eingesetzt werden, um zu bewirken, dass weißes Licht von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird.
Alternativ kann das von der Lichtquelle 2 emittierte Anregungslicht blaues Licht (beispielsweise mit einer Spitzenwellenlänge von 450 nm) sein, und es können ein gelber Leuchtstoff, ein roter Leuchtstoff und ein grüner Leuchtstoff als in der Licht emittierenden Schicht 100 beinhaltete Leuchtstoffe eingesetzt werden, um zu bewirken, dass weißes Licht von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiert wird.
Dritte Ausführungsform
Im Folgenden wird eine Licht emittierende Vorrichtung 10X entsprechend einer dritten Ausführungsform anhand 11 beschrieben. 11 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung der Licht emittierenden Vorrichtung 10X entsprechend der dritten Ausführungsform zeigt.
Wie in 11 dargestellt ist, beinhaltet die Licht emittierende Vorrichtung 10X entsprechend der vorliegenden Ausführungsform den Lichtemitter 1A entsprechend der zweiten Ausführungsform, die Lichtquelle 2 (erste Lichtquelle), eine Lichtquelle 3 (zweite Lichtquelle), ein Wellenlängenauswahlelement 4 und einen Integrationsstab 5.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist die Licht emittierende Schicht 100 des Lichtemitters 1A eine Leuchtstoffschicht, die einen Leuchtstoff beinhaltet. Insbesondere ist die Licht emittierende Schicht 100 eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff, die einen gelben Leuchtstoff beinhaltet.
Die Lichtquelle 2 ist eine Anregungslichtquelle, die Anregungslicht emittiert, das bewirkt, dass ein in der Licht emittierenden Schicht 100 des Lichtemitters 1A enthaltener Leuchtstoff dazu angeregt wird, fluoreszierendes Licht zu emittieren. Die Lichtquelle 2 emittiert beispielsweise ultraviolettes Licht oder blaues Licht. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist die Lichtquelle 2 ein Halbleiterlaser, der blaues Licht emittiert.
Die Lichtquelle 3 ist eine Beleuchtungslichtquelle, die Licht zum Erzeugen eines Beleuchtungslichtes (weißes Licht) durch Mischen mit Licht, das von der Licht emittierenden Schicht 100 des Lichtemitters 1A emittiert wird, emittiert. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist die Licht emittierende Schicht 100 des Lichtemitters 1A eine Schicht mit gelbem Leuchtstoff, wobei die Lichtquelle 3 ein Halbleiterlaser oder eine LED ist, die blaues Licht emittiert.
Das Wellenlängenauswahlelement 4 wählt einfallendes Licht entsprechend einer Wellenlänge aus und überträgt es. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform transmittiert das Wellenlängenauswahlelement 4 Licht in einem Wellenlängenbereich eines bestimmten Bereiches und reflektiert Licht in einem Wellenlängenbereich eines anderen Bereiches. Insbesondere transmittiert das Wellenlängenauswahlelement 4 Licht, das von dem Lichtemitter 1A emittiert wird, und reflektiert Licht, das von der Lichtquelle 2 und der Lichtquelle 3 emittiert wird.
Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform emittiert der Lichtemitter 1A gelbes Licht, weshalb das Wellenlängenauswahlelement 4 eine Eigenschaft des Transmittierens von gelbem Licht aufweist. Zusätzlich emittieren die Lichtquelle 2 und die Lichtquelle 3 blaues Licht, weshalb das Wellenlängenauswahlelement 4 eine Eigenschaft des Transmittierens von blauem Licht aufweist. In diesem Fall reflektiert das Wellenlängenauswahlelement 4 von der Lichtquelle 2 emittiertes blaues Licht derart, dass dieses auf den Lichtemitter 1A einfällt, und reflektiert von der Lichtquelle 3 emittiertes blaues Licht derart, dass dieses auf den Integrationsstab 5 einfällt. Als das vorbeschriebene Wellenlängenauswahlelement 4 kann beispielsweise ein dichroischer Spiegel eingesetzt werden.
Der Integrationsstab 5 empfängt einfallendes Licht durch eine Einfallsendfläche und emittiert empfangenes Einfallslicht mit gleichmäßiger Luminanzverteilung. Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform fallen von dem Lichtemitter 1A emittiertes gelbes Licht und von der Lichtquelle 3 emittiertes blaues Licht auf den Integrationsstab 5 ein. Auf diese Weise empfängt der Integrationsstab 5 das von dem Lichtemitter 1A emittierte gelbe Licht und das von der Lichtquelle 3 emittierte blaue Licht an der Einfallsendfläche, bildet eine gleichmäßige Luminanzverteilung und emittiert das Licht als weißes Licht.
Man beachte, dass eine Linse vor und hinter dem Integrationsstab 5 angeordnet sein kann. Eine Sammellinse kann beispielsweise auf einer Eintrittsseite des Integrationsstabes 5 angeordnet sein, während eine Projektionslinse auf einer Austrittsseite des Integrationsstabes 5 angeordnet sein kann.
Die Licht emittierende Vorrichtung 10X mit vorliegender Ausgestaltung kann beispielsweise als Lichtquelle einer Beleuchtungseinrichtung oder eines Projektors verwendet werden. Mit anderen Worten, von dem Integrationsstab 5 emittiertes weißes Licht wird als Beleuchtungslichtquelle oder Abbildungslicht verwendet.
Die Licht emittierende Vorrichtung 10X mit vorliegender Ausgestaltung beinhaltet den Lichtemitter 1A entsprechend der ersten Ausführungsform, der eine hervorragende Lichtextraktionseffizienz aufweist, wodurch es möglich wird, eine Licht emittierende Vorrichtung mit hoher Effizienz zu implementieren.
Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass die vorliegende Erfindung entsprechend der vorliegenden Ausführungsform als Licht emittierende Vorrichtung ausgestaltet ist, die vorliegende Erfindung auch als Lichtquellensystem ausgestaltet sein kann, das den Lichtemitter 1, die Lichtquelle 2, die Lichtquelle 3, das Wellenlängenauswahlelement 4 und den Integrationsstab 5 beinhaltet.
Zusätzlich ist ungeachtet dessen, dass bei der vorliegenden Ausführungsform der Lichtemitter 1A entsprechend der zweiten Ausführungsform zum Einsatz kommt, die vorliegende Ausführungsform nicht auf dieses Beispiel beschränkt, sondern es kann auch die Licht emittierende Vorrichtung unter Verwendung des Lichtemitters 1 entsprechend der ersten Ausführungsform implementiert sein. In diesem Fall kann die Lichtquelle 2 an der rückwärtigen Oberflächenseite des Substrates 300 des Lichtemitters 1 angeordnet sein.
Erste Abwandlung
Als Nächstes wird ein Lichtemitter 1C entsprechend einer ersten Abwandlung anhand 12 beschrieben. 12 ist ein Diagramm, das schematisch eine Ausgestaltung des Lichtemitters 1C entsprechend einer ersten Abwandlung darstellt.
Wie in 12 dargestellt ist, beinhaltet der Lichtemitter 1C entsprechend der vorliegenden Abwandlung die Licht emittierende Schicht 100C und die Reflexionsschicht 200C. Der Lichtemitter 1C entsprechend der vorliegenden Abwandlung ist ein lichttransmissiver Lichtemitter, bei dem Anregungslicht durch die Reflexionsschicht 200C wie bei dem Lichtemitter 1 entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform transmittiert wird.
Die Licht emittierende Schicht 100C entsprechend der vorliegenden Abwandlung und die Licht emittierende Schicht 100 entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform unterscheiden sich lediglich hinsichtlich ihrer Formen und sind über diese Formen hinausgehend identisch. Insbesondere weist die Licht emittierende Schicht 100C entsprechend der vorliegenden Abwandlung eine säulenartige Struktur auf, bei der eine Endfläche die erste Oberfläche 101 (Lichtemissionsoberfläche) ist. Entsprechend der vorliegenden Abwandlung weist die Licht emittierende Schicht 100C eine zylindrische Form auf. Zusätzlich ist die Licht emittierende Schicht 100C eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp, die Licht beim Empfangen von Anregungslicht emittiert, wie dies auch bei der Licht emittierenden Schicht 100 entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform der Fall ist.
Zudem unterscheiden sich die Reflexionsschicht 200C entsprechend der vorliegenden Abwandlung und die Reflexionsschicht 200 entsprechend der ersten Ausführungsform lediglich hinsichtlich ihrer Formen und sind über die Formen hinausgehend identisch. Insbesondere ist die Reflexionsschicht 200C entsprechend der vorliegenden Abwandlung an einer seitlichen Oberfläche der säulenartigen Struktur, die die Licht emittierende Schicht 100C bildet, ausgebildet und weist eine rohrförmige Struktur auf. Da die Licht emittierende Schicht 100C eine zylindrische Form entsprechend der vorliegenden Abwandlung aufweist, weist die Reflexionsschicht 200C eine dünne zylindrische Form auf.
Obwohl dies im Diagramm nicht dargestellt ist, beinhaltet die Reflexionsschicht 200C den ersten dielektrischen Film 201, den zweiten dielektrischen Film 202 und den dritten dielektrischen Film 203, wie dies auch bei der Reflexionsschicht 200 entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform der Fall ist. Der erste dielektrische Film 201, der zweite dielektrische Film 202 und der dritte dielektrische Film 203 sind in der angegebenen Reihenfolge an der seitlichen Oberfläche der säulenartigen Struktur, die die Licht emittierende Schicht 100C bildet, aufgeschichtet. Mit anderen Worten, der erste dielektrische Film 201 ist in der Reflexionsschicht 200C am weitesten innen positioniert, während der dritte dielektrische Film 203 am weitesten außen positioniert ist.
Man beachte, dass das Material und der Brechungsindex n_E der Licht emittierenden Schicht 100C sowie die Materialien und Brechungsindizes der drei dielektrischen Filme, die in der Reflexionsschicht 200C beinhaltet sind, die gleichen wie bei der ersten Ausführungsform sind.
Der Lichtemitter 1C mit dieser Ausgestaltung ist als lichttransmissiver Leuchtstoffstab ausgebildet, wobei von der Lichtquelle 2 emittiertes Licht zur Anregung (Anregungslicht) auf den Lichtemitter 1C von der seitlichen Oberfläche her, wie in 12 dargestellt ist, einfällt.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es bei dem Lichtemitter 1C entsprechend der vorliegenden Abwandlung möglich, eine hohe für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int durch die Reflexionsschicht 200C wie bei dem Lichtemitter 1 entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform zu erhalten, wodurch es möglich wird, einen Lichtemitter 1C zu implementieren, der eine hohe Lichtextraktionseffizienz aufweist.
Zudem ist es bei der Ausgestaltung des Lichtemitters 1C entsprechend der vorliegenden Abwandlung möglich, die Anregungsenergiedichte zu verringern. Ferner ist es unter Einsatz der Ausgestaltung des Lichtemitters 1C entsprechend der vorliegenden Abwandlung möglich, den Lichtemissionsbereich der Licht emittierenden Schicht 100C zu verringern. Die zylindrische Struktur, die die Licht emittierende Schicht 100C bildet, ist beispielsweise dünn und lang ausgebildet, damit sie kleinformatig und Jänglich sein kann, wodurch es möglich wird, die Lichtemissiönsmenge der Licht emittierenden Schicht 100C zu erhöhen, während der Lichtemissionsbereich der Licht emittierenden Schicht 100C verkleinert wird.
Man beachte, dass auch die in 13 dargestellte Ausgestaltung eines Lichtemitters 1C' zum Einsatz kommen kann. Der in 13 dargestellte Lichtemitter 1C' weist eine Ausgestaltung auf, bei der eine metallische Schicht 400 mit mehreren Schlitzen 401 an einer Oberfläche des Lichtemitters 1C, wie in 12 dargestellt ist, ausgebildet ist. Die Schlitze 401 stellen jeweils einen Anregungslichteintrittsabschnitt dar, der von der Lichtquelle 2 emittiertes Licht zur Anregung transmittiert. Es können Aluminium oder Silber als Material der metallischen Schicht 400 verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es bei dem in 13 dargestellten Lichtemitter 1C' aufgrund dessen, dass die metallische Schicht 400 als Außenhüllenschicht ausgebildet ist, möglich, einen Lichtemitter zu implementieren, der eine hervorragende Wärmeableitfähigkeit wie auch eine hohe Lichtextraktionseffizienz aufweist. Man beachte, dass aufgrund dessen, dass die metallische Schicht 400 des in 13 dargestellten Lichtemitters 1C' als metallischer Film 204 der Reflexionsschicht 200A entsprechend der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform dient, die seitliche Reflektanz erhöht wird, wodurch es möglich wird, eine höhere Lichtextraktionseffizienz als bei dem in 12 dargestellten Lichtemitter 1C zu erhalten.
Zweite Abwandlung
Als Nächstes wird ein Lichtemitter 1D entsprechend einer zweiten Abwandlung anhand 14 beschrieben. 14 ist ein Diagramm zur schematischen Darstellung einer Ausgestaltung des Lichtemitters 1D entsprechend der zweiten Abwandlung.
Wie in 14 dargestellt ist, beinhaltet der Lichtemitter 1D entsprechend der vorliegenden Abwandlung eine Licht emittierende Schicht 100D und eine Reflexionsschicht 200D. Der Lichtemitter 1D entsprechend der vorliegenden Abwandlung ist ein reflektiver Lichtemitter, bei dem Anregungslicht durch die Reflexionsschicht 200D nicht transmittiert wird, wie dies bei dem Lichtemitter 1A entsprechend der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform der Fall ist.
Die Licht emittierende Schicht 100D entsprechend der vorliegenden Abwandlung und die Licht emittierende Schicht 100 entsprechend der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform unterscheiden sich lediglich hinsichtlich ihrer Formen, sind jedoch über die Formen hinausgehend identisch. Insbesondere weist die Licht emittierende Schicht 100D entsprechend der vorliegenden Ausführungsform eine säulenartige Struktur auf, die ein Paar von Endflächen beinhaltet, von denen die eine die erste Oberfläche 101 ist, die die Lichtemissionsoberfläche darstellt, während die andere eine Einfallsoberfläche für Anregungslicht ist. Mit anderen Worten, es kann von der Licht emittierenden Schicht 100 emittiertes Licht von einer Endfläche, die die Lichteinfallsoberfläche ist, oder von einer Endfläche entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der Endfläche, die die Lichteinfallsoberfläche ist, emittiert werden. Entsprechend der vorliegenden Abwandlung weist die Licht emittierende Schicht 100D eine zylindrische Schicht auf. Zusätzlich ist die Licht emittierende Schicht 100D eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp, die Licht beim Empfangen von Anregungslicht emittiert, wie dies auch bei der Licht emittierenden Schicht 100 entsprechend der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform der Fall ist.
Darüber hinaus unterscheiden sich die Reflexionsschicht 200D entsprechend der vorliegenden Abwandlung und die Reflexionsschicht 200A entsprechend der zweiten Ausführungsform lediglich hinsichtlich ihrer Formen, sind jedoch über die Formen hinausgehend identisch. Insbesondere ist die Reflexionsschicht 200D entsprechend der vorliegenden Abwandlung an einer seitlichen Oberfläche der säulenförmigen Struktur ausgebildet, die die Licht emittierende Schicht 100D bildet, und weist eine rohrförmige Struktur auf. Da die Licht emittierende Schicht 100D eine zylindrische Form entsprechend der vorliegenden Abwandlung aufweist, weist die Reflexionsschicht 200D eine dünne zylindrische Schicht auf.
Obwohl dies im Diagramm nicht-dargestellt ist, beinhaltet die Reflexionsschicht 200D den ersten dielektrischen Film 201, den zweiten dielektrischen Film 202, den dritten dielektrischen Film 203 und den metallischen Film 204, wie dies auch bei der Reflexionsschicht 200 entsprechend der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform der Fall ist. Der erste dielektrische Film 201, der zweite dielektrische Film 202, der dritte dielektrische Film 203 und der metallische Film 204 sind in der angegebenen Reihenfolge an der seitlichen Oberfläche der säulenförmigen Struktur, die die Licht emittierende Schicht 100D bildet, aufgeschichtet. Mit anderen Worten, der erste dielektrische Film 201 ist in der Reflexionsschicht 200D am weitesten innen positioniert, während der metallische Film 204 am weitesten außen positioniert ist.
Man beachte, dass das Material und der Brechungsindex n_E der Licht emittierenden Schicht 100D, die Materialien und die Brechungsindizes der in der Reflexionsschicht 200D beinhalteten dielektrischen Filme und das Material und dergleichen des metallischen Filmes 204 die gleichen wie bei der zweiten Ausführungsform sind.
Der Lichtemitter 1D mit vorliegender Ausgestaltung ist als reflektiver Leuchtstoffstab ausgebildet, wobei von der Lichtquelle 2 emittiertes Licht zur Anregung (Anregungslicht) auf den Lichtemitter 1D von der seitlichen Oberfläche her, wie in 14 gezeigt ist, einfällt.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist es bei dem Lichtemitter 1D entsprechend der vorliegenden Abwandlung möglich, eine hohe für alle Winkel geltende Durchschnittsreflektanz R_int durch die Reflexionsschicht 200D wie bei dem Lichtemitter 1A entsprechend der vorbeschriebenen zweiten Ausführungsform zu erhalten, wodurch es möglich wird, einen Lichtemitter 1D zu implementieren, der eine hohe Lichtextraktionseffizienz aufweist.
Zusätzlich ist es bei der Ausgestaltung des Lichtemitters 1D entsprechend der vorliegenden Abwandlung möglich, den Lichtemissionsbereich der Licht emittierenden Schicht 100D zu verkleinern wie auch die Anregungsenergiedichte zu verringern, wie dies auch bei dem Emitter 1C entsprechend der vorbeschriebenen ersten Abwandlung der Fall ist.
Des Weiteren ist es bei dem Lichtemitter 1D entsprechend der vorliegenden Abwandlung aufgrund dessen, dass der metallische Film 204 der Reflexionsschicht 200D am weitesten außen positioniert ist, möglich, einen Lichtemitter zu implementieren, der eine hervorragende Wärmeableitfähigkeit wie auch eine hervorragende Lichtextraktionseffizienz aufweist.
Weitere Abwandlungen und Ähnliches
Obwohl der Lichtemitter und die Licht emittierende Vorrichtung entsprechend der Erfindung auf Grundlage der vorbeschriebenen Ausführungsformen beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt.
Obwohl entsprechend der vorbeschriebenen ersten Ausführungsform von der Lichtquelle 2 emittiertes Licht beispielsweise auf die rückwärtige Oberfläche des Substrates 300 einfällt, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Das von der Lichtquelle 2 emittierte Licht kann vielmehr auch auf die erste Oberfläche 101 der Licht emittierenden Schicht 100 einfallen. In diesem Fall ist die erste Oberfläche 101 eine Lichteinfallsoberfläche wie auch eine Lichtemissionsoberfläche.
Zudem sind bei jeder der vorbeschriebenen Ausführungsformen der erste dielektrische Film 201, der zweite dielektrische Film 202 und der dritte dielektrische Film 203 nicht auf die vorbeschriebene Metallverbindung beschränkt, sondern können auch ein Aerogel oder dergleichen sein.
Außerdem ist ungeachtet dessen, dass jede der vorbeschriebenen Ausführungsformen einen Fall beschreibt, in dem die Licht emittierende Schicht des Lichtemitters eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp ist, die Licht beim Empfangen von Anregungslicht emittiert, die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt. Die Licht emittierende Schicht kann beispielsweise auch ein Licht emittierendes Halbleiterelement, so beispielsweise eine LED, oder ein selbstemissives Licht emittierendes Element, so beispielsweise ein organisches EL-Element, und dergleichen mehr sein.
Ferner ist ungeachtet dessen, dass bei jeder der vorbeschriebenen Ausführungsformen eine Leuchtstoffschicht als Beispiel für die Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp beschrieben worden ist, die Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp nicht auf eine Leuchtstoffschicht beschränkt. Die Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp kann auch eine Wellenlängenumwandlungsschicht oder dergleichen sein, die Anregungslicht in Licht mit einer Wellenlänge umwandelt, die von der Wellenlänge des Anregungslichtes verschieden ist. In diesem Fall beinhaltet die Wellenlängenumwandlungsschicht ein Wellenlängenumwandlungsmaterial, das beispielsweise Anregungslicht absorbiert und Licht mit einer Wellenlänge, die von der Wellenlänge des Anregungslichtes verschieden ist, emittiert. Beispiele für das Wellenlängenumwandlungsmaterial beinhalten einen Halbleiter, einen Metallkomplex, einen organischen Farbstoff, ein Pigment und dergleichen mehr.
Zudem sind bei jeder der vorbeschriebenen Ausführungsformen die Materialien der Licht emittierenden Schicht nicht auf anorganische Materialien beschränkt, sondern können auch Halbleitermaterialien, so beispielsweise organische Materialien, Quantenpunkte und dergleichen mehr sein.
Man beachte, dass die vorliegende Erfindung zudem weitere Formen, bei denen verschiedene Abwandlungen, die sich einem Fachmann auf dem einschlägigen Gebiet erschließen, an den Ausführungsformen vorgenommen worden sind, oder Formen, bei denen strukturelle Komponenten und Funktionen in den Ausführungsformen beliebig innerhalb des Umfanges der vorliegenden Erfindung kombiniert worden sind, beinhalten kann.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B, 1C, 1C', 1D: Lichtemitter
2,3: Lichtquelle
10, 10A, 10X: Licht emittierende Vorrichtung
100, 100C, 100D: Licht emittierende Schicht
101: erste Oberfläche (Lichtemissionsoberfläche)
200, 200A, 200B, 200C, 200D: Reflexionsschicht
201: erster dielektrischer Film
202: zweiter dielektrischer Film
203: dritter dielektrischer Film
204: metallischer Film
210: dielektrischer Mehrschichtenfilm

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2007258276 [0006]

Claims

Lichtemitter, umfassend: eine Licht emittierende Schicht, die eine Lichtemissionsoberfläche beinhaltet und sichtbares Licht über die Lichtemissionsoberfläche emittiert; und eine Reflexionsschicht, die an einer Oberfläche der Licht emittierenden Schicht, die von der Lichtemissionsoberfläche verschieden ist, angeordnet ist, die das sichtbare Licht, das von der Licht emittierenden Schicht emittiert wird, reflektiert, und die einen ersten dielektrischen Film, der zu der Licht emittierenden Schicht weist, und einen dielektrischen Mehrschichtenfilm, der derart unter dem ersten dielektrischen Film angeordnet ist, dass er im Vergleich zu dem ersten dielektrischen Film weiter von der Licht emittierenden Schicht weg ist, beinhaltet, wobei der dielektrische Mehrschichtenfilm wenigstens eine Schicht eines laminierten Filmes beinhaltet, wobei jede Schicht der wenigstens einen Schicht des laminierten Filmes ein Paar aus einem zweiten dielektrischen Film und einem dritten dielektrischen Film beinhaltet, der zweite dielektrische Film derart angeordnet ist, dass er im Vergleich zu dem dritten dielektrischen Film näher an der Licht emittierenden Schicht ist, der erste dielektrische Film einen Brechungsindex aufweist, der niedriger als ein Brechungsindex der Licht emittierenden Schicht ist, der zweite dielektrische Film einen Brechungsindex aufweist, der höher als der Brechungsindex des ersten dielektrischen Filmes ist, der dritte dielektrische Film einen Brechungsindex aufweist, der niedriger als der Brechungsindex des zweiten dielektrischen Filmes ist, und d₁ ≥ λ_ave / n₁ erfüllt ist, wobei λ_ave eine Durchschnittswellenlänge eines Spektrums des sichtbaren Lichtes, das über die Licht emittierende Schicht emittiert wird, bezeichnet, n₁ den Brechungsindex des ersten dielektrischen Filmes bezeichnet und d₁ eine Filmdicke des ersten dielektrischen Filmes bezeichnet.
Lichtemitter nach Anspruch 1, wobei die Licht emittierende Schicht eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp ist, die Licht beim Empfangen von Anregungslicht mit einer Wellenlänge von weniger als einer Wellenlänge von Licht in einem effektiven Reflexionsbereich der Reflexionsschicht emittiert, und die Licht emittierende Schicht und die Reflexionsschicht derart angeordnet sind, dass das Anregungslicht auf die Reflexionsschicht und die Licht emittierende Schicht in einer angegebenen Reihenfolge einfällt.
Lichtemitter nach Anspruch 2, des Weiteren umfassend: ein lichttransmissives Substrat, das eine erste Oberfläche und eine zweite Oberfläche entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche aufweist, wobei die Reflexionsschicht über der ersten Oberfläche des lichttransmissiven Substrates angeordnet ist, die Licht emittierende Schicht über der Reflexionsschicht angeordnet ist, und das Anregungslicht auf die zweite Oberfläche des lichttransmissiven Substrates einfällt.
Lichtemitter nach Anspruch 1, wobei die Licht emittierende Schicht eine Leuchtstoffschicht ist.
Lichtemitter nach Anspruch 4, wobei die Leuchtstoffschicht eine anorganische Schicht ist, in der ein Leuchtstoffteilchen durch Zinkoxid (ZnO) versiegelt ist.
Lichtemitter nach Anspruch 4, wobei die Leuchtstoffschicht eine keramische Schicht ist, in der ein Leuchtstoffteilchen durch einen keramischen gesinterten Pressling versiegelt ist.
Lichtemitter nach Anspruch 1, wobei die Licht emittierende Schicht eine säulenartige Struktur ist, die eine Endfläche beinhaltet, die die Lichtemissionsoberfläche ist, und die Reflexionsschicht an einer seitlichen Oberfläche der säulenartigen Struktur angeordnet ist.
Lichtemitter nach Anspruch 1, wobei der dielektrische Mehrschichtenfilm eine erste Oberfläche, die zu der Licht emittierenden Schicht weist, und eine zweite Oberfläche entgegengesetzt bzw. gegenüberliegend zu der ersten Oberfläche beinhaltet, und die Reflexionsschicht einen metallischen Film beinhaltet, der an der zweiten Oberfläche des dielektrischen Mehrschichtenfilmes angeordnet ist.
Lichtemitter nach Anspruch 8, wobei der metallische Film Silber beinhaltet.
Lichtemitter nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Licht emittierende Schicht eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp ist, die Licht beim Empfangen von Anregungslicht durch die Lichtemissionsoberfläche emittiert, wobei das Anregungslicht auf die Licht emittierende Schicht einfällt.
Lichtemitter nach Anspruch 8, wobei eine Gesamtzahl von Schichten des laminierten Filmes, der in der wenigstens einen Schicht des laminierten Filmes beinhaltet ist, gleich 1 ist.
Lichtemitter nach Anspruch 8, wobei die Licht emittierende Schicht eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp ist, die Licht beim Empfangen von Anregungslicht emittiert, und eine säulenartige Struktur ist, die eine erste Endfläche und eine zweite Endfläche beinhaltet, wobei die erste Endfläche die Lichtemissionsoberfläche ist und die zweite Endfläche eine Einfallsoberfläche für das Anregungslicht ist, und die Reflexionsschicht an einer seitlichen Oberfläche der säulenartigen Struktur angeordnet ist.
Lichtemitter nach Anspruch 1, wobei der erste dielektrische Film und der dritte dielektrische Film dasselbe Material beinhalten, und der zweite dielektrische Film ein Material beinhaltet, das von dem Material des ersten dielektrischen Filmes verschieden ist.
Lichtemitter nach Anspruch 1, wobei der erste dielektrische Film und der dritte dielektrische. Film Magnesiumfluorid (MgF₂) beinhalten; und der zweite dielektrische Film Tantaloxid (Ta₂O₅) beinhaltet.
Lichtemitter nach Anspruch 2, wobei das Anregungslicht blaues Licht ist, und die Licht emittierende Schicht eine Leuchtstoffschicht ist, die einen gelben Leuchtstoff, der gelbes Licht emittiert, enthält.
Lichtemitter nach Anspruch 2, wobei das Anregungslicht ultraviolettes Licht ist, und die Licht emittierende Schicht eine Leuchtstoffschicht ist, die einen gelben Leuchtstoff, der gelbes Licht emittiert, einen roten Leuchtstoff, der rotes Licht emittiert, einen grünen Leuchtstoff, der grünes Licht emittiert, und einen blauen Leuchtstoff, der blaues Licht emittiert, enthält.
Licht emittierende Vorrichtung, umfassend: den Lichtemitter nach Anspruch 1; und eine Lichtquelle, die Anregungslicht emittiert, wobei die Licht emittierende Schicht des Lichtemitters eine Licht emittierende Schicht vom Anregungstyp ist, die Licht beim Empfangen des von der Lichtquelle emittierten Anregungslichtes emittiert.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei der Lichtemitter und die Lichtquelle räumlich getrennt sind.
Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei die Lichtquelle eine erste Lichtquelle, die eine Anregungslichtquelle ist, und eine zweite Lichtquelle, die eine Beleuchtungslichtquelle ist, umfasst, und die Licht emittierende Vorrichtung des Weiteren ein Wellenlängenauswahlelement umfasst, das von dem Lichtemitter emittiertes Licht transmittiert und von der ersten Lichtquelle und der zweiten Lichtquelle emittiertes Licht reflektiert.
Beleuchtungseinrichtung, umfassend die Licht emittierende Vorrichtung nach Anspruch 17.