JP2012199061A - Light source device and lighting device - Google Patents

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Takashi Sugiyama
貴 杉山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device in which color unevenness is not sensed due to a specular reflection component of excitation light to the sight of a human, eve in the case a phosphor plate is used as a reflection type.SOLUTION: The light source device 20 includes a solid light source 5 to emit visible light as excitation light and a phosphor plate 12 of reflection type including at least one kind of phosphors which is excited by excitation light from the solid light source 5 and emits fluorescence of longer wavelength than the emission wavelength of the solid light source 5. A rotation control means 3 is installed which exists in parallel to the plane of the reflection type phosphor plate 12 inside or on the plane of the phosphor plate 12 and rotates the phosphor plate 12 of reflection type at a prescribed rotation speed centered on a rotation shaft 4 orthogonal to the optical axis of the solid light source 5.

Description

本発明は、光源装置および照明装置に関する。   The present invention relates to a light source device and an illumination device.

例えば特許文献1には、固体光源と蛍光体を組合せて白色光を実現した光源装置が提案されている。図1は特許文献1の光源装置を示す図である。図1を参照すると、この光源装置は、蛍光体104を励起する励起光110を放射する発光素子101と、励起光110と異なる波長の蛍光120を放射する蛍光体104が分散された分散体105と、発光素子101および分散体105を保持するリードフレーム106とを含み、分散体105中の蛍光体104より放射される蛍光の少なくとも一部が、分散体105における励起光110の入射側105aより外部に取り出されるようになっている。   For example, Patent Document 1 proposes a light source device that realizes white light by combining a solid light source and a phosphor. FIG. 1 is a diagram showing a light source device of Patent Document 1. In FIG. Referring to FIG. 1, the light source device includes a dispersion 105 in which a light emitting element 101 that emits excitation light 110 that excites the phosphor 104 and a phosphor 104 that emits fluorescence 120 having a wavelength different from that of the excitation light 110 are dispersed. And a lead frame 106 that holds the light emitting element 101 and the dispersion 105, and at least part of the fluorescence emitted from the phosphor 104 in the dispersion 105 is from the incident side 105 a of the excitation light 110 in the dispersion 105. It comes to be taken out outside.

このような光源装置は、発光効率および演色性が良好であり、車両用ヘッドランプなどの光源としても有用である。   Such a light source device has good luminous efficiency and color rendering, and is also useful as a light source for a vehicle headlamp or the like.

特に、固体光源として青色の励起光を出射する半導体発光素子を用い、これを黄色蛍光体プレートと組み合わせたものは、次世代の車両用ヘッドランプなどの光源として注目されている。   In particular, a semiconductor light emitting element that emits blue excitation light as a solid light source and combined with a yellow phosphor plate has attracted attention as a light source for a next-generation vehicle headlamp or the like.

特開2006−210887号公報JP 2006-210887 A

しかしながら、上述の光源装置のように、蛍光体プレートを反射型として使用する場合(蛍光体プレートの面のうち固体光源からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて反射光(具体的には、蛍光および励起光)を取り出す方式(反射方式)を用いる場合)、後述のように、反射型の蛍光体プレートによる固体光源からの励起光の正反射方向への反射光成分(正反射成分)が、投射面において部分的に強く出てしまい、色ムラが生じてしまう。この現象は、蛍光体プレートの背面(固体光源からの励起光が入射する側の面とは反対側の面)に反射部材を設ける場合に、さらに顕著になる。   However, when the phosphor plate is used as a reflection type as in the light source device described above (the reflecting surface provided on the opposite side of the surface of the phosphor plate from which the excitation light from the solid light source is incident) The reflection light (specifically, fluorescence and excitation light) is extracted by using the reflection of light (in the case of using a reflection method), and, as will be described later, the excitation light from the solid light source is reflected by the reflective phosphor plate. The reflected light component (regular reflection component) in the reflection direction is partially intense on the projection surface, resulting in color unevenness. This phenomenon becomes more prominent when a reflecting member is provided on the back surface of the phosphor plate (the surface on the side opposite to the surface on which the excitation light from the solid light source is incident).

本発明は、蛍光体プレートを反射型として使用した場合でも、人間の視覚に励起光の正反射成分による色ムラを感じさせない光源装置および照明装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to provide a light source device and an illuminating device that do not cause color unevenness due to a regular reflection component of excitation light to human vision even when a phosphor plate is used as a reflection type.

上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1種類の蛍光体を含む反射型の蛍光体プレートとを備えている光源装置であって、前記反射型の蛍光体プレートを、前記反射型の蛍光体プレートの平面と平行で前記反射型の蛍光体プレート内または平面上に存在し、かつ、前記固体光源の光軸と直交する回転軸を中心として、所定の回転速度で回転させる回転制御手段が設けられていることを特徴としている。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a solid-state light source that emits visible light as excitation light, and fluorescence that is excited by excitation light from the solid-state light source and has a longer wavelength than the emission wavelength of the solid-state light source. A reflective phosphor plate including at least one type of phosphor that emits light, wherein the reflective phosphor plate is parallel to a plane of the reflective phosphor plate and Rotation control means for rotating at a predetermined rotation speed around a rotation axis that exists in or on a reflection type phosphor plate and is orthogonal to the optical axis of the solid-state light source is provided. Yes.

また、請求項2記載の発明は、請求項1記載の光源装置において、前記反射型の蛍光体プレートは、反射部材を挟んで、該反射部材の両側の面に蛍光体プレートが配置されていることを特徴としている。   According to a second aspect of the present invention, in the light source device according to the first aspect, the reflection-type phosphor plate is arranged on both sides of the reflection member with the reflection member interposed therebetween. It is characterized by that.

また、請求項3記載の発明は、可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1種類の蛍光体を含む反射型の蛍光体プレートとを備えている光源装置であって、前記固体光源からの励起光が蛍光体プレートのみに入射するように、前記反射型の蛍光体プレートを、前記反射型の蛍光体プレートの平面と平行で前記反射型の蛍光体プレート内または平面上に存在し、かつ、前記固体光源の光軸と直交する回転軸を中心として、所定の速度で回転往復運動させる回転往復運動制御手段が設けられていることを特徴としている。   The invention described in claim 3 is a solid light source that emits visible light as excitation light, and at least one type that emits fluorescence having a wavelength longer than the emission wavelength of the solid light source when excited by excitation light from the solid light source. A reflection-type phosphor plate including the phosphor, and the reflection-type phosphor plate is used so that excitation light from the solid-state light source is incident only on the phosphor plate. Reciprocating rotation at a predetermined speed around a rotation axis that exists in or on the reflection type phosphor plate parallel to the plane of the reflection type phosphor plate and is orthogonal to the optical axis of the solid state light source The rotary reciprocating motion control means is provided.

また、請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置である。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an illuminating device in which the light source device according to any one of the first to third aspects is used.

請求項1、請求項2、請求項4記載の発明によれば、可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1種類の蛍光体を含む反射型の蛍光体プレートとを備えている光源装置であって、前記反射型の蛍光体プレートを、前記反射型の蛍光体プレートの平面と平行で前記反射型の蛍光体プレート内または平面上に存在し、かつ、前記固体光源の光軸と直交する回転軸を中心として、所定の回転速度で回転させる回転制御手段が設けられているので、蛍光体プレートを反射型として使用した場合でも、人間の視覚に励起光の正反射成分による色ムラを感じさせないようにすることができる。   According to the first, second, and fourth aspects of the present invention, a solid-state light source that emits visible light as excitation light, and a wavelength longer than the emission wavelength of the solid-state light source that is excited by excitation light from the solid-state light source. And a reflection type phosphor plate including at least one kind of phosphor that emits the fluorescence of the reflection type phosphor plate, the reflection type phosphor plate being parallel to a plane of the reflection type phosphor plate Therefore, there is provided a rotation control means for rotating at a predetermined rotation speed around a rotation axis that is present in the reflection type phosphor plate or on a plane and orthogonal to the optical axis of the solid state light source. Even when the phosphor plate is used as a reflection type, it is possible to prevent the human eye from feeling color unevenness due to the regular reflection component of the excitation light.

また、請求項3、請求項4記載の発明によれば、可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1種類の蛍光体を含む反射型の蛍光体プレートとを備えている光源装置であって、前記固体光源からの励起光が蛍光体プレートのみに入射するように、前記反射型の蛍光体プレートを、前記反射型の蛍光体プレートの平面と平行で前記反射型の蛍光体プレート内または平面上に存在し、かつ、前記固体光源の光軸と直交する回転軸を中心として、所定の速度で回転往復運動させる回転往復運動制御手段が設けられているので、蛍光体プレートを反射型として使用した場合でも、人間の視覚に励起光の正反射成分による色ムラを感じさせないようにすることができ、かつ、蛍光体プレートからの反射光の取り出し効率(利用効率)を低下させないようにすることができる。   According to the third and fourth aspects of the invention, the solid-state light source that emits visible light as excitation light, and the fluorescence that is excited by the excitation light from the solid-state light source and has a longer wavelength than the emission wavelength of the solid-state light source. A reflection type phosphor plate containing at least one type of phosphor that emits light, wherein the reflection type of the excitation light from the solid light source is incident only on the phosphor plate. The phosphor plate is parallel to the plane of the reflection type phosphor plate and exists in or on the reflection type phosphor plate and is centered on a rotation axis perpendicular to the optical axis of the solid light source. Rotation and reciprocation control means for rotating and reciprocating at a speed of 5 mm is provided, so that even when the phosphor plate is used as a reflection type, human eyes do not feel uneven color due to the regular reflection component of excitation light. It can be, and can be prevented to reduce the extraction efficiency of the reflected light (efficiency) of the phosphor plate.

特許文献1の光源装置を示す図である。It is a figure which shows the light source device of patent document 1. FIG. 本発明の光源装置の一構成例を示す図である。It is a figure which shows the example of 1 structure of the light source device of this invention. 反射型の蛍光体プレートの位置範囲を示す図である。It is a figure which shows the position range of a reflection type fluorescent substance plate. 反射型の蛍光体プレートの位置範囲を示す図である。It is a figure which shows the position range of a reflection type fluorescent substance plate. 反射型の蛍光体プレートを固定した場合に生じる励起光の正反射成分による色ムラを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the color nonuniformity by the regular reflection component of the excitation light which arises when a reflection type fluorescent substance plate is fixed. 反射型の蛍光体プレートを図5に示すように固定した場合の配光を示す図である。It is a figure which shows the light distribution at the time of fixing a reflection type fluorescent substance plate as shown in FIG. 反射型の蛍光体プレートを回転軸を中心として回転させることにより変化する青色の正反射成分の出現位置の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the appearance position of the blue regular reflection component which changes by rotating a reflection type phosphor plate centering around a rotating shaft. 本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the light source device of this invention. 図8の光源装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the light source device of FIG. 本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。It is a figure which shows the other structural example of the light source device of this invention. 図10の光源装置の動作を説明するための図である。It is a figure for demonstrating operation | movement of the light source device of FIG. 本発明の光源装置を用いた照明装置の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the illuminating device using the light source device of this invention.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図2(a)、(b)は本発明の光源装置の一構成例を示す図である。なお、図2(a)は正面図、図2(b)は平面図である。   FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a configuration example of the light source device of the present invention. 2A is a front view, and FIG. 2B is a plan view.

図2(a)、(b)を参照すると、この光源装置20は、可視光を励起光として発光する固体光源5と、該固体光源5からの励起光により励起され該固体光源5の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1種類の蛍光体を含む反射型の蛍光体プレート12とを備えている。   Referring to FIGS. 2A and 2B, the light source device 20 includes a solid light source 5 that emits visible light as excitation light, and an emission wavelength of the solid light source 5 that is excited by the excitation light from the solid light source 5. And a reflective phosphor plate 12 including at least one kind of phosphor that emits fluorescence having a longer wavelength.

ここで、反射型の蛍光体プレート12とは、蛍光体プレート2の面のうち固体光源5からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて反射光(具体的には、蛍光および励起光)を取り出すように構成された蛍光体プレートであり、図2(a)、(b)の例では、図2(b)に示すように、蛍光体プレート2の背面(反射面として機能する面)に反射部材6が設けられて反射型の蛍光体プレート12となっている。換言すれば、図2(a)、(b)の例では、反射型の蛍光体プレート12は、蛍光体プレート2の背面(反射面として機能する面)に反射部材6が設けられたものとなっている。   Here, the reflection type phosphor plate 12 is reflected using reflection by a reflection surface provided on the opposite side of the surface of the phosphor plate 2 from the surface on which the excitation light from the solid light source 5 is incident. 2 is a phosphor plate configured to extract light (specifically, fluorescence and excitation light). In the examples of FIGS. 2A and 2B, as shown in FIG. A reflective member 6 is provided on the back surface (surface that functions as a reflective surface) of the plate 2 to form a reflective phosphor plate 12. In other words, in the example of FIGS. 2A and 2B, the reflective phosphor plate 12 has the reflective member 6 provided on the back surface (surface that functions as a reflective surface) of the phosphor plate 2. It has become.

また、蛍光体プレート2には、実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられるのが好ましい。すなわち、蛍光体プレート2に実質的に樹脂成分を含んでいないものが用いられる場合には、熱による変色がなく、光の吸収が少ないことから、より一層の高輝度化を図ることができる。   Moreover, it is preferable to use the phosphor plate 2 that does not substantially contain a resin component. That is, when a phosphor plate 2 that does not substantially contain a resin component is used, there is no discoloration due to heat and light absorption is small, so that it is possible to further increase the brightness.

なお、樹脂成分を実質的に含まない蛍光体プレート2とは、蛍光体プレートの形成に通常使用される樹脂成分が蛍光体プレートの5wt%以下であるものを意味する。このような蛍光体プレートを実現するものとして蛍光体粉末をガラス中に分散させたもの、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、蛍光体の単結晶や蛍光体の多結晶体(以下、蛍光体セラミックスと称す)などが挙げられる。蛍光体セラミックスは、蛍光体の製造過程において、焼成前に材料を任意の形状に成形し、焼成した蛍光体の塊である。蛍光体セラミックスは、その製造工程のうち、成形工程においてバインダーとして有機物を使用する場合があるが、成形後に脱脂工程を設けて有機成分を焼き飛ばすため、焼成後の蛍光体セラミックスには有機樹脂成分は5wt%以下しか残留しない。したがって、ここに挙げた蛍光体プレートは、実質的に樹脂成分を含まず、無機物質のみから構成されているため、熱による変色が発生することがない。また、無機物質のみからなるガラスやセラミックスは、一般に、樹脂よりも熱伝導率が高いため、蛍光体プレート2から反射部材6への熱放散においても有利である。特に蛍光体セラミックスは、一般的に、ガラスよりもさらに熱伝導率が高く、単結晶より製造コストが安いため、これを蛍光体プレート2に用いるのが好適である。   The phosphor plate 2 substantially free of a resin component means that the resin component normally used for forming the phosphor plate is 5 wt% or less of the phosphor plate. As a material for realizing such a phosphor plate, a phosphor powder dispersed in glass, a glass phosphor in which a luminescent center ion is added to a glass matrix, a phosphor single crystal, and a phosphor polycrystalline (hereinafter referred to as a phosphor) And phosphor ceramics). The phosphor ceramic is a lump of phosphor that is formed by firing a material into an arbitrary shape before firing in the phosphor manufacturing process. Phosphor ceramics may use an organic substance as a binder in the molding process during the manufacturing process. However, an organic resin component is included in the fired phosphor ceramic because a degreasing process is provided after molding to burn off the organic components. Remains only 5 wt% or less. Therefore, since the phosphor plate mentioned here does not substantially contain a resin component and is composed only of an inorganic substance, it does not cause discoloration due to heat. In addition, glass or ceramics made of only an inorganic substance generally has a higher thermal conductivity than a resin, and is therefore advantageous in heat dissipation from the phosphor plate 2 to the reflecting member 6. In particular, phosphor ceramics generally have higher thermal conductivity than glass and are less expensive to manufacture than single crystals. Therefore, it is preferable to use them for the phosphor plate 2.

また、蛍光体プレート2は、固体光源5からの励起光により励起され固体光源5の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1種類の蛍光体を含んでいる。具体的には、固体光源5が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体プレート2は、例えば、緑、赤、黄色などの蛍光体のうち、少なくとも1種類の蛍光体を含んでいる。固体光源5が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体プレート2が、例えば、緑、赤色の蛍光体を含んでいるときには(緑、赤色の蛍光体のそれぞれが例えば均一に分散されて混合されたものとなっているときには)、固体光源5からの青色光を蛍光体プレート2に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。また、固体光源5が可視光として青色光を発光するものである場合、蛍光体プレート2が、例えば、黄色の蛍光体だけを含んでいるときには、固体光源5からの青色光を蛍光体プレート2に照射するとき、反射光として白色などの照明光を得ることができる。   The phosphor plate 2 includes at least one kind of phosphor that is excited by excitation light from the solid light source 5 and emits fluorescence having a longer wavelength than the emission wavelength of the solid light source 5. Specifically, when the solid-state light source 5 emits blue light as visible light, the phosphor plate 2 includes at least one kind of phosphor among phosphors such as green, red, and yellow. It is out. When the solid light source 5 emits blue light as visible light, when the phosphor plate 2 includes, for example, green and red phosphors (each of the green and red phosphors is uniformly dispersed, for example) In the case of being mixed), when the phosphor plate 2 is irradiated with blue light from the solid light source 5, illumination light such as white can be obtained as reflected light. When the solid light source 5 emits blue light as visible light, for example, when the phosphor plate 2 includes only a yellow phosphor, the blue light from the solid light source 5 is emitted from the phosphor plate 2. When illuminating, illumination light such as white can be obtained as reflected light.

ところで、前述したように、蛍光体プレート2を反射型として使用する場合(蛍光体プレート2の面のうち固体光源5からの励起光が入射する側の面とは反対側に設けられた反射面による反射を用いて反射光(具体的には、蛍光および励起光)を取り出す方式(反射方式)を用いる場合)、後で詳述するように、蛍光体プレート2による固体光源5からの励起光の正反射方向への反射光成分(正反射成分)が、投射面において部分的に強く出てしまい、色ムラ(例えば青色が強い色ムラ)が生じてしまう。この現象は、蛍光体プレート2の背面(固体光源5からの励起光が入射する側の面とは反対側の面)に反射部材6を設ける場合に、さらに顕著になる。   Incidentally, as described above, when the phosphor plate 2 is used as a reflection type (the reflecting surface provided on the opposite side of the surface of the phosphor plate 2 from the surface on which the excitation light from the solid light source 5 is incident). The reflection light (specifically, in the case of using a method (reflection method) for extracting reflected light and excitation light) using reflection by the light source), as will be described in detail later, excitation light from the solid light source 5 by the phosphor plate 2 The reflected light component (regular reflection component) in the regular reflection direction partially appears strongly on the projection surface, resulting in color unevenness (for example, strong color unevenness in blue). This phenomenon becomes more prominent when the reflecting member 6 is provided on the back surface of the phosphor plate 2 (the surface opposite to the surface on which the excitation light from the solid light source 5 is incident).

図2(a),(b)の光源装置20では、蛍光体プレート2を反射型として使用する場合でも、人間の視覚に励起光の正反射成分による色ムラを感じさせないようにするために、反射型の蛍光体プレート12を、回転軸4(反射型の蛍光体プレート12の平面と平行で反射型の蛍光体プレート12内または平面上(反射型の蛍光体プレート12の平面上)に存在し、かつ、固体光源5の光軸と直交する回転軸4)を中心として、所定の回転速度で回転させる(例えば矢印Rの方向に回転させる)回転制御手段3が設けられている。また、図2(a)、(b)の例では、回転制御手段3にはモーターが用いられ、回転軸4が回転制御手段(モーター)3に繋がれて、反射型の蛍光体プレート12は、回転制御手段(モーター)3により回転軸4を中心として回転するようになっている(なお、図2(b)では、回転制御手段(モーター)3の図示は省略されている)。   In the light source device 20 of FIGS. 2A and 2B, even when the phosphor plate 2 is used as a reflection type, in order to prevent the human eye from feeling color unevenness due to the regular reflection component of the excitation light, The reflection type phosphor plate 12 is present on the rotation axis 4 (in parallel to the plane of the reflection type phosphor plate 12 or in or on the plane of the reflection type phosphor plate 12 (on the plane of the reflection type phosphor plate 12)). In addition, a rotation control means 3 is provided that rotates at a predetermined rotation speed (for example, rotates in the direction of arrow R) around the rotation axis 4 orthogonal to the optical axis of the solid light source 5. 2A and 2B, a motor is used for the rotation control means 3, the rotation shaft 4 is connected to the rotation control means (motor) 3, and the reflective phosphor plate 12 is The rotation control means (motor) 3 rotates around the rotation shaft 4 (note that the rotation control means (motor) 3 is not shown in FIG. 2B).

なお、反射部材6、回転軸4は例えば金属で形成され、反射部材6、回転軸4が金属で形成されているときには、回転軸4を反射部材6と一体に形成することで、蛍光体プレート2に固体光源5からの励起光を照射したときに発生する熱(蛍光体プレート2の励起時に発生する熱)を効率良く伝導放熱することができる。   The reflecting member 6 and the rotating shaft 4 are made of, for example, metal. When the reflecting member 6 and the rotating shaft 4 are made of metal, the rotating plate 4 is formed integrally with the reflecting member 6 so that the phosphor plate is formed. 2 can efficiently conduct and dissipate heat generated when the excitation light from the solid light source 5 is irradiated to the light 2 (heat generated when the phosphor plate 2 is excited).

また、図2(a),(b)の光源装置20において、蛍光体プレート2からの反射光(具体的には、蛍光および励起光)を取り出して利用するタイミングは、固体光源5に対して、蛍光体プレート2が例えば図3(a)に示すような90°の位置範囲(第1象限)、すなわちP1〜P2の位置範囲にあるときに限られ、蛍光体プレート2に固体光源5からの励起光が照射しているときであっても、固体光源5に対して、蛍光体プレート2が例えば図3(b)に示すような90°の位置範囲(第2象限)、すなわちP2〜P3の位置範囲にあるときには、蛍光体プレート2からの反射光(具体的には、蛍光および励起光)の取り出し、利用はなされない。   Further, in the light source device 20 of FIGS. 2A and 2B, the timing of taking out and using the reflected light (specifically, fluorescence and excitation light) from the phosphor plate 2 is the same as that for the solid light source 5. For example, the phosphor plate 2 is limited to a position range of 90 ° (first quadrant) as shown in FIG. 3A, that is, a position range of P1 to P2. Even when the excitation light is irradiated, the phosphor plate 2 with respect to the solid light source 5 has a 90 ° position range (second quadrant) as shown in FIG. When in the position range of P3, the reflected light (specifically, fluorescence and excitation light) from the phosphor plate 2 is not taken out and used.

また、反射型の蛍光体プレート12の所定の回転速度は一定である必要はなく、固体光源5に対して、蛍光体プレート2が例えば図3(a)に示すような90°の位置範囲(第1象限)にあるときには、所定の回転速度として、人間の目の時間分解能が追従できない速度、例えば1回転当たり30Hz以上の速度であるのが好ましく、また、蛍光体プレート2に固体光源5からの励起光が照射しているときであっても、固体光源5に対して、蛍光体プレート2が例えば図3(b)に示すような90°の位置範囲(第2象限)にあるとき、あるいは、図4のように反射型の蛍光体プレート12の背面(反射部材6の面)、もしくは、反射型の蛍光体プレート12の側面に固体光源5からの励起光が照射しているときは、蛍光体の励起には関係ないので、その時の回転速度を蛍光体プレート2が図3(a)に示すような90°の位置範囲(第1象限)にあるときよりも早くすることにより、蛍光体プレート2での励起を効率良く行うことができる。また、図2(a)、(b)の例において、反射型の蛍光体プレート12の背面(反射部材6の面)側は、背面(反射部材6の面)側での反射光(青色)による色ムラの発生を防止するために、固体光源5からの光を反射しないような処理をしておくことが望ましい。   Further, the predetermined rotational speed of the reflection type phosphor plate 12 does not need to be constant, and the phosphor plate 2 is positioned with respect to the solid light source 5 in a 90 ° position range (for example, as shown in FIG. In the first quadrant), the predetermined rotational speed is preferably a speed at which the time resolution of the human eye cannot follow, for example, a speed of 30 Hz or more per rotation. Even when the excitation light is irradiated, when the phosphor plate 2 is in a 90 ° position range (second quadrant) as shown in FIG. Alternatively, when the excitation light from the solid light source 5 is applied to the back surface of the reflective phosphor plate 12 (the surface of the reflective member 6) or the side surface of the reflective phosphor plate 12 as shown in FIG. , Not related to phosphor excitation Therefore, excitation at the phosphor plate 2 is made efficient by making the rotation speed at that time faster than when the phosphor plate 2 is in the 90 ° position range (first quadrant) as shown in FIG. Can be done well. 2A and 2B, the back surface (surface of the reflection member 6) of the reflective phosphor plate 12 is reflected light (blue) on the back surface (surface of the reflection member 6). In order to prevent the occurrence of color unevenness due to the above, it is desirable to perform a process so as not to reflect the light from the solid light source 5.

図2(a)、(b)の光源装置20について、より詳細に説明する。   The light source device 20 shown in FIGS. 2A and 2B will be described in more detail.

図2(a),(b)の光源装置20において、固体光源5には、可視光領域に発光波長をもつ発光ダイオードや半導体レーザーなどが使用可能である。   In the light source device 20 shown in FIGS. 2A and 2B, a light emitting diode or a semiconductor laser having a light emission wavelength in the visible light region can be used as the solid light source 5.

より具体的に、図2(a),(b)の光源装置20において、固体光源5には、例えば、GaN系の材料を用いた発光波長が約460nmの青色光を発光する発光ダイオードや半導体レーザーなどを用いることができる。この場合、蛍光体プレート2の蛍光体としては、波長が約440nmないし約470nmの青色光により励起されるものとして、例えば、赤色蛍光体には、CaAlSiN:Eu2+、CaSi:Eu2+、KSiF:Mn4+、KTiF:Mn4+等を用いることができ、緑色蛍光体には、Y(Ga,Al)12:Ce3+、CaScSi12:Ce3+、CaSc:Eu2+、(Ba,Sr)SiO:Eu2+、BaSi12:Eu2+、(Si,Al)(O,N):Eu2+等を用いることができ、黄色蛍光体には、YAl12:Ce3+ (YAG)、(Sr,Ba)SiO:Eu2+、Ca(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+等を用いることができる。 More specifically, in the light source device 20 of FIGS. 2A and 2B, the solid-state light source 5 includes, for example, a light emitting diode or semiconductor that emits blue light having a light emission wavelength of about 460 nm using a GaN-based material. A laser or the like can be used. In this case, the phosphor of the phosphor plate 2 is excited by blue light having a wavelength of about 440 nm to about 470 nm. For example, the red phosphor includes CaAlSiN 3 : Eu 2+ , Ca 2 Si 5 N 8. : Eu 2+ , KSiF 6 : Mn 4+ , KTiF 6 : Mn 4+ can be used, and Y 3 (Ga, Al) 5 O 12 : Ce 3+ , Ca 3 Sc 2 Si 3 O 12 can be used as a green phosphor. : Ce 3+ , CaSc 2 O 4 : Eu 2+ , (Ba, Sr) 2 SiO 4 : Eu 2+ , Ba 3 Si 6 O 12 N 2 : Eu 2+ , (Si, Al) 6 (O, N) 8 : Eu or the like can be used 2+, the yellow phosphor, Y 3 Al 5 O 12: Ce 3+ (YAG), (Sr, Ba) 2 SiO 4: Eu 2+, Ca x (Si, a ) 12 (O, N) 16 : Eu 2+ or the like can be used.

蛍光体プレート2としては、これらの蛍光体粉末をガラス中に分散させたものや、ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体、樹脂などの結合部材を含まない蛍光体セラミックス等を用いることができる。蛍光体粉末をガラス中に分散させたものの具体例としては、上に列挙した組成の蛍光体粉末をP、SiO、B、Alなどの成分を含むガラス中に分散したものが挙げられる。ガラス母体に発光中心イオンを添加したガラス蛍光体としては、Ce3+やEu2+を付活剤として添加したCa−Si−Al−O−N系やY−Si−Al−O−N系などの酸窒化物系ガラス蛍光体が挙げられる。蛍光体セラミックスとしては、上に列挙した組成の蛍光体組成からなり、樹脂成分を実質的に含まない焼結体が挙げられる。これらの中でも透光性を有する蛍光体セラミックスを使用することが望ましい。これは、焼結体中に光の散乱の原因となるポアや粒界の不純物がほとんど存在しないために透光性を有するに至った蛍光体セラミックスである。ポアや不純物は熱拡散を妨げる原因にもなるため、透光性セラミックスは高い熱伝導率を示す。このため蛍光体プレート2として利用した場合には励起光や蛍光を拡散により失うことなく蛍光体プレート2から取り出して利用でき、さらに蛍光体プレート2で発生した熱を効率良く放散することができる。透光性を示さない焼結体でも出来るだけポアや不純物の少ないものが望ましい。ポアの残存量を評価する指標としては蛍光体セラミックスの比重の値を用いることができ、その値が計算される理論値に対して95%以上のものが望ましい。 As the phosphor plate 2, a phosphor in which these phosphor powders are dispersed in glass, a glass phosphor in which a luminescent center ion is added to a glass matrix, a phosphor ceramic not including a binding member such as a resin, or the like is used. Can do. As a specific example of the phosphor powder dispersed in glass, the phosphor powder having the composition listed above is contained in a glass containing components such as P 2 O 3 , SiO 2 , B 2 O 3 , and Al 2 O 3. Are dispersed. Examples of glass phosphors in which a luminescent center ion is added to a glass matrix include Ca—Si—Al—O—N and Y—Si—Al—O—N systems in which Ce 3+ or Eu 2+ is added as an activator. Examples thereof include oxynitride glass phosphors. Examples of the phosphor ceramic include a sintered body having a phosphor composition having the composition listed above and substantially not including a resin component. Among these, it is desirable to use a phosphor ceramic having translucency. This is a phosphor ceramic that has translucency because there are almost no pores or impurities at grain boundaries that cause light scattering in the sintered body. Since pores and impurities can also prevent thermal diffusion, translucent ceramics exhibit high thermal conductivity. For this reason, when used as the phosphor plate 2, the excitation light and fluorescence can be taken out from the phosphor plate 2 without being lost by diffusion, and the heat generated in the phosphor plate 2 can be efficiently dissipated. Even a sintered body that does not show translucency is desirable to have as few pores and impurities as possible. As an index for evaluating the remaining amount of pores, the value of specific gravity of the phosphor ceramic can be used, and it is desirable that the value is 95% or more with respect to the theoretical value by which the value is calculated.

ここで、青色励起の黄色発光蛍光体であるYAl12:Ce3+蛍光体を例に、透光性を有する蛍光体セラミックスの製造方法を説明する。蛍光体セラミックスは出発原料の混合工程、成形工程、焼成工程、加工工程を経て製造される。出発原料には、酸化イットリウムや酸化セリウムやアルミナ等、YAl12:Ce3+蛍光体の構成元素の酸化物や、焼成後に酸化物となる炭酸塩、硝酸塩、硫酸塩等を用いる。出発原料の粒径はサブミクロンサイズのものが望ましい。これらの原料を化学量論比となるように秤量する。このとき焼成後のセラミックスの透過率向上を目的として、カルシウムやシリコンなどの化合物を添加することも可能である。秤量した原料は、水もしくは有機溶剤を用い、湿式ボールミルにより十分に分散、混合を行う。次に混合物を所定の形状に成形する。成形方法としては、一軸加圧法、冷間静水圧法、スリップキャスティング法や射出成形法等を用いることができる。得られた成形体を1600〜1800℃で焼成する。これにより、透光性のYAl12:Ce3+蛍光体セラミックスを得ることができる。 Here, a method of manufacturing a phosphor ceramic having translucency will be described by taking as an example a Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ phosphor which is a blue-excited yellow light-emitting phosphor. The phosphor ceramic is manufactured through a starting material mixing step, a forming step, a firing step, and a processing step. As starting materials, yttrium oxide, cerium oxide, alumina, and the like, oxides of constituent elements of Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ phosphor, carbonates, nitrates, sulfates and the like that become oxides after firing are used. The particle size of the starting material is preferably a submicron size. These raw materials are weighed so as to have a stoichiometric ratio. At this time, for the purpose of improving the transmittance of the ceramic after firing, it is also possible to add a compound such as calcium or silicon. The weighed raw materials are sufficiently dispersed and mixed by a wet ball mill using water or an organic solvent. Next, the mixture is formed into a predetermined shape. As the molding method, a uniaxial pressing method, a cold isostatic pressing method, a slip casting method, an injection molding method, or the like can be used. The obtained molded body is fired at 1600 to 1800 ° C. Thus, translucent Y 3 Al 5 O 12: Ce 3+ phosphor ceramic can be obtained.

以上のようにして作製した蛍光体セラミックスは、自動研磨装置などを用いて、厚さ数十〜数百μmの厚みに研磨し、さらに、ダイアモンドカッターやレーザーを用いたダイシングやスクライブにより、円形や四角形や扇形、リング形など任意の形状の板に切り出して使用する。   The phosphor ceramic produced as described above is polished to a thickness of several tens to several hundreds of μm using an automatic polishing apparatus and the like, and is further rounded by dicing or scribing using a diamond cutter or laser. Cut out to a board of any shape such as a square, fan or ring.

また、反射部材6としては、金属基板や酸化物セラミックス、非酸化セラミックスなどを使用可能であるが、特に高い伝熱特性、加工性を併せ持つ金属基板を使用するのが望ましい。金属としては、Al、Cu、Ti、Si、Ag、Au、Ni、Mo、W、Fe、Pdなどの単体や、それらを含む合金が使用可能である。また、反射部材6の表面に増反射や腐食防止を目的としたコーティングを施しても良い。また、蛍光体プレート2の背面に直に金属膜を付けただけの構造でも良いが、熱引きの問題などを考慮すると、ある程度の厚さを持った金属基板の方が適している。   Further, as the reflecting member 6, a metal substrate, oxide ceramics, non-oxidized ceramics, or the like can be used, but it is desirable to use a metal substrate having particularly high heat transfer characteristics and workability. As the metal, simple substances such as Al, Cu, Ti, Si, Ag, Au, Ni, Mo, W, Fe, Pd, and alloys containing them can be used. Further, the surface of the reflecting member 6 may be coated for the purpose of increasing reflection and preventing corrosion. Further, a structure in which a metal film is directly attached to the back surface of the phosphor plate 2 may be used, but a metal substrate having a certain thickness is more suitable in consideration of the problem of heat sinking.

また、蛍光体プレート2と反射部材6との接合には、有機接着剤、無機接着剤、低融点ガラス、ろう付けなどを用いることができる。これらの中でも、高い反射率と伝熱特性を両立可能なろう付けを用いるのが望ましい。セラミックス(蛍光体プレート2)と金属基板(反射部材6)との接合は、まず、セラミックス側に金属膜を形成し、その金属膜と金属基板をろう付けすることで可能である。セラミックスへの金属膜の形成は、真空中での蒸着法やスパッタ法、もしくは高融点金属法などが使用可能である。なお、高融点金属法とは、セラミックスの表面に金属微粒子を含む有機バインダーを塗布し、水蒸気と水素を含む還元雰囲気下で1000〜1700℃に加熱する方法である。このとき形成される金属膜には、Si、Nb、Ti、Zr、Mo、Ni、Mn、W、Fe、Pt、Al、Au、Pd、Ta、Cuなどを含む単体や合金が用いられる。また、ろう材には、Ag、Cu、Zn、Ni、Sn、Ti、Mn、In、Biなどを含むろう材が使用可能である。必要であれば金属膜と金属の接合面の酸化被膜をフラックスで除去し、接合面にろう材を配置し、200〜800℃に加熱し、冷却することで、接合することができる。また、接合後にセラミックスと金属の膨張係数の差による接合面の破壊を防ぐために、セラミックスと金属の中間の膨張係数を有する物質を介在させて接合を行っても良い。   Moreover, an organic adhesive, an inorganic adhesive, low melting glass, brazing, etc. can be used for joining the phosphor plate 2 and the reflecting member 6. Among these, it is desirable to use brazing that can achieve both high reflectance and heat transfer characteristics. The ceramic (phosphor plate 2) and the metal substrate (reflecting member 6) can be joined by first forming a metal film on the ceramic side and brazing the metal film and the metal substrate. The metal film can be formed on the ceramic by a vacuum deposition method, a sputtering method, a refractory metal method, or the like. The refractory metal method is a method in which an organic binder containing metal fine particles is applied to the surface of a ceramic and heated to 1000 to 1700 ° C. in a reducing atmosphere containing water vapor and hydrogen. For the metal film formed at this time, a simple substance or an alloy containing Si, Nb, Ti, Zr, Mo, Ni, Mn, W, Fe, Pt, Al, Au, Pd, Ta, Cu, or the like is used. As the brazing material, a brazing material containing Ag, Cu, Zn, Ni, Sn, Ti, Mn, In, Bi, or the like can be used. If necessary, the oxide film on the joining surface of the metal film and the metal can be removed with a flux, a brazing material is disposed on the joining surface, heated to 200 to 800 ° C., and cooled to be joined. Further, in order to prevent destruction of the joint surface due to the difference in expansion coefficient between the ceramic and the metal after joining, the joining may be performed with a substance having an intermediate expansion coefficient between the ceramic and the metal interposed.

ここで、図2(a),(b)の光源装置20において、人間の視覚に励起光の正反射成分による色ムラを感じさせない原理を説明する。なお、以下では、固体光源5としては励起光として青色の光を出射する半導体レーザーを用い、蛍光体プレート2としては青色の光で励起され黄色の蛍光を発する蛍光体を用いた場合を例として説明する。   Here, in the light source device 20 shown in FIGS. 2A and 2B, the principle of preventing the human vision from causing color unevenness due to the regular reflection component of the excitation light will be described. In the following, as an example, the solid light source 5 is a semiconductor laser that emits blue light as excitation light, and the phosphor plate 2 is a phosphor that is excited by blue light and emits yellow fluorescence. explain.

図2(a),(b)の光源装置20のように反射型の蛍光体プレート12を用いる場合、反射型の蛍光体プレート12が固定されていると、図5に模式的に示すように、蛍光体プレート2の法線方向zを中心に固体光源5からの励起光の蛍光体プレート2への入射角と出射角が等しくなる方向(すなわち、固体光源5からの励起光の正反射方向)に出射する固体光源5からの光(励起光(青色))が強くなってしまう。これは、固体光源5からの光(励起光(青色))が蛍光体プレート2の表面で正反射を起こしたり、蛍光体を励起しない固体光源5からの光(励起光(青色))が蛍光体プレート2の背面に配置された反射部材6で正反射を起こしたりするためである。これに対して、固体光源5からの光(励起光)によって励起された蛍光体からの蛍光は、蛍光体プレート2の法線方向zを中心とするランバーシアン配光となり、様々な方向から見た時の明るさがほぼ等しくなる。従って、これら二つの光(蛍光体プレート2での励起光の反射光(青色)と蛍光体の蛍光(黄色))の加法混色で白色を得ようとした場合、方向によって青色光と黄色光のバランスが変わってしまい色ムラとなる。特に固体光源5からの入射光(励起光)の蛍光体プレート2での正反射方向は、固体光源5からの励起光の青色が強く出てしまい、激しい色ムラとなってしまう。   When the reflective phosphor plate 12 is used as in the light source device 20 of FIGS. 2A and 2B, when the reflective phosphor plate 12 is fixed, as schematically shown in FIG. The direction in which the incident angle and the emission angle of the excitation light from the solid light source 5 to the phosphor plate 2 are equal around the normal direction z of the phosphor plate 2 (that is, the regular reflection direction of the excitation light from the solid light source 5) ) Emitted from the solid-state light source 5 (excitation light (blue)). This is because light from the solid light source 5 (excitation light (blue)) causes regular reflection on the surface of the phosphor plate 2 or light from the solid light source 5 that does not excite the phosphor (excitation light (blue)) is fluorescent. This is because regular reflection is caused by the reflecting member 6 disposed on the back surface of the body plate 2. On the other hand, the fluorescence from the phosphor excited by the light (excitation light) from the solid light source 5 becomes a Lambertian light distribution centering on the normal direction z of the phosphor plate 2 and seen from various directions. The brightness is almost equal. Therefore, when an attempt is made to obtain white by additive color mixing of these two lights (excitation light reflected by the phosphor plate 2 (blue) and phosphor fluorescence (yellow)), depending on the direction, blue light and yellow light The balance changes and color unevenness occurs. In particular, in the specular reflection direction of the incident light (excitation light) from the solid light source 5 on the phosphor plate 2, the blue of the excitation light from the solid light source 5 is strongly emitted, resulting in severe color unevenness.

図6には、反射型の蛍光体プレート12を図5に示すように固定した場合の配光が示されている。図6から、蛍光体プレート2からの反射光を投射面70に照射した場合には、ある帯状の部分71に励起光(青色光)の正反射成分がまとまって照射されてしまい、この部分71で励起光(青色光)の正反射成分による色ムラ(青色が強い色ムラ)が生じてしまう。なお、投射面70の帯状の部分71以外の部分は、励起光(青色光)と蛍光体プレート(黄色蛍光体プレート)2からの蛍光(黄色光)との混色により、普通の(色ムラのない)白色となっている。   FIG. 6 shows the light distribution when the reflective phosphor plate 12 is fixed as shown in FIG. As shown in FIG. 6, when the projection surface 70 is irradiated with the reflected light from the phosphor plate 2, the regular reflection component of the excitation light (blue light) is collectively irradiated to a certain band-like portion 71, and this portion 71. As a result, color unevenness (color unevenness with strong blue color) due to the regular reflection component of excitation light (blue light) occurs. It should be noted that portions other than the band-shaped portion 71 of the projection surface 70 are normal (color unevenness) due to color mixing of excitation light (blue light) and fluorescence (yellow light) from the phosphor plate (yellow phosphor plate) 2. No) It is white.

本発明では、固体光源5からの入射光(励起光)の蛍光体プレート2での正反射方向の反射光成分(すなわち、青色の正反射成分)による色ムラの出現位置を、反射型の蛍光体プレート12を回転軸4を中心として回転させることにより、時間的に変化させる(異ならせる)ようにしている。図7(a)、(b)、(c)には、反射型の蛍光体プレート12を回転軸4を中心として回転させることにより変化する青色の正反射成分の色ムラ71の出現位置の例が示されている。このように、反射型の蛍光体プレート12を回転軸4を中心として回転させることにより、青色の正反射成分の色ムラ71の出現位置を時間的に変化させ(異ならせ)、青色の正反射成分の色ムラ71の出現位置が散らばるようにすることで(すなわち、青色の正反射成分による色ムラ71が散らばるようにすることで)、人間の視覚に励起光の正反射成分による色ムラ71を感じさせないようにすることができる。反射型の蛍光体プレート12の回転が遅い場合は、青色光の時間的な場所変化(すなわち、青色の正反射成分の色ムラ71)が視認されてしまうが、反射型の蛍光体プレート12の回転軸4を中心とした回転速度が速くなり、人の目の時間分解能が追従できない回転速度になると(具体的には、1回転当たり30Hz以上の速度になると)、色ムラ71はもはや視認できなくなり、本発明の目的を達成することができる。   In the present invention, the appearance position of color unevenness due to the reflected light component (that is, the blue regular reflection component) in the regular reflection direction of the incident light (excitation light) from the solid-state light source 5 on the phosphor plate 2 is represented by the reflection type fluorescence. By rotating the body plate 12 around the rotation axis 4, the body plate 12 is changed (changed) with time. 7A, 7 </ b> B, and 7 </ b> C show examples of the appearance position of the color irregularity 71 of the blue regular reflection component that changes by rotating the reflective phosphor plate 12 around the rotation axis 4. It is shown. In this way, by rotating the reflective phosphor plate 12 around the rotation axis 4, the appearance position of the color irregularity 71 of the blue regular reflection component is temporally changed (differentiated), and the blue regular reflection is obtained. By causing the appearance positions of the component color unevenness 71 to be scattered (that is, to disperse the color unevenness 71 due to the blue regular reflection component), the color unevenness 71 due to the regular reflection component of the excitation light in human vision. It can be made not to feel. When the reflection-type phosphor plate 12 rotates slowly, a temporal change in blue light (that is, color irregularity 71 of the blue regular reflection component) is visually recognized. When the rotation speed around the rotation axis 4 increases and the rotation speed cannot be followed by the time resolution of the human eye (specifically, when the rotation speed is 30 Hz or more per rotation), the color unevenness 71 can no longer be seen. The object of the present invention can be achieved.

また、図8(a),(b)は、本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。なお、図8(a),(b)において図2(a),(b)と同様の箇所には同じ符号を付している。図2(a),(b)の光源装置20では、反射部材6の一方の面に蛍光体プレート2が設けられて反射型の蛍光体プレート12が構成されているが、図8(a),(b)の光源装置30では、反射部材6の両面にそれぞれ蛍光体プレート2a、2bが設けられて反射型の蛍光体プレート22が構成されている(なお、蛍光体プレート2a、2bの組成等や、蛍光体プレート2a、2bと反射部材6との接合等は、図2(a),(b)の蛍光体プレート2の組成等や、蛍光体プレート2と反射部材6との接合等と同様である)。また、図8(a),(b)の光源装置30の場合には、回転制御手段3は、反射型の蛍光体プレート22を、回転軸4(反射型の蛍光体プレート22の平面と平行で反射型の蛍光体プレート22内または平面上(反射型の蛍光体プレート22の平面上)に存在し、かつ、固体光源5の光軸と直交する回転軸4)を中心として、所定の回転速度で回転させるようになっている。より具体的に、図8(a),(b)の光源装置30の場合には、固体光源5に対して、蛍光体プレート2aが例えば図9(a)に示すような90°の位置範囲(第1象限)、すなわちP1〜P2の位置範囲にあるときと、蛍光体プレート2bが例えば図9(b)に示すような90°の位置範囲(第1象限)、すなわちP1〜P2の位置範囲にあるときとに、所定の回転速度として、人間の目の時間分解能が追従できない速度、例えば1回転当たり30Hz以上の速度にし、それ以外の状態のときには、回転速度をより早くすることにより、蛍光体プレート2a、2bでの励起を効率良く行うことができる。また、図8(a),(b)の光源装置30では、反射部材6の両面にそれぞれ蛍光体プレート2a、2bを設けていることで、図2(a),(b)の光源装置20に比べて、蛍光体プレートの利用頻度を約2倍にすることができ、固体光源5からの照射光による蛍光体プレートからの反射光の取り出し効率を約2倍にすることができる。さらに、反射部材6を金属板で作製し、回転軸4をこの金属板と一体に設けることで、蛍光体プレートの励起時に発生する熱を効率よく伝導放熱することができる。   FIGS. 8A and 8B are diagrams showing another configuration example of the light source device of the present invention. In FIGS. 8 (a) and 8 (b), the same parts as those in FIGS. 2 (a) and 2 (b) are denoted by the same reference numerals. In the light source device 20 of FIGS. 2A and 2B, the phosphor plate 2 is provided on one surface of the reflecting member 6 to form the reflective phosphor plate 12, but FIG. , (B), the phosphor plates 2a and 2b are respectively provided on both surfaces of the reflecting member 6 to form a reflecting phosphor plate 22 (the composition of the phosphor plates 2a and 2b). Etc., the joining of the phosphor plates 2a, 2b and the reflecting member 6 are the composition of the phosphor plate 2 in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the joining of the phosphor plate 2 and the reflecting member 6, etc. Is the same). In the case of the light source device 30 shown in FIGS. 8A and 8B, the rotation control means 3 causes the reflection type phosphor plate 22 to be parallel to the rotation axis 4 (the plane of the reflection type phosphor plate 22). And a predetermined rotation centering on the rotation axis 4 which exists in the reflection type phosphor plate 22 or on the plane (on the plane of the reflection type phosphor plate 22) and which is orthogonal to the optical axis of the solid light source 5. It is designed to rotate at speed. More specifically, in the case of the light source device 30 in FIGS. 8A and 8B, the phosphor plate 2 a is in a 90 ° position range as shown in FIG. (First quadrant), that is, when the phosphor plate 2b is in the position range of P1 to P2, for example, the 90 ° position range (first quadrant) as shown in FIG. 9B, that is, the position of P1 to P2. When it is within the range, the predetermined rotational speed is a speed that the time resolution of the human eye cannot follow, for example, a speed of 30 Hz or more per rotation, and in other cases, by making the rotational speed faster, Excitation with the phosphor plates 2a and 2b can be performed efficiently. Further, in the light source device 30 of FIGS. 8A and 8B, the phosphor plates 2a and 2b are provided on both surfaces of the reflecting member 6, respectively, so that the light source device 20 of FIGS. As compared with the above, the usage frequency of the phosphor plate can be doubled, and the extraction efficiency of the reflected light from the phosphor plate by the irradiation light from the solid light source 5 can be doubled. Further, the reflecting member 6 is made of a metal plate, and the rotating shaft 4 is provided integrally with the metal plate, whereby the heat generated when the phosphor plate is excited can be efficiently conducted and dissipated.

また、図10(a),(b)は、本発明の光源装置の他の構成例を示す図である。なお、図10(a),(b)において図2(a),(b)と同様の箇所には同じ符号を付している。図2(a),(b)の光源装置20では、回転制御手段3は、反射型の蛍光体プレート12を例えば矢印Rの方向に(一方向に)回転させるようにしているが、図10(a),(b)の光源装置40では、回転制御手段3のかわりに、固体光源5からの励起光が蛍光体プレート2のみに入射するように、反射型の蛍光体プレート12を、回転軸4(反射型の蛍光体プレート12の平面と平行で反射型の蛍光体プレート12内または平面上(反射型の蛍光体プレート12の平面上)に存在し、かつ、固体光源5の光軸と直交する回転軸4)を中心として、所定の速度で回転往復運動させる回転往復運動制御手段7が設けられている(なお、図10(b)では、回転往復運動制御手段7の図示は省略されている)。ここで、回転往復運動制御手段7としては、モーターなどが用いられ、回転往復運動制御手段7による回転往復運動速度としては、人間の目の時間分解能が追従できない速度、例えば1回転往復当たり30Hz以上の速度であるのが好ましい。図10(a),(b)の光源装置40では、固体光源5に対して、蛍光体プレート2を例えば図11に示すような90°の位置範囲(第1象限)、すなわち主にP1〜P2の位置範囲内で回転往復運動させることで、蛍光体プレート2からの反射光の取り出し効率(利用効率)を図2(a),(b)の場合に比べて著しく高めることができる。換言すれば、図10(a),(b)の光源装置40では、蛍光体プレート2を反射型として使用した場合でも、人間の視覚に励起光の正反射成分による色ムラを感じさせないようにすることができ、かつ、蛍光体プレート2からの反射光の取り出し効率(利用効率)を低下させないようにすることができる。   FIGS. 10A and 10B are diagrams showing another configuration example of the light source device of the present invention. In FIGS. 10A and 10B, the same parts as those in FIGS. 2A and 2B are denoted by the same reference numerals. In the light source device 20 of FIGS. 2 (a) and 2 (b), the rotation control means 3 rotates the reflective phosphor plate 12 in the direction of arrow R (in one direction), for example. In the light source device 40 of (a) and (b), instead of the rotation control means 3, the reflective phosphor plate 12 is rotated so that the excitation light from the solid light source 5 is incident only on the phosphor plate 2. An axis 4 (parallel to the plane of the reflective phosphor plate 12 and present in or on the reflective phosphor plate 12 (on the plane of the reflective phosphor plate 12) and the optical axis of the solid light source 5 Is provided with a rotational reciprocating motion control means 7 that rotates and reciprocates at a predetermined speed around the rotational axis 4 orthogonal to the rotational axis 4 (not shown in FIG. 10B). Have been). Here, a motor or the like is used as the rotational reciprocating motion control means 7, and the rotational reciprocating motion speed by the rotational reciprocating motion control means 7 is a speed at which the time resolution of the human eye cannot follow, for example, 30 Hz or more per reciprocating rotational speed. Is preferred. In the light source device 40 of FIGS. 10A and 10B, the phosphor plate 2 is positioned relative to the solid light source 5 at a 90 ° position range (first quadrant) as shown in FIG. By rotating and reciprocating within the position range of P2, the extraction efficiency (utilization efficiency) of the reflected light from the phosphor plate 2 can be significantly increased as compared with the cases of FIGS. 2 (a) and 2 (b). In other words, in the light source device 40 shown in FIGS. 10A and 10B, even when the phosphor plate 2 is used as a reflection type, human eyes do not feel color unevenness due to the regular reflection component of the excitation light. In addition, the extraction efficiency (utilization efficiency) of reflected light from the phosphor plate 2 can be prevented from being lowered.

なお、上述の各構成例では、固体光源5に対して、蛍光体プレート2が図3(a)に示すような90°の位置範囲(第1象限)、すなわちP1〜P2の位置範囲にあるときに蛍光体プレート2からの反射光(具体的には、蛍光および励起光)を取り出して利用するとしたが、蛍光体プレート2が図3(a)に示すような90°の位置範囲(第1象限)、すなわちP1〜P2の位置範囲にあるときには、蛍光体プレート2からの反射光(具体的には、蛍光および励起光)の取り出し、利用を行わず、固体光源5に対して、蛍光体プレート2が図3(b)に示すような90°の位置範囲(第2象限)、すなわちP2〜P3の位置範囲にあるときに、蛍光体プレート2からの反射光(具体的には、蛍光および励起光)の取り出し、利用を行うようにすることもできる。この場合、図10(a),(b)の光源装置40では、固体光源5に対して、蛍光体プレート2を例えば図3(b)に示すような90°の位置範囲(第2象限)、すなわち主にP2〜P3の位置範囲内で回転往復運動させることもできる。   In each configuration example described above, the phosphor plate 2 is in a 90 ° position range (first quadrant) as shown in FIG. 3A with respect to the solid-state light source 5, that is, a position range of P1 to P2. The reflected light (specifically, fluorescence and excitation light) from the phosphor plate 2 is sometimes taken out and used. However, the phosphor plate 2 has a 90 ° position range (the first position shown in FIG. 3A). (1 quadrant), that is, in the position range of P1 to P2, the reflected light (specifically, fluorescence and excitation light) from the phosphor plate 2 is not taken out and used, and the solid light source 5 is fluorescent. When the body plate 2 is in the 90 ° position range (second quadrant) as shown in FIG. 3B, that is, in the position range of P2 to P3, the reflected light from the phosphor plate 2 (specifically, (Fluorescence and excitation light) It is also possible. In this case, in the light source device 40 of FIGS. 10A and 10B, the phosphor plate 2 is positioned relative to the solid light source 5 at a 90 ° position range (second quadrant) as shown in FIG. 3B, for example. That is, it is also possible to perform reciprocating rotation mainly within the position range of P2 to P3.

また、本発明の上述した光源装置20、30、40は、レンズ系や反射板と組み合わせることにより、照明装置を実現することができる。   In addition, the above-described light source devices 20, 30, and 40 of the present invention can be combined with a lens system or a reflecting plate to realize a lighting device.

図12には、本発明の光源装置を用いた照明装置の一例が示されている。図12を参照すると、この照明装置50は、ケース51と、ケース51内に収納された光源装置(例えば、20、30、または、40など)と、光源装置(例えば、20、30、または、40など)からの出射光を前方に所定の配光特性を持って照射するレンズ系52とにより構成されている。   FIG. 12 shows an example of a lighting device using the light source device of the present invention. Referring to FIG. 12, the illumination device 50 includes a case 51, a light source device (for example, 20, 30, or 40) housed in the case 51, and a light source device (for example, 20, 30, or 40), and the like, and a lens system 52 that irradiates forward with a predetermined light distribution characteristic.

図12の照明装置50では、光源装置(例えば、20、30、または、40など)を用いているので、人間の視覚に励起光の正反射成分による色ムラを感じさせない照明光を得ることができる。   In the illumination device 50 of FIG. 12, a light source device (for example, 20, 30, or 40) is used, so that it is possible to obtain illumination light that does not cause color unevenness due to the regular reflection component of excitation light to human vision. it can.

本発明は、ヘッドランプなどの車両用照明、プロジェクタ、一般照明などに利用可能である。   The present invention can be used for vehicle lighting such as headlamps, projectors, and general lighting.

2、2a、2b 蛍光体プレート
3 回転制御手段
4 回転軸
5 固体光源
6 反射部材
7 回転往復運動制御手段
12、22 反射型の蛍光体プレート
20、30、40 光源装置
50 照明装置
51 ケース
52 レンズ系
2, 2a, 2b Phosphor plate 3 Rotation control means 4 Rotating shaft 5 Solid light source 6 Reflective member 7 Rotational reciprocation control means 12, 22 Reflective phosphor plate 20, 30, 40 Light source device 50 Illumination device 51 Case 52 Lens system

Claims (4)

可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1種類の蛍光体を含む反射型の蛍光体プレートとを備えている光源装置であって、前記反射型の蛍光体プレートを、前記反射型の蛍光体プレートの平面と平行で前記反射型の蛍光体プレート内または平面上に存在し、かつ、前記固体光源の光軸と直交する回転軸を中心として、所定の回転速度で回転させる回転制御手段が設けられていることを特徴とする光源装置。 A reflective phosphor including a solid-state light source that emits visible light as excitation light, and at least one phosphor that is excited by excitation light from the solid-state light source and emits fluorescence having a longer wavelength than the emission wavelength of the solid-state light source A light source device comprising: a plate, wherein the reflective phosphor plate is present in or on the reflective phosphor plate parallel to a plane of the reflective phosphor plate; and A light source device comprising a rotation control means for rotating at a predetermined rotation speed about a rotation axis orthogonal to the optical axis of the solid light source. 請求項1記載の光源装置において、前記反射型の蛍光体プレートは、反射部材を挟んで、該反射部材の両側の面に蛍光体プレートが配置されていることを特徴とする光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the reflection type phosphor plate has phosphor plates arranged on both sides of the reflection member with a reflection member interposed therebetween. 可視光を励起光として発光する固体光源と、該固体光源からの励起光により励起され該固体光源の発光波長よりも長波長の蛍光を発光する少なくとも1種類の蛍光体を含む反射型の蛍光体プレートとを備えている光源装置であって、前記固体光源からの励起光が蛍光体プレートのみに入射するように、前記反射型の蛍光体プレートを、前記反射型の蛍光体プレートの平面と平行で前記反射型の蛍光体プレート内または平面上に存在し、かつ、前記固体光源の光軸と直交する回転軸を中心として、所定の速度で回転往復運動させる回転往復運動制御手段が設けられていることを特徴とする光源装置。 A reflective phosphor including a solid-state light source that emits visible light as excitation light, and at least one phosphor that is excited by excitation light from the solid-state light source and emits fluorescence having a longer wavelength than the emission wavelength of the solid-state light source A light source device including a plate, wherein the reflective phosphor plate is parallel to a plane of the reflective phosphor plate so that excitation light from the solid light source is incident only on the phosphor plate. And a reciprocating motion control means for reciprocating at a predetermined speed around a rotational axis that is present in or on a plane of the reflective phosphor plate and is orthogonal to the optical axis of the solid state light source. A light source device characterized by comprising: 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の光源装置が用いられていることを特徴とする照明装置。 An illumination device, wherein the light source device according to any one of claims 1 to 3 is used.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103316850A (en) * 2013-05-10 2013-09-25 安徽捷迅光电技术有限公司 Novel color sorter reflector

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