JP2013161561A - Light source device and lighting device - Google Patents
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Abstract
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.
従来、例えば特許文献1には、図1に示すように、青色光を励起光として出射するLEDモジュール103と、LEDモジュール103からの励起光により励起され黄色光の蛍光を発する蛍光体層104とを備え、青色光と黄色光との混色により白色光を生成することを意図した光源装置において、LEDモジュール103と蛍光体層104との間に、LEDモジュール103からの青色光を透過して蛍光体層104から発せられた黄色光を反射する波長選択フィルタ106を配置することにより、光の利用効率を向上させる方法が提案されている。なお、図1において、符号108は蛍光体固定用透明体、符号107は蛍光体層104の光取り出し面104aから取り出される光(励起光(青色光)、蛍光(黄色光))を示している。
Conventionally, for example, in
ところで、図1の構成では、LEDモジュール103からの青色光は、蛍光体固定用透明体108、波長選択フィルタ106を透過した後、蛍光体層104に入射する。蛍光体層104に入射した励起光(青色光)の一部は、蛍光体層104を透過して蛍光体層104の光取り出し面104aから出射する一方、他の一部は、蛍光体層4で蛍光(黄色光)の励起に用いられたり、あるいは、光取り出し面104aで反射されて波長選択フィルタ106に向かい、波長選択フィルタ106を透過する。従って、LEDモジュール103からの青色光は、蛍光体層104の励起光(青色光)が照射された部分(励起光照射スポット)から主に出射されることになる。
In the configuration of FIG. 1, the blue light from the
これに対し、蛍光体層104からの黄色光の発光は等方的であり、黄色光の一部は、蛍光体層104の光取り出し面104aから出射する一方、他の一部は、光取り出し面104aで反射されて波長選択フィルタ106に向かい、波長選択フィルタ106で選択的に反射される。そして、波長選択フィルタ106で選択的に反射されたこの黄色光の反射光の一部は、光取り出し面104aから出射され、また、他の一部の光は取り出し面104aで反射されて波長選択フィルタ106に向かい、さらに波長選択フィルタ106で選択的に反射される、いわゆる多重反射光になる。従って、黄色光は蛍光体層104全体から出射されることになり、波長選択フィルタ106により周辺部からの黄色光の出射はより強いものとなる。
On the other hand, the emission of yellow light from the
組立を容易にするために、蛍光体層104は励起光照射スポットよりも大きくすることが好ましい。しかし、この場合は、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさである青色光出射領域に比べて、蛍光体層104全体を出射領域とする黄色光出射領域の方が大きくなってしまう。図2は蛍光体層104の発光状態を示す図であり、図2において、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさの領域110では、青色光と黄色光との混色により白色光となるが、励起光照射スポットとほぼ同じ大きさの領域110の外側の領域111では、黄色光となってしまう。
In order to facilitate assembly, the
従って、図1の光源装置をレンズ系等を用いて所定の投影面に拡大投射する図3に示すような照明装置では、投影面には、光源の色バラツキが反映されてしまい、中心部が青白く、周辺部が黄色という照射ムラ(色ムラ)が生じてしまうという問題があった(この照射ムラ(色ムラ)をイエローリングと称する)。なお、図3において、符号102はレンズ系、符号105は投影面である。
Therefore, in the illumination device as shown in FIG. 3 that enlarges and projects the light source device of FIG. 1 onto a predetermined projection surface using a lens system or the like, the projection surface reflects the color variation of the light source, and the central portion is There was a problem that uneven irradiation (color unevenness) in which the peripheral portion was yellow and yellow occurred (this irradiation unevenness (color unevenness) was called a yellow ring). In FIG. 3,
本発明は、可視光の波長領域のうちの所定の波長の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蛍光体層とを備えている光源装置において、イエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じるのを防止することの可能な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。 The present invention includes a solid-state light source that emits light having a predetermined wavelength in the visible light wavelength region as excitation light, and fluorescence that is excited by excitation light from the solid-state light source and has a wavelength longer than the emission wavelength of the solid-state light source. Provided are a light source device and an illuminating device capable of preventing the occurrence of irradiation unevenness (color unevenness) such as a yellow ring in a light source device including a phosphor layer including at least one type of phosphor that emits light. The purpose is that.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、可視光の波長領域のうちの所定の波長の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蛍光体層とを備えている光源装置であって、
前記蛍光体層が微小凸状体の2次元アレイ構造として形成されており、前記蛍光体層における各微小凸状体の大きさは、前記蛍光体層上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさよりも小さいことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention described in
The phosphor layer is formed as a two-dimensional array structure of minute convex bodies, and the size of each minute convex body in the phosphor layer is determined by the excitation light from the solid light source on the phosphor layer. It is characterized by being smaller than the size of the beam spot.
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、該光源装置は透過型のものであって、前記蛍光体層は透明基板上に設けられ、前記蛍光体層と前記透明基板との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体層からの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が設けら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 light source device is a transmissive type, the phosphor layer is provided on a transparent substrate, and the phosphor layer and the transparent Between the substrate, there is provided a wavelength selection means having a characteristic of transmitting excitation light from the solid-state light source and reflecting fluorescence from the phosphor layer.
また、請求項3記載の発明は、請求項1または請求項2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。
The invention described in claim 3 is an illumination device characterized in that the light source device described in
請求項1乃至請求項3記載の発明によれば、可視光の波長領域のうちの所定の波長の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蛍光体層とを備えている光源装置であって、前記蛍光体層が微小凸状体の2次元アレイ構造として形成されており、前記蛍光体層における各微小凸状体の大きさは、前記蛍光体層上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)よりも小さいので、イエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じるのを防止することができる。 According to the first to third aspects of the invention, the solid-state light source that emits light having a predetermined wavelength in the visible light wavelength region as the excitation light, and the solid-state light source that is excited by the excitation light from the solid-state light source. And a phosphor layer containing at least one type of phosphor that emits fluorescence having a longer wavelength than the emission wavelength of the light source, wherein the phosphor layer is formed as a two-dimensional array structure of minute convex bodies The size of each minute convex body in the phosphor layer is smaller than the beam spot size (beam spot diameter) of excitation light from the solid light source on the phosphor layer. Irradiation unevenness (color unevenness) such as a ring can be prevented.
特に、請求項2記載の発明によれば、請求項1記載の光源装置において、該光源装置は透過型のものであって、前記蛍光体層は透明基板上に設けられ、前記蛍光体層と前記透明基板との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体層からの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が設けられているので、透過型の光源装置において光の利用効率をより一層高めることができる(出射光(照明光)の光強度をより一層高めることができる)。また、前記蛍光体層と前記透明基板との間には、前記固体光源からの励起光を透過し、前記蛍光体層からの蛍光を反射する特性を有する波長選択手段が設けられていることによって、透明基板内を蛍光が伝搬してしまうのを防止することができる。
In particular, according to the invention of
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4、図5(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4は概略斜視図、図5(a)は図4のY方向から見た概略正面図、図5(b)は図4のX方向から見た概略正面図である。図4、図5(a)、(b)を参照すると、この光源装置10は、可視光の波長領域のうちの所定の波長の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蛍光体層2とを備え、前記固体光源5と前記蛍光体層2とが空間的に離れて配置されている。なお、図5(a)、(b)では、固体光源5の図示を省略している。
4, FIG. 5 (a), (b) is a figure which shows the example of 1 structure of the light source device of this invention. 4 is a schematic perspective view, FIG. 5 (a) is a schematic front view seen from the Y direction in FIG. 4, and FIG. 5 (b) is a schematic front view seen from the X direction in FIG. Referring to FIGS. 4, 5 (a), and (b), the
ここで、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。但し、発光ダイオードを用いる場合には、蛍光体層2上でスポット光として集光させるためのレンズ系を組み合わせる必要がある。
Here, a light emitting diode or a semiconductor laser having a light emission wavelength in the visible light region can be used as the
具体的に、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程度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、蛍光体層2の蛍光体としては、波長が約440nm乃至約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、CaAlSiN3:Eu2+、(Ca,Sr)AlSiN3:Eu2+、Ca2Si5N8:Eu2+、(Ca,Sr)2Si5N8:Eu2+、KSiF6:Mn4+、KTiF6:Mn4+等が用いられ、黄色蛍光体には、Y3Al5O12:Ce3+、(Sr,Ba)2SiO4:Eu2+、Cax(Si,Al)12(O,N)16:Eu2+等が用いられ、緑色蛍光体には、Lu3Al5O12:Ce3+、(Lu,Y)3Al5O12:Ce3+、Y3(Ga,Al)5O12:Ce3+、Ca3Sc2Si3O12:Ce3+、CaSc2O4:Eu2+、(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+、Ba3Si6O12N2:Eu2+、(Si,Al)6(O,N)8:Eu2+等を用いることができる。
Specifically, for example, a light emitting diode or a semiconductor laser that emits blue light having a light emission wavelength of about 460 nm using a GaN-based material can be used as the
蛍光体層2としては、これらの蛍光体粉末をガラスや樹脂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P2O3、SiO2、B2O3、Al2O3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。
Examples of the
また、この光源装置10には、蛍光体層2の励起光が入射する側の面とは反対の側から蛍光などの光を取り出す方式(以下、これらを透過方式または透過型と称す)が採用されており、固体光源5と蛍光体層2とを空間的に離して配置することにより、従来に比べて十分な高輝度化を図ることが可能となる。なお、透過方式または透過型の光源装置とは、より正確には、図5(a)、(b)のように蛍光体層2に固体光源5からの励起光を照射した場合に、蛍光体層2から発せられる蛍光成分のうち、固体光源5とは反対の側に出てくる成分を利用する光源装置のことであり、このとき、励起光の透過成分も利用し、蛍光成分と励起光の透過成分との混合光を出射光(照明光)として取り出すことができる。
The
また、図5(a)、(b)からもわかるように、蛍光体層2全体の大きさDx、Dyは、一般に、固体光源5からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)BMよりも大きなもの(Dx>BM、Dy>BM)となっている。この場合には、前述したように、蛍光体層2内を蛍光体層2の周辺に向けて蛍光が導光し、蛍光体層2からの出射光(照明光)にイエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じることがある。
Further, as can be seen from FIGS. 5A and 5B, the size Dx and Dy of the
蛍光体層2からの出射光(照明光)にイエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じるのを防止するため、本発明では、蛍光体層2を微小凸状体7の2次元アレイ構造として形成している。
In order to prevent irradiation unevenness (color unevenness) such as yellow ring from occurring in the emitted light (illumination light) from the
すなわち、本発明では、蛍光体層2が微小凸状体7の2次元アレイ構造として形成されていることにより、隣接する微小凸状体7間には、符号8で示す空間が存在する。この空間8が存在することにより、1つの微小凸状体7からの光が、隣接する微小凸状体7に導光するのを阻止し(蛍光体層2内を蛍光体層2の周辺に向けて光が導光するのを阻止し(蛍光体層2内を導光する光の導光経路を遮断し、1つの微小凸状体7からの光を強制的に蛍光体層2の外部に出射させ))、蛍光体層2全体において蛍光体層2からの出射光(照明光)にイエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じるのを防止することができる。
That is, in the present invention, since the
なお、図4、図5(a)、(b)の例では、蛍光体層2の各微小凸状体7の形状は、半球形状となっている。また、図4、図5(a)、(b)において、符号9は蛍光体層2を支持する透明基板であり、蛍光体層2は、透明基板9上に設けられている。
In addition, in the example of FIG. 4, FIG. 5 (a), (b), the shape of each micro
また、蛍光体層2の各微小凸状体7の大きさEx、Ey(各微小凸状体7の形状が半球形状な場合には、Ex=Ey)は、蛍光体層2上での固体光源5からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)BMよりも小さいもの(Ex≦BM、Ey≦BM)となっている。
In addition, the sizes Ex and Ey of each minute
具体的に、蛍光体層2の各微小凸状体7の大きさEx、Ey(各微小凸状体7の形状が半球形状の場合には、Ex=Ey)は、0.01〜0.5mm程度である。
Specifically, the sizes Ex and Ey of each minute
蛍光体層2の各微小凸状体7の大きさEx、Eyが、蛍光体層2上での固体光源5からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)BM(具体的には、例えば1mm程度)よりも小さいもの(Ex≦BM、Ey≦BM)となっていることにより、個々の微小凸状体7内を導光する光の導光経路が広範囲にわたることのないようにし、個々の微小凸状体7において個々の微小凸状体7からの出射光(照明光)にイエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じないようにすることができる。
The sizes Ex and Ey of the minute
図4、図5(a)、(b)に示すような微小凸状体7の2次元アレイ構造として形成されている蛍光体層2の作製方法は、例えば図6(a)〜(e)に示すようにしてなされる。
A method for producing the
すなわち、図6(a)に示すように、微小凸状体7の2次元アレイ構造(連続構造)に対応した微小凹形状の連続形状の空隙12を有する金型11を予め用意し、図6(b)に示すように、Y3Al5O12:Ce3+蛍光体粒子(黄色蛍光体粒子)をシリコーン樹脂に分散したものを、この金型11の空隙12内に充填し加熱硬化し蛍光体ブロック13を作製する。次いで、図6(c)に示すように、蛍光体ブロック13を金型11から取り出し、図6(d)に示すように、金型11から取り出した蛍光体ブロック13の平面側を研磨し、微小凸状体7の載るベース部分2aの蛍光体の厚さtを例えば0.05mmとする。最後に、図6(e)に示すように、研磨済みの蛍光体層2を厚さ1mmの透明基板9に貼り付けることによって、微小凸状体7の2次元アレイ構造として形成されている蛍光体層(黄色蛍光体層)2を作製することができる。
That is, as shown in FIG. 6 (a), a
なお、上記方法によって実際に作製した蛍光体層2では、半球形状である微小凸状体7の半球底面の直径(Ex=Ey)は0.4mmであり、ベース部分2aからの半球状の微小凸状体の高さEz(=Ex/2=Ey/2)は0.2mmであった。
In the
また、このときに使用した固体光源(青色発光のレーザーダイオード)5からの励起光の透明基板9上での照射スポットサイズBMは直径1mmであり、各微小凸状体7の透明基板9上での面積は、透明基板9上での固体光源5からの励起光の透明基板9上での照射スポット面積よりも小さいものとなっている。
The irradiation spot size BM of the excitation light from the solid light source (blue light emitting laser diode) 5 used at this time on the
上記のように作製した蛍光体層(黄色蛍光体層)2と固体光源(青色発光のレーザーダイオード)5とを実際に図4に示すような配置で組み合わせて白色光を出射する光源装置を作製したところ、イエローリングの発生を抑えることができた。これは、図7に示すように、蛍光体層2(の微小凸状体7)に入射した固体光源5からの励起光(青色光)、及び、蛍光体層2からの蛍光(黄色光)が、隣り合った微小凸状体7間の空間8によって微小凸状体7からの出射時に屈折が起こり、伝搬方向を変えられることにより、隣の微小凸状体に入射せずに(すなわち、蛍光体層2内を伝搬せずに)、固体光源5からの励起光の照射スポットの大きさとほぼ同じ大きさの領域から外部に出射したためであると考えられる。
A light source device that emits white light by actually combining the phosphor layer (yellow phosphor layer) 2 and the solid light source (blue light emitting laser diode) 5 produced as described above in the arrangement shown in FIG. 4 is produced. As a result, the occurrence of yellow ring could be suppressed. As shown in FIG. 7, this is because the excitation light (blue light) from the solid
このように、本発明では、蛍光体層2が微小凸状体7の2次元アレイ構造として形成されており、蛍光体層2における各微小凸状体7の大きさは、蛍光体層2上での固体光源5からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)よりも小さいことにより、イエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じるのを防止することができる。
Thus, in the present invention, the
なお、図4、図5(a)、(b)の例では、蛍光体層2の各微小凸状体7の形状は、半球形状となっているが、蛍光体層2の各微小凸状体7の形状を、截頭角錐台、楕円半球形状、截頭円錐台、截頭三角錐台、截頭六角錐台などの形状にすることもできる。
In the examples of FIGS. 4, 5A, and 5B, the shape of each minute
図8、図9(a)、(b)は、本発明の光源装置の他の構成例を示す図である(蛍光体層2の各微小凸状体7の形状が截頭角錐台となっている構成例を示す図である)。なお、図8は概略斜視図、図9(a)は図8のY方向から見た概略正面図、図9(b)は図8のX方向から見た概略正面図であり、図4、図5(a)、(b)と対応する箇所には同じ符号を付している。
FIG. 8, FIG. 9A and FIG. 9B are diagrams showing another configuration example of the light source device of the present invention (the shape of each minute
図8、図9(a)、(b)の光源装置20は、蛍光体層2の各微小凸状体7の形状が截頭角錐台となっていること以外は、図4、図5(a)、(b)の光源装置10と同じである。すなわち、使用する固体光源5や蛍光体層2の材料などは、図4、図5(a)、(b)の光源装置10と同じである。
The
より詳細に、蛍光体層2の各微小凸状体7の形状が截頭角錐台となっている場合にも、蛍光体層2の各微小凸状体7の大きさEx、Eyは、蛍光体層2上での固体光源5からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)BMよりも小さいもの(Ex≦BM、Ey≦BM)となっている。
More specifically, even when the shape of each minute
具体的に、蛍光体層2の各微小凸状体7の形状が截頭角錐台となっている場合にも、蛍光体層2の各微小凸状体7の大きさEx、Eyは、0.01〜0.5mm程度である。
Specifically, even when the shape of each minute
蛍光体層2の各微小凸状体7の大きさEx、Eyが、蛍光体層2上での固体光源5からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)BM(具体的には、例えば1mm程度)よりも小さいもの(Ex≦BM、Ey≦BM)となっていることにより、個々の微小凸状体7内を導光する光の導光経路が広範囲にわたることのないようにし、個々の微小凸状体7において個々の微小凸状体7からの出射光(照明光)にイエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じないようにすることができる。
The sizes Ex and Ey of the minute
図8、図9(a)、(b)の光源装置20において、蛍光体層2の作製方法も、金型11の空隙12の形状を図10に示すような截頭角錐台に対応したものにすること以外は、図6(a)〜(e)に示したと同様にして作製することができる。図11には、図10に示す金型11によって作製された蛍光体層(黄色蛍光体層)2が示されている。
In the
実際に作製した図11の蛍光体層(黄色蛍光体層)2では、截頭角錐台である微小凸状体7の底面(正方形)の一辺の長さ(Ex=Ey)は0.2mmであり、蛍光体層2のベース部分2aからの截頭角錐台の微小凸状体の高さEzは0.2mmであった。また、蛍光体層2のベース部分2aの厚さtは0.05mmであった。また、截頭角錐台の斜面の傾斜は垂直面から10度の角度をなしている。
In the actually produced phosphor layer (yellow phosphor layer) 2 of FIG. 11, the length (Ex = Ey) of one side of the bottom surface (square) of the minute
また、このときに使用した固体光源(青色発光のレーザーダイオード)5からの励起光の透明基板9上での照射スポットサイズBMは直径1mmであり、各微小凸状体7の透明基板9上での面積は、透明基板7上での固体光源5からの励起光の透明基板9上での照射スポット面積よりも小さいものとなっている。
The irradiation spot size BM of the excitation light from the solid light source (blue light emitting laser diode) 5 used at this time on the
上記のように作製した蛍光体層(黄色蛍光体層)2と固体光源(青色発光のレーザーダイオード)5とを実際に図8に示すような配置で組み合わせて白色光を出射する光源装置を作製したところ、イエローリングの発生を抑えることができた。これは、図12に示すように、蛍光体層2(の微小凸状体7)に入射した固体光源5からの励起光(青色光)、及び、蛍光体層2からの蛍光(黄色光)が、隣り合った微小凸状体7間の空間8によって微小凸状体7からの出射時に屈折が起こり、伝搬方向を変えられることにより、隣りの微小凸状体7に入射せずに(すなわち、蛍光体層2内を伝搬せずに)、外部に取り出すことができるためであると考えられる。なお、図12の左側矢印で示すように隣り合った微小凸状体7間の空間8に出た光が隣りの微小凸状体7に向かって行く場合もあるが、この場合には一部の光は隣りの微小凸状体7内に入り蛍光体層2内を伝搬するものの、残りの光は隣りの微小凸状体7に入射する時に表面で反射されて外に取り出すことができるので、全体として、蛍光体層2内を伝搬する光を減らすことができ、イエローリングの発生を抑えることができたと考えられる。
A light source device that emits white light by actually combining the phosphor layer (yellow phosphor layer) 2 and the solid light source (blue light emitting laser diode) 5 produced as described above in the arrangement shown in FIG. 8 is produced. As a result, the occurrence of yellow ring could be suppressed. This is because, as shown in FIG. 12, the excitation light (blue light) from the solid
このように、図8、図9(a)、(b)の光源装置20においても、蛍光体層2が微小凸状体7の2次元アレイ構造として形成されており、蛍光体層2における各微小凸状体7の大きさは、蛍光体層2上での固体光源5からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)よりも小さいことにより、イエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じるのを防止することができる。
As described above, also in the
また、図4、図5(a)、(b)に示した光源装置10(あるいは図8、図9(a)、(b)に示した光源装置20)において、図13に示すように(なお、図13は図4、図5の光源装置に対応した図である)、蛍光体層2と固体光源5との間には(より正確には、蛍光体層2と透明基板9との間に)、固体光源5からの励起光(例えば青色光)を透過し、蛍光体層からの蛍光(例えば黄色光)を反射する特性を有する波長選択手段(波長選択フィルタ(例えばダイクロイックミラー))16が設けられていても良い。蛍光体層2と固体光源5との間に、固体光源5からの励起光(例えば青色光)を透過し、蛍光体層からの蛍光(例えば黄色光)を反射する特性を有する波長選択手段(波長選択フィルタ(例えばダイクロイックミラー))16が設けられている場合には、蛍光体層からの蛍光(例えば黄色光)を固体光源5とは反対の側に反射するので、光の利用効率をより一層高めることができる(出射光(照明光)の光強度をより一層高めることができる)。すなわち、図1に示した従来の構成では、波長選択手段(波長選択フィルタ)を用いたことにより、光の利用効率を高めることができるものの、イエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じてしまう。これに対して、図13の光源装置では、蛍光体層2が微小凸状体7の2次元アレイ構造として形成されている構成となっていることにより、波長選択手段(波長選択フィルタ)16を用いる場合にも、イエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じさせずに、光の利用効率をより一層高めることができる。
Further, in the
また、蛍光体層2と透明基板9との間に、固体光源5からの励起光(例えば青色光)を透過し、蛍光体層2からの蛍光(例えば黄色光)を反射する特性を有する波長選択手段(波長選択フィルタ(例えばダイクロイックミラー))16が設けられている場合には、透明基板9内を蛍光が伝搬してしまうのを防止することができる。すなわち、蛍光体層2のベース部分2aの厚さは例えば0.05mm程度の薄いものであるため、ベース部分2aを伝搬する蛍光は僅かであると考えられるが、蛍光体層2は透明基板9と貼り合わされているために、透明基板9内を伝搬してしまう蛍光が存在する。この蛍光に対しては、図13に示すように透明基板9上に固体光源5からの青色光を透過して蛍光である黄色光を反射する波長選択手段(波長選択フィルタ(例えばダイクロイックミラー))16を設けることにより、透明基板9内への蛍光の侵入を防止し、透明基板9内を蛍光が伝搬してしまうのを防止することができる。
Further, a wavelength having a characteristic of transmitting excitation light (for example, blue light) from the solid
また、上記光源装置10(あるいは20)は、所定のレンズ系、あるいは、ミラー、リフレクタなどと組み合わせることで照明装置として構成することができる。図14は上記光源装置10(あるいは20)とレンズ系とを組み合わせた照明装置を示す図である。図14の照明装置は、筐体51内に、上記光源装置10(あるいは20)と、上記光源装置10(あるいは20)からの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とが格納されている。この照明装置では、光源装置10(あるいは20)が用いられることにより、レンズ系52を用いた時でも、イエローリングなどの色ムラを生じない照明光を得ることができる。
The light source device 10 (or 20) can be configured as a lighting device by combining with a predetermined lens system, a mirror, a reflector, or the like. FIG. 14 is a view showing an illumination device in which the light source device 10 (or 20) and a lens system are combined. 14 includes a light source device 10 (or 20) and a
また、上述した例の光源装置10(あるいは20)は、蛍光体層2に固体光源5からの励起光を入射させたときに、蛍光体層2の励起光が入射する側の面とは反対の側から蛍光などの光を取り出す透過方式(透過型)を採用したものとなっているが、本発明は、これに限定されるものではなく、光源装置が反射方式(反射型)のもの(すなわち、蛍光体層2の励起光が入射する側の面と同じ側から蛍光などの光を取り出す反射方式(反射型)のもの)である場合も、本発明の範囲に含まれる。
In addition, the light source device 10 (or 20) of the above-described example is opposite to the surface of the
図15は反射方式(反射型)のものとなっている光源装置の一例を示す図である。なお、図15は蛍光体層2の構成が図4、図5と同様のものとなっている場合の図であり、図15において、図4、図5と同様の箇所には同じ符号を付している。図15の光源装置では、蛍光体層2の励起光(固体光源5からの励起光)が入射する側の面とは反対の側に、光(蛍光、励起光)を反射する(光(蛍光、励起光)を固体光源5側に出射光として出射させる)反射面を有する基板45が設けられている。ここで、基板45としては、これ自体を金属製とするか、あるいは、例えば透明な基板上に金属膜を配置したものを用いることができる。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a light source device that is of a reflection type (reflection type). FIG. 15 is a diagram in the case where the configuration of the
図15の光源装置のように、光源装置が反射方式(反射型)のものとして構成されている場合にも、蛍光体層2が微小凸状体7の2次元アレイ構造として形成されており、蛍光体層2における各微小凸状体7の大きさは、蛍光体層2上での固体光源5からの励起光のビームスポットの大きさ(ビームスポット径)よりも小さいことにより、イエローリングなどの照射ムラ(色ムラ)が生じるのを防止することができる。
Even when the light source device is configured as a reflection type (reflection type) as in the light source device of FIG. 15, the
また、図15に示すような反射方式(反射型)の光源装置を用いて、図14に示したような照明装置を構成することもできる。 In addition, the illumination device as shown in FIG. 14 can be configured using a light source device of a reflection type (reflection type) as shown in FIG.
本発明は、ヘッドランプなどの自動車用照明、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 automotive lighting such as headlamps, projectors, and general lighting.
2 蛍光体層
5 固体光源
7 微小凸状体
9 透明基板
10、20 光源装置
16 波長選択手段(波長選択フィルタ)
45 反射面を有する基板
51 筐体
52 レンズ系
2
45 Substrate with Reflecting
Claims (3)
前記蛍光体層が微小凸状体の2次元アレイ構造として形成されており、前記蛍光体層における各微小凸状体の大きさは、前記蛍光体層上での前記固体光源からの励起光のビームスポットの大きさよりも小さいことを特徴とする光源装置。 A solid-state light source that emits light having a predetermined wavelength in the visible light wavelength region as excitation light, and at least one that emits fluorescence having a wavelength longer than the emission wavelength of the solid-state light source when excited by excitation light from the solid-state light source. A light source device comprising a phosphor layer containing a kind of phosphor,
The phosphor layer is formed as a two-dimensional array structure of minute convex bodies, and the size of each minute convex body in the phosphor layer is determined by the excitation light from the solid light source on the phosphor layer. A light source device characterized by being smaller than the size of a beam spot.
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