JP2013168602A - Light source device and luminaire - 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や特許文献2には、図1に示すように、青色光を励起光として出射する青色LED103と、青色LED103からの励起光により励起され黄色光の蛍光を発する黄色蛍光体層104とを備え、励起光により励起された蛍光(黄色光)と黄色蛍光体層104を透過した励起光(青色光)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が提案されている。なお、図1において、符号107は黄色蛍光体層104の光取り出し面104aから取り出される出射光(励起光(青色光)、蛍光(黄色光))を示している。
Conventionally, for example, in Patent Document 1 and
ところで、図1の構成において、青色LED103からの青色光は、その全てが光軸方向Xに揃って黄色蛍光体層104に入射するのではなく、光軸方向Xに対してある角度分布(例えばランバーシアン分布)をもって黄色蛍光体層104に入射する。従って、この場合、図2に示すように、黄色蛍光体層104に入射した青色光のうち、光軸方向Xに入射した青色光の黄色蛍光体層104内における光路長L1よりも、光軸方向Xに対してある角度をもって入射した青色光の黄色蛍光体層104内における光路長L2の方が、黄色蛍光体層104内における青色光の光路長が長くなる。このように、光軸方向Xに入射した光路長L1の青色光よりも、光軸方向Xに対してある角度をもって入射した光路長L2の青色光の方が黄色蛍光体層104を長く通ることで、蛍光(黄色光)を多く励起する。この結果、図3に示すように、黄色蛍光体層104の光取り出し面104aから見たときに、青色LED103が配置された中心部Cは青色っぽい白色となる一方で、その外周部Rはリング状に黄色っぽい白色となり、イエローリングと呼ばれる色ムラが生じてしまう。
By the way, in the configuration of FIG. 1, the blue light from the
上述の例は固体光源(発光素子)が青色LEDの場合であるが、固体光源が青色LD(半導体レーザー)である場合には、図4に示すように、青色LD203からの青色光は、ほぼ光軸方向Xに黄色蛍光体層104に入射し、一部はほぼ光軸方向Xに黄色蛍光体層104を通過するが(光路長はL1)、他の一部は反射、拡散などによって黄色蛍光体層104内を導光し、光路長はL1に比べて長くなる。このように、ほぼ光軸方向Xに黄色蛍光体層104を通過する光路長L1の青色光よりも、反射、拡散などによって黄色蛍光体層104内を導光する青色光の方が黄色蛍光体層104を長く通ることで、蛍光(黄色光)を多く励起する。この結果、固体光源が青色LD203である場合にも、図3に示したと同様に、黄色蛍光体層104の光取り出し面104aから見たときに、青色LD203が配置された中心部は青色っぽい白色となる一方で、その外周部はリング状に黄色っぽい白色となり、イエローリングと呼ばれる色ムラが生じてしまう。
The above example is a case where the solid light source (light emitting element) is a blue LED, but when the solid light source is a blue LD (semiconductor laser), as shown in FIG. The light is incident on the
このように、固体光源が青色LED103、青色LD203のいずれであっても、イエローリングと呼ばれる色ムラが生じてしまう。また、上述の例では、蛍光体層104が黄色蛍光体層であるとし、この場合には、蛍光体層104の光取り出し面104aから見たときに、外周部はリング状に黄色っぽい白色となるが、蛍光体層104が緑色蛍光体層や赤色蛍光体層の場合にも、同様の色ムラが生じる。すなわち、蛍光体層104が緑色蛍光体層や赤色蛍光体層の場合には、外周部はリング状に緑色っぽい白色、赤色っぽい白色となる。
As described above, regardless of whether the solid light source is the
また、上述した例では、固体光源が青色LED、青色LDであるとしたが、青色光に限らず、可視光を出射する固体光源であれば、上述したと同様の色ムラが生じる。 In the above-described example, the solid light source is a blue LED or blue LD. However, not only blue light but also a solid light source that emits visible light causes the same color unevenness as described above.
また、上述した例では、固体光源と蛍光体層104とが接して配置されているが、固体光源と蛍光体層104とが空間的に離れて配置されている場合にも、上述したと同様の原理で、上述したと同様の色ムラが生じる。
In the above-described example, the solid light source and the
このような蛍光体層104の光取り出し面104aを直視した際に見られる色ムラは、品質上好ましくないばかりでなく、本光源装置を表示装置に利用したときの表示面における色ムラや、光センサーなど精密機器に利用した場合は誤差を生ずることにもなる。
Such color unevenness seen when the
そこで、図5(a)、(b)に示すように、蛍光体層104の光取り出し面104aの色ムラが生じる部分(図3に示した外周部R)を遮光膜105で覆い、色ムラを隠す手法も考えられる。なお、図5(a)は概略断面図、図5(b)は平面図(蛍光体層の光取り出し面から見た図)である。しかしながら、この場合には、遮光膜105で覆うために光(励起光、蛍光)の取り出し効率が低下してしまうという問題がある。
Therefore, as shown in FIGS. 5A and 5B, a portion where the color unevenness of the
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蛍光体層とを備えている光源装置において、蛍光体層の光取り出し面に生じる色ムラを低減し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑え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 a lighting device capable of reducing color unevenness generated on a light extraction surface of the phosphor layer and suppressing a decrease in light extraction efficiency in a light source device including a phosphor layer that emits light The purpose is to do.
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、
前記蛍光体層は、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分から周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるような賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成さ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 is a solid-state light source that emits light having a predetermined wavelength in a visible light wavelength region as excitation light, and is excited by excitation light from the solid-state light source. A light source device comprising a phosphor layer that emits fluorescence having a longer wavelength than the emission wavelength of a solid-state light source,
The phosphor layer is composed of a plurality of types of phosphors having different activator concentrations such that the fluorescence emission intensity decreases from the central part of the irradiation of the excitation light from the solid light source toward the periphery. 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、前記蛍光体層は、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分が、蛍光の発光強度が最大となるような賦活剤濃度の蛍光体で構成されており、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分から周辺に向かうに従って、賦活剤濃度が高くなる蛍光体、または、賦活剤濃度が低くなる蛍光体で構成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 phosphor layer is activated such that the central portion of the irradiation of the excitation light from the solid state light source has a maximum fluorescence emission intensity. It consists of a phosphor with a concentration of the activator, and a phosphor with a higher activator concentration or a phosphor with a lower activator concentration as it goes from the central part to the periphery of the irradiation of the excitation light from the solid light source. It is characterized by being.
また、請求項3記載の発明は、請求項1記載の光源装置において、前記蛍光体層は、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分が、蛍光の発光強度が最大となる賦活剤濃度よりも高い賦活剤濃度の蛍光体で構成されており、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分から周辺に向かうに従って、賦活剤濃度が高くなる蛍光体で構成されていることを特徴としている。 Further, the invention according to claim 3 is the light source device according to claim 1, wherein the phosphor layer has an activator concentration at which the central portion of the irradiation of excitation light from the solid state light source has a maximum fluorescence emission intensity. It is composed of a phosphor with a higher activator concentration, and is composed of a phosphor with a higher activator concentration as it goes from the central part of the irradiation of excitation light from the solid light source toward the periphery. Yes.
また、請求項4記載の発明は、請求項1記載の光源装置において、前記蛍光体層は、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分が、蛍光の発光強度が最大となる賦活剤濃度よりも低い賦活剤濃度の蛍光体で構成されており、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分から周辺に向かうに従って、賦活剤濃度が低くなる蛍光体で構成されていることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, in the light source device according to the first aspect, the phosphor layer has an activator concentration at which the central portion of the irradiation of excitation light from the solid state light source has a maximum fluorescence emission intensity. It is composed of a phosphor with a lower activator concentration, and is composed of a phosphor with a lower activator concentration as it goes from the central part of the irradiation of excitation light from the solid light source toward the periphery. Yes.
また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至請求項4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。 The invention according to claim 5 is an illumination device characterized by using the light source device according to any one of claims 1 to 4.
請求項1乃至請求項5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、前記蛍光体層は、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分から周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるような賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成されているので、蛍光体層の光取り出し面に生じる色ムラを低減し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることができる。 According to the first to fifth aspects of the present invention, a solid-state light source that emits light having a predetermined wavelength in the visible light wavelength region as excitation light, and the solid-state light source that is excited by the excitation light from the solid-state light source. A phosphor layer that emits fluorescence having a longer wavelength than the emission wavelength of the light source, wherein the phosphor layer emits fluorescence from the central portion of the irradiation of excitation light from the solid-state light source toward the periphery. Because it is composed of multiple types of phosphors with different activator concentrations that weaken the light emission intensity, it reduces color unevenness that occurs on the light extraction surface of the phosphor layer and suppresses the decrease in light extraction efficiency Can do.
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6(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6(a)は概略断面図、図6(b)は蛍光体層の平面図である。図6(a)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蛍光体層2とを備えている。
6A and 6B are diagrams showing an example of the configuration of the light source device of the present invention. 6A is a schematic sectional view, and FIG. 6B is a plan view of the phosphor layer. Referring to FIG. 6A, the
なお、図6(a)、(b)の例では、固体光源5と蛍光体層2とは空間的に離れて配置されている。
6A and 6B, the solid light source 5 and the
また、図6(a)、(b)の光源装置10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光(励起光、蛍光)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6(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
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(LED)や半導体レーザー(LD)などが使用可能である。 Here, a light emitting diode (LED) having a light emission wavelength in the visible light region, a semiconductor laser (LD), or the like can be used as the solid light source 5.
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 solid light source 5. In this case, as the phosphor of the
すなわち、蛍光体層2には、赤色蛍光体、あるいは、黄色蛍光体、あるいは、緑色蛍光体、あるいは、これらの混合物などを用いることができる。
That is, for the
また、蛍光体層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、あるいは、これらの蛍光体粉末を樹脂(例えばシリコーン樹脂)などのバインダ中に分散させたものや、樹脂などのバインダ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+を賦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。透光性セラミックスは、熱拡散を妨げる原因にもなるポアや不純物がほとんど存在しないため、高い熱伝導率を示す。このため蛍光体層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層から取り出して利用でき、さらに蛍光体層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。
Further, as the
ところで、図6(a)、(b)の光源装置10において、仮に蛍光体層2が同じ種類の蛍光体(例えば賦活剤濃度の同じ1種類の蛍光体)で形成されている場合には、前述したように、蛍光体層2の光取り出し面2aの外周部にイエローリングのような色ムラが生じる。
By the way, in the
上記のように色むらが生じてしまう原因は、前述したように、固体光源5からの励起光(例えば青色光)の蛍光体層2内での光路長が、蛍光体層2における励起光の照射の中心部分から周辺に向かうに従って、大きくなることで、蛍光を多く励起するためである。よって、蛍光体層2において励起光の照射の中心部分から周辺に向かうに従って蛍光の発光強度を減少させれば、イエローリングのような色ムラを低減できる。
As described above, the reason why the color unevenness occurs as described above is that the optical path length of the excitation light (for example, blue light) from the solid light source 5 in the
本願の発明者は、蛍光体の賦活剤濃度によって蛍光体からの蛍光の発光強度が変化することに着目した。図7は蛍光体の賦活剤濃度による蛍光体からの蛍光の発光強度の変化を示す図である。図7を参照すると、蛍光体からの蛍光の発光強度は、通常、賦活剤濃度を上げると増大し、ある賦活剤濃度F0で極大値を取った後、減少していく。 The inventors of the present application focused on the fact that the fluorescence emission intensity from the phosphor changes depending on the concentration of the activator of the phosphor. FIG. 7 is a diagram showing a change in emission intensity of fluorescence from the phosphor depending on the concentration of the activator of the phosphor. Referring to FIG. 7, the emission intensity of the fluorescence from the phosphor usually increases as the activator concentration is increased, and decreases after reaching a maximum value at a certain activator concentration F0.
なお、蛍光体からの蛍光の発光強度がある賦活剤濃度F0で極大値を取った後に減少していく現象を濃度消光と呼ぶが、一般的な蛍光体において賦活剤濃度は母体結晶に対し数モル%添加され、それ以上の濃度では、(1)賦活剤間に共鳴伝達による交差緩和が生じ、励起エネルギーの一部が失われる、(2)賦活剤間の共鳴伝達による励起の回遊が生じ、これが結晶表面や非発光中心への励起の移行と消滅を助長する、(3)賦活剤同士が凝集あるいはイオン対を形成することによって、非発光中心やキラー(蛍光抑制剤)に変わる、などの理由によって濃度消光が起こることが知られている。 The phenomenon in which the fluorescence emission intensity from the phosphor decreases after reaching a maximum value at the activator concentration F0 is called concentration quenching. In general phosphors, the activator concentration is several times that of the base crystal. When added at a mol% or higher, (1) cross relaxation due to resonance transfer occurs between activators, and a part of excitation energy is lost, and (2) excitation migration occurs due to resonance transfer between activators. , This promotes the transition and extinction of excitation to the crystal surface and non-luminescent center, (3) the activator aggregates or forms an ion pair, and changes to non-luminescent center and killer (fluorescence inhibitor), etc. It is known that concentration quenching occurs for this reason.
本発明は、上記のように、蛍光体の賦活剤濃度によって蛍光体からの蛍光の発光強度が変化することに着目してなされたものであり、図6(a)、(b)の光源装置10では、蛍光体層2は、固体光源5からの励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STから周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるような賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成されている。
As described above, the present invention has been made by paying attention to the fact that the emission intensity of fluorescence from the phosphor changes depending on the concentration of the activator of the phosphor, and the light source device shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b). 10, the
より具体的に、第1の例として、蛍光体層2は、固体光源5からの励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STが、蛍光の発光強度が最大となるような賦活剤濃度(図7の賦活剤濃度F0)の蛍光体で構成されており、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って、賦活剤濃度が高くなる蛍光体、または、賦活剤濃度が低くなる蛍光体で構成することができる。この場合には、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STで蛍光の発光強度が最大となり、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱くなるため、励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って蛍光が多く励起されても、それを相殺し、イエローリングのような色ムラを低減できる。
More specifically, as a first example, the
また、第2の例として、蛍光体層2は、固体光源5からの励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STが、蛍光の発光強度が最大となる賦活剤濃度(図7の賦活剤濃度F0)よりも高い賦活剤濃度(図7の賦活剤濃度F1)の蛍光体で構成されており、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って、賦活剤濃度が高くなる蛍光体で構成することができる。この場合にも、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STで蛍光の発光強度が最大となり、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱くなるため、励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って蛍光が多く励起されても、それを相殺し、イエローリングのような色ムラを低減できる。
Further, as a second example, the
また、第3の例として、蛍光体層2は、固体光源5からの励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STが、蛍光の発光強度が最大となる賦活剤濃度(図7の賦活剤濃度F0)よりも低い賦活剤濃度(図7の賦活剤濃度F2)の蛍光体で構成されており、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って、賦活剤濃度が低くなる蛍光体で構成することができる。この場合にも、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STで蛍光の発光強度が最大となり、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱くなるため、励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って蛍光が多く励起されても、それを相殺し、イエローリングのような色ムラを低減できる。
Further, as a third example, the
なお、上記各例において(例えば第2の例において)、図6(b)の蛍光体層2のA−A線における賦活剤濃度は、図8(a)に示すように、固体光源5からの励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STから周辺に向かうに従って、段階的に変化しているが(第2の例では、段階的に高くなっているが)、図6(b)の蛍光体層2のA−A線における賦活剤濃度を、図8(b)に示すように連続的に変化させることもできる(第2の例では、連続的に高くすることもできる)。また、図8(a)、(b)の例では、励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STにおいて、蛍光体層2の賦活剤濃度は一定のものとなっているが、図9(a)、(b)の例のように、励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)ST内から、蛍光体層2の賦活剤濃度を変化させてもよい。
In each of the above examples (for example, in the second example), the concentration of the activator in the AA line of the
このように、本発明では、蛍光体層2は、固体光源5からの励起光の照射の中心部分STから周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるような賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成されているので、蛍光体層2の光取り出し面2aの外周部にイエローリングのような色ムラが生じるのを防止し、この場合にも、光の取り出し効率の低下を抑えることができる。
As described above, in the present invention, the
なお、上述した構成例では、固体光源5と蛍光体層2とが空間的に離れて配置されているが、固体光源5と蛍光体層2とが接して配置されていても良く、この場合にも、蛍光体層2を、固体光源5からの励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STから周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるような賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成することにより、蛍光体層2の光取り出し面2aの外周部にイエローリングのような色ムラが生じるのを防止し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることができる。
In the configuration example described above, the solid light source 5 and the
また、上記光源装置10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10は上記光源装置10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10の照明装置は、筐体51内に、上記光源装置10と、上記光源装置10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
また、上述した例の光源装置10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。すなわち、光源装置が反射方式(反射型)のものである場合にも、透過方式(透過型)と同様に、蛍光体層2を、固体光源5からの励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STから周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるような賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成することにより、蛍光体層2の光取り出し面2aの外周部にイエローリングのような色ムラが生じるのを防止し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることができる。
In addition, the
図11(a)、(b)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(概略断面図)である。なお、図11(a)は概略断面図、図11(b)は蛍光体層の平面図であり、図11(a)、(b)において、図6(a)、(b)と同様の箇所には同じ符号を付している。図11(a)、(b)の光源装置20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25が設けられている。ここで、基板25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。
FIGS. 11A and 11B are views (schematic cross-sectional views) showing an example of a light source device that is of a reflection type (reflection type). 11A is a schematic cross-sectional view, and FIG. 11B is a plan view of the phosphor layer. FIGS. 11A and 11B are the same as FIGS. 6A and 6B. The same code | symbol is attached | subjected to the location. In the
図11(a)、(b)の光源装置20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を、固体光源5からの励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)STから周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるような賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成することにより、蛍光体層2の光取り出し面2aの外周部にイエローリングのような色ムラが生じるのを防止し、かつ、光の取り出し効率の低下を抑えることができる。
Even when the light source device is configured as a reflection type (reflection type) as in the
また、図11(a)、(b)に示すような反射方式(反射型)の光源装置20を用いて、図10に示したような照明装置を構成することもできる。
Moreover, the illumination device as shown in FIG. 10 can also be configured by using a
次に、本発明の実施例を説明する。 Next, examples of the present invention will be described.
この実施例では、図11(a)、(b)に示したような反射方式(反射型)の光源装置20の構成となっており、固体光源5としてピーク波長が445nmの青色半導体レーザーを使用する。固体光源5からの励起光(青色光)の蛍光体層2における照射スポットは0.9mmとなるようコリメートレンズ(図示せず)で調節し、固体光源5からの励起光(青色光)を蛍光体層2に入射角60°で照射する。蛍光体層2は、直径2.0mm、厚さ200μmで色度xが約0.370となっている中心から直径0.8mmの範囲を黄色蛍光体Y3Al5O12:Ce3+の発光が最も強くなる賦活剤濃度(Ce濃度)1.0mol%とし、色度xが約0.370から約0.440へと変化する中心から0.8−1.0mmの領域を濃度消光が起こり黄色蛍光体Y3Al5O12:Ce3+の発光がやや弱くなる賦活剤濃度(Ce濃度)2.0mol%とし、それより外側の領域は、さらに黄色蛍光体Y3Al5O12:Ce3+の発光が弱くなる賦活剤濃度(Ce濃度)3.0mol%とする。このように、蛍光体層2を黄色蛍光体のものにし、固体光源5からの励起光として青色光を照射する場合、蛍光体層2からは出射光として、励起光(青色光)と蛍光(黄色光)との混色である白色光が出射されるが、この実施例では、蛍光体層2の励起光照射の中心から周辺に向かって蛍光(黄色光)の発光強度が弱まるように賦活剤濃度を変えている(高くしている)ので、出射光としての白色光にイエローリングが生じるのを防止できる。すなわち、色度の変化を少なくすることが可能となる。
In this embodiment, the reflection type (reflection type)
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
10、20 光源装置
25 反射面を有する基板
51 筐体
52 レンズ系
ST 励起光の照射の中心部分(照射スポット部分)
2 phosphor layer 5 solid
Claims (5)
前記蛍光体層は、前記固体光源からの励起光の照射の中心部分から周辺に向かうに従って蛍光の発光強度が弱まるような賦活剤濃度の異なる複数種類の蛍光体で構成されている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 wavelength region of visible light as excitation light, and a 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 layer,
The phosphor layer is composed of a plurality of types of phosphors having different activator concentrations such that the emission intensity of fluorescence decreases from the central part of the irradiation of excitation light from the solid-state light source toward the periphery. Light source device.
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