JP2015005650A - Wavelength conversion member, light source having wavelength conversion member and vehicle headlamp having light source - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を備えた波長変換部材、その波長変換部材を備えた光源、及びその光源を備えた車両用ヘッドランプに関する。 The present invention relates to a wavelength conversion member including a phosphor that converts wavelength of light from a semiconductor light emitting element into light having a longer wavelength, a light source including the wavelength conversion member, and a vehicle headlamp including the light source.
従来、光を発生する灯具であって、光を発生する半導体発光素子と、半導体発光素子から離間して設けられた蛍光体と、半導体発光素子が発生する光を蛍光体に集光する第1光学部材と、蛍光体が設けられている位置に光学的中心を有し、第1光学部材により集光された光に応じて蛍光体が発生する光を灯具の外部に照射する第2光学部材とを備えるヘッドランプがあった(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, a lamp that generates light, a semiconductor light-emitting element that generates light, a phosphor that is provided apart from the semiconductor light-emitting element, and a first that focuses light generated by the semiconductor light-emitting element on the phosphor An optical member and a second optical member having an optical center at a position where the phosphor is provided and irradiating the outside of the lamp with light generated by the phosphor in response to the light collected by the first optical member There was a headlamp provided with (patent document 1).
しかしながら、従来の技術によれば、発光効率の向上又は発光色の調整が求められていた。 However, according to the prior art, improvement in luminous efficiency or adjustment of luminous color has been demanded.
本開示は、上記課題に鑑みてなされたものであって、発光効率を向上させ、又は発光色を調整することを目的とする。 This indication is made in view of the above-mentioned subject, and aims at improving luminous efficiency or adjusting luminous color.
本開示の一態様に係る波長変換部材は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を備えた波長変換部材であって、少なくとも2層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含み、波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、半導体発光素子からの光が入射する側の層ほど長波長である。 The wavelength conversion member which concerns on 1 aspect of this indication is a wavelength conversion member provided with the fluorescent substance which wavelength-converts the light from a semiconductor light-emitting device into light of longer wavelength, Comprising: The wavelength which has a different emission spectrum of at least 2 layers The peak wavelength of the emission spectrum of the wavelength conversion layer including the conversion layer is longer for the layer on the side where the light from the semiconductor light emitting element is incident.
本開示によれば、発光効率を向上させ、又は発光色を調整することができる。 According to the present disclosure, the light emission efficiency can be improved or the light emission color can be adjusted.
本開示の第1の側面(アスペクト)に係る波長変換部材は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体を備えた波長変換部材であって、波長変換部材は、少なくとも2層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含み、波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、半導体発光素子からの光が入射する側の層ほど長波長である。 The wavelength conversion member according to the first aspect (aspect) of the present disclosure is a wavelength conversion member including a phosphor that converts light from a semiconductor light emitting element into light having a longer wavelength, and the wavelength conversion member includes: It includes at least two wavelength conversion layers having different emission spectra, and the peak wavelength of the emission spectrum of the wavelength conversion layer is longer for the layer on the side where light from the semiconductor light emitting element is incident.
本開示の第2の側面に係る波長変換部材は、第1の側面に係る波長変換部材において、波長変換層のうちの少なくとも1つの層が樹脂バインダーを含んでいない。 In the wavelength conversion member according to the second aspect of the present disclosure, in the wavelength conversion member according to the first aspect, at least one of the wavelength conversion layers does not include a resin binder.
本開示の第3の側面に係る波長変換部材は、第1又は2の側面に係る波長変換部材において、波長変換層のうちの少なくとも1つの層が蛍光体粒子以外に熱伝導率が10W/(m・K)以上の粒子を含有する。 The wavelength conversion member according to the third aspect of the present disclosure is the wavelength conversion member according to the first or second aspect, wherein at least one of the wavelength conversion layers has a thermal conductivity of 10 W / (in addition to the phosphor particles). m · K) or more particles.
本開示の第4の側面に係る波長変換部材は、第3の側面に係る波長変換部材において、波長変換層のうち、熱伝導率が10W/(m・K)以上の粒子を含有する波長変換層が最も半導体発光素子の近くに配置される。 The wavelength conversion member according to the fourth aspect of the present disclosure is the wavelength conversion member according to the third aspect, wherein the wavelength conversion member contains particles having a thermal conductivity of 10 W / (m · K) or more in the wavelength conversion layer. The layer is disposed closest to the semiconductor light emitting device.
本開示の第5の側面に係る光源は、第1〜第4の何れかの側面に係る波長変換部材を具備する。 A light source according to a fifth aspect of the present disclosure includes the wavelength conversion member according to any one of the first to fourth aspects.
本開示の第6の側面に係る波長変換部材は、半導体発光素子からの光をより長波長の光に波長変換する蛍光体からなる波長変換部材であって、励起光を照射する位置によって発光色が連続的又は段階的に変わる。 The wavelength conversion member according to the sixth aspect of the present disclosure is a wavelength conversion member made of a phosphor that converts the light from the semiconductor light emitting element into light having a longer wavelength, and emits light depending on the position where the excitation light is irradiated. Changes continuously or stepwise.
本開示の第7の側面に係る波長変換部材は、第6の側面に係る波長変換部材において、少なくとも2層の異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含み、異なる層の厚さの比率が連続的に異なる。 A wavelength conversion member according to a seventh aspect of the present disclosure includes the wavelength conversion member according to the sixth aspect, including at least two wavelength conversion layers having different emission spectra, and the ratio of the thicknesses of the different layers is continuous. Different.
本開示の第8の側面に係る光源は、本開示の第6又は第7の側面に係る波長変換部材を具備し、かつ、半導体発光素子として半導体レーザーを具備する。 A light source according to the eighth aspect of the present disclosure includes the wavelength conversion member according to the sixth or seventh aspect of the present disclosure, and includes a semiconductor laser as a semiconductor light emitting element.
本開示の第9の側面に係る光源は、第8の側面に係る光源において、半導体レーザーによる波長変換部材への励起光の照射位置を、可動ミラーを用いて制御する。 The light source which concerns on the 9th side surface of this indication is a light source which concerns on an 8th side surface, and controls the irradiation position of the excitation light to the wavelength conversion member by a semiconductor laser using a movable mirror.
本開示の第10の側面に係る光源は、第8の側面に係る光源において、半導体レーザーによる波長変換部材への励起光の照射位置を、波長変換部材を可動とすることで制御する。 The light source which concerns on the 10th side surface of this indication is a light source which concerns on an 8th side surface, and controls the irradiation position of the excitation light to the wavelength conversion member by a semiconductor laser by making a wavelength conversion member movable.
本開示の第11の側面に係る光源は、第8の側面に係る光源において、複数の半導体レーザーの点灯制御によって、波長変換部材への励起光の照射位置を制御する。 A light source according to an eleventh aspect of the present disclosure controls the irradiation position of the excitation light to the wavelength conversion member by lighting control of a plurality of semiconductor lasers in the light source according to the eighth aspect.
本開示の第12の側面に係る車両用ヘッドランプは、第8〜第11の何れかの側面に係る光源を具備する。 A vehicle headlamp according to a twelfth aspect of the present disclosure includes the light source according to any one of the eighth to eleventh aspects.
(第1の実施の形態)
図1は、本開示の第1の実施の形態に係る光源10の概略構成を示している。光源10は、波長変換部材11と、半導体発光素子12とを備える。半導体発光素子12は、例えば、LED、スーパールミネッセントダイオード(SLD)又はレーザーダイオード(LD)などである。本実施の形態では、半導体発光素子12がLDである場合を説明する。半導体発光素子12は、1つのLDであってもよく、また、複数のLDを光学的に結合させたものでもよい。半導体発光素子12は、例えば、青紫光を射出する。本開示において、青紫光とは、ピーク波長が380nm以上420nm以下の光をいう。波長変換部材11と半導体発光素子12との間には、半導体発光素子12の光を波長変換部材11に導く入射光学系19が設けられていてもよい。入射光学系19は、例えば、レンズ、ミラー及び/又は光ファイバなどを備えている。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
波長変換部材11は、半導体発光素子12からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材11は、少なくとも2層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となる。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子12からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子12からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。
The
本実施の形態では、波長変換部材11が、波長変換層として、第1の蛍光体層13及び第2の蛍光体層14を有する場合を説明する。第1の蛍光体層13は、半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第1の蛍光体15と、複数の第1の蛍光体15の間に配置されたバインダー16とを有する。第2の蛍光体層14は、第1の蛍光体層13を介して半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第2の蛍光体17と、複数の第2の蛍光体17の間に配置されたバインダー18とを有する。第1の蛍光体層13は、第2の蛍光体層14に比して、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い位置に設けられる。
In the present embodiment, the case where the
第1の蛍光体15は、例えば、黄色蛍光体である。本開示において、黄色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が540nm以上590nm以下である蛍光体をいう。第2の蛍光体17は、例えば、青色蛍光体である。本開示において、青色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が420nm以上480nm以下である蛍光体をいう。バインダー16及び18は、例えば、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体である。バインダー16及び18は、同じ材質であってもよく、また、異なる材質であってもよい。
The
次に、光源10の動作について説明する。半導体発光素子12から射出された光は、入射光学系19を通り、波長変換部材11の第1の蛍光体層13に入射する。この入射光により、第1の蛍光体層13の複数の第1の蛍光体15が励起されて黄色光を射出する。半導体発光素子12からの光の一部は、第1の蛍光体層13を透過して波長変換部材11の第2の蛍光体層14に入射する。この入射光により、第2の蛍光体層14の複数の第2の蛍光体17が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
Next, the operation of the
上述したように、本開示の第1の実施の形態によれば、波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となる。従って、半導体発光素子12からの光が入射する側の反対側を出射側とすると、ある波長変換層からの波長変換光が出射側に向かう場合に、その波長変換光が他の波長変換層によって吸収されることを回避することができる。従って、発光効率が向上する。また、波長変換素子12の温度上昇を抑制することができる。
As described above, according to the first embodiment of the present disclosure, the peak wavelength of the emission spectrum of the wavelength conversion layer is, for example, closer to the wavelength conversion layer closer to the side on which the light from the semiconductor
(第2の実施の形態)
図2は、本開示の第2の実施の形態に係る光源20の概略構成を示している。第1の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源20は、波長変換部材27と、半導体発光素子12とを備える。波長変換部材27と半導体発光素子12との間には、半導体発光素子12の光を波長変換部材11に導く入射光学系19が設けられていてもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 2 shows a schematic configuration of the
波長変換部材27は、半導体発光素子12からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材27は、波長変換層として、第2の蛍光体層14、第3の蛍光体層21及び第4の蛍光体層22を有する。第3の蛍光体層21は、半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第3の蛍光体23と、複数の第3の蛍光体23の間に配置されたバインダー24とを有する。第4の蛍光体層22は、第3の蛍光体層21を介して半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第4の蛍光体25と、複数の第4の蛍光体25の間に配置されたバインダー26とを有する。
The
第3の蛍光体層21は、第2の蛍光体層14及び第4の蛍光体層22に比して、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い位置に設けられる。第4の蛍光体層22は、第2の蛍光体層14に比して、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い位置に設けられる。第3の蛍光体21は、例えば、赤色蛍光体である。本開示において、赤色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が590nm以上780nm以下である蛍光体をいう。第4の蛍光体22は、例えば、緑色蛍光体である。本開示において、緑色蛍光体とは、発光スペクトルのピーク波長が480nm以上540nm以下である蛍光体をいう。バインダー24及び26は、例えば、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体である。バインダー18、24及び26は、同じ材質であってもよく、また、異なる材質であってもよい。
The
次に、光源20の動作について説明する。半導体発光素子12から射出された光は、入射光学系19を通り、波長変換部材27の第3の蛍光体層21に入射する。この入射光により、第3の蛍光体層21の複数の第3の蛍光体23が励起されて赤色光を射出する。半導体発光素子12からの光の一部は第3の蛍光体層21を透過して波長変換部材27の第4の蛍光体層22に入射する。この入射光により、第4の蛍光体層22の複数の第4の蛍光体25が励起されて緑色光を射出する。半導体発光素子12からの光のさらに一部は第4の蛍光体層22を透過して波長変換部材27の第2の蛍光体層14に入射する。この入射光により、第2の蛍光体層14の複数の第2の蛍光体17が励起されて青色光を射出する。これらの赤色光、緑色光及び青色光が混合して白色光となる。
Next, the operation of the
上述したように、本開示の第2の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果に加え、さらに、3種類の蛍光体17、23及び25を有するので、よりブロードな発光スペクトルとなり、演色性が向上するという効果を得ることができる。また、赤色光を射出するので、車両用ヘッドランプに応用した場合、標識の視認性が向上する。
As described above, according to the second embodiment of the present disclosure, in addition to the same effects as those of the first embodiment, since the three types of
(第3の実施の形態)
図3は、本開示の第3の実施の形態に係る光源30の概略構成を示している。第1の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源30は、波長変換部材31と、半導体発光素子12とを備える。波長変換部材31と半導体発光素子12との間には、半導体発光素子12の光を波長変換部材11に導く入射光学系19が設けられていてもよい。
(Third embodiment)
FIG. 3 shows a schematic configuration of the
波長変換部材31は、半導体発光素子12からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材31は、少なくとも2層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となる。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子12からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子12からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも1つが、例えば樹脂バインダーを含んでいない。
The
本実施の形態では、波長変換部材31は、波長変換層として、第2の蛍光体層14及び蛍光体焼結体層32を有する場合を説明する。蛍光体焼結体層32は、半導体発光素子12からの光を受けて発光する。蛍光体焼結体層32は、例えば、発光スペクトルのピーク波長が540nm以上590nm以下である。蛍光体焼結体層32は、樹脂バインダーを含んでいない。
In the present embodiment, the case where the
蛍光体焼結体層32は、第2の蛍光体層14に比して、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い位置に設けられる。蛍光体焼結体層32は、例えば、黄色光を射出する。ここで、黄色光とは、ピーク波長が540nm以上590nm以下の光をいう。
The phosphor sintered
次に、光源30の動作について説明する。半導体発光素子12から射出された光は、入射光学系19を通り、波長変換部材31の蛍光体焼結体層32に入射する。この入射光により、蛍光体焼結体層32が励起されて黄色光を射出する。半導体発光素子12からの光の一部は蛍光体焼結体層32を透過して波長変換部材31の第2の蛍光体層14に入射する。この入射光により、第2の蛍光体層14の複数の第2の蛍光体17が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
Next, the operation of the
上記では、複数の波長変換層のうちの1つが樹脂バインダーを含んでいない例を説明したが、複数の波長変換層が樹脂バインダーを含んでいなくてもよく、また、全ての波長変換層が樹脂バインダーを含んでいなくてもよい。例えば、第2の蛍光体層14に代えて、青色光を射出する蛍光体焼結体層を設けてもよい。
In the above description, an example in which one of the plurality of wavelength conversion layers does not include the resin binder has been described. However, the plurality of wavelength conversion layers may not include the resin binder, and all the wavelength conversion layers may be included. The resin binder may not be included. For example, instead of the
上述したように、本開示の第3の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果に加え、さらに、蛍光体焼結体層32が樹脂バインダーを含まないので、急激な温度変化による割れを低減するという効果を得ることができる。
As described above, according to the third embodiment of the present disclosure, in addition to the same effects as those of the first embodiment, since the phosphor sintered
(第4の実施の形態)
図4は、本開示の第4の実施の形態に係る光源40の概略構成を示している。第1の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源40は、波長変換部材41と、半導体発光素子12とを備える。波長変換部材41と半導体発光素子12との間には、半導体発光素子12の光を波長変換部材11に導く入射光学系19が設けられていてもよい。
(Fourth embodiment)
FIG. 4 shows a schematic configuration of a
波長変換部材41は、半導体発光素子12からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材41は、少なくとも2層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となる。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子12からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子12からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも1つが蛍光体粒子以外に熱伝導率が10W/(m・K)以上の粒子(高熱伝導粒子)を含有する。高熱伝導粒子を含有する波長変換層は、複数の波長変換層のうちで最も半導体発光素子の近くに配置されていてもよい。
The
波長変換部材31は、波長変換層として、例えば、第2の蛍光体層14及び第5の蛍光体層42を有する。第5の蛍光体層42は、半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第5の蛍光体43と、複数の第5の蛍光体43の間に配置された高熱伝導粒子44とを有する。第5の蛍光体層42は、第2の蛍光体層14に比して、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い位置に設けられる。第5の蛍光体43は、例えば、黄色蛍光体である。
The
次に、光源40の動作について説明する。半導体発光素子12から射出された光は、入射光学系19を通り、波長変換部材41の第5の蛍光体層42に入射する。この入射光により、第5の蛍光体層42の複数の第5の蛍光体43が励起されて黄色光を射出する。複数の第5の蛍光体43の発光時に発生する熱は、高熱伝導粒子44により放熱される。半導体発光素子12からの光の一部は第5の蛍光体層42を透過して波長変換部材41の第2の蛍光体層14に入射する。この入射光により、第2の蛍光体層14の複数の第2の蛍光体17が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
Next, the operation of the
上記では、複数の波長変換層のうちの1つが高熱伝導粒子を含む例を説明したが、複数の波長変換層が高熱伝導粒子を含んでいてもよく、また、全ての波長変換層が高熱伝導粒子を含んでいてもよい。 In the above description, an example in which one of a plurality of wavelength conversion layers includes high thermal conductivity particles has been described. However, a plurality of wavelength conversion layers may include high thermal conductivity particles, and all wavelength conversion layers may have high thermal conductivity. It may contain particles.
上述したように、本開示の第4の実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果に加え、さらに、第5の蛍光体層42が高熱伝導粒子44を含有するので、波長変換部材41の温度上昇を抑制するという効果を得ることができる。
As described above, according to the fourth embodiment of the present disclosure, in addition to the same effects as those of the first embodiment, the
(第5の実施の形態)
図5は、本開示の第5の実施の形態に係る光源50の概略構成を示している。第1の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源50は、波長変換部材51と、半導体発光素子12と、ミラー59とを備える。ミラー59は、半導体発光素子12からの光を波長変換部材51に導き、かつ波長変換部材51上の照射位置を移動させることができる。ミラー59は、例えば、MEMSミラーである。ミラー59と半導体発光素子12との間には、半導体発光素子12の光をミラー59に導く入射光学系58が設けられていてもよい。
(Fifth embodiment)
FIG. 5 shows a schematic configuration of a
波長変換部材51は、半導体発光素子12からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材51は、照射される位置によって発光波長が連続的又は段階的に変化する。波長変換部材51は、例えば、少なくとも2層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。互いに異なる発光スペクトルを有する少なくとも2つの波長変換層の厚さの比は位置によって異なる。互いに異なる発光スペクトルを有する少なくとも2つの波長変換層の厚さの比は位置によって段階的に変化してもよく、また、連続的に変化してもよい。各波長変換層が蛍光体を含み、かつ、蛍光体の体積濃度が各波長変換層内で一定であってもよい。さらに、蛍光体の体積濃度が全波長変換層で一定であってもよい。
The
波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となってもよい。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子12からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子12からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも1つが蛍光体粒子以外に熱伝導率が10W/(m・K)以上の粒子(高熱伝導粒子)を含有してもよい。高熱伝導粒子を含有する波長変換層は、複数の波長変換層のうちで最も半導体発光素子の近くに配置されていてもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも1つが樹脂バインダーを含んでいなくてもよい。
The peak wavelength of the emission spectrum of the wavelength conversion layer may be longer as the wavelength conversion layer is closer to the side on which the light from the semiconductor
波長変換部材51は、波長変換層として、例えば、第6の蛍光体層52及び第7の蛍光体層53を有する。第6の蛍光体層52及び第7の蛍光体層53は、重なるように配置されており、かつ、半導体発光素子12からの光によって照射される照射面に垂直な厚さの比が照射位置によって連続的に変化するように設けられている。例えば、波長変換部材51上の照射位置を所定の位置から所定の方向に移動させると、移動に伴って第6の蛍光体層52の厚さに対する第7の蛍光体層53の厚さの割合が連続的に増加する。
The
第6の蛍光体層52は、半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第6の蛍光体54と、複数の第6の蛍光体54の間に配置されたバインダー55とを有する。第7の蛍光体層53は、第6の蛍光体層52を介して半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第7の蛍光体56と、複数の第7の蛍光体56の間に配置されたバインダー57とを有する。
The
第6の蛍光体54は、例えば、黄色蛍光体である。第7の蛍光体56は、例えば、青色蛍光体である。第6の蛍光体54の体積濃度は、第6の蛍光体層52内で一定であってもよい。また、第7の蛍光体56の体積濃度は、第7の蛍光体層53内で一定であってもよい。さらに、第6の蛍光体54の体積濃度と第7の蛍光体56の体積濃度が同じであってもよい。バインダー55及び57は、例えば、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体である。バインダー55及び57は、同じ材質であってもよく、また、異なる材質であってもよい。
The
次に、光源50の動作について説明する。半導体発光素子12から射出された光は、入射光学系58を通り、ミラー59で反射され、波長変換部材51の第6の蛍光体層52に入射する。この入射光により、第6の蛍光体層52の複数の第6の蛍光体54が励起されて黄色光を射出する。半導体発光素子12からの光の一部は第6の蛍光体層52を透過して波長変換部材51の第7の蛍光体層53に入射する。この入射光により、第7の蛍光体層53の複数の第7の蛍光体56が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
Next, the operation of the
ミラー59は可動に設けられており、波長変換部材51上の照射位置を移動させることができる。照射位置によって第6の蛍光体層52と第7の蛍光体層53との厚さの比が異なるので、照射位置が移動することにより、波長変換部材51の発光色が変化する。
The
上述したように、本開示の第5の実施の形態によれば、波長変換部材51は、照射される位置によって発光波長が連続的又は段階的に変化するので、照射位置を制御することにより、発光色を変化させ又は調整することができる。また、蛍光体の体積濃度を波長変換部材中で一定にすることにより、熱伝導性を確保し、また、熱膨張率差に損傷等を抑制することができる。
As described above, according to the fifth embodiment of the present disclosure, the
(第6の実施の形態)
図6は、本開示の第6の実施の形態に係る光源60の概略構成を示している。第1及び第5の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源60は、波長変換部材51と、半導体発光素子12と、駆動部61とを備える。駆動部61は、波長変換部材51を可動として、波長変換部材51上の照射位置を移動させることができる。駆動部61は、例えば、モータを備え、波長変換部材51を可動に保持する。駆動部61は、例えば、照射面に平行な方向に波長変換部材51を移動させることによって、波長変換部材51上の照射位置を移動させる。また、波長変換部材51が円盤状であって、駆動部61は、波長変換部材51を回転させることによって、波長変換部材51上の照射位置を移動させてもよい。波長変換部材51と半導体発光素子12との間には、半導体発光素子12の光を波長変換部材51に導く入射光学系19が設けられていてもよい。
(Sixth embodiment)
FIG. 6 shows a schematic configuration of a
次に、光源60の動作について説明する。半導体発光素子12から射出された光は、入射光学系19を通り、波長変換部材51の第6の蛍光体層52に入射する。この入射光により、第6の蛍光体層52の複数の第6の蛍光体54が励起されて黄色光を射出する。半導体発光素子12からの光の一部は第6の蛍光体層52を透過して波長変換部材51の第7の蛍光体層53に入射する。この入射光により、第7の蛍光体層53の複数の第7の蛍光体56が励起されて青色光を射出する。これらの黄色光及び青色光が混合して白色光となる。
Next, the operation of the
駆動部61は、波長変換部材51を可動に保持し、波長変換部材51上の照射位置を移動させることができる。照射位置によって第6の蛍光体層52と第7の蛍光体層53との厚さの比が異なるので、照射位置が移動することにより、波長変換部材51の発光色が変化する。
The drive unit 61 can hold the
本開示の第6の実施の形態によれば、第5の実施の形態と同様に、発光色を変化させ又は調整することができ、また、蛍光体の体積濃度を波長変換部材中で一定にすることにより、熱伝導性を確保するとともに、熱膨張率差に損傷等を抑制することができる。 According to the sixth embodiment of the present disclosure, similarly to the fifth embodiment, the emission color can be changed or adjusted, and the volume concentration of the phosphor can be kept constant in the wavelength conversion member. By doing, while ensuring thermal conductivity, damage etc. can be suppressed to a difference in thermal expansion coefficient.
(第7の実施の形態)
図7は、本開示の第7の実施の形態に係る光源70の概略構成を示している。第6の実施の形態と同一の部材については同一の符号を付してその説明を省略する。光源70は、波長変換部材71と、複数の半導体発光素子12と、駆動部72とを備える。半導体発光素子12は、例えば、LED、スーパールミネッセントダイオード(SLD)又はレーザーダイオード(LD)などである。本実施の形態では、半導体発光素子12がLDである場合を説明する。半導体発光素子12は、1つのLDであってもよく、また、複数のLDを光学的に結合させたものでもよい。半導体発光素子12は、例えば、青紫光を射出する。
(Seventh embodiment)
FIG. 7 shows a schematic configuration of a
本実施の形態では、複数の半導体発光素子12は、全て同じ構成である場合を説明するが、複数の半導体発光素子12の一部又は全てが異なる構成で、異なる波長の光を射出してもよい。波長変換部材71と複数の半導体発光素子12との間には、複数の半導体発光素子12の光を波長変換部材71に導く複数の入射光学系19が設けられていてもよい。入射光学系19は、例えば、レンズ、ミラー及び/又は光ファイバなどを備えている。複数の入射光学系19は、全て同じ構成であってもよく、また、一部又は全てが異なる構成であってもよい。
In the present embodiment, the case where the plurality of semiconductor
駆動部72は、各半導体発光素子12のオン/オフを制御する。駆動部72は、例えば、何れか1つの半導体発光素子12をオン状態にし、オン状態にする半導体発光素子12を切り換えることにより、波長変換部材51上の照射位置を移動させることができる。また、駆動部72は、複数の半導体発光素子12をオン状態にし、オン状態にする複数の半導体発光素子12の組合せを切り換えることにより、波長変換部材51上の照射パターンを変化させてもよい。また、駆動部72は、オン状態にする半導体発光素子12の数を変化させることにより、光量を変化させてもよい。
The
波長変換部材71は、半導体発光素子12からの光をより長波長の光に波長変換する。波長変換部材71は、照射される位置によって発光波長が連続的又は段階的に変化する。波長変換部材71は、例えば、少なくとも2層の互いに異なる発光スペクトルを有する波長変換層を含む。互いに異なる発光スペクトルを有する少なくとも2つの波長変換層の厚さの比は位置によって異なる。互いに異なる発光スペクトルを有する少なくとも2つの波長変換層の厚さの比は位置によって段階的に変化してもよく、また、連続的に変化してもよい。各波長変換層が蛍光体を含み、かつ、蛍光体の体積濃度が各波長変換層内で一定であってもよい。さらに、蛍光体の体積濃度が全波長変換層で一定であってもよい。
The
波長変換層の発光スペクトルのピーク波長は、例えば、半導体発光素子12からの光が入射する側により近い波長変換層ほど、より長波長となってもよい。例えば、各波長変換層の発光スペクトルのピーク波長のうち、半導体発光素子12からの光が入射する側に最も近い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も長波長となり、半導体発光素子12からの光が入射する側から最も遠い波長変換層の発光スペクトルのピーク波長が最も短波長となってもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも1つが蛍光体粒子以外に熱伝導率が10W/(m・K)以上の粒子(高熱伝導粒子)を含有してもよい。高熱伝導粒子を含有する波長変換層は、複数の波長変換層のうちで最も半導体発光素子の近くに配置されていてもよい。複数の波長変換層のうちの少なくとも1つが樹脂バインダーを含んでいなくてもよい。
The peak wavelength of the emission spectrum of the wavelength conversion layer may be longer as the wavelength conversion layer is closer to the side on which the light from the semiconductor
波長変換部材71は、波長変換層として、例えば、第7の蛍光体層53、第8の蛍光体層73及び第9の蛍光体層74を有する。第7の蛍光体層53、第8の蛍光体層73及び第9の蛍光体層74は、重なるように配置されており、かつ、半導体発光素子12からの光によって照射される照射面に垂直な厚さの比が照射位置によって連続的に変化するように設けられている。例えば、波長変換部材71上の照射位置を所定の位置から所定の方向に移動させると、移動に伴って第7の蛍光体層53の厚さに対する第8の蛍光体層73及び第9の蛍光体層74の厚さの割合が連続的に増加する。
The
第8の蛍光体層73は、半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第8の蛍光体75と、複数の第8の蛍光体75の間に配置されたバインダー76とを有する。第9の蛍光体層74は、第8の蛍光体層73を介して半導体発光素子12からの光を受けて発光する複数の第9の蛍光体77と、複数の第9の蛍光体77の間に配置されたバインダー78とを有する。
The eighth phosphor layer 73 includes a plurality of
第8の蛍光体75は、例えば、赤色蛍光体である。第9の蛍光体77は、例えば、緑色蛍光体である。第7の蛍光体層53、第8の蛍光体層73及び第9の蛍光体層74の蛍光体体積濃度は、それぞれの層において一定であってもよく、また、全ての層において一定であってもよい。バインダー76及び78は、例えば、樹脂、ガラス又は透明結晶などの媒体である。バインダー57、76及び78は、同じ材質であってもよく、また、異なる材質であってもよい。
The
次に、光源70の動作について説明する。複数の半導体発光素子12又はそのうちの何れか1つから射出された光は、対応する入射光学系19を通り、波長変換部材71の第8の蛍光体層73に入射する。この入射光により、第8の蛍光体層73の複数の第8の蛍光体75が励起されて赤色光を射出する。半導体発光素子12からの光の一部は第8の蛍光体層73を透過して波長変換部材71の第9の蛍光体層74に入射する。この入射光により、第9の蛍光体層74の複数の第9の蛍光体77が励起されて緑色光を射出する。半導体発光素子12からの光のさらに一部は第9の蛍光体層74を透過して波長変換部材71の第7の蛍光体層53に入射する。この入射光により、第7の蛍光体層53の複数の第7の蛍光体56が励起されて青色光を射出する。これらの赤色光、緑色光及び青色光が混合して白色光となる。
Next, the operation of the
上記では、波長変換部材が3つの蛍光体層を有する場合を説明したが、これに代えて、第5及び第6の実施の形態と同様に2つの蛍光体層を有する波長変換部材を用いてもよい。また、第5及び第6の実施の形態において、2つの蛍光体層を有する波長変換部材に代えて、本実施の形態と同様に3つの蛍光体層を有する波長変換部材を用いてもよい。 In the above, the case where the wavelength conversion member has three phosphor layers has been described, but instead of this, a wavelength conversion member having two phosphor layers is used as in the fifth and sixth embodiments. Also good. In the fifth and sixth embodiments, instead of the wavelength conversion member having two phosphor layers, a wavelength conversion member having three phosphor layers may be used as in the present embodiment.
上述したように、本開示の第7の実施の形態によれば、第5及び第6の実施の形態と同様の効果に加え、さらに、3つの蛍光体層を有する波長変換部材を用いるので、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる。 As described above, according to the seventh embodiment of the present disclosure, in addition to the same effects as those of the fifth and sixth embodiments, a wavelength conversion member having three phosphor layers is used. The same effect as in the second embodiment can be obtained.
(第8の実施の形態)
図8は、本開示の第8の実施の形態に係る車両用ヘッドランプ120の概略構成を示している。本実施の形態の車両用ヘッドランプ120は、第1〜第7の実施の形態の光源10、20、30、40、50、60及び70の何れかと、その光源からの光を前方に導く出射光学系122とを備える。光源の半導体発光素子からの青紫光が外部に出ないように吸収又は反射する波長カットフィルター121を設けてもよい。出射光学系122は、例えばリフレクタである。出射光学系122は、例えばAl、Agなどの金属膜又は表面に保護膜が形成されたAl膜を有する。車両用ヘッドランプ120は、いわゆるリフレクタータイプであってもよく、また、プロジェクタータイプであってもよい。本開示において、車両とは、自動車、2輪車及び特殊車両を含む。
(Eighth embodiment)
FIG. 8 shows a schematic configuration of a
第8の実施の形態によれば、車両用ヘッドランプにおいて、第1〜第7の実施の形態の効果を得ることができる。 According to the eighth embodiment, the effects of the first to seventh embodiments can be obtained in the vehicle headlamp.
(第9の実施の形態)
図12は本開示の第9の実施の形態に係る車両130の概略構成を示している。車両130は、第8の実施の形態の車両用ヘッドランプ120と、電力供給源131とを備える。車両130は、エンジン等の駆動源によって回転駆動され、電力を発生する発電機132を有していてもよい。発電機132が生成した電力は、電力供給源131に蓄えられる。電力供給源131は、充放電が可能な2次電池である。車両用ヘッドライト120は電力供給源131からの電力によって点灯する。車両130は、例えば、自動車、2輪車又は特殊車両である。さらに、車両130は、エンジン車、電気車、又はハイブリッド車であってもよい。
(Ninth embodiment)
FIG. 12 shows a schematic configuration of a
第9の実施の形態によれば、車両において、第1〜第7の実施の形態の効果を得ることができる。 According to the ninth embodiment, the effects of the first to seventh embodiments can be obtained in the vehicle.
第1〜第9の実施の形態は適宜組み合わせることができる。 The first to ninth embodiments can be appropriately combined.
本開示の波長変換部材は、例えば、特殊照明、ヘッドアップディスプレイ、プロジェクタ及び車両用ヘッドランプなどの光源に用いることができる。 The wavelength conversion member of this indication can be used for light sources, such as special lighting, a head up display, a projector, and a vehicular headlamp, for example.
10、20、30、40、50、60、70 光源
11、27、31、41、51、71 波長変換部材
12、84、85 半導体発光素子
13、14、21、22、42、52、53、73、74 蛍光体層
15、17、23、25、43、54、56、75、77 蛍光体
16、18、24、26、55、57、76、78 バインダー
19、58 入射光学系
32 蛍光体焼結体層
44 高熱伝導粒子
59 ミラー
62、72 駆動部
120 車両用ヘッドランプ
121 波長カットフィルター
122 出射光学系
130 車両
131 電力供給源
132 発電機
10, 20, 30, 40, 50, 60, 70
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