JP2015032599A - 半導体光源を備えた発光装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 蛍光体の冷却効果を高め、発光効率および寿命の低下を抑える。【解決手段】 ハウジング１２の内側後部に半導体光源１３を配置し、ハウジング１２の前部に容器１４を設置し、ハウジング１２の上面にヒートシンク１５を装備する。容器１４の内側に蛍光体溶液１６を流動可能に封入する。蛍光体溶液１６は、半導体光源１３からの光で励起される蛍光体１７と、蛍光体１７に流動性を与える溶媒液１８とからなる。発熱により温度上昇した蛍光体１７を溶媒液１８と一緒に容器１４の垂直部１９から水平部２０に流動させ、放熱により温度低下した蛍光体１７を水平部２０から垂直部１９に流動させ、溶液１６の対流によって蛍光体１７を効率よく冷却する。【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体光源からの光で蛍光体を発光させる発光装置に関する。

従来、図６に示すような透過型白色レーザ発光装置が知られている。この発光装置６１は、レーザ光源６２と蛍光体部材６３とを備えている。蛍光体部材６３は、樹脂またはガラス等の透明固体材料からなる本体６４と、本体６４中に分散する蛍光体６５とから構成されている。そして、レーザ光源６２からの青色光で蛍光体６５に黄色光を励起させ、黄色光と青色光との混合によって白色光を発生するようになっている。

なお、特許文献１には、蛍光体を固体封入材中に封入してなる発光部を透明板で支持し、透明板と反射鏡とによって画定された空間に冷却液を貯留し、冷却液により透明板を介して発光部を冷却する発光装置が記載されている。

特開２０１１−２４３３７５号公報

ところで、蛍光体は、レーザエネルギーの一部を熱に変換するため、励起に伴って蛍光と一緒に熱を発生する。しかし、従来の発光装置６１によると、蛍光体６５が本体６４の透明個体材料中に封入されているため、蛍光体６５の発熱が蛍光体部材６３に蓄積され、温度上昇によって蛍光体６５の発光効率が低下したり、寿命が短くなったりするなどの問題点があった。

また、引用文献１の発光装置では、冷却液を用いて発光部を冷却しているが、やはり蛍光体が固体封入材中に封入されているため、発光部の冷却効果が制限されるという問題点があった。

そこで、本発明の目的は、蛍光体の冷却効果を高め、発光効率および寿命の低下を抑えることができる発光装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は次のような発光装置を提供する。
（１）半導体光源と、半導体光源からの光で励起される蛍光体を含む蛍光体溶液と、蛍光体溶液を流動可能に封入する容器とを備えたことを特徴とする発光装置。

（２）容器が蛍光体の発光を容器外部に出す透光部を備えたことを特徴とする上記１に記載の発光装置。

（３）透光部が蛍光体の発光を成形するレンズを含むことを特徴とする上記２に記載の発光装置。

（４）容器の内側に半導体光源を蛍光体溶液中に浸漬する状態で設置したことを特徴とする上記１〜３の何れか一つに記載の発光装置。

（５）容器の外側に放熱部材を取り付けたことを特徴とする上記１〜４の何れか一つに記載の発光装置。

本発明の発光装置によれば、蛍光体を含む溶液を容器内に封入したので、半導体光源からの光エネルギーの一部で蛍光体溶液に対流を発生させ、励起により温度上昇した蛍光体を放熱により温度低下した蛍光体と入れ替え、蛍光体の全体を効率よく冷却し、発光効率および寿命の低下を抑制できるという効果がある。

本発明の実施例１を示す発光装置の概略図である。 本発明の実施例２を示す発光装置の概略図である。 本発明の実施例３を示す発光装置の概略図である。 本発明の実施例４を示す発光装置の概略図である。 本発明の実施例５を示す発光装置の概略図である。 従来の発光装置を示す概略図である。

以下、本発明による発光装置の実施形態を幾つかの実施例に従って説明する。以下の実施例において、発光装置の用途は、特に限定されず、照明光を発生する住宅用、道路用、車両用等の灯具類、半導体光源からの光を検知、検査、測定等に使用する計器類などを例示できる。半導体光源としては、レーザやＬＥＤ等の半導体発光素子を備えた光源を使用できる。

図１に示すように、実施例１の発光装置１１では、ハウジング１２の内側後部に半導体光源１３が配置され、ハウジング１２の前部に容器１４が設置され、ハウジング１２の上面にヒートシンク１５が装備されている。半導体光源１３は、発光部１３ａが容器１４を向き、受電部１３ｂがハウジング１２の外部に突出するように配置されている。

容器１４の内側には、蛍光体溶液１６が流動可能に封入されている。蛍光体溶液１６は、半導体光源１３からの光で励起される粉粒状の蛍光体１７と、蛍光体１７に流動性を与える溶媒液１８とからなっている。蛍光体１７には、青色光との混合により白色光を発生する黄色蛍光体のほか、最終発光色に応じた蛍光体を使用できる。溶媒液１８としては、オイルなど蛍光体１７を均一に分散した状態で流動させることができる各種の液体を使用できる。

容器１４は、垂直部１９と水平部２０とから倒立Ｌ字形に構成され、垂直部１９が樹脂やガラスの透明材料で形成され、水平部２０が不透明な金属材料で形成されている。垂直部１９の後壁には、半導体光源１３からの光を入射する入射側透光部１９ａが設けられ、垂直部１９の前壁に、蛍光体１７の発光を容器１４の外部に出射する出射側透光部１９ｂが設けられている。ヒートシンク１５は、蛍光体溶液１６の熱を容器１４の外部に放散させる放熱部材であって、水平部２０の上面に接合する状態で取り付けられている。

上記構成の発光装置１１において、半導体光源１３からの光が蛍光体溶液１６に照射されると、蛍光体１７が蛍光と共に熱を発生する。発熱により温度上昇した蛍光体１７は溶媒液１８と一緒に垂直部１９から水平部２０に流動し、放熱により温度低下した蛍光体１７が水平部２０から垂直部１９に流動し、蛍光体溶液１６が容器１４の内部に矢印で示すような対流を発生する。したがって、この対流によって蛍光体１７を全体的に効率よく冷却し、蛍光体１７の発光効率および寿命の低下を抑制することができる。

図２に示す実施例２の発光装置２１では、容器１４の垂直部１９にレンズアレイ２２が設けられている。レンズアレイ２２は、垂直部１９の出射側透光部１９ｂに形成され、蛍光体１７の発光を平行光に成形して、透光部１９ｂから装置外部に出射する。したがって、実施例２の発光装置２１は、平行光を用いて照明する灯具、例えば車両用灯具に好ましく適用できる。その他の構成および作用効果は、実施例１の発光装置１１と同様である。

図３に示す実施例３の発光装置３１では、容器１４の水平部２０に溶媒液１８を気化させる気化室３２が形成されている。したがって、実施例３の発光装置３１によれば、溶媒液１８の気化熱によって蛍光体溶液１６をより一層効果的に冷却することができる。気化した溶媒液１８は気化室３２の上壁面３２ａで結露し、再び液化する。

図４に示す実施例４の発光装置４１では、容器４２の内側に半導体光源１３が蛍光体溶液１６中に浸漬した状態で設置され、蛍光体溶液１６の溶媒液１８にオイル等の電気絶縁性の液体が使用されている。容器４２の前壁部には、蛍光体１７の発光を出射する透光窓４３が設けられている。容器４２は、金属材料で形成され、発光装置４１のハウジングとして機能するとともに、蛍光体溶液１６の発熱をハウジング外部に放出する放熱部材としても機能する。したがって、実施例４の発光装置４１によれば、蛍光体溶液１６の対流に伴って蛍光体１７のみならず半導体光源１３も効率よく冷却できるという利点がある。

図５に示す実施例５の発光装置５１は、半導体光源１３と容器１４との間にレンズ５２を備え、半導体光源１３の光をレンズ５２で集め、蛍光体溶液１６の一部を発光させ、その発光部１６ａからの光をレンズ５３で平行光に成形するように構成されている。この構成によっても、実施例２の発光装置２１と同様に、車両用灯具等に好ましい平行光を装置外部に出射することができる。なお、半導体光源１３の光をリフレクタによって蛍光体溶液１６に導くように構成してもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば、実施例２の容器１４に実施例３の気化室３２を形成するなど、実施例１〜５の特徴的な構成を適宜に組み合わせて実施することも可能である。

１１ 発光装置（実施例１）
１３ 半導体光源
１４ 容器
１５ ヒートシンク
１６ 蛍光体溶液
１７ 蛍光体
１８ 溶媒液
１９ｂ 透光部
２１ 発光装置（実施例２）
２２ レンズアレイ
３１ 発光装置（実施例３）
３２ 気化室
４１ 発光装置（実施例４）
４２ 容器
４３ 透光窓
５１ 発光装置（実施例５）

Claims (5)

1. 半導体光源と、半導体光源からの光で励起される蛍光体を含む蛍光体溶液と、蛍光体溶液を流動可能に封入する容器とを備えたことを特徴とする発光装置。
2. 前記容器が蛍光体の発光を容器外部に出す透光部を備えた請求項１記載の発光装置。
3. 前記透光部が蛍光体の発光を成形するレンズを含む請求項２記載の発光装置。
4. 前記容器の内側に半導体光源を蛍光体溶液中に浸漬する状態で設置した請求項１〜３の何れか一項に記載の発光装置。
5. 前記容器の外側に放熱部材を取り付けた請求項１〜４の何れか一項に記載の発光装置。

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