JP2015149217A - fluorescent light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蛍光光源装置に関する。更に詳しくは、励起光源からの励起光を照射することによって蛍光を放射する波長変換部材を備えた蛍光光源装置に関する。 The present invention relates to a fluorescent light source device. More specifically, the present invention relates to a fluorescence light source device including a wavelength conversion member that emits fluorescence by irradiating excitation light from an excitation light source.
従来、蛍光光源装置として、レーザ光源と、当該レーザ光源からのレーザ光によって励起される蛍光体によって形成された波長変換部材とを備えてなり、所期の色の光を放射する蛍光光源装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
具体的には、特許文献1には、図8に示すプロジェクター装置が開示されている。このプロジェクター装置においては、緑色光源として青色領域で発振するレーザ光を放射するレーザ光源60と、蛍光ホイール64と、当該蛍光ホイール64を回転させるためのホイールモーター69とを備えてなる緑色領域の蛍光を発する蛍光光源装置が用いられている。この蛍光光源装置の蛍光ホイール64は、レーザ光源60からのレーザ光を透過する基材に、当該レーザ光で励起される蛍光体よりなる波長変換部材の層が形成されてなるものである。
図8において、61は、コリメートレンズであり、62は、赤色発光ダイオードよりなる赤色光源である。また、63A,63B,63C,64A,64B,64Cは、集光レンズである。また、65は、緑色光源からの光を透過し、赤色光源からの光を反射するダイクロイックミラーであり、66は、導光装置入射レンズである。また、67は、反射ミラーであり、68は、導光装置である。
このような蛍光光源装置においては、青色領域で発振するレーザ光が蛍光ホイール64の波長変換部材層に照射されると、緑色光が放射される。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a fluorescent light source device, a fluorescent light source device that includes a laser light source and a wavelength conversion member formed by a phosphor excited by laser light from the laser light source, and emits light of a desired color. It is known (for example, refer to Patent Document 1).
Specifically,
In FIG. 8, 61 is a collimating lens, and 62 is a red light source composed of a red light emitting diode. Reference numerals 63A, 63B, 63C, 64A, 64B, and 64C denote condensing lenses.
In such a fluorescent light source device, when the wavelength conversion member layer of the
また、特許文献2には、回転機構を有さない固定型の蛍光光源装置が提案されている。
具体的には、図9に示すように、放熱用ヒートシンク75が形成された、金属よりなる放熱プレート74上に載置された窒化アルミ基板72上に、レーザ光源からのレーザ光で励起される蛍光体(YAG焼結体)よりなる波長変換部材71が、硫酸バリウムよりなり、窒化アルミと蛍光体との熱膨張係数の差を緩和する熱膨張吸収層73を介して接合され、この接合体がレーザ光源に対して固定的に設けられた蛍光光源装置が開示されている。
Patent Document 2 proposes a fixed fluorescent light source device that does not have a rotation mechanism.
Specifically, as shown in FIG. 9, excitation is performed by laser light from a laser light source on an
しかしながら、明るいプロジェクター装置には小さい面積から大きな光量を出射する高輝度光源が必要であるため、光源となる蛍光体に入射するレーザ光の強度[W/mm2 ]を大きくしなければならない。通常、蛍光体の励起光の吸収係数は10[mm-1]程度、若しくはそれ以上であり、レーザ光が蛍光体の入射面近傍で比較的局所的に吸収されるため、固定型の蛍光光源装置においては、レーザ光の吸収に伴って発生する熱を効率的に排熱することが難しい、という問題がある。この熱の排熱効率が低いと、蛍光体自身が熱を帯びることを抑制することができず、その結果、当該蛍光体自身の温度消光によって発光効率が低下してしまう。
特に、赤色領域の蛍光を発する蛍光体は、波長変換時に生ずるストークスシフトに起因するエネルギー損失が大きいことに加え、温度消光による発光効率の低下率も大きく、大きな課題であった。
However, since a bright projector device requires a high-intensity light source that emits a large amount of light from a small area, it is necessary to increase the intensity [W / mm 2 ] of the laser light incident on the phosphor serving as the light source. Usually, the absorption coefficient of the excitation light of the phosphor is about 10 [mm −1 ] or more, and the laser light is absorbed relatively locally in the vicinity of the incident surface of the phosphor. In the apparatus, there is a problem that it is difficult to efficiently exhaust the heat generated with the absorption of the laser light. If this heat exhaust efficiency is low, the phosphor itself cannot be suppressed from being heated, and as a result, the light emission efficiency is lowered due to temperature quenching of the phosphor itself.
In particular, a phosphor emitting fluorescence in the red region is a big problem because it has a large energy loss due to Stokes shift that occurs at the time of wavelength conversion and also has a large rate of decrease in luminous efficiency due to temperature quenching.
本発明は、以上のような事情に基づいてなされたものであって、その目的は、波長変換部材の排熱効率が高く、従って、発光効率の高い蛍光光源装置を提供することにある。 The present invention has been made based on the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a fluorescent light source device in which the wavelength conversion member has high heat exhaust efficiency, and thus has high light emission efficiency.
本発明の蛍光光源装置は、放熱用の基台と、当該基台の表面に沿って配置された、蛍光体による板状の波長変換部材と、当該波長変換部材に励起光を入射させる励起光源とからなる蛍光光源装置において、
前記波長変換部材を構成する蛍光体は、セラミックスよりなる母材中に発光物質が含有されてなるものであり、当該波長変換部材の励起光の吸収係数が1[mm-1]以下であり、
前記波長変換部材に入射された励起光は、当該波長変換部材中を進行しながら前記蛍光体によって吸収されることを特徴とする。
The fluorescent light source device of the present invention includes a base for heat dissipation, a plate-like wavelength conversion member made of a phosphor arranged along the surface of the base, and an excitation light source that makes excitation light incident on the wavelength conversion member In the fluorescent light source device consisting of
The phosphor constituting the wavelength conversion member is a material in which a luminescent substance is contained in a base material made of ceramics, and the absorption coefficient of excitation light of the wavelength conversion member is 1 [mm −1 ] or less,
The excitation light incident on the wavelength conversion member is absorbed by the phosphor while traveling through the wavelength conversion member.
本発明の蛍光光源装置においては、前記波長変換部材に入射される励起光が進行する光路において、当該励起光の90%が吸収されるまでの光路長が、7.7mm以上であることが好ましい。 In the fluorescent light source device of the present invention, it is preferable that an optical path length until 90% of the excitation light is absorbed is 7.7 mm or more in an optical path in which the excitation light incident on the wavelength conversion member travels. .
本発明の蛍光光源装置においては、前記波長変換部材における励起光の光路が、当該波長変換部材の複数の面において反射される複数の反射点を有することが好ましい。 In the fluorescent light source device of the present invention, it is preferable that the optical path of the excitation light in the wavelength conversion member has a plurality of reflection points reflected on a plurality of surfaces of the wavelength conversion member.
本発明の蛍光光源装置においては、前記波長変換部材に含有される蛍光体が、PrまたはSmを含有するものであることが好ましい。 In the fluorescence light source device of the present invention, it is preferable that the phosphor contained in the wavelength conversion member contains Pr or Sm.
本発明の蛍光光源装置においては、前記励起光源が青色LDであり、前記波長変換部材の側周面に励起光の入射面が設けられ、当該励起光源からの励起光がコリメートレンズを介して前記入射面に入射されることが好ましい。 In the fluorescent light source device of the present invention, the excitation light source is a blue LD, an incident surface of excitation light is provided on a side peripheral surface of the wavelength conversion member, and the excitation light from the excitation light source passes through the collimator lens. It is preferably incident on the incident surface.
本発明の蛍光光源装置は、波長変換部材として励起光の吸収係数が低いものが用いられているので、励起光の吸収が長い光路にわたって徐々に行われる。すなわち、励起光の吸収が当該波長変換部材の局所的ではなく分散的に行われるので、熱の発生箇所も波長変換部材の全体に分散させることができる。従って、当該波長変換部材の広い領域を排熱に寄与させることができるために排熱効率が高いものとなり、この波長変換部材を構成する蛍光体の一部のみが過熱されることが抑制されて蛍光体の温度消光が生じることが抑制され、その結果、高い発光効率が得られる。 In the fluorescent light source device of the present invention, the one having a low excitation light absorption coefficient is used as the wavelength conversion member, so that the absorption of the excitation light is gradually performed over a long optical path. That is, since the absorption of the excitation light is performed dispersively rather than locally, the heat generation location can also be dispersed throughout the wavelength conversion member. Accordingly, since a wide area of the wavelength conversion member can contribute to exhaust heat, the exhaust heat efficiency is high, and only a part of the phosphor constituting the wavelength conversion member is suppressed from being overheated and fluorescent. The occurrence of temperature quenching of the body is suppressed, and as a result, high luminous efficiency is obtained.
<第1の実施の形態>
図1は、本発明の第1の実施の形態の蛍光光源装置の一例における構成の概略を励起光源を省略した状態で示す平面図であり、図2は、図1のX−X線断面図である。
この蛍光光源装置は、図1に示すように、放熱用の矩形の基台21と、当該基台21の表面に沿って配置された蛍光体による例えば矩形の板状の波長変換部材20と、当該波長変換部材20に励起光L1を入射させる励起光源(図示せず)とを備えてなる。
この蛍光光源装置においては、波長変換部材20の表面(図2において上面)および側周面の1つの面に連続する斜面20Aが形成されており、当該斜面20Aが励起光の入射面とされている。波長変換部材20の表面には、矩形の開口部24Hを有する、蛍光を波長変換部材20に向かって反射する蛍光反射体24が設けられており、波長変換部材20の表面における開口部24Hを通して露出する領域が光出射面として機能する。
また、波長変換部材20の裏面(図2において下面)には、蛍光および励起光を波長変換部材20に向かって反射する光反射体25が形成されている。なお、波長変換部材20の側周面にも、蛍光および励起光を波長変換部材20に向かって反射する光反射体が設けられていてもよい。
さらに、基台21の裏面には、例えば放熱用フィン(図示省略)が配置されている。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a plan view showing an outline of the configuration of an example of the fluorescent light source device according to the first embodiment of the present invention in a state where an excitation light source is omitted, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line XX of FIG. It is.
As shown in FIG. 1, the fluorescent light source device includes a
In this fluorescent light source device, an
A
Furthermore, for example, heat radiating fins (not shown) are arranged on the back surface of the
励起光源は、波長変換部材20における蛍光体を励起することができるものであればよく、励起光源としては、例えば青色LD(青色領域の光を放射するレーザダイオード)や青色LED(青色領域の光を放射する発光ダイオード)などを用いることができる。
The excitation light source only needs to be able to excite the phosphor in the
基台21を構成する材料としては、当該基台21の裏面からの排熱が容易であるように、かつ、波長変換部材20に対する熱応力が小さいものとなるように、CuW(CuとWの擬似合金)やALC(AlとCの複合材)などの、熱伝導性に優れ、波長変換部材20と熱膨張率の差が小さい材料が使用される。
The material constituting the
波長変換部材20を構成する蛍光体は、YAG、LuAG,Y2 O3 などのセラミックス焼結体に発光物質としてCe、Pr、Smなどの希土類が任意量添加されたものとされる。
特に、赤色領域の蛍光を発するPrまたはSmを発光物質として用いることが好ましい。
The phosphor constituting the
In particular, Pr or Sm that emits fluorescence in the red region is preferably used as the light-emitting substance.
そして、本発明においては、波長変換部材20の励起光L1の吸収係数が1[mm-1]以下とされている。
波長変換部材20の励起光L1の吸収係数を、より小さくすることにより、波長変換部材20に入射される励起光L1が進行する光路(以下、「励起光光路」ともいう。)において、当該励起光L1の90%が吸収されるまでの光路長(以下、「90%吸収光路長」ともいう。)を、7.7mm以上とすることができる。
In the present invention, the absorption coefficient of the excitation light L1 of the
By making the absorption coefficient of the excitation light L1 of the
波長変換部材の励起光L1の吸収係数が小さいほど、90%吸収光路長を長くすることができる。
波長変換部材の励起光L1の吸収係数と、90%吸収光路長との関係を、下記表1および図3のグラフに示す。
The smaller the absorption coefficient of the excitation light L1 of the wavelength conversion member, the longer the 90% absorption optical path length.
The relationship between the absorption coefficient of the excitation light L1 of the wavelength conversion member and the 90% absorption optical path length is shown in the following Table 1 and the graph of FIG.
波長変換部材20における励起光光路は、当該波長変換部材20の複数の面において反射される複数の反射点を有する構成とすることができる。このような構成を有することによって、小さな波長変換部材20においても長い励起光光路を確保することができる。
The excitation light optical path in the
波長変換部材20の厚みは、例えば、0.1〜2.0mmである。
The thickness of the
蛍光反射体24および光反射体25は、それぞれ、波長変換部材20の面上に形成されたAgなどの高い反射率を有する金属膜や誘電体多層膜であってもよく、また、波長変換部材20とは別個の部材として形成されたものが配置されていてもよい。
Each of the
この蛍光光源装置には、波長変換部材20と基台21との間の熱抵抗を低く抑制する観点から、光反射体25と基台21とが半田または熱伝導シート或いは伝導グリスなどからなる接合層28を介して接合されていることが好ましい。
In this fluorescent light source device, from the viewpoint of suppressing the thermal resistance between the
この第1の実施の形態に係る蛍光光源装置の寸法例の一例を具体的に示すと、基台21の横幅(図1の左右方向)が10mm、縦幅(図1の上下方向)が8mm、厚みが0.8mm、波長変換部材20の横幅(図1の左右方向)が6mm、縦幅(図1の上下方向)が6mm、開口部24Hの横幅(図1の左右方向)が3mm、縦幅(図1の上下方向)が2mm、励起光の入射面である斜面20Aの角度が波長変換部材20の表面に対して60°、基台21の表面から波長変換部材20の表面までの合計の厚みが1.2mmである。
Specifically, one example of the dimension example of the fluorescent light source device according to the first embodiment is 10 mm in the horizontal width (left-right direction in FIG. 1) and 8 mm in the vertical width (vertical direction in FIG. 1). The thickness is 0.8 mm, the horizontal width of the wavelength conversion member 20 (the horizontal direction in FIG. 1) is 6 mm, the vertical width (the vertical direction in FIG. 1) is 6 mm, and the horizontal width of the
上記の蛍光光源装置においては、励起光源から出射された励起光L1は、波長変換部材20の励起光の入射面である斜面20Aに対して略垂直に照射される。そして、波長変換部材20に入射された励起光L1は、当該波長変換部材20中をその表面と裏面によって反射されながら進行し、その励起光光路において蛍光体によって徐々に吸収され、当該蛍光体が励起されることによって蛍光L2が放射される。この蛍光L2は、開口部24Hから蛍光光源装置の外部に出射される。
In the fluorescent light source device described above, the excitation light L1 emitted from the excitation light source is irradiated substantially perpendicularly to the
このような蛍光光源装置は、波長変換部材20として励起光L1の吸収係数が低いものが用いられているので、励起光L1の吸収が長い励起光光路にわたって徐々に行われる。すなわち、励起光L1の吸収が当該波長変換部材20の局所的ではなく分散的に行われるので、熱の発生箇所も波長変換部材20の全体に分散させることができる。従って、当該波長変換部材20の広い領域を排熱に寄与させることができるために排熱効率が高いものとなり、この波長変換部材20を構成する蛍光体の一部のみが過熱されることが抑制されて蛍光体の温度消光が生じることが抑制され、その結果、高い発光効率が得られる。
In such a fluorescent light source device, the
<第2の実施の形態>
本発明の第2の実施の形態に係る蛍光光源装置は、波長変換部材の形状が平面視において略長方形であって、その1つの角部が切り欠けた状態の五角形の板状のものである。すなわち、図4に示されるように、波長変換部材30が、長手方向に伸びる互いに平行な2つの長面30A,30Bと、これらに垂直であって互いに平行な2つの短面30C,30Dと、これらの面のうち互いに垂直な長面30Aと短面30Cとに連続する斜面30Eとからなる側周面を有する板状のものである。そして、斜面30Eが励起光の入射面として機能すると共に、当該斜面30Eと隣接しない短面30Dが光出射面として機能する。
波長変換部材30の側周面を構成する短面30Cおよび斜面30Eには、蛍光を波長変換部材30に向かって反射する蛍光反射体34が設けられている。
励起光源10としては青色LDが用いられ、励起光源10と波長変換部材30との間には、当該励起光源10からの励起光L3を斜面30Eに略垂直に平行光として入射させるコリメートレンズ15が設けられている。
上記の構成以外は第1の実施の形態に係る蛍光光源装置と同様の構成を有する。
<Second Embodiment>
The fluorescent light source device according to the second embodiment of the present invention has a pentagonal plate shape in which the wavelength conversion member has a substantially rectangular shape in plan view, and one corner of the wavelength conversion member is notched. . That is, as shown in FIG. 4, the
A
A blue LD is used as the
Except for the above configuration, the fluorescent light source device according to the first embodiment has the same configuration.
この第2の実施の形態に係る蛍光光源装置の寸法例の一例を具体的に示すと、波長変換部材30の長手方向の長さ(図4の左右方向の長さ)が6mm、幅方向の長さ(図4の上下方向の長さ)が3mm、厚みが2mm、励起光の入射面である斜面30Eの角度が長面30Aに対して45°である。
Specifically, one example of the dimension example of the fluorescent light source device according to the second embodiment will be described. The length of the
このような第2の実施の形態に係る蛍光光源装置においては、波長変換部材30の長手方向における一端側に配置されている励起光の入射面である斜面30Eに対して略垂直に、かつ、斜面30Eと隣接しない長面30Bに対して臨界角より大きな角度θで入射されるよう、励起光L3が照射される。そして、波長変換部材30に入射された励起光L3は、当該波長変換部材30中をその側周面の長面30A,30B並びに必要に応じて短面30Dによって全反射されながら進行し、その励起光光路において蛍光体によって徐々に吸収され、当該蛍光体が励起されることによって蛍光L4が放射される。この蛍光L4は、波長変換部材30の長手方向における他端側に配置されている短面30Dから蛍光光源装置の外部に出射される。
In such a fluorescent light source device according to the second embodiment, substantially perpendicular to the
このような第2の実施の形態に係る蛍光光源装置によれば、上記の第1の実施の形態に係る蛍光光源装置と同様の効果を得ることができる。 According to such a fluorescent light source device according to the second embodiment, the same effect as that of the fluorescent light source device according to the first embodiment can be obtained.
<第3の実施の形態>
本発明の第3の実施の形態に係る蛍光光源装置は、波長変換部材の形状が平面視において長方形である板状のものである。すなわち、図5に示されるように、波長変換部材40が、長手方向に伸びる互いに平行な2つの長面40A,40Bと、これらに垂直であって互いに平行な2つの短面40C,40Dとからなる側周面を有する板状のものである。
この蛍光光源装置においては、波長変換部材40の側周面において、励起光の入射面として機能させる長面40Aの長手方向の一端部を構成する特定領域40αを除く全面および長面40Bの全面に、蛍光および励起光を波長変換部材40に向かって反射する光反射体45が設けられている。また、励起光の入射面として機能させる特定領域40αに隣接する短面40Cの全面に、蛍光を波長変換部材40に向かって反射する蛍光反射体44が設けられている。
そして、長面40Aの特定領域40αが励起光の入射面として機能すると共に、当該特定領域40αと隣接しない短面40Dが光出射面として機能する。
上記の構成以外は第2の実施の形態に係る蛍光光源装置と同様の構成を有する。
<Third Embodiment>
The fluorescent light source device according to the third embodiment of the present invention is a plate-like one in which the shape of the wavelength conversion member is rectangular in plan view. That is, as shown in FIG. 5, the
In this fluorescent light source device, on the side peripheral surface of the
The specific area 40α of the
Except for the above configuration, the fluorescent light source device according to the second embodiment has the same configuration.
この第3の実施の形態に係る蛍光光源装置の寸法例の一例を具体的に示すと、波長変換部材40の長手方向の長さ(図5の左右方向の長さ)が9mm、幅方向の長さ(図5の上下方向の長さ)が3mm、厚みが2mmである。
Specifically, an example of a dimension example of the fluorescent light source device according to the third embodiment is described. The length of the
このような第3の実施の形態に係る蛍光光源装置においては、波長変換部材40の長手方向における一端側に配置されている励起光の入射面である特定領域40αに対して略垂直に任意の角度で励起光L5が照射される。そして、波長変換部材40に入射された励起光L5は、当該波長変換部材40中をその側周面の長面40A,40Bに設けられた光反射体45によって反射されながら短面40Dに向かって進行し、その励起光光路において蛍光体によって徐々に吸収され、当該蛍光体が励起されることによって蛍光L6が放射される。この蛍光L6は、波長変換部材40の長手方向における他端側に配置されている短面40Dから蛍光光源装置の外部に出射される。蛍光L6のうち光出射面である短面40Dと反対方向に向かって放射された蛍光は、当該短面40Dと対向する短面40Cに設けられた蛍光反射体44によって反射されることによって、短面40Dから出射される。
In such a fluorescent light source device according to the third embodiment, the
このような第3の実施の形態に係る蛍光光源装置によれば、上記の第1の実施の形態に係る蛍光光源装置と同様の効果を得ることができる。
さらに、励起光L5の入射角度、光反射体45の反射率、波長変換部材40の寸法などを調整することによって、波長変換部材40の励起光L5の吸収係数が極めて小さい場合にも90%吸収光路長を確実に長くすることができるので、高い設計の自由度が得られる。
According to the fluorescent light source device according to the third embodiment as described above, the same effects as those of the fluorescent light source device according to the first embodiment can be obtained.
Further, by adjusting the incident angle of the excitation light L5, the reflectance of the
<第4の実施の形態>
本発明の第4の実施の形態に係る蛍光光源装置は、波長変換部材が四角錐台状かつ略板状のものである。すなわち、図6および図7に示されるように、波長変換部材50が、光出射面として機能する四角形の底面50Dと、これに対向し、当該底面50Dよりも小さい四角形の頂面50Cと、これらの間に形成される4つの斜面50A,50B,50E,50Fとよりなる。4つの斜面50A,50B,50E,50Fは、少なくともその1つが、底面50Dの法線に対して底面50Dに近接するほど離間するよう傾斜している。
そして、4つの斜面50A,50B,50E,50Fのうち、互いに対向する2つの斜面50E,50Fの面積が、互いに対向する2つの斜面50A,50Bよりも大きいものとされており、全体として波長変換部材50が厚みの不均一な略板状とされている。さらに、面積の大きい2つの斜面50E,50Fのうちの一方の斜面50Fが基台21への設置面とされている。
この蛍光光源装置においては、波長変換部材50における、光出射面として機能する底面50Dを除く全面に、蛍光を波長変換部材50に向かって反射する蛍光反射体54が設けられている。また、波長変換部材50の側周面である斜面50A,50Bおよび頂面50C並びに底面50Dにおいて、斜面50Aの頂面50Cに隣接した一端部を構成する特定領域50αを除く全面に、励起光を波長変換部材50に向かって反射する光反射体55が設けられている。
そして、斜面50Aの特定領域50αが励起光の入射面として機能すると共に、当該特定領域50αと隣接しない底面50Dが光出射面として機能する。
上記の構成以外は第3の実施の形態に係る蛍光光源装置と同様の構成を有する。
<Fourth embodiment>
In the fluorescent light source device according to the fourth embodiment of the present invention, the wavelength conversion member has a quadrangular frustum shape and a substantially plate shape. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, the
Of the four
In this fluorescent light source device, a
The specific area 50α of the
Except for the above configuration, the fluorescent light source device according to the third embodiment has the same configuration.
この第4の実施の形態に係る蛍光光源装置の寸法例の一例を具体的に示すと、基台21の横幅(図6の左右方向)が12mm、縦幅(図6の上下方向)が7mm、厚みが0.8mm、波長変換部材50の頂面50Cと底面50Dとの距離(図6の左右方向の長さ)が8mm、頂面50Cの幅方向の長さ(図6の上下方向の長さ)が2mm、底面50Dの幅方向の長さ(図6の上下方向の長さ)が3mm、頂面50Cにおける基台21に垂直方向の厚み(図6の紙面に垂直な長さ)が1.5mm、底面50Dにおける基台21に垂直方向の厚み(図6の紙面に垂直な長さ)が2mm、斜面50Aの特定領域50αの幅(図6の左右方向の長さ)が2mmである。
Specifically, an example of dimensions of the fluorescent light source device according to the fourth embodiment is shown. The width of the base 21 (the horizontal direction in FIG. 6) is 12 mm, and the vertical width (the vertical direction in FIG. 6) is 7 mm. The thickness is 0.8 mm, the distance between the
このような第4の実施の形態に係る蛍光光源装置においては、波長変換部材50の一端部の特定領域50αに対して略垂直に任意の角度で励起光L7が照射される。そして、波長変換部材50に入射された励起光L7は、当該波長変換部材50中を互いに対向する斜面50A,50Bに設けられた光反射体55によって反射されながら底面50Dに向かって進行し、その励起光光路において蛍光体によって徐々に吸収され、当該蛍光体が励起されることによって蛍光が放射される。この蛍光は、波長変換部材50の底面50Dから蛍光光源装置の外部に出射される。また、蛍光のうち光出射面である底面50Dと異なる方向に向かって放射された蛍光は、当該底面50Dを除く全面に設けられた蛍光反射体54によって反射されることによって、底面50Dから出射される。
In such a fluorescent light source device according to the fourth embodiment, the excitation light L7 is irradiated at an arbitrary angle substantially perpendicular to the specific region 50α at one end of the
このような第4の実施の形態に係る蛍光光源装置によれば、上記の第3の実施の形態に係る蛍光光源装置と同様の効果を得ることができる。
さらに、互いに対向する斜面50A,50Bおよび/または斜面50E,50Fが互いに平行ではないために得られた蛍光が反射を繰り返して波長変換部材50内に閉じ込められることが抑制され、その結果、蛍光の取り出し効率を高いものとすることができる。
According to such a fluorescent light source device according to the fourth embodiment, the same effects as those of the fluorescent light source device according to the third embodiment can be obtained.
Further, since the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、例えば、コリメートレンズ15の後にシリンドリカル状のレンズを追加し、薄い蛍光体に励起光を集光して入射してもよいし、励起光の入射面を光出射面と対向する面に設けるなど、種々の変更を加えることが可能である。
The embodiment of the present invention has been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, a cylindrical lens is added after the
<実施例1>
図1に示される形状の蛍光光源装置を作製した。この蛍光光源装置を装置〔1〕とする。具体的には以下の通りである。
・励起光源;青色LD(ピーク波長450nm)
・基台;横幅:10mm、縦幅:8mm、厚み:0.8mm
・蛍光体;YAG(Ce:0.005mol%)
・波長変換部材;横幅:6mm、縦幅:6mm、開口部の横幅:3mm、縦幅:2mm、励起光の入射面である斜面の波長変換部材の表面に対する角度:60°、基台の表面から波長変換部材の表面までの合計の厚み:1.2mm
・波長変換部材の励起光の吸収係数;0.3mm[mm-1]
・90%吸収光路長:7.7mm
<Example 1>
A fluorescent light source device having the shape shown in FIG. 1 was produced. This fluorescent light source device is referred to as device [1]. Specifically, it is as follows.
Excitation light source: Blue LD (peak wavelength 450 nm)
・ Base: Width: 10mm, Length: 8mm, Thickness: 0.8mm
-Phosphor: YAG (Ce: 0.005 mol%)
・ Wavelength conversion member: Width: 6 mm, Length: 6 mm, Width of opening: 3 mm, Length: 2 mm, Angle of slope of excitation light incident surface to wavelength conversion member surface: 60 °, surface of base Total thickness from the surface of the wavelength conversion member to 1.2 mm:
-Absorption coefficient of excitation light of wavelength conversion member; 0.3 mm [mm -1 ]
・ 90% absorption optical path length: 7.7mm
<実施例2>
図4に示される形状の蛍光光源装置を作製した。この蛍光光源装置を装置〔2〕とする。具体的には以下の通りである。
・励起光源;青色LD(ピーク波長450nm)
・基台;横幅:8mm、縦幅:7mm、厚み:0.8mm
・蛍光体;YAG(Ce:0.005mol%)
・波長変換部材;長手方向の長さ:6mm、幅方向の長さ:3mm、厚み:2mm、励起光の入射面である斜面の長面に対する角度:45°
・波長変換部材の励起光の吸収係数;0.3mm[mm-1]
・90%吸収光路長:7.7mm
<Example 2>
A fluorescent light source device having the shape shown in FIG. 4 was produced. This fluorescent light source device is referred to as device [2]. Specifically, it is as follows.
Excitation light source: Blue LD (peak wavelength 450 nm)
・ Base: Width: 8mm, Length: 7mm, Thickness: 0.8mm
-Phosphor: YAG (Ce: 0.005 mol%)
Wavelength conversion member: length in the longitudinal direction: 6 mm, length in the width direction: 3 mm, thickness: 2 mm, angle with respect to the long surface of the inclined surface that is the incident surface of the excitation light: 45 °
-Absorption coefficient of excitation light of wavelength conversion member; 0.3 mm [mm -1 ]
・ 90% absorption optical path length: 7.7mm
<実施例3>
図5に示される形状の蛍光光源装置を作製した。この蛍光光源装置を装置〔3〕とする。具体的には以下の通りである。
・励起光源;青色LD(ピーク波長440nm)
・基台;横幅:12mm、縦幅:7mm、厚み:0.8mm
・蛍光体;YAG(Pr:0.6mol%)
・波長変換部材;長手方向の長さ:9mm、幅方向の長さ:3mm、厚み:2mm
・波長変換部材の励起光の吸収係数;0.1mm[mm-1]
・90%吸収光路長:23mm
<Example 3>
A fluorescent light source device having the shape shown in FIG. 5 was produced. This fluorescent light source device is referred to as device [3]. Specifically, it is as follows.
Excitation light source: Blue LD (peak wavelength: 440 nm)
・ Base: Width: 12mm, Length: 7mm, Thickness: 0.8mm
-Phosphor: YAG (Pr: 0.6 mol%)
-Wavelength conversion member: length in the longitudinal direction: 9 mm, length in the width direction: 3 mm, thickness: 2 mm
-Absorption coefficient of excitation light of wavelength conversion member; 0.1 mm [mm -1 ]
・ 90% absorption optical path length: 23mm
<実施例4>
図6に示される形状の蛍光光源装置を作製した。この蛍光光源装置を装置〔4〕とする。具体的には以下の通りである。
・励起光源;青色LD(ピーク波長440nm)
・基台;横幅:12mm、縦幅:6mm、厚み:0.8mm
・蛍光体;YAG(Pr:0.6mol%)
・波長変換部材;頂面と底面との距離:9mm、頂面の幅方向の長さ:2mm、底面の幅方向の長さ:3mm、頂面における基台に垂直方向の厚み:1.5mm、底面における基台に垂直方向の厚み:2mm、特定領域の幅:2mm
・波長変換部材の励起光の吸収係数;0.1mm[mm-1]
・90%吸収光路長:23mm
<Example 4>
A fluorescent light source device having the shape shown in FIG. 6 was produced. This fluorescent light source device is referred to as device [4]. Specifically, it is as follows.
Excitation light source: Blue LD (peak wavelength: 440 nm)
・ Base: Width: 12mm, Length: 6mm, Thickness: 0.8mm
-Phosphor: YAG (Pr: 0.6 mol%)
Wavelength conversion member: distance between top surface and bottom surface: 9 mm, length in the width direction of the top surface: 2 mm, length in the width direction of the bottom surface: 3 mm, thickness in the direction perpendicular to the base on the top surface: 1.5 mm , Thickness in the direction perpendicular to the base at the bottom: 2 mm, width of the specific area: 2 mm
-Absorption coefficient of excitation light of wavelength conversion member; 0.1 mm [mm -1 ]
・ 90% absorption optical path length: 23mm
上記の蛍光光源装置〔1〕〜〔4〕の相対蛍光強度を測定した。結果を表2に示す。なお、実施例2に係る蛍光光源装置〔2〕の蛍光強度を基準(1.0)として計算した。 The relative fluorescence intensity of the fluorescent light source devices [1] to [4] was measured. The results are shown in Table 2. The calculation was performed using the fluorescence intensity of the fluorescent light source device [2] according to Example 2 as the reference (1.0).
10 励起光源
15 コリメートレンズ
20 波長変換部材
20A 斜面
21 基台
24 蛍光反射体
24H 開口部
25 光反射体
28 接合層
30 波長変換部材
30A,30B 長面
30C,30D 短面
30E 斜面
34 蛍光反射体
40 波長変換部材
40A,40B 長面
40C,40D 短面
40α 特定領域
44 蛍光反射体
45 光反射体
50 波長変換部材
50A,50B,50E,50F 斜面
50C 頂面
50D 底面
50α 特定領域
54 蛍光反射体
55 光反射体
60 レーザ光源
61 コリメートレンズ
62 赤色光源
63A,63B,63C,64A,64B,64C 集光レンズ
64 蛍光ホイール
65 ダイクロイックミラー
66 導光装置入射レンズ
67 反射ミラー
68 導光装置
69 ホイールモーター
71 波長変換部材
72 窒化アルミ基板
73 熱膨張吸収層
74 放熱プレート
75 放熱用ヒートシンク
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記波長変換部材を構成する蛍光体は、セラミックスよりなる母材中に発光物質が含有されてなるものであり、当該波長変換部材の励起光の吸収係数が1[mm-1]以下であり、
前記波長変換部材に入射された励起光は、当該波長変換部材中を進行しながら前記蛍光体によって吸収されることを特徴とする蛍光光源装置。 In a fluorescent light source device comprising a base for heat dissipation, a plate-like wavelength conversion member made of a phosphor, arranged along the surface of the base, and an excitation light source that makes excitation light incident on the wavelength conversion member,
The phosphor constituting the wavelength conversion member is a material in which a luminescent substance is contained in a base material made of ceramics, and the absorption coefficient of excitation light of the wavelength conversion member is 1 [mm −1 ] or less,
Excitation light incident on the wavelength conversion member is absorbed by the phosphor while traveling through the wavelength conversion member.
The excitation light source is a blue LD, an excitation light incident surface is provided on a side peripheral surface of the wavelength conversion member, and excitation light from the excitation light source is incident on the incident surface via a collimator lens. The fluorescent light source device according to claim 2.
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---|---|---|---|---|
CN108779897A (en) * | 2016-03-08 | 2018-11-09 | 松下知识产权经营株式会社 | Light supply apparatus |
WO2019111726A1 (en) * | 2017-12-05 | 2019-06-13 | シャープ株式会社 | Phosphor layer composition, fluorescent member, light source, and projection device |
WO2020008943A1 (en) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | ウシオ電機株式会社 | Fluorescent light source device |
JP2020013058A (en) * | 2018-07-20 | 2020-01-23 | セイコーエプソン株式会社 | Light source device and projector |
CN111413805A (en) * | 2020-05-27 | 2020-07-14 | 史晓庆 | Reflective laser lighting structure |
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- 2014-02-07 JP JP2014022127A patent/JP2015149217A/en active Pending
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