JP2015191903A - 蛍光光源装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記波長変換部材は、前記励起光入射領域内において分割されて互いに離間した複数の分割領域の各々に配置された複数の波長変換要素と、互いに隣接する前記波長変換要素の間に形成された、前記励起光を拡散反射する拡散反射材とを有してなることを特徴とする。
また、前記波長変換部材は、互いに異なる波長の蛍光を放射する複数種類の波長変換要素が、互いに隣接する状態で配置されてなることが好ましい。
また、前記励起光が青色光であり、前記波長変換部材が、黄色の蛍光を放射する波長変換要素を有してなるものであってもよい。
また、前記励起光が青色光であり、前記波長変換部材が、緑色の蛍光を放射する波長変換要素および赤色の蛍光を放射する波長変換要素を有してなるものであってもよい。
図1は、本発明の蛍光光源装置の一例における構成を示す説明図であり、(a)は側面図、(b)は正面図である。この蛍光光源装置は、それぞれ励起光Lを出射する複数(図示の例では8個)の励起光源10と、この励起光源10からの励起光Lにより励起されて蛍光を放射する波長変換部材20と、波長変換部材20からの蛍光を反射する凹面ミラー30と、波長変換部材20および凹面ミラー30からの蛍光および励起光Lを平行光に変換して混光するレンズ40とにより構成されている。
以上において、分割領域Dすなわち波長変換要素22が配置される領域は、励起光入射領域N内において分散した状態で形成されていることが好ましい。
蛍光体結晶としては、Ce:LuAG(Lu3 Al5 O12)、Pr:YAGなどの緑色蛍光体、Eu:CASN(CaAlSiN)、Eu:S−CASN(SrCaAlSiN)、YAG:Sm、YAG:Prなどの赤色蛍光体、Ce:YAG(Y3 Al5 O12)などの黄色蛍光体を用いることができる。これらの蛍光体結晶は、単独でまたは組み合わせて用いることができる。
これらの蛍光体結晶において、希土類元素のドープ量は、例えば0.5mol%程度である。
波長変換要素22における蛍光体結晶粉末の割合は、例えば30〜70体積%である。 バインダーとしては、ガラスなどの無機バインダー、シリコーン樹脂などの有機バインダーを用いることができる。
波長変換部材20における波長変換要素22の数は、波長変換要素22の各々の表面の面積や、励起光入射領域Nの面積などを考慮して適宜設定することができるが、例えば2〜20個である。
光拡散用粒子としては、TiO2 ,SiO2 ,Al2 O3 などよりなる無機粒子を用いることができる。光拡散用粒子の平均粒径は、例えば0.01〜50μmである。拡散反射材25中における光拡散用粒子の含有割合は、例えば30体積%である。
バインダーとしては、ガラスなどの無機バインダー、シリコーン樹脂などの有機バインダーを用いることができる。
先ず、蛍光体結晶よりなる、或いは蛍光体結晶粉末がバインダーによって結着されてなる板状の波長変換要素用材料を用意する。この波長変換要素用材料を、例えばダイシング装置によって切断することにより、所要の形態の波長変換要素22を形成する。次いで、放熱性基板21の表面に、スクリーン印刷等によって、半田ペーストを分割領域Dのパターンに従って塗布する。その後、半田ペーストによる塗布膜の各々の表面上に、例えばダイボンダー装置によって、波長変換要素22を配置する。そして、半田ペーストによる塗布膜を加熱することにより、放熱性基板21の表面に、半田よりなる接着膜23を介して波長変換要素22を接着する。
また、拡散反射材形成用ペーストによる塗布膜の加熱条件は、用いられるバインダー材料の種類によって異なるが、バインダー材料としてシリコーン樹脂材料を用いる場合には、例えば加熱温度が150℃、加熱時間が1時間である。
(1)励起光Lとして青色光を放射する励起光源10と、黄色の蛍光を放射する波長変換要素22を有する波長変換部材20との組み合わせ。
(2)励起光Lとして青色光を放射する励起光源10と、緑色の蛍光を放射する波長変換要素22および赤色の蛍光を放射する波長変換要素22を有する波長変換部材20との組み合わせ。
(1)図5に示すように、波長変換要素22の裏面には、励起光および波長変換要素22から放射される蛍光を反射する光反射膜24が形成されていてもよい。光反射膜24としては、誘電体多層膜を用いることができる。このような構成の蛍光光源装置によれば、より高い効率で所要の光を放射することができる。
(2)励起光入射領域Nは、矩形のものに限られず、例えば図6に示すように、円形のものであってもよい。
図2に示す構成に従い、下記の仕様の波長変換部材(20)を作製した。
[放熱性基板(21)]
材質:ニッケル(熱伝導率=90Wm-1K-1)
寸法:10mm×10mm×1mm
[波長変換要素(22)]
材質:Y3 Al5 O12:Ce(YAG:Ce)(熱伝導率=11.7Wm-1K-1)
寸法:1.67(5/3)mm×1.67(5/3)mm×0.1mm
波長変換要素の数:9個
[拡散反射材(25)] バインダーの材質:シリコーン樹脂
拡散用粒子の材質:TiO2
光拡散用粒子の平均粒径:0.1μm
光拡散用粒子の含有割合:30体積%
拡散反射材の外形寸法:9mm×9mm×0.1mm
隣接する波長変換要素の間の幅:1mm
[レーザダイオード]
発光ピーク波長:445nm(青色光)
出力:1.6W
波長変換要素の数を1個、波長変換要素の寸法を5mm×5mm×0.1mmに変更したこと以外は、実施例1と同様の構成の蛍光光源装置を作製した。
図3に示す構成に従い、下記の仕様の波長変換部材(20)を作製した。
[放熱性基板(21)]
材質:ニッケル(熱伝導率=90Wm-1K-1)
寸法:10mm×10mm×1mm
[波長変換要素(22a)] 材質:Lu3 Al5 O12:Ce(LuAG:Ce)(熱伝導率=6.44Wm-1K-1) 寸法:2.6mm×1.46mm×0.1mm
波長変換要素の数:1個
[波長変換要素(22b)]
材質:Lu3 Al5 O12:Ce(LuAG:Ce)(熱伝導率=6.44Wm-1K-1) 寸法:1.56mm×1.3mm×0.1mm
波長変換要素の数:4個
[波長変換要素(22c)] 材質:(Ca,Sr)AlSiN3 :Eu(SCASN:Eu)(熱伝導率=20Wm-1K-1)
寸法:2.17mm×1.56mm×0.1mm
波長変換要素の数:2個
[波長変換要素(22d)]
材質:(Ca,Sr)AlSiN3 :Eu(SCASN:Eu)(熱伝導率=20Wm-1K-1)
寸法:1.09mm×1.43mm×0.1mm
波長変換要素の数:2個
[拡散反射材(25)]
バインダーの材質:シリコーン樹脂
拡散用粒子の材質:TiO2
光拡散用粒子の平均粒径:0.1μm
光拡散用粒子の含有割合:30体積%
拡散反射材の外形寸法:9mm×9mm×0.1mm
隣接する波長変換要素の間の幅:1mm
[レーザダイオード]
発光ピーク波長:445nm(青色光)
定格出力:1.6W
また、この蛍光光源装置から放射される光について、平均演色評価数Raおよび色温度を測定したところ、平均演色評価数Raが90、色温度が3500Kであった。
以上の結果から、実施例2に係る蛍光光源装置によれば、演色性に優れた光が放射されることが確認された。
20 波長変換部材
21 放熱性基板
22,22a,22b,22c,22d 波長変換要素
23 接着膜
24 光反射膜
25 拡散反射材
30 凹面ミラー
31 開口
32 貫通孔
40 レンズ
D 分割領域
N 励起光入射領域
Claims (5)
- 励起光入射領域に配置された、励起光により励起されて蛍光を放射する波長変換部材を備えた蛍光光源装置であって、
前記波長変換部材は、前記励起光入射領域内において分割されて互いに離間した複数の分割領域の各々に配置された複数の波長変換要素と、互いに隣接する前記波長変換要素の間に形成された、前記励起光を拡散反射する拡散反射材とを有してなることを特徴とする蛍光光源装置。 - 前記拡散反射材は、前記励起光入射領域における前記分割領域以外の領域をカバーするよう形成されていることを特徴とする請求項1に記載の蛍光光源装置。
- 前記波長変換部材は、互いに異なる波長の蛍光を放射する複数種類の波長変換要素が、互いに隣接する状態で配置されてなることを特徴とする請求項1に記載の蛍光光源装置。
- 前記励起光が青色光であり、前記波長変換部材が、黄色の蛍光を放射する波長変換要素を有してなることを特徴とする請求項1に記載の蛍光光源装置。
- 前記励起光が青色光であり、前記波長変換部材が、緑色の蛍光を放射する波長変換要素および赤色の蛍光を放射する波長変換要素を有してなることを特徴とする請求項3に記載の蛍光光源装置。
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