JP2020004927A - Fluorescent light source device - Google Patents

Fluorescent light source device Download PDF

Info

Publication number
JP2020004927A
JP2020004927A JP2018126035A JP2018126035A JP2020004927A JP 2020004927 A JP2020004927 A JP 2020004927A JP 2018126035 A JP2018126035 A JP 2018126035A JP 2018126035 A JP2018126035 A JP 2018126035A JP 2020004927 A JP2020004927 A JP 2020004927A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light source
conversion element
wavelength conversion
wavelength
excitation light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2018126035A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
三浦 雄一
Yuichi Miura
雄一 三浦
裕貴 山田
Hirotaka Yamada
裕貴 山田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Original Assignee
Ushio Denki KK
Ushio Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ushio Denki KK, Ushio Inc filed Critical Ushio Denki KK
Priority to JP2018126035A priority Critical patent/JP2020004927A/en
Priority to PCT/JP2019/025077 priority patent/WO2020008943A1/en
Publication of JP2020004927A publication Critical patent/JP2020004927A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00Semiconductor lasers
    • H01S5/02Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/022Mountings; Housings
    • H01S5/0239Combinations of electrical or optical elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/50Wavelength conversion elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58Optical field-shaping elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/58Optical field-shaping elements
    • H01L33/60Reflective elements
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/48Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
    • H01L33/64Heat extraction or cooling elements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)
  • Led Device Packages (AREA)

Abstract

To provide a fluorescent light source device increased in extraction efficiency of fluorescent light.SOLUTION: A fluorescent light source device comprises: a wavelength conversion element 10 which has a first surface, a second surface arranged at a position opposite to a first direction so as to be separated from the first surface by a distance shorter than a side of the first surface or a diameter of a circumscription circle, and a third surface that communicates the first and second surfaces and is in non-parallel to the first and second surfaces, and generates fluorescent light of a second wavelength when entering light of a first wavelength; an excitation light source 20 which emits excitation light L20 of the first wavelength, which is arranged at a position separated in a second direction orthogonal to the third surface to the third surface of the wavelength conversion element; and an optical element 30 that is arranged between the excitation light source and the third surface of the wavelength conversion element, and irradiates the excitation light to a first irradiation region on the third surface of the wavelength conversion element. The wavelength conversion element converts the excitation light into the fluorescent light to eject it from the first surface.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、励起光源と蛍光体とを含む蛍光光源装置に関する。   The present invention relates to a fluorescent light source device including an excitation light source and a phosphor.

従来、LED(発光ダイオード)から出射される励起光を、板形状又はロッド形状の蛍光体の面に入射して、入射面に対して対向しない別の面から蛍光を取り出す技術が知られている(例えば、下記特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a technique in which excitation light emitted from an LED (light emitting diode) is incident on a surface of a plate-shaped or rod-shaped phosphor, and fluorescence is extracted from another surface that is not opposed to the incident surface. (For example, see Patent Document 1 below).

特表2018−503211号公報JP-T-2018-503211

上記特許文献1に開示された蛍光光源装置では、励起光と蛍光体との距離が近接している。このため、蛍光体で発生する熱を効率よく排熱することが難しく、温度消光と呼ばれる現象が発生して、効率良く蛍光を取り出せないという問題があった。   In the fluorescent light source device disclosed in Patent Document 1, the distance between the excitation light and the phosphor is short. For this reason, it is difficult to efficiently exhaust the heat generated in the phosphor, and a phenomenon called temperature quenching occurs, and there is a problem that the fluorescence cannot be efficiently extracted.

本発明は、上記の課題に鑑み、蛍光の取り出し効率を高めた蛍光光源装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a fluorescent light source device with improved fluorescence extraction efficiency.

本発明に係る蛍光光源装置は、第一面と、前記第一面に対して当該第一面の辺、径、又は外接円の径より短い距離だけ離れて第一方向に向かい合う位置に配置された第二面と、前記第一面及び前記第二面を連絡する、前記第一面及び前記第二面に対して非平行な第三面とを有し、第一波長の光が入射されると前記第一波長とは異なる第二波長の蛍光を生成する波長変換素子と、
前記波長変換素子の前記第三面に対して、前記第三面に直交する第二方向に離間した位置に配置された、前記第一波長の励起光を出射する励起光源と、
前記励起光源と前記波長変換素子の前記第三面との間に配置され、前記励起光を前記波長変換素子の前記第三面上の第一照射領域に照射させる光学素子とを備え、
前記波長変換素子は、前記励起光を前記蛍光に変換して、前記第一面から出射させることを特徴とする。
The fluorescent light source device according to the present invention, the first surface, the side of the first surface with respect to the first surface, the diameter, or disposed at a position facing the first direction separated by a distance shorter than the diameter of the circumscribed circle. A second surface, which communicates the first surface and the second surface, has a third surface non-parallel to the first surface and the second surface, the light of the first wavelength is incident Then, a wavelength conversion element that generates fluorescence of a second wavelength different from the first wavelength,
For the third surface of the wavelength conversion element, disposed at a position separated in a second direction perpendicular to the third surface, an excitation light source that emits the excitation light of the first wavelength,
An optical element disposed between the excitation light source and the third surface of the wavelength conversion element, and irradiating the excitation light to a first irradiation area on the third surface of the wavelength conversion element,
The wavelength conversion element converts the excitation light into the fluorescence and emits the fluorescence from the first surface.

上記構成によれば、励起光源と波長変換素子とが離間して配置されている。この結果、従来の構造と比較して、波長変換素子の排熱性が向上する。また、上記蛍光光源装置は、励起光源から出射される励起光を波長変換素子の第三面上の所定の領域(第一照射領域)に照射させる光学素子を備えている。この結果、励起光源と波長変換素子とを離間しても、励起光を波長変換素子に対して効率よく入射させることができる。   According to the above configuration, the excitation light source and the wavelength conversion element are arranged apart from each other. As a result, the heat dissipation of the wavelength conversion element is improved as compared with the conventional structure. Further, the fluorescent light source device includes an optical element that irradiates a predetermined area (first irradiation area) on the third surface of the wavelength conversion element with the excitation light emitted from the excitation light source. As a result, even if the excitation light source is separated from the wavelength conversion element, the excitation light can be efficiently incident on the wavelength conversion element.

そして、上記蛍光光源装置が備える波長変換素子は、向かい合う2面と、この2面を連絡する第三面を備え、これら向かい合う2面(第一面、第二面)が、第一面の辺、径、又は外接円の径より短い距離だけ離れて配置されている。そして、波長変換素子は、前記第三面から励起光が入射され、第一面から蛍光を出射する。この結果、波長変換素子に入射される励起光と、波長変換素子から出射される蛍光とを分離するための光学系を別途備える必要がないため、装置構成の簡素化・小型化が図られる。   The wavelength conversion element included in the fluorescent light source device includes two facing surfaces and a third surface connecting the two surfaces, and the two facing surfaces (the first surface and the second surface) are sides of the first surface. , A diameter or a diameter shorter than the diameter of a circumscribed circle. The wavelength conversion element receives the excitation light from the third surface and emits the fluorescent light from the first surface. As a result, since it is not necessary to separately provide an optical system for separating the excitation light incident on the wavelength conversion element and the fluorescence emitted from the wavelength conversion element, the device configuration can be simplified and downsized.

前記蛍光光源装置は、前記波長変換素子と前記励起光源とが載置される載置面を含む冷却板を備えるものとしても構わない。より詳細には、前記波長変換素子は、前記第二面が、冷却板の載置面に対して、直接又は他の層を介して接触するように載置されているものとしても構わない。   The fluorescent light source device may include a cooling plate including a mounting surface on which the wavelength conversion element and the excitation light source are mounted. More specifically, the wavelength conversion element may be mounted such that the second surface is in contact with the mounting surface of the cooling plate directly or via another layer.

上記構成によれば、波長変換素子と励起光源の双方を同一の冷却板を介して冷却することができるため、装置全体の小型化が図られる。また、上述したように、波長変換素子と励起光源とは離間して配置されているため、このように同一の冷却板を介して冷却させた場合であっても高い冷却性能が実現される。   According to the above configuration, since both the wavelength conversion element and the excitation light source can be cooled via the same cooling plate, the size of the entire apparatus can be reduced. Further, as described above, since the wavelength conversion element and the excitation light source are arranged apart from each other, high cooling performance is realized even when cooling is performed via the same cooling plate.

前記光学素子は、前記冷却板に対して固定的に配置されているものとしても構わない。かかる構成によれば、光学素子と励起光源、光学素子と波長変換素子の双方に関する光学的なアライメントが容易に実行できる。   The optical element may be fixedly arranged with respect to the cooling plate. According to such a configuration, optical alignment of both the optical element and the excitation light source and the optical element and the wavelength conversion element can be easily performed.

前記波長変換素子の前記第三面は、複数の平面、曲面、又はこれらの群からなり、
前記第三面上の複数の前記第一照射領域のそれぞれに対して前記励起光を入射させる、複数の前記励起光源を備えるものとしても構わない。
The third surface of the wavelength conversion element, a plurality of planes, curved surfaces, or a group thereof,
A plurality of the excitation light sources that make the excitation light incident on each of the plurality of first irradiation regions on the third surface may be provided.

上記構成によれば、冷却性能が高められた状態で、複数の励起光源から出射された励起光が波長変換素子に入射されるため、波長変換素子において高い出力の蛍光を生成することができる。   According to the above configuration, the excitation light emitted from the plurality of excitation light sources is incident on the wavelength conversion element in a state where the cooling performance is enhanced, so that high-output fluorescence can be generated in the wavelength conversion element.

前記第一面と前記第二面の面積の合計は、前記第三面の総面積よりも大きいものとしても構わない。   The total area of the first surface and the second surface may be larger than the total area of the third surface.

上記構成によれば、励起光が入射される第三面側から蛍光が出射される光量が抑制されるため、蛍光の取り出し面を構成する第一面側から取り出される蛍光の効率が高められる。   According to the above configuration, since the amount of fluorescence emitted from the third surface side on which the excitation light is incident is suppressed, the efficiency of the fluorescence extracted from the first surface side constituting the fluorescence extraction surface is increased.

前記光学素子は、前記励起光を前記第一照射領域に集光する集光光学系を含むものとしても構わない。より詳細には、前記励起光を略平行光にするコリメートレンズと、前記コリメートレンズから出射された前記励起光を集光する集光レンズとを含むとしても構わない。   The optical element may include a condensing optical system that condenses the excitation light on the first irradiation area. More specifically, a collimating lens that converts the excitation light into substantially parallel light and a condenser lens that collects the excitation light emitted from the collimating lens may be included.

前記光学素子は、前記励起光を前記第一照射領域に導光する光導波路を含むものとしても構わない。光導波路としては、例えば光ファイバを用いることができる。この場合において、前記励起光を前記光導波路の入射面に集光する集光レンズを更に備えるものとしても構わない。   The optical element may include an optical waveguide that guides the excitation light to the first irradiation area. As the optical waveguide, for example, an optical fiber can be used. In this case, a condenser lens for condensing the excitation light on the incident surface of the optical waveguide may be further provided.

前記励起光源は、複数の半導体層が積層されてなる半導体レーザ素子を含み、
前記半導体層の積層方向が、前記第一方向と実質的に平行であるものとしても構わない。
The excitation light source includes a semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor layers are stacked,
The lamination direction of the semiconductor layers may be substantially parallel to the first direction.

半導体レーザ素子がいわゆる「端面発光型」の素子である場合、半導体層の積層方向と、これに直交する方向とで構成された面からレーザ光が出射される。この光出射領域(「エミッタ」とも称される。)は、半導体レーザ素子の構造上の特性に起因して、半導体層の積層方向よりも、これに直交する方向が長い形状を示す。エミッタの短手方向を前記第一方向と実質的に平行な方向になるように励起光源を配置することで、漏れ光をできる限り少なくした状態で励起光を波長変換素子の第三面に対して入射させることができる。   When the semiconductor laser device is a so-called “edge-emitting type” device, laser light is emitted from a surface configured by a stacking direction of the semiconductor layers and a direction orthogonal to the stacking direction. The light emitting region (also referred to as an “emitter”) has a shape that is longer in a direction perpendicular to the direction of lamination of the semiconductor layers due to the structural characteristics of the semiconductor laser device. By arranging the excitation light source such that the short direction of the emitter is in a direction substantially parallel to the first direction, the excitation light with respect to the third surface of the wavelength conversion element with leakage light as small as possible. Incident.

なお、本明細書において、方向Aと別の方向Bとが「実質的に平行である」とは、方向Aと方向Bとのなす角度の絶対値が3°未満であることを意味する。   Note that, in this specification, “the direction A and another direction B are“ substantially parallel ”” means that the absolute value of the angle between the direction A and the direction B is less than 3 °.

前記蛍光光源装置は、前記波長変換素子の前記第二面の外側に接触して配置され、前記第二波長の光を反射する第一反射膜を備えるものとしても構わない。   The fluorescent light source device may include a first reflective film that is disposed in contact with the outside of the second surface of the wavelength conversion element and reflects light of the second wavelength.

かかる構成によれば、波長変換素子内で生成され、第二面側に進行した蛍光を、第一反射膜で反射させて第一面側に導くことができるため、第一面側から取り出される蛍光の取り出し効率が向上する。   According to this configuration, the fluorescence generated in the wavelength conversion element and traveling to the second surface side can be reflected by the first reflection film and guided to the first surface side, and thus is extracted from the first surface side. The efficiency of extracting fluorescence is improved.

なお、前記第一反射膜は、前記第一波長の光を反射する機能を備えていても構わない。これにより、励起光を第一反射膜で反射させて波長変換素子内に戻すことができるため、、蛍光生成効率が向上する。   In addition, the first reflection film may have a function of reflecting the light of the first wavelength. This allows the excitation light to be reflected by the first reflection film and returned to the inside of the wavelength conversion element, so that the fluorescence generation efficiency is improved.

前記蛍光光源装置は、前記波長変換素子の前記第三面上に、前記第一波長の光を透過し、前記第二波長の光を反射する第二反射膜を備えるものとしても構わない。   The fluorescent light source device may include a second reflection film that transmits the light of the first wavelength and reflects the light of the second wavelength on the third surface of the wavelength conversion element.

上記構成によれば、波長変換素子内で生成され、第三面側に進行した蛍光を再び波長変換素子内へと戻すことができるため、第一面側から取り出される蛍光の取り出し効率が向上する。   According to the above configuration, since the fluorescence generated in the wavelength conversion element and advanced to the third surface side can be returned to the wavelength conversion element again, the extraction efficiency of the fluorescence extracted from the first surface side is improved. .

前記蛍光光源装置は、前記波長変換素子の前記第一面上に、前記第二波長の光の反射を防止する反射防止層を備えるものとしても構わない。   The fluorescent light source device may include an anti-reflection layer for preventing reflection of the second wavelength light on the first surface of the wavelength conversion element.

上記構成によれば、波長変換素子内で生成され、第一面側に進行した蛍光が、第一面で反射して波長変換素子に戻される光量が減少するため、第一面側から取り出される蛍光の取り出し効率が向上する。   According to the above configuration, the fluorescence generated in the wavelength conversion element and traveling to the first surface side is extracted from the first surface side because the amount of light reflected on the first surface and returned to the wavelength conversion element decreases. The efficiency of extracting fluorescence is improved.

前記蛍光光源装置は、前記波長変換素子の前記第三面に対して、前記第二方向に離間した位置に配置され、前記第一波長及び前記第二波長の双方と異なる波長の光を出射する第二光源を備え、
前記第二光源から出射された光は、前記波長変換素子の前記第三面上のうち、前記第一照射領域とは異なる第二照射領域に対して照射されるものとしても構わない。
The fluorescent light source device is disposed at a position separated from the third surface of the wavelength conversion element in the second direction, and emits light having a wavelength different from both the first wavelength and the second wavelength. With a second light source,
The light emitted from the second light source may be applied to a second irradiation area different from the first irradiation area on the third surface of the wavelength conversion element.

上記構成によれば、波長変換素子で生成された蛍光と、この蛍光とは異なる波長の光とが、波長変換素子の第一面から取り出される。かかる光をプロジェクタなどの照明用途に利用することで、演色性が高められる。   According to the above configuration, the fluorescence generated by the wavelength conversion element and the light having a wavelength different from the fluorescence are extracted from the first surface of the wavelength conversion element. By utilizing such light for lighting purposes such as projectors, the color rendering properties can be enhanced.

本発明によれば、小型の装置構成で、蛍光の取り出し効率の高い蛍光光源装置が実現される。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the fluorescence light source device with a high fluorescence extraction efficiency is implement | achieved with a small apparatus structure.

本発明の蛍光光源装置の一実施形態の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view showing typically composition of one embodiment of a fluorescent light source device of the present invention. 図1に示す蛍光光源装置が備える波長変換素子の構造を模式的に示す斜視図である。FIG. 2 is a perspective view schematically illustrating a structure of a wavelength conversion element included in the fluorescent light source device illustrated in FIG. 1. 図1に示す蛍光光源装置が備える波長変換素子を模式的に示す平面図である。FIG. 2 is a plan view schematically showing a wavelength conversion element included in the fluorescent light source device shown in FIG. 1. 図1に示す蛍光光源装置の一部分を抽出して模式的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of the fluorescent light source device illustrated in FIG. 1. 励起光源を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows an excitation light source typically. 図4の一部拡大図である。FIG. 5 is a partially enlarged view of FIG. 4. 図1に示す蛍光光源装置の一部分を抽出して模式的に示す別の断面図である。FIG. 2 is another cross-sectional view schematically illustrating a part of the fluorescent light source device illustrated in FIG. 1. 図4の別実施形態の一部拡大図である。It is a partially expanded view of another embodiment of FIG. 本発明の蛍光光源装置の一実施形態の構成を模式的に示す別の平面図である。It is another top view which shows typically the structure of one Embodiment of the fluorescent light source device of this invention. 本発明の蛍光光源装置の別の実施形態の構成を模式的に示す別の平面図である。It is another top view which shows typically the structure of another embodiment of the fluorescent light source device of this invention. 図10に示す蛍光光源装置の一部分を抽出して模式的に示す断面図である。FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a part of the fluorescent light source device illustrated in FIG. 10. 別実施形態に係る蛍光光源装置が備える波長変換素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the wavelength conversion element with which the fluorescence light source device which concerns on another embodiment is provided. 本発明の蛍光光源装置の別の実施形態の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of another embodiment of the fluorescent light source device of this invention. 本発明の蛍光光源装置の別の実施形態の構成を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the structure of another embodiment of the fluorescent light source device of this invention.

本発明に係る蛍光光源装置の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の各図面は模式的に図示されたものであり、図面上の寸法比は必ずしも実際の寸法比と一致しておらず、各図面間においても寸法比は必ずしも一致していない。   An embodiment of a fluorescent light source device according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the following drawings are schematically shown, and the dimensional ratios in the drawings do not always match the actual dimensional ratios, and the dimensional ratios do not always match between the drawings.

図1は、蛍光光源装置の一実施形態の構成を模式的に示す平面図である。図1に示すように、蛍光光源装置1は、波長変換素子10と、励起光源20と、光学素子30とを備える。本明細書では、図1内に図示されている座標系が適宜参照される。   FIG. 1 is a plan view schematically illustrating a configuration of an embodiment of a fluorescent light source device. As shown in FIG. 1, the fluorescent light source device 1 includes a wavelength conversion element 10, an excitation light source 20, and an optical element 30. In this specification, the coordinate system illustrated in FIG. 1 is appropriately referred to.

本明細書では、ある方向を記載する際に、正負を区別する必要がない場合には、単に「X方向」、「Y方向」、又は「Z方向」と記載する。また、正負を区別する必要がある場合には、適宜「+X方向」、「−X方向」などと記載する。図1は、Z方向から蛍光光源装置1を見たときの構成が模式的に図示されている。   In the present specification, when it is not necessary to distinguish between positive and negative when describing a certain direction, it is simply described as “X direction”, “Y direction”, or “Z direction”. Further, when it is necessary to distinguish between positive and negative, it is appropriately described as “+ X direction”, “−X direction”, or the like. FIG. 1 schematically illustrates a configuration when the fluorescent light source device 1 is viewed from the Z direction.

図1に示すように、本実施形態において、蛍光光源装置1はZ方向から見たときにほぼ円形状を示す波長変換素子10を備える。蛍光光源装置1は、波長変換素子10に対して複数の方向から励起光L20を照射する、励起光源20と光学素子30とを含む光源群を複数組備えている。図1に示す例では、蛍光光源装置1は、励起光源20と光学素子30とを含む光源群を4組備え、各光源群から出射された励起光L20が、波長変換素子10に対して4方向から照射される。   As shown in FIG. 1, in the present embodiment, the fluorescent light source device 1 includes a wavelength conversion element 10 having a substantially circular shape when viewed from the Z direction. The fluorescent light source device 1 includes a plurality of light source groups each including an excitation light source 20 and an optical element 30 for irradiating the wavelength conversion element 10 with excitation light L20 from a plurality of directions. In the example illustrated in FIG. 1, the fluorescent light source device 1 includes four sets of light source groups including an excitation light source 20 and an optical element 30, and the excitation light L20 emitted from each light source group is Irradiated from direction.

図2は、波長変換素子10を模式的に示す斜視図である。本実施形態では、波長変換素子10は円柱形状を示す。すなわち、図2に示すように、波長変換素子10は、向かい合う2面(11,12)と、これら2面に直交する側面13を有する。本実施形態のように、波長変換素子10が円柱形状を示す場合、側面13は曲面で構成される。面11が「第一面」に対応し、面12が「第二面」に対応し、側面13が「第三面」に対応する。また、面11と面12とが向かい合う方向であるZ方向が「第一方向」に対応し、側面13に対して直交する方向が「第二方向」に対応する。すなわち、第二方向は、基準となる側面13の位置に応じて変化するが、第一方向には直交している。   FIG. 2 is a perspective view schematically showing the wavelength conversion element 10. In the present embodiment, the wavelength conversion element 10 has a cylindrical shape. That is, as shown in FIG. 2, the wavelength conversion element 10 has two opposing surfaces (11, 12) and a side surface 13 orthogonal to these two surfaces. As in the present embodiment, when the wavelength conversion element 10 has a cylindrical shape, the side surface 13 is formed of a curved surface. The surface 11 corresponds to the “first surface”, the surface 12 corresponds to the “second surface”, and the side surface 13 corresponds to the “third surface”. The Z direction in which the surfaces 11 and 12 face each other corresponds to the “first direction”, and the direction orthogonal to the side surface 13 corresponds to the “second direction”. That is, the second direction changes according to the position of the reference side surface 13, but is orthogonal to the first direction.

なお、側面13は、向かい合う2面(11,12)に対して傾斜を有していてもよい。この場合、波長変換素子10は、斜円柱形状を呈する。この場合、第二方向は、側面13に対して直交するが、第一方向に対して前記傾斜に応じた角度を有する。   The side surface 13 may have an inclination with respect to the two opposing surfaces (11, 12). In this case, the wavelength conversion element 10 has an oblique column shape. In this case, the second direction is orthogonal to the side surface 13 but has an angle with respect to the first direction according to the inclination.

本実施形態において、波長変換素子10は、扁平な円柱形状を呈する。すなわち、波長変換素子10は、向かい合う2面(11,12)の径r1が、これら2面(11,12)の離間距離h1よりも大きい形状を示す。本明細書において、「径」とは直径を意味する。   In the present embodiment, the wavelength conversion element 10 has a flat cylindrical shape. That is, the wavelength conversion element 10 has a shape in which the diameter r1 of the two facing surfaces (11, 12) is larger than the separation distance h1 of the two surfaces (11, 12). In the present specification, “diameter” means a diameter.

波長変換素子10は、励起光源20から出射される励起光L20が入射されると、励起光L20とは波長の異なる蛍光L10を生成する蛍光材料を含む。このような材料の一例としては、YAG(Y3Al512:Ce3+)、βサイアロン(SrSiAlON:Eu2+)などが挙げられる。ただし、本発明において、波長変換素子10に含まれる蛍光材料は、励起光L20が入射されると励起光L20とは波長の異なる蛍光L10を生成する材料である限りにおいて任意である。 When the excitation light L20 emitted from the excitation light source 20 is incident, the wavelength conversion element 10 includes a fluorescent material that generates fluorescent light L10 having a different wavelength from the excitation light L20. Examples of such a material include YAG (Y 3 Al 5 O 12 : Ce 3+ ), β-sialon (SrSiAlON: Eu 2+ ), and the like. However, in the present invention, the fluorescent material included in the wavelength conversion element 10 is arbitrary as long as the material generates the fluorescence L10 having a different wavelength from the excitation light L20 when the excitation light L20 is incident.

本実施形態において、励起光源20はレーザダイオード素子(以下、「LD素子」と称されることがある。)で構成される。より具体的な一例として、励起光源20は、GaN、InGaN、AlInGaNなどの窒化物半導体からなる活性層を含み、ピーク波長が400nm以上500nm以下であるLD素子である。ただし、本発明において、励起光源20が出射する励起光L20の波長は限定されない。   In the present embodiment, the excitation light source 20 is configured by a laser diode element (hereinafter, sometimes referred to as an “LD element”). As a more specific example, the excitation light source 20 is an LD element that includes an active layer made of a nitride semiconductor such as GaN, InGaN, or AlInGaN and has a peak wavelength of 400 nm or more and 500 nm or less. However, in the present invention, the wavelength of the excitation light L20 emitted from the excitation light source 20 is not limited.

本実施形態において、光学素子30は、励起光源20と波長変換素子10との間に配置されており、励起光源20から出射された励起光L20を、波長変換素子10の側面13上の所定の領域に導く構成である。図3は、波長変換素子10をZ方向に直交する方向(ここではY方向とする)から見たときの模式的な平面図である。図3に示すように、励起光L20は、波長変換素子10の側面13上の領域51内に照射される。なお、図1に示す例のように、4方向から波長変換素子10に対して励起光L20が照射される場合、側面13上の異なる4箇所に設けられた領域51に対して、それぞれ励起光L20が照射される。領域51が「第一照射領域」に対応する。   In the present embodiment, the optical element 30 is disposed between the excitation light source 20 and the wavelength conversion element 10 and converts the excitation light L20 emitted from the excitation light source 20 into a predetermined light on the side surface 13 of the wavelength conversion element 10. This is a configuration that leads to an area. FIG. 3 is a schematic plan view when the wavelength conversion element 10 is viewed from a direction orthogonal to the Z direction (here, the Y direction). As shown in FIG. 3, the excitation light L20 is applied to a region 51 on the side surface 13 of the wavelength conversion element 10. When the wavelength conversion element 10 is irradiated with the excitation light L20 from four directions as in the example illustrated in FIG. 1, the excitation light L20 is applied to the four different regions 51 on the side surface 13. L20 is irradiated. The region 51 corresponds to a “first irradiation region”.

励起光L20は、波長変換素子10の側面13から波長変換素子10に入射されると、波長変換素子10の内部を進行・拡散しながら蛍光L10に変換される。波長変換素子10内で生成された蛍光L10は、波長変換素子10の面11から外部に取り出される(図3参照)。すなわち、本実施形態においては、波長変換素子10の面11が蛍光L10の取り出し面を構成する。   When the excitation light L20 enters the wavelength conversion element 10 from the side surface 13 of the wavelength conversion element 10, it is converted into fluorescence L10 while traveling and diffusing inside the wavelength conversion element 10. The fluorescence L10 generated in the wavelength conversion element 10 is extracted from the surface 11 of the wavelength conversion element 10 to the outside (see FIG. 3). That is, in the present embodiment, the surface 11 of the wavelength conversion element 10 constitutes the extraction surface of the fluorescent light L10.

図4は、蛍光光源装置1の一部分を抽出して模式的に示す断面図である。図4には、波長変換素子10に対して、+X方向と−X方向の双方から励起光L20が照射され、波長変換素子10の面11から蛍光L10が出射される状態が図示されている。   FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a part of the fluorescent light source device 1 extracted. FIG. 4 illustrates a state in which the wavelength conversion element 10 is irradiated with the excitation light L20 from both the + X direction and the −X direction, and the fluorescence L10 is emitted from the surface 11 of the wavelength conversion element 10.

図4に示すように、励起光源20と波長変換素子10とは、側面13に対して直交する方向(図4ではX方向)に離間しており、この方向に関して、励起光源20と波長変換素子10との間に光学素子30が配置されている。また、波長変換素子10、励起光源20、及び光学素子30は、共通の冷却板3の面上に載置されている。冷却板3は、例えば、Cu、Cu合金、Al、AlNなどの、比較的熱伝導率の高い材料からなる。   As shown in FIG. 4, the excitation light source 20 and the wavelength conversion element 10 are separated from each other in a direction orthogonal to the side surface 13 (X direction in FIG. 4). The optical element 30 is disposed between the optical element 10 and the optical element 10. Further, the wavelength conversion element 10, the excitation light source 20, and the optical element 30 are mounted on the surface of the common cooling plate 3. The cooling plate 3 is made of a material having relatively high thermal conductivity, such as Cu, Cu alloy, Al, and AlN.

本実施形態において、光学素子30は、2枚のレンズ(32,33)と、これらのレンズが固定的に配置された台座部31とを備える。一例として、レンズ32をコリメートレンズで構成し、レンズ33を集光レンズで構成することができる。   In the present embodiment, the optical element 30 includes two lenses (32, 33) and a pedestal portion 31 on which these lenses are fixedly arranged. As an example, the lens 32 can be configured by a collimating lens, and the lens 33 can be configured by a condenser lens.

冷却板3は、図4に示すように、一部の領域に凹部3aを有していてもよい。図4の例では、凹部3aの底面上に台座部31が配置されている。かかる構成により、励起光源20、光学素子30、及び波長変換素子10の光学的な位置調整(アライメント)が容易化される。   As shown in FIG. 4, the cooling plate 3 may have a concave portion 3a in a partial area. In the example of FIG. 4, the pedestal portion 31 is arranged on the bottom surface of the concave portion 3a. With such a configuration, optical position adjustment (alignment) of the excitation light source 20, the optical element 30, and the wavelength conversion element 10 is facilitated.

なお、励起光源20及び波長変換素子10のZ方向に係る長さがある程度確保できる場合には、冷却板3は必ずしも凹部3aを備えなくても構わない。   In addition, when the length of the excitation light source 20 and the wavelength conversion element 10 in the Z direction can be secured to some extent, the cooling plate 3 does not necessarily have to include the concave portion 3a.

上述したように、波長変換素子10は、励起光L20が入射される面13(側面13)と、蛍光L10を出射する面11とが異なる。このため、波長変換素子10に対して入射される励起光L20と、波長変換素子10から出射する蛍光L10とを分離するための光学部材を別途備える必要がない。これにより、小型の蛍光光源装置1が実現される。   As described above, in the wavelength conversion element 10, the surface 13 (side surface 13) on which the excitation light L20 is incident is different from the surface 11 from which the fluorescent light L10 is emitted. Therefore, it is not necessary to separately provide an optical member for separating the excitation light L20 incident on the wavelength conversion element 10 and the fluorescence L10 emitted from the wavelength conversion element 10. Thereby, the small fluorescent light source device 1 is realized.

また、上述したように、波長変換素子10と励起光源20とが、側面13に対して直交する方向、すなわち励起光L20の光軸方向に沿って離間して配置されている。この結果、波長変換素子10の排熱性が向上し、温度消光による蛍光変換効率の低下という問題が改善する。また、両者を離間して配置したことで、図4に図示されるように、波長変換素子10と励起光源20とを同一の冷却板3上に載置した場合であっても、十分な冷却性能が実現できる。これにより、高い冷却性能を実現しながらも、小型の蛍光光源装置1を実現することができる。   Further, as described above, the wavelength conversion element 10 and the excitation light source 20 are arranged apart from each other in a direction orthogonal to the side surface 13, that is, along the optical axis direction of the excitation light L20. As a result, the heat dissipation of the wavelength conversion element 10 is improved, and the problem that the fluorescence conversion efficiency is reduced due to the temperature quenching is improved. Further, by arranging them separately from each other, even when the wavelength conversion element 10 and the excitation light source 20 are mounted on the same cooling plate 3 as shown in FIG. Performance can be realized. Thereby, a compact fluorescent light source device 1 can be realized while achieving high cooling performance.

なお、励起光源20が、LD素子で構成される場合、半導体層の積層方向d20が、Z方向に一致するように配置するのが好ましい(図5参照)。図5は、励起光源20の構造を模式的に示す斜視図である。励起光源20が備えるエミッタ21から出射された励起光L20が、波長変換素子10の側面13に進行する。上述したように、波長変換素子10の側面13は、Z方向に係る長さが、他の方向に係る長さよりも短い形状である。一方、エミッタ21は、半導体からなる活性層で構成されており、厚み方向が他の方向(図5ではY方向)の長さよりも短い形状を示す。励起光源20を、半導体層の積層方向d20がZ方向になるように配置することで、励起光L20を効率よく側面13に導くことができる。   In addition, when the excitation light source 20 is configured by an LD element, it is preferable to arrange the semiconductor layers so that the stacking direction d20 of the semiconductor layers coincides with the Z direction (see FIG. 5). FIG. 5 is a perspective view schematically showing the structure of the excitation light source 20. Excitation light L20 emitted from the emitter 21 of the excitation light source 20 travels to the side surface 13 of the wavelength conversion element 10. As described above, the side surface 13 of the wavelength conversion element 10 has a shape in which the length in the Z direction is shorter than the length in other directions. On the other hand, the emitter 21 is formed of an active layer made of a semiconductor, and has a shape whose thickness direction is shorter than the length in the other direction (Y direction in FIG. 5). By arranging the excitation light source 20 so that the stacking direction d20 of the semiconductor layers is in the Z direction, the excitation light L20 can be efficiently guided to the side surface 13.

蛍光光源装置1は、種々のバリエーションを実現することができる。以下、これらの態様について説明する。なお、以下に示す各バリエーションは、適宜組み合わせることが可能である。   The fluorescent light source device 1 can realize various variations. Hereinafter, these aspects will be described. Note that the following variations can be appropriately combined.

〈1〉図6に示すように、波長変換素子10は、蛍光L10の取り出し面を構成する面11とは反対側の面12に、反射膜61が形成されていても構わない。図6は、図4の一部拡大図に対応する。反射膜61は、蛍光L10に対する反射特性を示す材料からなり、例えばAgなどの金属材料や、誘電体多層膜で構成される。より詳細には、波長変換素子10は、反射膜61が形成されている面12と冷却板3とが、ハンダ層62を介して固定的に接着されていても構わない。反射膜61は、「第一反射膜」に対応する。   <1> As shown in FIG. 6, the wavelength conversion element 10 may have a reflection film 61 formed on the surface 12 opposite to the surface 11 constituting the extraction surface of the fluorescent light L10. FIG. 6 corresponds to a partially enlarged view of FIG. The reflection film 61 is made of a material exhibiting reflection characteristics with respect to the fluorescent light L10, and is made of, for example, a metal material such as Ag or a dielectric multilayer film. More specifically, in the wavelength conversion element 10, the surface 12 on which the reflection film 61 is formed and the cooling plate 3 may be fixedly bonded via the solder layer 62. The reflection film 61 corresponds to a “first reflection film”.

かかる構成によれば、波長変換素子10内で生成された蛍光L10のうち、取り出し面を構成する面11とは反対側(面12側)に進行した蛍光L10を、反射させて面11側に向かわせることができる。これにより、蛍光L10の取り出し効率が向上する。   According to this configuration, of the fluorescent light L10 generated in the wavelength conversion element 10, the fluorescent light L10 that has proceeded to the opposite side (the surface 12 side) to the surface 11 constituting the extraction surface is reflected to the surface 11 side. You can go. Thereby, the extraction efficiency of the fluorescent light L10 is improved.

反射膜61は、好ましくは、蛍光L10と共に励起光L20に対する反射特性を示す材料からなる。励起光源20から出射された励起光L20は、側面13を介して波長変換素子10に対して入射される。このとき、励起光L20の一部が、蛍光L10への変換に寄与されずに冷却板3側に進行する可能性がある。波長変換素子10と冷却板3との間に、励起光L20に対する反射特性を示す反射膜61が形成されることで、冷却板3側に進行した励起光L20を再び波長変換素子10内へと反射させ、波長変換素子10に含まれる蛍光材料の励起に寄与させることができる。この結果、波長変換素子10内における蛍光生成効率(蛍光変換効率)が向上する。   The reflection film 61 is preferably made of a material exhibiting a reflection characteristic with respect to the excitation light L20 together with the fluorescence L10. The excitation light L20 emitted from the excitation light source 20 is incident on the wavelength conversion element 10 via the side surface 13. At this time, there is a possibility that a part of the excitation light L20 proceeds to the cooling plate 3 side without contributing to the conversion to the fluorescence L10. Since the reflection film 61 showing the reflection characteristic for the excitation light L20 is formed between the wavelength conversion element 10 and the cooling plate 3, the excitation light L20 traveling to the cooling plate 3 side is re-entered into the wavelength conversion element 10. The light can be reflected to contribute to the excitation of the fluorescent material contained in the wavelength conversion element 10. As a result, the fluorescence generation efficiency (fluorescence conversion efficiency) in the wavelength conversion element 10 is improved.

この場合において、波長変換素子10の面11の面積をS1、波長変換素子10の側面13の面積をS2とした場合に、好ましくは2×S1>S2である。すなわち、波長変換素子10の面のうち、励起光L20が入射される面の面積は、蛍光L10が取り出される面の面積の2倍よりも小さい。かかる構成により、波長変換素子10内で生成された蛍光L10が、取り出し面とは異なる側面13から出射される光量が抑制され、蛍光L10の取り出し効率が高められる。   In this case, when the area of the surface 11 of the wavelength conversion element 10 is S1 and the area of the side surface 13 of the wavelength conversion element 10 is S2, preferably 2 × S1> S2. That is, of the surfaces of the wavelength conversion element 10, the area of the surface on which the excitation light L20 is incident is smaller than twice the area of the surface from which the fluorescent light L10 is extracted. With this configuration, the amount of fluorescence L10 generated in the wavelength conversion element 10 emitted from the side surface 13 different from the extraction surface is suppressed, and the extraction efficiency of the fluorescence L10 is increased.

〈2〉図7に示すように、波長変換素子10は、側面13上に、蛍光L10を反射する反射膜63が形成されていても構わない。この反射膜63は、励起光L20に対しては透過性を示し、蛍光L10に対しては反射性を示す。反射膜63は、例えば誘電体多層膜で構成される。   <2> As shown in FIG. 7, the wavelength conversion element 10 may have a reflection film 63 that reflects the fluorescence L10 formed on the side surface 13. The reflective film 63 shows a transmittance with respect to the excitation light L20 and shows a reflectivity with respect to the fluorescent light L10. The reflection film 63 is composed of, for example, a dielectric multilayer film.

この反射膜63が側面13に設けられることで、励起光L20は波長変換素子10内に入射される一方、波長変換素子10内で生成されて側面13に向かって進行した蛍光L10については再び波長変換素子10に戻すことができる。これにより、蛍光L10が側面13から出射される光量が抑制され、面11から取り出される蛍光L10の効率が高められる。反射膜63は、「第二反射膜」に対応する。   By providing this reflection film 63 on the side surface 13, the excitation light L 20 is incident on the wavelength conversion element 10, while the fluorescence L 10 generated in the wavelength conversion element 10 and traveling toward the side surface 13 has the wavelength again. It can be returned to the conversion element 10. Accordingly, the amount of light emitted from the side surface 13 of the fluorescent light L10 is suppressed, and the efficiency of the fluorescent light L10 extracted from the surface 11 is increased. The reflection film 63 corresponds to a “second reflection film”.

〈3〉図8に示すように、波長変換素子10は、蛍光L10の取り出し面を構成する面11側に、反射防止層64が形成されていても構わない。反射防止層64は、屈折率の異なる複数の誘電体多層膜の積層体や、微細な凹凸構造(モスアイ構造)で実現することができる。   <3> As shown in FIG. 8, the wavelength conversion element 10 may have an anti-reflection layer 64 formed on the side of the surface 11 constituting the extraction surface of the fluorescent light L10. The antireflection layer 64 can be realized by a laminate of a plurality of dielectric multilayer films having different refractive indexes or a fine uneven structure (moth-eye structure).

この反射防止層64が蛍光L10の取り出し面を構成する面11に設けられることで、波長変換素子10内で生成された蛍光L10が、面11で反射して波長変換素子10側に戻される光量が減少し、面11から取り出される蛍光L10の効率が高められる。   Since the antireflection layer 64 is provided on the surface 11 constituting the extraction surface of the fluorescent light L10, the amount of the fluorescent light L10 generated in the wavelength conversion element 10 is reflected by the surface 11 and returned to the wavelength conversion element 10 side. Is reduced, and the efficiency of the fluorescent light L10 extracted from the surface 11 is increased.

なお、図8には、波長変換素子10の面12側に反射膜61が形成され、面11側に反射防止層64が形成されている構造が図示されているが、反射膜61を備えずに反射防止層64のみを備えていても構わない。   FIG. 8 illustrates a structure in which the reflection film 61 is formed on the surface 12 side of the wavelength conversion element 10 and the antireflection layer 64 is formed on the surface 11 side, but the reflection film 61 is not provided. May be provided only with the anti-reflection layer 64.

〈4〉蛍光光源装置1は、励起光源20とは別に、励起光L20とは異なる波長の光L40を出射する第二光源40を備えるものとしても構わない(図9参照)。第二光源40から出射される光L40は、波長変換素子10の側面13上の領域52内に照射されると、面11から蛍光L10と共に取り出される。領域52は「第二照射領域」に対応する。   <4> The fluorescent light source device 1 may include a second light source 40 that emits light L40 having a wavelength different from the excitation light L20, separately from the excitation light source 20 (see FIG. 9). When the light L40 emitted from the second light source 40 is irradiated into the region 52 on the side surface 13 of the wavelength conversion element 10, the light L40 is extracted from the surface 11 together with the fluorescent light L10. The region 52 corresponds to a “second irradiation region”.

この光L40は、励起光L20とは異なり、波長変換素子10内で蛍光L10には実質的に変換されない波長を示すものとして構わない。一例として、励起光L20をピーク波長が400nm以上500nm以下の青色系の光とし、蛍光L10をピーク波長が500nm以上600nm以下の黄色系の光とし、第二光源40から出射される光L40をピーク波長が600nm以上800nm以下の赤色系の光とする。これにより、蛍光光源装置1から出射される蛍光L10と光L40との合成光と、青色光を合成させて演色性の高い白色系の光が生成される。   Unlike the excitation light L20, the light L40 may indicate a wavelength that is not substantially converted into the fluorescence L10 in the wavelength conversion element 10. As an example, the excitation light L20 is a blue light having a peak wavelength of 400 nm or more and 500 nm or less, the fluorescent light L10 is a yellow light having a peak wavelength of 500 nm or more and 600 nm or less, and the light L40 emitted from the second light source 40 has a peak. Red light having a wavelength of 600 nm or more and 800 nm or less is used. Thereby, the combined light of the fluorescent light L10 and the light L40 emitted from the fluorescent light source device 1 is combined with the blue light to generate white light with high color rendering properties.

[別実施形態]
蛍光光源装置1の更なる別実施形態につき、以下において説明する。
[Another embodiment]
Still another embodiment of the fluorescent light source device 1 will be described below.

〈1〉上記実施形態では、光学素子30が複数枚のレンズ(32,33)からなるものとした。しかし、光学素子30は、励起光源20から出射された励起光L20を、波長変換素子10の側面13に対して入射させる機能を有していればよく、この限りにおいてレンズ(32,33)には限定されない。例えば、図10及び図11に示す蛍光光源装置1のように、光学素子30が光導波路35によって構成されていても構わない。光導波路35としては、例えば光ファイバ、ロッドインテグレータなどで構成することができる。   <1> In the above embodiment, the optical element 30 is composed of a plurality of lenses (32, 33). However, the optical element 30 only needs to have a function of causing the excitation light L20 emitted from the excitation light source 20 to enter the side surface 13 of the wavelength conversion element 10, and as long as the optical element 30 has the function of being incident on the lenses (32, 33). Is not limited. For example, as in the fluorescent light source device 1 shown in FIGS. 10 and 11, the optical element 30 may be configured by the optical waveguide 35. The optical waveguide 35 can be composed of, for example, an optical fiber, a rod integrator, or the like.

また、光学素子30は、光導波路35に加えて、レンズ32及び/又はレンズ33を含む構成であっても構わない(図12参照)。例えば、図12に示す構成であれば、励起光L20はレンズ32で平行光化された後、レンズ33によって光導波路35の入射面に集光される。その後、励起光L20は、光導波路35内を進行した後、波長変換素子10の側面13に対して入射される。   Further, the optical element 30 may have a configuration including a lens 32 and / or a lens 33 in addition to the optical waveguide 35 (see FIG. 12). For example, in the configuration shown in FIG. 12, the excitation light L20 is collimated by the lens 32 and then condensed on the incident surface of the optical waveguide 35 by the lens 33. After that, the excitation light L20 travels through the optical waveguide 35 and then enters the side surface 13 of the wavelength conversion element 10.

〈2〉図1に図示された例によれば、波長変換素子10は、4方向から、側面13上における各領域51に対して励起光L20が入射される構成とした。しかし、波長変換素子10に対する励起光L20の入射方向は4方向に限定されない。   <2> According to the example illustrated in FIG. 1, the wavelength conversion element 10 is configured such that the excitation light L20 is incident on each region 51 on the side surface 13 from four directions. However, the direction of incidence of the excitation light L20 on the wavelength conversion element 10 is not limited to four directions.

例えば、本発明は、単独の励起光源20を備え、励起光源20から出射された励起光L20が、光学素子30を介して波長変換素子10の側面13上の所定の領域51に対して入射される態様を排除しない。別の例として、図13に図示されるように、蛍光光源装置1が励起光源20を6箇所に備え、各励起光源20から出射される励起光L20が、それぞれ別の光学素子30を介して、波長変換素子10の側面13上の異なる領域51に対して、異なる方向に入射されるものとしても構わない。   For example, the present invention includes a single excitation light source 20, and excitation light L20 emitted from the excitation light source 20 is incident on a predetermined region 51 on the side surface 13 of the wavelength conversion element 10 via the optical element 30. This does not exclude the aspect of the present invention. As another example, as illustrated in FIG. 13, the fluorescent light source device 1 includes the excitation light sources 20 at six positions, and the excitation lights L20 emitted from the respective excitation light sources 20 pass through different optical elements 30, respectively. Alternatively, the light may be incident on different regions 51 on the side surface 13 of the wavelength conversion element 10 in different directions.

〈3〉上記実施形態では、波長変換素子10が円柱形状である場合を例に挙げて説明したが、光取り出し面を構成する面11と、面11に対向する面12と、面11及び面12を連絡する側面13を有する形状である限りにおいて、波長変換素子10の形状は任意である。例えば、波長変換素子10が直方体形状を示す場合には、図14に示すように、Z方向から見たときに波長変換素子10は四角形状を示す。この場合、波長変換素子10の側面13は、複数の平面からなり、各側面13上の領域51に対して励起光L20が入射される構成とすることができる。   <3> In the above embodiment, the case where the wavelength conversion element 10 has a cylindrical shape has been described as an example. However, the surface 11 constituting the light extraction surface, the surface 12 facing the surface 11, the surfaces 11 and The shape of the wavelength conversion element 10 is arbitrary, as long as the shape has the side surface 13 connecting the 12. For example, when the wavelength conversion element 10 has a rectangular parallelepiped shape, the wavelength conversion element 10 has a square shape when viewed from the Z direction, as shown in FIG. In this case, the side surface 13 of the wavelength conversion element 10 includes a plurality of planes, and the excitation light L20 can be incident on the region 51 on each side surface 13.

波長変換素子10が直方体形状を示す場合のように、蛍光L10の取り出し面を構成する面11が多角形を示す場合、面11とこの面11に向かい合う面12とは、当該面11の辺の長さ、又は面11の外接円の径の長さよりも短い距離だけ離れているものとしても構わない。一方、図1に示したように、波長変換素子10の面11が円形を示す場合には、面11と面12とが、当該面11の径の長さよりも短い距離だけ離れているものとしても構わない。   As in the case where the wavelength conversion element 10 has a rectangular parallelepiped shape, when the surface 11 forming the extraction surface of the fluorescent light L10 has a polygonal shape, the surface 11 and the surface 12 facing the surface 11 are defined by the sides of the surface 11 The distance may be shorter than the length or the diameter of the circumscribed circle of the surface 11. On the other hand, as shown in FIG. 1, when the surface 11 of the wavelength conversion element 10 has a circular shape, it is assumed that the surface 11 and the surface 12 are separated by a distance shorter than the length of the diameter of the surface 11. No problem.

励起光L20が入射される側面13は、曲面であっても複数の平面であっても構わないし、平面と曲面とを含む構成であっても構わない。また、波長変換素子10において、面11と面12との大きさは、必ずしも一致していなくても構わない。   The side surface 13 on which the excitation light L20 is incident may be a curved surface, a plurality of flat surfaces, or a configuration including a flat surface and a curved surface. In the wavelength conversion element 10, the sizes of the surface 11 and the surface 12 do not necessarily have to match.

〈4〉蛍光光源装置1は、波長変換素子10の光取り出し面を構成する面11から、蛍光L10に加えて励起光L20を取り出すものとしても構わない。逆に、蛍光光源装置1は、面11から、実質的にほとんど励起光L20を取り出さないものとしても構わない。波長変換素子10の面11から励起光L20を取り出すか否かについては、波長変換素子10に含まれる蛍光体の量や密度、波長変換素子10の寸法を変更することで適宜設計することができる。   <4> The fluorescent light source device 1 may extract the excitation light L20 in addition to the fluorescent light L10 from the surface 11 constituting the light extraction surface of the wavelength conversion element 10. Conversely, the fluorescent light source device 1 may not substantially extract the excitation light L20 from the surface 11. Whether to extract the excitation light L20 from the surface 11 of the wavelength conversion element 10 can be appropriately designed by changing the amount and density of the phosphor contained in the wavelength conversion element 10 and the dimensions of the wavelength conversion element 10. .

〈5〉上記実施形態において、励起光源20はLD素子で構成される場合について説明したが、LED素子で構成されていても構わない。   <5> In the above embodiment, the case where the excitation light source 20 is configured by an LD element has been described. However, the excitation light source 20 may be configured by an LED element.

1 : 蛍光光源装置
3 : 冷却板
3a : 凹部
10 : 波長変換素子
11,12 : 波長変換素子の面
13 : 波長変換素子の側面
20 : 励起光源
21 : 励起光源のエミッタ
30 : 光学素子
31 : 台座部
32,33 : レンズ
35 : 光導波路
40 : 第二光源
51 : 第一照射領域
52 : 第二照射領域
61 : 反射膜
62 : ハンダ層
63 : 反射膜
64 : 反射防止層
L10 : 蛍光
L20 : 励起光
L40 : 第二光源からの出射光
1: Fluorescent light source device 3: Cooling plate 3a: Concave portion 10: Wavelength conversion element 11, 12: Surface of wavelength conversion element 13: Side surface of wavelength conversion element 20: Excitation light source 21: Emitter of excitation light source 30: Optical element 31: Base Parts 32, 33: Lens 35: Optical waveguide 40: Second light source 51: First irradiation area 52: Second irradiation area 61: Reflective film 62: Solder layer 63: Reflective film 64: Antireflection layer L10: Fluorescence L20: Excitation Light L40: Light emitted from the second light source

Claims (12)

第一面と、前記第一面に対して、当該第一面の辺、径、又は外接円の径より短い距離だけ離れて第一方向に向かい合う位置に配置された第二面と、前記第一面及び前記第二面を連絡する、前記第一面及び前記第二面に対して非平行な第三面とを有し、第一波長の光が入射されると前記第一波長とは異なる第二波長の蛍光を生成する波長変換素子と、
前記波長変換素子の前記第三面に対して、前記第三面に直交する第二方向に離間した位置に配置された、前記第一波長の励起光を出射する励起光源と、
前記励起光源と前記波長変換素子の前記第三面との間に配置され、前記励起光を前記波長変換素子の前記第三面上の第一照射領域に照射させる光学素子とを備え、
前記波長変換素子は、前記励起光を前記蛍光に変換して、前記第一面から出射させることを特徴とする、蛍光光源装置。
A first surface, a second surface disposed at a position facing the first direction at a distance shorter than a side, a diameter, or a diameter of a circumscribed circle of the first surface with respect to the first surface; Having one surface and the second surface, and having a third surface non-parallel to the first surface and the second surface, and the first wavelength when light of the first wavelength is incident. A wavelength conversion element that generates fluorescence of a different second wavelength,
For the third surface of the wavelength conversion element, disposed at a position separated in a second direction perpendicular to the third surface, an excitation light source that emits the excitation light of the first wavelength,
An optical element disposed between the excitation light source and the third surface of the wavelength conversion element, and irradiating the excitation light to a first irradiation area on the third surface of the wavelength conversion element,
The fluorescence light source device, wherein the wavelength conversion element converts the excitation light into the fluorescence and emits the fluorescence from the first surface.
前記波長変換素子と前記励起光源とが載置される載置面を含む冷却板を備えたことを特徴とする、請求項1に記載の蛍光光源装置。   The fluorescent light source device according to claim 1, further comprising a cooling plate including a mounting surface on which the wavelength conversion element and the excitation light source are mounted. 前記光学素子は、前記冷却板に対して固定的に配置されていることを特徴とする、請求項2に記載の蛍光光源装置。   The fluorescent light source device according to claim 2, wherein the optical element is fixedly arranged with respect to the cooling plate. 前記波長変換素子の前記第三面は、複数の平面、曲面、又はこれらの群からなり、
前記第三面上の複数の前記第一照射領域のそれぞれに対して前記励起光を入射させる、複数の前記励起光源を備えたことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の蛍光光源装置。
The third surface of the wavelength conversion element, a plurality of planes, curved surfaces, or a group thereof,
The excitation light is incident on each of the plurality of first irradiation regions on the third surface, comprising a plurality of the excitation light sources, characterized in that, according to any one of claims 1 to 3, The fluorescent light source device according to claim 1.
前記第一面と前記第二面の面積の合計は、前記第三面の総面積よりも大きいことを特徴とする、請求項4に記載の蛍光光源装置。   The fluorescent light source device according to claim 4, wherein a total area of the first surface and the second surface is larger than a total area of the third surface. 前記光学素子は、前記励起光を前記第一照射領域に集光する集光光学系を含むことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載の蛍光光源装置。   The fluorescent light source device according to any one of claims 1 to 5, wherein the optical element includes a condensing optical system that condenses the excitation light on the first irradiation area. 前記光学素子は、前記励起光を前記第一照射領域に導光する光導波路を含むことを特徴する、請求項1〜5のいずれか1項に記載の蛍光光源装置。   The fluorescent light source device according to claim 1, wherein the optical element includes an optical waveguide that guides the excitation light to the first irradiation area. 前記励起光源は、複数の半導体層が積層されてなる半導体レーザ素子を含み、
前記半導体層の積層方向が、前記第一方向と実質的に平行であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか1項に記載の蛍光光源装置。
The excitation light source includes a semiconductor laser device in which a plurality of semiconductor layers are stacked,
The fluorescent light source device according to claim 1, wherein a stacking direction of the semiconductor layers is substantially parallel to the first direction.
前記波長変換素子の前記第二面の外側に接触して配置され、前記第二波長の光を反射する第一反射膜を備えたことを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載の蛍光光源装置。   9. The device according to claim 1, further comprising a first reflection film that is disposed in contact with the outside of the second surface of the wavelength conversion element and reflects the light of the second wavelength. 10. The fluorescent light source device according to item 1. 前記波長変換素子の前記第三面上に、前記第一波長の光を透過し、前記第二波長の光を反射する第二反射膜を備えたことを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載の蛍光光源装置。   10. The light-emitting device according to claim 1, further comprising a second reflective film that transmits the light of the first wavelength and reflects the light of the second wavelength on the third surface of the wavelength conversion element. The fluorescent light source device according to claim 1. 前記波長変換素子の前記第一面上に、前記第二波長の光の反射を防止する反射防止層を備えたことを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載の蛍光光源装置。   The fluorescent light source according to any one of claims 1 to 10, further comprising an anti-reflection layer for preventing reflection of the second wavelength light on the first surface of the wavelength conversion element. apparatus. 前記波長変換素子の前記第三面に対して、前記第二方向に離間した位置に配置され、前記第一波長及び前記第二波長の双方と異なる波長の光を出射する第二光源を備え、
前記第二光源から出射された光は、前記波長変換素子の前記第三面上のうち、前記第一照射領域とは異なる第二照射領域に対して照射されることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載の蛍光光源装置。
The third surface of the wavelength conversion element, disposed at a position separated in the second direction, comprising a second light source that emits light having a wavelength different from both the first wavelength and the second wavelength,
The light emitted from the second light source is irradiated on a second irradiation area different from the first irradiation area on the third surface of the wavelength conversion element. The fluorescent light source device according to any one of claims 1 to 11.
JP2018126035A 2018-07-02 2018-07-02 Fluorescent light source device Pending JP2020004927A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018126035A JP2020004927A (en) 2018-07-02 2018-07-02 Fluorescent light source device
PCT/JP2019/025077 WO2020008943A1 (en) 2018-07-02 2019-06-25 Fluorescent light source device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018126035A JP2020004927A (en) 2018-07-02 2018-07-02 Fluorescent light source device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2020004927A true JP2020004927A (en) 2020-01-09

Family

ID=69059629

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2018126035A Pending JP2020004927A (en) 2018-07-02 2018-07-02 Fluorescent light source device

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2020004927A (en)
WO (1) WO2020008943A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2021112249A (en) * 2020-01-16 2021-08-05 株式会社三共 Game machine
JP2022545365A (en) * 2019-08-14 2022-10-27 エイエムエス-オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー optoelectronic element

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4200686B2 (en) 2002-05-08 2008-12-24 ソニー株式会社 Information communication terminal, information distribution apparatus, information distribution system, information reception method, information distribution method

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4059692B2 (en) * 2001-04-24 2008-03-12 シャープ株式会社 Illumination device, display device including the same, and light guide plate
JP4197109B2 (en) * 2002-08-06 2008-12-17 静雄 藤田 Lighting device
JP2006073202A (en) * 2004-08-31 2006-03-16 Nichia Chem Ind Ltd Light emitting device
JP4934331B2 (en) * 2006-03-06 2012-05-16 ハリソン東芝ライティング株式会社 Planar light emitting device
JP4624328B2 (en) * 2006-09-28 2011-02-02 京セラ株式会社 Light source component and display device including the same
JP2015149217A (en) * 2014-02-07 2015-08-20 ウシオ電機株式会社 fluorescent light source device
CN106764549A (en) * 2017-01-11 2017-05-31 厦门大学嘉庚学院 A kind of white light illumination device and its implementation based on LASER Excited Fluorescence powder

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2022545365A (en) * 2019-08-14 2022-10-27 エイエムエス-オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー optoelectronic element
JP7331244B2 (en) 2019-08-14 2023-08-22 エイエムエス-オスラム インターナショナル ゲーエムベーハー optoelectronic element
JP2021112249A (en) * 2020-01-16 2021-08-05 株式会社三共 Game machine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2020008943A1 (en) 2020-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10422506B2 (en) Compact high-spectral-radiance fluorescent light source including a parabolic mirror
US9869453B2 (en) Light source, light source unit, and light source module using same
WO2020008943A1 (en) Fluorescent light source device
JP6785458B2 (en) Light source device
US11041603B2 (en) Illumination device and method for manufacturing an illumination device
JP6036479B2 (en) Semiconductor laser device
JP2000221596A (en) Light source for projection type display
JP6508466B2 (en) Light source device and projector
JP6354725B2 (en) Fluorescent light source device
JP2010045274A (en) Laser light source device, projector, and monitoring device
JP6457099B2 (en) Wavelength conversion member and light emitting device
JP2014060452A (en) Solid light source device, projector, and monitoring device
JP7104356B2 (en) Semiconductor laser device
JP2017212390A (en) Light-source device and projector
JP6724586B2 (en) Light emitting device and wavelength conversion member
JP2019211536A (en) Light source for illumination device
JP6511546B1 (en) Light source device and projection type display device
US20150198305A1 (en) Light Source System
JP2007258466A (en) Illuminating device, and light-emitting device
JP2014160178A (en) Illumination optical system and electronic device having the same
JP2011014852A (en) Light-emitting device
JP6452363B2 (en) Wavelength converter and wavelength converter
JP2017062889A (en) Fluorescent light source device
TW201000822A (en) Optical adder
KR20210035096A (en) Compact high-spectrum-radiation light source with parabolic mirror and plano-convex fluorescent body