JP2021190313A - 光変換装置および照明システム - Google Patents

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Abstract

【課題】励起光の照射に応じて出射される励起光とは異なる波長スペクトルを有する光の光量を増加させる光変換装置及び照明システムを提供する。【解決手段】光変換装置30は、出射部31と波長変換部32と第1反射部33と第2反射部34とを備える。出射部は第1波長スペクトルを有する第1光を出射する。波長変換部は第1光の照射に応じて第1波長スペクトルとは異なるスペクトルを有する第2光を発する。第1反射部は波長変換部が発した第2光を反射する第1反射面33rを有する。第2反射部は波長変換部に照射された第1光のうちの波長変換部を透過した光を、波長変換部に集光させるように反射する第2反射面34rを有する。第1反射面は波長変換部を第1焦点F1aとする回転楕円面33e又は回転放物面に沿った形状を有する。第2反射面は第1焦点に一致又は近接している第2焦点F2を持つ回転放物面34p若しくは半球面に沿った形状を有する。【選択図】図2

Description

本開示は、光変換装置および照明システムに関する。
レーザ光を蛍光体によってレーザ光の波長スペクトルとは異なる波長スペクトルを有する蛍光に変換し、この蛍光をリフレクタで反射して、所定の方向へ出射する装置が知られている(例えば、特許文献1,2の記載を参照)。
特開2011−221502号公報 特開2012−199075号公報
光変換装置および光変換装置を含む照明システムについては、励起光の照射に応じて出射される、励起光の波長スペクトルとは異なる波長スペクトルを有する光の光量を増加させる点で改善の余地がある。
光変換装置および照明システムが開示される。
光変換装置の一態様は、出射部と、波長変換部と、第1反射部と、第2反射部と、を備えている。前記出射部は、第1波長スペクトルを有する第1光を出射する。前記波長変換部は、前記第1光の照射に応じて前記第1波長スペクトルとは異なる第2波長スペクトルを有する第2光を発する。前記第1反射部は、前記波長変換部が発した前記第2光を反射する第1反射面を有する。前記第2反射部は、前記波長変換部に照射された前記第1光のうちの前記波長変換部を透過した第1部分光を、前記波長変換部に集光させるように反射する第2反射面を有する。前記第1反射面は、前記波長変換部のうちの前記出射部からの前記第1光が照射される被照射領域に沿って位置している第1焦点を有する、回転楕円面もしくは第1回転放物面に沿った形状を有する。前記第2反射面は、前記第1焦点に一致もしくは近接している第2焦点を有する、第2回転放物面もしくは半球面に沿った形状を有する。
照明システムの一態様は、発光モジュールと、第1光伝送ファイバと、中継器と、第2光伝送ファイバと、光放射モジュールと、を備えている。前記発光モジュールは、第1光を発する。前記第1光伝送ファイバは、前記発光モジュールから前記第1光を伝送する。前記中継器は、上記一態様の光変換装置を含む。前記第2光伝送ファイバは、前記中継器から前記第2光を伝送する。前記光放射モジュールは、前記第2光伝送ファイバが伝送した前記第2光を外部空間に放射する。
例えば、励起光の照射に応じて出射される、励起光の波長スペクトルとは異なる波長スペクトルを有する光の光量を増加させることができる。
図1は、第1実施形態に係る照明システムの一例の概要を示す図である。 図2(a)は、第1実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図2(b)は、第1実施形態に係る光変換装置の一構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図3は、透明体に対する波長変換部および第2反射部の接着態様の一例を示す図である。 図4(a)は、第2実施形態に係る光変換装置の一構成例を模式的に示す断面図である。図4(b)は、第2実施形態に係る光変換装置の一構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図5(a)は、第3実施形態に係る光変換装置の第1構成例を模式的に示す断面図である。図5(b)は、第3実施形態に係る光変換装置の第1構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図6(a)は、第3実施形態に係る光変換装置の第2構成例を模式的に示す断面図である。図6(b)は、第3実施形態に係る光変換装置の第2構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図7(a)は、第4実施形態に係る光変換装置の第1構成例を模式的に示す断面図である。図7(b)は、第4実施形態に係る光変換装置の第1構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図8(a)は、第4実施形態に係る光変換装置の第2構成例を模式的に示す断面図である。図8(b)は、第4実施形態に係る光変換装置の第2構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図9(a)は、第4実施形態に係る光変換装置の第1構成例に適用されるヒートシンクの一例を示す断面図である。図9(b)は、第4実施形態に係る光変換装置の第2構成例に適用されるヒートシンクの一例を示す断面図である。 図10は、第5実施形態に係る照明システムの一例の概要を示す図である。 図11(a)は、第5実施形態に係る発光モジュールの一構成例を模式的に示す断面図である。図11(b)は、第5実施形態に係る発光モジュールの一構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図12は、第6実施形態に係る照明システムの一例の概要を示す図である。 図13(a)は、第6実施形態に係る光放射モジュールの第1構成例を模式的に示す断面図である。図13(b)は、第6実施形態に係る光放射モジュールの第1構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図14(a)は、第6実施形態に係る光放射モジュールの第2構成例を模式的に示す断面図である。図14(b)は、第6実施形態に係る光放射モジュールの第2構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図15(a)は、第6実施形態に係る光放射モジュールの第3構成例を模式的に示す断面図である。図15(b)は、第6実施形態に係る光放射モジュールの第3構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。 図16(a)は、第6実施形態に係る光放射モジュールの第4構成例を模式的に示す断面図である。図16(b)は、第6実施形態に係る光放射モジュールの第4構成例において第1光が第2光に変換される様子を模式的に示す断面図である。
光源が出射したレーザ光などの励起光を蛍光体によって励起光の波長スペクトルとは異なる波長スペクトルを有する蛍光に変換し、この蛍光をリフレクタで反射して、所定の方向へ出射する装置が知られている。
この装置では、例えば、リフレクタの焦点の位置に蛍光体を設置し、蛍光体が発した蛍光を効率良くリフレクタの反射面に導くための反射ミラーを設けることで、励起光に応じて出射される蛍光の光量を増加させることが考えられる。
ところで、例えば、励起光の一部は、蛍光体において蛍光に変換されることなく、蛍光体を透過する場合がある。このため、例えば、蛍光体を透過した励起光の一部を、反射ミラーで反射して蛍光体に再度照射させることで、励起光に応じて出射される蛍光の光量を増加させることが考えられる。
このような構成は、例えば、励起光の照射に応じてこの励起光の波長スペクトルとは異なる波長スペクトルを有する光を出射する装置(光変換装置ともいう)一般に適用することができる。
しかしながら、このような光変換装置および光変換装置を含む照明システムについては、例えば、励起光の照射に応じて出射される、励起光の波長スペクトルとは異なる波長スペクトルを有する光の光量を増加させる点で改善の余地がある。
そこで、本開示の発明者は、光変換装置および照明システムについて、励起光の照射に応じて出射される、励起光の波長スペクトルとは異なる波長スペクトルを有する光の光量を増加させることができる技術を創出した。
これについて、以下、各種実施形態について図面を参照しつつ説明する。図面においては同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付されており、下記説明では重複説明が省略される。図面は模式的に示されたものである。図2(a)から図9(b)、図11(a)、図11(b)および図13(a)から図16(b)のそれぞれには、右手系のXYZ座標系が付されている。このXYZ座標系では、第2光L2を反射する第1反射面33rの第1回転軸33aに沿った一方向が+X方向とされている。また、+X方向に垂直な一方向が+Y方向とされており、+X方向と+Y方向との両方に直交する方向が+Z方向とされている。
図2(a)、図2(b)および図4(a)から図8(b)では、それぞれ中継器3の筐体3bの図示が省略され、図11(a)および図11(b)では、それぞれ発光モジュール1の筐体1bの図示が省略され、図13(a)から図16(b)では、それぞれ光放射モジュール5の筐体5bの図示が省略されている。図2(b)、図4(b)、図5(b)、図6(b)、図7(b)、図8(b)、図11(b)、図13(b)、図14(b)、図15(b)および図16(b)では、それぞれ、第1光L1が進む方向が2点鎖線の矢印で描かれているとともに、第2光L2が進む方向が細い破線の矢印で描かれている。図2(a)、図4(a)、図5(a)、図6(a)、図7(a)、図8(a)、図11(a)および図13(a)では、それぞれ、後述する仮想回転楕円面33eの外縁が細い2点鎖線で描かれているとともに、仮想回転楕円面33eの第1回転軸33aおよび出射部31の光軸31pが細い1点鎖線で描かれている。図14(a)、図15(a)および図16(a)では、それぞれ、後述する仮想回転放物面33pの外縁が細い2点鎖線で描かれているとともに、仮想回転放物面33pの第1回転軸33aおよび出射部31の光軸31pが細い1点鎖線で描かれている。図2(a)、図3(a)、図5(a)、図7(a)および図9(a)では、それぞれ、後述する仮想回転放物面34pの外縁が細い2点鎖線で描かれているとともに、仮想回転放物面34pの第2回転軸34aおよび出射部31の光軸31pが細い1点鎖線で描かれている。図4(a)、図6(a)、図8(a)、図9(b)、図11(a)、図13(a)、図14(a)、図15(a)および図16(a)では、それぞれ、後述する仮想半球面34sの外縁が細い2点鎖線で描かれているとともに、出射部31の光軸31pが細い1点鎖線で描かれている。図5(a)、図6(a)および図15(a)では、それぞれ、第1仮想平面P1が2点鎖線で描かれている。図7(a)、図8(a)、図11(a)、図13(a)および図16(a)では、それぞれ、第2仮想平面P2が1点鎖線で描かれている。
<1.第1実施形態>
<1−1.照明システム>
図1で示されるように、第1実施形態に係る照明システム100は、例えば、発光モジュール1と、第1光伝送ファイバ2と、中継器3と、第2光伝送ファイバ4と、光放射モジュール5と、を備えている。
発光モジュール1は、例えば、励起光としての第1光L1を発することができる。発光モジュール1は、発光素子10を有する。発光素子10は、例えば、レーザーダイオード(laser diode:LD)または発光ダイオード(light emitting diode:LED)のチップなどを含む。この発光素子10が発する第1光L1は、例えば、所定の波長スペクトル(第1波長スペクトルともいう)を有する。第1波長スペクトルには、例えば、紫色、青紫色または青色などの単色の波長スペクトルが適用される。発光素子10には、例えば、405ナノメートル(nm)の紫色のレーザ光を放出する窒化ガリウム(GaN)系の半導体レーザが適用される。発光モジュール1では、例えば、発光素子10が発する第1光L1を集光用の光学系などによって第1光伝送ファイバ2の一端部(第1入射端部ともいう)2e1に集光する。発光モジュール1は、例えば、各種の構成を内蔵する筐体1bを有する。
第1光伝送ファイバ2は、例えば、発光モジュール1から第1光L1を伝送することができる。第1光伝送ファイバ2は、例えば、発光モジュール1から中継器3まで位置している。具体的には、第1光伝送ファイバ2の長手方向の第1入射端部2e1が発光モジュール1内に位置し、第1光伝送ファイバ2の長手方向の第1入射端部2e1とは逆の端部(第1出射端部ともいう)2e2が中継器3内に位置している。これにより、例えば、第1光伝送ファイバ2は、発光モジュール1から中継器3まで第1光L1を伝送する光伝送路を形成している。第1光伝送ファイバ2には、例えば、光ファイバが適用される。光ファイバは、例えば、コアと、このコアよりも光の屈折率が低く且つコアの周囲を被覆するように位置しているクラッドと、を有する。この場合には、例えば、第1光伝送ファイバ2は、長手方向に沿ってコア内において第1光L1を伝送することができる。第1光伝送ファイバ2の長手方向における長さは、例えば、数十センチメートル(cm)から数十メートル(m)程度に設定される。第1光伝送ファイバ2では、第1入射端部2e1に入射した第1光L1が、第1光伝送ファイバ2内における全反射の繰り返しによって、第1入射端部2e1から第1出射端部2e2まで伝送され得る。そして、例えば、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2から所定の広がり角で第1光L1が放射される。この所定の広がり角は、例えば、第1光伝送ファイバ2の開口数(NA)によって決定され得る。
中継器3は、例えば、光変換装置30を含む。この光変換装置30は、例えば、第1光伝送ファイバ2が伝送した励起光としての第1光L1を受けて、第1光L1の第1波長スペクトルとは異なる波長スペクトル(第2波長スペクトルともいう)を有する第2光L2を発することができる。換言すれば、光変換装置30は、例えば、第1光L1を、この第1光L1の第1波長スペクトルとは異なる第2波長スペクトルを有する第2光L2に変換することができる。ここでは、例えば、光変換装置30は、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2から出射された第1光L1を受ける。光変換装置30が第1光L1に応じて発する第2光L2には、例えば、蛍光が適用される。ここで、例えば、第2光L2が、赤色(Red:R)の波長スペクトルを有する蛍光、緑色(Green:G)の波長スペクトルを有する蛍光および青色(Blue:B)の波長スペクトルを有する蛍光を含んでいる場合が想定される。この場合には、例えば、光変換装置30は、単色の第1光L1を受けて擬似的な白色光としての第2光L2を発することができる。中継器3は、例えば、各種の構成を内蔵する筐体3bを有する。筐体3bは、例えば、第1光L1の照射に応じて光変換装置30で発する熱を外気に放射するためのフィンを有していてもよい。
第2光伝送ファイバ4は、例えば、中継器3から第2光L2を伝送することができる。第2光伝送ファイバ4は、例えば、中継器3から光放射モジュール5まで位置している。具体的には、例えば、第2光伝送ファイバ4の長手方向の一端部(第2入射端部ともいう)4e1が中継器3内に位置している。また、例えば、第2光伝送ファイバ4の長手方向の第2入射端部4e1とは逆の端部(第2出射端部ともいう)4e2が光放射モジュール5内に位置している。これにより、例えば、第2光伝送ファイバ4は、中継器3から光放射モジュール5まで第2光L2を伝送する光伝送路を形成している。中継器3の光変換装置30では、例えば、第2光L2が集光される部分(集光部ともいう)が、第2光伝送ファイバ4の第2入射端部4e1に沿って位置している。第2光伝送ファイバ4には、例えば、第1光伝送ファイバ2と同様に、光ファイバが適用される。第2光伝送ファイバ4の長手方向における長さは、例えば、数十cmから十m程度に設定される。第2光伝送ファイバ4では、第2入射端部4e1に入射した第2光L2が、第2光伝送ファイバ4内における全反射の繰り返しによって、第2入射端部4e1から第2出射端部4e2まで伝送され得る。
光放射モジュール5は、例えば、第2光伝送ファイバ4が伝送した第2光L2を照明システム100の外部の空間(外部空間ともいう)200に放射することができる。光放射モジュール5は、例えば、レンズまたは拡散板などを介して外部空間200の所望のエリアに第2光L2を照明光L0として照射する。光放射モジュール5は、例えば、各種の構成を内蔵する筐体5bを有する。
このような構成を有する照明システム100では、例えば、発光モジュール1から第1光伝送ファイバ2で伝送された第1光L1によって光変換装置30が第2光L2を発する。これにより、例えば、第2光L2を光伝送ファイバで伝送する距離を短くすることができる。このため、例えば、光伝送ファイバにおいて光伝送ファイバの長手方向に対して種々の角度で傾斜する方向に進む第2光L2の一部が伝送途中で散逸して生じる光の損失(光伝送ロスともいう)を生じにくくすることができる。その結果、例えば、第1光L1に応じて照明システム100から放射される第2光L2の光量が増加し得る。また、ここでは、例えば、光放射モジュール5は、光変換装置30を含まない。このため、例えば、光放射モジュール5の温度上昇が生じにくく、光放射モジュール5の小型化を図ることが容易である。したがって、例えば、第1光L1に応じて照明システム100から出射される第2光L2の光量を増加させつつ、照明システム100の外部空間200に照明光L0を放射する光放射モジュール5の小型化を図ることができる。
<1−2.光変換装置>
図2(a)および図2(b)で示されるように、第1実施形態に係る光変換装置30は、例えば、出射部31と、波長変換部32と、第1反射部33と、第2反射部34と、を備えている。光変換装置30の各部は、例えば、中継器3の筐体3bに直接的または他の部材などを介して間接的に固定されている。
出射部31は、例えば、第1波長スペクトルを有する第1光L1を出射することができる。出射部31は、例えば、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2から出射される第1光L1を波長変換部32に導くための光学系を含む。換言すれば、例えば、光学系は、第1波長スペクトルを有する第1光L1を波長変換部32に向けて出射することができる。光学系には、例えば、第1出射端部2e2から所定の広がり角で出射される発散光の形態を有する第1光L1を、平行光などに変換する光学レンズなどが適用される。換言すれば、出射部31は、例えば、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2から出射される第1光L1を平行光の状態とする光学系を含む。本開示では、平行光には、例えば、すべての光線が完全に平行である光だけでなく、光学系の光軸に対するすべての光線の傾きが数度程度以内にある光(略平行光ともいう)が含まれてもよい。このため、本開示では、平行光の状態は、例えば、すべての光線が平行である状態、および光学系の光軸に対するすべての光線の傾きが数度程度以内にある光(略平行光)の状態を含み得る。別の観点から言えば、本開示では、平行光は、例えば、光の広がり角がマイナス数度からプラス数度の範囲内にある概ね平行である光(略平行光)を含み得る。このため、本開示では、平行光の状態は、例えば、光の広がり角がマイナス数度からプラス数度の範囲内にある概ね平行光(略平行光)の状態を含み得る。
第1実施形態では、例えば、出射部31は、波長変換部32に第1光L1を平行光の状態で照射する。ここで、出射部31の光学系には、例えば、第1出射端部2e2から所定の広がり角で出射される第1光L1を、平行光に変換することができる光学レンズが適用される。光学レンズには、例えば、コリメータレンズが適用される。図2(a)および図2(b)の例では、第1出射端部2e2は、−X方向に向けて第1光L1を放射し、出射部31としてのコリメータレンズは、−X方向に向けて第1光L1を平行光の状態で出射する。ここでは、出射部31の光軸31pは、例えば、−X方向に伸びるように位置している。ここで、例えば、コリメータレンズには、第1出射端部2e2から所定の広がり角で出射される第1光L1を平行光に変換する際に適宜収差を補正することが可能な非球面レンズが含まれていてもよい。コリメータレンズの素材には、例えば、第1光L1の第1波長スペクトルに対して十分な透過率を有する光学ガラスが適用される。出射部31は、例えば、第1出射端部2e2から出射される第1光L1を平行光に変換することが可能であれば、コリメータレンズ以外の光学素子を含んでいてもよい。出射部31の光学系は、例えば、第1出射端部2e2から出射された第1光L1を低損失で波長変換部32に導くための導光部を含んでいてもよい。
波長変換部32は、例えば、出射部31から出射された第1光L1の照射に応じて、第1波長スペクトルとは異なる第2波長スペクトルを有する第2光L2を発することができる。波長変換部32には、例えば、第1波長スペクトルを有する第1光L1を吸収し、第2波長スペクトルを有する第2光L2を放射する、蛍光体などを含む素子(波長変換素子ともいう)が適用される。波長変換部32は、例えば、波長変換素子として、蛍光体を含む固形状の部材(蛍光体部材ともいう)を含む。蛍光体は、例えば、励起光としての第1光L1の照射に応じて、第2光L2としての蛍光を発することができる。第2光L2の第2波長スペクトルにおける最大のピークを示す波長(ピーク波長ともいう)は、例えば、第1光L1の第1波長スペクトルにおけるピーク波長よりも大きくてもよいし、第1光L1の第1波長スペクトルにおけるピーク波長よりも小さくてもよい。蛍光体部材としては、例えば、樹脂もしくはガラスなどの透明な材料中に、励起光としての第1光L1の照射に応じて第2光L2としての蛍光をそれぞれ発する多数の蛍光体の粒子が含有されている、ペレット状の部材(蛍光体ペレットともいう)が採用される。蛍光体ペレットは、例えば、加熱成型などで形成され得る。
第1実施形態では、例えば、蛍光体部材は、平板状の透明な材料中に、多数の蛍光体の粒子が分散された形態を有する。換言すれば、例えば、蛍光体部材は、平板状の形態を有する。図2(a)から図3の例では、蛍光体部材は、YZ平面に沿った表裏面を有し、X軸方向に沿った方向に厚さを有する。換言すれば、平板状の波長変換部32の表裏面は、例えば、出射部31が出射する第1光L1の進行方向(−X方向)に沿った法線を有する。ここでは、波長変換部32は、例えば、+X方向の端部(前面部ともいう)32fと、−X方向の端部(裏面部ともいう)32sと、を有する。例えば、前面部32fおよび裏面部32sは、それぞれYZ平面に沿った形状を有する。
多数の蛍光体の粒子には、例えば、励起光の照射に応じて蛍光をそれぞれ発する1種類以上の蛍光体の粒子が適用される。例えば、1種類以上の蛍光体に複数種類の蛍光体が適用される場合には、複数種類の蛍光体には、励起光の照射に応じて、第1の色の蛍光を発する蛍光体、および励起光の照射に応じて第1の色とは異なる第2の色の蛍光を発する蛍光体、が適用され得る。より具体的には、複数種類の蛍光体には、例えば、励起光の照射に応じて赤色(R)の蛍光を発する蛍光体(赤色蛍光体ともいう)と、励起光の照射に応じて緑色(G)の蛍光を発する蛍光体(緑色蛍光体ともいう)と、励起光の照射に応じて青色(B)の蛍光を発する蛍光体(青色蛍光体ともいう)と、が適用される。複数種類の蛍光体は、例えば、励起光の照射に応じて青緑色の蛍光を発する蛍光体(青緑色蛍光体ともいう)および励起光の照射に応じて黄色の蛍光を発する蛍光体(黄色蛍光体ともいう)など、励起光の照射に応じて種々の波長の蛍光を発する蛍光体を含んでいてもよい。
赤色蛍光体には、例えば、励起光としての第1光L1の照射に応じて発する蛍光の波長スペクトルのピーク波長が620nmから750nm程度の範囲にある蛍光体が適用される。赤色蛍光体の材料には、例えば、CaAlSiN:Eu、YS:Eu、Y:Eu、SrCaClAlSiN:Eu2+、CaAlSiN:EuまたはCaAlSi(ON):Euなどが適用される。緑色蛍光体には、例えば、励起光としての第1光L1の照射に応じて発する蛍光の波長スペクトルのピーク波長が495nmから570nm程度の範囲にある蛍光体が適用される。緑色蛍光体の材料には、例えば、β−SiAlON:Eu、SrSi(O,Cl):Eu、(Sr,Ba,Mg)SiO:Eu2+、ZnS:Cu,AlまたはZnSiO:Mnなどが適用される。青色蛍光体には、例えば、励起光としての第1光L1の照射に応じて発する蛍光の波長スペクトルのピーク波長が450nmから495nm程度の範囲にある蛍光体が適用される。青色蛍光体の材料には、例えば、(BaSr)MgAl1017:Eu、BaMgAl1017:Eu、(Sr,Ca,Ba)10(POCl:Euまたは(Sr,Ba)10(PO13:Euなどが適用される。青緑色蛍光体には、例えば、励起光としての第1光L1の照射に応じて発する蛍光の波長スペクトルのピーク波長が495nm程度の範囲にある蛍光体が適用される。青緑色蛍光体の材料には、例えば、SrAl1435:Euなどが適用される。黄色蛍光体には、例えば、励起光としての第1光L1の照射に応じて発する蛍光の波長スペクトルのピーク波長が570nmから590nm程度の範囲にある蛍光体が適用される。黄色蛍光体の材料には、例えば、SrSi(O,Cl):Euなどが適用される。ここでは、かっこ内の元素の割合は、分子式の範囲内で任意に設定され得る。
第1反射部33は、例えば、波長変換部32が発した第2光L2を反射する面(第1反射面ともいう)33rを有する。第1反射面33rは、例えば、仮想的な回転楕円面(仮想回転楕円面ともいう)33eに沿った形状を有する。換言すれば、第1反射部33には、例えば、仮想回転楕円面33eに沿った形状の第1反射面33rを有する楕円ミラーが適用される。第1反射部33の素材には、例えば、第2光L2の第2波長スペクトルの波長域について高い分光反射率を有する素材が適用される。具体的には、第1反射部33は、例えば、透明なガラスもしくは樹脂の表面にアルミニウムなどの金属膜が形成された構成を有する。また、仮想回転楕円面33eは、例えば、2つの焦点F1を有する。2つの焦点F1は、1つ目の焦点(第1焦点ともいう)F1aと、2つ目の焦点(第3焦点ともいう)F1bと、を含む。第1焦点F1aは、例えば、波長変換部32のうちの出射部31からの第1光L1が照射される領域(被照射領域ともいう)32iに沿って位置している。ここで、第1焦点F1aが被照射領域32iに沿って位置している態様には、例えば、第1焦点F1aが被照射領域32i上に位置している態様、および第1焦点F1aが被照射領域32iに近接している態様が含まれる。仮想回転楕円面33eには、例えば、楕円をこの楕円の長軸を回転軸(第1回転軸ともいう)33aとして回転させた際に、この楕円が描く軌跡によって形成される面が適用される。
図2(a)および図2(b)の例では、第1回転軸33aは、−X方向に伸びる光軸31pに沿って位置している。例えば、第1回転軸33aは、光軸31pと重なっていてもよいし、光軸31pと略平行な状態で光軸31pから若干ずれていてもよい。本開示では、略平行には、例えば、完全な平行と、完全な平行から数度程度以内でずれた相対的な角度関係と、が含まれ得る。波長変換部32は、例えば、図3で示されるように、第1回転軸33aにそれぞれ垂直である前面部32fおよび裏面部32sを有する。ここで、第1反射部33には、例えば、椀状のリフレクタが適用される。第1反射部33は、−X方向に向けて開口している開口部33oを有する。第1反射面33rは、例えば、+X方向の側から波長変換部32を囲むように位置している。換言すれば、第1反射部33のうちの波長変換部32側に位置している第1反射面33rは、例えば、第1回転軸33aに沿った方向に凹んでいる形状を有する。第1反射面33rにおける第1回転軸33aに垂直な断面は、例えば、円形状の形状を有する。第1反射面33rにおける第1回転軸33aに垂直な円形状の断面の直径は、例えば、−X方向に進むほど大きくなっている。第1反射面33rのうちの第1回転軸33aに垂直な円形状の断面における直径の最大値は、例えば、5cmから6cm程度とされる。また、第1反射部33は、例えば、第1回転軸33aに沿うように位置している貫通孔33hを有する。出射部31は、例えば、貫通孔33hを介して波長変換部32に第1光L1を照射することができる。出射部31は、例えば、貫通孔33hに挿入された状態で位置していてもよい。
ここでは、例えば、仮想回転楕円面33eの第1焦点F1aが、波長変換部32の被照射領域32iに沿って位置している。このため、例えば、第1反射面33rは、波長変換部32から発せられる第2光L2を仮想回転楕円面33eの第1焦点F1aとは異なる第3焦点F1bに集光することができる。ここで、例えば、第3焦点F1bが、第2光伝送ファイバ4の第2入射端部4e1に沿って位置していれば、第2光伝送ファイバ4に入射される第2光L2の光量が増加し得る。換言すれば、例えば、光変換装置30から出射される第2光L2の光量が増加し得る。中継器3においては、第2光伝送ファイバ4は、例えば、第1焦点F1aと第3焦点F1bとを通る直線状の仮想的な第1回転軸33aに沿って位置している。そして、第2光伝送ファイバ4の第2入射端部4e1は、例えば、第1回転軸33aに対して垂直に配置されている。ここで、例えば、第1反射面33rが波長変換部32から放射される第2光L2を反射して第3焦点F1bに集光させる角度(集光角度ともいう)は、第2光伝送ファイバ4の開口数(NA)に合わせて適宜設定され得る。そして、例えば、第1反射面33rによる第2光L2の集光角度および第2光伝送ファイバ4の開口数(NA)に合わせて、仮想回転楕円面33eの形状および第2入射端部4e1の開口の寸法などが、適宜設定され得る。
第2反射部34は、例えば、出射部31から出射されて波長変換部32に照射された第1光L1のうちの波長変換部32を透過した光(第1部分光ともいう)を、波長変換部32に集光させるように反射することができる面(第2反射面ともいう)34rを有する。第2反射面34rは、例えば、仮想的な回転放物面(仮想回転放物面ともいう)34pに沿った形状を有する。換言すれば、第2反射部34には、例えば、仮想回転放物面34pに沿った形状の第2反射面34rを有するミラー(放物面ミラーともいう)が適用される。仮想回転放物面34pは、例えば、1つの焦点(第2焦点ともいう)F2を有する回転放物面(第2回転放物面ともいう)である。第2焦点F2は、例えば、第1焦点F1aに一致もしくは近接している。換言すれば、第2焦点F2は、例えば、被照射領域32iに沿って位置している。第2焦点F2が被照射領域32iに沿って位置している態様には、例えば、第2焦点F2が被照射領域32i上に位置している態様、および第2焦点F2が被照射領域32iに近接している態様が含まれる。仮想回転放物面34pには、例えば、放物線をこの放物線の対称軸を回転軸(第2回転軸ともいう)34aとして回転させた際に、この放物線が描く軌跡によって形成される面が適用される。図2(a)および図2(b)の例では、仮想回転放物面34pの第2回転軸34aは、−X方向に伸びる第1回転軸33aに沿って位置している。第2回転軸34aは、例えば、第1回転軸33aと重なっていてもよいし、第1回転軸33aと略平行な状態で第1回転軸33aから若干ずれていてもよい。
第2反射部34には、例えば、椀状のリフレクタが適用される。第2反射面34rは、例えば、波長変換部32を挟んで、出射部31とは逆側に位置している。換言すれば、第2反射面34rは、−X方向の側から波長変換部32に対向するように位置している。そして、第2反射部34のうちの波長変換部32側に位置している第2反射面34rは、例えば、第2回転軸34aに沿った方向に凹んでいる形状を有する。第2反射面34rにおける第2回転軸34aに垂直な断面は、例えば、円形状の形状を有する。第2反射面34rのうちの第2回転軸34aに垂直な円形状の断面における直径の最大値は、例えば、1cm程度以下とされる。
第1実施形態に係る光変換装置30では、例えば、出射部31が出射した平行光の状態の第1光L1が波長変換部32に照射される。このとき、例えば、波長変換部32に照射された第1光L1の一部の光(第1部分光)が、波長変換部32で吸収されることなく、波長変換部32を透過し得る。仮想回転放物面34pに沿った第2反射面34rは、例えば、波長変換部32を透過した平行光の状態の第1光L1の第1部分光を反射することで、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2に向けて第1光L1の第1部分光を集光することができる。換言すれば、第2反射面34rは、例えば、波長変換部32を透過した第1光L1の一部の光(第1部分光)を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に向けて集光させるように反射することができる。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、波長変換部32に対する励起光としての第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30から出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
また、光変換装置30は、例えば、透明体35を備えていてもよい。透明体35は、例えば、第1光L1が透過する分光透過率を有する。透明体35は、例えば、第2光L2が透過する分光透過率を有していてもよい。透明体35は、例えば、第1面35fと、この第1面35fとは逆側に位置している第2面35sと、を有する。第1面35fは、例えば、波長変換部32が位置している面である。換言すれば、波長変換部32は、例えば、第1面35fに沿って位置している。第2面35sは、例えば、仮想回転放物面34pに沿った形状を有する。そして、第2反射面34rは、例えば、第2面35sに沿って位置している。これにより、例えば、透明体35によって波長変換部32および第2反射部34を保持することができる。そして、例えば、波長変換部32と第2反射面34rとの位置関係を容易に設定することができる。その結果、例えば、波長変換部32に対する励起光としての第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30から出射される、第2光L2の光量が容易に増加し得る。
図2(a)から図3の例では、第1面35fは、出射部31が位置している+X方向を向いたYZ平面に沿った平坦な面である。第2面35sは、−X方向に張り出すような仮想回転放物面34pに沿った形状を有する。より具体的には、透明体35は、例えば、平坦な第1面35fと、仮想回転放物面34pに沿った第2面35sと、第1面35fと第2面35sとを接続している外周面としての第3面35tと、を有するレンズ状の形状を有する。透明体35の第1面35fには、例えば、波長変換部32の裏面部32sが接合されている。ここで、例えば、第2面35sの形状は、仮想回転放物面34pの第2焦点F2が第1面35fに沿って位置するように決定される。これにより、例えば、透明体35の第1面35fに沿って波長変換部32を配置することで、第2焦点F2を波長変換部32に沿って位置させることができる。ここでは、例えば、透明体35の平坦な第1面35fに、平板状の波長変換部32の平坦な裏面部32sが接するように接着されている。図3の例では、透明体35の第1面35fと波長変換部32の裏面部32sとが接した状態で、波長変換部32の周縁部の段差部32stと透明体35の第1面35fとの隙間に、接着剤3abが充填された状態で位置している。これにより、例えば、透明体35の第1面35fに、波長変換部32の裏面部32sが接するように、透明体35の第1面35fに波長変換部32が接着され得る。接着剤3abには、例えば、エポキシ樹脂系などの熱硬化性の接着剤などが適用される。
透明体35の素材には、例えば、一般的な光学ガラスのうちの最も熱伝導率が高い素材(S−BSL7)における熱伝導率である1.13ワット毎メートル毎ケルビン(W/m・K)よりも1桁高い熱伝導率を有する素材が適用される。例えば、透明体35の素材には、10W/m・K以上の熱伝導率を有する素材が適用される。具体的には、透明体35の素材には、例えば、スピネル、サファイア、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(Yttrium Aluminum Garnet:YAG)、酸化イットリウム(Y)、酸化スカンジウム(Sc)、酸化ルテチウム(Lu)または酸化マグネシウム(MgO)などが適用される。スピネルの熱伝導率は、約24W/m・Kである。サファイアの熱伝導率は、約37W/m・Kである。YAGの熱伝導率は、約11.4W/m・Kである。Yの熱伝導率は、約14.7W/m・Kである。Scの熱伝導率は、約17W/m・Kである。Luの熱伝導率は、約12.2W/m・Kである。MgOの熱伝導率は、約55W/m・Kである。このように、例えば、波長変換部32を保持している透明体35が高い熱伝導率を有していれば、波長変換部32が第1光L1の照射に応じて発熱しても、透明体35を介して波長変換部32からの放熱が促進され得る。これにより、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1のエネルギーが上昇しても、波長変換部32の蛍光物質などが温度上昇によって劣化しにくくなり、第1光L1の照射に応じて出射される第2光L2の光量が低下しにくい。したがって、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
また、第2反射部34は、例えば、透明体35の第2面35s上に位置している膜状の反射膜であってもよい。例えば、透明体35の第2面35s上に、真空蒸着法またはスパッタリング法などを用いて誘電体多層膜または金属膜を成膜することで、第2反射部34が形成され得る。第2反射部34は、例えば、第1光L1および第2光L2を反射する分光反射率を有する。これにより、第2反射面34rは、例えば、第1光L1の照射に応じて波長変換部32から第2反射面34rに向けて放射される第2光L2を第1反射面33rに向けて反射し得る。
また、光変換装置30は、例えば、保持部36を備えていてもよい。第1実施形態では、保持部36は、例えば、透明体35を保持している。図2(a)および図2(b)の例では、保持部36は、第1反射部33の開口部33oを塞ぐように位置している。保持部36には、例えば、第2光L2の第2波長スペクトルの波長域について、高い透過率を有する部材が適用される。具体的には、保持部36には、例えば、ガラス板などの透明な板状の部材が適用される。保持部36は、例えば、第1反射部33に接合された状態で位置していてもよい。また、保持部36は、例えば、第1回転軸33aに沿うように貫通している貫通孔36hを有する。例えば、透明体35が貫通孔36hに嵌合しているとともに保持部36に接着剤などで固定されている態様が採用される。
<1−3.第1実施形態のまとめ>
第1実施形態に係る光変換装置30は、例えば、第1光L1を出射する出射部31と、第1光L1の照射に応じて第2光L2を発する波長変換部32と、第2光L2を反射する第1反射面33rを有する第1反射部33と、第1光L1のうちの波長変換部32を透過した第1部分光を、波長変換部32に集光させるように反射する第2反射面34rを有する第2反射部34と、を備えている。第1反射面33rは、例えば、波長変換部32のうちの出射部31からの第1光L1が照射される被照射領域32iに沿って位置している第1焦点F1aを有する、仮想回転楕円面33eに沿った形状を有する。そして、第2反射面34rは、例えば、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する、仮想回転放物面34pに沿った形状を有する。
このような構成が採用されることで、例えば、第2反射面34rは、波長変換部32を透過した第1光L1の一部の光(第1部分光)を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に向けて集光させるように反射することができる。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、波長変換部32に対する励起光としての第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30から出射される、第2光L2の光量が増加し得る。したがって、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。そして、第1実施形態に係る照明システム100では、例えば、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
<2.他の実施形態>
本開示は上述の第1実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良などが可能である。
<2−1.第2実施形態>
上記第1実施形態において、例えば、図4(a)および図4(b)で示されるように、出射部31が、第1光L1を第1焦点F1aもしくは第1焦点F1aに近接する点に集光するような集束光(収斂光ともいう)の状態で波長変換部32に照射し、第2反射面34rが、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する仮想的な半球面(仮想半球面ともいう)34sに沿った形状を有していてもよい。ここで、集束光(収斂光)は、例えば、焦点に向けて光線が集まる光のことをいう。ここでは、例えば、波長変換部32を透過する第1光L1の一部の光(第1部分光)は、第1焦点F1aもしくは第1焦点F1aに近接する点から光線が拡がるように進む発散光の形態を有する。第2反射部34のうちの波長変換部32側において仮想半球面34sに沿って位置している第2反射面34rは、例えば、光軸31pに沿った方向に凹んでいる形状を有する。このため、例えば、仮想半球面34sに沿った形状を有する第2反射面34rは、波長変換部32を透過した発散光の形態を有する第1光L1の一部の光(第1部分光)を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に向けて集光させるように反射することができる。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、波長変換部32に対する励起光としての第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30から出射される、第2光L2の光量が増加し得る。したがって、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。そして、このような光変換装置30を含む照明システム100では、例えば、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
図4(a)および図4(b)で示される第2実施形態に係る光変換装置30の一構成例は、図2(a)および図2(b)で示された第1実施形態に係る光変換装置30の一構成例がベースとされて、出射部31、第2反射部34および透明体35の形状が変更された形態を有する。具体的には、出射部31の光学系に、第1出射端部2e2から所定の広がり角で出射される第1光L1を集束光(収斂光)に変換することができる光学レンズとしてのコンデンサレンズが適用されている。第2反射部34は、出射部31から波長変換部32に第1光L1が進む方向(−X方向)に向けて凸状の仮想半球面34sに沿った形状を有する。透明体35の第2面35sは、出射部31から波長変換部32に第1光L1が進む方向(−X方向)に張り出すような仮想半球面34sに沿った形状を有する。
<2−2.第3実施形態>
上記第1実施形態において、例えば、出射部31、波長変換部32および第2反射部34の配置ならびに第1反射部33の形状が、適宜変更されてもよい。例えば、図5(a)および図5(b)で示されるように、被照射領域32iが波長変換部32の−X側に位置し、出射部31が、被照射領域32iに斜め方向から第1光L1を照射してもよい。具体的には、例えば、第1反射面33rが、仮想回転楕円面33eにおける第1回転軸33aに垂直な断面の径D33が第1回転軸33aに沿った第1方向(−X方向)に進むにつれて大きくなる形状を有しており、被照射領域32iが、波長変換部32のうちの第1方向(−X方向)の端部に位置していてもよい。また、例えば、第2反射面34rは、第1方向(−X方向)とは逆の第2方向(+X方向)において、第1回転軸33aに垂直であり且つ第1焦点F1aを通る仮想的な平面(第1仮想平面ともいう)P1からずれた領域に位置していてもよい。また、例えば、出射部31は、第1仮想平面P1から第1方向(−Y方向)にずれた領域に位置していてもよい。さらに、例えば、出射部31の光軸31pが、第1回転軸33aに対して傾斜していてもよい。換言すれば、例えば、出射部31から波長変換部32に向かう第1光L1の進行方向が、第1回転軸33aに対して傾斜していてもよい。そして、例えば、第1反射面33rが仮想回転楕円面33eに沿って位置しており、出射部31は、第1反射面33rから仮想回転楕円面33eの第1焦点F1aとは異なる第3焦点F1bに向かう第2光L2の光路からずれた領域に位置していてもよい。
このような構成が採用されれば、例えば、第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を波長変換部32および第2反射部34が遮りにくい。これにより、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。また、例えば、透明体35および第2反射部34を大きくしても、第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を波長変換部32および第2反射部34が遮りにくい。このため、例えば、波長変換部32が第1光L1の照射に応じて発熱しても、透明体35を介した波長変換部32からの放熱が促進され得る。これにより、例えば、光変換装置30では、励起光としての第1光L1のエネルギーが上昇しても、波長変換部32の蛍光物質などが温度上昇によって劣化しにくくなり、第1光L1の照射に応じて出射される第2光L2の光量が低下しにくい。したがって、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
図5(a)および図5(b)で示される第3実施形態に係る光変換装置30の第1構成例は、図2(a)および図2(b)で示された第1実施形態に係る光変換装置30の一構成例がベースとされて、出射部31、波長変換部32および第2反射部34の配置ならびに第1反射部33、第2反射部34および透明体35の形状などが変更された形態を有する。具体的には、出射部31が、仮想回転楕円面33eの第1回転軸33aに垂直であり且つ第1焦点F1aを通る第1仮想平面P1から第1方向(−Y方向)にずれた領域に位置している。換言すれば、出射部31が、波長変換部32よりも−X側に位置している。出射部31の光軸31pは、仮想回転楕円面33eの第1回転軸33aに対して傾斜している。出射部31は、波長変換部32に対して斜め方向から第1光L1を平行光の状態で照射することができる。前面部32fおよび裏面部32sは、それぞれYZ平面に沿った形状を有する。波長変換部32において、前面部32fが−X側に位置し、裏面部32sが+X側に位置している。波長変換部32において、被照射領域32iが−X側に位置している。第1反射部33が、第1回転軸33aに垂直であり且つ第1焦点F1aを通る第1仮想平面P1よりも−X側に位置している。第1反射面33rは、被照射領域32iに沿って位置している第1焦点F1aを有する仮想回転楕円面33eに沿った形状を有する。第2反射部34と出射部31とが波長変換部32を挟むように位置している。第2反射面34rが、出射部31の光軸31pに沿った対称軸を第2回転軸34aとした仮想回転放物面34pに沿った形状を有する。第2回転軸34aは、例えば、光軸31pと一致していてもよいし、光軸31pと略平行であって光軸31pと若干ずれていてもよい。仮想回転放物面34pは、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する。また、透明体35の−X方向を向いた第1面35fに沿って波長変換部32が位置しているとともに、透明体35の+X方向を向いた第2面35sに沿って第2反射面34rが位置している。そして、第2面35sが、仮想回転放物面34pに沿った形状を有する。
ここでは、例えば、第2反射面34rは、波長変換部32を透過した平行光の状態の第1光L1の第1部分光を反射する。このとき、例えば、被照射領域32iに沿って位置している第1焦点F1aに一致もしくは近接している仮想回転放物面34pの第2焦点F2に向けて第1光L1の第1部分光が集光され得る。換言すれば、第2反射面34rは、例えば、波長変換部32を透過した第1光L1の第1部分光を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に集光させるように反射することができる。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、波長変換部32に対する励起光としての第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30から出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
ここで、例えば、図6(a)および図6(b)で示されるように、出射部31が、第1光L1を第1焦点F1aもしくは第1焦点F1aに近接する点に集光するような集束光の状態で波長変換部32に照射し、第2反射面34rが、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する仮想半球面34sに沿った形状を有していてもよい。第2反射部34のうちの波長変換部32側において仮想半球面34sに沿って位置している第2反射面34rは、例えば、光軸31pに沿った方向に凹んでいる形状を有する。ここでは、例えば、波長変換部32を透過する第1光L1の第1部分光は、第1焦点F1aもしくは第1焦点F1aに近接する点から光線が拡がるように進む発散光の形態を有する。これに対して、例えば、仮想半球面34sに沿った形状を有する第2反射面34rは、波長変換部32を透過した発散光の形態を有する第1光L1の第1部分光を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に集光させるように反射する。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、波長変換部32に対する励起光としての第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30から出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
図6(a)および図6(b)で示される第3実施形態に係る光変換装置30の第2構成例は、図5(a)および図5(b)で示された第3実施形態に係る光変換装置30の第1構成例がベースとされている。具体的には、出射部31の光学系に、第1出射端部2e2から所定の広がり角で出射される第1光L1を集束光(収斂光)に変換することができる光学素子としてのコンデンサレンズが適用されている。第2反射部34のうちの波長変換部32側において仮想半球面34sに沿って位置している第2反射面34rは、光軸31pに沿った方向に凹んでいる形状を有する。また、透明体35の第2面35sが、出射部31から波長変換部32に第1光L1が進む方向(+X方向)に張り出すような仮想半球面34sに沿った形状を有する。
<2−3.第4実施形態>
上記第1実施形態において、例えば、図7(a)および図7(b)で示されるように、第1反射面33rは、仮想回転楕円面33eの第1回転軸33aに沿った仮想的な平面(第2仮想平面ともいう)P2に垂直な方向(第3方向ともいう)において、第2仮想平面P2からずれた領域に位置していてもよい。さらに、例えば、第1反射部33は、出射部31と波長変換部32との間に位置しているとともに、出射部31から波長変換部32に向かう第1光L1を透過し且つ波長変換部32から第1反射面33rに向かう第2光L2を第1反射面33rで反射してもよい。さらに、例えば、波長変換部32は、第2仮想平面P2に沿った領域に位置していてもよい。そして、例えば、第2反射面34rは、第3方向とは逆の第4方向において波長変換部32からずれた領域に位置していてもよい。ここで、例えば、第2仮想平面P2は、XY平面に沿った平面とされ、第3方向は、+Z方向とされ、第4方向は、−Z方向とされる。
このような構成が採用されれば、例えば、第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を波長変換部32および第2反射部34が遮りにくい。これにより、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。また、例えば、透明体35および第2反射部34を大きくしても、第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を波長変換部32および第2反射部34が遮りにくい。このため、例えば、波長変換部32が第1光L1の照射に応じて発熱しても、透明体35を介して波長変換部32からの放熱が促進され得る。これにより、例えば、光変換装置30では、励起光としての第1光L1のエネルギーが上昇しても、波長変換部32の蛍光物質などが温度上昇によって劣化しにくくなり、第1光L1の照射に応じて出射される第2光L2の光量が低下しにくい。したがって、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
図7(a)および図7(b)で示される第4実施形態に係る光変換装置30の第1構成例は、図2(a)および図2(b)で示された第1実施形態に係る光変換装置30の一構成例がベースとされて、出射部31、波長変換部32、第1反射部33および第2反射部34の配置、ならびに第1反射部33の形状および特性が変更された形態を有する。
具体的には、第1反射面33rは、仮想回転楕円面33eに沿った形状を有する。仮想回転楕円面33eの第1焦点F1aは、波長変換部32の被照射領域32iに沿って位置している。ところで、ここでは、第1反射面33rは、仮想回転楕円面33eのX軸方向に沿って伸びている第1回転軸33aに沿った、XY平面に沿う第2仮想平面P2に垂直な第3方向(+Z方向)において、第2仮想平面P2からずれた領域に位置している。第1反射部33は、第3方向(+Z方向)において、出射部31と波長変換部32との間に位置している。第1反射部33は、第1光L1の波長域の光を透過し、第2光L2の波長域の光を第1反射面33rで反射する特性を有する。この第1反射部33は、例えば、第1光L1および第2光L2を透過するガラスなどの透明体の表面に、第1光L1を透過し且つ第2光L2を反射する分光反射率を有する膜(光学膜ともいう)を成膜することで形成され得る。光学膜には、例えば、誘電体多層膜が適用される。誘電体多層膜は、例えば、誘電体の薄膜が複数回繰り返して積層された構造を有する。誘電体としては、例えば、酸化ケイ素(SiO)、酸化チタン(TiO)、酸化アルミニウム(Al)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化タンタル(Ta)および酸化ニオブ(Nb)のうちの1つ以上の材料が採用される。例えば、誘電体多層膜を構成する複数の誘電体の薄膜の膜厚を適宜設定することで、誘電体多層膜における第1光L1を透過し且つ第2光L2を反射する分光反射率が実現され得る。これにより、第1反射面33rは、出射部31から波長変換部32に向かう第1光L1を透過し、波長変換部32から第1反射面33rに向かう第2光L2を第1反射面33rで反射することができる。
ここで、第1反射部33は、第2仮想平面P2よりも第3方向(+Z方向)にずれた領域に位置している半椀状の形状を有する。第1反射面33rは、第3方向(+Z方向)の側から波長変換部32を囲むように位置している。第1反射部33のうちの波長変換部32側に位置している第1反射面33rは、回転軸2pに沿った方向および光軸31pに沿った方向に凹んでいるような形状を有する。このため、第1反射部33は、例えば、−X方向に向けて開口している開口部33oを有する。第1反射面33rのうちの仮想回転楕円面33eの第1回転軸33aに垂直な断面は、半円弧状の形状を有する。第1反射面33rのうちの第1回転軸33aに垂直な半円弧状の断面の直径は、−X方向に進むほど大きくなっている。ここで、例えば、第2光伝送ファイバ4の第2入射端部4e1は、半椀状の第1反射面33rに対向するように配置される。具体的には、例えば、第2入射端部4e1は、半椀状の第1反射面33rの中心部に向くように位置している。
出射部31は、例えば、第1反射部33から第3方向(+Z方向)にずれた領域に位置している。出射部31は、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2から出射される第1光L1を波長変換部32に向けて出射することができる。これにより、出射部31から波長変換部32に向かう第1光L1は、第1反射部33を透過する。ここでは、出射部31の光軸31pは、第2仮想平面P2に交差している。より具体的には、出射部31の光軸31pが、第2仮想平面P2に直交している態様が採用される。出射部31の光学系は、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2から出射される第1光L1を平行光の状態とする光学素子としてのコリメータレンズを含む。これにより、第1光L1が平行光の状態で波長変換部32に照射される。
波長変換部32は、第1反射面33rよりも第4方向(−Z方向)にずれた領域に位置しているとともに、第2仮想平面P2に沿った領域に位置している。換言すれば、第3方向(+Z方向)において、出射部31と波長変換部32との間に第1反射部33が位置している。波長変換部32には、XY平面に沿った平板状の形状を有する蛍光体部材が適用される。蛍光体部材は、例えば、XY平面に沿った表裏面を有し、Z軸方向に沿った方向に厚さを有する。換言すれば、平板状の波長変換部32の表裏面は、出射部31が出射する第1光L1の進行方向(−Z方向)に沿った法線を有する。より具体的には、波長変換部32は、+Z方向の端部(前面部)32fと、−Z方向の端部(裏面部)32sと、を有する。このため、波長変換部32において、出射部31からの第1光L1が照射される被照射領域32iが波長変換部32の+Z側に位置している。
第2反射面34rは、例えば、波長変換部32から第4方向(−Z方向)にずれた領域に位置している。第2反射面34rは、例えば、仮想回転放物面34pに沿った形状を有する。図7(a)および図7(b)の例では、仮想回転放物面34pの第2回転軸34aは、Z軸方向に沿って伸びる第1回転軸33aに沿って位置している。換言すれば、第2反射部34には、仮想回転放物面34pに沿った形状の第2反射面34rを有するミラー(放物面ミラーともいう)が適用される。仮想回転放物面34pは、例えば、1つの焦点(第2焦点)F2を有する回転放物面(第2回転放物面ともいう)である。第2焦点F2は、例えば、仮想回転楕円面33eの第1焦点F1aに一致もしくは近接している。
第2反射部34には、例えば、椀状のリフレクタが適用される。第2反射面34rは、例えば、波長変換部32を挟んで、出射部31とは逆側に位置している。換言すれば、第2反射面34rは、−Z方向の側から波長変換部32に対向するように位置している。第2反射部34のうちの波長変換部32側に位置している第2反射面34rは、光軸31pに沿った方向に凹んでいる形状を有する。第2反射面34rにおける第2回転軸34aに垂直な断面は、例えば、円形状の形状を有する。第2反射面34rのうちの第2回転軸34aに垂直な円形状の断面における直径の最大値は、例えば、1cmから5cm程度とされる。
透明体35は、+Z方向を向いている第1面35fと、−Z方向を向いている第2面35sと、を有する。そして、第2面35sが、出射部31の光軸31pに沿った対称軸を回転軸(第2回転軸)34aとした仮想回転放物面34pに沿った形状を有する。ここで、第2回転軸34aは、例えば、光軸31pと一致していてもよいし、光軸31pと略平行であって光軸31pと若干ずれていてもよい。
ここで、光変換装置30は、例えば、波長変換部32、第2反射部34および透明体35を保持している筐体37を備えていてもよい。筐体37には、例えば、光軸31pに沿って貫通する貫通孔37hと、貫通孔37hの−Z方向の開口において貫通孔37hの内部空間に向けて突出しているストッパ部37sと、を有する円筒状の部材が適用される。そして、例えば、第2面35s上に第2反射部34が形成された透明体35を、+Z側から貫通孔37hに嵌合させるとともに、透明体35の第1面35fに接するように波長変換部32を配した状態で、貫通孔37hの内壁部の雌ネジ部に、円環状の押さえ部材38の外周部の雄ネジ部を嵌合させてもよい。これにより、例えば、波長変換部32と透明体35とが、ストッパ部37sと押さえ部材38とによって挟持されることで、透明体35の第1面35fに波長変換部32の裏面部32sを押し当てられた状態となる。
ここでは、例えば、第2面35sに沿って位置している第2反射面34rは、第1面35fに沿って位置している波長変換部32を透過した平行光の状態の第1光L1の第1部分光を反射する。このとき、例えば、第1焦点F1aに一致もしくは近接している仮想回転放物面34pの第2焦点F2に向けて第1光L1の第1部分光が集光され得る。換言すれば、第2反射面34rは、例えば、波長変換部32を透過した第1光L1の第1部分光を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に集光させるように反射することができる。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、波長変換部32に対する励起光としての第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30から出射される、第2光L2の光量が増加し得る。また、例えば、波長変換部32から発せられて第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を、波長変換部32および第2反射部34が遮りにくい。これにより、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。そして、例えば、透明体35および第2反射部34を大きくしても、第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を波長変換部32および第2反射部34が遮りにくい。このため、例えば、波長変換部32が第1光L1の照射に応じて発熱しても、透明体35を介して波長変換部32からの放熱が促進され得る。これにより、例えば、光変換装置30では、励起光としての第1光L1のエネルギーが上昇しても、波長変換部32の蛍光物質などが温度上昇によって劣化しにくくなり、励起光に応じて出射される第2光L2の光量が低下しにくい。したがって、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
ここで、例えば、図8(a)および図8(b)で示されるように、出射部31が、第1光L1を第1焦点F1aもしくは第1焦点F1aに近接する点に集光するような集束光の状態で波長変換部32に照射し、第2反射面34rが、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する仮想半球面34sに沿った形状を有していてもよい。ここでは、例えば、第2反射部34のうちの波長変換部32側において仮想半球面34sに沿って位置している第2反射面34rは、光軸31pに沿った方向に凹んでいる形状を有する。ここでは、例えば、波長変換部32を透過する第1光L1の第1部分光は、第1焦点F1aもしくは第1焦点F1aに近接する点から光線が拡がるように進む発散光の形態を有する。これに対して、例えば、仮想半球面34sに沿った形状を有する第2反射面34rは、波長変換部32を透過した発散光の形態を有する第1光L1の第1部分光を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に集光させるように反射する。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、波長変換部32に対する励起光としての第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30から出射される、第2光L2の光量が増加し得る。したがって、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
図8(a)および図8(b)で示される第4実施形態に係る光変換装置30の第2構成例は、図7(a)および図7(b)で示される第4実施形態に係る光変換装置30の第1構成例がベースとされている。具体的には、出射部31の光学系に、第1出射端部2e2から所定の広がり角で出射される第1光L1を集束光(収斂光)に変換することができる光学素子としてのコンデンサレンズが適用されている。第2反射部34のうちの波長変換部32側において仮想半球面34sに沿って位置している第2反射面34rは、光軸31pに沿った方向に凹んでいる。また、透明体35の第2面35sが、出射部31から波長変換部32に第1光L1が進む方向(−Z方向)に張り出すような仮想半球面34sに沿った形状を有する。
また、上述した第4実施形態に係る光変換装置30の第1構成例および第2構成例では、例えば、筐体37の代わりに、図9(a)および図9(b)で示されるような、波長変換部32、第2反射部34および透明体35を保持しているヒートシンク39を備えていてもよい。これにより、例えば、波長変換部32が第1光L1の照射に応じて発熱しても、透明体35およびヒートシンク39などを介して波長変換部32からの放熱が促進され得る。その結果、例えば、光変換装置30では、励起光としての第1光L1のエネルギーが上昇しても、波長変換部32の蛍光物質などが温度上昇によって劣化しにくくなり、励起光に応じて出射される第2光L2の光量が低下しにくい。したがって、例えば、光変換装置30において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
ヒートシンク39の素材には、例えば、銅またはアルミニウムなどの高い熱伝導率を有する金属材料などが適用される。銅の熱伝導率は、約398W/m・Kである。アルミニウムの熱伝導率は、約236W/m・Kである。ここで、例えば、ヒートシンク39の素材の熱伝導率が、透明体35の素材の熱伝導率よりも高ければ、透明体35およびヒートシンク39などを介して波長変換部32からの放熱が促進され得る。ヒートシンク39は、例えば、透明体35の第3面35tおよび第2反射部34のうちの少なくとも一方の部分が接する形状を有する。図9(a)および図9(b)の例では、ヒートシンク39は、波長変換部32側に位置している面が光軸31pに沿った方向に凹んでいる凹部39dを有する。凹部39dには、例えば、第2面35s上に第2反射部34が形成された透明体35が嵌合している。ここでは、例えば、ヒートシンク39の凹部39dの内壁面に、透明体35の第2面35s上に位置している第2反射部34および透明体35の第3面35tが接している形態が考えられる。また、凹部39dには、例えば、透明体35の第1面35fに接するように位置している波長変換部32が嵌合していてもよい。この場合には、例えば、ヒートシンク39の凹部39dの内壁面に、波長変換部32のうちの前面部32fと裏面部32sとを接続している外周面が接している形態が考えられる。ヒートシンク39は、例えば、凹部39dの反対側において、ヒートシンク39の表面積を増大させるための複数のフィンを有していてもよい。
<2−4.第5実施形態>
上記各実施形態において、例えば、図10で示されるように、中継器3および第1光伝送ファイバ2が存在せず、第2光伝送ファイバ4が発光モジュール1から光放射モジュール5まで位置し、発光モジュール1が、上記第1実施形態から上記第4実施形態の何れかに係る光変換装置30と同様な構成を有する光変換装置30Dを含んでいてもよい。
図10で示されるように、第5実施形態に係る照明システム100Dは、例えば、発光モジュール1と、第2光伝送ファイバ4と、光放射モジュール5と、を備えている。ここでは、例えば、第2光伝送ファイバ4の第2入射端部4e1が発光モジュール1内に位置し、第2光伝送ファイバ4の第2出射端部4e2が光放射モジュール5内に位置している。これにより、例えば、第2光伝送ファイバ4は、発光モジュール1から光放射モジュール5まで第2光L2を伝送することができる。発光モジュール1では、例えば、光変換装置30Dは、発光素子10から出射された第1光L1を受けて、第2光L2を発することができる。発光モジュール1の光変換装置30Dが発した第2光L2は、例えば、第2光伝送ファイバ4を介して光放射モジュール5に伝送される。そして、例えば、光放射モジュール5は、第2光伝送ファイバ4が伝送した第2光L2を照明光L0として照明システム100Dの外部空間200に放射することができる。
このような構成が採用されても、例えば、光変換装置30Dは、第1光L1を出射する出射部31と、第1光L1の照射に応じて第2光L2を発する波長変換部32と、第2光L2を反射する第1反射面33rを有する第1反射部33と、第1光L1のうちの波長変換部32を透過した第1部分光を、波長変換部32に集光させるように反射する第2反射面34rを有する第2反射部34と、を備えている。第1反射面33rは、例えば、波長変換部32のうちの出射部31からの第1光L1が照射される被照射領域32iに沿って位置している第1焦点F1aを有する、仮想回転楕円面33eに沿った形状を有する。そして、第2反射面34rは、例えば、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する、仮想回転放物面34pもしくは仮想半球面34sに沿った形状を有する。このため、例えば、第2反射面34rは、波長変換部32を透過した第1光L1の一部の光(第1部分光)を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に集光させるように反射することができる。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、発光素子10から出射部31を介した波長変換部32に対する第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30Dから出射される、第2光L2の光量が増加し得る。したがって、例えば、光変換装置30Dおよび照明システム100Dにおいて、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
図11(a)および図11(b)で示される第5実施形態に係る発光モジュール1の一構成例は、発光素子10と、光変換装置30Dと、を有する。ここでは、例えば、光変換装置30Dは、図8(a)および図8(b)で示された上記第4実施形態に係る光変換装置30の第2構成例と同様な構成を有する。図11(a)および図11(b)の例では、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2の代わりに、発光素子10の発光部10fから出射部31に向けて第1光L1が出射される。
<2−5.第6実施形態>
上記第1実施形態から上記第4実施形態において、例えば、図12で示されるように、中継器3および第2光伝送ファイバ4が存在せず、第1光伝送ファイバ2が発光モジュール1から光放射モジュール5まで位置しており、光放射モジュール5が、上記第1実施形態から上記第4実施形態の何れかに係る光変換装置30と同様な構成を有する光変換装置30Eを含んでいてもよい。
図12で示されるように、第6実施形態に係る照明システム100Eは、例えば、発光モジュール1と、第1光伝送ファイバ2と、光放射モジュール5と、を備えている。ここでは、例えば、第1光伝送ファイバ2の第1入射端部2e1が発光モジュール1内に位置し、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2が光放射モジュール5内に位置している。これにより、例えば、第1光伝送ファイバ2は、発光モジュール1から光放射モジュール5まで第1光L1を伝送することができる。光放射モジュール5では、例えば、光変換装置30Eは、第1光伝送ファイバ2の第1出射端部2e2から出射された第1光L1を受けて、第2光L2を発することができる。そして、光放射モジュール5は、例えば、光変換装置30Eが発した第2光L2を照明光L0として照明システム100Eの外部空間200に放射することができる。
このような構成が採用されても、例えば、光変換装置30Eは、第1光L1を出射する出射部31と、第1光L1の照射に応じて第2光L2を発する波長変換部32と、第2光L2を反射する第1反射面33rを有する第1反射部33と、第1光L1のうちの波長変換部32を透過した第1部分光を、波長変換部32に集光させるように反射する第2反射面34rを有する第2反射部34と、を備えている。第1反射面33rは、例えば、波長変換部32のうちの出射部31からの第1光L1が照射される被照射領域32iに沿って位置している第1焦点F1aを有する、仮想回転楕円面33eに沿った形状を有する。そして、第2反射面34rは、例えば、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する、仮想回転放物面34pもしくは仮想半球面34sに沿った形状を有する。このため、例えば、第2反射面34rは、波長変換部32を透過した第1光L1の一部の光(第1部分光)を、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域に集光させるように反射することができる。これにより、例えば、波長変換部32のうちの第1焦点F1a上もしくは第1焦点F1aに近接する領域から発せられる第2光L2の光量が増加し得る。その結果、例えば、第1出射端部2e2から出射部31を介した波長変換部32に対する第1光L1の照射に応じて発せられて第1反射面33rで反射されることで光変換装置30Eから出射される、第2光L2の光量が増加し得る。したがって、例えば、光変換装置30Eおよび照明システム100Eにおいて、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。また、例えば、照明システム100Eでは、光放射モジュール5において、発光モジュール1から第1光伝送ファイバ2で伝送された第1光L1によって波長変換部32が第2光L2を発する。これにより、例えば、光伝送ファイバにおいて光伝送ファイバの長手方向に対して種々の角度で傾斜する方向に進む第2光L2の一部が伝送途中で散逸して生じる光伝送ロスが生じにくい。その結果、例えば、第1光L1に応じて照明システム100Eから放射される第2光L2の光量が増加し得る。
図13(a)および図13(b)で示される第6実施形態に係る光放射モジュール5の第1構成例は、光変換装置30Eと、光放射部50と、を含む。ここでは、例えば、光変換装置30Eは、図8(a)および図8(b)で示された上記第4実施形態に係る光変換装置30の第2構成例と同様な構成を有する。光放射部50は、例えば、光伝送部51と、光学系52と、を有する。光伝送部51は、例えば、第3焦点F1bから光学系52に向けて、第2光L2を伝送することができる。光伝送部51には、例えば、光ファイバまたは内面が鏡面状態にある円筒形の部材などが適用される。この光伝送部51は、例えば、第2光L2の入射を受け付けるための一端部(第3入射端部ともいう)5e1と、第3入射端部5e1とは逆側に位置している第2光L2を出射するための端部(第3出射端部ともいう)5e2と、を有する。図13(a)および図13(b)の例では、光学系52は、例えば、光伝送部51の第3出射端部5e2に沿って位置している。光学系52は、例えば、光伝送部51によって伝送された第2光L2を、所望の配光角度で外部空間200に放射することができる。光学系52には、例えば、レンズおよび拡散板などが適用され得る。
ここで、光放射モジュール5は、例えば、光放射部50を含むことなく、図14(a)から図16(b)で示されるように、上記第1実施形態から上記第4実施形態の何れかに係る光変換装置30において、第1反射面33rの形状が、被照射領域32iに沿って位置している焦点F1(第1焦点F1aともいう)を有する仮想的な回転放物面(仮想回転放物面ともいう)33pに沿った形状とされた、光変換装置30Eを含む形態とされてもよい。このため、上記第1実施形態から上記第4実施形態の何れかに係る光変換装置30において、第1反射面33rの形状は、例えば、被照射領域32iに沿って位置している焦点F1(第1焦点F1a)を有する仮想回転楕円面33eもしくは仮想回転放物面33pに沿った形状とされてもよい。仮想回転放物面33p(第1回転放物面ともいう)には、例えば、放物線をこの放物線の対称軸を回転軸(第1回転軸)33aとして回転させた際に、この放物線が描く軌跡によって形成される面が適用される。第1焦点F1aは、第1回転軸33a上に位置している。
図14(a)および図14(b)で示される第6実施形態に係る光放射モジュール5の第2構成例は、光変換装置30Eを含む。この光変換装置30Eは、例えば、図4(a)および図4(b)で示された上記第2実施形態に係る光変換装置30の一構成例において、第1反射面33rの形状が、被照射領域32iに沿って位置している第1焦点F1aを有する仮想的な回転放物面(仮想回転放物面)33pに沿った形状とされた形態を有する。この場合には、例えば、図14(b)で示されるように、光変換装置30Eは、平行光状の第2光L2を出射することができる。この平行光状の第2光L2は、例えば、そのまま外部空間200に照明光L0として放射されてもよいし、レンズまたは拡散板などの各種の光学系を介して、外部空間200に照明光L0として放射されてもよい。
ここで、第6実施形態に係る光放射モジュール5の第2構成例では、例えば、図2(a)および図2(b)で示された上記第1実施形態に係る光変換装置30の一構成例のように、出射部31が、波長変換部32に第1光L1を平行光の状態で照射し、第2反射面34rが、仮想回転放物面34pに沿った形状を有していてもよい。換言すれば、第2反射面34rは、例えば、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する、仮想回転放物面34pもしくは仮想半球面34sに沿った形状を有していてもよい。
図15(a)および図15(b)で示される第6実施形態に係る光放射モジュール5の第3構成例は、光変換装置30Eを含む。この光変換装置30Eは、例えば、図6(a)および図6(b)で示された上記第3実施形態に係る光変換装置30の第2構成例において、第1反射面33rの形状が、被照射領域32iに沿って位置している第1焦点F1aを有する仮想的な回転放物面(仮想回転放物面)33pに沿った形状とされた形態を有する。この場合には、例えば、図15(b)で示されるように、光変換装置30Eは、平行光状の第2光L2を出射することができる。この平行光状の第2光L2は、例えば、そのまま外部空間200に照明光L0として放射されてもよいし、レンズまたは拡散板などの各種の光学系を介して、外部空間200に照明光L0として放射されてもよい。ここでは、例えば、第1反射面33rが仮想回転放物面(第1回転放物面)33pに沿って位置しており、出射部31が、第1反射面33rから第1方向(−X方向)に延びる第2光L2の光路からずれた領域に位置していれば、第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を出射部31などが遮りにくい。
ここで、第6実施形態に係る光放射モジュール5の第3構成例では、例えば、図5(a)および図5(b)で示された上記第3実施形態に係る光変換装置30の第1構成例のように、出射部31が、波長変換部32に第1光L1を平行光の状態で照射し、第2反射面34rが、仮想回転放物面34pに沿った形状を有していてもよい。換言すれば、第2反射面34rは、例えば、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する、仮想回転放物面34pもしくは仮想半球面34sに沿った形状を有していてもよい。
図16(a)および図16(b)で示される第6実施形態に係る光放射モジュール5の第4構成例は、光変換装置30Eを含む。この光変換装置30Eは、例えば、図8(a)および図8(b)で示された上記第4実施形態に係る光変換装置30の第2構成例において、第1反射面33rの形状が、被照射領域32iに沿って位置している第1焦点F1aを有する仮想的な回転放物面(仮想回転放物面)33pに沿った形状とされた形態を有する。この場合には、例えば、図16(b)で示されるように、光変換装置30Eは、平行光状の第2光L2を出射することができる。この平行光状の第2光L2は、例えば、そのまま外部空間200に照明光L0として放射されてもよいし、レンズまたは拡散板などの各種の光学系を介して、外部空間200に照明光L0として放射されてもよい。ここでは、例えば、第1反射面33rは、仮想回転放物面(第1回転放物面)33pの第1回転軸33aに沿った第2仮想平面P2に垂直な第3方向(+Z方向)において第2仮想平面P2からずれた領域に位置している。このような構成が採用されれば、例えば、第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を波長変換部32および第2反射部34が遮りにくい。これにより、例えば、光変換装置30Eおよび光放射モジュール5において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。また、例えば、透明体35および第2反射部34を大きくしても、第1反射面33rで反射された第2光L2の光路を波長変換部32および第2反射部34などが遮りにくい。このため、例えば、波長変換部32が第1光L1の照射に応じて発熱しても、透明体35を介して波長変換部32からの放熱が促進され得る。これにより、例えば、光変換装置30Eでは、励起光としての第1光L1のエネルギーが上昇しても、波長変換部32の蛍光物質などが温度上昇によって劣化しにくくなり、励起光に応じて出射される第2光L2の光量が低下しにくい。したがって、例えば、光変換装置30Eおよび光放射モジュール5において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
ここで、第6実施形態に係る光放射モジュール5の第4構成例では、例えば、図7(a)および図7(b)で示された上記第4実施形態に係る光変換装置30の第1構成例のように、出射部31が、波長変換部32に第1光L1を平行光の状態で照射し、第2反射面34rが、仮想回転放物面34pに沿った形状を有していてもよい。換言すれば、第2反射面34rは、例えば、第1焦点F1aに一致もしくは近接している第2焦点F2を有する、仮想回転放物面34pもしくは仮想半球面34sに沿った形状を有していてもよい。
また、第6実施形態に係る光放射モジュール5の第4構成例は、例えば、筐体37の代わりに、図9(a)および図9(b)で示されるような、波長変換部32、第2反射部34および透明体35を保持しているヒートシンク39を備えていてもよい。これにより、例えば、波長変換部32が第1光L1の照射に応じて発熱しても、透明体35およびヒートシンク39などを介して波長変換部32からの放熱が促進され得る。その結果、例えば、光変換装置30Eでは、励起光としての第1光L1のエネルギーが上昇しても、波長変換部32の蛍光物質などが温度上昇によって劣化しにくくなり、励起光に応じて出射される第2光L2の光量が低下しにくい。したがって、例えば、光変換装置30Eおよび光放射モジュール5において、励起光としての第1光L1の照射に応じて出射される、第2光L2の光量が増加し得る。
<3.その他>
上記各実施形態では、例えば、透明体35が存在することなく、波長変換部32および第2反射部34が、筐体1b,3b,5bの何れかに直接的または他の部材などを介して間接的に固定されていてもよい。
上記各実施形態では、第2光L2は、例えば、燐光であってもよい。この場合には、波長変換部32には、例えば、第1波長スペクトルを有する第1光L1を吸収し、第2波長スペクトルを有する第2光L2を放射する燐光体を含む波長変換素子が適用され得る。
上記各実施形態では、例えば、波長変換部32における前面部32fおよび裏面部32sの各形状は、円形状または多角形状などの平面状であってもよいし、曲面または凹凸を有する平面状でない形状であってもよい。例えば、波長変換部32は、平面状の裏面部32sと頂点を持つ前面部32fとを有する錐体状の形状を有していてもよいし、平面状の裏面部32sと半球面状の前面部32fとを有する半球状の形状を有していてもよい。錐体状の形状には、例えば、三角錐または四角錐などの角錐体あるいは円錐などが適用される。
上記各実施形態では、例えば、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向の何れが上下方向であってもよいし、他の方向が上下方向であってもよい。
上記各実施形態および各種変形例をそれぞれ構成する全部または一部を、適宜、矛盾しない範囲で組み合わせ可能であることは、言うまでもない。
1 発光モジュール
2 第1光伝送ファイバ
3 中継器
30,30D,30E 光変換装置
31 出射部
31p 光軸
32 波長変換部
32i 被照射領域
33 第1反射部
33a 第1回転軸
33e 仮想回転楕円面
33p 仮想回転放物面
33r 第1反射面
34 第2反射部
34a 第2回転軸
34p 仮想回転放物面
34r 第2反射面
34s 仮想半球面
35 透明体
35f 第1面
35s 第2面
4 第2光伝送ファイバ
5 光放射モジュール
100,100D,100E 照明システム
200 外部空間
D33 径
F1a 第1焦点
F1b 第3焦点
F2 第2焦点
L0 照明光
L1 第1光
L2 第2光
P1 第1仮想平面
P2 第2仮想平面

Claims (7)

  1. 第1波長スペクトルを有する第1光を出射する出射部と、
    前記第1光の照射に応じて前記第1波長スペクトルとは異なる第2波長スペクトルを有する第2光を発する波長変換部と、
    該波長変換部が発した前記第2光を反射する第1反射面を有する第1反射部と、
    前記波長変換部に照射された前記第1光のうちの前記波長変換部を透過した第1部分光を、前記波長変換部に集光させるように反射する第2反射面を有する第2反射部と、を備え、
    前記第1反射面は、前記波長変換部のうちの前記出射部からの前記第1光が照射される被照射領域に沿って位置している第1焦点を有する、回転楕円面もしくは第1回転放物面に沿った形状を有し、
    前記第2反射面は、前記第1焦点に一致もしくは近接している第2焦点を有する、第2回転放物面もしくは半球面に沿った形状を有する、光変換装置。
  2. 請求項1に記載の光変換装置であって、
    前記出射部は、前記波長変換部に前記第1光を平行光の状態で照射し、
    前記第2反射面は、前記第2回転放物面に沿った形状を有する、光変換装置。
  3. 請求項1に記載の光変換装置であって、
    前記出射部は、前記第1光を前記第1焦点もしくは前記第1焦点に近接する点に集光するような集束光の状態で前記波長変換部に照射し、
    前記第2反射面は、前記半球面に沿った形状を有する、光変換装置。
  4. 請求項1から請求項3の何れか1つの請求項に記載の光変換装置であって、
    第1面と該第1面とは逆側に位置している第2面とを有する透明体、をさらに備え、
    前記波長変換部は、前記第1面に沿って位置し、
    前記第2面は、前記第2回転放物面もしくは前記半球面に沿った形状を有し、
    前記第2反射面は、前記第2面に沿って位置している、光変換装置。
  5. 請求項1から請求項4の何れか1つの請求項に記載の光変換装置であって、
    前記第1反射面は、前記回転楕円面もしくは前記第1回転放物面の回転軸に垂直な断面の径が前記回転軸に沿った第1方向に進むにつれて大きくなる形状を有し、
    前記被照射領域は、前記波長変換部のうちの前記第1方向の端部に位置し、
    前記第2反射面は、前記第1方向とは逆の第2方向において、前記回転軸に垂直であり且つ前記第1焦点を通る第1仮想平面からずれた領域に位置しており、
    前記出射部の光軸が、前記回転軸に対して傾斜しており、
    前記出射部は、前記第1仮想平面から前記第1方向にずれた領域に位置しているとともに、前記第1反射面が前記回転楕円面に沿って位置している場合には、前記第1反射面から前記回転楕円面の前記第1焦点とは異なる第3焦点に向かう前記第2光の光路からずれた領域に位置しており、前記第1反射面が前記第1回転放物面に沿って位置している場合には、前記第1反射面から前記第1方向に延びる前記第2光の光路からずれた領域に位置している、光変換装置。
  6. 請求項1から請求項4の何れか1つの請求項に記載の光変換装置であって、
    前記第1反射面は、前記回転楕円面もしくは前記第1回転放物面の回転軸に沿った第2仮想平面に垂直な第3方向において前記第2仮想平面からずれた領域に位置しており、
    前記第1反射部は、前記出射部と前記波長変換部との間に位置し、
    前記第1反射部は、前記出射部から前記波長変換部に向かう前記第1光を透過し、
    前記波長変換部は、前記第2仮想平面に沿った領域に位置し、
    前記第2反射面は、前記第3方向とは逆の第4方向において前記波長変換部からずれた領域に位置している、光変換装置。
  7. 第1光を発する発光モジュールと、
    該発光モジュールから前記第1光を伝送する第1光伝送ファイバと、
    請求項1から請求項6の何れか1つの請求項に記載の光変換装置を含む中継器と、
    該中継器から前記第2光を伝送する第2光伝送ファイバと、
    該第2光伝送ファイバが伝送した前記第2光を外部空間に放射する光放射モジュールと、を備えている、照明システム。
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