JP3240299U - Edge-coupled optical fiber - Google Patents
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Abstract
【課題】レーザベースのファイバ結合照明システムを提供する。【解決手段】レーザデバイスと、一つ以上のファイバ6202と、透明部材とを含む。前記一つ以上のファイバの漏出部は、前記透明部材の表面に隣接して配置され、前記透明部材は、前記一つ以上のファイバの前記漏出部から出射される光を導波する。前記透明部材は、光を散乱させて照明を行う一つ以上の表面を含む。【選択図】図3A laser-based fiber-coupled illumination system is provided. The method includes a laser device, one or more fibers (6202), and a transparent member. A leak of the one or more fibers is positioned adjacent to the surface of the transparent member, the transparent member guiding light emitted from the leak of the one or more fibers. The transparent member includes one or more surfaces that scatter and illuminate light. [Selection drawing] Fig. 3
Description
本出願は、2021年5月12日に出願された米国特許出願第17/318,976号の継続出願であり、2019年10月9日に出願された米国特許出願第16/597,791号の一部継続出願であり、2019年4月10日に出願された米国特許出願第16/380,217号の一部継続出願であり、2019年1月18日に出願された米国特許出願第16/252,570号の一部継続出願であり、それぞれの内容全体が全ての目的のために参照によりここに援用される。 This application is a continuation of U.S. patent application Ser. No. 17/318,976, filed May 12, 2021, and U.S. patent application Ser. and a continuation-in-part of U.S. patent application Ser. No. 16/380,217, filed Apr. 10, 2019, and U.S. 16/252,570, the entire contents of each of which are hereby incorporated by reference for all purposes.
LEDは有用であるものの、以下の開示に記載される実施形態に従って克服することが望ましい制限が存在する。 Although LEDs are useful, there are limitations that it is desirable to overcome according to the embodiments described in the following disclosure.
本考案は、ガリウムと窒素を含有するレーザダイオードと、蛍光体などの波長変換器部材と、レーザベースの光を所望の照明位置に伝達して照明を行う光ケーブルまたはファイバ部材とで構成されたレーザベースのファイバ結合型白色光システムまたは装置を提供する。いくつかの実施形態では、白色光は、レーザベースの光源から遠隔地の照明位置まで光伝達ファイバで伝達される。レーザベースの白色光源による高輝度は、LED技術など他のソリッドステート照明技術と比較して、白色光の光伝達ケーブルに対する実質的に高い光学結合効率を可能にする。例えば、レーザベースの白色光源は、500~1000cd/mm2の範囲、1000~2000cd/mm2の範囲、2000~20000cd/mm2の範囲、またはそれ以上の範囲の輝度を提供することができる。これら高輝度値は、LED光源の約2.5倍から約100倍の範囲である。この大幅に高い明度または輝度は、ファイバ光ケーブルにおける実質的に優れた光学結合効率を可能にする。例えば、直径1mmのコアファイバ光ケーブルの場合、レーザベースの白色光源に対する結合効率は50%から約90%の範囲とすることができる。LEDベースの白色光源では、同一のファイバ光ケーブルでも光学結合効率は2%から約10%の範囲とすることができる。つまり、レーザベースの白色光源は高輝度であるため、LED光源と比較して、伝達ファイバに対する白色光の結合効率が優れている。したがって、レーザベースの白色光源は、LEDを超える強い利点をもたらす白色光システムおよびデバイスを創出する新規かつ他に類を見ない機会を提供する。 The present invention is a laser composed of a laser diode containing gallium and nitrogen, a wavelength converter member such as a phosphor, and an optical cable or fiber member that conveys the laser-based light to the desired illumination location for illumination. A base fiber-coupled white light system or device is provided. In some embodiments, white light is transmitted from a laser-based light source to a remote illumination location in a light transmission fiber. The high brightness from laser-based white light sources allows for substantially higher optical coupling efficiencies of white light to light transmission cables compared to other solid-state lighting technologies such as LED technology. For example, laser-based white light sources can provide brightness in the range of 500-1000 cd/mm 2 , 1000-2000 cd/mm 2 , 2000-20000 cd/mm 2 , or higher. These high luminance values range from about 2.5 times to about 100 times that of LED light sources. This significantly higher brightness or brightness enables substantially better optical coupling efficiency in fiber optic cables. For example, for a 1 mm diameter core fiber optic cable, the coupling efficiency for a laser-based white light source can range from 50% to about 90%. For LED-based white light sources, the optical coupling efficiency can range from 2% to about 10% for the same fiber optic cable. That is, laser-based white light sources are brighter and therefore have better coupling efficiency of white light into transmission fibers than LED light sources. Laser-based white light sources therefore offer new and unique opportunities to create white light systems and devices that offer strong advantages over LEDs.
一実施形態において、レーザベースのファイバ結合型白色光システムは、ガリウムと窒素とを含有する物質を含み、385nm~495nmの範囲の第1の波長を有する干渉性電磁放射を出射するように構成された出力端を有する励起源として構成されたレーザデバイスを含む。さらに、前記白色光システムは、波長変換器として使用される蛍光板と、自由空間に設けられ、実質的な法線方向にレーザ発光を受光する受光面を有するエミッタとを含む。前記蛍光板は、前記第1の波長のレーザ発光を、前記第1の波長よりも長い第2の波長の蛍光体発光に変換する。前記蛍光体発光は、前記蛍光板内で前記レーザ発光と少なくとも部分的に混合され、前記蛍光板を透過して前記受光面の反対側の出力面からの白色発光を生じさせる。いくつかの実施形態では、レーザダイオードから出射された励起ビームの前記第1の波長を有する前記干渉性電磁放射線は、前記蛍光板によって散乱され、電磁放射線が非干渉性となる。前記第2の波長を有する蛍光板からの波長変換された電磁放射の出射は、非干渉性かつランバート発光パターンによって特徴付けられる。その結果、少なくとも前記第2の波長の電磁放射、または前記第1の波長の電磁放射と前記第2の波長の電磁放射の両方からなる白色光は、非干渉性となる。その結果、蛍光板からランバートパターンで白色光が出射される場合もある。さらに、前記白色光システムは、前記レーザデバイスおよび/または前記蛍光板を支持する支持部材を含む。さらに、前記白色光システムは、前記蛍光板に結合されたファイバを含み、白色光発光を少なくとも20%の効率で捕捉し、当該白色発光を伝達または分布させる。漏出性ファイバは、漏出性ファイバの束であってもよい。例えば、前記ファイバは、ガラス繊維やプラスチック繊維で構成された繊維の束であってもよい。 In one embodiment, a laser-based fiber-coupled white light system includes a material containing gallium and nitrogen and is configured to emit coherent electromagnetic radiation having a first wavelength in the range of 385 nm to 495 nm. It includes a laser device configured as a pump source having an output end. Further, the white light system includes a phosphor plate used as a wavelength converter and an emitter mounted in free space and having a receiving surface for receiving laser emission in a substantially normal direction. The phosphor plate converts laser emission of the first wavelength into phosphor emission of a second wavelength longer than the first wavelength. The phosphor emission is at least partially mixed with the laser emission within the phosphor plate to transmit through the phosphor plate to produce white emission from an output surface opposite the light receiving surface. In some embodiments, the coherent electromagnetic radiation having the first wavelength of the excitation beam emitted from a laser diode is scattered by the phosphor plate rendering the electromagnetic radiation incoherent. The emission of wavelength-converted electromagnetic radiation from the phosphor plate having said second wavelength is characterized by an incoherent and Lambertian emission pattern. As a result, white light consisting of at least said second wavelength electromagnetic radiation, or both said first wavelength electromagnetic radiation and said second wavelength electromagnetic radiation, is incoherent. As a result, the fluorescent plate may emit white light in a Lambertian pattern. Furthermore, the white light system includes a support member that supports the laser device and/or the fluorescent plate. Additionally, the white light system includes a fiber coupled to the phosphor plate to capture white light emission with an efficiency of at least 20% and transmit or distribute the white light emission. The leaky fiber may be a bundle of leaky fibers. For example, the fibers may be bundles of fibers composed of glass fibers or plastic fibers.
一実施形態によれば、レーザベースのファイバ結合照明システムは、光源モジュールを備え、前記光源モジュールは、ガリウムと窒素とを含有する物質を含み、励起源として構成されたレーザデバイスであって、385nm~495nmの範囲の第1の波長を有するレーザ発光を出力する出力端を含むレーザデバイスと、波長変換器およびエミッタとして構成された蛍光部材であって、前記レーザ発光が前記蛍光部材の主表面に光学的に結合するように配置された蛍光部材と、前記レーザ発光と前記蛍光部材の前記主表面との間に構成された入射角であって、前記蛍光部材が、第1の波長を有する前記レーザ発光の少なくとも一部を、前記第1の波長よりも長い第2の波長を有する蛍光体発光に変換する入射角と、前記蛍光部材を特徴付ける発光であって、少なくとも前記レーザ発光と前記蛍光部材との相互作用により生じる蛍光体発光を含み、少なくとも前記蛍光体発光からの第2の波長によって特徴付けられる波長の組合せを含む発光と、を備える。前記レーザベースのファイバ結合照明システムは、前記光源モジュールの発光と光学的に結合される第1の端部を有する一つ以上のファイバであって、白色発光を伝達する一つ以上の伝達部分と、一つ以上の漏出部に沿って照明光源を提供するために前記白色発光を漏出させるように構成された一つ以上の漏出部とを有する一つ以上のファイバと、電源を伴わず、一つ以上の溝を備えた透明部材とを備え、前記一つ以上のファイバの前記漏出部は前記溝に配置され、前記透明部材は、前記一つ以上のファイバの前記漏出部から出射された光を導波し、前記透明部材は、照明用に光を散乱させるように構成された一つ以上の表面を含む。 According to one embodiment, a laser-based fiber-coupled illumination system comprises a light source module, said light source module comprising a gallium- and nitrogen-containing material, a laser device configured as an excitation source, wherein a laser device comprising an output end for outputting laser emission having a first wavelength in the range of ~495 nm; and a fluorescent member configured as a wavelength converter and an emitter, wherein said laser emission is directed onto a major surface of said fluorescent member. a fluorescent member arranged in optical coupling and an angle of incidence configured between said laser emission and said major surface of said fluorescent member, said fluorescent member having a first wavelength; an angle of incidence that converts at least a portion of the laser emission into phosphor emission having a second wavelength longer than the first wavelength; and emission characterizing the fluorescent member, comprising at least the laser emission and the fluorescent member. and an emission comprising a combination of wavelengths characterized by at least a second wavelength from said phosphor emission. The laser-based fiber-coupled illumination system includes one or more fibers having a first end optically coupled to the light source module's light emission, and one or more transmission portions that transmit white light emission. , one or more leaks configured to leak said white light emission to provide an illumination source along one or more leaks; a transparent member having one or more grooves, wherein the leaking portions of the one or more fibers are disposed in the grooves, the transparent member receiving light emitted from the leaking portions of the one or more fibers. and the transparent member includes one or more surfaces configured to scatter light for illumination.
一実施形態によれば、前記一つ以上の溝の少なくとも一つは、前記透明部材の第1の面に沿って延在し、光を散乱するように構成された前記一つ以上の表面は、前記透明部材の第1の面とは反対側の第2の面に設けられている。 According to one embodiment, at least one of the one or more grooves extends along a first surface of the transparent member, and the one or more surfaces configured to scatter light are , on a second surface opposite to the first surface of the transparent member.
一実施形態によれば、前記一つ以上の溝の少なくとも一つは、前記透明部材の縁部に沿って延在し、光を散乱するように構成された前記一つ以上の表面は、前記透明部材の前記縁部に隣接する表面に設けられている。 According to one embodiment, at least one of said one or more grooves extends along an edge of said transparent member, and said one or more surfaces configured to scatter light comprise said It is provided on the surface of the transparent member adjacent said edge.
一実施形態によれば、前記レーザベースのファイバ結合型白色光照明システムは、フレームをさらに備え、前記フレームが少なくとも部分的に不透明であり、前記一つ以上のファイバの前記漏出部が前記透明部材と前記フレームとの間に延在する。一実施形態によれば、前記レーザベースのファイバ結合型白色光照明システムは、前記一つ以上のファイバに隣接する反射素材をさらに含み、前記反射素材は、前記一つ以上のファイバの前記漏出部から出射された光を前記透明部材に結合するように配置されている。 According to one embodiment, said laser-based fiber-coupled white light illumination system further comprises a frame, said frame being at least partially opaque and said leaking portion of said one or more fibers being in said transparent member. and said frame. According to one embodiment, the laser-based fiber-coupled white light illumination system further includes a reflective material adjacent to the one or more fibers, wherein the reflective material comprises the leaking portion of the one or more fibers. arranged to couple light emitted from the transparent member to the transparent member.
一実施形態によれば、前記透明部材は、キャビネットのドア、冷蔵庫のドア、冷凍庫のドア、ショーケースのドア、収納のドア、入り口のドア、または窓である。 According to one embodiment, the transparent member is a cabinet door, a refrigerator door, a freezer door, a showcase door, a closet door, an entrance door or a window.
一実施形態によれば、光を散乱させるように構成された前記一つ以上の表面は、粗面、縁部、刻印、エッチングされたプラスチックまたはガラス、内部欠陥、介在物、境界、または他の散乱中心のうちの少なくとも一つを含む。 According to one embodiment, the one or more surfaces configured to scatter light include rough surfaces, edges, imprints, etched plastic or glass, internal defects, inclusions, boundaries, or other surfaces. At least one of the scattering centers is included.
一実施形態によれば、前記透明部材は、ガラス、プレキシガラス透明プラスチック、ポリカーボネート、ポリエチレン、透明セラミック、SiC、またはサファイアのうちの少なくとも一つを含む。 According to one embodiment, the transparent member comprises at least one of glass, plexiglass transparent plastic, polycarbonate, polyethylene, transparent ceramic, SiC, or sapphire.
さらに別の実施の形態によれば、前記透明部材は標識であり、前記一つ以上の表面は、単語、文字、または記号を含み、前記単語、前記文字、または前記記号の少なくとも一部は、光を散乱するように構成されている。 According to yet another embodiment, said transparent member is a sign, said one or more surfaces comprise words, letters or symbols, at least a portion of said words, letters or symbols comprising: configured to scatter light;
一実施形態によれば、レーザベースのファイバ結合照明システムは、光源モジュールを備え、前記光源モジュールは、ガリウムと窒素とを含有する物質を含み、励起源として構成されたレーザデバイスであって、385nm~495nmの範囲の第1の波長を有するレーザ発光を出力する出力端を含むレーザデバイスと、波長変換器およびエミッタとして構成された蛍光部材であって、前記レーザ発光が前記蛍光部材の主表面に光学的に結合するように配置された蛍光部材と、前記レーザ発光と前記蛍光部材の前記主表面との間に構成された入射角であって、前記蛍光部材が、第1の波長を有する前記レーザ発光の少なくとも一部を、前記第1の波長よりも長い第2の波長を有する蛍光体発光に変換する入射角と、前記蛍光部材を特徴付ける発光であって、少なくとも前記レーザ発光と前記蛍光部材との相互作用により生じる蛍光体発光を含み、少なくとも前記蛍光体発光からの第2の波長によって特徴付けられる波長の組合せを含む発光と、を備える。前記レーザベースのファイバ結合照明システムは、前記光源モジュールの発光と光学的に結合される第1の端部を有する一つ以上のファイバであって、白色発光を伝達する一つ以上の伝達部分と、一つ以上の漏出部に沿って照明光源を提供するために前記白色発光を漏出させるように構成された一つ以上の漏出部とを有する一つ以上のファイバと、電源を伴わない透明部材とを備え、前記一つ以上のファイバの前記漏出部は前記透明部材の表面に隣接して配置され、前記透明部材は、前記一つ以上のファイバの前記漏出部から出射された光を導波し、前記透明部材は、照明用に光を散乱させるように構成された一つ以上の表面を含む。 According to one embodiment, a laser-based fiber-coupled illumination system comprises a light source module, said light source module comprising a gallium- and nitrogen-containing material, a laser device configured as an excitation source, wherein a laser device comprising an output end for outputting laser emission having a first wavelength in the range of ~495 nm; and a fluorescent member configured as a wavelength converter and an emitter, wherein said laser emission is directed onto a major surface of said fluorescent member. a fluorescent member arranged in optical coupling and an angle of incidence configured between said laser emission and said major surface of said fluorescent member, said fluorescent member having a first wavelength; an angle of incidence that converts at least a portion of the laser emission into phosphor emission having a second wavelength longer than the first wavelength; and emission characterizing the fluorescent member, comprising at least the laser emission and the fluorescent member. and an emission comprising a combination of wavelengths characterized by at least a second wavelength from said phosphor emission. The laser-based fiber-coupled illumination system includes one or more fibers having a first end optically coupled to the light source module's light emission, and one or more transmission portions that transmit white light emission. one or more leaks configured to leak said white light emission to provide an illumination source along one or more leaks; and a transparent member without a power supply. and wherein the leaks of the one or more fibers are positioned adjacent to a surface of the transparent member, the transparent member guiding light emitted from the leaks of the one or more fibers. and the transparent member includes one or more surfaces configured to scatter light for illumination.
一実施形態によれば、前記一つ以上のファイバの少なくとも一部は、前記透明部材と、前記一つ以上のファイバの前記漏出部から出射された光を前記透明部材に結合するように構成された反射素材との間に延在する。 According to one embodiment, at least some of said one or more fibers are configured to couple light emitted from said transparent member and said leaking portion of said one or more fibers into said transparent member. reflective material.
一実施形態によれば、前記一つ以上のファイバの少なくとも一部は、前記透明部材と、前記一つ以上のファイバの前記漏出部から出射された光を前記透明部材に結合するように構成された反射面を有する粘着テープとの間に延在する。 According to one embodiment, at least some of said one or more fibers are configured to couple light emitted from said transparent member and said leaking portion of said one or more fibers into said transparent member. and an adhesive tape with a reflective surface.
一実施形態によれば、前記一つ以上のファイバの少なくとも一つは、前記透明部材の第1の面に沿って延在し、光を散乱するように構成された前記一つ以上の表面は、前記透明部材の第1の面とは反対側の第2の面に設けられている。 According to one embodiment, at least one of said one or more fibers extends along a first surface of said transparent member and said one or more surfaces configured to scatter light are , on a second surface opposite to the first surface of the transparent member.
一実施形態によれば、前記一つ以上のファイバの少なくとも一つは、前記透明部材の縁部に沿って延在し、光を散乱するように構成された前記一つ以上の表面は、前記透明部材の前記縁部に隣接する表面に設けられている。 According to one embodiment, at least one of said one or more fibers extends along an edge of said transparent member, and said one or more surfaces configured to scatter light comprises said It is provided on the surface of the transparent member adjacent said edge.
一実施形態によれば、前記レーザベースのファイバ結合型白色光照明システムは、フレームをさらに備え、前記フレームが少なくとも部分的に不透明であり、前記一つ以上のファイバの前記漏出部が前記透明部材と前記フレームとの間に延在する。 According to one embodiment, said laser-based fiber-coupled white light illumination system further comprises a frame, said frame being at least partially opaque and said leaking portion of said one or more fibers being in said transparent member. and said frame.
一実施形態によれば、前記透明部材は、キャビネットのドア、冷蔵庫のドア、冷凍庫のドア、ショーケースのドア、収納のドア、入り口のドア、または窓である。 According to one embodiment, the transparent member is a cabinet door, a refrigerator door, a freezer door, a showcase door, a closet door, an entrance door or a window.
一実施形態によれば、光を散乱させるように構成された前記一つ以上の表面は、粗面、縁部、刻印、エッチングされたプラスチックまたはガラス、内部欠陥、介在物、境界、または他の散乱中心のうちの少なくとも一つを含む。 According to one embodiment, the one or more surfaces configured to scatter light include rough surfaces, edges, imprints, etched plastic or glass, internal defects, inclusions, boundaries, or other surfaces. At least one of the scattering centers is included.
一実施形態によれば、前記透明部材は、ガラス、プレキシガラス透明プラスチック、ポリカーボネート、ポリエチレン、透明セラミック、SiC、またはサファイアのうちの少なくとも一つを含む。 According to one embodiment, the transparent member comprises at least one of glass, plexiglass transparent plastic, polycarbonate, polyethylene, transparent ceramic, SiC, or sapphire.
一実施形態によれば、前記一つ以上のファイバは、溝、接着部材、反射テープ、フレーム、ブラケット、または一連のブラケットを使用して前記透明部材に結合される。 According to one embodiment, the one or more fibers are attached to the transparent member using grooves, adhesive members, reflective tape, frames, brackets, or series of brackets.
さらに別の実施の形態によれば、前記透明部材は標識であり、前記一つ以上の表面は、単語、文字、または記号を含み、前記単語、前記文字、または前記記号の少なくとも一部は、光を散乱するように構成されている。 According to yet another embodiment, said transparent member is a sign, said one or more surfaces comprise words, letters or symbols, at least a portion of said words, letters or symbols comprising: configured to scatter light;
本考案の性質および利点は、明細書の後半部分および添付図面を参照することによってさらに理解されるであろう。 A further understanding of the nature and advantages of the present invention may be realized by reference to the latter part of the specification and the accompanying drawings.
以下の図面は、開示された様々な実施形態による単なる例示であり、本考案の範囲を限定することを意図するものではない。 The following drawings are merely exemplary according to various disclosed embodiments and are not intended to limit the scope of the invention.
本考案は、ガリウムと窒素とを含有する物質(以下、GaN含有材料と称す)に基づくレーザダイオード励起源と蛍光材料に基づく発光源との組合せを用いて、白色の電磁放射を射出する方法およびデバイスを提供する。本考案では、ガリウムや窒素材料に基づく紫色、青色などの波長のレーザダイオードソースを蛍光材料と密接に統合し、コンパクトで、高輝度、高効率の白色光源を形成している。 The present invention provides a method and method for emitting white electromagnetic radiation using a combination of a laser diode excitation source based on gallium and nitrogen containing materials (hereafter referred to as GaN-containing materials) and an emission source based on fluorescent materials. provide the device. In the present invention, violet, blue, etc. wavelength laser diode sources based on gallium and nitrogen materials are closely integrated with fluorescent materials to form a compact, high brightness, high efficiency white light source.
図1は、本考案の一実施形態による、(A)表面実装デバイス(SMD)白色光源に基づくレーザベースのファイバ結合型白色光システム、および(B)SMD白色光源を部分的に露出させたレーザベースのファイバ結合型白色光システムの簡略図である。上記図面は単なる一例であり、実用新案登録請求の範囲を不当に限定するものではない。当業者であれば、多くの変形、代替案、および変形例を認識するであろう。図示されるように、レーザベースのファイバ結合型白色光システム2900は、表面実装デバイス(SMD)パッケージに構成されたレーザ誘起白色光源2910に基づいている。いくつかの実施形態では、レーザ誘起白色光源2910は、100~500cd/mm2、500~1000cd/mm2、1000~2000cd/mm2、2000~5000cd/mm2、および5000cd/mm2より大きい輝度の白色発光を生じさせる。必要に応じて、SMDパッケージの白色光源はヒートシンクと接触させ、動作中に熱を伝導することができる。
FIG. 1 illustrates (A) a laser-based fiber-coupled white light system based on a surface mount device (SMD) white light source, and (B) a laser partially exposing the SMD white light source, according to one embodiment of the present invention. 1 is a simplified schematic of a base fiber-coupled white light system; FIG. The above drawings are merely examples, which should not unduly limit the scope of the utility model claims. Those skilled in the art will recognize many variations, alternatives, and modifications. As shown, the laser-based fiber-coupled
図1に示す実施形態では、レンズ構造2920がSMDパッケージの白色光源2910と統合され、白色光源2910から出力された白色発光をコリメートして集光させる。必要に応じて、レンズ構造2920は、SMDパッケージの頂部に取り付けられる。必要に応じて、導波路結合白色光システム2900は、コーン形状のブーツカバー2950を含み、レンズ構造2920の周辺がブーツカバー2950に固定される。また、ブーツカバー2950は、端面2930を有するファイバ2940をブーツカバー2950内に固定し、レンズ構造2920と整列させるために使用される。レンズ構造2920とコーン形状のブーツ構造2950の幾何学的な組み合わせによって、ファイバ2940の端面2930とレンズ構造2920とが物理的に整列し、少なくとも20%、40%、60%、または80%の結合効率で白色発光をファイバに結合させることができる。さらに、ファイバ2940が設けられることにより照明用途の白色発光を実現する。必要に応じて、ブーツカバー2950は、金属、プラスチック、セラミック、または他の適切な材料など、不透明な固体材料によって作られる。
In the embodiment shown in FIG. 1, a
図2は、本考案の別の実施形態によるファイバインおよびファイバアウト構成に基づくファイバを介して供給されるレーザによって誘起されるファイバ結合型白色光システムの簡略図である。本実施形態において、ファイバを介して供給されるレーザによって誘起されるファイバ結合型白色光システム3000は、レーザデバイスから離れたヒートシンク支持部材3017に取り付けられた蛍光板3014を含む。蛍光板3014は、レーザデバイスによって生成され、第1の光ファイバ3010を介して送達されるレーザビーム3013であって、角度をつけた構成(図2参照)を有する第1のファイバ端部3012から出射され、蛍光板3014の表面スポット3015に照射されるレーザビーム3013を受光する波長変換材料および発光源として構成される。レーザビーム3013は、385nm~495nmの紫色または青色スペクトル範囲内の第1の波長の電磁放射を実質的に含む。レーザビーム3013は、ビーム発散性が制限された状態でファイバ端部3012から出射し表面スポット3015に当たり、当該スポット3015における蛍光部材3914によって少なくとも部分的に吸収されて、実質的に黄色のスペクトルの第2の波長を有する蛍光体発光に変換される。蛍光体発光は、少なくとも部分的に第1のファイバ端部3012から出射されるレーザビーム3013と混合されるか、蛍光板3014の表面で反射され、白色発光3016を生じさせる。白色発光3016は、蛍光板3014の表面から実質的に反射モードで出力される。
FIG. 2 is a simplified schematic of a fiber-coupled white light system induced by a fiber-delivered laser based on a fiber-in and fiber-out configuration according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, a fiber-coupled
一実施形態では、ファイバを介して供給されるレーザによって誘起されるファイバ結合型白色光システム3000は、白色発光3016をコリメートして、第2の光ファイバ3030の第2の端面3032に集光させるレンズ3020をさらに含む。レンズ3020は、ブーツカバー構造3050の内部に取り付けられ、その周辺がブーツカバー構造体3050の内側に固定されている。必要に応じて、ブーツカバー構造3050は、ヒートシンク支持部材3017に結合されたより大きな開口部と、第2の光ファイバ3030を通過させる、より小さな頂部を有する下向き円錐形状をしている。第2の光ファイバ3030は、内部にファイバの一部を残した状態でブーツカバー構造3050の小さい方の頂部に固定され、第2の端面3032はレンズ3020と実質的に整列している。レンズ3020は、少なくとも20%、40%、60%、または80%の結合効率で、白色発光3016を第2の光ファイバ3030の第2の端面3032に集光させることができる。第2の光ファイバ3020は、結合された白色発光を遠隔の目的地に届けるため、または機能的に直接照明する照明素子として機能するために、任意の長さを有することができる。例えば、第2の光ファイバ3030は、その外周面から光を一様にまたは特定の角度範囲に限定して側方散乱させることにより、直接的に照明素子として機能する漏出性ファイバである。
In one embodiment, a fiber-coupled
図3は、本開示の一実施形態による、ファイバ経由で供給されたレーザベースの光を使用する例示的な標識を示す図であり、照明文字および照明記号を囲む照明輪郭を示す図である。この例では、一つ以上のファイバ6202が標識の表面または溝6204と結合し、標識の文字や記号を照明する。一つ以上のファイバ6202は、ある距離にわたって光を伝達するように構成されていてもよく、一つ以上の伝達部分と、結合された光に対して漏出しやすい一つ以上の散乱部分または漏出部とを含み、ファイバ6202の一つ以上の漏出部の長さに沿って照明光源を提供してもよい。標識は少なくとも部分的に透明であり、ファイバ6202の漏出部から出射される光をある程度導波する。ファイバ6202の漏出部からの光は、標識の透明材料を透過し、粗面、縁部、刻印、エッチングされたプラスチックまたはガラス、内部欠陥、介在物、境界、および/または他の散乱中心部などの特徴に散乱して当該特徴を照らし出す。これにより、LEDでは実現できない柔らかな照明効果が得られる。光は、本明細書に記載される別の実施形態で説明するように、白色光または他の色もしくは色の組合せであってもよい。
FIG. 3 is a diagram illustrating an exemplary signage using fiber-fed laser-based light, showing illuminated characters and an illumination contour surrounding the illuminated symbol, in accordance with an embodiment of the present disclosure; In this example, one or
図3の標識は受動的であってもよく、一つ以上のレーザデバイスおよび電子機器は、本明細書に記載される別の実施形態で説明するように、標識から離れた場所に配置されてもよい。標識は、ガラス、ポリカーボネートやポリエチレンなどのプレキシガラス透明プラスチック、SiCやサファイアなどの透明セラミックなど、任意の透明または半透明の素材で形成することができる。反射物は、発光ファイバを取り囲み、光を透明素材に向けて反射させるために使用することができる。 The sign of FIG. 3 may be passive, with one or more laser devices and electronics located remotely from the sign, as described in other embodiments described herein. good too. The sign can be made of any transparent or translucent material, such as glass, Plexiglas transparent plastics such as polycarbonate or polyethylene, or transparent ceramics such as SiC or sapphire. A reflector surrounds the emitting fiber and can be used to reflect the light toward the transparent material.
図3において、単一のファイバまたは複数のファイバ6202は、標識の前面または背面に沿って溝6204に配置されている。この構成では、ファイバ6202の漏出部からの光は、文字や記号に散乱するだけでなく、標識の縁部にも散乱する。図4は、本開示の一実施形態による、標識における前記特徴を照明するために、標識の縁部の周囲に延在する溝に埋め込まれた一つ以上のファイバ6302a、6302bを有する標識の断面を示す簡略斜視図である。標識の外周に配置されたファイバ6302a、6302bの漏出部からの光は、透明材料にエッジ結合され、前記特徴に散乱して当該特徴を照らし出す。一部の実施形態において、反射物を使用して光を透明材料に向けて反射させてもよく、一方、別の実施形態では、光を縁部から外側に放射して周囲に照明を提供することができる。
In FIG. 3, a single fiber or
図5は、本開示の一実施形態による、透明材料6404の溝にファイバ6402が埋め込まれた標識の一部分と、透明材料6404の縁部周辺に延在するフレーム6406との断面を示す簡略斜視図である。いくつかの実施形態では、フレーム6406は不透明であり、ファイバ6402の漏出部から出射された光が外部に透過されることを防止してもよい。また、フレーム6406は、透明材料6404への光の結合を促進してもよい。別の実施形態では、フレーム6406は、縁部および表面がファイバ6402の漏出部からの光によって照らされるように、少なくとも部分的に透明であってもよい。また、いくつかの実施形態では、溝は透明材料6404ではなくフレーム6406に形成されていてもよく、ファイバ6402は溝に埋め込まれることなく透明材料6404とフレーム6404の間に延在していてもよい。
FIG. 5 is a simplified perspective view showing a cross-section of a portion of a sign with
図6は、本開示の一実施形態による、透明材料6504の表面に結合されたファイバ6502を有する標識の一部の断面を示す簡略斜視図である。この例では、ファイバ6502を保持する溝は、透明材料6504の表面、または透明材料6504の表面に結合された反射素材6508に形成されてもよい。反射素材6508は、例えば、反射面を有する粘着テープであってもよい。あるいは、反射素材6508は、ファイバ6502の漏出部からの光を透明材料6504に反射させる反射面を有する任意の材料であってもよい。いくつかの実施形態では、ファイバ6502は、透明材料6504または反射素材6508に溝を設けることなく、透明材料6504の表面に結合されてもよい。例えば、ファイバ6502は、透明材料6504と反射素材6508との間に配置されてもよい。ファイバ6502は、溝、接着部材、反射テープ、フレーム、ブラケット、一連のブラケットなどを用いて透明材料6504に結合されてもよい。図3に示す例示的な標識のように、ファイバ6502を標識の前面または背面に結合することにより、標識の縁部を照らし、および/または周囲を照らすことができる。この例と同様に、図5におけるフレーム6406は、反射テープや反射面を有する材料であってもよい。
FIG. 6 is a simplified perspective view showing a cross-section of a portion of a
図3~6の例では標識が使用されているが、ファイバ経由で伝達されたレーザベースの光は、同様の方法で少なくとも部分的に透明な任意の材料を用いて使用できることを理解されたい。透明な素材は、ファイバから出射された光をある程度導波し、光は透明素材上または当該素材内に形成された前記特徴で散乱する。いくつかの使用例としては、標識、自動車のグリルなどのロゴ、物体のロゴ、家庭や会社のドアや窓、家具やクーラーのドアや窓、冷蔵陳列ケースのドアなどが挙げられる。標識を含む実施形態では、前記特徴は、単語、文字、または記号を含んでもよく、単語、文字、または記号の少なくとも一部は、光を散乱させるように構成されてもよい。 Although labels are used in the examples of FIGS. 3-6, it should be understood that laser-based light transmitted via fiber can be used in a similar manner with any material that is at least partially transparent. The transparent material guides the light emitted from the fiber to some extent, and the light scatters from the features formed on or in the transparent material. Some examples of uses include signage, logos on automobile grills, logos on objects, doors and windows in homes and businesses, doors and windows on furniture and coolers, doors on refrigerated display cases, and the like. In embodiments that include indicia, the features may include words, letters, or symbols, and at least a portion of the words, letters, or symbols may be configured to scatter light.
図7は、本開示の一実施形態による、透明部材6610を有するキャビネットの簡略斜視図であって、ファイバ経由で伝達されたレーザベースの光を使用して透明部材6610上の文字および記号を照らし、さらにキャビネットの内容物を照らすキャビネットを示す図である。キャビネットは、例えば、ワインクーラーであってもよく、透明部材6610は、一つ以上のファイバの漏出部からのエッジ結合光を含んでもよい。透明部材6610上の特徴は、ドアに結合された隆起した特徴であってもよいし、透明部材6610にエッチングされたエンボス状の特徴であってもよい。一例として、一つ以上の前記特徴は、受光した光を散乱させる単純なステッカーであってもよい。散乱光は前記特徴を照らし、キャビネットの内容物も照らす。別の実施形態では、透明部材は、冷蔵庫のドア、冷凍庫のドア、ショーケースのドア、収納のドア、入り口のドア、窓などであってもよい。
FIG. 7 is a simplified perspective view of a cabinet having a
具体的な実施形態の完全な説明を上述したが、様々な変更、代替的な構造および等価物を使用することができる。したがって、上記の説明および図示は、添付の実用新案登録請求の範囲によって定義される本考案の範囲を限定するものと解釈してはならない。
Although a complete description of the specific embodiments has been given above, various modifications, alternative constructions and equivalents may be used. Therefore, the above description and illustrations should not be taken as limiting the scope of the invention, which is defined by the appended utility model claims.
Claims (21)
光源モジュールを備え、前記光源モジュールは、
ガリウムと窒素とを含有する物質を含み、励起源として構成されたレーザデバイスであって、385nm~495nmの範囲の第1の波長を有するレーザ発光を出力する出力端を含むレーザデバイスと、
波長変換器およびエミッタとして構成された蛍光部材であって、前記レーザ発光が前記蛍光部材の主表面に光学的に結合するように配置された蛍光部材と、
前記レーザ発光と前記蛍光部材の前記主表面との間に構成された入射角であって、前記蛍光部材が、第1の波長を有する前記レーザ発光の少なくとも一部を、前記第1の波長よりも長い第2の波長を有する蛍光体発光に変換する入射角と、
前記蛍光部材を特徴付ける発光であって、少なくとも前記レーザ発光と前記蛍光部材との相互作用により生じる蛍光体発光を含み、少なくとも前記蛍光体発光からの第2の波長によって特徴付けられる波長の組合せを含む発光と、
前記光源モジュールの発光と光学的に結合される第1の端部を有する一つ以上のファイバであって、白色発光を伝達する一つ以上の伝達部分と、一つ以上の漏出部に沿って照明光源を提供するために前記白色発光を漏出させるように構成された一つ以上の漏出部とを有する一つ以上のファイバと、
電源を伴わず、一つ以上の溝を備えた透明部材とを備え、前記一つ以上のファイバの前記漏出部は前記溝に配置され、前記透明部材は、前記一つ以上のファイバの前記漏出部から出射された光の導波を行い、前記透明部材は、照明用に光を散乱させるように構成された一つ以上の表面を含む、ことを特徴とするレーザベースのファイバ結合照明システム。 A laser-based fiber-coupled illumination system comprising:
a light source module, the light source module comprising:
A laser device comprising a material containing gallium and nitrogen and configured as an excitation source, the laser device comprising an output end for outputting laser emission having a first wavelength in the range of 385 nm to 495 nm;
a fluorescent member configured as a wavelength converter and an emitter, the fluorescent member positioned such that the laser emission is optically coupled to a major surface of the fluorescent member;
an angle of incidence configured between the laser emission and the major surface of the fluorescent member, wherein the fluorescent member absorbs at least a portion of the laser emission having a first wavelength from the first wavelength; an angle of incidence that converts to phosphor emission having a second wavelength that is longer than
The emission characterizing the fluorescent member, comprising at least phosphor emission resulting from interaction of the laser emission with the fluorescent member, comprising at least a combination of wavelengths characterized by a second wavelength from the phosphor emission. luminescence;
one or more fibers having a first end optically coupled to the light source module's light emission, along one or more transmission portions for transmitting white light emission and one or more leaks; one or more fibers configured to leak said white light emission to provide an illumination source;
a transparent member without a power source and having one or more grooves, the leaking portion of the one or more fibers being disposed in the grooves, the transparent member being connected to the leaking of the one or more fibers. A laser-based fiber-coupled illumination system, wherein said transparent member includes one or more surfaces configured to scatter light for illumination.
光源モジュールを備え、前記光源モジュールは、
ガリウムと窒素とを含有する物質を含み、励起源として構成されたレーザデバイスであって、385nm~495nmの範囲の第1の波長を有するレーザ発光を出力する出力端を含むレーザデバイスと、
波長変換器およびエミッタとして構成された蛍光部材であって、前記レーザ発光が前記蛍光部材の主表面に光学的に結合するように配置された蛍光部材と、
前記レーザ発光と前記蛍光部材の前記主表面との間に構成された入射角であって、前記蛍光部材が、第1の波長を有する前記レーザ発光の少なくとも一部を、前記第1の波長よりも長い第2の波長を有する蛍光体発光に変換する入射角と、
前記蛍光部材を特徴付ける発光であって、少なくとも前記レーザ発光と前記蛍光部材との相互作用により生じる蛍光体発光を含み、少なくとも前記蛍光体発光からの第2の波長によって特徴付けられる波長の組合せを含む発光と、
光源モジュールの発光と光学的に結合された第1の端部を有しており、白色発光を伝達する一つ以上の伝達部分と、一つ以上の漏出部に沿って照明光源を提供して、白色発光を漏出させるように構成された一つ以上の漏れ部分とを有している一つ以上のファイバと、
電源を伴わない透明部材とを備え、前記一つ以上のファイバの前記漏出部は前記透明部材の表面に隣接して配置され、前記透明部材は、前記一つ以上のファイバの前記漏出部から出射された光を導波し、前記透明部材は、照明用に光を散乱させるように構成された一つ以上の表面を含む、ことを特徴とするレーザベースのファイバ結合照明システム。 A laser-based fiber-coupled illumination system comprising:
a light source module, the light source module comprising:
A laser device comprising a material containing gallium and nitrogen and configured as an excitation source, the laser device comprising an output end for outputting laser emission having a first wavelength in the range of 385 nm to 495 nm;
a fluorescent member configured as a wavelength converter and an emitter, the fluorescent member positioned such that the laser emission is optically coupled to a major surface of the fluorescent member;
an angle of incidence configured between the laser emission and the major surface of the fluorescent member, wherein the fluorescent member absorbs at least a portion of the laser emission having a first wavelength from the first wavelength; an angle of incidence that converts to phosphor emission having a second wavelength that is longer than
The emission characterizing the fluorescent member, comprising at least phosphor emission resulting from interaction of the laser emission with the fluorescent member, comprising at least a combination of wavelengths characterized by a second wavelength from the phosphor emission. luminescence;
having a first end optically coupled to the light emission of the light source module and providing an illumination source along with one or more transmission portions for transmitting white light emission and one or more leakage portions; , and one or more leaking portions configured to leak white light emission;
a transparent member without a power source, wherein the leaking portion of the one or more fibers is positioned adjacent to a surface of the transparent member, the transparent member exiting the leaking portion of the one or more fibers. a laser-based fiber-coupled illumination system, wherein the transparent member includes one or more surfaces configured to scatter the light for illumination.
光源モジュールを備え、前記光源モジュールは、
ガリウムと窒素とを含有する物質を含レーザデバイスであって、第1の波長を有するレーザ発光を出力する出力端を含むレーザデバイスと、
蛍光部材であって、前記レーザ発光が前記蛍光部材の主表面に光学的に結合するように配置された蛍光部材と、
前記レーザ発光と前記蛍光部材の前記主表面との間に構成された入射角と、
前記蛍光部材を特徴付ける発光であって、少なくとも前記レーザ発光と前記蛍光部材との相互作用により生じる蛍光体発光と、
光源モジュールの発光と光学的に結合された第1の端部を有しており、前記発光を伝達する一つ以上の伝達部分と、一つ以上の漏出部に沿って照明光源を提供して、前記発光を漏出させるように構成された一つ以上の漏出部とを有している一つ以上のファイバと、
電源を伴わない透明部材とを備え、前記一つ以上のファイバの前記漏出部は前記透明部材の表面に隣接して配置され、前記透明部材は、前記発光を散乱させるように構成された一つ以上の表面を含む、ことを特徴とするレーザベースのファイバ結合照明システム。
A laser-based fiber-coupled illumination system comprising:
a light source module, the light source module comprising:
a laser device including a material containing gallium and nitrogen, the laser device including an output end for outputting laser emission having a first wavelength;
a fluorescent member positioned such that the laser emission is optically coupled to a major surface of the fluorescent member;
an incident angle configured between the laser emission and the major surface of the fluorescent member;
luminescence characterizing the fluorescent member, the phosphor luminescence resulting from the interaction of at least the laser emission with the fluorescent member;
having a first end optically coupled to the light emission of the light source module, providing an illumination source along with one or more transmission portions for transmitting said light emission and one or more leakage portions; and one or more leaks configured to leak said emitted light;
a transparent member without a power source, wherein the leaky portion of the one or more fibers is positioned adjacent to a surface of the transparent member, the transparent member configured to scatter the emitted light. A laser-based fiber-coupled illumination system comprising:
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