JP4720177B2 - 発光装置 - Google Patents
発光装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4720177B2 JP4720177B2 JP2004366645A JP2004366645A JP4720177B2 JP 4720177 B2 JP4720177 B2 JP 4720177B2 JP 2004366645 A JP2004366645 A JP 2004366645A JP 2004366645 A JP2004366645 A JP 2004366645A JP 4720177 B2 JP4720177 B2 JP 4720177B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- wavelength conversion
- emitting device
- conversion member
- 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.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
- A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
- A61B1/0653—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements with wavelength conversion
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Surgery (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Optical Couplings Of Light Guides (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Description
そこで、これらの光源として、キセノンランプ等に代えて、発光ダイオード素子(LED)、レーザダイオード素子(LD)などの半導体発光素子を用いることが提案されている(例えば、特許文献1及び2)。
半導体発光素子は、小型で電力効率が良く、鮮やかな色で発光し、球切れなどの心配がない。特に、半導体レーザは、発光ダイオードよりも発光強度が極めて高いため、照度の高い光源を実現することができる。
そこで、通常、半導体発光素子に、蛍光物質及び樹脂等から構成される波長変換部材が組み合わせられて用いられている。
しかし、半導体発光素子の光密度は非常に高いために、波長変換部材を構成する樹脂及び蛍光物質等が高密度の励起光により発熱し、劣化し、発光装置自体の寿命の低下を招くことになる。
該励起光源から射出される励起光を少なくとも一部吸収し波長変換して所定の波長域の光を放出する波長変換部材と、
一端に前記励起光源を備え、他端に前記波長変換部材を備え、断面の中心部(コア)の屈折率を周辺部(クラッド)より高くして該励起光源から射出される励起光を波長変換部材に導出するライトガイドと、
前記励起光源に接続されていない前記ライトガイドの端部を支持するライトガイド先端部材と、
前記波長変換部材に接触し、かつ前記ライトガイド先端部材の出射側に配置された熱伝導性透光膜とから構成されてなることを特徴とする。
この発光装置においては、熱伝導性透光膜が、前記ライトガイドと波長変換部材との間に介在されてなることが好ましい。
また、波長変換部材は、実質的に蛍光物質のみからなることが好ましく、蛍光物質は、温度特性の良好なもの、特に、LAG、BAM、BAM:Mn、YAG、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN及びCaAlSiN3:Euからなる群から選択される少なくとも1種を含むことが好ましい。
さらに、励起光源とライトガイドとの間にレンズを備えており、該レンズを介して前記励起光源から射出された励起光をライトガイドへ導入することが好ましい。
また、外部へ導出された光が、80以上の平均演色評価数(Ra)を示すことが好ましい。
励起光源は、図1に示すように、発光素子11等を備え、発光素子11から射出される光を射出部12からライトガイド20へと導出するように構成されている。
励起光源は、励起光を射出する光源である。ここでの励起光は、通常、後述する蛍光物質を励起することができる光であればどのような光であってもよい。励起光源には、半導体発光素子、ランプ等、さらに電子ビーム、プラズマ、EL等をエネルギー源とするデバイスを使用することができる。なかでも、半導体発光素子を用いることが好ましい。半導体発光素子は、発光強度が高いことから、小型で電力効率の良好な発光装置を得ることができる。また、初期駆動特性に優れ、振動やオン・オフ点灯の繰り返しに強い発光装置を得ることができる。半導体発光素子は、発光ダイオード素子(LED)、レーザダイオード素子(LD)等が挙げられ、なかでも、レーザダイオード素子であることが好ましい。これにより、極めて高い発光出力を有する発光装置を得ることができる。例えば、350nm〜550nm程度に主発光ピーク波長を有している光を出射するものが好ましい。これにより、後述するように、波長変換効率の良好な蛍光物質を使用することができ、その結果、発光出力の高い発光装置を得ることができるとともに、種々の色味の光を得ることができる。さらに、後述する波長変換部材の劣化を防止して、高寿命及び信頼性の高い発光装置を得ることができる。
基板としては、結晶性の良い窒化物半導体を量産性よく形成するためにはC面、R面又はA面を主面とするサファイア基板を利用することが好ましい。また、例えば、C面、R面及びA面のいずれかを主面とするスピネル(MgA12O4)のような絶縁性基板、SiC(6H、4H、3Cを含む)、ZnS、ZnO、GaAs、Si、GaN及び窒化物半導体と格子整合する酸化物基板等、窒化物半導体を成長させることが可能で、従来から知られており、窒化物半導体と異なる材料を用いてもよい。また、基板は、オフアングルしていてもよく、この場合ステップ状にオフアングルしたものを用いると窒化ガリウムからなる下地層が結晶性よく成長するため好ましい。
異種基板上に設ける下地層(成長基板)として、ELOG(Epitaxially Laterally Overgrowth)成長させてもよい。例えば、異種基板上に、任意に窒化物半導体層を成長させ、その表面に窒化物半導体の成長が困難な保護膜(例えば、SiO2など)により、ストライプ状等のマスク領域を形成する(例えば、基板のオリフラ面と略垂直となるように)とともに、窒化物半導体を成長させための非マスク領域を形成し、この保護膜上に窒化物半導体層を成長させることにより、実現することができる。非マスク領域から窒化物半導体を成長させることで、選択成長によって、つまり、膜厚方向への成長に加えて、横方向への成長がなされ、マスク領域にも窒化物半導体が成長して、ほぼ平坦な半導体層を形成することができる。あるいは、異種基板上に成長させた窒化物半導体層に開口部を形成し、その開口部を含む基板上に窒化物半導体層を形成することにより、実現することができる。つまり、開口部側面から横方向への窒化物半導体の成長がなされて、結果的にほぼ平坦な半導体層を形成することができる。
特に、蛍光物質を効率良く励起できる紫外領域から可視光の短波長(例えば、青色系)を、効率よく発光させることができる発光層の材料として、窒化物半導体、中でもIII族窒化物半導体(例えば、Al、Gaを含む窒化物半導体、In、Gaを含む窒化物半導体、InXAlYGa1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)がより好適に挙げられる。また、窒化ガリウム系化合物半導体の一部を、B、Pで置換したものを用いてもよい。半導体の種類やその混晶比を適宜設定することにより、得られる発光素子の発光波長を調整することができる。例えば、活性層の組成によって、350〜550nm程度、好ましくは350〜500nm程度、360〜500nm程度、特に、活性層のInの含有量を変化させることにより、420〜490nm程度の範囲において主発光ピーク波長を有する光を得ることができる。
これらの半導体層は、例えば、有機金属気相成長法(MOCVD)、ハイドライド気相成長法(HVPE)、分子線エピタキシャル成長法(MBE)等の公知の技術により形成することができる。半導体層の膜厚は特に限定されるものではなく、種々の膜厚のものを適用することができる。
具体的には、以下に示すような構成が挙げられる。
上述した基板上に、任意にバッファ層を介して、n型窒化物半導体層であるn型コンタクト層、クラック防止層、n型クラッド層及びn型光ガイド層が形成される。n型クラッド層を除く他の層は、素子によっては省略することもできる。n型窒化物半導体層は、少なくとも活性層と接する部分において活性層よりも広いバンドギャップを有することが必要であり、そのためにAlを含む組成であることが好ましい。例えば、n型AlyGa1-yN(0≦y<1)層(各層毎にyの値は異なっていてもよい)が挙げられる。各層は、n型不純物をドープしながら成長させてn型としてもよいし、アンドープで成長させてn型としてもよい。
ライトガイドは、励起光源から射出された光を波長変換部材へ導出するものである。
ライトガイドは、その長さを自由に変更することができるとともに、その形状を自由に変形させることができ、特に、直角に曲げ又は湾曲させることができるため、所望の位置に光を導出することができる。したがって、このようなことができるものであれば、どのような材料及び構成のものを用いてもよい。特に、励起光源から射出された光を、減衰させることなく伝送するものであることが、エネルギー効率の観点から好ましい。
ライトガイドの材料は特に限定されるものではなく、例えば、石英ガラス、プラスチック等が挙げられる。なかでも、コアの材料がピュアシリカ(純粋石英)によって構成されているものが好ましい。これにより、伝送損失を抑えることができる。
波長変換部材は、励起光源から射出される励起光の一部又は全部を吸収し、波長変換して、各レーザ素子からの励起光よりも長波長域の光、例えば、赤色、緑色、青色、黄色、青緑色、橙色などに発光スペクトルを有する光を放出し得るものである。したがって、波長変換部材は、このような機能を実現することができる材料によって構成されるものであればよい。
蛍光物質としては、励起光源で励起されるものであれば特に限定されるものではないが、少なくとも各励起光に対して1種、さらに2種を組み合わせて用いることが好ましい。例えば、
(i)アルカリ土類金属ハロゲンアパタイト、
(ii)アルカリ土類金属ホウ酸ハロゲン、
(iv)酸窒化物又は窒化物、
(v)アルカリ土類ケイ酸塩、アルカリ土類窒化ケイ素、
(vii)アルカリ土類チオガレート、
(viii)ゲルマン酸塩、
(ix)希土類アルミン酸塩、
(x)希土類ケイ酸塩、
(xi)Eu等のランタノイド系元素で主に賦活された有機及び有機錯体等の種々の蛍光物質が挙げられる。
M5(PO4)3X:RE
(Mは、Sr、Ca、Ba、Mg、Znから選ばれる少なくとも1種以上が挙げられる。Xは、F、Cl、Br、Iから選ばれる少なくとも1種以上である。REは、Eu及び/又はMnである。)
等が挙げられる。
例えば、カルシウムクロルアパタイト(CCA)、バリウムクロルアパタイト(BCA)等が例示され、具体的には、Ca10(PO4)6Cl2:Eu、(Ba,Ca)10(PO4)6Cl2:Eu等が挙げられる。
M2B5O9X:RE
(M、X及びREは、上記と同義である)等が挙げられる。
例えば、カルシウムクロルボレート(CCB)等が例示され、具体的には、Ca2B5O9Cl:Eu等が挙げられる。
SrAl2O4:RE、
Sr4Al14O25:RE、
CaAl2O4:RE、
BaMg2Al16O27:RE、
BaMgAl10O17:RE
(REは、上記と同義である。)等が挙げられる。
LxJyOzN((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z):R又は
LxJyQtOzN((2/3)x+(4/3)y+t-(2/3)z):R
(Lは、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Znからなる群から選ばれる少なくとも1種の第II族元素である。Jは、C、Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hfからなる群から選ばれる少なくとも1種の第IV族元素である。Qは、B、Al、Ga、Inからなる群から選ばれる少なくとも1種の第III族元素である。Rは、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Lu、Sc、Yb、Tmからなる群から選ばれる少なくとも1種の希土類元素である。0.5<x<1.5、1.5<y<2.5、0<t<0.5、1.5<z<2.5である。)
で表されるものが挙げられる。
具体的には、アルファサイアロンを母体材料とする酸窒化物蛍光物質、ベータサイアロンを母体材料とする酸窒化物蛍光物質、CaAlSiN3:Euの組成式で表されるEu賦活カルシウムアルミニウムシリコンナイトライド等が挙げられる。
LxJyN((2/3)x+(4/3)y):R又は
LxJyOzN((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z):R
(L、J及びRは、上記と同義である。x、y、zは、0.5≦x≦3、1.5≦y≦8、0<z≦3である。)で表される窒化物蛍光物質であって、Bが1〜10000ppmの範囲で含まれているものが好ましい。
M2Si5N8:Eu、
MSi7N10:Eu、
M1.8Si5O0.2N8:Eu、
M0.9Si7O0.1N10:Eu
(Mは、上記と同義である。)等が挙げられる。
MGa2S4:Eu
(Mは、上記と同義である。)等が挙げられる。
LxJyN((2/3)x+(4/3)y):R又は
LxJyOZN((2/3)x+(4/3)y-(2/3)z):R
(L、J、R、x、y、zは上記と同義である。)が好ましい。
(i)CCA、(ii)CCB及び(iii)BAMの少なくとも1種と(ix)YAGとの組み合わせ、
(iii)SAEと(i)CCA:Mnとの組み合わせ、
(iii)SAEと(iv)SESNとの組み合わせ、
(iii)SAEと(iv)SCESNとの組み合わせ、
(iii)SAEと(iv)CESNとの組み合わせ、
(i)CCAと(ix)LAGと(iv)SESNとの組み合わせ、
(i)CCAと(ix)LAGと(iv)SCESNとの組み合わせ、
(i)CCAと(ix)LAGと(iv)CESNとの組み合わせ、
(i)CCAと(ix)LAGと(iv)CaAlSiN3:Euとの組み合わせ、
(ix)LAGと(iv)SESNとの組み合わせ、
(ix)LAGと(iv)SCESNとの組み合わせ、
(ix)LAGと(iv)CESNとの組み合わせ、
(ix)LAGと(iv)CaAlSiN3:Euとの組み合わせ等が好ましい。
これにより、高効率及び高演色性の双方を実現することができる。
上記蛍光物質以外の蛍光物質であって、同様の性能、効果を有する蛍光物質も使用することができる。
例えば、LAGとSESN、SCESN又はCaAlSiN3:Euとを組み合わせて用いる場合には、50:1〜1:50程度の重量比、さらに30:1〜1:30、50:1〜1:1、30:1〜1:1程度の重量比で組み合わせることが好ましい。また、LAGとCCAとSESN、SCESN又はCaAlSiN3:Euとを組み合わせて用いる場合には、LAGとCCAとは、1:10〜10:1程度の重量比、さらに1:5〜5:1、10:1〜1:1、5:1〜1:1程度の重量比で組み合わせることが好ましく、LAGとSESN、SCESN又はCaAlSiN3:Euとは、上記と同程度の範囲が挙げられる。
例えば、LAG(緑色発光)と、SCESN又はSESN(赤色発光)とを組み合わせて使用することが好ましい。これにより、青色の励起光(例えば、430〜500nmの範囲に発光ピークを有する発光素子)を組み合わせることにより、色の三原色を確保することができ、演色性の良好な白色に発光する光を得ることができる。
このような蛍光物質、顔料等は、凝集体を形成せず、光の吸収率及び変換効率を最大限に発揮させるために、通常、1μm〜20μm程度の範囲の粒径のものが用いられ、2μm〜8μm程度が好ましく、5μm〜8μm程度がより好ましい。また、このように、比較的粒径の大きな蛍光物質等を用いることにより、発光装置の量産性を向上させることができる。ここで粒径は、空気透過法で得られる平均粒径を指す。具体的には、気温25℃、湿度70%の環境下において、1cm3分の試料を計り取り、専用の管状容器にパッキングした後、一定圧力の乾燥空気を流し、差圧から比表面積を読みとり、平均粒径に換算した値である。
本発明の波長変換部材は、蛍光物質等を、被覆部材と混合して形成することができる。
被覆部材としては、例えば、無機ガラス、イットリアゾル、アルミナゾル、シリカゾル等の無機物質;ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アクリレート樹脂、メタクリル樹脂(PMMA等)、ウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリノルボルネン樹脂、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、変性シリコーン樹脂、編成エポキシ樹脂等の1種又は2種以上等の樹脂、液晶ポリマー等の有機物質が挙げられる。これらの被覆部材は、耐熱性、耐光性、耐候性、透光性等に優れたものが好ましい。なかでも、フッ素樹脂、シリコーン樹脂(特にジメチルシロキサン系、メチルポリシロキサン系の樹脂等)等が挙げられる。
本発明における波長変換部材は、上述したような蛍光物質等のみで構成されていてもよいが、任意に、フィラーを混合してもよい。これにより、ライトガイドへの波長変換部材の固着を容易にすることができる。また、波長変換部材を均一に配置することができるため色むらの少ない発光装置を得ることができる。フィラーは、外部から照射された光を反射、散乱及び/又は拡散等させることができる材料であることが好ましい。これにより、蛍光物質等に均一に励起光を当てることができ、色むらを低減する作用を有する。
ただし、被覆部材である樹脂中に混合し、必要があれば適当な溶媒を用いて、ポッティング法、スプレー法、スクリーン印刷法、ステンシル印刷法等、さらに、注型法、圧縮法、トランスファー法、射出法、押し出し法、積層法、カレンダー法、インジェクションモールド法等のプラスチップの成型法等、真空被覆法、粉末噴霧被覆法、静電堆積法、電気泳動的に堆積させる方法等により所望の形状に形成してもよい。
さらに、後述するライトガイド内の一部に、例えば、コア材料に蛍光物質等を含有させるなどして、波長変換部材を設けてもよい。
本発明の発光装置では、例えば、図1に示すように、レーザ素子11と射出部12との間に、レンズ13が設けられていていることが好ましい。
レンズは、レーザ素子から射出された光が、ライトガイドの入射部に集光される限り、どのような形状でもよく、レーザ素子と射出部との間に、複数枚並べて配置してもよい。レンズは、無機ガラス、樹脂等により形成することができ、なかでも、無機ガラスが好ましい。励起光源とライトガイドとの間にレンズを備え、レンズを介して励起光源から射出された励起光をライトガイドへ導出することができることにより、励起光源からの射出する励起光を集光させ、効率よくライトガイドに導出することができる。
なお、レンズには、蛍光物質等の波長変換部材として機能する材料を含有させてもよい。これにより、レンズ機能により、波長変換された励起光が、確実に射出部に集光されるため、色バラツキを解消することができ、レンズの製造によって波長変換部材をも同時に製造することができるために、波長変換部材の製造コストを抑えることができる。
本発明の発光装置では、波長変換部材と接触する位置に熱伝導性透光膜が形成されている。これにより、波長変換部材に非常に光密度の高い励起光が照射されることによって、蛍光物質等が発熱した場合に、熱伝導性透光膜によって有効かつ迅速に放熱することが可能となる。
例えば、 図3(a)、(b)に示したように、熱伝導性透光膜32は、ライトガイド20と波長変換部材30との間の光出射面の一部又は全部に、図3(c)に示したように、ライトガイドが存在する側とは異なる波長変換部材の光出射面の一部又は全部に配置していることが好ましい。特に、ライトガイドと波長変換部材との間であって、ライトガイドにおける励起光の出射する領域の全てを被覆するように形成されていることがより好ましい。このように、ライトガイドからの励起光が熱伝導性透光膜を通過して波長変換部材に導入される場合には、透光膜であるという性質から、光強度の低下を招くことなく、熱伝導性であるという性質から、最も光密度の高い領域おいて波長変換部材内に伝わる熱を有効に除去しながら、波長変換部材内で発生した熱をも逃がすことが可能となる。具体的には、通常、ライトガイドは、出射部において、後述するようなライトガイド先端部材を備えているため、ライトガイド先端部材の出射側において熱伝導性透光膜が配置される。
熱伝導性透光膜は、例えば、ITO、ZnO、In2O3、SnO2、MgO、Al2O3、LaF3、CeF3等の少なくとも1種の単層膜又は多数膜が挙げられる。なかでも、ITO、ZnO、In2O3、SnO2又はMgOの単層膜が好ましい。また、これら膜は、単結晶で形成されていることがより好ましい。これにより、波長変換部材への密着性又は接着性がより良好となり、波長変換部材の熱伝導性透光膜への熱の移動を向上させることができる。この膜の膜厚は、例えば、1000〜10000Å程度が適当である。
熱伝導性透光膜は、従来から公知の方法で形成することができる。例えば、スパッタ法、反応性スパッタ法、真空蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、イオンプレーティング法、レーザーアブレーション法、CVD法、スプレー法、スピンコート法、ディップ法又はこれらの方法と熱処理の組み合わせ等、種々の方法を利用することができる。
なお、熱伝導性透光膜は、上述した機能を備え、上述した機能を発揮し得るのであれば、後述する機能膜又は機能部材等と兼用してもよい。
本発明の発光装置では、ライトガイドの先端、つまり励起光源に接続されていない端部は、通常フェルールと呼ばれるようなライトガイド先端部材によって支持されていることが好ましい。このようなライトガイド先端部材により、ライトガイドからの出射光を固定することが容易となる。また、その材料や形状に応じて発光効率を向上させるとともに、発光装置としての組み立てが容易となる。したがって、ライトガイド先端部材は、ライトガイドを支持し得るものであれば、どのような材料及び形状で構成されていてもよい。
上述したライトガイド先端部材に取り付ける場合に限らず、本発明の発光装置には、適切な位置に各種機能膜/部材を取り付けることが好ましい。ここでの機能膜/部材としては、例えば、波長変換光反射膜、励起光反射膜、拡散防止部材、拡散部材等が挙げられる。
例えば、拡散部材の膜厚は、ライトガイドのコア径、任意に用いる拡散部材の屈折率及び厚み、波長変換部材の径などによって適宜調整することができる。
本発明の発光装置には、遮断部材が取り付けられていてもよい。遮断部材は、励起光源からの光を90%以上遮断するものであることが好ましい。これにより、所定の波長の光のみを取り出すことができる。例えば、人体に有害な紫外線を放出する発光素子を用いる場合、その紫外線を遮断するために紫外線吸収剤又は反射剤等を遮断部材として、光導出部において、波長変換部材に含有させて用いることができる。これにより、紫外線等の照射を抑制することができる。なかでも、より発光効率を向上させることができる観点から、反射剤を用いることが好ましい。
なお、遮断部材は、上述した励起光反射膜、拡散防止膜等としての機能をも有しているため、これらと厳密に区別して利用されていなくてもよい。
本発明の発光装置は、図1に示したように、1つの励起光源10と、一本のライトガイド20と、熱伝導性透光膜(図示せず)、1つの波長変換部材30とから構成された発光装置がユニットとして、図4に示したように、少なくとも2つ以上組み合わせられて発光装置100を構成していてもよい。ユニットの組み合わせ個数は、演色性と出力に応じて決定することができる。なお、この発光装置においては、上述したように、各ユニットの波長変換部材は一体的に形成されていてもよい。
本発明の発光装置は、120ルーメン/mm2程度以上の明るさを有していることが好ましい。
本発明の発光装置は、種々の用途に利用することができる。例えば、通常の照明器具、車両搭載用の照明(具体的には、ヘッドライト用、テールランプ用光源等)として利用してもよいし、内視鏡装置のように、生体内部を観察したり、観察しながら治療したりするための装置に利用してもよい。また、非常に狭い又は暗い空間、例えば、原子炉内部、遺跡の閉鎖空間等を観察したりするためのファイバースコープに利用してもよい。さらに、各種真空装置のチャンバ内など、電流の漏洩や発熱等を回避したい部材における光源として利用することもできる。加えて、点光源を要求する場所や光源の取り替えが困難な場所などで使用する発光装置として利用することができる。
本発明の発光装置は、高輝度でありながら、色調バラつきが少なく、色再現性に非常に富み、演色性が非常に高いため、内視鏡装置のように、鮮明な撮像等が要求される装置との併用に極めて優れた効果を発揮する。
さらに、本発明の発光装置は、画像表示部(スクリーン)にカラー画像を表示する画像表示装置に使用することができる。本発明の発光装置では、高発光効率で極めて高輝度の光を発することができるため、画像表示装置の光源として優れた効果を発揮し得る。
実施例1
図1に示したように、この実施例の発光装置は、励起光源10と、ライトガイド20と、熱伝導性透光膜(図示せず)と、波長変換部材30とを備えて構成されている。
励起光源10は、405nm近傍に発光ピーク波長を有する半導体発光素子11としてレーザダイオードを用いる。レーザダイオードは、GaN系の半導体素子である。
ライトガイド20は、その一端が、励起光源10の光の出射部12に接続されており、他端が出力部21に接続されている。ライトガイド20として、石英製の、例えば、SI型114(μm:コア径)/125(μm:クラッド径)を用いた。
ライトガイド20の先端部には、SUS製のフェルールを装備した。
また、フェルールの端面であって、ライトガイド30の光出射面の全面にITO膜を膜厚3000Åで配置した。なお、フェルール及びライトガイドの端面に直接ITO膜を形成することは困難であるため、膜厚150μmのカバーガラスに、スパッタ法により、ITO膜を形成し、ライトガイド30の光出射面に配置した。
蛍光物質として、青色に発光するCa10(PO4)6Cl2:Euを2g、エチルセルロースとテルピネオールとの混合液(重量比=12:88)を2g混合し、80℃で30分間、200℃で10分間、500℃で1時間焼成することにより、蛍光物質を焼き付けた。波長変換部材30の膜厚は、例えば、500μm程度とした。
励起光源10においては、半導体発光素子11の前面に、レーザダイオードからの励起光1を集光するためのレンズ13を配置した。
また、比較のために、ITO膜を配置しない点以外は上述した発光装置と同じものを準備し、上記と同様に種々の出力で駆動させた。その結果を図5の破線に示す。
さらに、双方の発光装置について、励起光源を100mWで連続発振したところ、熱伝導性透光膜の配置によって、波長変換部材の温度が抑えられていることが確認された。また、波長変換部材における蛍光物質の発熱の防止によって、波長変換部材の劣化を抑制し、高寿命の発光装置が得られることが確認された。
なお、フェルールの端面におけるカバーガラスの影響を調べるために、フェルールの端面において、ITO膜及びカバーガラスを配置させない点以外は、上述した実施例における発光装置と同じものを準備し、上記と同様にその特性を測定した。
光出力に対する相対強度は、カバーガラスのみを配置させた、上述した比較のための発光装置とほぼ同様であった。
この実施例の発光装置は、蛍光物質として、LAG、BAM、YAG、SCA、SCESN、SESN、CESN及びCaAlSiN3:Euをそれぞれ用いた以外、実施例1と実質的に同様の発光装置である。
これらの発光装置について同様の評価をすると、光出力に対する光の相対強度及び寿命について、ほぼ同様の結果である。
この実施例の発光装置は、蛍光物質として、青色に発光するCa10(PO4)6Cl2:Euを10g、イソプロピルアルコール100g、アルミナゾル20g及びアセトン10gを混合し、50Vの電圧を印加し、その後、乾燥して蛍光物質を電着した以外、実施例1と同様の発光装置である。
これらの発光装置について同様の評価をすると、光出力に対する光の相対強度及び寿命について、ほぼ同様の結果である。
2 光
10 励起光源
11 半導体発光素子
12 射出部
13 レンズ
20、120 ライトガイド
20a、120a コア
20b、120b クラッド
21 出力部
30 波長変換部材
31a、31b 蛍光物質
32 熱伝導性透光膜
100 発光装置
Claims (7)
- 励起光を射出する励起光源と、
該励起光源から射出される励起光を少なくとも一部吸収し波長変換して所定の波長域の光を放出する波長変換部材と、
一端に前記励起光源を備え、他端に前記波長変換部材を備え、断面の中心部(コア)の屈折率を周辺部(クラッド)より高くして該励起光源から射出される励起光を波長変換部材に導出するライトガイドと、
前記励起光源に接続されていない前記ライトガイドの端部を支持するライトガイド先端部材と、
前記波長変換部材に接触し、かつ前記ライトガイド先端部材の出射側に配置された熱伝導性透光膜とから構成されてなることを特徴とする発光装置。 - 熱伝導性透光膜が、前記ライトガイドと波長変換部材との間に介在されてなる請求項1に記載の発光装置。
- 波長変換部材は、実質的に蛍光物質のみからなる請求項1又は2に記載の発光装置。
- 蛍光物質が、温度特性の良好なものである請求項1〜3のいずれか1つに記載の発光装置。
- 蛍光物質が、LAG、BAM、BAM:Mn、YAG、CCA、SCA、SCESN、SESN、CESN及びCaAlSiN3:Euからなる群から選択される少なくとも1種を含む請求項1〜4のいずれか1つに記載の発光装置。
- さらに、励起光源とライトガイドとの間にレンズを備えており、該レンズを介して前記励起光源から射出された励起光をライトガイドへ導入する請求項1〜5のいずれか1つに記載の発光装置。
- 外部へ導出された光が、80以上の平均演色評価数(Ra)を示す請求項1〜6のいずれか1つに記載の発光装置。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004366645A JP4720177B2 (ja) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | 発光装置 |
CN2009101644611A CN101630813B (zh) | 2004-12-17 | 2005-12-02 | 发光装置 |
CN2005101289819A CN1789795B (zh) | 2004-12-17 | 2005-12-02 | 发光装置 |
US11/306,106 US7356054B2 (en) | 2004-12-17 | 2005-12-16 | Light emitting device |
EP05257760.8A EP1672755B1 (en) | 2004-12-17 | 2005-12-16 | Light emitting device |
US12/016,803 US7591575B2 (en) | 2004-12-17 | 2008-01-18 | Light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004366645A JP4720177B2 (ja) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | 発光装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006173498A JP2006173498A (ja) | 2006-06-29 |
JP4720177B2 true JP4720177B2 (ja) | 2011-07-13 |
Family
ID=36673884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004366645A Active JP4720177B2 (ja) | 2004-12-17 | 2004-12-17 | 発光装置 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4720177B2 (ja) |
CN (2) | CN101630813B (ja) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007049114A (ja) | 2005-05-30 | 2007-02-22 | Sharp Corp | 発光装置とその製造方法 |
JP2008027947A (ja) * | 2006-07-18 | 2008-02-07 | Nichia Chem Ind Ltd | 発光装置 |
EP2100908B1 (en) | 2006-11-15 | 2014-05-21 | Hitachi Chemical Company, Ltd. | Heat curable resin composition for light reflection |
JP5367218B2 (ja) | 2006-11-24 | 2013-12-11 | シャープ株式会社 | 蛍光体の製造方法および発光装置の製造方法 |
US7677777B2 (en) * | 2007-02-21 | 2010-03-16 | Magna International, Inc. | LED apparatus for world homologation |
TW200921929A (en) * | 2007-11-02 | 2009-05-16 | Innolux Display Corp | Light emitting diode |
EP2252829A1 (en) * | 2008-03-07 | 2010-11-24 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Lighting system with removable light extracting member |
JP2010123819A (ja) * | 2008-11-21 | 2010-06-03 | Shimadzu Corp | レーザ媒質 |
JP5234814B2 (ja) * | 2009-08-28 | 2013-07-10 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子の製造方法 |
CN102376860A (zh) | 2010-08-05 | 2012-03-14 | 夏普株式会社 | 发光装置及其制造方法 |
JP5231609B2 (ja) * | 2010-12-08 | 2013-07-10 | シャープ株式会社 | 発光装置及びその製造方法 |
JP5526000B2 (ja) * | 2010-11-15 | 2014-06-18 | 富士フイルム株式会社 | 内視鏡及び内視鏡用光源装置 |
CN103190820A (zh) * | 2012-01-04 | 2013-07-10 | 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 | 电子香 |
TW201341725A (zh) * | 2012-04-13 | 2013-10-16 | 瑞儀光電股份有限公司 | 光源模組 |
CN103557462A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-02-05 | 天津理工大学 | 一种可将蓝色激光转光为植物平板光源的装置 |
CA2947293A1 (en) | 2014-04-29 | 2015-11-05 | Boston Scientific Scimed, Inc. | Lumen-less illumination system |
CN104132262A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-11-05 | 电子科技大学 | 光纤直接耦合rgb三基色led冷光源 |
CN104141898A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-11-12 | 电子科技大学 | 高亮度光纤直接耦合led冷光源 |
CN104503102A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-08 | 常州市武进区半导体照明应用技术研究院 | 用于调节激光照明的方法及激光照明装置 |
CN104503103A (zh) * | 2014-12-12 | 2015-04-08 | 常州市武进区半导体照明应用技术研究院 | 用于调节激光照明的方法及激光照明装置 |
WO2016199243A1 (ja) * | 2015-06-10 | 2016-12-15 | オリンパス株式会社 | 照明装置 |
EP3465844A1 (en) * | 2016-06-03 | 2019-04-10 | Lumileds Holding B.V. | Light converting device |
JPWO2017221336A1 (ja) * | 2016-06-21 | 2019-04-11 | オリンパス株式会社 | 内視鏡システム、画像処理装置、画像処理方法およびプログラム |
EP3660553B1 (en) | 2017-07-24 | 2021-05-05 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Light-emitting device |
JP7133648B2 (ja) * | 2018-12-18 | 2022-09-08 | オリンパス株式会社 | 内視鏡用光源装置、及びこれを有する内視鏡 |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6348386A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜螢光体の製造方法 |
JPH1077470A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-24 | Matsushita Electron Corp | 蛍光体 |
JP2000275444A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-06 | Toshiba Corp | 発光装置 |
JP2002531956A (ja) * | 1998-11-30 | 2002-09-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 蛍光体組成物を有する発光デバイス |
JP2003035844A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 光ファイバ光源装置 |
JP2003515899A (ja) * | 1999-12-03 | 2003-05-07 | クリー・ライティング・カンパニー | 固体ランプ |
JP2003298116A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-17 | Stanley Electric Co Ltd | 白色発光ダイオードおよびその製造方法 |
JP2004292538A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Toray Ind Inc | 蛍光体ペーストおよびそれを用いたディスプレイパネル用部材の製造方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA2134902C (en) * | 1994-04-07 | 2000-05-16 | Friedrich Bertignoll | Light diffusing apparatus |
CN1412602A (zh) * | 2001-10-18 | 2003-04-23 | Jds尤尼费斯公司 | 用于自由空间光连接的激光准直器 |
-
2004
- 2004-12-17 JP JP2004366645A patent/JP4720177B2/ja active Active
-
2005
- 2005-12-02 CN CN2009101644611A patent/CN101630813B/zh active Active
- 2005-12-02 CN CN2005101289819A patent/CN1789795B/zh active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6348386A (ja) * | 1986-08-19 | 1988-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜螢光体の製造方法 |
JPH1077470A (ja) * | 1996-08-30 | 1998-03-24 | Matsushita Electron Corp | 蛍光体 |
JP2002531956A (ja) * | 1998-11-30 | 2002-09-24 | ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ | 蛍光体組成物を有する発光デバイス |
JP2000275444A (ja) * | 1999-03-25 | 2000-10-06 | Toshiba Corp | 発光装置 |
JP2003515899A (ja) * | 1999-12-03 | 2003-05-07 | クリー・ライティング・カンパニー | 固体ランプ |
JP2003035844A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Matsushita Electric Works Ltd | 光ファイバ光源装置 |
JP2003298116A (ja) * | 2002-03-29 | 2003-10-17 | Stanley Electric Co Ltd | 白色発光ダイオードおよびその製造方法 |
JP2004292538A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Toray Ind Inc | 蛍光体ペーストおよびそれを用いたディスプレイパネル用部材の製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101630813A (zh) | 2010-01-20 |
CN101630813B (zh) | 2011-11-23 |
JP2006173498A (ja) | 2006-06-29 |
CN1789795A (zh) | 2006-06-21 |
CN1789795B (zh) | 2011-04-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4720177B2 (ja) | 発光装置 | |
JP4379474B2 (ja) | 発光装置 | |
EP1672755B1 (en) | Light emitting device | |
US7557985B2 (en) | Light emitting device | |
JP2006173324A (ja) | 発光装置 | |
JP5302491B2 (ja) | 発光装置及び内視鏡装置 | |
JP4729918B2 (ja) | 発光装置 | |
JP4946188B2 (ja) | 発光装置 | |
TWI392108B (zh) | Light emitting device | |
JP2006073202A (ja) | 発光装置 | |
EP1347517A1 (en) | Light emitting device | |
JP5066786B2 (ja) | 窒化物蛍光体及びそれを用いた発光装置 | |
JP5135735B2 (ja) | 発光装置 | |
JP2008043754A (ja) | 発光装置及び内視鏡装置 | |
JP2004327870A (ja) | 発光装置 | |
JP2007266174A (ja) | 発光装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20071102 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20071102 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100706 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100706 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100902 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110308 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110321 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140415 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4720177 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140415 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |