JP5323998B2 - 蛍光体、励起光源、光学システム、およびヒートシンクを備えた照明器具 - Google Patents

蛍光体、励起光源、光学システム、およびヒートシンクを備えた照明器具 Download PDF

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Description

本発明は、照明器具に関するものである。当該照明器具は、照明機器または自動車用照明器具として用いられ、主要な光源に遠隔の蛍光体を用いる励起システムとして、レーザーまたはＬＥＤを含む。当該照明器具によって、より高い効率、より小さいサイズ、またはより明るい照明が、自動車用の法規に対応可能となる。
添付の図面に含まれる図１ａは、照明領域における対象輝度１３を満たすために、レンズ１２によって集束される光源１１を表した、単純な照明システムを示す。また、添付の図面に含まれる図１ｂは、対象輝度１３を満たし、反射鏡１４を備えた類似のシステムを示す。ここでは明示していないが、反射鏡および／またはレンズを備えた複合システム、またはより複雑なシステムにも、以下の記載は適用される。
特開２００５−３３１４６８号公報（２００５年１２月２日公開） 特開２００４−２４１１４２号公報（２００４年８月２６日公開） 特開平７−３１８９９８号公報（１９９５年１２月８日公開） 特開２００４−３５４４９５号公報（２００４年１２月１６日公開） 特開２００３−２９５３１９号公報（２００３年１０月１５日公開） 国際公開第２００９／１１５９７６号（２００９年９月２４日公開） 国際公開第２００９／０２４９５２号（２００９年２月２６日公開） 米国特許出願公開第２００９／０３２２２０５号（２００９年１２月３１日公開） 米国特許出願公開第２００９／３２２１９７号（２００９年１２月３１日公開） 米国特許出願公開第２００４／０１５９９００号（２００４年８月１９日公開）
上記システムのサイズを小さくするために、２つの変更が可能である。図２ａおよび２ｂは、第１の変更を示す。当該変更は、レンズ２１または反射鏡２２を単に小さくすることを含む。これにより光源１１からの光の受容角（acceptance angle）が小さくなるため、対象領域１３における照明が減少する。対象輝度１３を満たすために、光源光（source light）をより明るく（効率を低下して）するか、当該光源の角放出を視準する２３かしなければならない。
図３ａおよび３ｂは、第２の変更を示す。当該変更は、対象に焦点を保つ（または遠視野に視準する）ために、レンズ３１および反射鏡３２の光学焦束力を増し、光源３３を当該光学に近づける。受容角は維持されるが、光源距離が短くなるためシステムの倍率は増加する。しかし、対象または遠視野における原像（source image）が大きくなることにより、輝度が減少する。対象輝度１３を維持するために、光源光をより明るく（効率を低下して）するか、当該光源をサイズ３５よりも小さくするかしなければならない。
照射目標を捉えるために必要となる所定の効率のもとで、光源の面積（source size）と角放出幅（angular emission width）との積が、最終的なサイズを支配的に決定づけることを、上記は示している。実光源に対する実際の上記分析はより複雑であるが、同一の本質的な結果は真であり、線形の幾何学的な光学システムにおいてもすべて真である。
上記の積は「エタンデュ（etendue）」と呼ばれ、上記光学システムにおいては一般に定数となる。
したがって、効率および視準が重要となる実際の照明器具および前照灯システムでは、そのサイズは基本的に電球（bulb）またはＬＥＤのサイズにより決まり、角度分布による影響は小さい。最小サイズは物理的な限界によって決まり、明るい照明器具においては熱的考察が優先される。積分反射システム（integrated reflector system）を用いることで角度分布はある程度制御可能である。しかし、これらは本質的に光源から返ってきた光を再利用するため、効率向上を抑制し、光源周囲の熱環境を悪化させる吸収を生むという弊害をもたらす。
例えば、ＬＥＤ前照灯の典型的なハイビーム部は、８０００ｍｍ２の超過部分にシステムの前面領域を有する。
上記の特許文献１（シャープ株式会社、２００５年１２月２日公開）は、反射鏡カップに光源を包含し、当該光源を放物線形状の反射鏡に引き返す方向へ向けることによって、角度分布を改善する１つの方法が開示されている。当該システムは光を再利用し、光源放射の角度プロファイルを変更する方法を示す。
上記の特許文献２（小糸製作所、２００４年８月２６日公開）は、異なるシステムを開示しており、反射鏡／レンズ構造によって視準される蛍光体源に、単一の有色ＬＥＤの焦点が当てられる。蛍光体のサイズはＬＥＤの焦点の品質によって決定され、エタンデュは本質的に、ＬＥＤおよび蛍光体放射によって依然として決定づけられる。
より小さい光源サイズを達成する１つの方法は、焦点が極めて小さいというレーザーの優れた集束特性を利用することである。仮に、小さい蛍光体が焦点に配置されれば、極めて低いエタンデュ源が生成される。このアプローチは、従来技術として公知である。
上記の特許文献３（三菱マテリアル、１９９５年１２月８日公開）は、光ファイバーによって照明器具に送られ、蛍光体に入射するレーザービームを開示している。放物線形状の反射鏡は、光を視準する。
上記の特許文献４（ＮＥＣビューテクノロジー、２００４年１２月１６日公開）は、上記システムの改良を開示しており、蛍光体を第２の反射鏡に配置し、レーザービームの視準を当該蛍光体に合わせ、視準するためにより大きな第１の反射鏡に引き返す方向へ放射を向ける。
上記の特許文献５（日東光学、２００３年１０月１５日公開）は、光学システムによってレーザーを視準し、当該蛍光体を通させてレーザー光を再集束させるために、当該蛍光体を越えて湾曲した第２の反射鏡をもつ蛍光体を通して、当該ビームの焦点を合わせる代替システムを開示している。
上記システムは、蛍光体は反射鏡の上に支持される必要があり、当該支持する方法によって効率が落ちるという本質的な課題を有する。また、蛍光体を効果的に冷ますことは非常に困難であり、それを達成するためには複雑かつ手間のかかる空気または水の対流法に限定される。さらに、上記システムは等方的（isotropic）であり、吸収ロスが発生する発光体を通って再利用された光を含む。
上記の特許文献６（２００９年９月２４日公開）は、共通のヒートシンクに備えられ、側面に沿って配置された蛍光体要素を備える自動車用の前照灯を提案している。いくつかの実施の形態において、当該蛍光体の出力側は、当該ヒートシンクに形成された円錐の反射鏡と連動する。
上記の特許文献７（２００９年２月２６日公開）は、青色ＬＥＤ源または紫外線ＬＥＤ源が光学板に載置され、蛍光体の上に載置されたヒートシンクを用いる黄色の蛍光体に、当該光学板を通して光を向けるスポットライトを提案している。
上記の特許文献８（２００９年１２月３１日公開）は、白色光を生成するために、青色ＬＥＤが黄色の蛍光体に光を当てるデバイスを提案している。当該蛍光体に備えられた２次元メッシュの形状にヒートシンクは配置され、外部のヒートシンクに接続される。蛍光体からの光を集束させるための光学システムは存在しない。
蛍光体に備えられたメッシュは取り除かれ、当該蛍光体のエッジが熱的にヒートシンクと連結された金属の筐体と熱的に接続されている点を除けば、上記の特許文献９（２００９年１２月３１日公開）は、上記の特許文献８に開示されたデバイスと非常に類似するデバイスを提案している。
上記の特許文献１０（２００４年８月１９日公開）は、白色光を生成するために、青色ＬＥＤが黄色または赤色、および緑色の蛍光体を励起するデバイス、または紫外線ＬＥＤが赤色、緑色、および青色の蛍光体を励起するデバイスを提案している。いずれのＬＥＤおよび蛍光体もヒートシンクと同一平面にあるように載置され、当該ＬＥＤから蛍光体への紫外線放射を反射できるように、紫外線反射鏡は上記ＬＥＤおよび蛍光体の上に配置される。
本願発明によれば、蛍光体と、可視光を生成するために、前記蛍光体を励起する光学的放射を行うようになされた励起光源と、前記蛍光体によって生成された光を集束させるようになされた光学システムと、前記蛍光体と熱的に接続され、当該蛍光体が発生した熱を消散させるようになされたヒートシンクとを備え、前記蛍光体は、前記ヒートシンクに配置された又は含まれた平面の反射鏡に載置され、湾曲した反射鏡および前記励起光源に対面していることを特徴とする照明器具が提供される。
本願発明の第２の側面によれば、蛍光体と、可視光を生成するために、前記蛍光体を励起する光学的放射を行うようになされた励起光源と、前記蛍光体によって生成された光を集束させるようになされた光学システムと、前記蛍光体と熱的に接続され、当該蛍光体が発生した熱を消散させるようになされたヒートシンクとを備え、前記光学システムは光軸を有し、前記蛍光体は略平面であるとともに、前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする照明器具が提供される。
前記蛍光体は、前記ヒートシンクから乖離していてよい。
前記ヒートシンクは、前記光学システムの外側に配置されてよい。
前記蛍光体は、前記ヒートシンクが載置された導熱体に載置されていてよい。
前記導熱体は、ガラスおよびサファイアガラスのうちの１つを含んでよい。
前記導熱体は、前記光学的放射および前記可視光のうち少なくとも１つを透過してよい。
前記蛍光体は、堆積によって形成された層を含んでよい。
前記蛍光体は、当該蛍光体が略ランバートの光放射パターンを有するように、当該蛍光体の外側延長部に応じた厚みを有してよい。
前記蛍光体は、前記外側延長部の半分の１０％よりも小さい厚みを有してよい。
前記照明器具は、前記蛍光体と前記励起光源との間に配置され、前記光学的放射を透過して、前記可視光を反射するようになされた第１のフィルタをさらに備えてよい。
前記照明器具は、前記可視光を透過し、前記光学的放射を減衰させる又は遮断するようになされた第２のフィルタをさらに備え、前記蛍光体は、前記励起光源と前記第２のフィルタとの間に配置されてよい。
前記フィルタのそれぞれは、干渉フィルタでよい。
前記光学的放射は、電磁放射でよい。
前記光学的放射は、少なくとも一部が可視スペクトルに含まれてよい。
前記光学的放射は、少なくとも一部が不可視スペクトルに含まれてよい。
前記不可視スペクトルは、紫外スペクトルを含んでよい。
前記励起光源は、発光体および伝播経路を含んでよい。
前記発光体は、レーザー、レーザーダイオード、および発光ダイオードのうちの１つであってよい。
前記伝播経路は、焦点レンズ、光ファイバー、およびコンデンサのうち少なくとも１つを含んでよい。
前記第１の側面の照明器具において、前記光学システムは、前記蛍光体を通る光軸を有してよい。
前記第２の側面の照明器具において、前記光学システムの前記光軸は、前記蛍光体を通ってよい。
前記伝播経路は、少なくとも一部が前記光軸に沿っていてよい。
前記光学システムは、反射鏡を含んでよい。
前記伝播経路は、前記反射鏡を通過してよい。
前記光学システムはレンズを含んでよい。
したがって、ランプ照明（例えばスポットライト）、自動車への応用（例えば前照灯）、および携帯用の照明機器（懐中電灯など）を含む、幅広い応用に適した照明器具を提供することができる。典型的な実施の形態では、ＬＥＤまたはレーザー光を、当該ＬＥＤやレーザーと局所的（local）でない蛍光体に送ることに関係する照明を扱う。反射鏡、および／または、レンズシステムは、当該蛍光体を照明領域に送るために使われてよい。
また、より高い視準を光学システムに提供することによって、当該システムを動作させるために低電力で足りるだけでなく、当該システムを大幅に小さくすることができる。これにより、より少ない材料で足り、製造工程を安価にし、電気自動車などの重量や効率性が重大な課題となる乗り物にも適用可能となる。
本発明の前述したおよび他の目的、特徴、そして利点は、以下の発明の詳細な記載を、関連する図とあわせて考慮することで、より容易に理解されるだろう。
視準された典型的な光学照明システムを示す。 視準された典型的な光学照明システムを示す。 より小さい焦点要素を用いた、上記典型的なシステムのより小さなバージョンを示す。 より小さい焦点要素を用いた、上記典型的なシステムのより小さなバージョンを示す。 より強力な光学要素を用いた、上記典型的なシステムのより小さなバージョンを示す。 より強力な光学要素を用いた、上記典型的なシステムのより小さなバージョンを示す。 照明器具の一例を示す。 反射鏡およびレンズ構造を含む他の一例を示す。 レーザーおよび蛍光体の間にある干渉フィルタを用いる他の一例を示す。 ２のレーザー遮断フィルタを備えた上記蛍光体の代わりの例を示す。 フィルタの異なる形態を示す。 フィルタの異なる形態を示す。 逆向き蛍光体（reversed phosphor）を用いた他の一例を示す。 半反射鏡を用いた本願発明の一実施の形態を示す。 角度をつけられた蛍光体を用いた他の実施の形態を示す。
図４は、照明器具の一例を示す。図４は、蛍光体と、可視光を生成するために、前記蛍光体を励起する光学的放射を行うようになされた励起光源と、当該蛍光体によって生成された光を集束させるようになされた光学システムと、当該蛍光体と熱的に接続され、当該蛍光体が発生した熱を消散させるようになされたヒートシンクとを備えた照明器具を示す。
図４に示すように、上記照明器具は、自由空間（free space）、光ファイバー、または光源（例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード、またはレーザー）から光４６を透過するコンデンサ構造（図示されている）４１などのレーザー透過法と、蛍光体４３の薄層を堆積させた熱伝導性のガラス層（例えばサファイヤ）４２とを含む。上記薄層の厚さは、その幅（外側延長部）または長さよりも十分に小さい（非常に小さいことが好ましい）。上記蛍光体によって生成される光を集束させるために配置された光学システムは、例えば反射光学システム４４（例えば、湾曲した反射鏡）であってよく、および／または、当該光学システムは、蛍光体からの光を視準する又は焦点を合わせるレンズシステムを含んでよい。上記伝導性のガラス層は、上記システムから離れて、ヒートシンク４５に取り付けられている。
上記熱伝導性のガラス層は、サファイアガラスに代えて、従来のガラスを含んでよい。
光学的放射は、電磁放射であってもよい。それは、少なくとも一部が可視スペクトルに含まれており、および／または、少なくとも一部が不可視スペクトルに含まれている（例えば、それは少なくとも一部が紫外スペクトルに含まれる）。
蛍光体層は生成容易であり、電気化学的な方法を用いて堆積させることができる。樹脂混合物は不必要であり、異なる蛍光体を用いたパターニングとともに、上記層を形成することが可能である。蛍光体はヒートシンクと導電接触される。ここで、当該ヒートシンクは、高い効率を発揮するヒートシンク（heatsink）である。薄層によって当該表面からランバート放射（Lambertian emission）が可能になり、これは等方性のものよりもエタンデュが小さいため視準を改善できる。また、当該薄層は放射された光の吸収を抑え、性能を改善する。
この光源のエタンデュの大きさは蛍光体の幅および高さで決まるため、可能な限り小さくする必要がある。上記光源のエタンデュの大きさは、コンデンサの前面領域（condenser front area）または光源の焦点によって制約され、蛍光体は反射鏡４４と関連して誇張されたサイズで示される。
蛍光体を薄くすることは、以下を意味する。すなわち、自然放射のプロファイルが等方的でなくランバートとなり、これによって角度のプロファイルの幅が減少し、光源のエタンデュがさらに改善される。
蛍光体層の生成は電気堆積（electro-deposition）を含み、これは蛍光体が混じりけなく、可能なカプセル化層以外の樹脂を含まないことを意味する。
蛍光体は、サファイアのように高い熱伝導性の透過ガラス４２に配置されるが、通常のガラス（図示せず）に集積されてもよい。当該ガラスはヒートシンクに取り付けられているため、当該蛍光体から熱を逃がし、効果的な冷却を可能にする。これは、ヒートシンクまたは蛍光体を空気または水によって冷却する（図示せず）などの通常の対流冷却によっても改善できる。なお、「透過する（transparent）」とは、蛍光体および励起光源からの光学的放射によって生成された少なくとも１つの可視光に対して、ガラス４２が透過的であることを意味する。
照明器具は、レーザーまたはＬＥＤの光が当該照明器具から漏れることを、十分に防止する公知の前部フィルタを備えていてもよい。
白色光源を得るために、上記蛍光体は、１つまたは複数の蛍光体の組み合わせであってもよい。当該蛍光体は、セリウムＹＡＧ蛍光体、または、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｃｅ（青緑）、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ（黄色）、Ｃａ−α−ＳｉＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ（赤色）、または、β−ＳｉＡｌＯＮ：Ｅｕ（緑色）、あるいはその他の蛍光体の組み合わせであってもよい。任意の適切な蛍光体または蛍光体の組み合わせを利用可能である。
蛍光体から散布されるように、入射励起ビームを設計してよい。また、色（例えば白色）を調和させるために、当該入射励起ビームは光の放射の一部を形成する。
図５に示された照明器具においては、視準されたシステムを作るために、反射鏡５１およびレンズ５２が使われる。当該レンズは、蛍光体からの光を視準する、または当該光の焦点を対象物または遠視野に合わせるように配置される。
蛍光体の放射は、略ランバートのプロファイルにより前方へ方向付けられるため、当該システムに完璧に最適化されるよう試行される場合、当該レンズは好ましい。
図６に示された照明器具において、干渉フィルタ６１は、サファイアガラス４２と蛍光体４３との間に示される。光源と蛍光体との間の任意の位置（例えば、ガラス４２の反対側、またはコンデンサ４１の終点）に、上記フィルタを配置することも可能である。しかし、蛍光体に近接させることが推奨される。
蛍光体からの放射はランバートであるが、当該放射は２つの方向をもつ。放射光の有意な一部は光源へ引き返す方向に放射される。これは、効率的に再利用されないことが通常であるため、当該システムのロスと考えることができる。
上記フィルタは、光源光４６を透過するが、蛍光体からの白色光の放射を反射する干渉フィルタである。このシステムでは、例えば４０５ｎｍレーザーなど、光源光４６が白色光の放射の一部を形成しないことが好ましい。
図７に示される照明器具においては、さらなる干渉フィルタ７１が蛍光体の層に配置され、白色光を送るとともに、光源光４６を遮断するように設計される。例えば光源光がレーザービームであった場合、これは安全基準として用いられる。
他の照明器具においては、多様なフィルタの製造を、組み立てにより単純な問題とするために、第２の透過層が導入される。図８ａは、分離されたガラス層８１ｂにフィルタ７１が配置される一方、熱伝導性ガラス８１ａに蛍光体４３および白色光反射フィルタ６１が配置される形態を示す。図８ｂは、コンデンサ４１に白色光反射フィルタ６１が配置され、熱伝導性ガラス８１ａに蛍光体４３のみが配置される他の形態を示す。後者の場合、それぞれのガラスの表面に１つの層が存在するだけであるため、製造はより単純である。
図９に示される照明器具においては、蛍光体層４３はシステムの光が通過する方向にさらに沿って配置され、直接照明される。蛍光体を支持する熱伝導性ガラス（supporting heat conducting glass）９１は、光源からさらに離れている。反射鏡９２は蛍光体の後ろに配置されてよいが、これは本質的ではない。
この場合において、蛍光体の両側から放射される光は、より効率的に利用される。また、蛍光体の電気堆積は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）層のように電気的な導電性パスを必要とする。これらは光を吸収するため極めて薄くなければならないが、表面抵抗により析出技術が遅れる。本実施の形態においては、伝送はそれほど重要でないため、薄いＩＴＯ層（thicker ITO layer）が利用できる。
上記の例は、ガラスコンデンサを用いることのない自由空間光（free-space light）４６の伝送方法が好まれる。
図１０に示される本願発明の一実施の形態において、蛍光体層１０５は、ヒートシンク（例えば、平面の反射鏡）に配置され、または当該ヒートシンクを含む反射鏡に載置される。当該蛍光体層は、湾曲した反射鏡と励起光源とに対面している。例えば、図１０に示すように、蛍光体層１０５は、反射鏡層１０４（例えば、平面反射鏡層）およびヒートシンク１０３に配置される。平面反射鏡層１０４は、蛍光体からヒートシンクへ熱を運ぶことを可能にするために、熱伝導素材（thermally conducting material）を含む。例えば、反射鏡１０４は、ヒートシンク１０３に適用される銀加工がなされていてよい（これは、例えば銅などの低い反射性をもつ素材で形成されていてもよい）。
湾曲した反射鏡（上記の例においては半反射鏡１０２）は、蛍光体によって放射された光を視準するために、平面反射層１０４とともに光学システムを形成する。当該光学システムの光軸は蛍光体１０５を通るが、これは必須ではない。本実施の形態において、当該光学システムは、光軸が当該蛍光体を通っているか否かに関わらず、同様の視準の効率／程度が維持されるためである。入射光はコンデンサ１０１によって反射鏡１０２に送られるが、蛍光体を照明する分岐したビームとともに、焦点ビームによって自由空間において、反射鏡にある小さい穴にも送られる。これにより、励起照明は、結果として生じる蛍光体からのルミネセンス発光と同一の側にある蛍光体に入射する。当該入射光が最終的な白色光源の一部となるとき、本実施の形態は最適に動作する。反射層の最上部に蛍光体を載置することにより、反射鏡の空洞の内側にあるヒートシンクによって捉えられることなく、蛍光体から放射される光は当該反射鏡から直ちに抜け出す。
図１０に示されたヒートシンク１０３が十分に高い反射性を有している場合、図１０に示された反射層１０４はなくてもよく、これにより蛍光体１０５は、ヒートシンク１０３の反射表面など、より高い位置に載置される。この場合、蛍光体１０５によって放射された集束光のための光学システムは、湾曲した反射鏡１０２およびヒートシンク１０３のより高い表面で形成される。
図１１に示される本願発明の一実施の形態において、蛍光体によって生成された光を集束するための光学システムは、例えば、半球反射鏡、放物面反射鏡、または回転体の表面部分における他の反射鏡などの反射鏡１１５を含む。蛍光体１１３は反射鏡１１５の対称軸に対して傾斜しており、当該軸は当該蛍光体によって生成される光を集束させる光学システムの光軸を構成する。また、当該光学システムの光軸は、蛍光体１１３を通っていてよい。さらに、蛍光体１１３は、コンデンサシステム１１１の対称軸に対して傾斜していてもよい。この場合、当該蛍光体への伝送を改善するために、コンデンサの終点１１２もコンデンサシステム１１１の対称軸に対して傾斜していてもよい。本実施の形態は、自由空間伝送法（例えば、直接焦点を合わされたビーム）を用いて動作してよい。
この場合、蛍光体の両側から両方向における放射には角度（１１７）がついており、これにより光源に引き返す方向に進む光が軽減され、ロスが減る。当該放射は、伝送され、視準される１１８。蛍光体１１３は、ヒートシンク１１６に接続された高い熱伝導性を有するガラス１１４に載置されている。
図１１は、本願発明のさらなる特徴を示す。本実施の形態において、蛍光体を照明する光源からの光４６は、本例ではコンデンサ１１１を含む伝播経路に沿って伝播する。図１１に例示するように、この伝播は、蛍光体によって生成された光を集束するための光学システムの光軸に、少なくとも一部沿っている（例えば、図１１の例において、反射鏡１１５の光軸に、少なくとも一部沿っている）。
上記実施の形態は白色光出力を参照するが、蛍光体および入射光の選択に依存して、任意の色の出力が与えられる。実際、波長を変化させる、または入射するレーザー／ＬＥＤの光の波長を混合することによって、色を制御できる。
上述したように、蛍光体層は、その領域に対して十分に薄く作られることが好ましく、
当該蛍光体からの放射は、略ランバートである（例えば、等方性分布よりもランバート分布に近接する方法において、蛍光体からの放射の強度は、（蛍光体に対する法線における）視角に応じて変化する）。蛍光体層の薄さは、当該蛍光体層の側面にある光放出表面の領域に対する、当該蛍光体層の上部にある光放出表面の領域の比率が、少なくとも５：１であることが好ましい。これは、光の放射が蛍光体の放射表面に対して均一に分布するという条件のもとで、略ランバート放射を与える。
例えば、半径ｒおよび厚さｔをもつ円形の蛍光体層の場合、蛍光体層の上部にある光放出表面の面積は、πｒ２であり、蛍光体層の側面にある光放出表面の面積は、２πｒ×ｔである。蛍光体層の側面にある光放出表面の領域に対する、当該蛍光体層の上部にある光放出表面の領域の比率が、少なくとも５：１となることを確実にするために、上記厚さに対する上記半径の比率は、少なくとも１０（すなわち、ｒ／ｔ＞１０）であることが要請される。これは正方形の蛍光体に対しても適用されることが示される。すなわち、蛍光体層の側面にある光放出表面の領域に対する、当該蛍光体層の上部にある光放出表面の領域の比率を、少なくとも５：１にするために、上記厚さに対する蛍光体の半幅の比率は、少なくとも１０となる必要がある。したがって、一般的な法則として、蛍光体の厚さは、その外側延長部の半分の１０％より小さいことが好ましい。蛍光体の厚みは、典型的には、３０〜１００μｍの幅におさまり、幅は２ｍｍ、またはそれより大きい。
本願発明の特定の実施の形態を示し、説明してきたが、当該明細書を読んで理解した当業者は、等価な形態および変形した形態に思い至るだろう。本願発明は、そうした全ての等価な形態および変形した形態を含み、以下のクレームの範囲によってのみ限定される。
例えば、コンデンサ（例えば、図１０または図１１に示すコンデンサ１０１または１１１）を含む伝播経路を図面は示すが、蛍光体を照明する光４６の伝播経路は、追加的に、または代替として、焦点レンズ、および／または、光ファイバーを含んでいてよい。
また、白色光反射フィルタ６１および光源光４６を遮断するためのフィルタ７１は、図６から図８ｂにのみ示されているが、これらのフィルタは他の実施の形態においても利用されてよい。例えば、図９、１０、および１１に示されたいずれの実施の形態も、白色光反射フィルタ６１および光源光４６を遮断するためのフィルタ７１を利用してよい。

Claims (26)

  1. 蛍光体と、
    可視光を生成するために、前記蛍光体を励起する光学的放射を行うようになされた励起光源と、
    前記蛍光体によって生成された光を集束させるようになされた光学システムと、
    前記蛍光体と熱的に接続され、当該蛍光体が発生した熱を消散させるようになされたヒートシンクとを備え、
    前記蛍光体は、前記ヒートシンクに配置された又は含まれた平面の反射鏡に載置され、湾曲した反射鏡および前記励起光源に対面していることを特徴とする照明器具。
  2. 蛍光体と、
    可視光を生成するために、前記蛍光体を励起する光学的放射を行うようになされた励起光源と、
    前記蛍光体によって生成された光を集束させるようになされた光学システムと、
    前記蛍光体と熱的に接続され、当該蛍光体が発生した熱を消散させるようになされたヒートシンクとを備え、
    前記光学システムは光軸を有し、
    前記蛍光体は略平面であるとともに、前記光軸に対して傾斜していることを特徴とする照明器具。
  3. 前記蛍光体は、前記ヒートシンクから乖離していることを特徴とする請求項１または２に記載の照明器具。
  4. 前記ヒートシンクは、前記光学システムの外側に配置されることを特徴とする請求項３に記載の照明器具。
  5. 前記蛍光体は、前記ヒートシンクが載置された導熱体に載置されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の照明器具。
  6. 前記導熱体は、ガラスおよびサファイアガラスのうちの１つを含むことを特徴とする請求項５に記載の照明器具。
  7. 前記導熱体は、前記光学的放射および前記可視光のうち少なくとも１つを透過することを特徴とする請求項５または６に記載の照明器具。
  8. 前記蛍光体は、堆積によって形成された層を含むことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の照明器具。
  9. 前記蛍光体は、当該蛍光体が略ランバートの光放射パターンを有するように、当該蛍光体の外側延長部に応じた厚みを有することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の照明器具。
  10. 前記蛍光体は、前記外側延長部の半分の１０％よりも小さい厚みを有することを特徴とする請求項９に記載の照明器具。
  11. 前記蛍光体と前記励起光源との間に配置され、前記光学的放射を透過して、前記可視光を反射するようになされた第１のフィルタをさらに備えたことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の照明器具。
  12. 前記可視光を透過し、前記光学的放射を減衰させる又は遮断するようになされた第２のフィルタをさらに備え、
    前記蛍光体は、前記励起光源と前記第２のフィルタとの間に配置されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の照明器具。
  13. 前記フィルタのそれぞれは、干渉フィルタであることを特徴とする請求項１１または１２に記載の照明器具。
  14. 前記光学的放射は、電磁放射であることを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の照明器具。
  15. 前記光学的放射は、少なくとも一部が可視スペクトルに含まれることを特徴とする請求項１４に記載の照明器具。
  16. 前記光学的放射は、少なくとも一部が不可視スペクトルに含まれることを特徴とする請求項１４または１５に記載の照明器具。
  17. 前記不可視スペクトルは、紫外スペクトルを含むことを特徴とする請求項１６に記載の照明器具。
  18. 前記励起光源は、発光体および伝播経路を含むことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の照明器具。
  19. 前記発光体は、レーザー、レーザーダイオード、および発光ダイオードのうちの１つであることを特徴とする請求項１８に記載の照明器具。
  20. 前記伝播経路は、焦点レンズ、光ファイバー、およびコンデンサのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１８または１９に記載の照明器具。
  21. 直接的に又は間接的に請求項１に従属する場合、前記光学システムは、前記蛍光体を通る光軸を有することを特徴とする請求項１または請求項３から２０のいずれか１項に記載の照明器具。
  22. 直接的に又は間接的に請求項２に従属する場合、前記光学システムの前記光軸は、前記蛍光体を通ることを特徴とする請求項２または請求項３から２０のいずれか１項に記載の照明器具。
  23. 請求項１８から２０のいずれか１項に従属する場合、前記伝播経路は、少なくとも一部が前記光軸に沿っていることを特徴とする請求項２１または２２に記載の照明器具。
  24. 前記光学システムは、反射鏡を含むことを特徴とする請求項１から２３のいずれか１項に記載の照明器具。
  25. 請求項１８に直接的に又は間接的に従属する場合、前記伝播経路は、前記反射鏡を通過することを特徴とする請求項２４に記載の照明器具。
  26. 前記光学システムはレンズを含むことを特徴とする請求項１から２５のいずれか１項に記載の照明器具。
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