JP6722909B2 - 色変換素子及び照明装置 - Google Patents

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Description

本発明は、基板上に蛍光体層が積層された色変換素子及びこれを備える照明装置に関する。
従来、基板上に反射層を介して蛍光体層が積層された発光素子に対して、導光部材により伝送されるレーザー光を照射することで、当該レーザー光を発光素子で所望の光色に変換して照明する照明装置が知られている(例えば特許文献1参照)。具体的には、導光部材から伝送されたレーザー光が発光素子の蛍光体層に照射されると、一部のレーザー光は蛍光体層内の蛍光体粒子に直接当たる。また、蛍光体粒子に直接当たらなかった一部のレーザー光は、反射層で反射され、蛍光体粒子に当たる。蛍光体粒子に到達したレーザー光は、蛍光体粒子によって白色光に変換されて、放射される。蛍光体粒子から放射された白色光の一部は、蛍光体層から直接外方に放出される。また、蛍光体粒子から放射された光のその他の一部は、反射層で反射されることで、蛍光体層から外方へ放出される。これにより、白色光が照明装置から照射される。
特開2013−229174号公報
ここで、蛍光体層が基板から万が一剥離してしまうと、レーザー光は蛍光体粒子で白色光に変換されることなく、指向性の高い状態のままで反射層によって反射されて、外方へと放出される。指向性の高いままのレーザー光が放出されると、人体に影響を与える恐れもあり好ましくない。
そこで本発明の目的は、万が一蛍光体層が基板から剥離したとしても、レーザー光のままで外方へと放出されてしまうことを防止することが可能な色変換素子及び照明装置を提供することである。
本発明の一態様に係る色変換素子は、少なくとも一種類の蛍光体を含む蛍光体層と、蛍光体層に積層された反射層と、反射層に対向配置された基板と、反射層と基板との間に介在して反射層と基板とを接合するための接合部と、基板における接合部側の主面上で接合部に覆われ、蛍光体を励起させる波長のレーザー光を吸収する吸収部とを備える。
本発明の他の態様に係る照明装置は、上記の色変換素子と、色変換素子の蛍光体を励起するための励起光としてレーザー光を照射する光源部と、を備える。
本発明によれば、万が一蛍光体層が基板から剥離したとしても、レーザー光のままで外方へと放出されてしまうことを防止することができる。
図1は、実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す模式図である。 図2は、実施の形態に係る色変換素子及び温度検出部の概略構成を示す断面図である。 図3は、実施の形態に係る色変換素子が破損した状態を拡大して示す断面図である。 図4は、実施の形態に係る色変換素子が破損した状態の他の例を拡大して示す断面図である。 図5は、実施の形態に係る色変換素子の組み立て時における一工程を示す断面図である。 図6は、実施の形態に係る色変換素子の組み立て時における一工程を示す断面図である。 図7は、実施の形態に係る色変換素子の組み立て時における一工程を示す断面図である。 図8は、変形例1に係る色変換素子の概略構成を示す断面図である。 図9は、変形例2に係る色変換素子の概略構成を示す断面図である。
以下では、本発明の実施の形態に係る色変換素子について、図面を用いて説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。従って、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置及び接続形態等は、一例であり、本発明を限定する趣旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
また、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、同じ構成部材については同じ符号を付している。
以下、実施の形態について説明する。
[照明装置]
まず、実施の形態に係る照明装置について説明する。図1は、実施の形態に係る照明装置の概略構成を示す模式図である。
図1に示すように、照明装置1は、光源部2と、導光部材3と、色変換素子4と、温度検出部5と、制御部6とを備える。
光源部2は、色変換素子4の蛍光体を励起するためのレーザー光を照射する光源部である。光源部2は、レーザー光を発生させ、導光部材3を介して色変換素子4にレーザー光を供給する。例えば、光源部2は、青紫〜青色(430〜490nm)の波長のレーザー光を放射する半導体レーザー素子である。
導光部材3は、光源部2が放射したレーザー光を色変換素子4まで導く導光部材であり、例えば光ファイバーなどである。
色変換素子4は、導光部材3から伝送され、表面側から照射されたレーザー光を励起光として、白色光を表面側に放射する色変換素子である。色変換素子4の詳細については後述する。
温度検出部5は、色変換素子4に備わる基板41の温度を検出する部位であり、例えば色変換素子4に対して取り付けられている。温度検出部5の詳細については後述する。
制御部6は、図示しないCPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)などを備えており、ROMに記憶されたプログラムをCPUがRAMに展開して実行することで光源部2の点灯を制御する。具体的には、制御部6は、温度検出部5と、光源部2とに電気的に接続されている。制御部6は、照明装置1の電源がONとなると光源部2を点灯させ、OFFとなると光源部2を消灯する。なお、制御部6は、電源がONであっても、温度検出部5の検出温度が所定値以上になると、光源部2を消灯する。つまり、なんらかの異常によって色変換素子4が正常時よりも高温になると、光源部2が消灯されるので、ユーザーに異常を通知することが可能となる。また、異常時には、レーザー光の放射が停止されるので、無用にレーザー光が放射されることも防止できる。
[色変換素子]
以下、色変換素子4について詳細に説明する。図2は、実施の形態に係る色変換素子4及び温度検出部5の概略構成を示す断面図である。
図2に示すように、色変換素子4は、基板41と、接合部42と、反射層43と、蛍光体層44と、吸収部45とを備えている。
基板41は、平面視形状が例えば矩形状或いは円形状の基板である。そして基板41は、蛍光体層44よりも熱伝導率の高い基板である。これにより、蛍光体層44から伝導した熱を基板41から効率的に放熱できるようになっている。具体的には、基板41は、Cu、Alなどの金属材料から形成されている。なお、基板41は、蛍光体層44よりも熱伝導率が高いのであれば、金属材料以外から形成されていてもよい。金属材料以外の材料としては、セラミック、サファイアなどが挙げられる。なお、基板41の1つの主面411には、第一電極層(図示省略)が積層されている。第一電極層は、例えばAu、Ag、Ni、Pd、Tiなどの金属材料から形成されている。第一電極層は、例えばスパッタリング、メッキなどの周知の製膜方法によって、基板41の一方の主面411に金属材料を製膜することにより形成されている。
基板41の他方の主面412には、温度検出部5を固定するための複数のネジ穴413と、温度検出部5を収容する凹部414が形成されている。凹部414は、吸収部45に対向する位置に配置されており、複数のネジ穴413は凹部414の周囲に配置されている。
蛍光体層44は、接合部42、反射層43を介して基板41の1つの主面411側に配置されている。蛍光体層44は、平面視形状が基板41と同じ形状に形成されている。また、蛍光体層44は、例えば、レーザー光によって励起されて蛍光を発する蛍光体の粒子(蛍光体粒子441)を分散状態で備えており、レーザー光の照射により蛍光体粒子441が蛍光を発する。このため、蛍光体層44の外方の主面が発光面となる。
本実施の形態の場合、蛍光体層44は白色光を放射するものであり、レーザー光の照射によって赤色を発光する第一蛍光体、黄色を発光する第二蛍光体、緑色を発光する第三蛍光体の3種類の蛍光体粒子が適切な割合で含まれている。
蛍光体粒子の種類及び特性は特に限定されるものではないが、比較的高い出力のレーザー光が励起光となるため、熱耐性が高いものが望ましい。また、蛍光体粒子を分散状態で保持する基材の種類は特に限定されるものではないが、励起光の波長及び蛍光体粒子から発光する光の波長に対して透明性の高い基材であることが望ましい。具体的には、ガラス又はセラミックなどからなる基材が挙げられる。また、蛍光体層44は、1種類の蛍光体による多結晶体又は単結晶体であってもよい。
反射層43は、蛍光体層44における基板41側の主面442に積層されている。反射層43は、レーザー光と、蛍光体粒子441から放射された光とを反射する。このため、反射層43は、レーザー光と、蛍光体粒子441から放射された光とに対して反射率の高い材料により形成されている。具体的に、反射率の高い材料としては、Ag、Alなどの金属材料である。反射層43は、例えばスパッタリング、メッキなどの周知の製膜方法によって、蛍光体層44の主面442に金属材料を製膜することにより形成されている。また、これらの金属材料から形成された層に対して、例えば誘電体多層膜などの増反射膜を製膜してもよい。
さらに、反射層43と蛍光体層44との間には、導光性を有する化合物から形成された密着層を介在させることも可能である。これにより、蛍光体層44と反射層43とを隙間なく密着層に密着させることができるため、隙間を起因とした伝熱性の低下を抑制することができる。具体的に、密着層をなす化合物としては、酸化物、ハロゲン化物、窒化物、フッ化物などが挙げられる。酸化物としては、例えば、ITO、IZO、Alなどの金属酸化物が挙げられる。金属酸化物を用いることにより、蛍光体層44と反射層43との両者に対する密着性を高めることが可能である。
反射層43における基板41側の主面431には、第二電極層(図示省略)が積層されている。第二電極層は、例えばAu、Ag、Ni、Pd、Tiなどの金属材料から形成されている。第二電極層は、例えばスパッタリング、メッキなどの周知の製膜方法によって、反射層43の主面431に金属材料を製膜することにより形成されている。
接合部42は、反射層43と基板41との間に介在して、反射層43と基板41とを接合するための接合層である。具体的には、接合部42は、反射層43と基板41とを金属接合する金属接合部である。接合部42は、金属接合可能な金属材料により形成されている。金属接合可能な金属材料とは、例えばAuSn系、AuGe系、SnAgCu系のはんだ材料、Agナノ粒子などが挙げられる。
吸収部45は、蛍光体粒子441を励起させる波長のレーザー光を吸収する吸収体である。吸収部45は、例えば樹脂、無機接着剤などによって基板41の主面411上に固定されている。基板41の主面411上に配置された吸収部45は、接合部42によって覆われている。吸収部45は、照射されたレーザー光を当該吸収部45で反射したとしても、人体に影響のない程度まで吸収しうる吸収率を有している。具体的には、吸収部45は、レーザー光を95%以上、好ましくは99%以上吸収可能な材質から形成されたシート状の部材である。前記材質としては、グラファイトシート、アルマイトなどが挙げられる。吸収部45は、少なくともレーザー光が照射されうる範囲に配置されていればよい。そして、吸収部45における基板41側の主面451以外の部分(吸収部45の一部)は、接合部42に埋まっている。ここで、吸収部45は、接合部42に対して非接合となっている。これは吸収部45をなす材料と、接合部42をなす材料との特性の違いによって、金属接合したとしても両者が密着しないためである。なお、吸収部45を接合部42に対して確実に非接合とするべく、両者の間に隙間を設けることも可能である。このように、吸収部45が接合部42に対して非接合であると、色変換素子4の破損時における吸収部45の露出量を高めることができる。
図3は、実施の形態に係る色変換素子4が破損した状態を拡大して示す断面図である。図3に示すように、色変換素子4が衝撃を受けて、蛍光体層44が基板41から剥離してしまうと、接合部42の一部も破断して、蛍光体層44及び反射層43とともに基板41から剥離する。接合部42が破断する際には、接合部42にクラックが発生して破断面を形成することになるが、吸収部45が接合部42に対して非接合となっていると、その非接合部分(吸収部45の表面部分)が破断面の一部を形成することになる。つまり、吸収部45の表面には接合部42が付着しない状態で、当該表面が露出することになる。蛍光体層44の剥離後においては、吸収部45のみでレーザー光を受けることができるため、吸収部45でレーザー光を吸収することができる。
図4は、実施の形態に係る色変換素子4が破損した状態の他の例を拡大して示す断面図である。ここでは、吸収部45が接合部42に対して接合していた場合について説明する。図4に示すように、接合部42が破断する際には、接合部42にクラックが発生して破断面を形成することになる。このクラックは、吸収部45の表面部分に沿いながら延伸して破断面を形成することになる。つまり、吸収部45の表面には、接合部42の一部(残存部42b)が残存している。このため、蛍光体層44の剥離後においては、吸収部45とともに残存部42bでもレーザー光を受ける。そして、吸収部45ではレーザー光は吸収されるものの、残存部42bではレーザー光を反射させてしまう。しかし、残存部42bにおいては、その表面が微細な凹凸面となっているのでレーザー光は拡散される。拡散されることで人体への影響を抑制することができる。
次に、色変換素子4の組み立て前の状態について説明する。図5〜図7は、実施の形態に係る色変換素子4の組み立て時における各工程を示す断面図である。ここでは、組み立て前の基板41にネジ穴413が設けられておらず、組み立て後にネジ穴413が形成される場合を図示する。もちろん、組み立て前にネジ穴413が基板41に設けられていてもよい。
図5に示すように、色変換素子4の組み立て前においては、基板41の主面411に対して吸収部45が固定されている。次いで、図6に示す通り、はんだ材料42aが、吸収部45を覆うように基板41の主面411上に配置されている。一方、蛍光体層44には、反射層43があらかじめ一体化されている。
そして、図7に示すように、はんだ材料42aに対して反射層43を当接させてから、第一電極及び第二電極に電流を印加することで、はんだ材料42aを加熱する。これにより、はんだ材料42aは溶けて、反射層43と基板41とを金属接合する。はんだ材料42aは、反射層43と基板41との間に介在して反射層43と基板41とを接合するための接合部42となる。
なお、色変換素子4の組み立て前において、はんだ材料42aは、反射層43に予め一体化されていてもよい。
[温度検出部]
図2に示すように、温度検出部5は、実装基板7に実装されており、当該実装基板7がネジ穴413を介してネジ71により締結されることで、色変換素子4に固定されている。温度検出部5は、基板41の温度を検出する、例えばサーミスタなどの温度センサである。温度検出部5は、基板41の凹部414内に収容されるため、吸収部45に対向して配置されることになる。つまり、温度検出部5は、吸収部45の温度変化を検出することが可能である。例えば、正常時においては、レーザー光は蛍光体層44で波長が変換されたり、反射層43で反射されるために、吸収部45まで到達することがなく、吸収部45が概ね一定の温度となる。他方、蛍光体層44及び反射層43が基板41から剥離していると、レーザー光が吸収部45にあたることになり、吸収部45の温度が上昇する。これにより、基板41の温度は、正常時と比べると異常時では3倍程度にまで上昇する。正常時の温度の3倍程度の温度を、制御部6が閾値として用いる所定値としてもよい。
[照明装置の動作]
次に、照明装置1の動作について説明する。
電源がONとされると、制御部6は、光源部2を点灯させて、レーザー光を照射させる。レーザー光が光源部2から導光部材3を介して色変換素子4の蛍光体層44に照射されると、一部のレーザー光は直接蛍光体粒子441に当たる。また、蛍光体粒子441に直接当たらなかった一部のレーザー光は、反射層43で反射され、蛍光体粒子441に当たる。蛍光体粒子441に到達したレーザー光は、蛍光体粒子441によって白色光に変換されて、放射される。蛍光体粒子441から放射された白色光の一部は、蛍光体層44から直接外方に放出される。また、蛍光体粒子441から放射された光のその他の一部は、密着層を介して反射層43で反射されることで、蛍光体層44から外方へ放出される。
そして、図3に示したように、蛍光体層44が基板41から剥離すると、吸収部45が露出するので、当該吸収部45によってレーザー光が吸収されて、レーザー光は外方へと放出されない。このとき、制御部6は、温度検出部5の検出温度をモニタリングしており、当該検出温度が所定値以上になると、光源部2を消灯する。これにより、ユーザーに異常を通知するとともに、レーザー光が無用に照射されることを防止できる。
[効果など]
以上のように、本実施の形態に係る色変換素子4は、少なくとも一種類の蛍光体(蛍光体粒子441)を含む蛍光体層44と、蛍光体層44に積層された反射層43と、反射層43に対向配置された基板41と、反射層43と基板41との間に介在して反射層43と基板41とを接合するための接合部42と、基板41における接合部42側の主面411上で接合部42に覆われ、蛍光体粒子441を励起させる波長のレーザー光を吸収する吸収部45とを備える。
また、本実施の形態に係る照明装置1は、色変換素子4と、色変換素子4の蛍光体粒子441を励起するための励起光としてレーザー光を照射する光源部2と、を備える。
この構成によれば、吸収部45が基板41の主面411上で接合部42に覆われているので、蛍光体層44及び反射層43が基板41から剥離したとしても、これらとともに接合部42の一部も破断するために、吸収部45が露出することになる。吸収部45が露出することで、当該吸収部45によってレーザー光が吸収される。したがって、レーザー光のままで外方へと放出されてしまうことを抑制することができる。
また、吸収部45の一部は、接合部42内に配置されている。
この構成によれば、吸収部45の一部が接合部42内に配置されているので、接合部42の破断に合わせて吸収部45を露出させやすくすることができ、蛍光体層44等の剥離時に吸収部45の露出量を高めることができる。したがって、レーザー光の放出防止の確実性を高めることができる。
また、接合部42は、反射層43と基板41とを金属接合する金属接合部である。
この構成によれば、接合部42が金属接合部である場合でも、蛍光体層44等の剥離時に吸収部45を露出させることができ、レーザー光の放出を抑制することができる。
また、吸収部45は、接合部42に対して非接合である。
この構成によれば、吸収部45が接合部42に対して非接合であるので、接合部42が破断する際には、吸収部45の表面部分が破断面の一部を形成することになる。つまり、吸収部45の表面には接合部42が付着しない状態で、当該表面を露出することになる。したがって、吸収部45でレーザー光を吸収することができる。
また、照明装置1は、基板41の温度を検出する温度検出部5と、温度検出部5の検出温度が所定値以上である場合に、光源部2を消灯する制御部6とを備える。
この構成によれば、温度検出部5の検出温度が所定値以上になると、制御部6が光源部2を消灯するので、ユーザーに異常を通知するとともに、レーザー光が無用に照射されることを防止できる。
[変形例1]
次に、変形例1について説明する。
図8は、変形例1に係る色変換素子4Cの概略構成を示す断面図であり、具体的には図2に対応した図である。なお、以降の説明においては、上記実施の形態に係る色変換素子4と同等の部分には同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
上記実施の形態では、接合部42が金属接合部である場合を例示して説明した。しかし、この変形例2の色変換素子4Cでは、接合部42cが樹脂接合部である場合について説明する。
接合部42cは樹脂からなる樹脂接合部である。接合部42cが樹脂接合部である場合には、吸収部45cとの密着性も高い。このため、基板41と接合部42cとの間の全体にわたって吸収部45cが介在していたとしても、吸収部45cと接合部42cとの一体性を安定化することができる。接合部42cをなす樹脂材料としては、例えば無色のシリコーン系の樹脂材料などが挙げられる。有色の樹脂材料であると、蛍光体層44の破損時にレーザー光が樹脂材料で吸収され、高温となってしまう可能性もあり、発火するおそれもある。しかし、無色の樹脂材料であれば、吸収部45cでレーザー光を吸収させて、レーザー光の外部照射を抑制しつつ、基板41への熱伝導にて接合部42cの温度上昇を抑制することができる。なお、樹脂接合部である接合部42cにおいても、上記の接合部42と同様に、少なくともレーザー光が照射されうる範囲に配置されていればよい。
[変形例2]
次に、変形例2について説明する。
図9は、変形例2に係る色変換素子4Dの概略構成を示す断面図であり、具体的には図2に対応した図である。
上記実施の形態では、吸収部45が基板41の主面411上に配置されたシート状の部材である場合を例示して説明した。しかし、この変形例2の色変換素子4Dでは、基板41dの主面411dに形成された吸収部45dについて説明する。
具体的には、吸収部45dは、基板41dの主面411dの少なくとも一部を改質することにより形成されており、接合部42によって覆われている。この改質は、改質前よりもレーザー光に対する吸収率を高める改質方法によって行われている。例えば、基板41dがAl基板である場合には、対応部分をマスクまたはレジストなどで限定してから、当該対応部分を部分改質することで、アルマイト化する改質方法が挙げられる。
[その他の実施の形態]
以上、本発明に係る照明装置について、上記実施の形態及び変形例1、2に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態及び変形例1、2に限定されるものではない。
上記実施の形態及び変形例1、2では、色変換素子4、4C、4Dが照明装置1に適用された場合を例示して説明したが、色変換素子4、4C、4Dは、その他の照明系に用いることも可能である。その他の照明系としては、例えば、プロジェクタ、車載用ヘッドライト等が挙げられる。プロジェクタに適用される場合、色変換素子4は蛍光体ホイールとして用いられる。
また、蛍光体層44における主面442とは反対側の面、つまり光出射側の面に対して、例えばARコート層などの反射抑制層を積層してもよい。これにより、光取り出し効率を高めることが可能である。
また、上記実施の形態では、はんだ材料42aを溶融させることで形成された接合部42を例示して説明した。しかし、接合部としては、反射層と基板とを金属接合する金属接合部であれば、いかなる構成であってもよい。例えば、固相の金属接合であってもよい。例えば、金属ナノ粒子を含むペーストを基板と反射層との間に介在させて、当該ペーストを焼結することで形成された層を接合部とすればよい。この場合、はんだ材料42aからなる接合部42よりも、接合部の厚みを大きくすることができるため、応力緩和効果を高めることができる。さらに、接合部をポーラス構造とすることができるので、この点からも応力緩和効果をさらに向上させることができる。特に、金属ナノ粒子として銀ナノ粒子を用いる場合においては、入手も容易であり、放熱性も優れている。なお、銅ナノ粒子も同様の効果が期待できる。
また、上記実施の形態では、温度検出部5を備えた照明装置1を例示して説明したが、温度検出部5がなくともよい。
その他、実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態や、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、実施の形態及び変形例1、2における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。
1 照明装置
2 光源部
3 導光部材
4、4C、4D 色変換素子
5 温度検出部
6 制御部
41、41d 基板
42、42c 接合部
43 反射層
44 蛍光体層
45、45c、45d 吸収部
411、411d、412、431、442、451 主面
412 主面
431 主面
441 蛍光体粒子(蛍光体)

Claims (6)

  1. 少なくとも一種類の蛍光体を含む蛍光体層と、
    前記蛍光体層に積層された反射層と、
    前記反射層に対向配置された基板と、
    前記反射層と前記基板との間に介在して前記反射層と前記基板とを接合するための接合部と、
    前記基板における前記接合部側の主面上で前記接合部に覆われ、前記蛍光体を励起させる波長のレーザー光を吸収する吸収部とを備え
    前記反射層は、前記レーザー光と、前記蛍光体から放射された光とを反射する
    色変換素子。
  2. 前記吸収部の一部は、前記接合部内に配置されている
    請求項1に記載の色変換素子。
  3. 前記接合部は、前記反射層と前記基板とを金属接合する金属接合部である
    請求項1または2に記載の色変換素子。
  4. 前記吸収部は、前記接合部に対して非接合である
    請求項1〜3のいずれか一項に記載の色変換素子。
  5. 請求項1〜4のいずれか一項に記載の色変換素子と、
    前記色変換素子の前記蛍光体を励起するための励起光としてレーザー光を照射する光源部とを備える
    照明装置。
  6. 前記照明装置は、
    前記基板の温度を検出する温度検出部と、
    前記温度検出部の検出温度が所定値以上である場合に、前記光源部を消灯する制御部とを備える
    請求項5に記載の照明装置。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6493713B2 (ja) * 2015-12-24 2019-04-03 パナソニックIpマネジメント株式会社 発光素子および照明装置
KR102435409B1 (ko) * 2018-01-04 2022-08-24 엘지전자 주식회사 반도체 발광소자를 이용한 디스플레이 장치
JP7421050B2 (ja) * 2018-08-20 2024-01-24 日亜化学工業株式会社 蛍光モジュール及び照明装置
US11131433B2 (en) 2018-08-20 2021-09-28 Nichia Corporation Fluorescent module and illumination device
JP2021170587A (ja) 2020-04-15 2021-10-28 日亜化学工業株式会社 樹脂含浸方法、波長変換モジュールの製造方法及び波長変換モジュール
JP2023167773A (ja) * 2022-05-13 2023-11-24 日本特殊陶業株式会社 波長変換部材および光源装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7578616B2 (en) * 2005-09-22 2009-08-25 Lam Research Corporation Apparatus for determining a temperature of a substrate and methods therefor
TWI426625B (zh) * 2008-10-30 2014-02-11 Gio Optoelectronics Corp 發光單元
US8779685B2 (en) 2009-11-19 2014-07-15 Intematix Corporation High CRI white light emitting devices and drive circuitry
JP5611690B2 (ja) 2010-07-02 2014-10-22 スタンレー電気株式会社 光源装置、色調整方法、照明装置
CN103080633A (zh) 2010-08-26 2013-05-01 日本电气硝子株式会社 波长变换元件、光源和液晶用背光单元
US20130229598A1 (en) * 2010-11-10 2013-09-05 Sharp Kabushiki Kaisha Light-emitting element and display device
JP2012155003A (ja) * 2011-01-24 2012-08-16 Seiko Epson Corp プロジェクター、及びプロジェクター制御方法
JP2012190628A (ja) 2011-03-10 2012-10-04 Stanley Electric Co Ltd 光源装置および照明装置
JP5759776B2 (ja) 2011-04-20 2015-08-05 スタンレー電気株式会社 光源装置および照明装置
JP2013012358A (ja) 2011-06-28 2013-01-17 Sharp Corp 照明装置および車両用前照灯
JP5780938B2 (ja) 2011-12-13 2015-09-16 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
JP2013229174A (ja) 2012-04-25 2013-11-07 Toshiba Lighting & Technology Corp 固体照明装置
JP5861115B2 (ja) 2012-05-31 2016-02-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 Ledモジュールおよびその製造方法、照明器具
JP2013254071A (ja) 2012-06-06 2013-12-19 Sharp Corp 蛍光体基板、表示装置
US10534123B2 (en) 2015-02-10 2020-01-14 CSEM Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique SA—Recherche et Développement White light source
US10520165B1 (en) * 2018-07-09 2019-12-31 Abl Ip Holding Llc Laser illumination lighting device with solid medium freeform prism or waveguide

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