JP6740654B2 - Light source - Google Patents
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Description
本発明は、光源を冷却する機能を有する光源装置に関する。 The present invention relates to a light source device having a function of cooling a light source.
近年、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）を光源とする光源装置が普及している。このような光源装置では、稼働時に光源が発熱して、性能の低下や耐用年数の低下が生じる虞がある。更に、光源からの光が入射すると入射光と異なる波長の光を発光する蛍光体を用いた光源装置では、この波長変換の間に蛍光体の温度が上昇して、蛍光体の光変換効率が低下する問題も生じる。
このような問題に対処するため、蛍光体を含有した冷媒が、ポンプによって循環水路内を循環し、循環水路に設けられた冷却器によって蛍光体を含有した冷媒が冷却される光源装置が提案されている（特許文献１参照）。
In recent years, a light source device using a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD) as a light source has become widespread. In such a light source device, there is a possibility that the light source may generate heat during operation, resulting in reduced performance and reduced service life. Furthermore, in a light source device using a phosphor that emits light having a wavelength different from that of the incident light when light from the light source is incident, the temperature of the phosphor rises during this wavelength conversion, and the light conversion efficiency of the phosphor increases. There is also the problem of lowering.
In order to deal with such a problem, a coolant containing a phosphor is circulated in a circulating water channel by a pump, and a light source device in which the coolant containing the phosphor is cooled by a cooler provided in the circulating water channel is proposed. (See Patent Document 1).
特許文献１に示された光源装置では、循環水路や、循環水路内で冷媒を循環させるためのポンプを要するので、光源装置を小型化することは困難であり、部材点数も増えるので、光源装置の製造コストが上昇する。特に、ポンプを駆動するため、光源装置稼働時のエネルギ消費も増えるという問題が生じる。 The light source device shown in Patent Document 1 requires a circulating water channel and a pump for circulating a refrigerant in the circulating water channel, so it is difficult to downsize the light source device and the number of members increases, so the light source device Manufacturing costs rise. In particular, since the pump is driven, there arises a problem that energy consumption increases when the light source device is in operation.
従って、本発明の目的は、上記の課題を解決するものであり、駆動源を有さずに光源を効率的に冷却可能で、光源装置稼働時におけるエネルギ消費が少ない光源装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to provide a light source device capable of efficiently cooling a light source without having a drive source and consuming less energy during operation of the light source device. is there.
上記の課題を解決するため、本発明の１つの実施態様に係る光源装置は、基部と、前記基部の上方に設けられた透光部と、を備えた密封筐体と、前記密封筐体の中において前記基部に配置された光源と、前記密封筐体の中に、前記透光部と離間して配置された複数の粒子と、
前記密封筐体の中に封入された冷媒と、を備え、前記複数の粒子の間において、前記冷媒が流動可能な第１微細流路が形成されている。
In order to solve the above-mentioned problems, a light source device according to one embodiment of the present invention includes a sealed housing including a base portion and a translucent portion provided above the base portion; A light source arranged in the base portion, and a plurality of particles arranged in the hermetically sealed housing at a distance from the light transmitting portion;
And a coolant enclosed in the sealed casing, and a first fine channel through which the coolant can flow is formed between the plurality of particles.
以上のように、本開示によれば、ポンプなどの駆動源を有さずに光源を効率的に冷却可能で、光源装置稼働時におけるエネルギ消費が少ない光源装置を提供することができる。 As described above, according to the present disclosure, it is possible to provide a light source device capable of efficiently cooling a light source without having a drive source such as a pump and consuming less energy when the light source device is in operation.
（本発明の第１の実施形態に係る光源装置）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図であって、光源がフリップチップ実装された場合を示す。
(Light Source Device According to First Embodiment of the Present Invention)
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a light source device according to a first embodiment of the present invention, and shows a case where a light source is flip-chip mounted.
光源装置２は、基部４ｂと、基部４ｂの上方に設けられた透光性を有する透光部４ａと、基部４ｂ及び透光部４ａを繋ぐ側部４ｃを備えた密封筐体４を有する。密封筐体４の中において、基部４ｂに光源４０が配置されている。図１の断面図で示す密封筐体４は、矩形の形状の基部４ｂを有する直方体形状の場合（図５Ａ参照）もあり得るし、円形の形状の基部４ｂを有する円筒形状の場合（図５Ｂ参照）もあり得る。本実施形態では、光源４０が、密封筐体４のほぼ中央に配置されている。 The light source device 2 has a base 4b, a translucent translucent part 4a provided above the base 4b, and a side part 4c connecting the base 4b and the translucent part 4a. The light source 40 is arranged in the base 4 b in the sealed housing 4. The sealed housing 4 shown in the sectional view of FIG. 1 may have a rectangular parallelepiped shape having a rectangular base 4b (see FIG. 5A) or a cylindrical shape having a circular base 4b (FIG. 5B). See also). In the present embodiment, the light source 40 is arranged substantially in the center of the sealed housing 4.
光源４０として、発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザ（ＬＤ）を用いることができるが、これに限られるものではなく、その他の任意の光源を用いることができる。
光源４０が、基板及び半導体多層膜を有する場合、図１では、光源４０の半導体多層膜側が基部４ｂに載置されるように実装された所謂フリップチップ実装の例を示す。この場合、光源４０は、バンプ４４によって、基部４ｂに配置されたリード４２に電気的に接続されている。また、光源４０の基板側が基部４ｂに載置されるように実装されてもよく、この場合、光源４０は、ワイヤによって、基部４ｂに配置されたリード４２に電気的に接続されている。なお、以下に示す他の実施形態でも、いずれの実装も用いることができる。
As the light source 40, a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD) can be used, but the light source 40 is not limited to this, and any other light source can be used.
When the light source 40 has a substrate and a semiconductor multilayer film, FIG. 1 shows an example of so-called flip chip mounting in which the semiconductor multilayer film side of the light source 40 is mounted on the base portion 4b. In this case, the light source 40 is electrically connected to the lead 42 arranged on the base portion 4b by the bump 44. Further, the light source 40 may be mounted so that the substrate side is placed on the base portion 4b, and in this case, the light source 40 is electrically connected to the lead 42 arranged on the base portion 4b by a wire. Note that any of the implementations can be used in the other embodiments described below.
光源４０から出射された光は、上方の透光部４ａを透過して、密封筐体４の外側へ出力され（上向きの格子柄の矢印参照）、これにより光源装置としての機能を果たす。本実施形態では、密封筐体４において、透光部４ａ以外の内面、つまり基部４ｂの内面及び側部４ｃの内面が光反射性を有している。これにより、光源４０から出射された光を効率良く、透光部４ａ側へ出力することができる。特に、基部４ｂが反射面になっていると、より効果的に出射光を透光部４ａ側へ出力することができる。 The light emitted from the light source 40 passes through the upper light-transmitting portion 4a and is output to the outside of the hermetically-sealed housing 4 (see the upward arrow of the lattice pattern), thereby functioning as a light source device. In the present embodiment, in the sealed casing 4, the inner surface other than the light transmitting portion 4a, that is, the inner surface of the base portion 4b and the inner surface of the side portion 4c have light reflectivity. Thereby, the light emitted from the light source 40 can be efficiently output to the light transmitting portion 4a side. In particular, when the base portion 4b is a reflecting surface, the emitted light can be more effectively output to the light transmitting portion 4a side.
密封筐体４の中には、更に、透光部４ａと離間して配置された複数の粒子８と、密封筐体４の中に封入された冷媒とを備え、複数の粒子８の間において、冷媒が流動可能な第１微細流路６が形成されている。この冷媒が流動可能な第１微細流路６を用いて、発熱した光源４０を効果的に冷却可能な冷却機構を実現できる。 The hermetically sealed housing 4 further includes a plurality of particles 8 arranged apart from the light-transmitting portion 4a, and a refrigerant enclosed in the hermetically sealed housing 4, and between the plurality of particles 8. A first fine channel 6 through which the refrigerant can flow is formed. A cooling mechanism capable of effectively cooling the light source 40 that has generated heat can be realized by using the first fine flow path 6 in which this refrigerant can flow.
第１微細流路６は、粒子８どうしが互いに結合されて形成され、粒子８と粒子８の間の空隙によって形成されている。なお、微細流路とは、毛細管現象が生じる大きさの流路断面を有する流路であり、粒子と粒子の間の空隙で形成される流路だけでなく、複数の溝から形成される流路や、メッシュ状の部材から形成される流路や、毛細管現象が生じるその他の任意の流路が含まれる。微細流路が粒子と粒子の間の空隙で形成される場合には、例えば、粒径が１μｍ〜１ｍｍの粒子が互いに接触して配置されている場合の粒子及び粒子の間の隙間として規定することができる。また、流路断面を円形断面に換算した場合において、内径１μｍ〜１ｍｍの流路として規定することもできる。 The first fine flow path 6 is formed by bonding the particles 8 to each other, and is formed by the void between the particles 8. It should be noted that the fine channel is a channel having a channel cross section of a size that causes a capillary phenomenon, and is not only a channel formed by a gap between particles but also a channel formed by a plurality of grooves. It includes a channel, a channel formed from a mesh-shaped member, and any other channel in which a capillary phenomenon occurs. When the fine flow path is formed by particles and voids between particles, for example, it is defined as a gap between particles when particles having a particle size of 1 μm to 1 mm are arranged in contact with each other. be able to. Further, when the channel cross section is converted into a circular cross section, it can be defined as a channel having an inner diameter of 1 μm to 1 mm.
冷媒とは、密封筐体４内を流動する間において、光源４０の発熱等により温度が上昇した領域を通過するときに気化し、密封筐体４の外部へ熱が放出される領域を通過するときに液化（凝縮）する流体である。具体的には、冷媒として、水、特に純水が好ましく、温度条件や密封筐体４内の圧力によっては、アルコールやアンモニアを用いることも考えられる。密封筐体４は、液化した冷媒及び気化した冷媒が外部へ漏れることのないシール構造の筐体である。 The refrigerant is vaporized when it passes through a region whose temperature is raised due to heat generation of the light source 40 while flowing in the sealed casing 4, and passes through a region where heat is released to the outside of the sealed casing 4. It is a fluid that is sometimes liquefied (condensed). Specifically, water, particularly pure water, is preferable as the refrigerant, and alcohol or ammonia may be used depending on the temperature conditions and the pressure in the sealed casing 4. The sealed casing 4 is a casing having a seal structure in which the liquefied refrigerant and the vaporized refrigerant do not leak to the outside.
本実施形態では、複数の粒子８が透光部４ａと離間して配置されているので、第１微細流路６の上方に、気体流動領域２８となる空間が設けられている。図１に示すように、第１微細流路６は、密封筐体４の両側の側部４ｃの近傍から、中央に配置された光源４０の近傍まで伸びている。そして、少なくとも第１微細流路６の一端が、光源４０に近接または接触している。 In the present embodiment, since the plurality of particles 8 are arranged apart from the light transmitting portion 4a, a space serving as the gas flow region 28 is provided above the first fine channel 6. As shown in FIG. 1, the first fine flow path 6 extends from the vicinity of the side portions 4c on both sides of the sealed housing 4 to the vicinity of the light source 40 arranged in the center. Then, at least one end of the first fine channel 6 is close to or in contact with the light source 40.
本実施形態では、密封筐体４の中央に配置された光源４０の温度が上昇したとき、光源４０の周囲の冷媒が気化し、その気化熱により、光源４０を冷却することができる。そして、気化した冷媒が、自然対流により、気体流動領域２８内を中央から側部４ｃの方へ流動する。流動中に、透光部４ａを介して、光源４０から奪った熱を密封筐体４の外部へ放出する。これにより、気化した冷媒の温度が徐々に下がり、側部４ｃの近傍で液化（凝縮）する。自然対流による流動は、冷媒が気化した領域では気圧が上がり、冷媒が液化する領域では気圧が下がるので、この気圧差により、気化した冷媒は気化した領域から液化する領域へ流動する。 In the present embodiment, when the temperature of the light source 40 arranged in the center of the sealed housing 4 rises, the refrigerant around the light source 40 is vaporized, and the vaporization heat can cool the light source 40. Then, the vaporized refrigerant flows in the gas flow region 28 from the center toward the side portion 4c by natural convection. During the flow, the heat taken from the light source 40 is radiated to the outside of the hermetically sealed housing 4 via the light transmitting portion 4a. As a result, the temperature of the vaporized refrigerant gradually decreases, and the refrigerant is liquefied (condensed) near the side portion 4c. In the flow due to natural convection, the atmospheric pressure rises in the region where the refrigerant is vaporized, and the atmospheric pressure is lowered in the region where the refrigerant is liquefied. Due to this difference in atmospheric pressure, the vaporized refrigerant flows from the vaporized region to the liquefied region.
液化した冷媒は、複数の粒子８で形成された第１微細流路６によって、再び光源４０の近傍へ流動し、これにより冷却サイクルが形成される。このような冷媒の流動サイクルを、図１の矢印で示す。実線の矢印が液化した冷媒の流れを示し、点線の矢印が気化した冷媒の流れを示す。内部に第１微細流路６及び気体流動領域２８が形成された密封筐体４が、ヒートパイプとして機能する。
以上のように、本実施形態では、ポンプのような駆動源を用いることなく、冷媒による光源装置４０の冷却サイクルを構成することができ、光源４０を効率的に冷却可能で、稼働時におけるエネルギ消費が少ない光源装置２を提供することができる。
The liquefied refrigerant flows again to the vicinity of the light source 40 by the first fine flow path 6 formed of the plurality of particles 8, thereby forming a cooling cycle. The flow cycle of such a refrigerant is shown by an arrow in FIG. The solid arrows show the flow of the liquefied refrigerant, and the dotted arrows show the flow of the vaporized refrigerant. The sealed casing 4 in which the first fine flow path 6 and the gas flow region 28 are formed functions as a heat pipe.
As described above, in the present embodiment, the cooling cycle of the light source device 40 by the refrigerant can be configured without using a drive source such as a pump, the light source 40 can be efficiently cooled, and the energy during operation can be reduced. It is possible to provide the light source device 2 that consumes less.
図１に示すように、第１微細流路６が、光源４０の側面を覆っている。これにより、第１微細流路６内を流れた溶媒が光源４０の側面から熱を受けて気化し、光源４０を効果的に冷却することができる。
また、図１に示すように、第１微細流路６が、光源４０の上面も覆っている。これにより、第１微細流路６内を流れた溶媒が光源４０の上面からも熱を受けて気化し、光源４０を効果的に冷却することができる。
As shown in FIG. 1, the first fine channel 6 covers the side surface of the light source 40. Thereby, the solvent flowing in the first fine channel 6 receives heat from the side surface of the light source 40 to be vaporized, and the light source 40 can be effectively cooled.
Further, as shown in FIG. 1, the first fine flow path 6 also covers the upper surface of the light source 40. As a result, the solvent that has flowed in the first fine channel 6 receives heat from the upper surface of the light source 40 and is vaporized, so that the light source 40 can be effectively cooled.
光源４０の側面や上面を覆う第１微細流路６を形成する粒子８として、蛍光体の粒子や光拡散材の粒子を用いることができ、また透光性を有する素子や反射性を有する粒子を用いることもできる。
粒子８が蛍光体の粒子の場合には、光源４０から出射された光の波長変換を行うことができる。この場合、第１微細流路６が光源４０の側面や側面と上面とを覆うことにより、効率的な冷却だけでなく、光源４０から出射された光を効率的に波長変換することができる。
Phosphor particles or light diffusing material particles can be used as the particles 8 that form the first fine flow paths 6 that cover the side surface and the upper surface of the light source 40, and a translucent element and a reflective particle can be used. Can also be used.
When the particles 8 are fluorescent particles, the wavelength of the light emitted from the light source 40 can be converted. In this case, by covering the side surface of the light source 40 or the side surface and the upper surface of the light source 40, not only efficient cooling but also the wavelength of the light emitted from the light source 40 can be efficiently converted.
粒子８が蛍光体の粒子の場合、第１微細流路６を、粒径が１μｍ〜５０μｍの粒子が互いに接触して配置されている場合の粒子及び粒子の間の隙間、または円形断面換算で内径１μｍ〜５０μｍの流路として規定することが好ましい。 When the particles 8 are particles of a phosphor, the first fine flow path 6 has a particle size of 1 μm to 50 μm in a case where the particles are arranged in contact with each other, a gap between particles, or a circular cross-section conversion. It is preferable to define it as a channel having an inner diameter of 1 μm to 50 μm.
例えば、光源４０が青色光を出射する場合において、青色光が入射すると赤色光を出射する赤色蛍光体の粒子を用いることもできるし、青色光が入射すると緑色光を出射する緑色蛍光体の粒子を用いることもできるし、青色光が入射すると黄色光を出射する黄色蛍光体の粒子を用いることもできる。黄色蛍光体の粒子を用いた場合や黄色蛍光体の粒子と赤色蛍光体の粒子とを用いた場合には、光源４０からの光が波長変換されずに透過した青色光と混ざり合って、白色光を出射することもできる。 For example, when the light source 40 emits blue light, red phosphor particles that emit red light when blue light is incident can be used, and particles of green phosphor that emit green light when blue light is incident can be used. Can be used, or particles of a yellow phosphor that emits yellow light when blue light is incident can be used. When the particles of the yellow phosphor are used or the particles of the yellow phosphor and the particles of the red phosphor are used, the light from the light source 40 is mixed with the blue light that has been transmitted without wavelength conversion, and is white. It is also possible to emit light.
光源４０からの光が蛍光体の粒子に入射したとき、波長変換光を出射するが、このとき、蛍光体の粒子の温度が上昇する可能性がある。蛍光体の粒子の温度が上昇すると、蛍光体の粒子の波長変換効率が低下する可能性がある。本実施形態では、光源４０の温度上昇だけでなく、蛍光体の粒子の温度が上昇したとき、蛍光体の粒子の周囲の冷媒が気化し、その気化熱により、蛍光体の粒子を冷却することができる。
この場合も、図１の矢印に示すような冷却サイクルにより、蛍光体の粒子を効果的に冷却することができるので、蛍光体の粒子の波長変換効率の低下を抑制できる。
When the light from the light source 40 enters the phosphor particles, wavelength-converted light is emitted, but at this time, the temperature of the phosphor particles may rise. If the temperature of the particles of the phosphor increases, the wavelength conversion efficiency of the particles of the phosphor may decrease. In the present embodiment, not only the temperature of the light source 40 rises, but also when the temperature of the particles of the phosphor rises, the refrigerant around the particles of the phosphor is vaporized, and the heat of vaporization cools the particles of the phosphor. You can
Also in this case, since the particles of the phosphor can be effectively cooled by the cooling cycle as shown by the arrow in FIG. 1, it is possible to suppress the decrease in the wavelength conversion efficiency of the particles of the phosphor.
更に、本実施形態では、密封筐体４の外面の一部に、冷媒を冷却して気体から液体に変化させる冷却部３０を備えている。図１に示すように、冷却部３０は、側部４ｃの近傍の領域に配置されている。これにより、密封筐体４の中央で気化した冷媒が自然対流により気体流動領域２８を流動して、両端の冷却部３０が設けられた領域に達すると、冷却部３０により効率的に冷却されて液化（凝縮）する。このとき、蛍光体の粒子８から奪った熱を密封筐体４の外部へ効果的に放出することができる。 Further, in the present embodiment, a cooling unit 30 that cools the refrigerant and changes it from gas to liquid is provided on a part of the outer surface of the hermetically sealed housing 4. As shown in FIG. 1, the cooling unit 30 is arranged in a region near the side portion 4c. As a result, when the refrigerant vaporized in the center of the sealed casing 4 flows through the gas flow region 28 by natural convection and reaches the regions where the cooling units 30 at both ends are provided, it is efficiently cooled by the cooling unit 30. It liquefies (condenses). At this time, the heat taken from the phosphor particles 8 can be effectively released to the outside of the sealed casing 4.
以上のように、密封筐体４の外面の一部に冷却部３０を備えることにより、光源４０を更に効率的に冷却することができる。
特に、第１微細流路６は、冷却部３０が配置された領域まで達しているので、冷却部３０によって液化した冷媒が第１微細流路６に更に流入し易くなる。これにより、冷却部３０が配置された領域から光源４０が配置された領域へ、確実に冷媒を流動させることができる。
As described above, the light source 40 can be cooled more efficiently by providing the cooling unit 30 on a part of the outer surface of the sealed housing 4.
In particular, since the first fine channel 6 reaches the region where the cooling unit 30 is arranged, the refrigerant liquefied by the cooling unit 30 can more easily flow into the first fine channel 6. As a result, the coolant can be reliably flowed from the region where the cooling unit 30 is arranged to the region where the light source 40 is arranged.
また、上面視において、冷却部３０は、光源４０を囲むように配置されている。冷却部３０が光源４０を囲む配置により、光源４０の発熱で気化した冷媒が周囲の冷却部４０に流れ、自然対流を促進させることができる。
光源４０を囲む態様としては、図１に示すように、光源４０を上面側及び側面側から囲むことができる。ただし、これに限られるものではなく、用途や光源装置２の設置条件等に応じて、光源４０を上面側からだけ囲むように配置することもできるし、光源４０を側面側からだけ囲むように配置することもできる。
なお、図１に示す符号のうち、粒子８は、複数の粒子のうち１つを指し、第１微細流路６は、粒子８どうしが互いに結合されて形成され、粒子８と粒子８の間の空隙によって形成される箇所の全体を指すように示している。
The cooling unit 30 is arranged so as to surround the light source 40 in a top view. By the arrangement in which the cooling unit 30 surrounds the light source 40, the refrigerant vaporized by the heat generation of the light source 40 flows to the surrounding cooling unit 40, and natural convection can be promoted.
As a mode of surrounding the light source 40, as shown in FIG. 1, the light source 40 can be surrounded from the upper surface side and the side surface side. However, the present invention is not limited to this, and the light source 40 may be arranged so as to be surrounded only from the top surface side, or the light source 40 may be surrounded only from the side surface side, depending on the application and the installation conditions of the light source device 2. It can also be arranged.
In addition, among the reference numerals shown in FIG. 1, the particle 8 refers to one of a plurality of particles, and the first microchannel 6 is formed by bonding the particles 8 to each other. It is shown to indicate the whole of the place formed by the void.
＜第１微細流路の形成方法＞
第１微細流路６を形成する方法の具体例として、粒子が蛍光体の粒子であるときの一例を説明する。まず、蛍光体の粒子及び酸化物粒子を有機溶剤（例えば、ブチルカルビトールアセテール）及び樹脂（例えば、エチルセルロース、アクリル系樹脂等）に混合してペーストを調製し、このペーストを筐体の内部の流動部が形成される位置に印刷法により塗布する。次に、有機溶剤及び樹脂を除去した後に、焼成を行い、樹脂をほぼ完全に除去する。これにより、蛍光体の粒子の表面に複数の酸化物粒子が付着した状態となり、更にこの蛍光体の粒子と酸化物粒子の表面にコーティング層を形成する。このコーティング層は、無機材料を用いることができる。
<Method of forming first fine channel>
As a specific example of the method of forming the first fine flow path 6, an example when the particles are particles of a phosphor will be described. First, phosphor particles and oxide particles are mixed with an organic solvent (eg, butyl carbitol acetate) and a resin (eg, ethyl cellulose, acrylic resin, etc.) to prepare a paste, and the paste is prepared inside the housing. It is applied by a printing method to the position where the fluidized portion is formed. Next, after removing the organic solvent and the resin, baking is performed to almost completely remove the resin. As a result, a plurality of oxide particles are attached to the surfaces of the phosphor particles, and a coating layer is further formed on the surfaces of the phosphor particles and the oxide particles. An inorganic material can be used for this coating layer.
樹脂を除去する焼成温度としては、予め光源４０を実装した場合には、２５０〜３００℃以下の温度で行うのが好ましい。一方、光源４０と第１微細流路６との間に僅かな隙間を有する場合には、第１微細流路６を形成後に、光源４０を実装することもできる。この場合には、３００℃以上の温度で焼成することができる。 The baking temperature for removing the resin is preferably 250 to 300° C. or less when the light source 40 is mounted in advance. On the other hand, when there is a slight gap between the light source 40 and the first fine channel 6, the light source 40 can be mounted after forming the first fine channel 6. In this case, the firing can be performed at a temperature of 300° C. or higher.
コーティング層としては、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２等が好ましく、さらには酸化物粒子をこのコーティング層と同じ材料とすることが好ましい。またコーティング層は、原子層堆積法（ＡＬＤ）、ゾルゲル法、ＭＯＣＶＤ（有機金属化学的気相成長）法、ＰＥＣＶＤ（プラズマＣＶＤ）法、ＣＶＤ法、大気圧プラズマ成膜法、スパッタ法、蒸着法等を利用することができる。 The coating layer is preferably Al 2 O 3 , SiO 2 or the like, and the oxide particles are preferably the same material as the coating layer. The coating layer is an atomic layer deposition method (ALD), sol-gel method, MOCVD (metalorganic chemical vapor deposition) method, PECVD (plasma CVD) method, CVD method, atmospheric pressure plasma film forming method, sputtering method, vapor deposition method. Etc. can be used.
以上により、粒子８と粒子８の間に空隙１６を形成することができる。この空隙を用いて微細流路を形成することができるので、確実に液化した冷媒を流動させることができる。 As described above, the void 16 can be formed between the particles 8 and the particles 8. Since the fine flow path can be formed by using this void, the liquefied refrigerant can be surely made to flow.
＜光源装置を構成する各部材＞
以下に、光源装置２を構成する各部材の更に詳細な説明を行う。
［光源４０］
光源４０として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いる場合には、３７０〜６８０ｎｍの範囲内にピーク波長を有するものが好ましく。特に青色３７０〜５００ｎｍの波長域の光を発することが好ましく、４２０〜５００ｎｍの波長域の光を発することが更に好ましい。ただし、光源４０として、その他の任意の波長域の発光ダイオードを用いることもできる。その他の種類の光源、例えば半導体レーザダイオード（ＬＤ）を用いることもできる。
<Each member constituting the light source device>
Below, each member which comprises the light source device 2 is demonstrated in more detail.
[Light source 40]
When a light emitting diode (LED) is used as the light source 40, one having a peak wavelength in the range of 370 to 680 nm is preferable. In particular, it is preferable to emit light in the blue wavelength range of 370 to 500 nm, and more preferably to emit light in the 420 to 500 nm wavelength range. However, as the light source 40, it is also possible to use a light emitting diode of any other arbitrary wavelength range. Other types of light sources such as semiconductor laser diodes (LDs) can also be used.
［密封筐体４］
密封筐体４は、ヒートシンクの筐体として機能するので、熱伝導率が高い方が好ましく、それを考慮すれば、銅、アルミニウム、ステンレススチール等の金属材料を例示できる。ただし、樹脂材料、サファイア、窒化ガリウム、ガラス、セラミック材料等を用いることもできる。透光性を有する透光部４ａには、樹脂材料、サファイア、窒化ガリウム、ガラス等を用いる必要がある。
[Sealed case 4]
Since the hermetically sealed housing 4 functions as a housing for a heat sink, it is preferable that the hermetically sealed housing 4 has a high thermal conductivity. Considering this, a metal material such as copper, aluminum, or stainless steel can be exemplified. However, a resin material, sapphire, gallium nitride, glass, a ceramic material, or the like can also be used. It is necessary to use a resin material, sapphire, gallium nitride, glass, or the like for the translucent translucent portion 4a.
［冷却部３０］
冷却部３０として、放熱フィン等の放熱部材を用いることも、冷却液等を循環させる冷却装置を用いることも、その他の既知の任意の冷却手段を用いることができる
[Cooling unit 30]
As the cooling unit 30, it is possible to use a heat dissipation member such as a heat dissipation fin, use a cooling device that circulates a cooling liquid, or use any other known cooling means.
［蛍光体の粒子］
粒子８に含まれる蛍光体の粒子として、上述のように光源から青色光が入射した場合に、赤色光を出力する赤色蛍光体の粒子、緑色光を出力する緑色蛍光体の粒子、黄色光を出力する黄色蛍光体の粒子を例示することができる。
赤色光を出力する赤色蛍光体の粒子では、約６００〜８００ｎｍの波長帯域の赤色の蛍光を発生させることが好ましい。具体的な材料の一例としては、（Ｓｒ，Ｃａ）ＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＣａＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、ＳｒＡｌＳｉＮ３：Ｅｕ、Ｋ２ＳｉＦ６：Ｍｎ等を挙げることができる。
緑色光を出力する蛍光体の粒子では、約５００〜５６０ｎｍの波長帯域の緑色の蛍光を発生させることが好ましい。具体的な材料の一例としては、β−Ｓｉ６−ＺＡｌＺＯＺＮ８−Ｚ：Ｅｕ、Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ、Ｃａ８ＭｇＳｉ４Ｏ１６Ｃｌ２：Ｅｕ、Ｂａ３Ｓｉ６Ｏ１２Ｎ２：Ｅｕ、（Ｓｒ，Ｂａ，Ｃａ）Ｓｉ２Ｏ２Ｎ２：Ｅｕ等を挙げることができる。
黄色光を出力する蛍光体の粒子では、約５４０〜７００ｎｍの波長帯域の黄色〜赤色の蛍光を発生させることが好ましい。材料の一例としては、セリウムで付活されたイットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体をベースとした蛍光体を挙げることができ、更に具体的には、ＹＡｌＯ３：Ｃｅ、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ（ＹＡＧ：Ｃｅ）やＹ４Ａｌ２Ｏ９：Ｃｅ、更にはこれらの混合物等が挙げられる。イットリウム・アルミニウム酸化物系蛍光体にＢａ、Ｓｒ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚｎの少なくとも一種が含有されていてもよい。また、Ｓｉを含有させることによって、結晶成長の反応を抑制し蛍光体の粒子を揃えることができる。
[Phosphor particles]
As the phosphor particles included in the particles 8, when blue light enters from the light source as described above, red phosphor particles that output red light, green phosphor particles that output green light, and yellow light are emitted. The particles of the yellow phosphor to be output can be exemplified.
Particles of a red phosphor that outputs red light preferably generate red fluorescence in a wavelength band of about 600 to 800 nm. Specific examples of the material include (Sr,Ca)AlSiN 3 :Eu, CaAlSiN 3 :Eu, SrAlSiN 3 :Eu, and K 2 SiF 6 :Mn.
Particles of a phosphor that outputs green light preferably generate green fluorescence in a wavelength band of about 500 to 560 nm. As an example of a specific material, β-Si 6-Z Al Z O Z N 8-Z :Eu, Lu 3 Al 5 O 12 :Ce, Ca 8 MgSi 4 O 16 Cl 2 :Eu, Ba 3 Si 6 are used. O 12 N 2: Eu, ( Sr, Ba, Ca) Si 2 O 2 N 2: can be mentioned Eu or the like.
Particles of a phosphor that outputs yellow light preferably generate yellow to red fluorescence in a wavelength band of about 540 to 700 nm. Examples of materials may include a phosphor which is based on activated yttrium-aluminum oxide phosphor with cerium, and more specifically, YAlO 3: Ce, Y 3 Al 5 O 12: Examples thereof include Ce(YAG:Ce), Y 4 Al 2 O 9 :Ce, and a mixture thereof. The yttrium-aluminum oxide-based phosphor may contain at least one of Ba, Sr, Mg, Ca, and Zn. Further, by containing Si, the reaction of crystal growth can be suppressed and the particles of the phosphor can be made uniform.
（本発明の第２の実施形態に係る光源装置）
図２は、本発明の第２の実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図である。図２に示す実施形態と、図１に示す実施形態とを比較すると、図１に示す実施形態では、第１微細流路６が任意の粒子８で形成されているのに対して、図２に示す実施形態では、第１微細流路６が、蛍光体の粒子１０で形成された領域と、光拡散材の粒子１２で形成された領域とを有する点で異なる。その他の構成については基本的に同一なので、ここでは異なる点についてのみ説明を行い、図１に示す実施形態とほぼ同一の構成についての説明は省略する。なお、図２以降に示す実施形態においても、光源４０がフリップチップ実装された場合を例にとって説明する。
(Light Source Device According to Second Embodiment of the Present Invention)
FIG. 2 is a sectional view schematically showing a light source device according to the second embodiment of the present invention. When the embodiment shown in FIG. 2 and the embodiment shown in FIG. 1 are compared, in the embodiment shown in FIG. 1, the first fine channels 6 are formed of arbitrary particles 8, whereas in the embodiment shown in FIG. In the embodiment shown in, the first fine channel 6 is different in that it has a region formed by the particles 10 of the phosphor and a region formed by the particles 12 of the light diffusion material. Since other configurations are basically the same, only the different points will be described here, and the description of the configurations that are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 will be omitted. Note that, also in the embodiments shown in FIG. 2 and subsequent figures, the case where the light source 40 is flip-chip mounted will be described as an example.
図２において、密封筐体４の中央に配置された光源４０の近傍領域に蛍光体の粒子１０が配置され、その周囲の領域に光拡散材の粒子１２が配置されている。蛍光体の粒子１０は、光源４０を覆うように配置されている。これにより、光源４０から出射された光の一部は、光源４０の周囲を覆う蛍光体の粒子１０により波長変換される。波長変換された光及び波長変換されなかった光源４０の波長の光が、図面で上方及び側方に進み、光拡散材の粒子１２が配置された領域に入る。そして、光拡散材の粒子１２により、光源４０から出射された光を拡散させることにより、光の強度を均等化し、光取り出し効率を向上させることができる。 In FIG. 2, the phosphor particles 10 are arranged in a region in the vicinity of the light source 40 arranged in the center of the sealed housing 4, and the light diffusion material particles 12 are arranged in the surrounding region. The phosphor particles 10 are arranged so as to cover the light source 40. As a result, a part of the light emitted from the light source 40 is wavelength-converted by the phosphor particles 10 covering the periphery of the light source 40. The wavelength-converted light and the non-wavelength-converted light of the wavelength of the light source 40 travel upward and sideways in the drawing, and enter the region where the particles 12 of the light diffusing material are arranged. The light emitted from the light source 40 is diffused by the particles 12 of the light diffusing material, so that the intensity of the light can be equalized and the light extraction efficiency can be improved.
光拡散材の粒子１２としては、ＳｉＯ２やＴｉＯ２、Ｂａ２ＳＯ４等の粒子を例示することができるが、これに限られるものではない。 As the particles 12 of the light diffusing material, particles of SiO 2 , TiO 2 , Ba 2 SO 4 or the like can be exemplified, but the particles are not limited thereto.
蛍光体の粒子１０と蛍光体の粒子１０との間の空隙、光拡散材の粒子１２と光拡散材の粒子１２との間の空隙、及び蛍光体の粒子１０と光拡散材の粒子１２との間の空隙によって、第１微細流路６が形成されている。蛍光体の粒子１０及び光拡散材の粒子１２により形成された第１微細流路６によって、冷却部３０が配置された領域から光源４０が配置された領域へ冷媒を流動可能な第１微細流路が形成される。 A space between the phosphor particles 10 and the phosphor particles 10, a space between the light diffusion material particles 12 and the light diffusion material particles 12, and a phosphor particle 10 and the light diffusion material particles 12 The first minute flow paths 6 are formed by the gaps between them. The first fine flow path 6 formed by the particles 10 of the phosphor and the particles 12 of the light diffusion material allows the refrigerant to flow from the region where the cooling unit 30 is arranged to the region where the light source 40 is arranged. A path is formed.
図１に示す実施形態と同様に、高温になった光源４０及び波長変換で高温になった蛍光体の粒子１０の周囲の冷媒が気化し、気化した冷媒が冷却部３０の近傍へ流れ、冷却部３０による冷却で液化した冷媒は、第１微細流路６によって、再び光源４０の近傍領域へ流動し、これにより冷却サイクルが形成される。このような冷媒の流動サイクルを、図２の矢印で示す。実線の矢印が液化した冷媒の流れを示し、点線の矢印が気化した冷媒の流れを示す。 Similar to the embodiment shown in FIG. 1, the coolant around the light source 40 having a high temperature and the phosphor particles 10 having a high temperature due to wavelength conversion is vaporized, and the vaporized coolant flows to the vicinity of the cooling unit 30 and is cooled. The refrigerant liquefied by the cooling by the part 30 flows again to the region near the light source 40 by the first fine flow path 6, thereby forming a cooling cycle. The flow cycle of such a refrigerant is shown by the arrow in FIG. The solid arrows show the flow of the liquefied refrigerant, and the dotted arrows show the flow of the vaporized refrigerant.
本実施形態では、波長変換に効果的な光源４０の近傍領域に蛍光体の粒子１０を配置し、波長変換にあまり寄与しない光源４０から離れた周囲領域に、光拡散材の粒子１２を配置している。これにより、自然対流をより効果的に促進することができるので、より効果的な冷却サイクルを構築することができる。
なお、図２に示す符号のうち、それぞれの粒子（蛍光体の粒子１０と光拡散材の粒子１２）は、複数の粒子のうち１つを指し、第１微細流路６は、粒子どうしが互いに結合されて形成され、粒子と粒子の間の空隙によって形成される箇所の全体を指すように示している。
In the present embodiment, the phosphor particles 10 are arranged in a region near the light source 40 effective for wavelength conversion, and the light diffusion material particles 12 are arranged in a peripheral region distant from the light source 40 that does not contribute much to wavelength conversion. ing. As a result, natural convection can be promoted more effectively, so that a more effective cooling cycle can be constructed.
In addition, among the reference numerals shown in FIG. 2, each particle (particle 10 of the phosphor and particle 12 of the light diffusing material) indicates one of the plurality of particles, and the first fine flow path 6 indicates that the particles are It is shown to refer to the entire location formed by the particles and the voids between the particles.
（本発明の第３の実施形態に係る光源装置）
図３は、本発明の第３の実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図である。図３に示す実施形態と、図２に示す実施形態とを比較すると、図２に示す実施形態では、蛍光体の粒子１０及び光拡散材の粒子１２により第１微細流路６が形成されているのに対して、図３に示す実施形態では、上面視において、第１微細流路６を囲むように第３微細流路２４を有するメッシュ状の部材２６が配置されている点で異なる。その他の構成については基本的に同一なので、ここでは異なる点についてのみ説明を行い、図２に示す実施形態（図１に示す実施形態も同様）とほぼ同一の構成についての説明は省略する。
(Light Source Device According to Third Embodiment of the Present Invention)
FIG. 3 is a sectional view schematically showing a light source device according to the third embodiment of the present invention. Comparing the embodiment shown in FIG. 3 and the embodiment shown in FIG. 2, in the embodiment shown in FIG. 2, the first fine flow paths 6 are formed by the particles 10 of the phosphor and the particles 12 of the light diffusing material. On the other hand, the embodiment shown in FIG. 3 is different in that the mesh-shaped member 26 having the third fine channel 24 is arranged so as to surround the first fine channel 6 in a top view. Since the other configurations are basically the same, only the different points will be described here, and the description of the configurations substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 2 (the same as the embodiment shown in FIG. 1) will be omitted.
図３において、密封筐体４の中央に配置された光源４０の近傍領域に、蛍光体の粒子１０により形成された第１微細流路６が配置され、その周囲に光拡散材の粒子１２により形成された第１微細流路６が配置されている。本実施形態では、更に、上面視において、この第１微細流路６を囲むように、メッシュ状の部材２６が配置されている。これにより、メッシュ状の部材２６は、密閉筐体４の側部４ｃ近傍の領域に配置されることになる。
メッシュ状の部材２６は、ヒートシンクのウイックと称する毛細管構造体であり、銅、アルミニウム、ステンレス鋼といった金属材料や、合金材料、または多孔質の非金属材料で形成することができる。これにより、メッシュ状の部材２６が第３微細流路２４を有することができる。
In FIG. 3, a first fine channel 6 formed of phosphor particles 10 is arranged in a region near a light source 40 arranged in the center of a hermetically sealed casing 4, and a light diffusing material particle 12 is formed around the first fine channel 6. The formed first fine channel 6 is arranged. In the present embodiment, the mesh-shaped member 26 is further arranged so as to surround the first fine channel 6 in a top view. As a result, the mesh-shaped member 26 is arranged in the region near the side portion 4c of the closed casing 4.
The mesh-shaped member 26 is a capillary structure called a heat sink wick, and can be made of a metal material such as copper, aluminum, or stainless steel, an alloy material, or a porous non-metal material. As a result, the mesh-shaped member 26 can have the third fine channels 24.
図３に示すように、メッシュ状の部材２６の上方には冷却部３０が配置され、冷却部３０により液化した冷媒は、メッシュ状の部材２６の第３微細流路２４に流入し、第３微細流路２４内を、密閉筐体４の側部４ｃ側から中央側へ流動し、更に、中央側に隣接した光拡散材の粒子１２で形成された第１微細流路６及び蛍光体の粒子１０で形成された第１微細流路６内を流れて、光源４０の近傍領域に到達する、つまり、メッシュ状の部材２６が有する第３微細流路２４と、光拡散材の粒子１２及び蛍光体の粒子１０で形成された第１微細流路６とにより、冷媒を冷却部３０の近傍領域から光源４０の近傍領域に流動させることができる。 As shown in FIG. 3, the cooling unit 30 is disposed above the mesh-shaped member 26, and the refrigerant liquefied by the cooling unit 30 flows into the third fine flow path 24 of the mesh-shaped member 26 to generate the third In the fine flow path 24, the first fine flow path 6 and the fluorescent substance that flow from the side 4c side of the closed casing 4 toward the center side and are formed by the particles 12 of the light diffusion material adjacent to the center side. It flows in the first fine channel 6 formed of the particles 10 and reaches the region near the light source 40, that is, the third fine channel 24 included in the mesh-shaped member 26, the particles 12 of the light diffusing material, and The first fine flow path 6 formed of the phosphor particles 10 allows the cooling medium to flow from the region near the cooling unit 30 to the region near the light source 40.
よって、高温になった光源４０及び波長変換で高温になった蛍光体の粒子１０の周囲の冷媒が気化し、気化した冷媒が冷却部３０の近傍へ流れ、冷却部３０による冷却で液化した冷媒は、第３微細流路２４及び第１微細流路６によって、再び光源４０の近傍領域へ流動し、これにより冷却サイクルが形成される。このような冷媒の流動サイクルを、図３の矢印で示す。実線の矢印が液化した冷媒の流れを示し、点線の矢印が気化した冷媒の流れを示す。 Thus, the refrigerant around the high temperature light source 40 and the phosphor particles 10 that has become high temperature due to wavelength conversion is vaporized, the vaporized refrigerant flows to the vicinity of the cooling unit 30, and is liquefied by the cooling by the cooling unit 30. Flows again to the region in the vicinity of the light source 40 by the third fine channel 24 and the first fine channel 6, thereby forming a cooling cycle. The flow cycle of such a refrigerant is shown by the arrow in FIG. The solid arrows show the flow of the liquefied refrigerant, and the dotted arrows show the flow of the vaporized refrigerant.
光源４０から出射された光は、密閉筐体４の側部４ｃの近傍領域には多くは届かない。特に、図３に示すように、冷却部３０が密封筐体４の上面側も覆っている場合には、上方へ光を出力できない。よって、この領域では、蛍光体の粒子や光拡散材の粒子は基本的に不要である。
よって、本実施形態では、蛍光体の粒子や光拡散材の粒子が不要な領域に、メッシュ状の部材２６によって第３微細流路２４を形成するので、効率的に冷却サイクルを構築することができる。
なお、図３に示す符号のうち、メッシュ状の部材２６と第３微細流路２４とは別の箇所を指しているが、第３微細流路２４は、メッシュ状の部材２６に存在する空隙によって形成される箇所の全体を指すように示している。
Most of the light emitted from the light source 40 does not reach the region near the side portion 4c of the closed casing 4. In particular, as shown in FIG. 3, when the cooling unit 30 also covers the upper surface side of the hermetically sealed housing 4, light cannot be output upward. Therefore, in this region, particles of the phosphor and particles of the light diffusion material are basically unnecessary.
Therefore, in the present embodiment, since the third fine flow path 24 is formed by the mesh-shaped member 26 in the region where the particles of the phosphor and the particles of the light diffusing material are unnecessary, it is possible to efficiently construct the cooling cycle. it can.
Note that, in the reference numerals shown in FIG. 3, the mesh-shaped member 26 and the third fine channel 24 are different from each other, but the third fine channel 24 is a void existing in the mesh-shaped member 26. It is shown so as to indicate the entire area formed by.
（本発明の第４の実施形態に係る光源装置）
図４Ａは、本発明の第４の実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図であり、図４Ｂは、図４Ａの断面Ａ−Ａから見た断面図である。図４Ａ、４Ｂに示す実施形態と、図２に示す実施形態とを比較すると、図２に示す実施形態では、蛍光体の粒子１０及び光拡散材の粒子１２により第１微細流路６が形成されているのに対して、図４Ａ、４Ｂに示す実施形態では、蛍光体の粒子１０及び光拡散材の粒子１２により形成された第１微細流路６に加えて、密封筐体４の基部４ａの内面に、第２微細流路２０を形成する複数の溝２２が設けられている点で異なる。また、図４Ａ、４Ｂで示す実施形態では、蛍光体の粒子が、黄色蛍光体の粒子１０ａ及び赤色蛍光体の粒子１０ｂで構成されている。その他の構成については基本的に同一なので、ここでは異なる点についてのみ説明を行い、図２に示す実施形態（図１に示す実施形態も同様）とほぼ同一の構成についての説明は省略する。
(Light Source Device According to Fourth Embodiment of the Present Invention)
FIG. 4A is a cross-sectional view schematically showing a light source device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 4B is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4A. Comparing the embodiment shown in FIGS. 4A and 4B with the embodiment shown in FIG. 2, in the embodiment shown in FIG. 2, the first fine channel 6 is formed by the particles 10 of the phosphor and the particles 12 of the light diffusing material. In contrast, in the embodiment shown in FIGS. 4A and 4B, in addition to the first fine channel 6 formed by the particles 10 of the phosphor and the particles 12 of the light diffusing material, the base of the hermetically sealed housing 4 is provided. It is different in that a plurality of grooves 22 forming the second fine flow path 20 are provided on the inner surface of 4a. In the embodiment shown in FIGS. 4A and 4B, the phosphor particles are composed of yellow phosphor particles 10a and red phosphor particles 10b. Since the other configurations are basically the same, only the different points will be described here, and the description of the configurations substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 2 (the same as the embodiment shown in FIG. 1) will be omitted.
図４Ａにおいて、第１微細流路６は、光源４０の近傍領域に、黄色蛍光体の粒子１０ａ、赤色蛍光体の粒子１０ｂ及び光拡散材の粒子１２が配置され、その周囲の領域には、光拡散材の粒子１２のみが配置されている。
光源４０の近傍領域では、光源４０に近い側から、光拡散材の粒子１２、黄色蛍光体の粒子１０ａ、赤色蛍光体の粒子１０ｂの順に積層されている。これにより、光源４０からの光を、光拡散材の粒子１２で拡散させて、光強度を均等にして、黄色蛍光体の粒子１０ａ及び赤色蛍光体の粒子１０ｂで波長変換を行って、透光部４ａから出力する（上向きの格子柄の矢印参照）。黄色蛍光体の粒子１０ａ及び赤色蛍光体の粒子１０ｂを用いることにより、演色性の高い赤色光を出射することができる。よって、光強度を均等な演色性の高い赤色光源装置２を提供することができる。
In FIG. 4A, in the first microchannel 6, the yellow phosphor particles 10a, the red phosphor particles 10b, and the light diffusing material particles 12 are arranged in a region near the light source 40, and in the surrounding region, Only the particles 12 of the light diffusing material are arranged.
In a region near the light source 40, the light diffusion material particles 12, the yellow phosphor particles 10a, and the red phosphor particles 10b are stacked in this order from the side closer to the light source 40. Thereby, the light from the light source 40 is diffused by the particles 12 of the light diffusing material, the light intensity is made uniform, and the wavelength conversion is performed by the particles 10a of the yellow phosphor and the particles 10b of the red phosphor to transmit the light. It is output from the section 4a (see the upward lattice pattern arrow). By using the yellow phosphor particles 10a and the red phosphor particles 10b, it is possible to emit red light having a high color rendering property. Therefore, it is possible to provide the red light source device 2 having a uniform color intensity and a high color rendering property.
本実施形態によれば、光源４０の近傍領域に、種類の異なる粒子で形成された複数の層が形成されているので、用途に応じた最適な波長変換光を出射することができる。なお、種類の異なる粒子で形成された単一の層が形成されている場合もありえる。 According to this embodiment, since a plurality of layers formed of particles of different types are formed in the region near the light source 40, it is possible to emit wavelength-converted light that is optimum for the application. In addition, a single layer formed of particles of different types may be formed.
更に、本実施形態では、密封筐体４の基部４ｂの内面に、第２微細流路２０を形成する複数の溝２２が設けられている。図４Ａの矢視Ａ−Ａの断面図である図４Ｂには、第２微細流路２０を形成する溝２２の断面形状を示す。液化した冷媒は、毛細管現象により微細な溝２２内を、密閉筐体４の側部４ｃ側から中央の光源４０側に流れる。 Furthermore, in the present embodiment, a plurality of grooves 22 that form the second fine flow path 20 are provided on the inner surface of the base portion 4b of the sealed casing 4. FIG. 4B, which is a cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 4A, shows the cross-sectional shape of the groove 22 forming the second fine flow path 20. The liquefied refrigerant flows in the minute groove 22 by the capillary phenomenon from the side portion 4c side of the closed casing 4 to the central light source 40 side.
図５Ａ及び図５Ｂは、密封筐体４の内面に設けられた複数の溝２２の配置を上方から見た模式図であって、図５Ａは、矩形の基部４ｂを有する直方体形状の密封筐体４の場合を示し、図５Ｂは、円形の基部４ｂを有する円筒形状の密封筐体４の場合を示す。 5A and 5B are schematic views of the arrangement of the plurality of grooves 22 provided on the inner surface of the hermetically sealed housing 4 as seen from above, and FIG. 5A is a rectangular parallelepiped hermetically sealed housing having a rectangular base 4b. 4 is shown, and FIG. 5B shows the case of a cylindrical sealed housing 4 having a circular base 4b.
図５Ａに示す密封筐体４が矩形の基部４ｂを有する場合には、複数の溝２２が、一方の端部から他方の端部へ直線的に延びている。そして、中央領域に光源４０が配置されている。一方、図５Ｂに示す密封筐体４が円形の基部４ｂを有する場合には、複数の溝２２が、円の中心領域から放射状に直線的に延びている。そして、円の中心領域に光源４０が配置されている。図５Ａは使いやすい点で好ましく、図５Ｂは放熱しやすい点で好ましい。 When the sealed casing 4 shown in FIG. 5A has a rectangular base portion 4b, the plurality of grooves 22 linearly extend from one end portion to the other end portion. Then, the light source 40 is arranged in the central region. On the other hand, when the hermetically sealed housing 4 shown in FIG. 5B has a circular base portion 4b, the plurality of grooves 22 extend radially and linearly from the central region of the circle. The light source 40 is arranged in the central area of the circle. 5A is preferable because it is easy to use, and FIG. 5B is preferable because it is easy to dissipate heat.
以上のように、本実施形態によれば、液化した冷媒が、粒子と粒子の間の空隙によって形成された第１微細流路６の中だけでなく、密封筐体４の基部４ｂの内面に設けられた複数の溝２２によって形成された第２微細流路２０の中を流れるので、より多くの冷媒を効果的に流動させることができる。
なお、図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂに示す符号のうち、溝２２は、複数の溝のうち１つを指し、第２微細流路２０は、複数の溝２２によって形成される箇所の全体を指すように示している。
なお、第１微細流路６及び第２微細流路２０だけでなく、図３に示す第３微細流路２４も備えた光源装置２も実現可能である。
As described above, according to the present embodiment, the liquefied refrigerant is not only in the first fine channel 6 formed by the voids between the particles but also in the inner surface of the base 4b of the sealed casing 4. Since it flows in the second fine channel 20 formed by the plurality of grooves 22 provided, a larger amount of the refrigerant can be effectively flowed.
4B, FIG. 5A, and FIG. 5B, the groove 22 refers to one of the plurality of grooves, and the second fine flow path 20 refers to the entire portion formed by the plurality of grooves 22. It is shown to point.
In addition, the light source device 2 including not only the first fine channel 6 and the second fine channel 20 but also the third fine channel 24 shown in FIG. 3 can be realized.
以上のように、高温になった光源４０及び波長変換で高温になった蛍光体の粒子１０ａ、１０ｂの周囲の冷媒が気化し、気化した冷媒が冷却部３０の近傍へ流れ、冷却部３０による冷却で液化した冷媒は、蛍光体の粒子１０ａ、１０ｂ及び光拡散材の粒子１２の間の空隙によって形成された第１微細流路、並びに密封筐体４の基部４ｂの内面に設けられた溝２２から形成された第２微細流路によって、再び光源４０の近傍領域へ流動し、これにより冷却サイクルが形成される。このような冷媒の流動サイクルを、図４Ａの矢印で示す。実線の矢印が液化した冷媒の流れを示し、点線の矢印が気化した冷媒の流れを示す。 As described above, the refrigerant around the high temperature light source 40 and the phosphor particles 10 a and 10 b that have become high in temperature due to wavelength conversion is vaporized, and the vaporized refrigerant flows to the vicinity of the cooling unit 30, and The coolant liquefied by cooling is the first fine channel formed by the voids between the phosphor particles 10a, 10b and the light diffusion material particles 12, and the groove provided on the inner surface of the base portion 4b of the hermetically sealed housing 4. The second fine flow path formed from 22 again flows to the region near the light source 40, thereby forming a cooling cycle. The flow cycle of such a refrigerant is shown by the arrow in FIG. 4A. The solid arrows show the flow of the liquefied refrigerant, and the dotted arrows show the flow of the vaporized refrigerant.
（本発明の第５の実施形態に係る光源装置）
図６は、本発明の第５の実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図である。
図６に示す本実施形態と、図１に示す実施形態とを比較すると、図１に示す実施形態では、冷却部３０が、密封筐体４の端部または外周部に配置されているのに対して、図６に示す実施形態では、冷却部３０が、密封筐体４の中央（中心）部に配置されている点で異なる。その他の構成については基本的に同一なので、ここでは異なる点についてのみ説明を行い、図１に示す実施形態とほぼ同一の構成についての説明は省略する。
(Light Source Device According to Fifth Embodiment of the Present Invention)
FIG. 6 is a sectional view schematically showing a light source device according to the fifth embodiment of the present invention.
Comparing the present embodiment shown in FIG. 6 with the embodiment shown in FIG. 1, it can be seen that in the embodiment shown in FIG. 1, the cooling unit 30 is arranged at the end portion or the outer peripheral portion of the sealed casing 4. In contrast, the embodiment shown in FIG. 6 is different in that the cooling unit 30 is arranged at the center (center) of the sealed casing 4. Since other configurations are basically the same, only the different points will be described here, and the description of the configurations that are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 will be omitted.
図６に示す実施形態では、密閉筐体４の中央（中心）部の外面に冷却部３０が設けられ、その両側にそれぞれ光源４０が配置されている。各々の光源４０は、青色光を出射し、図面右側の光源４０に対応して、赤色蛍光体の粒子１０ｂによる第１微細流路６が形成され、図面左側の光源４０に対応して、緑色蛍光体の粒子１０ｃによる第１微細流路６が形成されている。 In the embodiment shown in FIG. 6, the cooling unit 30 is provided on the outer surface of the central (center) portion of the closed casing 4, and the light sources 40 are arranged on both sides thereof. Each of the light sources 40 emits blue light, the first fine channel 6 is formed by the particles 10b of the red phosphor corresponding to the light source 40 on the right side of the drawing, and the green light is emitted corresponding to the light source 40 on the left side of the drawing. The first fine flow path 6 is formed by the phosphor particles 10c.
図面右側の領域における冷媒の流れを説明すれば、高温になった光源４０及び波長変換で高温になった赤色蛍光体の粒子１０ｂの周囲の冷媒が気化し、気化した冷媒が冷却部３０の近傍へ流れ（右から左向き）、冷却部３０による冷却で液化した冷媒は、赤色蛍光体の粒子１０ｂの間の空隙によって形成された第１微細流路６によって、再び光源４０の近傍領域へ流動し（左から右向き）、これにより冷却サイクルが形成される。
同様に、図面左側の領域における冷媒の流れを説明すれば、高温になった光源４０及び波長変換で高温になった緑色蛍光体の粒子１０の周囲の冷媒が気化し、気化した冷媒が冷却部３０の近傍へ流れ（左から右向き）、冷却部３０による冷却で液化した冷媒は、緑色蛍光体の粒子１０ｃの間の空隙によって形成された第１微細流路６によって、再び光源４０の近傍領域へ流動し（右から左向き）、これにより冷却サイクルが形成される。
以上のような冷媒の流動サイクルを、図６の矢印で示す。実線の矢印が液化した冷媒の流れを示し、点線の矢印が気化した冷媒の流れを示す。
Explaining the flow of the refrigerant in the region on the right side of the drawing, the refrigerant around the high temperature light source 40 and the particles 10b of the red phosphor that have become high temperature due to wavelength conversion is vaporized, and the vaporized refrigerant is near the cooling unit 30. The flow (to the left) from the right side to the right side, and the refrigerant liquefied by the cooling by the cooling unit 30 flows to the region near the light source 40 again by the first fine channel 6 formed by the gap between the particles 10b of the red phosphor. (From left to right), which forms a cooling cycle.
Similarly, describing the flow of the refrigerant in the region on the left side of the drawing, the refrigerant around the light source 40 that has become hot and the particles 10 of the green phosphor that has become hot due to wavelength conversion is vaporized, and the vaporized refrigerant is cooled by the cooling unit. The refrigerant that has flowed to the vicinity of 30 (from left to right) and has been liquefied by the cooling by the cooling unit 30 is again in the vicinity of the light source 40 by the first fine flow path 6 formed by the voids between the particles 10c of the green phosphor. Flowing (right to left), which forms a cooling cycle.
The flow cycle of the refrigerant as described above is shown by the arrow in FIG. The solid arrows show the flow of the liquefied refrigerant, and the dotted arrows show the flow of the vaporized refrigerant.
本実施形態によれば、１つの冷却部３０を用いて、複数の光源装置の役割を果たすことができる。また、１つの光源装置において、光源４０と光源４０の間に冷却部３０を有するようにして、３つ以上の光源４０を備えることも可能である。例えば、青色光源４０及び赤色蛍光体の粒子１０ｂで形成された第１微細流路６を有する領域と、青色光源４０及び緑色蛍光体の粒子１０ｃで形成された第１微細流路６を有する領域と、青色光源４０及び光拡散材の粒子１２で形成された第１微細流路６を有する領域とを備えた光源装置２を例示することができる。この光源装置２の各光源４０の出力を調整することによって、任意の色の光を出力することができる。
なお、図６に示す符号のうち、それぞれの粒子（赤色蛍光体の粒子１０ｂと緑色蛍光体の粒子１０ｃ）は、複数の粒子のうち１つを指し、第１微細流路６は、粒子どうしが互いに結合されて形成され、粒子と粒子の間の空隙によって形成される箇所の全体を指すように示している。
According to this embodiment, one cooling unit 30 can be used to function as a plurality of light source devices. It is also possible to provide three or more light sources 40 in one light source device by providing the cooling unit 30 between the light sources 40. For example, a region having a first fine channel 6 formed of blue light source 40 and red phosphor particles 10b, and a region having a first fine channel 6 formed of blue light source 40 and green phosphor particles 10c. The light source device 2 including the blue light source 40 and the region having the first fine channel 6 formed of the particles 12 of the light diffusion material can be exemplified. By adjusting the output of each light source 40 of the light source device 2, light of any color can be output.
In addition, among the reference numerals shown in FIG. 6, each particle (the particle 10b of the red phosphor and the particle 10c of the green phosphor) indicates one of the plurality of particles, and the first fine flow path 6 indicates that the particles are different from each other. Are formed by being bonded to each other, and are shown to refer to the entire area formed by the voids between the particles.
（本発明の第６の実施形態に係る光源装置）
図７は、本発明の第６の実施形態に係る光源装置を模式的に示す断面図である。図７に示す実施形態と、図１に示す実施形態とを比較すると、図１に示す実施形態では、光源４０が密封筐体４の中央に配置され、冷却部３０が光源４０の両側に配置されているのに対して、図７に示す実施形態では、光源４０が密封筐体４の端部に配置され、冷却部３０が光源４０の片側にだけ配置されている点で異なる。
更に、図１に示す実施形態では、冷却部３０及び光源４０が水平方向に配置されているのに対して、図７に示す実施形態では、重力方向で上側に冷却部３０が配置され、下側に光源４０が配置されている点で異なる。その他の構成については基本的に同一なので、ここでは異なる点についてのみ説明を行い、図１に示す実施形態とほぼ同一の構成についての説明は省略する。
(Light Source Device According to Sixth Embodiment of the Present Invention)
FIG. 7: is sectional drawing which shows typically the light source device which concerns on the 6th Embodiment of this invention. Comparing the embodiment shown in FIG. 7 with the embodiment shown in FIG. 1, in the embodiment shown in FIG. 1, the light source 40 is arranged in the center of the sealed casing 4, and the cooling units 30 are arranged on both sides of the light source 40. In contrast to this, the embodiment shown in FIG. 7 is different in that the light source 40 is arranged at the end of the sealed housing 4 and the cooling unit 30 is arranged only on one side of the light source 40.
Further, in the embodiment shown in FIG. 1, the cooling unit 30 and the light source 40 are arranged horizontally, whereas in the embodiment shown in FIG. 7, the cooling unit 30 is arranged on the upper side in the gravity direction and The difference is that the light source 40 is arranged on the side. Since other configurations are basically the same, only the different points will be described here, and the description of the configurations that are substantially the same as those of the embodiment shown in FIG. 1 will be omitted.
図７に示すような配置により、液化した冷媒が上側から下側へ流れるため、第１微細流路６の毛細管力に加えて、重力による流動力が加わるので、より確実に液化した冷媒を流動させることができる。一方、気化した冷媒は、下側から上側へ流れるため、重力が流動を妨げる方向に加わるが、気圧差による自然対流の力の方が大きいので、流動に問題が生じることはない。 With the arrangement as shown in FIG. 7, since the liquefied refrigerant flows from the upper side to the lower side, in addition to the capillary force of the first fine flow path 6, a flow force due to gravity is applied, so that the liquefied refrigerant flows more reliably. Can be made. On the other hand, since the vaporized refrigerant flows from the lower side to the upper side in the direction in which gravity impedes the flow, since the force of natural convection due to the pressure difference is larger, no problem occurs in the flow.
本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。 Although the embodiments and modes of the present invention have been described, the disclosure may change in details of the configuration, and combinations of elements in the embodiments and modes, changes in order, etc. are claimed. It can be realized without departing from the scope and the idea of.
２ 光源装置
４ 密封筐体
４ａ 透光部
４ｂ 基部
４ｃ 側部
６ 第１微細流路
８ 粒子
１０ 蛍光体の粒子
１０ａ 黄色蛍光体の粒子
１０ｂ 赤色蛍光体の粒子
１０ｃ 緑色蛍光体の粒子
１２ 光拡散材の粒子
１６ 空隙
１８ 反射面
２０ 第２微細流路
２２ 溝
２４ 第３微細流路
２６ メッシュ状の部材
２８ 気体流動領域
３０ 冷却部
４０ 光源
４２ リード
４４ バンプ
2 light source device 4 hermetically sealed housing 4a translucent part 4b base part 4c side part 6 first fine channel 8 particle 10 phosphor particle 10a yellow phosphor particle 10b red phosphor particle 10c green phosphor particle 12 light diffusion Material particles 16 Void 18 Reflecting surface 20 Second fine channel 22 Groove 24 Third fine channel 26 Mesh-like member 28 Gas flow region 30 Cooling unit 40 Light source 42 Lead 44 Bump
Claims (8)
前記密封筐体の中において前記基部に配置された光源と、
前記密封筐体の中に、前記透光部と離間して配置された複数の粒子と、
前記密封筐体の中に封入された冷媒と、
を備え、
前記複数の粒子の間において、前記冷媒が流動可能な第１微細流路が形成されており、
前記複数の粒子は、蛍光体の粒子と光拡散材の粒子とを含み、
前記蛍光体の粒子は、前記光源の近傍領域に配置されており、
前記光拡散材の粒子は、前記蛍光体の粒子が配置された領域の周囲の領域に配置されていることを特徴とする光源装置。 A hermetically sealed housing including a base portion and a translucent portion provided above the base portion;
A light source disposed at the base in the sealed housing,
In the sealed housing, a plurality of particles spaced apart from the transparent portion,
A refrigerant enclosed in the sealed casing,
Equipped with
Between the plurality of particles, the first fine flow path in which the refrigerant can flow is formed,
The plurality of particles include particles of a phosphor and particles of a light diffusing material,
The particles of the phosphor are arranged in a region near the light source,
The light source device, wherein the particles of the light diffusion material are arranged in a region around a region in which the particles of the phosphor are arranged .
上面視において、前記第１微細流路を囲むように、第３微細流路を有するメッシュ状の部材が配置されていることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光源装置。 The first microchannel is formed in the vicinity of the light source,
7. The light source according to claim 1, wherein a mesh-shaped member having a third fine channel is arranged so as to surround the first fine channel in a top view. apparatus.
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