JP6989786B2 - 波長変換部品及びこれを用いた発光装置 - Google Patents
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Description
本発明は、波長変換部材からの出射光の配光を狭くすることができる波長変換部品及びそれを用いた発光装置を提供することを目的とする。
発光装置は、発光素子および波長変換部品を有する。発光装置は、その他の部材を有してもよい。
発光素子は、波長変換部品に入射する励起光の発生源である。例えば、発光素子として、半導体発光素子、ランプ、ガスレーザ、またはこれらの組合せが用いられ、具体的には、発光ダイオード、半導体レーザ、水銀灯、または、アルゴンイオンレーザ、などが発光素子として用いられる。
波長変換部品は、複数の波長変換部材と、透過型光学部材を含む複数の透過型光学素子と、を有する。個々の波長変換部材は隣接する他の波長変換部材と第1部材を介して配列している。各波長変換部材の上には、透過型光学部材が配置される。波長変換部品は、放熱部材を有していてもよく、例えば、放熱部材の上方に、複数の波長変換部材が配列される。
波長変換部材は、励起光を吸収し、励起光の波長と異なる波長の光を発生する。例えば、蛍光体結晶粒、蛍光色素、半導体微結晶、およびこれらを含有する透光性の固形物若しくは透光性の液状物である。
透過型光学部材は、各波長変換部材から出てくる光を透過する。透過型光学部材の表面には、光学薄膜が設けられ得る。透過型光学部材は、単独で、又は、第2部材と組み合されて透過型光学素子に含まれる。つまり、透過型光学素子を形成する一つの要素は、各波長変換部材それぞれの上に配置される透過型光学部材単独、又は、透過型光学部材と第2部材との組み合せを有している。透過型光学素子は、波長変換部材の配列に対応する透過型光学部材の配列を有する。各波長変換部材から出てくる光を効率よく透過するためである。透過型光学部材の配列は、波長変換部材の配列に自己整合していることが好ましい。透過型光学部材の配列を波長変換部材の配列に位置合わせする必要がないからである。透過型光学素子として、レンズ、ライトガイド、またはこれらの組合せが用いられうる。レンズとしては、例えば、凸レンズやロッドレンズ等が用いられ得る。ライトガイドとしては、例えば、内面が鏡面のパイプ、ライトパイプやステップインデックス光ファイバー等の集合体が用いられ得る。例えば、透過型光学部材と、第2部材と、からなる透過型光学素子の一要素は、ライトパイプとして機能する。
第1部材は、複数の波長変換部材を個別に区切るように配置される。言い換えると、複数の波長変換部材同士は第1部材を介して配列する。第1部材は、複数の波長変換部材を個別に区切る壁部が一体となり、複数の貫通孔を有する構造とすることができる。また、第1部材は、複数の波長変換部材の個別に区切る壁部と、複数の波長変換部材の下面を覆う凹底面とを有する凹部を複数有する構造とすることもできる。第1部材は、透光性材料から成ってもよい。また、第1部材は光反射性材料あるいは遮光性材料から成ってもよい。あるいは第1部材は、透光性材料、光反射性材料、遮光性材料の組合せから成ってもよい。第2部材は、複数の透過型光学部材を区切るように配置される。第2部材の屈折率は、透過型光学部材よりも低い屈折率である。このような屈折率とすることで、透過型光学部材内を伝搬する光が、第2部材の表面で、全反射しやすくなるためである。また、透過光学部材がロッドレンズである場合、第2部材は省略することができる。第1部材の材料と第2部材の材料とは別の材料とすることができる。また、第1部材の材料と第2部材の材料とは同じであってもよい。例えば、第1部材が波長変換部材の上端よりも上方へ延在しており、透過型光学部材同士がその延在する第1部材を介して配列することができる。透過型光学部材の配列を、波長変換部材の配列に自己整合させるためである。
放熱部材は、波長変換部材で発生する熱を伝搬し、波長変換部材の外部へ逃がす。複数の波長変換部材の下方を覆い配置される。Cu、Al等の金属材料の他、ダイヤモンド、シリコンカーバイト(SiC)、窒化アルミニウム(AlN)、サファイア(Al2O3)などが放熱部材の材料として好適に用いられ得る。
その他の部材は、発光装置の構成部材であって、発光素子および波長変換部品を除く部材である。例えば、発光装置の筺体、発光素子の駆動電源、光学部材などである。
第1実施形態における波長変換部品100の構造を、図1A、および図1Bを参照し、以下に説明する。
波長変換部材10の材質、形状、寸法は、波長変換部品100の設計に応じ、適宜選択されうる。
波長変換部材10の種類の数、材質、形状、寸法、配列は、波長変換部品100の設計に応じ、適宜選択されうる。
第2実施形態における波長変換部品200の構造を、図2A、および図2Bを参照し、以下に説明する。
量子井戸層161からの発光スペクトルは、半値幅が狭い。例えば、カラーフィルターを用いるプロジェクタの光源用途において、好適に波長変換部品200を用いることができる。
第3実施形態における発光装置300の構造を、図3を参照し、以下に説明する。
第4実施形態における反射型発光装置400の構造を、図4を参照し、以下に説明する。
10 :波長変換部材
20、201 :第1部材
30、304、305 :ライトパイプ
32 :第2部材
40 :放熱部材
50、55 :発光素子
70 :励起光
300 :発光装置
400 :反射型発光装置
Claims (8)
- 複数の波長変換部材と、
複数の透過型光学部材と、
前記複数の波長変換部材の下方に貼り合わされた放熱部材と、を有し、
前記透過型光学部材は、前記波長変換部材それぞれの上に、それぞれ配置されており、
前記波長変換部材同士は、第1部材を介して配列している波長変換部品。 - 複数の波長変換部材と、
複数の透過型光学部材と、
前記複数の波長変換部材の下方に貼り合わされた放熱部材と、を有し、
前記透過型光学部材は、前記波長変換部材それぞれの上に、それぞれ配置されており、
前記波長変換部材同士は、第1部材を介して配列しており、
前記第1部材は、前記波長変換部材の上端よりも上方へ延在しており、
前記透過型光学部材同士は、前記第1部材を介して配列しており、
前記透過型光学部材の屈折率は前記第1部材の屈折率よりも大きい波長変換部品。 - 複数の波長変換部材と、
複数の透過型光学部材と、
前記複数の波長変換部材の下方に貼り合わされた放熱部材と、を有し、
前記透過型光学部材は、前記波長変換部材それぞれの上に、それぞれ配置されており、
前記波長変換部材同士は、第1部材を介して配列しており、
前記透過型光学部材同士は、前記第1部材の材料と別の材料からなる第2部材を介して配列しており、
前記透過型光学部材の屈折率は前記第2部材の屈折率よりも大きい波長変換部品。 - 前記放熱部材は、透光性である請求項1~3のいずれか一項に記載の波長変換部品。
- 前記複数の波長変換部材が、2種類以上の波長変換部材を含む請求項1~4いずれか一項に記載の波長変換部品。
- 複数の球レンズをさらに有し、
前記球レンズは、前記透過型光学部材それぞれの上に、それぞれ配置されている請求項1~5のいずれか一項に記載の波長変換部品。 - 前記透過型光学部材の上にマイクロレンズアレイを有する請求項1~5のいずれか一項に記載の波長変換部品。
- 請求項1~7いずれか一項に記載の波長変換部品の下方に一つの発光素子を備えた発光装置。
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